JP2006083406A - Substrate treatment device, substrate placing stand, and substrate treatment method - Google Patents

Substrate treatment device, substrate placing stand, and substrate treatment method Download PDF

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哲也 斉藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment device and a substrate treatment method capable of ensuring uniformity of the in-plane temperature of a susceptor to prevent the susceptor from being damaged, and preventing a wafer from temperature-lowering and being contaminated with metals. <P>SOLUTION: A film deposition apparatus 100 comprises a treatment container 1 to treat a wafer W, a susceptor 2 to place the wafer in the treatment container 1, a heater 5 to heat the susceptor 2, a wafer supporting pin 39 which is provided on a wafer placing face in a projecting/retracting manner to displace the wafer W in the placing state in which the wafer is abutted on the wafer placing face and a separate state in which the wafer is separated from the wafer placing face, and a cover ring which is provided displaceably between a state abutted on the wafer placing face and a state separate from the wafer placing face to cover the periphery of a wafer placing area on the wafer placing face in the abutted state. During the precoat, since a precoat film 50 is deposited on the surface of a dummy wafer Wd and the surface of the cover ring 4, no precoat film 50 is deposited on the wafer placing surface, the radiation rate is unified to prevent the susceptor 2 from being damaged. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基板処理装置、基板載置台および基板処理方法に関し、詳細には、半導体ウエハ等の被処理基板に対し、成膜などの処理を行なう基板処理装置、基板載置台および基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, a substrate mounting table, and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus, a substrate mounting table, and a substrate processing method for performing processing such as film formation on a target substrate such as a semiconductor wafer. .

被処理基板である半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と記すことがある)に対してCVD等の方法によって成膜を行なう成膜装置では、ウエハを載置する基板載置台としてのサセプタに加熱手段が備えられており、このサセプタを加熱することによって間接的にウエハを加熱しながら、種々の成膜反応を進行させる。   In a film forming apparatus that forms a film on a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as “wafer”) as a substrate to be processed by a method such as CVD, the susceptor as a substrate mounting table on which the wafer is mounted is heated. Means are provided, and various film-forming reactions are advanced while the wafer is indirectly heated by heating the susceptor.

サセプタには、熱伝導性に優れたAlNなどのセラミック系材料が用いられることから、その構成金属元素によるウエハへの汚染を回避するため、成膜処理の前に、サセプタに予めプリコート膜を形成することが行なわれている。このプリコート処理に関しては、例えば、成膜とパターンエッチングを繰り返す半導体集積回路の製造過程で、バリヤメタルとしてのTiN膜を形成する前にTiN膜よりなるプリコート層を堆積させ、さらに所定時間加熱を継続しつつ、アンモニアを作用させてプリコート膜を安定化させる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2001−144033号公報(図1など)
Since a ceramic material such as AlN with excellent thermal conductivity is used for the susceptor, a precoat film is formed on the susceptor in advance before the film formation process in order to avoid contamination of the wafer with the constituent metal elements. To be done. Regarding this pre-coating process, for example, in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which film formation and pattern etching are repeated, a pre-coating layer made of a TiN film is deposited before forming a TiN film as a barrier metal, and heating is continued for a predetermined time. However, a technique for stabilizing the precoat film by acting ammonia has been proposed (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-1444033 (FIG. 1 and the like)

ところで、プリコート膜の成膜には、大別して2通りの方法がある。その一つは、サセプタにウエハを載置しない状態でプリコートを行なう方法であり、前記特許文献1もこの方法でプリコート膜を形成している。この場合、サセプタのウエハ載置領域を含む全表面にプリコート膜が形成されることになる。このため、サセプタからの熱輻射率が低下し、サセプタの加熱設定温度と比較してウエハ温度が十分に上昇しないことが懸念される。また、ウエハの載置領域にもプリコート膜が形成されるため、ウエハ裏面がプリコート膜と接触することになり、プリコート膜の種類によっては、その構成金属元素がウエハに付着し、ウエハ自体、または搬送経路などの金属汚染を引き起こす原因となる可能性がある。   By the way, there are roughly two methods for forming the precoat film. One of them is a method of performing pre-coating without placing a wafer on a susceptor, and Patent Document 1 also forms a pre-coating film by this method. In this case, the precoat film is formed on the entire surface including the wafer mounting area of the susceptor. For this reason, there is a concern that the heat radiation rate from the susceptor decreases and the wafer temperature does not rise sufficiently compared with the heating setting temperature of the susceptor. Further, since the precoat film is also formed on the wafer mounting region, the back surface of the wafer comes into contact with the precoat film, and depending on the type of the precoat film, the constituent metal element adheres to the wafer, or the wafer itself, or It may cause metal contamination of the transport route.

