專利名稱：半導體制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造裝置。
背景技術(shù)：
通常，電容耦合等離子體(CCP =Capacitively Coupled Plasma)的等離子體密度 為 10lclcm_3，比電感耦合等離子體(ICP JnductivelyCoupled Plasma)的等離子體密度 IO12CnT3低。另外，對于電容耦合等離子體，由于不能調(diào)整襯底上下間的等離子體密度均勻 性，因此通過調(diào)整氣體流量、溫度等來謀求襯底上生成的膜厚的均勻化。因此，在所生成的 膜的性能方面會產(chǎn)生不均，成為降低成品率的一個主要原因。在縱型半導體制造裝置中，通過電容耦合等離子體來激發(fā)等離子體的方法與其他 方式相比其等離子體密度較低，而且很難進一步提高成品率。在電容耦合等離子體中，等離 子體中的離子溫度高，具有高能量的離子與反應(yīng)室 石英壁碰撞，可能會在石英內(nèi)壁或石英 內(nèi)壁的膜上產(chǎn)生濺射。若為了產(chǎn)生高密度的等離子體而提高高頻輸出，則反應(yīng)室石英壁附 近的等離子體密度(離子密度)變高，在石英內(nèi)壁產(chǎn)生濺射的概率升高。另外，由于不存在耐熱性直到成膜溫度帶的永久磁鐵，所以不能在縱型加熱器 的內(nèi)部設(shè)置磁鐵。因此，不能將使用磁鐵的電子回旋共振(ECR:Electr0n Cyclotron resonance)等離子體等用于縱型半導體制造裝置。鑒于以上情況，較容易在縱型半導體制造裝置中設(shè)置密度高且結(jié)構(gòu)簡單的電感耦 合等離子體。但是，電感耦合等離子體的RF(RadioFrequency ；射頻)天線越長，RF天線的 終端間的電壓差就越大。若在RF天線上施加高電壓，則會在天線彼此之間、或高電壓的天 線與接地部位(縱型裝置的下部金屬部分)之間產(chǎn)生電容耦合等離子體。一旦產(chǎn)生電容耦 合等離子體，就會產(chǎn)生RF功率損耗。為了克服這些問題，采用了設(shè)置多個RF天線的結(jié)構(gòu)。專利文獻1中公開了一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置設(shè)置有多根高 頻天線，通過對各母線區(qū)間部分的阻抗及各電力供給線的阻抗進行調(diào)整，以使施加在各天 線上的電壓分別相同，從而使向各天線供給的高頻電力均勻化以產(chǎn)生電感耦合等離子體。專利文獻1 日本特開2007-220594號公報但是，在現(xiàn)有的技術(shù)中，存在不能使反應(yīng)室內(nèi)生成的等離子體密度均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠使反應(yīng)室內(nèi)的等離子體密度均勻的半導體制造裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征1是，一種半導體制造裝置，具有處理襯底的 處理室；設(shè)在所述處理室外側(cè)的等離子體產(chǎn)生用的多個電極；以及配置在由所述處理室和 所述多個電極夾持的位置上、對所述處理室內(nèi)的等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整的調(diào)整機構(gòu)。本發(fā)明的特征2是，如特征1所述的半導體制造裝置，所述調(diào)整機構(gòu)具有屏蔽部，通過所述屏蔽部的配置或形狀，對等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整。本發(fā)明的特征3是，如特征1所述的半導體制造裝置，通過所述多個電極的形狀， 對等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能使反應(yīng)室內(nèi)的等離子體密度均勻的半導體 制造裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式所適用的半導體制造裝置的立體圖。圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式所適用的半導體制造裝置中使用的處理爐的 簡要結(jié)構(gòu)圖的側(cè)視圖。圖3是本發(fā)明的一個實施方式所適用的半導體制造裝置中使用的處理爐的剖視 圖。圖4表示本發(fā)明的一個實施方式所適用的半導體制造裝置中使用的高頻天線的 周邊結(jié)構(gòu)，圖4(a)簡要地表示高頻天線的正面?zhèn)龋瑘D4(b)表示高頻天線的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié) 構(gòu)。