JP2011021264A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体上における温度分布の不均一を低減し、該被処理体上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置１は、真空排気手段２を有する真空チャンバ３と、該真空チャンバの内部にそれぞれ配された、被処理体４を保持する支持手段５、前記支持手段と対向して配され、前記被処理体上に向けて原料ガスを吐出し、該被処理体上に被膜を形成する成膜手段、前記支持手段を囲んで配され、前記支持手段の方向に開口部を有する筒型の第一プレート６、及び前記第一プレートよりも外側において、前記支持手段を囲んで配された第二プレート７、を少なくとも備え、前記第一プレートは、前記支持手段と前記第二プレートとの間に位置する第一状態と、前記支持手段と前記成膜手段との間の第一空間を取り囲むように位置する第二状態と、の間で移動可能になされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば蒸着重合により被処理体上に被膜を形成する成膜装置に関する。

例えば半導体装置の製造プロセス等において、蒸着重合法により形成された種々の被膜が、安定した特性を有することが見い出されている。
従来、蒸着重合法は、構造上の容易さから、基板に対して蒸発源が下方に位置するように構成された処理室内において、常に原料モノマーの蒸気が基板の下方から供給されることにより成膜が行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、半導体装置の製造プロセスにおいては、一般的なデポダウン方式によって成膜が行われるため、半導体装置の構成膜として使用するには基板を製造プロセスの途中で裏返さなければならず、製造プロセスが複雑になるという問題がある。
かかる問題を解決するために、処理室の外部に蒸発源を配設し、原料モノマーの蒸気を処理室の上部から供給することによりデポダウン方式で蒸着重合を行うようにすることが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、蒸着重合の場合、被処理体上における温度分布にばらつきが生じ、その結果、被処理体上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが困難であるという問題があった。

特開平９−１４３６８１号公報 特開平１１−１７２４１８号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、被処理体上における温度分布の不均一を低減し、該被処理体上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが可能な成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の成膜装置は、真空排気手段を有する真空チャンバと、該真空チャンバの内部にそれぞれ配された、被処理体を保持する支持手段、前記支持手段と対向して配され、前記被処理体上に向けて原料ガスを吐出し、該被処理体上に被膜を形成する成膜手段、前記支持手段を囲んで配され、前記支持手段の方向に開口部を有する筒型の第一プレート、及び前記第一プレートよりも外側において、前記支持手段を囲んで配された第二プレート、を少なくとも備え、前記第一プレートは、前記支持手段と前記第二プレートとの間に位置する第一状態と、前記支持手段と前記成膜手段との間の第一空間を取り囲むように位置する第二状態と、の間で移動可能になされていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の成膜装置は、請求項１において、前記第一プレートが、加熱手段を備えていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の成膜装置は、請求項１又は２において、前記第二状態において、前記第一プレートと前記第二プレートとは連続体をなし、前記第一空間から前記支持手段と前記第二プレートとの間の第二空間を通じて、前記原料ガスが排出されることを特徴とする。

本発明の成膜装置は、被処理体を保持する支持手段を囲んで配された筒型の第一プレートと、前記第一プレートよりも外側において前記支持手段を囲んで配された第二プレートと、を備え、該第一プレートは、前記第一状態と前記第二状態との間で移動可能になされている。
例えば被処理体の搬入／搬出時において、第一プレートが前記第一状態となることで、該第一プレートが邪魔にならず、被処理体を容易に真空チャンバから搬入／搬出することができる。また、例えば成膜時においては、第一プレートが前記第二状態となることで、原料ガス粒子は第一プレート及び第二プレートの内壁に付着し、真空チャンバの内壁には付着しないため、該付着物により真空チャンバ内が汚染されないようにすることができる。

特に本発明では、第一プレート及び第二プレートと被処理体との距離を大きくとることにより、高温の原料ガスによる被処理体への熱の流入を抑え、特に被処理体の外周域の温度上昇を低減することができる。また、真空排気のコンダクタンスを大きくとることができる。その結果、本発明では、被処理体上における温度分布の不均一を低減することができ、ひいては該被処理体上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが可能な成膜装置を提供することが可能である。