他の方法は、サセプタにダミーウエハを載置した状態でプリコート膜の形成を行なう方法である。この方法については、図3を参照しながら述べる。図3(a)は、ウエハWの処理に先立って、サセプタ201にダミーウエハWdを載置した状態で、窒化チタンや酸化ルテニウムなどによるプリコート処理を行なった状態を示している。プリコート処理により、サセプタ201の表面およびダミーウエハWdの露出面にはプリコート膜50が形成されるが、ダミーウエハWdが載置されているウエハ載置領域201aには、プリコート膜50は形成されない。プリコート処理後のサセプタ201からの熱輻射率は、ダミーウエハWdを載置した状態では、図3(a)に矢印で示すように均一である。   Another method is a method of forming a precoat film in a state where a dummy wafer is placed on a susceptor. This method will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a state in which a pre-coating process using titanium nitride or ruthenium oxide is performed with the dummy wafer Wd placed on the susceptor 201 prior to the processing of the wafer W. By the precoat process, the precoat film 50 is formed on the surface of the susceptor 201 and the exposed surface of the dummy wafer Wd, but the precoat film 50 is not formed in the wafer placement region 201a on which the dummy wafer Wd is placed. The heat emissivity from the susceptor 201 after the pre-coating process is uniform as shown by an arrow in FIG. 3A when the dummy wafer Wd is placed.

次に、サセプタ201に、ダミーウエハWdの代わりにウエハWを載置して、窒化チタン膜などの成膜処理を行なう。成膜処理は、ウエハWを交代しながら繰り返し行なう。この成膜処理において、サセプタ201は、ヒーター204によって、例えば500℃以上の温度まで加熱される。この場合、ウエハWとサセプタ201との間にはプリコート膜50が介在しないため、ウエハWは直接サセプタ201から熱伝達を受けることが可能であり、また、ウエハWとプリコート膜50との接触も生じないので、温度低下や金属汚染の問題はほとんど生じない。   Next, the wafer W is placed on the susceptor 201 instead of the dummy wafer Wd, and a film forming process such as a titanium nitride film is performed. The film forming process is repeated while changing the wafer W. In this film forming process, the susceptor 201 is heated to a temperature of, for example, 500 ° C. or higher by the heater 204. In this case, since the precoat film 50 is not interposed between the wafer W and the susceptor 201, the wafer W can directly receive heat transfer from the susceptor 201, and contact between the wafer W and the precoat film 50 is also possible. Since it does not occur, the problems of temperature drop and metal contamination hardly occur.

処理済みのウエハWと未処理のウエハWとの交換は、ウエハWをサセプタ201から離間させた状態で行なう。図3(b)に示すように、サセプタ201には、複数のウエハ支持ピン203が突没可能に設けられており、このウエハ支持ピン203を上昇させることによって、その先端部がウエハWの下面に当接しつつ、ウエハWを押し上げる。   The exchange between the processed wafer W and the unprocessed wafer W is performed in a state where the wafer W is separated from the susceptor 201. As shown in FIG. 3B, the susceptor 201 is provided with a plurality of wafer support pins 203 so as to be able to project and retract, and by raising the wafer support pins 203, the tip portion thereof is the lower surface of the wafer W. The wafer W is pushed up while being in contact with.

ここで、サセプタ201のウエハ載置面には、プリコート膜50が形成された領域と、ダミーウエハWdが載置されていたためプリコート膜50が形成されていない領域(ウエハ載置領域201a)とが存在する。従って、加熱状態のサセプタ201において、これら二つの領域間の熱輻射率に著しい差異が生じることになる。すなわち、図3(b)中に矢印で示すように、プリコート膜50が形成されたサセプタ表面の熱輻射率はεtと小さい一方で、ウエハWを離間させることによって露出したウエハ載置領域201aの熱輻射率はεsと大きくなる。   Here, on the wafer mounting surface of the susceptor 201, there are an area where the precoat film 50 is formed and an area where the precoat film 50 is not formed because the dummy wafer Wd is mounted (wafer mounting area 201a). To do. Therefore, in the susceptor 201 in a heated state, a significant difference occurs in the heat radiation rate between these two regions. That is, as indicated by an arrow in FIG. 3B, the thermal radiation rate of the susceptor surface on which the precoat film 50 is formed is as small as εt, while the wafer mounting region 201a exposed by separating the wafer W is separated. The thermal emissivity increases to εs.

その結果、サセプタ201の面内温度の均一性が損なわれ、熱応力により歪みが生じたり、最悪の場合にはサセプタ201の破損に至るという問題がある。特に、ウエハサイズが200mmから300mmへと大型化していることに伴い、円板状のサセプタ201の厚さに対する直径の比率が大きくなる傾向があるため、サセプタ201の破損がいっそう起こりやすくなっている。   As a result, there is a problem that the uniformity of the in-plane temperature of the susceptor 201 is impaired, distortion is caused by thermal stress, and the susceptor 201 is damaged in the worst case. In particular, as the wafer size increases from 200 mm to 300 mm, the ratio of the diameter to the thickness of the disc-shaped susceptor 201 tends to increase, and therefore the susceptor 201 is more easily damaged. .