圖5表示本發(fā)明的其他實施方式所適用的半導體制造裝置中使用的高頻天線的 周邊結(jié)構(gòu)，圖5(a)簡要地表示高頻天線的正面?zhèn)?，圖5(b)表示高頻天線的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié) 構(gòu)。圖6表示本發(fā)明的其他實施方式所適用的半導體制造裝置中使用的高頻天線的 周邊結(jié)構(gòu)，圖6 (a)簡要地表示高頻天線的正面?zhèn)龋瑘D6(b)表示高頻天線的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié) 構(gòu)。附圖標記說明10 半導體制造裝置30 處理爐32 晶片34 舟皿50 處理管52 處理室76 等離子體室82 氣體供給管84 高頻天線90 屏蔽罩
具體實施例方式(第一實施方式)參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的半導體制造裝置10的立體透視圖。該 半導體制造裝置10是批量式縱型半導體制造裝置，具有配置了主要部分的框體12。在框體12的前表面?zhèn)仍O(shè)有作為保持構(gòu)件交接部件的盒體載置臺16，該盒體載置臺16在與未圖示 的外部運送裝置之間進行作為襯底收納容器的盒體14的交接，在該盒體載置臺16的后側(cè) 設(shè)有作為升降機構(gòu)的盒體升降機18，在該盒體升降機18上安裝有作為運送機構(gòu)的盒體移 載機20。另外，在盒體升降機18的后側(cè)設(shè)有作為盒體14的載置機構(gòu)的盒體架22。在盒體 架22上設(shè)有移載架24，該移載架24對成為后述的晶片移載機44的運送對象的盒體14進 行收納。在盒體載置臺16的上方設(shè)有預(yù)備盒體架26，在該預(yù)備盒體架26的上方設(shè)有清潔 單元28，以使清潔空氣向框體12的內(nèi)部流通。在框體12的后部上方設(shè)有處理爐30。在處理爐30的下方設(shè)有作為襯底保持機構(gòu) 的舟皿34以及作為升降機構(gòu)的舟皿升降機36，所述舟皿34將作為襯底的晶片32以水平姿 勢分多層地保持，所述舟皿升降機36使該舟皿34相對于處理爐30升降。在安裝于舟皿升 降機36上的升降部件38的前端部上安裝有作為蓋體的密封蓋40，該密封蓋40垂直地支承 舟皿34。在舟皿升降機36與盒體架22之間，設(shè)有作為升降機構(gòu)的移載升降機42，在該移 載升降機42上安裝有作為襯底運送機構(gòu)的晶片移載機44。晶片移載機44上具有例如能夠 取出五張晶片32的臂部(夾鉗)46。在舟皿升降機36的附近設(shè)有具有開閉機構(gòu)且用于封 閉處理爐的下表面的作為遮擋部件的爐口閘門48。下面，根據(jù)圖2、圖3對處理爐30進行詳細說明。圖2是表示作為本發(fā)明的一個實施方式來使用的縱型的處理爐30的簡要結(jié)構(gòu)圖， 圖3表示沿圖2的A-A線的剖視圖。處理爐30具有處理管50，該處理管50采用石英玻璃 等耐熱性高的材料，且形成為一端開口而另一端封閉的圓筒形狀，該處理管50以其中心線 垂直的方式縱向地配置并被固定地支承。處理管50的筒中空部形成為收納對多張晶片32 進行保持的舟皿34的處理室52，處理管50的下端開口形成為用于使舟皿34出入的爐口 54。處理管50的內(nèi)徑被設(shè)定得比處理的晶片32的最大外徑大。在處理管50的外部，用于對處理室52在整體范圍內(nèi)均勻地加熱的加熱器56以包 圍處理管50的周圍的方式同心圓狀地設(shè)置，該加熱器56成為被垂直地安裝的狀態(tài)。歧管58與處理管50的下端面相抵接，該歧管58采用金屬制造，并形成為在上下 兩端部具有向徑向外側(cè)突出的凸緣的圓筒形狀。歧管58相對于處理管50以能夠自由裝拆 的方式安裝，以便進行處理管50的維護檢修作業(yè)和清掃作業(yè)。歧管58的側(cè)壁的一部分上連接有排氣管60的一端，該排氣管60的另一端與排氣 裝置(未圖示)相連接，從而成為能夠?qū)μ幚硎?2進行排氣的結(jié)構(gòu)。封閉下端開口的密封 蓋40以從垂直方向下側(cè)夾持密封環(huán)62的方式抵接在歧管58的下端面上。密封蓋40形成 為與歧管58的外徑大致相等的圓板形狀，并通過舟皿升降機36 (參照圖1)在垂直方向上 升降。在密封蓋40的中心線上插通有旋轉(zhuǎn)軸64，該旋轉(zhuǎn)軸64與密封蓋40 —起升降，并且 構(gòu)成為能夠通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(未圖示)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。舟皿34被垂直立起地支承在旋 轉(zhuǎn)軸64的上端。舟皿34具有位于上下的一對端板66、68、以及架設(shè)在兩端板66、68之間且垂直地 配置的例如三根保持部件70。在各個保持部件70上設(shè)有多個保持槽72，所述多個保持槽 72在保持部件70的長度方向上等間隔地配置，且彼此相對地開口。晶片32的外周邊緣分 別插入到各保持部件70的保持槽72間，由此，多張晶片32被水平且彼此中心對齊地排列 著保持在舟皿34上。在舟皿34的下側(cè)端板68的下表面上形成有隔熱蓋部74，該隔熱蓋部