本発明の成膜装置の一構成例（第一状態）を模式的に示す図である。 本発明の成膜装置の一構成例（第二状態）を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る成膜装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、本発明の成膜装置の一構成例を模式的に示す図であり、図１は後述する第一プレートの第一状態を示す図、図２は第一プレートの第二状態を示す図である。
本発明の成膜装置１は、真空排気手段２を有する真空チャンバ３と、該真空チャンバ３の内部にそれぞれ配された、被処理体４を保持する支持手段５、前記支持手段５と対向して配され、前記被処理体４上に向けて原料ガスを吐出し、該被処理体４上に被膜を形成する成膜手段、前記支持手段５を囲んで配され、前記支持手段５の方向に開口部を有する筒型の第一プレート６、及び前記第一プレート６よりも外側において、前記支持手段５を囲んで配された第二プレート７、を少なくとも備える。

そして本発明の成膜装置１では、前記第一プレート６は、前記支持手段５と前記第二プレート７との間に位置する第一状態（図１参照）と、前記支持手段５と前記成膜手段との間の第一空間αを取り囲むように位置する第二状態（図２参照）と、の間で移動可能になされていることを特徴とする。
本発明では、第一プレート６及び第二プレート７と被処理体４との距離を大きくとることにより、高温の原料ガスによる被処理体４への熱の流入を抑え、特に被処理体４の外周域の温度上昇を低減することができる。また、真空排気のコンダクタンスを大きくとることができる。その結果、本発明の成膜装置１は、被処理体４上における温度分布の不均一を低減することができ、ひいては該被処理体４上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが可能である。

図１及び図２に示すように、真空チャンバ３は、導入管１１Ａ、１１Ｂを介して導入される各原料モノマーＡ、Ｂの蒸気（原料ガス）を混合するための混合槽３ａと、基板（被処理体４）に対して成膜処理を行うための処理槽３ｂとを有している。ここで、混合槽３ａは、その上部に取り付けられた導入管１１Ａ、１１Ｂを介して２種類の蒸発源１０Ａ、１０Ｂに接続されている。

各蒸発源１０Ａ、１０Ｂは、ハウジング１２Ａ、１２Ｂと、各ハウジング１２Ａ、１２Ｂ内に収容された蒸発用容器１３Ａ、１３Ｂとから構成される。そして、各蒸発用容器１３Ａ、１３Ｂの内部には、被膜を形成するための原料モノマーＡ、Ｂがそれぞれ注入されている。また、各蒸発用容器１３Ａ、１３Ｂの近傍には、各原料モノマーＡ、Ｂを加熱するためのヒーター（図示略）が設けられている。

一方、各導入管１１Ａ、１１Ｂの周囲にはヒーター１６が巻き付けられ、これによって原料モノマーＡ、Ｂの温度を所定の温度に制御できるように構成されている。また、各導入管１１Ａ、１１Ｂの途中には、各原料モノマーＡ、Ｂの供給量を調整するためのバルブ１５Ａ、１５Ｂが設けられている。
さらに、各導入管４１Ａ、４１Ｂの途中でバルブ１５Ａ、１５Ｂと混合槽３ａとの間には、各原料モノマーＡ、Ｂを加熱して気化するための気化手段１７Ａ、１７Ｂが設けられている。

また、混合槽３ａの内壁には、導入された原料モノマーＡ、Ｂの蒸気を加熱及び拡散するためのヒーター１８が設けられている。
一方、処理槽３ｂは混合槽３ａの下部に気密一体的に形成され、その下部には、被処理体４を支持するための支持手段５が設けられている。この支持手段５の内部にはヒーター及び冷媒循環路（図示略）が設けられ、これにより被処理体４を所定の温度に加熱又は冷却できるようになっている。

図１及び２に示すように、混合槽３ａと処理槽３ｂとの間には、混合槽３ａにおいて混合された原料モノマーＡ、Ｂの蒸気（以下「モノマー混合蒸気」という。）１０ＡＢを被処理体４に対して均一に吹き付けて供給するためのモノマー吹き付け部材１９が配設されている。
このモノマー吹き付け部材１９は、例えばＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ等熱伝導のよい金属製の板状の部材からなり、このモノマー吹き付け部材１９には、モノマー混合蒸気が通過可能な複数の吹き出し口１９ａが形成されている。

