特許 6307583 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びバッフル構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6307583

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及びバッフル構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20180326BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20180326BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20180326BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H01L21/205

   H01L21/31 C

   H05H1/46 L

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-240066(P2016-240066)

(22)【出願日】2016年12月12日

(62)【分割の表示】特願2015-218630(P2015-218630)の分割

【原出願日】2011年10月13日

(65)【公開番号】特開2017-85130(P2017-85130A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2016年12月12日

(31)【優先権主張番号】特願2010-267073(P2010-267073)

(32)【優先日】2010年11月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】110000039

【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン

(72)【発明者】

【氏名】野内 英博

(72)【発明者】

【氏名】檜山 真

(72)【発明者】

【氏名】角田 徹

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 敏也

(72)【発明者】

【氏名】天野 富大

【審査官】 齊田 寛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−９４１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０３２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１１３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１６８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−８２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応容器と、
前記反応容器の側壁外周に設けられたコイルと、
前記コイルに囲まれた前記反応容器内のプラズマ生成空間と、
前記反応容器の上端に設けられたガス導入口と、
前記ガス導入口に対向する面を有する上端バッフル、及び前記コイルの上端よりも高い位置に形成され、少なくとも中央が前記プラズマ生成空間に面する下端バッフルを備えるバッフル部と、
前記反応容器の下端方向に設けられた基板処理室と、
前記基板処理室に接続されたガス排気部と、を有し、
前記上端バッフルは、前記上端バッフルの外縁と前記反応容器の側壁内周面との間に、前記上端バッフルの外縁を囲むように第一の間隙を形成し、
前記下端バッフルは、前記下端バッフルの外縁と前記側壁内周面との間に、前記下端バッフルの外縁を囲むように第二の間隙を形成し、
前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間の距離は１ｍｍから５ｍｍの範囲である、
基板処理装置。

【請求項2】

前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間の距離は、前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間に異常放電が起きない距離である、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記第一の間隙及び前記第二の間隙は、前記ガス導入口から導入されたガスが前記第一の間隙と前記第二の間隙を介して前記側壁内周面に沿って鉛直方向に流れるガス流路を形成し、前記コイルの上端の位置で前記ガスが前記側壁内周面に沿って鉛直方向に流れるように構成されている、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記上端バッフルと前記下端バッフルとの間の距離は３０ｍｍから５０ｍｍの範囲である、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記上端バッフルの外縁と前記側壁内周面との間の距離は０．１ｍｍから１０ｍｍの範囲である、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記バッフル部は、前記反応容器の上端に対して吊り下げて固定される、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記上端バッフルは、前記反応容器の上端に対して吊り下げて固定される、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記下端バッフルは、前記上端バッフルに対して吊り下げて固定される、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項9】

反応容器と、
前記反応容器の側壁外周に設けられたコイルと、
前記コイルに囲まれた前記反応容器内のプラズマ生成空間と、
前記反応容器の上端に設けられたガス導入口と、
前記ガス導入口に対向する面を有する上端バッフル、及び前記コイルの上端よりも高い位置に形成され、少なくとも中央が前記プラズマ生成空間に面する下端バッフルを備えるバッフル部と、
前記反応容器の下端方向に設けられた基板処理室と、
前記基板処理室に接続されたガス排気部と、を有し、
前記上端バッフルは、前記上端バッフルの外縁と前記反応容器の側壁内周面との間に、前記上端バッフルの外縁を囲むように第一の間隙を形成し、
前記下端バッフルは、前記下端バッフルの外縁と前記側壁内周面との間に、前記下端バッフルの外縁を囲むように第二の間隙を形成し、
前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間の距離は１ｍｍから５ｍｍの範囲である基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ガス導入口から導入されたガスを、前記第一の間隙及び前記第二の間隙を介して、前記プラズマ生成空間内に供給する工程と、
前記コイルによって前記ガスをプラズマ状態とし、前記基板処理室に載置された基板を処理する工程と、
前記ガス排気部によりガスを排気する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項10】

反応容器と、
前記反応容器の側壁外周に設けられたコイルと、
前記コイルに囲まれた前記反応容器内のプラズマ生成空間と、
前記反応容器の上端に設けられたガス導入口と、
前記反応容器の下端方向に設けられた基板処理室と、
前記基板処理室に接続されたガス排気部とを有する基板処理装置に用いるバッフル構造であって、
前記ガス導入口に対向する面を有する上端バッフルと、前記コイルの上端よりも高い位置に形成され、少なくとも中央が前記プラズマ生成空間に面する下端バッフルとを有し、
前記上端バッフルは、前記上端バッフルの外縁と前記反応容器の側壁内周面との間に、前記上端バッフルの外縁を囲むように第一の間隙を形成し、
前記下端バッフルは、前記下端バッフルの外縁と前記側壁内周面との間に、前記下端バッフルの外縁を囲むように第二の間隙を形成し、
前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間の距離は１ｍｍから５ｍｍの範囲である、
バッフル構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマを生成し、そのプラズマによって基板を処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法及びバッフル構造に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置を製造する際に、プラズマを用いて様々な処理がなされている。
プラズマを生成する方法の一つに、所謂誘導結合方式（ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｐｌａｓｍａ）方式）がある。ＩＣＰ方式は、コイルに高周波電力を供給することで、プラズマ生成空間に電場を形成し、その空間に供給されたガスをプラズマ状態とするものである。
ＩＣＰ方式の基板処理装置として、例えば特許文献１のような装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−７７８９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の基板処理装置では、密度の高いプラズマを生成することが難しく、その結果、基板処理のスループットが低いという問題が生じていた。