以上のことから、本発明は、サセプタの面内温度の均一性を確保してその破損を防止するとともに、ウエハ温度の低下や金属汚染を生じさせない基板処理装置、基板載置台および基板処理方法を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides a substrate processing apparatus, a substrate mounting table, and a substrate processing method that ensure uniformity of the in-plane temperature of the susceptor and prevent its breakage, and that does not cause a decrease in wafer temperature or metal contamination. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点によれば、
被処理基板に対して処理を行なうための処理室を区画する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を基板載置面に載置する基板載置台と、
前記基板載置台を加熱する加熱手段と、
被処理基板を、前記基板載置面に当接した載置状態と前記基板載置面から離間した離間状態に変位させる基板支持体と、
前記基板載置面に当接した状態と離間した状態とに変位可能に設けられており、当接した状態では、前記基板載置面における被処理基板載置領域の周囲を覆うカバー部材と、
を備えたことを特徴とする、基板処理装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention,
A processing container that divides a processing chamber for processing a substrate to be processed;
A substrate mounting table for mounting the substrate to be processed on the substrate mounting surface in the processing container;
Heating means for heating the substrate mounting table;
A substrate support that displaces the substrate to be processed into a placement state in contact with the substrate placement surface and a separated state separated from the substrate placement surface;
A cover member is provided so as to be displaceable between a state in contact with the substrate placement surface and a state in which the substrate placement surface is separated from the substrate placement surface.
A substrate processing apparatus is provided.

以上の基板処理装置においてはカバー部材を配備することにより、基板載置面へのプリコート膜の形成を防止できるので、プリコート処理後に基板を離間させた場合でも、基板載置台の熱輻射率を均一にすることができる。   In the above substrate processing apparatus, by providing a cover member, it is possible to prevent the formation of a precoat film on the substrate mounting surface, so that even when the substrate is separated after the precoat processing, the thermal radiation rate of the substrate mounting table is uniform. Can be.

また、前記カバー部材は、被処理基板が前記基板載置面に当接した載置状態では、前記基板載置台に当接しており、被処理基板が前記基板載置台から離間した離間状態では、前記基板載置台から離間することが好ましい。このように被処理基板に合わせてカバー部材を当接、離間させることによって、プリコート処理後においても基板載置台の熱的均一性を保つことができる。   Further, the cover member is in contact with the substrate mounting table in a mounting state in which the substrate to be processed is in contact with the substrate mounting surface, and in a separated state in which the processing substrate is separated from the substrate mounting table, It is preferable to separate from the substrate mounting table. Thus, by contacting and separating the cover member in accordance with the substrate to be processed, the thermal uniformity of the substrate mounting table can be maintained even after the pre-coating process.

また、前記カバー部材は、共通の変位機構によって、被処理基板と連動して変位することが好ましい。このように、一つの変位機構で被処理基板とカバー部材を連動させることによって、装置構成を簡略なものとすることができる。   Further, it is preferable that the cover member is displaced in conjunction with the substrate to be processed by a common displacement mechanism. Thus, the apparatus configuration can be simplified by interlocking the substrate to be processed and the cover member with a single displacement mechanism.

さらに、前記カバー部材は、被処理基板に対応する大きさの開口部を有するリング状の部材であることが好ましい。リング形状とすることにより、単一のカバー部材で基板載置領域以外の基板載置面を覆うことができる。   Further, the cover member is preferably a ring-shaped member having an opening having a size corresponding to the substrate to be processed. By adopting the ring shape, the substrate placement surface other than the substrate placement area can be covered with a single cover member.

また、前記カバー部材の外径寸法は、前記基板載置台の外径寸法よりも大きいことが好ましい。これにより、被処理基板の基板載置面を確実に覆うことができる。   The outer diameter of the cover member is preferably larger than the outer diameter of the substrate mounting table. Thereby, the substrate mounting surface of the substrate to be processed can be reliably covered.

また、本発明の第2の観点によれば、処理容器内で被処理基板を基板載置面に載置し、加熱手段により加熱する基板載置台であって、
被処理基板を、前記基板載置面に当接した載置状態と前記基板載置面から離間した離間状態に変位させる基板支持体と、
前記基板載置面に当接した状態と離間した状態とに変位可能に設けられており、当接した状態では、前記基板載置面における被処理基板載置領域の周囲を覆うカバー部材と、
を備えたことを特徴とする、基板載置台が提供される。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a substrate mounting table for mounting a substrate to be processed on a substrate mounting surface in a processing container and heating the substrate by a heating means.
A substrate support that displaces the substrate to be processed into a placement state in contact with the substrate placement surface and a separated state separated from the substrate placement surface;
A cover member that is provided so as to be displaceable between a state in contact with the substrate placement surface and a state in which the substrate placement surface is separated from the substrate placement surface.
A substrate mounting table is provided.

また、本発明の第3の観点によれば、上記基板処理装置を用いて被処理基板を処理することを特徴とする、基板処理方法が提供される。   Moreover, according to the 3rd viewpoint of this invention, the to-be-processed substrate is processed using the said substrate processing apparatus, The substrate processing method characterized by the above-mentioned is provided.

上記基板処理方法において、前記基板載置台にダミー基板を載置した状態でプリコート処理を行なった後、前記ダミー基板に換えて被処理基板を載置して処理を行なうことが好ましい。また、被処理基板に対する処理は、成膜処理であることが好ましい。   In the substrate processing method, it is preferable that the pre-coating process is performed in a state where the dummy substrate is mounted on the substrate mounting table, and then the substrate to be processed is mounted instead of the dummy substrate. Moreover, it is preferable that the process with respect to a to-be-processed substrate is a film-forming process.

