JP2009070925A

JP2009070925A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2009070925A
Application number: JP2007235889A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nagasaka; 健一長坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】短時間で、多数枚の基板に対し同時に両面成膜することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置１０は、排気手段３が設けられた成膜チャンバー１と、成膜チャンバー内に成膜ガスを導入するためのガス導入手段２と、鉛直方向に沿って立てて保持された一以上の基板Ｓ１〜Ｓ３からなる基板群の側方を囲み、上面及び下面が開放されている仕切り部材１５とを備え、ガス導入手段と仕切り部材とが、成膜ガスが仕切り部材により囲まれた空間１６内に導入されるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は成膜装置に関する。

半導体製造工程におけるレジスト塗布の前処理として、レジストと基板との密着性を高めるべく、基板上に親油性のヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳという）膜を成膜することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−４５０９５号公報（段落００２５等）

この前処理は、通常、一枚の基板の片面のみに行なわれるが、多数枚の基板の両面に同時に前処理を行いたいという要望もある。この場合、成膜チャンバー内に、多数枚の基板をそれぞれ鉛直方向に沿うように立てて保持しながら、成膜チャンバー内に成膜ガスとしてのＨＭＤＳガスを導入して、基板表面にＨＭＤＳを吸着させて両面同時に成膜することが考えられる。

しかしながら、この両面成膜の場合、上述のとおり基板は立てて保持されているため、成膜チャンバー内に導入されたＨＭＤＳガスが、少なくとも成膜位置での基板の高さまで充満しないと基板の全面に均一に成膜ができない。そのため、成膜するのに時間がかかるという問題がある。他方で、成膜ガスの流量を多くするか、成膜ガス濃度を高くすると、基板表面にＨＭＤＳガスが吸着しすぎてレジストが塗布できないおそれがある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決するものであり、一以上の基板に対し、同時に両面成膜を行なう成膜装置であって、成膜時間を短縮できる成膜装置を提供することにある。

本発明の成膜装置は、排気手段が設けられた成膜チャンバーと、成膜チャンバー内に成膜ガスを導入するためのガス導入手段と、鉛直方向に沿って立てて保持された一以上の基板からなる基板群の側方を囲み、上面及び下面が開放されている仕切り部材とを備え、ガス導入手段と仕切り部材とが、成膜ガスが仕切り部材により囲まれた空間内に導入されるように配置されていることを特徴とする。

本発明では、成膜チャンバー内に枠状の仕切り部材を備え、ガス導入手段と仕切り部材とが、ガス導入手段から導入された成膜ガスが仕切り部材により囲まれた空間内に導入されるように配置されていることで、成膜ガスが成膜チャンバー内に広がる前に、成膜ガスは直接成膜チャンバーより狭い空間内に導入される。そうすると、成膜ガスはより短時間で空間内に充満するので、空間内に設置されている基板の全面により早くガスが付着し、より短時間で、かつ均一に、一以上の基板の全面に同時に成膜することができる。

上記構成において、成膜ガスが成膜チャンバー全体に広がる前に仕切り部材に囲まれた空間に導入され、かつ、成膜中に成膜ガスが基板表面で反応することで発生したガスのみを排気できるように、前記ガス導入手段が成膜チャンバーの底壁に設けられたガス導入口に接続され、前記排気手段が前記成膜チャンバーの天井面に設けられたガス排気口に接続され、前記ガス導入口が仕切り部材により囲まれた空間に相対向して配置されていることが好ましい。

また、仕切り部材を成膜チャンバーに固定保持すべく、仕切り部材は、仕切り部材の下部に設けられた支持板上に着脱自在に設置され、支持板に設けられた開口が前記仕切り部材により囲まれた空間に相対向するように配置されていることが好ましい。

ここで、より簡易に基板をバッチ処理すべく、前記各基板が、成膜チャンバーから着脱自在なウエハキャリア内に鉛直方向に沿って保持されて収納され、仕切り部材は、成膜チャンバー内に設置されたウエハキャリアの側方を囲むように設けられていることが好ましい。