574的下端面被旋轉(zhuǎn)軸64支承。在處理管50的內(nèi)周上配置有用于形成等離子體室76的通道形狀的分隔壁78，在該分隔壁78上，多個吹出口 80以與晶片32相對的方式排列。氣體供給管82設(shè)置在處理 管50的側(cè)面下部且能夠向等離子體室76供給氣體的位置上。在夾設(shè)在處理管50與加熱器56之間、且與等離子體室76相對的位置上，在縱向 上設(shè)有兩級高頻天線84。在各高頻天線84上設(shè)有高頻電路匹配單元86，從而成為各高頻 天線84能夠單獨匹配的結(jié)構(gòu)。通過將高頻電源88施加在各高頻天線84上從而產(chǎn)生等離 子體。此外，在本實施方式中，對配置兩級高頻天線84的情況進行了說明，但是本發(fā)明 不限于此，通過在上下方向上設(shè)置多個高頻天線并進行精細地控制，能夠更加精細地控制 等離子體密度的上下方向的均勻性。在高頻天線84與等離子體室76之間且處理管50的外側(cè)，設(shè)有屏蔽罩90。由于通 過施加在高頻天線84上的高電壓而被加速的電子，因此處理管50的內(nèi)壁帶負電，通過該靜 電場引入離子，從而處理管50的內(nèi)壁被濺射。若內(nèi)壁被濺射，則成為產(chǎn)生氧氣等雜質(zhì)的原 因。為了防止這種情況，為了不使高頻天線84的電場的影響波及到等離子體而設(shè)置屏蔽罩 90來屏蔽電場。由此，能夠抑制處理管50內(nèi)壁的濺射。圖4表示高頻天線84和屏蔽罩90的周邊結(jié)構(gòu)。圖4(a)簡要地表示高頻天線84 的正面?zhèn)龋瑘D4(b)表示高頻天線84的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié)構(gòu)。在本實施方式中，使用了梳型的 屏蔽罩90，與其他部分相比，在兩個高頻天線84的接近部(位置P)處，屏蔽罩間隔窄而密。下面，對半導體制造裝置10的動作進行說明。將裝填有晶片32的盒體14以晶片32朝上的姿勢從未圖示的外部運送裝置向所 述盒體載置臺16送入，并以晶片32成為水平姿勢的方式向盒體載置臺16運送。通過盒體 升降機18的升降動作、橫行動作以及盒體移載機20的進退動作、旋轉(zhuǎn)動作的協(xié)動，將盒體 14從盒體載置臺16運送到盒體架22或預(yù)備盒體架26上。通過盒體升降機18和盒體移載機20將收納有要向處理爐30移載的晶片32的盒 體14運送并收納到移載架24上。當盒體14被運送到移載架24上時，通過晶片移載機44 的進退動作、旋轉(zhuǎn)動作以及移載升降機42的升降動作的協(xié)動，將晶片32從移載架24向處 于降下狀態(tài)的舟皿34運送。當將規(guī)定張數(shù)的晶片32運送到舟皿34上時，通過舟皿升降機36將舟皿34向處 理爐30插入，并關(guān)閉密封蓋40，將處理爐30氣密地封閉。當將舟皿34送入到處理爐30的處理室52中時，通過與排氣管60連接的排氣裝 置將該處理室52排氣至規(guī)定的壓力以下，并通過使對加熱器56的供給電力上升，從而使處 理室52成為規(guī)定溫度。由于加熱器56構(gòu)成為熱壁形，因此處理室52內(nèi)的溫度成為被均勻 地維持的狀態(tài)。因此，被保持在舟皿34上的多個晶片32的溫度分布在全長的范圍內(nèi)是均 勻的，并且各晶片32的面內(nèi)的溫度分布也是均勻的。在處理室52的溫度達到預(yù)先設(shè)定的值并穩(wěn)定之后，從氣體供給管82供給處理氣 體。當壓力達到預(yù)先設(shè)定的值時，通過旋轉(zhuǎn)軸64使舟皿34旋轉(zhuǎn)，并通過高頻電路匹配單元 86對高頻天線84施加高頻電源88。由此，在等離子體室76內(nèi)產(chǎn)生等離子體，處理氣體成為反應(yīng)活性的狀態(tài)。雖然在多個高頻天線84相接近的接近部(位置P)處電場變強，但由于在該位置處，屏蔽罩90的間隔變得窄而密，因此能夠調(diào)整使等離子體產(chǎn)生的力。由此，能夠防止在接 近部(位置P)附近產(chǎn)生的等離子體密度變高，從而能夠使等離子體室76內(nèi)產(chǎn)生的等離子 體密度均勻。使活性化了的處理氣體的活性種從分隔壁78的吹出口 80向處理室52吹出。由 此，活性種分別流入相對的晶片32，并與各晶片32相接觸，因此活性種對于被保持在舟皿 34上的多個晶片32的接觸分布在全長范圍內(nèi)變得均勻。