ここで、本発明の成膜装置１は、前記支持手段５を囲んで配された第一プレート６及び第二プレート７を備えている。第一プレート６は、前記支持手段５の方向に開口部を有する筒型をなす。第二プレート７は、前記第一プレート６よりも外側に配されている。また、第二プレート７の上部は、内側に向かって傾斜した形状をなしている。
そして、前記第一プレート６は、前記支持手段５と前記第二プレート７との間に位置する第一状態（図１参照）と、前記支持手段５と前記モノマー吹き付け部材との間の第一空間αを取り囲むように位置する第二状態（図２参照）と、の間で移動可能になされている。

図１に示すように、第一状態においては、第一プレート６は、支持手段５と前記第二プレート７との間に位置する。
第一状態は、例えば搬入／搬出時における状態であり、第一プレート６が下に逃げ、第二プレート７部分は固定される。
被処理体４を真空チャンバ３に搬入する際には、真空チャンバ３に設けられた搬入／搬出口（図示略）から、アーム部材８に保持された被処理体４が搬入され、支持手段５から上方に延びた支持部材５a上に載置される。支持部材５ａが下降することにより、被処理体４が支持手段５上に保持される。
一方、被処理体４を真空チャンバ３から搬出する際には、支持部材５ａが上昇することにより被処理体４が上に持ち上げられ、アーム部材８に保持されて搬入／搬出口から搬出される。このとき、第一プレート６が下に逃げているので、第一プレート６が邪魔にならず、被処理体４を容易に真空チャンバ３から搬入／搬出することができる。

図２に示すように、第二状態において、第一プレート６は、支持手段５と前記成膜手段との間の第一空間αを取り囲むように位置する。
第二状態は、例えば成膜（蒸着）時における状態であり、この第二状態において、第一プレート６及び第二プレート７は、蒸発源からの蒸発物が真空チャンバ３内の壁面に付着することを防止する防着板の役割を果たす。蒸発物粒子は第一プレート６及び第二プレート７の内壁に付着し、第一プレート６及び第二プレート７の外部にある真空チャンバ３の内壁には付着しないため、該付着物により真空チャンバ３内が汚染されないようにすることができる。

また、第一プレート６が、ヒーター（加熱手段）を備えていることが好ましい。これにより、蒸着中に第一プレート６に付着する付着物の厚さを薄くすることができ、メンテナンスを容易にすることができる。また、該堆積物の剥離による基板が汚染されるのを防ぐことができる。

さらに、第二状態において、前記第一プレート６と前記第二プレート７とは連続体をなし、前記第一空間αから前記支持手段５と前記第二プレート７との間の第二空間βを通じて、前記原料ガスが排出される。
第一プレート６及び第二プレート７と被処理体４の距離を大きくとることにより、被処理体４への熱の流入を抑え、真空排気のコンダクタンスを大きくとることができる。

このように原料ガスの流れを制御することで、被処理体４上における温度分布の不均一を低減することができる。特に、高温の原料ガスによる、被処理体４の外周域の温度上昇を低減することができる。これにより該被処理体４上に形成される被膜の膜厚分布を均一にすることが可能である。

以上、本発明の成膜装置について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明は、有機材料からなる重合膜の作製に好適な成膜装置に広く適用可能である。

１ 成膜装置、２ 真空排気手段、３ 真空チャンバ、４ 被処理体、５ 支持手段、６ 第一プレート、７ 第二プレート。

Claims (3)

1. 真空排気手段を有する真空チャンバと、該真空チャンバの内部にそれぞれ配された、
   被処理体を保持する支持手段、
   前記支持手段と対向して配され、前記被処理体上に向けて原料ガスを吐出し、該被処理体上に被膜を形成する成膜手段、
   前記支持手段を囲んで配され、前記支持手段の方向に開口部を有する筒型の第一プレート、及び、
   前記第一プレートよりも外側において、前記支持手段を囲んで配された第二プレート、を少なくとも備え、
   前記第一プレートは、前記支持手段と前記第二プレートとの間に位置する第一状態と、
   前記支持手段と前記成膜手段との間の第一空間を取り囲むように位置する第二状態と、
   の間で移動可能になされていることを特徴とする成膜装置。
2. 前記第一プレートが、加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記第二状態において、前記第一プレートと前記第二プレートとは連続体をなし、
   前記第一空間から前記支持手段と前記第二プレートとの間の第二空間を通じて、前記原料ガスが排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。

Images