本発明によれば、基板載置台の基板載置面における被処理基板載置領域の周囲を覆うとともに、基板と連動して基板載置台に当接または離間するカバー部材を備えたことにより、プリコート処理後に基板を離間させた場合でも、基板載置台の熱輻射率を均一にすることが可能である。従って、基板の搬出入を繰り返しても、熱応力によって基板載置台が歪んだり、破損したりすることがなく、耐久性の高い基板処理装置を提供できる。   According to the present invention, a pre-coating is provided by covering the periphery of the substrate placement area on the substrate placement surface of the substrate placement table and contacting or separating the substrate placement table in conjunction with the substrate. Even when the substrates are separated after the processing, the heat radiation rate of the substrate mounting table can be made uniform. Therefore, even when the substrate is carried in and out repeatedly, the substrate mounting table is not distorted or damaged by the thermal stress, and a highly durable substrate processing apparatus can be provided.

以下、図1および図2を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る、TiNの成膜に適したCVD成膜装置を示す断面図であり、図2は、基板載置台としてのサセプタ2を拡大して示す模式図である。この成膜装置100は、気密に構成された略円筒状の処理容器であるチャンバー1を有している。チャンバー1には、被処理体であるウエハWを水平に支持するためのサセプタ2がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材3により支持された状態で配置されている。サセプタ2のウエハ載置面には、ウエハWを載置するウエハ載置領域2a(図2参照)の周囲を覆うように、カバーリング4が配備されている。このカバーリング4については後述する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a CVD film forming apparatus suitable for TiN film formation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a susceptor 2 as a substrate mounting table. is there. The film forming apparatus 100 includes a chamber 1 that is a substantially cylindrical processing container configured to be airtight. In the chamber 1, a susceptor 2 for horizontally supporting a wafer W, which is an object to be processed, is arranged in a state of being supported by a cylindrical support member 3 provided at the center lower part thereof. A cover ring 4 is provided on the wafer placement surface of the susceptor 2 so as to cover the periphery of the wafer placement area 2a (see FIG. 2) on which the wafer W is placed. The cover ring 4 will be described later.

また、サセプタ2には加熱手段としてのヒーター5が埋め込まれており、このヒーター5はヒーター電源6から給電されることにより被処理基板であるウエハWを所定の温度に加熱する。なお、サセプタ2はセラミックス、例えばAlNによって構成される。また、加熱手段としては、抵抗体によるヒーター5に限らず、例えば加熱用ランプを用いることもできる。   In addition, a heater 5 as a heating unit is embedded in the susceptor 2, and the heater 5 is heated by a heater power supply 6 to heat the wafer W as a substrate to be processed to a predetermined temperature. The susceptor 2 is made of ceramics such as AlN. Moreover, as a heating means, not only the heater 5 by a resistor but a heating lamp can also be used, for example.

チャンバー1の天壁1aには、絶縁部材9を介してシャワーヘッド10が設けられている。このシャワーヘッド10は、上段ブロック体10a、中段ブロック体10b、下段ブロック体10cで構成されている。そして、下段ブロック体10cにはガスを吐出する吐出孔17および18が交互に形成されている。上段ブロック体10aの上面には、第1のガス導入口11と、第2のガス導入口12とが形成されている。上段ブロック体10aの中では、第1のガス導入口11から多数のガス通路13が分岐している。中段ブロック体10bにはガス通路15が形成されており、上記ガス通路13が水平に延びる連通路13aを介してこれらガス通路15に連通している。さらにこのガス通路15が下段ブロック体10cの吐出孔17に連通している。   A shower head 10 is provided on the top wall 1 a of the chamber 1 via an insulating member 9. The shower head 10 includes an upper block body 10a, a middle block body 10b, and a lower block body 10c. Discharge holes 17 and 18 for discharging gas are alternately formed in the lower block body 10c. A first gas inlet 11 and a second gas inlet 12 are formed on the upper surface of the upper block body 10a. In the upper block body 10a, a large number of gas passages 13 are branched from the first gas introduction port 11. Gas passages 15 are formed in the middle block body 10b, and the gas passages 13 communicate with the gas passages 15 through communication passages 13a extending horizontally. Further, the gas passage 15 communicates with the discharge hole 17 of the lower block body 10c.

また、上段ブロック体10aの中では、第2のガス導入口12から多数のガス通路14が分岐している。中段ブロック体10bにはガス通路16が形成されており、上記ガス通路14がこれらガス通路16に連通している。さらにこのガス通路16が中段ブロック体10b内に水平に延びる連通路16aに接続されており、この連通路16aが下段ブロック体10cの多数の吐出孔18に連通している。そして、上記第1および第2のガス導入口11,12は、ガス供給機構20からのガスラインに接続されている。   In the upper block body 10a, a large number of gas passages 14 branch from the second gas introduction port 12. Gas passages 16 are formed in the middle block body 10 b, and the gas passage 14 communicates with these gas passages 16. Further, the gas passage 16 is connected to a communication passage 16a extending horizontally into the middle block body 10b, and the communication passage 16a communicates with a number of discharge holes 18 of the lower block body 10c. The first and second gas inlets 11 and 12 are connected to a gas line from the gas supply mechanism 20.