【0005】

本発明の目的は、プラズマを使った基板処理において、スループットの高い基板処理をすることができる基板処理装置、半導体装置の製造方法及びバッフル構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記目的を達成するために、反応容器と、前記反応容器の側壁外周に設けられたコイルと、前記コイルに囲まれた前記反応容器内のプラズマ生成空間と、前記反応容器の上端に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口に対向する面を有する上端バッフル、及び前記コイルの上端よりも高い位置に形成され、少なくとも中央が前記プラズマ生成空間に面する下端バッフルを備えるバッフル部と、前記反応容器の下端方向に設けられた基板処理室と、前記基板処理室に接続されたガス排気部と、を有し、前記上端バッフルは、前記上端バッフルの外縁と前記反応容器の側壁内周面との間に、前記上端バッフルの外縁を囲むように第一の間隙を形成し、前記下端バッフルは、前記下端バッフルの外縁と前記側壁内周面との間に、前記下端バッフルの外縁を囲むように第二の間隙を形成し、前記反応容器の上端と前記上端バッフルとの間の距離は１ｍｍから５ｍｍの範囲である、基板処理装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、スループットの高い基板処理をすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置を説明するための概略横断面図である。

【図2】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置を説明するための概略縦断面図である。

【図3】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置が有するプラズマ処理ユニットを説明するための縦断面図である。

【図4】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置が有するプラズマ処理ユニットのバッフル板を説明するための縦断面図である。

【図5】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置が有するプラズマ処理ユニットのバッフル板の取付け構造を説明するための縦断面図である。

【図6】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置が有するプラズマ処理ユニットのガス流速を説明するための縦断面図である。

【図7】正常放電限界電力を説明する説明図である。

【図8】本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置が有するプラズマ処理ユニットにおける処理フローである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
本発明は、例えば半導体製造装置で用いられる基板処理方法に関するものである。特に反応性ガスを、ＩＣＰ方式によりプラズマ状態とさせ、それによって得られた高い反応性を有する反応種（反応性活性種）によって基板表面の所定の有機薄膜（レジスト、レジスト膜）を剥離するドライアッシング工程に関するものである。

【0010】

本発明の好ましい実施例においては、半導体製造装置、基板処理装置として用いられるアッシング装置により、半導体装置の製造方法、及び基板処理方法が実現される。
図１は、本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置を説明するための概略横断面図であり、図２は、本発明の好ましい実施形態に係るアッシング装置を説明するための概略縦断面図である。図１、図２に示されるように、アッシング装置１０は、ＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）１００と、ロードロックチャンバ部２００と、トランスファーモジュール部３００と、アッシング処理がなされる処理室として用いられるプロセスチャンバ部４００とを備えている。

【0011】

ＥＦＥＭ１００は、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）１１０、１２０及びそれぞれのＦＯＵＰからロードロックチャンバへウエハを搬送する第１の搬送部である大気ロボット１３０を備える。
ＦＯＵＰには２５枚のウエハが搭載され、大気ロボット１３０のアーム部がＦＯＵＰから５枚ずつウエハを抜き出す。

【0012】

ロードロックチャンバ部２００は、ロードロックチャンバ２５０、２６０と、ＦＯＵＰから搬送されたウエハ６００をロードロックチャンバ２５０、２６０内でそれぞれ保持するバッファユニット２１０、２２０を備えている。バッファユニット２１０、２２０は、ボート２１１、２２１とその下部のインデックスアセンブリ２１２、２２２とを備えている。ボート２１１と、その下部のインデックスアセンブリ２１２は、θ軸２１４により同時に回転する。同様に、ボート２２１と、その下部のインデックスアセンブリ２２２は、θ軸２２４により同時に回転する。

【0013】

トランスファーモジュール部３００は、搬送室として用いられるトランスファーモジュール３１０を備えており、先述のロードロックチャンバ２５０、２６０は、ゲートバルブ３１１、３１２を介して、トランスファーモジュール３１０に取り付けられている。トランスファーモジュール３１０には、第２の搬送部として用いられる真空アームロボットユニット３２０が設けられている。

【0014】

プロセスチャンバ部４００は、処理室として用いられるプラズマ処理ユニット４１０、４２０と、その上部に設けられたプラズマ発生室４３０、４４０とを備えている。プラズマ処理ユニット４１０、４２０は、ゲートバルブ３１３、３１４を介してトランスファーモジュール３１０に取り付けられている。

【0015】

プラズマ処理ユニット４１０、４２０は、ウエハ６００を載置するサセプタテーブル４１１、４２１を備えている。サセプタテーブル４１１、４２１をそれぞれ貫通してリフターピン４１３、４２３が設けられている。リフターピン４１３、４２３は、Ｚ軸４１２、４２２の方向に、それぞれ上下する。

