专利名称：半导体制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造装置。
背景技术：
通常，电容耦合等离子体(CCP =Capacitively Coupled Plasma)的等离子体密度 为 10lclcm_3，比电感耦合等离子体(ICP JnductivelyCoupled Plasma)的等离子体密度 IO12CnT3低。另外，对于电容耦合等离子体，由于不能调整衬底上下间的等离子体密度均勻 性，因此通过调整气体流量、温度等来谋求衬底上生成的膜厚的均勻化。因此，在所生成的 膜的性能方面会产生不均，成为降低成品率的一个主要原因。在纵型半导体制造装置中，通过电容耦合等离子体来激发等离子体的方法与其他 方式相比其等离子体密度较低，而且很难进一步提高成品率。在电容耦合等离子体中，等离 子体中的离子温度高，具有高能量的离子与反应室 石英壁碰撞，可能会在石英内壁或石英 内壁的膜上产生溅射。若为了产生高密度的等离子体而提高高频输出，则反应室石英壁附 近的等离子体密度(离子密度)变高，在石英内壁产生溅射的概率升高。另外，由于不存在耐热性直到成膜温度带的永久磁铁，所以不能在纵型加热器 的内部设置磁铁。因此，不能将使用磁铁的电子回旋共振(ECR:Electr0n Cyclotron resonance)等离子体等用于纵型半导体制造装置。鉴于以上情况，较容易在纵型半导体制造装置中设置密度高且结构简单的电感耦 合等离子体。但是，电感耦合等离子体的RF(RadioFrequency ；射频)天线越长，RF天线的 终端间的电压差就越大。若在RF天线上施加高电压，则会在天线彼此之间、或高电压的天 线与接地部位(纵型装置的下部金属部分)之间产生电容耦合等离子体。一旦产生电容耦 合等离子体，就会产生RF功率损耗。为了克服这些问题，采用了设置多个RF天线的结构。专利文献1中公开了一种等离子体处理装置，该等离子体处理装置设置有多根高 频天线，通过对各母线区间部分的阻抗及各电力供给线的阻抗进行调整，以使施加在各天 线上的电压分别相同，从而使向各天线供给的高频电力均勻化以产生电感耦合等离子体。专利文献1 日本特开2007-220594号公报但是，在现有的技术中，存在不能使反应室内生成的等离子体密度均勻的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使反应室内的等离子体密度均勻的半导体制造装置。为了实现上述目的，本发明的特征1是，一种半导体制造装置，具有处理衬底的 处理室；设在所述处理室外侧的等离子体产生用的多个电极；以及配置在由所述处理室和 所述多个电极夹持的位置上、对所述处理室内的等离子体产生密度进行调整的调整机构。本发明的特征2是，如特征1所述的半导体制造装置，所述调整机构具有屏蔽部，通过所述屏蔽部的配置或形状，对等离子体产生密度进行调整。本发明的特征3是，如特征1所述的半导体制造装置，通过所述多个电极的形状， 对等离子体产生密度进行调整。发明的效果根据本发明，能够提供一种能使反应室内的等离子体密度均勻的半导体 制造装置。
图1是表示本发明的一个实施方式所适用的半导体制造装置的立体图。图2是表示本发明的一个实施方式所适用的半导体制造装置中使用的处理炉的 简要结构图的侧视图。图3是本发明的一个实施方式所适用的半导体制造装置中使用的处理炉的剖视 图。图4表示本发明的一个实施方式所适用的半导体制造装置中使用的高频天线的 周边结构，图4(a)简要地表示高频天线的正面侧，图4(b)表示高频天线的侧面侧的周边结 构。图5表示本发明的其他实施方式所适用的半导体制造装置中使用的高频天线的 周边结构，图5(a)简要地表示高频天线的正面侧，图5(b)表示高频天线的侧面侧的周边结 构。图6表示本发明的其他实施方式所适用的半导体制造装置中使用的高频天线的 周边结构，图6 (a)简要地表示高频天线的正面侧，图6(b)表示高频天线的侧面侧的周边结 构。附图标记说明10 半导体制造装置30 处理炉32 晶片34 舟皿50 处理管52 处理室76 等离子体室82 气体供给管84 高频天线90 屏蔽罩