ガス供給機構20は、第1のガス供給源21と第2のガス供給源22とに接続されており、第1のガス供給源21は、例えば、クリーニングガスであるClFガスを供給するClFガス供給源、Ti含有ガスであるTiClガスを供給するTiClガス供給源、Nガスを供給するNガス供給源を有している、また第2のガス供給源22は、例えば、前記とは別のNガス供給源、NHガスを供給するNHガス供給源を有している。 The gas supply mechanism 20 is connected to a first gas supply source 21 and a second gas supply source 22, and the first gas supply source 21 is, for example, ClF 3 that supplies ClF 3 gas as a cleaning gas. 3 gas supply source, Ti-containing TiCl TiCl 4 gas supply source for supplying a 4 gas is a gas, N 2 gas has N 2 gas supply source for supplying, while the second gas supply source 22, for example, , Another N 2 gas supply source, and an NH 3 gas supply source for supplying NH 3 gas.

シャワーヘッド10には、整合器33を介して高周波電源34が接続されており、必要に応じてこの高周波電源34からシャワーヘッド10に高周波電力が供給されるようになっている。通常はこの高周波電源34は必要ないが、成膜反応の反応性を高めたい場合には、高周波電源34から高周波電力を供給することにより、シャワーヘッド10を介してチャンバー1内に供給されたガスをプラズマ化して成膜することも可能である。   A high frequency power supply 34 is connected to the shower head 10 via a matching unit 33, and high frequency power is supplied from the high frequency power supply 34 to the shower head 10 as necessary. Normally, the high-frequency power source 34 is not necessary, but in order to increase the reactivity of the film forming reaction, the high-frequency power supplied from the high-frequency power source 34 allows the gas supplied into the chamber 1 through the shower head 10. It is also possible to form a film by converting into a plasma.

チャンバー1の底壁1bの中央部には円形の穴35が形成されており、底壁1bにはこの穴35を覆うように下方に向けて突出する排気室36が設けられている。排気室36の側面には排気管37が接続されており、この排気管37には排気装置38が接続されている。そしてこの排気装置38を作動させることによりチャンバー1内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。   A circular hole 35 is formed at the center of the bottom wall 1 b of the chamber 1, and an exhaust chamber 36 protruding downward is provided on the bottom wall 1 b so as to cover the hole 35. An exhaust pipe 37 is connected to a side surface of the exhaust chamber 36, and an exhaust device 38 is connected to the exhaust pipe 37. By operating the exhaust device 38, the inside of the chamber 1 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.

サセプタ2には、ウエハWを支持して昇降させるため、3本(2本のみ図示)の基板支持体としてのウエハ支持ピン39がサセプタ2の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン39は連結板40に固定されている。そして、ウエハ支持ピン39は、エアシリンダ等の駆動機構41により連結板40を介して昇降される。   The susceptor 2 is provided with wafer support pins 39 as three (not shown) substrate support members so as to protrude and retract with respect to the surface of the susceptor 2 in order to support and lift the wafer W. The support pin 39 is fixed to the connecting plate 40. The wafer support pins 39 are lifted and lowered via the connecting plate 40 by a drive mechanism 41 such as an air cylinder.

カバーリング4は、外形がリング状に形成された平板であり、ウエハ周囲のサセプタ表面に当接し、覆うように配備されている。カバーリング4は、ウエハWに略対応する大きさの開口部を有するとともに、サセプタ2よりも大きな直径を有しており、サセプタ2のウエハ載置面におけるウエハ載置領域2a以外の領域をほぼカバーできるように構成されている。これにより、プリコート処理の際にサセプタ2のウエハ載置面の被覆を確実に防止するとともに、サセプタ2の周囲に突出したカバーリング4の下面を、押し上げピン7により押し上げる構成を採用できる。つまり、押し上げピン7によるカバーリング4の変位を、ウエハ支持ピン39の変位と同調させやすくするとともに、機構そのものを簡易なものにできる。このカバーリング4の材質は、耐熱性を有するものであればよく、例えばAlやSiOなどを好適に用いることができるが、サセプタ2と同様にAlNなどの熱伝導性に優れた材質により形成することも可能である。 The cover ring 4 is a flat plate having an outer shape formed in a ring shape, and is arranged so as to contact and cover the surface of the susceptor around the wafer. The cover ring 4 has an opening having a size substantially corresponding to the wafer W and has a diameter larger than that of the susceptor 2. It is configured to cover. Thereby, it is possible to reliably prevent the susceptor 2 from covering the wafer mounting surface during the pre-coating process and to push up the lower surface of the cover ring 4 protruding around the susceptor 2 by the push-up pins 7. That is, the displacement of the cover ring 4 by the push-up pins 7 can be easily synchronized with the displacement of the wafer support pins 39, and the mechanism itself can be simplified. The cover ring 4 may be made of any material as long as it has heat resistance. For example, Al 2 O 3 or SiO 2 can be suitably used. However, similarly to the susceptor 2, the cover ring 4 has excellent thermal conductivity such as AlN. It can also be formed of a material.