【0016】

プラズマ発生室４３０、４４０は、反応容器４３１、４４１をそれぞれ備えている。
反応容器４３１、４４１の外部には、後述する共振コイルが設けられている。共振コイルに高周波電力を印加して、後述するガス導入口から導入されたアッシング処理用の反応ガスをプラズマ状態とする。そのプラズマを利用してサセプタテーブル４１１，４２１上に載置されたウエハ６００上のレジストをアッシング（プラズマ処理）する。

【0017】

更に、各構成に電気的に接続されるコントローラ５００を有する。コントローラ５００は各構成の動作を制御する。

【0018】

以上のように構成されたアッシング装置１０においては、ＦＯＵＰ１１０、１２０からロードロックチャンバ２５０、２６０へとそれぞれウエハ６００が搬送される。この際、まず、図２に示されるように、大気ロボット１３０が、ＦＯＵＰのポッドにツィーザを格納し、５枚のウエハをツィーザ上へ載置する。このとき、取り出すウエハの高さ方向の位置に合わせて、大気ロボットのツィーザ及びアームを上下させる。
ウエハをツィーザへ載置した後、大気搬送ロボット１３０がθ軸１３１方向に回転し、バッファユニット２１０、２２０のボート２１１、２２１にそれぞれウエハを搭載する。このとき、ボート２１１、２２１のＺ軸２３０方向の動作により、ボート２１１、２２１は、大気搬送ロボット１３０から２５枚のウエハ６００をそれぞれ受け取る。２５枚のウエハを受け取った後、ボート２１１、２２１の最下層にあるウエハがトランスファーモジュール部３００の高さ位置に合うよう、ボート２１１、２２１をＺ軸２３０方向にそれぞれ動作させる。

【0019】

ロードロックチャンバ２５０、２６０においては、ロードロックチャンバ２５０、２６０内にバッファユニット２１０、２２０によって、それぞれ保持されているウエハ６００を、真空アームロボットユニット３２０のフィンガー３２１に搭載する。θ軸３２５方向で真空アームロボットユニット３２０を回転し、さらにＹ軸３２６方向にフィンガーを延伸し、プラズマ処理ユニット４１０、４２０内のサセプタテーブル４１１、４２１上にそれぞれ移載する。

【0020】

ここで、ウエハ６００を、フィンガー３２１からサセプタテーブル４１１、４２１へ移載する際のアッシング装置１０の動作を説明する。

【0021】

真空アームロボットユニット３２０のフィンガー３２１とリフターピン４１３、４２３との協働により、ウエハ６００を、サセプタテーブル４１１、４２１上にそれぞれ移載する。また、逆の動作により、処理が終了したウエハ６００をサセプタテーブル４１１、４２１から、真空アームロボットユニット３２０によって、ロードロックチャンバ２５０、２６０内のバッファユニット２１０、２２０にウエハ６００をそれぞれ移載する。

【0022】

図３はプラズマ処理ユニット４１０の詳細を示した図である。尚、先述のプラズマ処理ユニット４２０は、プラズマ処理ユニット４１０と同じ構成である。また、プラズマ処理ユニット４２０が有する先述のサセプタテーブル４２１は、サセプタテーブル４１１と同じ構成である。

【0023】

プラズマ処理ユニット４１０は、半導体基板や半導体素子に乾式処理でアッシングを施すＩＣＰ方式のプラズマ処理ユニットである。プラズマ処理ユニット４１０は、図３に示すように、プラズマを生成するためのプラズマ発生室４３０、半導体基板などのウエハ６００を収容する処理室４４５、プラズマ発生室４３０（特に共振コイル４３２）に高周波電力を供給する高周波電源４４４、及び高周波電源４４４の発振周波数を制御する周波数整合器４４６を備えている。例えば、架台としての水平なベースプレート４４８の上部に前記のプラズマ発生室４３０を配置し、ベースプレート４４８の下部に処理室４４５を配置して構成される。また、共振コイル４３２と外側シールド４５２とで、螺旋共振器が構成される。

【0024】

プラズマ発生室４３０は、減圧可能に構成され且つプラズマ用の反応ガスが供給され、反応容器４３１と、反応容器の外周に巻回された共振コイル４３２と、共振コイル４３２の外周に配置され且つ電気的に接地された外側シールド４５２とから構成される。

【0025】

反応容器４３１は、高純度の石英硝子やセラミックスにて筒状に形成された所謂チャンバである。反応容器４３１は、軸線が垂直になるように配置され、トッププレート４５４と、トッププレート４５４とは異なる方向に設けられた処理室４４５によって上下端が気密に封止される。
トッププレート４５４は反応容器４３１のフランジ４３１ｂ、及び外側シールド４５２の上端に支持されている。

【0026】

トッププレート４５４は、反応容器４３１の一端を塞ぐ蓋部４５４ａと、蓋部４５４ａを支持する支持部４５４ｂを有する。蓋部４５４ａは、先端部４３１ａに接触する部分から経方向内側の面であり、支持部４５４ｂはフランジ４３１ｂ及び外側シールド４５２に支持されている部分である。
蓋部４５４ａのほぼ中央には、ガス導入口４３３が設けられている。
先端部４３１ａの外周、フランジ４３１ｂ、と支持部４５４ｂとの間にはＯリング４５３が設けられ、プラズマ発生室４３０を気密にするよう構成している。