具体实施例方式(第一实施方式)参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示作为本发明的一个实施方式的半导体制造装置10的立体透视图。该 半导体制造装置10是批量式纵型半导体制造装置，具有配置了主要部分的框体12。在框体12的前表面侧设有作为保持构件交接部件的盒体载置台16，该盒体载置台16在与未图示 的外部运送装置之间进行作为衬底收纳容器的盒体14的交接，在该盒体载置台16的后侧 设有作为升降机构的盒体升降机18，在该盒体升降机18上安装有作为运送机构的盒体移 载机20。另外，在盒体升降机18的后侧设有作为盒体14的载置机构的盒体架22。在盒体 架22上设有移载架24，该移载架24对成为后述的晶片移载机44的运送对象的盒体14进 行收纳。在盒体载置台16的上方设有预备盒体架26，在该预备盒体架26的上方设有清洁 单元28，以使清洁空气向框体12的内部流通。在框体12的后部上方设有处理炉30。在处理炉30的下方设有作为衬底保持机构 的舟皿34以及作为升降机构的舟皿升降机36，所述舟皿34将作为衬底的晶片32以水平姿 势分多层地保持，所述舟皿升降机36使该舟皿34相对于处理炉30升降。在安装于舟皿升 降机36上的升降部件38的前端部上安装有作为盖体的密封盖40，该密封盖40垂直地支承 舟皿34。在舟皿升降机36与盒体架22之间，设有作为升降机构的移载升降机42，在该移 载升降机42上安装有作为衬底运送机构的晶片移载机44。晶片移载机44上具有例如能够 取出五张晶片32的臂部(夹钳)46。在舟皿升降机36的附近设有具有开闭机构且用于封 闭处理炉的下表面的作为遮挡部件的炉口闸门48。下面，根据图2、图3对处理炉30进行详细说明。图2是表示作为本发明的一个实施方式来使用的纵型的处理炉30的简要结构图， 图3表示沿图2的A-A线的剖视图。处理炉30具有处理管50，该处理管50采用石英玻璃 等耐热性高的材料，且形成为一端开口而另一端封闭的圆筒形状，该处理管50以其中心线 垂直的方式纵向地配置并被固定地支承。处理管50的筒中空部形成为收纳对多张晶片32 进行保持的舟皿34的处理室52，处理管50的下端开口形成为用于使舟皿34出入的炉口 54。处理管50的内径被设定得比处理的晶片32的最大外径大。在处理管50的外部，用于对处理室52在整体范围内均勻地加热的加热器56以包 围处理管50的周围的方式同心圆状地设置，该加热器56成为被垂直地安装的状态。歧管58与处理管50的下端面相抵接，该歧管58采用金属制造，并形成为在上下 两端部具有向径向外侧突出的凸缘的圆筒形状。歧管58相对于处理管50以能够自由装拆 的方式安装，以便进行处理管50的维护检修作业和清扫作业。歧管58的侧壁的一部分上连接有排气管60的一端，该排气管60的另一端与排气 装置(未图示)相连接，从而成为能够对处理室52进行排气的结构。封闭下端开口的密封 盖40以从垂直方向下侧夹持密封环62的方式抵接在歧管58的下端面上。密封盖40形成 为与歧管58的外径大致相等的圆板形状，并通过舟皿升降机36 (参照图1)在垂直方向上 升降。在密封盖40的中心线上插通有旋转轴64，该旋转轴64与密封盖40 —起升降，并且 构成为能够通过旋转驱动装置(未图示)而被旋转驱动。舟皿34被垂直立起地支承在旋 转轴64的上端。舟皿34具有位于上下的一对端板66、68、以及架设在两端板66、68之间且垂直地 配置的例如三根保持部件70。在各个保持部件70上设有多个保持槽72，所述多个保持槽 72在保持部件70的长度方向上等间隔地配置，且彼此相对地开口。晶片32的外周边缘分 别插入到各保持部件70的保持槽72间，由此，多张晶片32被水平且彼此中心对齐地排列 着保持在舟皿34上。在舟皿34的下侧端板68的下表面上形成有隔热盖部74，该隔热盖部