連結板40には、ウエハ支持ピン39と並列的に3本(2本のみ図示)の押し上げピン7が固定されている。各押し上げピン7は、駆動機構41によってサセプタ2を囲むように昇降変位可能に配置されている。サセプタ2にウエハWを載置した状態では、押し上げピン7の先端はサセプタ2のウエハ載置面よりも低位にあるが、駆動機構41により支持ピン39を上昇させてウエハWをサセプタ2のウエハ載置面から離間させた状態では、押し上げピン7の先端がウエハ載置面よりも高位になってカバーリング4を押し上げる。このように、ウエハ支持ピン39と押し上げピン7とを連結板40で連結することによって、単一の駆動機構41によって昇降変位させることが可能になる。しかも、制御手段を要せずにウエハWの変位とカバーリング4の変位を連動させることができるので、別々の駆動機構を設ける場合に比べて装置構成を簡略化することができる。   Three push-up pins 7 (only two are shown) are fixed to the connecting plate 40 in parallel with the wafer support pins 39. Each push-up pin 7 is arranged to be movable up and down so as to surround the susceptor 2 by the drive mechanism 41. In a state where the wafer W is placed on the susceptor 2, the tip of the push-up pin 7 is lower than the wafer placement surface of the susceptor 2, but the support pin 39 is lifted by the drive mechanism 41 to move the wafer W to the wafer of the susceptor 2. In a state of being separated from the mounting surface, the tip of the push-up pin 7 is higher than the wafer mounting surface and pushes up the cover ring 4. In this way, by connecting the wafer support pins 39 and the push-up pins 7 with the connecting plate 40, the single drive mechanism 41 can be moved up and down. In addition, since the displacement of the wafer W and the displacement of the cover ring 4 can be interlocked without requiring a control means, the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where separate drive mechanisms are provided.

チャンバー1の側壁には、搬送室(図示せず)との間でウエハWの搬入出を行うための搬入出口42と、この搬入出口42を開閉するゲートバルブ43とが設けられている。   On the side wall of the chamber 1, a loading / unloading port 42 for loading / unloading the wafer W to / from a transfer chamber (not shown) and a gate valve 43 for opening / closing the loading / unloading port 42 are provided.

次に、このような成膜装置100によりTiN膜を成膜する際の成膜方法について説明する。なお、チャンバー1内はクリーニング処理されており、サセプタ2は不要な膜が全て除去された状態になっている。
成膜にあたっては、まずサセプタ2のプリコート処理を行なう。排気装置38によりチャンバー1内を真空引きしておき、ゲートバルブ43を開にして、真空状態のウエハ搬送室(図示せず)からダミーウエハWdをチャンバー1内へ搬入する。次に、ウエハ支持ピン39をサセプタ2の表面から突出させた状態にし、ダミーウエハWdをウエハ支持ピン39上に載せる。次いで、ウエハ支持ピン39を降下させて、ダミーウエハWdをサセプタ2上に載置する。
Next, a film forming method when forming a TiN film with such a film forming apparatus 100 will be described. Note that the chamber 1 is cleaned, and the susceptor 2 is in a state where all unnecessary films are removed.
In film formation, first, pre-coating treatment of the susceptor 2 is performed. The inside of the chamber 1 is evacuated by the exhaust device 38, the gate valve 43 is opened, and the dummy wafer Wd is carried into the chamber 1 from a vacuum wafer transfer chamber (not shown). Next, the wafer support pins 39 are projected from the surface of the susceptor 2, and the dummy wafer Wd is placed on the wafer support pins 39. Next, the wafer support pins 39 are lowered to place the dummy wafer Wd on the susceptor 2.

この状態で、チャンバー1を密閉し、成膜用ガスとして、例えばTiCl、NH、キャリアガスとしてNを、それぞれシャワーヘッド10から所定の流量でチャンバー1内に導入する。このとき、ヒーター5によりサセプタ2を、例えば、500〜700℃程度に加熱維持する。この熱CVD操作によって、サセプタ2の表面には、図2(a)に示すように、TiN膜が堆積して薄いプリコート膜50が形成される。このプリコート処理の条件は、ウエハサイズが8インチの場合は、例えば、TiClガスの流量が30〜50mL/min程度、NHガスの流量が400mL/min程度、Nガスが500mL/min程度であり、圧力は40Pa(300mTorr)程度、温度は680℃程度である。 In this state, the chamber 1 is sealed, and TiCl 4 , NH 3 , for example, and N 2 as a carrier gas are introduced into the chamber 1 from the shower head 10 at a predetermined flow rate. At this time, the susceptor 2 is heated and maintained at, for example, about 500 to 700 ° C. by the heater 5. By this thermal CVD operation, a TiN film is deposited on the surface of the susceptor 2 to form a thin precoat film 50 as shown in FIG. When the wafer size is 8 inches, for example, the flow rate of TiCl 4 gas is approximately 30 to 50 mL / min, the flow rate of NH 3 gas is approximately 400 mL / min, and the N 2 gas is approximately 500 mL / min. The pressure is about 40 Pa (300 mTorr), and the temperature is about 680 ° C.