另外，由于通過旋轉(zhuǎn)軸64使舟皿 34旋轉(zhuǎn)，因此活性種對于各晶片32的面內(nèi)的接觸分布變得均勻。像這樣，對各晶片32進行均勻的處理。當經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的處理時間、晶片32的處理結(jié)束時，使處理氣體的供給、旋轉(zhuǎn)軸 64的旋轉(zhuǎn)、由高頻電源88進行的電壓施加、加熱器56的加熱、以及由排氣裝置進行的排氣 停止。之后，通過與上述動作相反的步驟將晶片32從舟皿34運送到移載架24的盒體14 中。通過盒體移載機20將盒體14從移載架24運送到盒體載置臺16上，并通過未圖示的 外部運送裝置將其送出到框體12的外部。此外，在舟皿34處于降下狀態(tài)時，爐口閘門48將處理爐30的下表面封閉，以防止 外部氣體侵入到處理爐30內(nèi)。(第二實施方式)圖5表示其他實施方式所使用的、高頻天線84的周邊結(jié)構(gòu)。圖5 (a)簡要地表示高 頻天線84的正面?zhèn)?，圖5(b)表示高頻天線84的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié)構(gòu)。此外，在圖5中省略 了屏蔽罩90的圖示。在本實施方式中，構(gòu)成為在兩個高頻天線84的接近部(位置P)處， 高頻天線84向從等離子體室76遠離的方向彎曲。通過上述結(jié)構(gòu)，高頻天線84在接近部(位置P)處從等離子體室76遠離，從而能 夠調(diào)整使等離子體產(chǎn)生的力。由此，能夠防止在接近部(位置P)附近產(chǎn)生的等離子體密度 變高，從而能夠使等離子體室76內(nèi)產(chǎn)生的等離子體密度均勻。(第三實施方式)圖6表示其他實施方式所使用的、高頻天線84的周邊結(jié)構(gòu)。圖6(a)簡要地表示 高頻天線84的正面?zhèn)龋瑘D6(b)表示高頻天線84的側(cè)面?zhèn)鹊闹苓吔Y(jié)構(gòu)。此外，在圖6中省 略了屏蔽罩90的圖示。在本實施方式中，在兩個高頻天線84的接近部(位置P)處，在高 頻天線84上安裝有天線屏蔽罩92。天線屏蔽罩92例如隔著絕緣物構(gòu)成在高頻天線84上， 并使筒或螺旋狀的導電體單獨接地。另外，也可以在屏蔽罩90處接地。通過上述結(jié)構(gòu)，接近部(位置P)處的屏蔽力提高，從而能夠調(diào)整使等離子體產(chǎn)生 的力。由此，能夠防止在接近部(位置P)附近產(chǎn)生的等離子體密度變高，從而能夠使等離 子體室76內(nèi)產(chǎn)生的等離子體密度均勻。根據(jù)本發(fā)明，能夠在上下之間均勻地產(chǎn)生高密度的電感耦合等離子體，并且由于 通過低電壓天線產(chǎn)生等離子體，并設(shè)置了切斷電壓的屏蔽罩，因此不必擔心石英等被濺射。本發(fā)明可以單獨地作為高密度、無濺射的等離子體源而使用，此外，還可以作為電 子束激發(fā)等離子體(EBEP =Electron Beam ExcitedPlasma)的高密度電子源而使用。
權(quán)利要求
一種半導體制造裝置，其特征在于，具有處理襯底的處理室；設(shè)在所述處理室外側(cè)的等離子體產(chǎn)生用的多個電極；以及配置在由所述處理室和所述多個電極夾持的位置上、對所述處理室內(nèi)的等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整的調(diào)整機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體制造裝置，其特征在于， 所述調(diào)整機構(gòu)具有屏蔽部，通過所述屏蔽部的配置或形狀，對等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體制造裝置，其特征在于， 通過所述多個電極的形狀，對等離子體產(chǎn)生密度進行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使反應(yīng)室內(nèi)的等離子體密度均勻的半導體制造裝置，該半導體制造裝置具有處理襯底的處理室(52)、設(shè)在該處理室(52)內(nèi)用于生成等離子體的等離子體室(76)、設(shè)在處理室(52)外側(cè)的多個高頻天線(84)、以及隔開規(guī)定間隔地配置在由等離子體室(76)和多個高頻天線(84)夾持的位置上并將由高頻天線(84)產(chǎn)生的電場屏蔽的屏蔽罩(90)，越趨向多個高頻天線(84)的接近部(位置P)，屏蔽罩(90)的間隔越窄。
文檔編號H01J37/04GK101834109SQ20101012880
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者山口天和, 平松宏朗, 白子賢治 申請人:株式會社日立國際電氣