【0027】

反応容器４３１の下方の処理室４４５の底面には、複数（例えば４本）の支柱４６１によって支持されるサセプタ４５９が設けられている。サセプタ４５９には、サセプタテーブル４１１及びサセプタ上のウエハを加熱する基板加熱部としてのヒータ４６３が具備される。
サセプタ４５９の下方に、排気板４６５が配設される。排気板４６５は、ガイドシャフト４６７を介して底板４６９に支持され、底板４６９は処理室４４５の下面に気密に設けられる。昇降板４７１がガイドシャフト４６７をガイドとして昇降自在に動くように設けられる。昇降板４７１は、少なくとも３本のリフターピン４１３を支持している。

【0028】

図３に示されるように、リフターピン４１３は、サセプタ４５９のサセプタテーブル４１１を貫通する。そして、リフターピン４１３の頂には、ウエハ６００を支持する支持部４１４が設けられている。支持部４１４は、サセプタ４５９の中心方向に延出している。リフターピン４１３の昇降によって、ウエハ６００をサセプタテーブル４１１に載置し、あるいはサセプタテーブル４１１から持ち上げることができる。
底板４６９を経由して、昇降駆動部（図示略）の昇降シャフト４７３が昇降板４７１に連結されている。昇降駆動部が昇降シャフト４７３を昇降させることで、昇降板４７１とリフターピン４１３を介して、支持部４１４が昇降する。
尚、図３においては、支持部４１４が取り付けられた状態のリフターピン４１３が図示されている。

【0029】

サセプタ４５９と排気板４６５の間に、バッフルリング４５８が設けられる。バッフルリング４５８、サセプタ４５９、排気板４６５で第一排気室４７４が形成される。円筒状のバッフルリング４５８は、通気孔が多数均一に設けられている。従って、第一排気室４７４は、処理室４４５の処理空間と仕切られる。また通気孔によって、処理空間と連通している。尚、処理空間とは、基板を処理する空間をいう。

【0030】

排気板４６５に、排気連通孔４７５が設けられる。排気連通孔４７５によって、第一排気室４７４と第二排気室４７６が連通される。第二排気室４７６には、排気管４８０が連通されており、排気管４８０には、上流から圧力調整バルブ４７９、排気ポンプ４８１が設けられている。ガス排気部は、排気管４８０、圧力調整バルブ４７９、排気ポンプ４８１から構成される。ガス排気部は、第二排気室４７６を介して処理室４４５に接続されている。

【0031】

反応容器４３１の上部のトッププレート４５４には、ガス供給ユニット４８２から伸長され且つ所要のプラズマ用の反応ガスを供給するためのガス供給管４５５が、ガス導入口４３３に付設されている。ガス導入口４３３は円錐状であり、処理室に近くなるほど直径が大きくなる。ガス供給ユニット４８２(ガス供給部)は、上流側から順に、ガス源４８３、流量制御部であるマスフローコントローラ４７７、開閉弁４７８を有している。ガス供給ユニット４８２は、マスフローコントローラ４７７及び開閉弁４７８を制御することで、ガスの供給量を制御する。

【0032】

また、マスフローコントローラ４７７及び圧力調整バルブ４７９によって供給量、排気量を調整することにより、処理室４４５の圧力が調整される。

【0033】

図４（ａ）には、本発明の好ましい実施形態に係るバッフル板４６０周辺が示されている。図４（ｂ）には、比較例に係るバッフル板４６０周辺が示されている。

【0034】

本発明の好ましい実施形態に係るバッフル板４６０は、図４(ａ)に示されているように、例えば石英からなる第一のバッフル板４６０ａと、第二のバッフル板４６０ｂから構成される。
第一のバッフル板４６０ａは、反応容器４３１内であって、共振コイル４３２の上端とガス導入口４３３の間に設けられている。また、第二のバッフル板４６０ｂは、第一のバッフル板４６０ａと共振コイル４３２の上端の間に設けられている。すなわち、第一のバッフル板４６０ａと第二のバッフル板４６０ｂは、共振コイル４３２の上端とガス導入口４３３の間に空間を介して重ねるように設けられている。また、第一のバッフル板４６０ａと第二のバッフル板４６０ｂはサセプタテーブル４１１とガス導入口４３３の間に設けられている。

【0035】

また、第一のバッフル板４６０ａと、第二のバッフル板４６０ｂは、略同一形状であって、孔の無い板形状である。また、反応容器４３１の内周に沿った形状としている。即ち、反応容器４３１の内周が円状であればそれぞれのバッフル板の端部も円状としている。言い換えれば、反応容器４３１の内周に沿って、バッフル板を円盤状としている。

【0036】

このような構成とすることで、トッププレート４５４と第一のバッフル板４６０ａの間を流れるガス流路と反応容器４３１の内周に沿って反応容器４３１とバッフル板の端部の間を流れるガス流路が形成される。ガス導入口４３３から供給されたガスは、各ガス流路を経由して供給されるため、反応容器４３１の中央に供給されたガスが集中しない。すなわち、ガスが第一のバッフル板４６０ａと第二のバッフル板４６０ｂを介して供給されるので、図４(ａ)の破線矢印で示されているように、ガスの流れができ、共振コイル４３２の上端付近（図４（ａ）Ａ−Ａライン）でガスが略垂直に落ちることになる。よって、ガスのロスが無い。