前記仕切り部材の上端部の高さが、鉛直方向に沿って立てて保持された成膜位置での基板の上端部と面一になるように構成されていることが好ましい。かかる高さであれば、排気を行いながら、基板の両面の全体に均一に成膜することが可能である。

さらにまた、前記ガス導入手段が、ヘキサメチルジシラザンが封入された封入容器と、バブリングガス源とを備え、バブリングガス源からのバブリングガスにより封入容器内のヘキサメチルジシラザンがバブリングされ、このバブリングにより得られたヘキサメチルジシラザンガスが成膜ガスとして成膜チャンバーに導入されるように構成されることが好ましい。このような構成であれば、所望のＨＭＤＳ膜を容易に基板表面に成膜することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の成膜装置の構成を説明するための模式的断面図である。

成膜装置１０は、成膜チャンバー１と、成膜チャンバー１底部中央のガス導入口１１に接続されたガス導入手段２と、成膜チャンバー天井部中央のガス排気口１２に接続された排気手段３とを備えている。なお、排気手段３は図１中では例として１個のみ設けているが、排気手段３は天井部に２以上設けてもよい。

初めにガス導入手段２から説明すると、ガス導入手段２は、成膜チャンバー１内に成膜ガスとしてのＨＭＤＳガスを導入するためのものであり、ＨＭＤＳが封入された封入容器であるＨＭＤＳ容器２１を備えている。このＨＭＤＳ容器２１には、ＨＭＤＳ中にバブリングガス（例えば窒素ガス）を導入するためのバブリングガス源２２がガス管２３を介して設けられている。

このバブリングガス源２２からのバブリングガスは、図示しないマスフローコントローラにより流量を調整されながらガス管２３を介してＨＭＤＳ容器２１内のＨＭＤＳ中へ導入される。バブリングガスのバブリングによりＨＭＤＳは昇華されてＨＭＤＳガスとなる。このＨＭＤＳガスを成膜チャンバー１内に導入するために、ＨＭＤＳ容器２１に設けられたガス管２４の一端は、ＨＭＤＳ容器２１に接続され、他端は、図示しないマスフローコントローラを介して成膜チャンバー１底部のガス導入口１１に接続されている。

成膜チャンバー１は、縦断面が略楕円形状であり、上面視において円形状である。この成膜チャンバー１の底部には、基板Ｓ１を鉛直方向に沿うように保持して収納するウエハキャリア１３が載置される載置台１４が設けられている。載置台１４には、ウエハキャリア１３の底部に設けられた開口部１３１に相対向する貫通口１４１が設けられ、この貫通口１４１は、成膜チャンバー１底部のガス導入口１１に相対向している。これにより、ＨＭＤＳガスは、ガス導入口１１から、連通した貫通口１４１及び開口部１３１を通過して載置台１４上に載置されたウエハキャリア１３内に流入される。

ウエハキャリア１３は、一以上の基板を鉛直方向に沿わせて保持できるように構成されている。図１及び図１に示す成膜装置１０をＡ−Ａ線で切断した場合の断面模式図である図２を用いて説明すると、成膜チャンバー１内に設置されたウエハキャリア１３は、上面視においてコの字状、即ちその３方向に側壁１３２、１３３、１３４を有している。ここで、側壁１３２は、側面の開口１３５と対向し、側壁１３３及び１３４は、互いに対向している。

ウエハキャリアの互いに対向する側壁１３３及び１３４には、各基板を挟持するための挟持部材１３６ａ〜１３６ｄがそれぞれ基板と同数設けられて、各挟持部材１３６ａ・１３６ｂ間、及び１３６ｃ・１３６ｄ間で各基板Ｓ１〜Ｓ３の両端部を挟持している。このように挟持することで、ウエハキャリア１３には、一以上の基板（図中では例として３枚の基板Ｓ１〜Ｓ３）が、開口１３５側と側壁１３２側との間に積層され収納されている。側壁１３３及び１３４は、図１で示すように上部及び下部では互いに平行であるが、中間では基板Ｓ１の形状に沿うように徐々にせばまり、挟持部材１３６ａ〜１３６ｄと併せて基板を支持している。

