JP2018070906A - 処理装置及びカバー部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】チャンバ内に配置されたステージの外縁部におけるパーティクルの発生を抑制することを目的とする。【解決手段】チャンバ内に配置されたステージと、前記ステージの外縁部に設けられ、前記チャンバ内を前記ステージの上部の処理空間と前記ステージの下部のボトム空間とに区画するカバー部材と、を有する処理装置であって、前記カバー部材は、前記ステージの表面と面接触する第１の突出部と、前記第１の突出部と離隔して前記ステージの表面と面接触する第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間にて前記カバー部材と前記ステージとにより形成されたバッファ空間からガスを排気する排気路と、を有する処理装置が提供される。【選択図】図５
Description
本発明は、処理装置及びカバー部材に関する。
ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）成膜装置等では、５３０℃程度の通常のプロセスよりも高温で成膜処理を行うことで、膜中の不純物を低減させ、膜強度の向上を図ることが行われている。例えば６００℃前後の高温でＴｉＮ（窒化チタン）膜を成膜することにより膜の強度を上げ、パターン倒れを抑制し、歩留まりの向上を図ることが行われている。
また、成膜装置の中には、ウェハが載置されるステージに酸化物が堆積し、パーティクルとなるものもある。そこで、ステージに堆積する酸化物がある程度の量となるまで問題を生じることなく装置を使用できるように、ウェハのエッジ側にパージガスの通路を設けることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。これにより、プロセスガスをウェハのエッジ側に入り込み難くすることで、ステージ上の堆積物の量を低減する。
しかしながら、例えば６００℃前後の高温でＴｉＮ膜を成膜するような成膜処理を行う場合、ステージ上の堆積物の強度が高まり、結晶化して割れやすくなる。その結果、割れた堆積物の柱状の片が基板のエッジ側に飛来してパーティクルとなる。
また、特許文献１に開示された成膜方法を用いた場合には、パージガスがウェハのエッジ側に直接的に供給されるため、ステージの上部領域に供給されるプロセスガスとウェハエッジに直接的に供給されるパージガスとが拮抗する箇所でガスが淀み、パーティクルが発生し易くなる。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、チャンバ内に配置されたステージの外縁部におけるパーティクルの発生を抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、チャンバ内に配置されたステージと、前記ステージの外縁部に設けられ、前記チャンバ内を前記ステージの上部の処理空間と前記ステージの下部のボトム空間とに区画するカバー部材と、を有する処理装置であって、前記カバー部材は、前記ステージの表面と面接触する第１の突出部と、前記第１の突出部と離隔して前記ステージの表面と面接触する第２の突出部と、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間にて前記カバー部材と前記ステージとにより形成されたバッファ空間からガスを排気する排気路と、を有する処理装置が提供される。
一の側面によれば、チャンバ内に配置されたステージの外縁部におけるパーティクルの発生を抑制することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［成膜装置の構成］
まず、本発明の一実施形態に係る成膜装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１の縦断面を示す。本実施形態では、成膜装置１としてＡＬＤ成膜装置を一例に挙げる。なお、成膜装置１は、ガスの作用により半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」という。）に成膜等の所定の処理を行う処理装置の一例である。