【0037】

一方、比較例に係るバッフル板４６０は、図４（ｂ）に示されているように、一枚のバッフル板４６０で構成される。比較例に係るバッフル板４６０においては、図４（ｂ）破線矢印で示されているように、ガス導入口４３３からバッフル板４６０外周に向けて斜めにガス流路が形成され、共振コイル４３２上端付近（図４（ｂ）Ａ−Ａライン）でガスが拡散されてしまう。すなわち、電解強度の弱い領域にガスが拡散されてしまうので、弱いプラズマ生成につながってしまうことになる。

【0038】

ここで、ＩＣＰ方式プラズマ生成装置の場合、共振コイル４３２に近いほどプラズマを生成するための電界が強いことが知られている。従って、電界の強い場所、即ち共振コイル４３２に近い場所にガスを集中させることで、プラズマの生成効率を高くすることができる。また、このような場所においては高いエネルギーがあり、且つ寿命の長いプラズマが生成される。
すなわち、少なくとも２枚のバッフル板４６０ａ、４６０ｂを設けることで、矢印のように、ガスを共振コイルに近い反応容器４３１の内壁に沿って流れるようにし、電界の強い場所、即ち共振コイル４３２に近い場所にガスを集中させることで、プラズマの生成効率を高くすることができる。また、このような場所においては高いエネルギーがあり、且つ寿命の長いプラズマが生成される。

【0039】

次に、バッフル板４６０ａ、４６０ｂの取付け構造について図５を用いて説明する。
図５はバッフル板４６０ａ、４６０ｂ及びトッププレート４５４を拡大した図であり、バッフル板４６０ａ、４６０ｂの取付け構造を説明する図である。
まず、図５（ａ）を用いて固定機構について説明する。
トッププレート４５４に差し込まれたボルト４９１を、中央に穴の空いた第一のカラー４９２、第一のバッフル板４６０ａに設けた固定用穴、中央に穴の空いた第二のカラー４９３、第二のバッフル板４６０ｂに設けた固定用穴に順次差込み、固定用ボルト４９４にて固定する。
第一のカラー４９２は金属製（例えばアルミ合金）であり、トッププレート４５４とカラー４９２をグランド設定となるように構成している。
固定機構は、バッフル板４６０の周方向に、少なくとも３箇所に均等に設ける。

【0040】

続いて、バッフル板４６０ａ、４６０ｂ、トッププレート４５４、反応容器４３１との間の位置関係について、図５（ｂ）を用いて説明する。
図５（ｂ）に記載のように、トッププレート４５４の蓋部４５４ａと、第一のバッフル板４６０ａの内、蓋部４５４ａと向かい合う面との距離をＧＡＰ（ａ）とする。ＧＡＰ（ａ）は１ｍｍから５ｍｍ、より望ましくは２ｍｍから４ｍｍとなるよう設定する。
第一のバッフル板４６０ａと第二のバッフル板４６０ｂと対向する面の距離を、ＧＡＰ（ｂ）とする。ＧＡＰ（ｂ）は３０ｍｍから５０ｍｍとする。
バッフル板４６０の直径と反応容器の間の距離は０．１から１０ｍｍとし、具体的には、バッフル板を基板の直径より小さい２６９ｍｍとし、反応容器４３１の内周を２７５ｍｍとしている。

【0041】

第一のバッフル板４６０ａとガス導入口４３３の距離は、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａとの間に異常放電が起きない程度の距離とし、特にガス導入口４３３付近に異常放電が起きない程度の距離としている。

【0042】

ここで言う異常放電とは、例えば次のような現象をいう。
放電が容易となるＡｒガスを処理ガスに添加した場合、共振コイル４３２から発生する電界の影響を受け、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａとの間に放電が起きてしまう。特に、ガス導入孔４３３付近は、処理ガスが留まりやすい領域であるため、放電が起こりやすい。
この放電の原因は、Ａｒガスを添加したことによるものと推測される。Ａｒガスは放電を容易とする性質であるため、共振コイル４３２から発生する電界が弱電界の距離であっても、処理ガスが放電してしまうと考えられる。

【0043】

放電した場合、次の問題が起きることが考えられる。
一つは、ガス導入口４３３近辺で発生するプラズマがガス供給管４５５に入り込むため、ガス供給管４５５をエッチングしてしまう点である。エッチングすることにより、パーティクルが発生する可能性がある。特にガス供給管４５５を金属で形成した場合、処理室４４５が金属汚染され、基板処理に悪影響を及ぼすことが考えられる。
二つ目として、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａとの間に発生したプラズマがＯリング４３１ａに接触し、Ｏリング４３１ａの劣化を促進させる恐れがある。

【0044】

上記放電を抑制するために、発明者等は鋭意研究の結果、処理ガスの流速を上げることで放電を抑制することを見出した。
具体的には、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａとの間の距離を狭小化している。このような構造とすることで、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａとの間の圧力を高めることができ、その結果ガスの流速を早くすることができる。