ところで、上述の通り、ウエハキャリア１３は、側壁が三方向しか設けられていない。従って、ウエハキャリアの底部の開口部１３１からＨＭＤＳガスを流入させると、側面の開口１３５から流出してしまい、その結果、ＨＭＤＳガスが成膜チャンバー内に広がって成膜位置での基板の高さまでＨＭＤＳガスで満たすのに時間がかかってしまうことを防止する必要がある。

そこで、本発明では、ウエハキャリア１３の側方の周囲四方向を仕切り部材１５で囲むことで、ガス導入口１１から導入されたＨＭＤＳガスが、成膜チャンバー１全体よりも小容積な仕切り部材１５に囲まれた空間１６内に満たされるようにし、より短時間で基板の全面に成膜できるようにしている。仕切り部材１５は、その下部に設けられた支持板１７を介して成膜チャンバー１に固定保持されている。仕切り部材１５は、図２に示すように、上面視において四角形の枠状であり、上面及び下面が開放されている。仕切り部材１５の形状は、ウエハキャリア１３を囲うことができればどのような形状であってもよいが、なるべく仕切り部材１５に囲まれた空間を小さくすべく、ウエハキャリア１３の上面視形状と同形状であるほうがよい。また、仕切り部材１５の高さは、ウエハキャリア１３に設置された各基板の上端部と面一となる高さに設定されている。基板の上端部の高さより低いと、基板の全面に成膜されるまで時間がかかるとともに各基板の両面全体に対し均一に成膜することができず、他方で、例えば天井部に接するような高さに設けると排気がうまくいかなくなるからである。

上述した仕切り部材１５を成膜チャンバー１に固定保持するための支持板１７は、その外周縁部が成膜チャンバー１の内周面に当接する。即ち、支持板１７は、円形状であり、その直径が成膜チャンバー１の内径に一致する。また、支持板１７の中央には開口１７１が設けられている。この開口１７１は、ウエハキャリア１３の下部に嵌合できるように、ウエハキャリア１３の下部外周に当接する四角形状に形成されている。図中ではこの開口１７１は、ウエハキャリア１３に嵌合するように設けたが、少なくとも、仕切り部材１５の開放された下面と同一か、又は小さくなるように形成し、かつ、ウエハキャリア１３の開口部１３１と同一か、又は大きくなるように形成すればよい。仕切り部材の開放された下面より大きいと、仕切り部材１５を載置できず、かつ、ウエハキャリア１３の開口部１３１より小さいと、貫通口１４１を通過したガスが開口部１３１へ導入されるのを妨げてしまうからである。

このように支持板１７を構成することで、仕切り部材１５を成膜チャンバー１に固定保持でき、かつ、ＨＭＤＳガスがガス導入口１１から貫通口１４１及び開口部１３１を経て仕切り部材１５に囲まれた空間１６に流入されることが可能である。この場合に、ＨＭＤＳガスがウエハキャリア１３に囲まれた空間１６に充満した後に仕切り部材１５の開放された上面から外にあふれたとしても、支持板１７により、ＨＭＤＳガスが載置台１４側へ回り込むことを防止できる。なお、仕切り部材１５と支持板１７とは一体で構成されていてもよい。

仕切り部材１５及び支持板１７は、パーティクルが発生しにくい素材、例えばテフロン（登録商標）やＳＵＳなどで形成され、また、これらの仕切り部材１５及び支持板１７は、それぞれ成膜チャンバー１に着脱自在に構成されている。

以下、本発明の成膜装置１０を用いた成膜方法について説明する。まず、ウエハキャリア１３に成膜対象の基板Ｓ１〜Ｓ３を設置する。次いで、成膜チャンバー１内の載置台１４上に支持板１７を設置した後に、基板Ｓ１〜Ｓ３が設置されたウエハキャリア１３及び仕切り部材１５を設置する。その後、バブリングガスとしての窒素ガスをバブリングガス源２２からガス管２３を介してＨＭＤＳ容器２１に導入し、ＨＭＤＳのバブリングによりＨＭＤＳガスを得る。このガスはガス管２４を介して成膜チャンバー１内に導入される。