574的下端面被旋转轴64支承。在处理管50的内周上配置有用于形成等离子体室76的通道形状的分隔壁78，在该分隔壁78上，多个吹出口 80以与晶片32相对的方式排列。气体供给管82设置在处理 管50的侧面下部且能够向等离子体室76供给气体的位置上。在夹设在处理管50与加热器56之间、且与等离子体室76相对的位置上，在纵向 上设有两级高频天线84。在各高频天线84上设有高频电路匹配单元86，从而成为各高频 天线84能够单独匹配的结构。通过将高频电源88施加在各高频天线84上从而产生等离 子体。此外，在本实施方式中，对配置两级高频天线84的情况进行了说明，但是本发明 不限于此，通过在上下方向上设置多个高频天线并进行精细地控制，能够更加精细地控制 等离子体密度的上下方向的均勻性。在高频天线84与等离子体室76之间且处理管50的外侧，设有屏蔽罩90。由于通 过施加在高频天线84上的高电压而被加速的电子，因此处理管50的内壁带负电，通过该静 电场引入离子，从而处理管50的内壁被溅射。若内壁被溅射，则成为产生氧气等杂质的原 因。为了防止这种情况，为了不使高频天线84的电场的影响波及到等离子体而设置屏蔽罩 90来屏蔽电场。由此，能够抑制处理管50内壁的溅射。图4表示高频天线84和屏蔽罩90的周边结构。图4(a)简要地表示高频天线84 的正面侧，图4(b)表示高频天线84的侧面侧的周边结构。在本实施方式中，使用了梳型的 屏蔽罩90，与其他部分相比，在两个高频天线84的接近部(位置P)处，屏蔽罩间隔窄而密。下面，对半导体制造装置10的动作进行说明。将装填有晶片32的盒体14以晶片32朝上的姿势从未图示的外部运送装置向所 述盒体载置台16送入，并以晶片32成为水平姿势的方式向盒体载置台16运送。通过盒体 升降机18的升降动作、横行动作以及盒体移载机20的进退动作、旋转动作的协动，将盒体 14从盒体载置台16运送到盒体架22或预备盒体架26上。通过盒体升降机18和盒体移载机20将收纳有要向处理炉30移载的晶片32的盒 体14运送并收纳到移载架24上。当盒体14被运送到移载架24上时，通过晶片移载机44 的进退动作、旋转动作以及移载升降机42的升降动作的协动，将晶片32从移载架24向处 于降下状态的舟皿34运送。当将规定张数的晶片32运送到舟皿34上时，通过舟皿升降机36将舟皿34向处 理炉30插入，并关闭密封盖40，将处理炉30气密地封闭。当将舟皿34送入到处理炉30的处理室52中时，通过与排气管60连接的排气装 置将该处理室52排气至规定的压力以下，并通过使对加热器56的供给电力上升，从而使处 理室52成为规定温度。由于加热器56构成为热壁形，因此处理室52内的温度成为被均勻 地维持的状态。因此，被保持在舟皿34上的多个晶片32的温度分布在全长的范围内是均 勻的，并且各晶片32的面内的温度分布也是均勻的。在处理室52的温度达到预先设定的值并稳定之后，从气体供给管82供给处理气 体。当压力达到预先设定的值时，通过旋转轴64使舟皿34旋转，并通过高频电路匹配单元 86对高频天线84施加高频电源88。由此，在等离子体室76内产生等离子体，处理气体成为反应活性的状态。虽然在多个高频天线84相接近的接近部(位置P)处电场变强，但由于在该位置处，屏蔽罩90的间隔变得窄而密，因此能够调整使等离子体产生的力。由此，能够防止在接 近部(位置P)附近产生的等离子体密度变高，从而能够使等离子体室76内产生的等离子 体密度均勻。使活性化了的处理气体的活性种从分隔壁78的吹出口 80向处理室52吹出。由 此，活性种分别流入相对的晶片32，并与各晶片32相接触，因此活性种对于被保持在舟皿 34上的多个晶片32的接触分布在全长范围内变得均勻。