【0045】

続いて、第二のバッフル板４６０ｂと共振コイル４３２との位置関係について説明する。第二のバッフル板４６０ｂは、第二のバッフル板４６０ｂの内、サセプタテーブル４１１と向かい合う面が、共振コイル４３２の上端（Ａ−Ａライン）より上の高さに位置するようにする。言い換えれば共振コイル４３２の上端と第一のバッフル板４６０ａとの間に位置するよう構成される。
このような構成とすることで、ガスが共振コイル４３２の近傍を流れるため、効率の良いプラズマ生成が可能となる。
更には、プラズマの拡散、失活を防止し活性反応種を下流のウエハにできるだけ多く供給することが可能となる。第二のバッフル板４６０ｂを共振コイル４３２の上端に近づけることで、プラズマ発生領域の体積を小さくすることが可能となり、単位体積当りのプラズマ密度を増加させることができる。従って、活性反応種を出来るだけ多く下流に運ぶことを可能にする。
以上のように、バッフル構造が構成される。

【0046】

ここで、ガスの流速にについて図６を用いて説明する。
図６は流速分布図である。
図６（ａ）は比較例に係るバッフル板４６０を用いた例であって、バッフル板を一枚で設定した場合である。（ｂ）は本実施形態に係るバッフル板４６０を用いた例であって、バッフル板を４６０ａ、４６０ｂの二枚で設定した場合である。
比較例のバッフル板４６０を一枚で用いた例においては、ガス導入口４３３付近で流速が低く、バッフル板４６０と蓋部４５４ａの間で流速が高いことがわかる。更には、渦巻状にガスが滞留していることがわかる。このことから、バッフル板４６０と蓋部４５４ａの間でガスが異常放電することが推測される。
一方、本実施形態に係るバッフル板４６０を二枚で用いた例においては、第一のバッフル板４６０ａと蓋部４５４ａの間にガスが滞留しないので放電を抑制できることがわかる。

【0047】

図７にＲＦ電力とバッフル板４６０、放電の関係を示した図を示す。
縦軸は共振コイル４３２に印加するＲＦ電力である。バッフル板４６０が無い状態、バッフル板４６０が一枚の状態、バッフル板４６０が２枚の状態でそれぞれ正常放電限界電力を計測した。正常放電限界電力とは、異常放電が発生しない電力である。
このときのプロセス条件は、次の通りである。
雰囲気：ＰＲ−ＧＡＳ（ＣＨ4：１０％、Ａｒ：９０％）
流量：０．２〜３．０ｓｌｍ
圧力：５０〜２５０ｍＴｏｒｒ

【0048】

この図からもわかるように、バッフル板４６０が無い状態では、１０００Ｗまでは正常放電が可能である。また、バッフル板４６０が１枚の状態では、３０００Ｗまでは正常放電が可能である。また、バッフル板４６０が２枚の状態では、４９００Ｗまでは正常放電が可能である。

【0049】

ＩＣＰ方式プラズマ生成装置の場合、ＲＦ電力が高いほど効率よくプラズマ状態とすることができるため、異常放電が発生しない範囲で、且つＲＦ電力が高い状態が望ましい。従って、バッフル板が無い状態やバッフル板が１枚の状態より、バッフル板が２枚の状態が望ましい。

【0050】

共振コイル４３２は、所定の波長の定在波を形成するため、一定波長モードで共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル４３２の電気的長さは、高周波電源４４４から供給される電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍、２倍、…）又は半波長もしくは１／４波長に相当する長さに設定される。例えば、1波長の長さは、１３．５６ＭＨｚの場合、約２２メートル、２７．１２ＭＨｚの場合、約１１メートル、５４．２４ＭＨｚの場合、約５．５メートルになる。
共振コイル４３２は、絶縁性材料にて平板状に形成され且つベースプレート４４８の上端面に鉛直に立設された複数のサポートによって支持される。

【0051】

共振コイル４３２の両端は電気的に接地されるが、共振コイル４３２の少なくとも一端は、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に当該共振コイルの電気的長さを微調整するため、可動タップ４６２を介して接地される。図３中の符号４６４は他方の固定グランドを示す。さらに、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に共振コイル４３２のインピーダンスを微調整するため、共振コイル４３２の接地された両端の間には、可動タップ４６６によって給電部が構成される。

【0052】

すなわち、共振コイル４３２は、電気的に接地されたグランド部を両端に備え且つ高周波電源４４４から電力供給される給電部を各グランド部の間に備え、しかも、少なくとも一方のグランド部は、位置調整可能な可変式グランド部とされ、そして、給電部は、位置調整可能な可変式給電部とされる。共振コイル４３２が可変式グランド部及び可変式給電部を備えている場合には、後述するように、プラズマ発生室４３０の共振周波数及び負荷インピーダンスを調整するにあたり、より一層簡便に調整することができる。

【0053】

外側シールド４５２は、共振コイル４３２の外側への電磁波の漏れを遮蔽するとともに、共振回路を構成するのに必要な容量成分を共振コイル４３２との間に形成するために設けられる。外側シールド４５２は、一般的には、アルミニウム合金、銅又は銅合金などの導電性材料を使用して円筒状に形成される。外側シールド４５２は、共振コイル４３２の外周から、例えば５〜１５０ｍｍ程度隔てて配置される。

【0054】

高周波電源４４４の出力側にはＲＦセンサ４６８が設置され、進行波、反射波等をモニタしている。ＲＦセンサ４６８によってモニタされた反射波電力は、周波数整合器４４６に入力される。周波数整合器４４６は、反射波が最小となるよう周波数を制御する。