ＨＭＤＳガスが成膜チャンバー１内に導入されると、排気手段３により排気が開始される。ＨＭＤＳガスは、空気の約四倍の重さがあるので、載置台１４の貫通口１４１を満たした後に、開口部１３１からウエハキャリア１３内に流入する。流入したＨＭＤＳガスはウエハキャリア１３の側面の開口１３５から漏れ出すが、仕切り部材１５により囲まれた空間１６内を下部から満たし、ＨＭＤＳガスが空間１６内の基板Ｓ１〜Ｓの両面に吸着し、ＨＭＤＳ膜が形成されると同時に反応によって発生したアンモニアガスが排気手段３から排気される。空間１６が満たされると、ＨＭＤＳガスは仕切り部材１５の上部からから仕切り部材１５の外側へ漏れ出すが、支持板１７により載置台１４側へ回りこむことがない。成膜終了後、ガスを止めるとともに排気手段３によりガス排気口１２から排気して、ウエハキャリア１３を取り出す。

以上、一のウエハキャリア１３での単独成膜を説明したが、連続して成膜装置１０を用いて成膜する場合には、ウエハキャリア１３取り出し後、次の成膜対象の基板が設置された別のウエハキャリア１３を載置台１４上に載置する。このように連続成膜の場合には、仕切り部材１５及び支持板１７は取り出さず、設置したままにしておいてもよい。

本実施の形態ではウエハキャリア１３により基板Ｓ１〜Ｓ３を保持したが、一以上の基板を鉛直方向に沿うように保持でき、これらの基板が同時に両面成膜できれば、基板保持部材はこれに限定されない。例えば、基板を鉛直方向に沿うように保持するための切り込みを設けた直方体状の基板保持部材に基板をセットして、この基板保持部材の周囲に仕切り部材１５を設けてもよい。

本実施の形態では、載置台１４上にウエハキャリア１３を設置したが、載置台１４をおかず、直接ウエハキャリア１３の開口部１３１とガス導入口１１とが連通するように設けてもよい。

本実施の形態ではガス導入口１１を成膜チャンバーの底部に設けたが、成膜ガスが成膜チャンバー全体に広がる前に仕切り部材１５によって囲まれた空間１６に流入できるように構成されていれば、ガス導入口１１の配置は成膜チャンバーの底部に限られない。

本発明の成膜装置の構成を説明するための模式的断面図である。図１に示す成膜装置のＡ−Ａ線での断面図である。

符号の説明

１成膜チャンバー、２ガス導入手段、３排気手段、１０成膜装置、１１ガス導入口、１２ガス排気口、１３ウエハキャリア、１４載置台、１５仕切り部材、１６空間、１７支持板、２１ＨＭＤＳ容器、Ｓ１〜Ｓ３基板

Claims

排気手段が設けられた成膜チャンバーと、成膜チャンバー内に成膜ガスを導入するためのガス導入手段と、鉛直方向に沿って立てて保持された一以上の基板からなる基板群の側方を囲み、上面及び下面が開放されている仕切り部材とを備え、前記ガス導入手段と前記仕切り部材とが、成膜ガスが仕切り部材により囲まれた空間内に導入されるように配置されていることを特徴とする成膜装置。
前記ガス導入手段が成膜チャンバーの底壁に設けられたガス導入口に接続され、前記排気手段が前記成膜チャンバーの天井面に設けられたガス排気口に接続され、前記ガス導入口が仕切り部材により囲まれた空間に相対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記仕切り部材は、仕切り部材の下部に設けられた支持板上に着脱自在に設置され、支持板に設けられた開口が前記仕切り部材により囲まれた空間に相対向するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記各基板が、成膜チャンバーから着脱自在なウエハキャリア内に鉛直方向に沿って保持されて収納され、仕切り部材は、成膜チャンバー内に設置されたウエハキャリアの側方を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
前記仕切り部材の上端部が、鉛直方向に沿って立てて保持された成膜位置での基板の上端部と面一になるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
前記ガス導入手段が、ヘキサメチルジシラザンが封入された封入容器と、バブリングガス源とを備え、バブリングガス源からのバブリングガスにより封入容器内のヘキサメチルジシラザンがバブリングされ、このバブリングにより得られたヘキサメチルジシラザンガスが成膜ガスとして成膜チャンバーに導入されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。