以上のようにして、厚さが例えば1μm程度のプリコート膜50を形成することによりプリコート処理が終了する。カバーリング4を有する本発明の基板処理装置100の場合、ダミーウエハWdの表面とカバーリング4の表面にプリコート膜50が形成されるため、サセプタ2のウエハ載置面には直接プリコート膜50は堆積していない。この状態でのサセプタ2からの熱輻射率はεtとなって、図2(a)中に矢印で示すように略均一である。   As described above, the precoat process is completed by forming the precoat film 50 having a thickness of, for example, about 1 μm. In the case of the substrate processing apparatus 100 of the present invention having the cover ring 4, since the precoat film 50 is formed on the surface of the dummy wafer Wd and the surface of the cover ring 4, the precoat film 50 is directly deposited on the wafer mounting surface of the susceptor 2. Not done. In this state, the heat radiation rate from the susceptor 2 is εt, which is substantially uniform as shown by an arrow in FIG.

プリコート膜50を形成した後は、チャンバー1内のダミーウエハWdをウエハWに置き換えて通常の成膜処理を行なう。例えば複数のウエハWを連続処理する場合は、1枚ずつ順次チャンバー1内に搬入し、TiClガスとNHガスとを用いてTiN膜を成膜すればよい。 After forming the precoat film 50, the dummy wafer Wd in the chamber 1 is replaced with the wafer W, and a normal film forming process is performed. For example, when a plurality of wafers W are continuously processed, the wafers may be sequentially loaded into the chamber 1 one by one and a TiN film may be formed using TiCl 4 gas and NH 3 gas.

ダミーウエハWdの代わりにサセプタ2にウエハWを載置する際、あるいは、ウエハWの処理が終了し次のウエハWとの交換を行なう際には、図2(b)に示すように、ウエハ支持ピン39を上昇させてウエハWをサセプタ2から離間した離間状態にする。   When the wafer W is placed on the susceptor 2 instead of the dummy wafer Wd, or when the wafer W is processed and replaced with the next wafer W, as shown in FIG. The pins 39 are raised so that the wafer W is separated from the susceptor 2.

本実施形態では、サセプタ2は、ヒーター5によって、例えば500℃以上の温度に加熱されているが、カバーリング4によって直接サセプタ2のウエハ載置面へのプリコート膜50の形成を防止することにより、図3に示す従来技術のような輻射率の相違は生じない。すなわち、図2(b)に示すとおり、ウエハWとカバーリング4を離間させた場合のサセプタ2の熱輻射率はεsとなって、略均一であるため、サセプタ2への熱応力が限界値を超えて大きくなることはなく、破損が防止される。   In this embodiment, the susceptor 2 is heated to a temperature of, for example, 500 ° C. or more by the heater 5, but the cover ring 4 prevents the formation of the precoat film 50 directly on the wafer mounting surface of the susceptor 2. The difference in emissivity does not occur as in the prior art shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2B, the thermal emissivity of the susceptor 2 when the wafer W and the cover ring 4 are separated is εs, which is substantially uniform, so that the thermal stress on the susceptor 2 is a limit value. It will not increase beyond the limit and damage will be prevented.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態ではプリコート処理を行なう成膜装置を例に挙げたが、本発明のカバー部材は、成膜装置以外の基板処理装置においても、サセプタ2の熱的均一性を確保する観点で適用することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the film forming apparatus that performs the pre-coating process is described as an example. Can be applied.

また、図1では、連結板40にウエハ支持ピン39と押し上げピン7を設けて、駆動機構41により連動して昇降変位させるように構成したが、押し上げピン7をウエハ支持ピン39とは別の駆動機構により駆動させるようにしてもよい。この場合、カバーリング4の変位は、ウエハWと同様の上下の昇降に限らず、例えばカバーリングが分割して水平方向へスライドするような駆動機構にしてもよい。   Further, in FIG. 1, the wafer support pins 39 and the push-up pins 7 are provided on the connecting plate 40 so as to be moved up and down in conjunction with the drive mechanism 41, but the push-up pins 7 are different from the wafer support pins 39. You may make it drive by a drive mechanism. In this case, the displacement of the cover ring 4 is not limited to the vertical movement similar to the wafer W, but may be a drive mechanism in which the cover ring is divided and slid in the horizontal direction, for example.

さらに、被処理基板としては、半導体ウエハに限らず例えば液晶表示装置(LCD)用基板等の他のものであってもよく、また、基板上に他の層を形成したものであってもよい。   Furthermore, the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and may be another substrate such as a liquid crystal display (LCD) substrate, or may be one in which another layer is formed on the substrate. .