【0055】

コントローラ４７０は、図１におけるコントローラ５００に相当するものであり、単に高周波電源４４４のみを制御するものではなく、アッシング装置１０全体の制御を行っている。コントローラ４７０には、表示部であるディスプレイ４７２が接続されている。ディスプレイ４７２は、例えば、ＲＦセンサ４６８による反射波のモニタ結果等、アッシング装置１０に設けられた各種検出部で検出されたデータ等を表示する。

【0056】

例えば、アッシング工程時やアッシング工程前のプラズマ生成時におけるプラズマ処理中に処理条件を変動した場合（ガス種を増やす等）など、ガス流量やガス混合比、圧力が変化する場合があり、高周波電源４４４の負荷インピーダンスが変動してしまう場合がある。このような場合でも、アッシング装置１０は周波数整合器４４６を有するため、ガス流量やガス混合比、圧力の変化にすぐに追従して高周波電源４４４の発信周波数を整合することができる。

【0057】

具体的には次の動作が行われる。
プラズマ生成時、共振コイル４３２の共振周波数に収束される。このとき、ＲＦセンサ４６８が共振コイル４３２からの反射波をモニタし、モニタされた反射波のレベルを周波数整合器４４６に送信する。周波数整合器４４６は、反射波電力がその反射波が最小となるよう、高周波電源４４４の発信周波数を調整する。

【0058】

続いて、本発明の基板処理方法（フォトレジスト除去方法）を一工程として採用する半導体製造方法について、図８を用いて説明する。図８には、本発明の基板処理方法を採用し、アッシング装置１０等を用いて半導体装置（半導体デバイス）を製造する工程が説明されている。

【0059】

図８には、アッシング装置１０を用いて基板（ウエハ６００）を処理する工程であって、本発明の実施形態に係る基板処理方法が示されている。
本発明に係る基板の処理方法においては、図８に示されるように、基板を処理室に搬入する工程である搬入工程Ｓ１００と、基板を加熱する工程である加熱工程Ｓ２００と、反応ガスを供給し、基板を処理する工程である処理工程Ｓ３００と、基板を処理室から搬出する搬出工程Ｓ４００と、を少なくとも含む一連の工程を経て基板が処理される。

【0060】

搬入工程Ｓ１００では、レジストの塗布されたウエハ６００が処理室４４５に搬入される。加熱工程Ｓ２００では、搬入工程Ｓ１００で処理室４４５内に搬入されたウエハ６００が加熱される。処理工程Ｓ３００では、処理室４４５内に少なくとも水素成分とアルゴン成分とを含む反応ガスが供給される。例えば、ＰＲ-ＧＡＳ（ＣＨ4とアルゴンの混合ガス）が供給される。
更に、処理室に供給された反応ガスをプラズマ状態としてウエハ６００が処理される。搬出工程Ｓ４００では、処理されたウエハ６００が、処理室４４５から搬出される。

【0061】

以下、アッシング装置１０を用いての基板処理の一例について、より具体的に説明する。
アッシング装置１０の各部の動作は、コントローラ４７０によって制御される。

【0062】

<搬入工程Ｓ１００>
搬入工程Ｓ１００では、真空アームロボット３２０のフィンガー３２１が、処理室４４５へウエハ６００を搬送する。すなわち、ウエハ６００を搭載したフィンガー３２１が、処理室４４５に進入し、フィンガー３２１が、上昇されたリフターピン４１３にウエハ６００を載置する。リフターピン４１３の先端は、サセプタテーブル４１１から浮いた状態で維持される。ウエハ６００は、リフターピン４１３上に、つまりサセプタテーブル４１１から浮いた状態で受け渡される。この際、ウエハ６００は、例えば室温に保持されている。

【0063】

〔加熱工程Ｓ２００〕
加熱工程Ｓ２００では、ウエハ６００はサセプタテーブル４１１から浮いた状態で保持されており、サセプタテーブル４１１のヒータ４６３により加熱される。ウエハ温度は、サセプタテーブル４１１とウエハ６００との間の距離で制御されている。
この加熱工程Ｓ２００においては、ウエハ６００の温度を２００℃以上４００℃以下とする。

【0064】

〔処理工程Ｓ３００〕
反応ガスを供給する処理工程Ｓ３００では、ガス導入口４３３へ反応容器４３１から反応ガス（アッシングガス）が、プラズマ発生室４３０に供給される。供給される反応ガスは、少なくとも水素成分とアルゴン成分とを含む反応ガスが供給される。

【0065】

処理室４４５が所定の条件となった後、供給された反応ガスが、共振コイル４３２によってプラズマ状態とされる。すなわち、反応ガスを供給する工程において反応ガスが供給された後、高周波電源４４４が、共振コイル４３２に電力を供給し、共振コイル４３２内部に励起される誘導磁界によって自由電子を加速し、ガス分子と衝突させることでガス分子を励起してプラズマを生成する。そして、このプラズマ状態とされた反応ガスにより、基板処理が行われ、レジストが除去される。