まず、本発明の一実施形態に係る成膜装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１の縦断面を示す。本実施形態では、成膜装置１としてＡＬＤ成膜装置を一例に挙げる。なお、成膜装置１は、ガスの作用により半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」という。）に成膜等の所定の処理を行う処理装置の一例である。
成膜装置１は、アルミニウム等の金属により構成され、平面形状が概ね円形の真空処理容器（以下、「チャンバＣ」という。）を有する。チャンバＣ内には、ウェハＷが載置されるステージ２が設けられている。チャンバＣの側面には、ステージ２との間でウェハＷの受け渡しを行う際に、外部の真空搬送路に設けられたウェハ搬送機構をチャンバＣ内に進入させるための搬入出口１１と、搬入出口１１を開閉するゲートバルブ１２とが設けられている。
搬入出口１１よりも上部側の位置には、アルミニウム等の金属からなり、縦断面の形状が角型のダクトを円環状に湾曲させて構成した排気ポート１３が、チャンバＣの本体を構成する側壁の上に積み重なるように設けられている。排気ポート１３の内周面には、周方向に沿って伸びるスリット状の開口部１３１が形成されており、処理空間Ｕから流れ出たガスは開口部１３１を介して排気ポート１３から排気される。このようにして排気ポート１３内は、チャンバＣ内を排気する排気空間となっている。排気ポート１３の外壁面には排気口１３２が形成され、排気口１３２には真空ポンプなどからなる排気装置６５が接続されている。排気装置６５により、チャンバＣ内は所定の減圧状態に制御される。
チャンバＣ内には、排気ポート１３の内側の位置に、ステージ２が配置されている。ステージ２は、ウェハＷよりも一回り大きい円板からなり、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、石英ガラス（ＳｉＯ２）等のセラミックスやアルミニウム（Ａｌ）、ハステロイ（登録商標）等の金属により構成されている。ステージ２の内部には、ステージ２の温度を例えば５４０℃〜６００℃の成膜温度に加熱するためのヒーター２１が埋設されている。必要に応じて、ウェハＷをステージ２上に保持するための静電チャックを設けてもよい。
ステージ２には、ウェハＷの載置領域よりも外周側の領域（すなわち、ステージ２の外縁部）及びステージ２の側周面を周方向に亘って覆うようにカバー部材３が設けられている。カバー部材３は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英、サファイア等からなり、上下端が各々開口する概略円筒形状に形成されるとともに、周方向に亘ってその上端部が内側に向かって水平方向に屈曲している。この屈曲部は、ステージ２の外縁部の表面にて係止されており、当該屈曲部の厚み寸法は、ウェハＷの厚み寸法よりも厚く形成されている。
ステージ２の下面の中央部には、チャンバＣの底面を貫通し、上下方向に伸びる支持部材２３が接続されている。支持部材２３の下端部は、チャンバＣの下方に水平に配置された板状の支持台２３２を介して昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４は、搬入出口１１から進入してきたウェハ搬送機構との間でウェハＷを受け渡す受け渡し位置（図１に一点鎖線で記載してある）と、この受け渡し位置の上方であって、ウェハＷへの成膜が行われる処理位置との間でステージ２を昇降させる。
この支持部材２３が貫通するチャンバＣの底面と、支持台２３２との間には、チャンバＣ内の雰囲気を外部と区画し、支持台２３２の昇降動作に伴って伸び縮みするベローズ２３１が、支持部材２３を周方向の外側から覆うように設けられている。
ステージ２の下方には、外部のウェハ搬送機構とのウェハＷの受け渡し時に、ウェハＷを下面から支持して持ち上げる例えば３本の支持ピン２５が設けられている。支持ピン２５は、昇降機構２６に接続されて昇降自在となっており、ステージ２を上下方向に貫通する貫通孔２０１を介してステージ２の上面から支持ピン２５を突没させることにより、ウェハ搬送機構との間でのウェハＷの受け渡しを行う。
排気ポート１３の上面には、円形の開口を塞ぐように円板状の支持板３２が設けられており、これら排気ポート１３と支持板３２との間にはチャンバＣ内を気密に保つためのＯリング１３３が配置されている。支持板３２の下面には、ステージ２の上部の処理空間Ｕにプロセスガスやキャリアガスを供給するための天板部材３１が設けられており、天板部材３１はボルト３２３によって支持板３２に支持固定されている。天板部材３１や支持板３２は、成膜装置１の天井部を構成している。