本発明の一実施形態に係るCVD成膜装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the CVD film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. カバープレートの作用を説明する図面であり、(a)ダミーウエハを載置したサセプタにプリコートを施した状態を示し、(b)はウエハを上昇させてサセプタから離間させた状態を示す模式図。It is drawing explaining the effect | action of a cover plate, (a) The state which applied the precoat to the susceptor which mounted the dummy wafer is shown, (b) is a schematic diagram which shows the state which raised the wafer and separated from the susceptor. 従来のサセプタを示す図面であり、(a)ダミーウエハを載置したサセプタにプリコートを施した状態を示し、(b)はウエハを上昇させてサセプタから離間させた状態を示す模式図。It is drawing which shows the conventional susceptor, (a) The state which applied the precoat to the susceptor which mounted the dummy wafer, (b) is a schematic diagram which shows the state which raised the wafer and separated from the susceptor.

符号の説明Explanation of symbols

1;チャンバー
2;サセプタ
4;カバーリング
5;ヒーター
7;押し上げピン
10;シャワーヘッド
20;ガス供給機構
39;ウエハ支持ピン
40;連結板
41;駆動機構
100;成膜装置
W;半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Chamber 2; Susceptor 4; Covering 5; Heater 7; Push-up pin 10; Shower head 20; Gas supply mechanism 39; Wafer support pin 40;

Claims (9)

被処理基板に対して処理を行なうための処理室を区画する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を基板載置面に載置する基板載置台と、
前記基板載置台を加熱する加熱手段と、
被処理基板を、前記基板載置面に当接した載置状態と前記基板載置面から離間した離間状態に変位させる基板支持体と、
前記基板載置面に当接した状態と離間した状態とに変位可能に設けられており、当接した状態では、前記基板載置面における被処理基板載置領域の周囲を覆うカバー部材と、
を備えたことを特徴とする、基板処理装置。
A processing container that divides a processing chamber for processing a substrate to be processed;
A substrate mounting table for mounting the substrate to be processed on the substrate mounting surface in the processing container;
Heating means for heating the substrate mounting table;
A substrate support that displaces the substrate to be processed into a placement state in contact with the substrate placement surface and a separated state separated from the substrate placement surface;
A cover member that is provided so as to be displaceable between a state in contact with the substrate placement surface and a state in which the substrate placement surface is separated from the substrate placement surface.
A substrate processing apparatus comprising:
前記カバー部材は、被処理基板が前記基板載置面に当接した載置状態では、前記基板載置台に当接しており、被処理基板が前記基板載置台から離間した離間状態では、前記基板載置台から離間することを特徴とする、請求項1に記載の基板処理装置。   The cover member is in contact with the substrate mounting table in a mounting state in which the substrate to be processed is in contact with the substrate mounting surface, and in the separated state in which the processing substrate is separated from the substrate mounting table. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is separated from the mounting table. 前記カバー部材は、共通の変位機構によって、被処理基板と連動して変位することを特徴とする、請求項2に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the cover member is displaced in conjunction with the substrate to be processed by a common displacement mechanism. 前記カバー部材は、被処理基板に対応する大きさの開口部を有するリング状の部材であることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の基板処理装置。   4. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the cover member is a ring-shaped member having an opening having a size corresponding to the substrate to be processed. 前記カバー部材の外径寸法は、前記基板載置台の外径寸法よりも大きいことを特徴とする、請求項4に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein an outer diameter of the cover member is larger than an outer diameter of the substrate mounting table. 処理容器内で被処理基板を基板載置面に載置し、加熱手段により加熱する基板載置台であって、
被処理基板を、前記基板載置面に当接した載置状態と前記基板載置面から離間した離間状態に変位させる基板支持体と、
前記基板載置面に当接した状態と離間した状態とに変位可能に設けられており、当接した状態では、前記基板載置面における被処理基板載置領域の周囲を覆うカバー部材と、
を備えたことを特徴とする、基板載置台。
A substrate mounting table in which a substrate to be processed is mounted on a substrate mounting surface in a processing container and heated by a heating means,
A substrate support that displaces the substrate to be processed into a placement state in contact with the substrate placement surface and a separated state separated from the substrate placement surface;
A cover member that is provided so as to be displaceable between a state in contact with the substrate placement surface and a state in which the substrate placement surface is separated from the substrate placement surface.
A substrate mounting table characterized by comprising:
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載された基板処理装置を用いて被処理基板を処理することを特徴とする、基板処理方法。   A substrate processing method, comprising: processing a substrate to be processed using the substrate processing apparatus according to claim 1. 前記基板載置台にダミー基板を載置した状態でプリコート処理を行なった後、前記ダミー基板に換えて被処理基板を載置して処理を行なうことを特徴とする、請求項7に記載の基板処理方法。   8. The substrate according to claim 7, wherein a pre-coating process is performed in a state where a dummy substrate is mounted on the substrate mounting table, and then a substrate to be processed is mounted instead of the dummy substrate. Processing method. 被処理基板に対する処理が、成膜処理であることを特徴とする、請求項7または請求項8に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 7, wherein the process for the substrate to be processed is a film forming process.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008240003A (en) * 2007-03-23 2008-10-09 Tokyo Electron Ltd Film deposition method, film deposition apparatus and recording medium
JP2009246229A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Fujitsu Microelectronics Ltd Substrate supporting apparatus
CN112185881A (en) * 2019-07-05 2021-01-05 东京毅力科创株式会社 Mounting table, substrate processing apparatus, and mounting table assembling method

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