【0066】

本実施形態では、処理工程Ｓ３００で用いられる反応ガスとして、少なくとも水素成分とアルゴン成分とを含む反応ガスが供給される。ここではＡｒガスを用いているが、より具体的には、水素にＮ2ガス、Ｈｅガスからなる群から選択された少なくとも１つのガスからなる希釈ガスが添加されてなるガスを用いることができる。

【0067】

〔搬出工程Ｓ４００〕
搬出工程Ｓ４００においては、アッシング処理工程の終了後、リフターピン４１３が上昇する。真空アームロボット３２０のフィンガー３２１がリフターピン４１３上の処理済ウエハ６００を掬い上げ、トランスファーチャンバ部３１０を経由して、ロードロックチャンバ部２１０、もしくはロードロックチャンバ２２０に搬送する。

【0068】

本実施形態ではアッシング処理を例に説明したが、それに限るものではなく、エッチング処理、膜の改質処理や成膜処理など、プラズマを用いた処理で実施可能である。

【0069】

また、本実施形態ではバッフル板を２枚用いる例を説明したが、それに限るものではなく、コイル上端とガス導入口との間に複数枚用いればよい。

【0070】

以上のように、本実施形態によって反応容器４３１の内壁に沿ってガスを流すことができ、電界の強い領域にガスを供給することが可能となって、プラズマの生成効率を高くすることができる。また、高いエネルギーであり、且つ寿命の長いプラズマが生成される。
従って、高いアッシングレートでの処理が可能となり、その結果装置全体のスループットを高くすることができる。

【0071】

本発明は、特許請求の範囲に記載した通りであり、さらに次に付記した事項を含む。

【0072】

〔付記１〕
コイルを外周に設け、筒状で構成される反応容器と、前記反応容器の端部に設けられた蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口と前記コイルの上端の間に設けた第一の板と、前記第一の板と前記コイルの上端の間に設けた第二の板と、前記反応容器の内、前記蓋部と異なる方向に設けられた基板処理室と、前記基板処理室に接続されたガス排気部と、を有する基板処理装置。

【0073】

〔付記２〕
前記反応容器の先端部の外周にＯリングを有する付記1記載の基板処理装置。

【0074】

〔付記３〕
コイルを外周に設け、筒状で構成される反応容器と、前記反応容器の端部に設けられた蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入口と、前記ガス導入口と前記コイルの上端の間に設けた第一の板と、前記第一の板と前記コイルの上端の間に設けた第二の板と、前記反応容器の内、前記蓋部と異なる方向に設けられた基板処理室と、前記基板処理室に接続されたガス排気部と、を有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記ガス導入口から導入されたガスを前記第一の板と第二の板を介して前記コイル近傍に導く工程と、前記コイルによって前記ガスをプラズマ状態とし、前記基板処理室に載置された基板を処理する工程と、前記ガス排気部によりガスを排気する工程とを有する半導体装置の製造方法。

【0075】

〔付記４〕
コイルを外周に設け、筒状で構成される反応容器と、前記反応容器の端部に設けられた蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入口と、前記反応容器の内、前記蓋部と異なる方向に設けられた基板処理室と、前記基板処理室に接続されたガス排気部とを有する基板処理装置に用いるバッフル構造であって、前記ガス導入口と前記コイルの上端の間に第一の板と第二の板を積層して配置するバッフル構造。

【0076】

〔付記５〕
コイルを外周に設け、筒状で構成される反応容器と、前記反応容器の端部に設けられた蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入口と、前記反応容器の内、前記蓋部と異なる方向に設けられた基板処理室と、前記基板処理室に接続されたガス排気部とを有する基板処理装置に用いるバッフル構造であって、第一の板と第二の板を空間を介して重ねるようバッフル構造を形成し、前記バッフル構造の高さは前記ガス導入口と前記コイルの上端間の距離より低くなるよう構成するバッフル構造。

【符号の説明】

【0077】

１０…アッシング装置
１００…ＥＦＥＭ
１１０、１２０…ＦＯＵＰ
１３０…大気ロボット
２００…ロードロックチャンバ部
２１０、２２０…バッファユニット
２１１、２２１…ボート
２１２、２２２…インデックスアセンブリ
２５０、２６０…ロードロックチャンバ
３００…トランスファーチャンバ部
３１０…トランスファーチャンバ
３１１、３１２、３１３、３１４…ゲートバルブ
３２０…真空アームロボットユニット
３２１…フィンガー
３２５…θ軸
３２６…Ｙ軸
４００…プロセスチャンバ部
４１０、４２０…プラズマ処理ユニット
４１１、４２１…サセプタテーブル
４１２、４２２…Ｚ軸
４１３、４２３…リフターピン
４３０、４４０…プラズマ発生室
４３１、４４１…反応容器
４３２、４４２…共振コイル
４３３、４４３…ガス導入口
４４５…処理室
４４４…高周波電源
４４６…周波数整合器
４４８…ベースプレート
４５２…外側シールド
４５３…Ｏリング
４５４…トッププレート
４５４ａ…蓋部
４５５…ガス供給管
４５８…バッフルリング
４６０…バッフル板
４６２…可動タップ
４６３…ヒータ
４６４…固定グランド
４６６…可動タップ
４６８…ＲＦセンサ
４７０，５００…コントローラ
４７２…ディスプレイ（表示装置）
４８０…排気管
４８２…ガス供給ユニット
６００…ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】