另外，由于通过旋转轴64使舟皿 34旋转，因此活性种对于各晶片32的面内的接触分布变得均勻。像这样，对各晶片32进行均勻的处理。当经过预先设定的处理时间、晶片32的处理结束时，使处理气体的供给、旋转轴 64的旋转、由高频电源88进行的电压施加、加热器56的加热、以及由排气装置进行的排气 停止。之后，通过与上述动作相反的步骤将晶片32从舟皿34运送到移载架24的盒体14 中。通过盒体移载机20将盒体14从移载架24运送到盒体载置台16上，并通过未图示的 外部运送装置将其送出到框体12的外部。此外，在舟皿34处于降下状态时，炉口闸门48将处理炉30的下表面封闭，以防止 外部气体侵入到处理炉30内。(第二实施方式)图5表示其他实施方式所使用的、高频天线84的周边结构。图5 (a)简要地表示高 频天线84的正面侧，图5(b)表示高频天线84的侧面侧的周边结构。此外，在图5中省略 了屏蔽罩90的图示。在本实施方式中，构成为在两个高频天线84的接近部(位置P)处， 高频天线84向从等离子体室76远离的方向弯曲。通过上述结构，高频天线84在接近部(位置P)处从等离子体室76远离，从而能 够调整使等离子体产生的力。由此，能够防止在接近部(位置P)附近产生的等离子体密度 变高，从而能够使等离子体室76内产生的等离子体密度均勻。(第三实施方式)图6表示其他实施方式所使用的、高频天线84的周边结构。图6(a)简要地表示 高频天线84的正面侧，图6(b)表示高频天线84的侧面侧的周边结构。此外，在图6中省 略了屏蔽罩90的图示。在本实施方式中，在两个高频天线84的接近部(位置P)处，在高 频天线84上安装有天线屏蔽罩92。天线屏蔽罩92例如隔着绝缘物构成在高频天线84上， 并使筒或螺旋状的导电体单独接地。另外，也可以在屏蔽罩90处接地。通过上述结构，接近部(位置P)处的屏蔽力提高，从而能够调整使等离子体产生 的力。由此，能够防止在接近部(位置P)附近产生的等离子体密度变高，从而能够使等离 子体室76内产生的等离子体密度均勻。根据本发明，能够在上下之间均勻地产生高密度的电感耦合等离子体，并且由于 通过低电压天线产生等离子体，并设置了切断电压的屏蔽罩，因此不必担心石英等被溅射。本发明可以单独地作为高密度、无溅射的等离子体源而使用，此外，还可以作为电 子束激发等离子体(EBEP =Electron Beam ExcitedPlasma)的高密度电子源而使用。
权利要求
一种半导体制造装置，其特征在于，具有处理衬底的处理室；设在所述处理室外侧的等离子体产生用的多个电极；以及配置在由所述处理室和所述多个电极夹持的位置上、对所述处理室内的等离子体产生密度进行调整的调整机构。
2.如权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于， 所述调整机构具有屏蔽部，通过所述屏蔽部的配置或形状，对等离子体产生密度进行调整。
3.如权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于， 通过所述多个电极的形状，对等离子体产生密度进行调整。
全文摘要
本发明提供一种能够使反应室内的等离子体密度均匀的半导体制造装置，该半导体制造装置具有处理衬底的处理室(52)、设在该处理室(52)内用于生成等离子体的等离子体室(76)、设在处理室(52)外侧的多个高频天线(84)、以及隔开规定间隔地配置在由等离子体室(76)和多个高频天线(84)夹持的位置上并将由高频天线(84)产生的电场屏蔽的屏蔽罩(90)，越趋向多个高频天线(84)的接近部(位置P)，屏蔽罩(90)的间隔越窄。
文档编号H01J37/04GK101834109SQ20101012880
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月8日 优先权日2009年3月9日
发明者山口天和, 平松宏朗, 白子贤治 申请人:株式会社日立国际电气