天板部材３１の下面には凹部が形成されており、この凹部の中央側の領域は平坦になっている。一方、天板部材３１の下方位置には、当該天板部材３１の下面全体を覆うようにガス拡散板であるガスシャワーヘッド５が設けられている。ガスシャワーヘッド５は、ステージ２と対向する平坦な面を備えた例えば金属製の円板部分と、この円板の周縁部に形成され、下方に突出した環状突起部５３とを備える。
ステージ２を処理位置まで上昇させたとき、環状突起部５３の下端は、ステージ２に設けられたカバー部材３の上面と対向するように配置される。ガスシャワーヘッド５の下面及び環状突起部５３と、ステージ２の上面とによって囲まれた空間は、ウェハＷに対する成膜が行われる処理空間Ｕとなる。
また、図２に示すように、環状突起部５３の下端と、カバー部材３の屈曲部の上面との間には高さｈの隙間が形成されるように処理位置の高さ位置が設定されている。図１に示す排気ポート１３の開口部１３１は、この隙間に向けて開口している。環状突起部５３の下端とカバー部材３との隙間の高さｈは、例えば０．２〜１０．０ｍｍの範囲の３．０ｍｍに設定される。
天板部材３１と、ガスシャワーヘッド５と当接させて締結することで、ガスを拡散させるための拡散空間５０が構成される。拡散空間５０の底部には、その全面に亘って多数のガス噴出孔５１１が穿設され、ウェハＷに向けてプロセスガスやキャリアガス（例えば窒素ガス等）を供給することができる。
本例のガスシャワーヘッド５は、拡散空間５０の直径（即ち、ガス供給領域５１の直径）が３１０ｍｍ、拡散空間５０の高さ寸法が８ｍｍとなっている。第１のガス分散部４Ａは、ウェハＷの中心部を中心する第１の円に沿って等間隔に４個配置され、さらに第２のガス分散部４Ｂが第１の円と同心円であって第１の円の外側の第２の円に沿って等間隔に８個配置されている。
拡散空間５０の直径が３１０ｍｍのガスシャワーヘッド５がステージ２上のウェハＷの中央部の上方位置に配置されている。これにより、ガスシャワーヘッド５の最も外側のガス噴出孔５１１は、平面的に見て直径が３００ｍｍのウェハＷの外縁よりも外側に位置する。
ステージ２上のウェハＷの上面から、図２に示すように、ガス供給領域５１のガス噴出孔５１１までの高さｔは、６〜５０ｍｍ程度であり、より好ましくは７〜１７ｍｍ程度に設定される。この高さｔが５０ｍｍよりも大きくなると、ガスの置換効率が低下する。
第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂが設けられた天板部材３１には、第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂへガスを供給するためのガス供給路３１２が形成されている。これらのガス供給路３１２は、天板部材３１の上面と支持板３２の下面との間に形成されたガスのバッファ室を構成する拡散部３１１に接続されている。
図１及び図２を参照して、支持板３２には、拡散部３１１にアンモニアガス及びキャリアガスの一例である窒素ガスを供給するためのアンモニア供給路３２１が形成され、ガス供給部６と接続されている。また、支持板３２には、拡散部３１１に塩化チタンガス及びキャリアガスの一例である窒素ガスを供給するための塩化チタン供給路３２２が形成され、ガス供給部６と接続されている。ガス供給部６は、窒素ガス供給部６１、６３、アンモニアガス供給部６２、塩化チタンガス供給部６４、開閉バルブ６０２及び流量調整部６０１を有する。
アンモニア供給路３２１及び塩化チタン供給路３２２は、配管を介してアンモニアガス供給部６２、塩化チタンガス供給部６４に接続されており、これらの配管は、各々途中で分岐して窒素ガス供給部６１、６３に接続されている。各配管には、ガスの給断を行う開閉バルブ６０２と、ガス供給量の調整を行う流量調整部６０１とが設けられている。なお図示の便宜上、図１においては窒素ガス供給部６１、６３を別々に示したが、これらは共通の窒素供給源を用いてもよい。
成膜装置は、制御部７と接続されている。制御部７は例えばＣＰＵとメモリとを備えたコンピュータであってもよい。メモリには、ウェハＷを処理位置まで上昇させ、処理空間Ｕ内に予め決められた順番で反応ガス及びキャリアガスを供給してＴｉＮ膜等の成膜を実行し、ウェハＷを搬出するまでの制御についてのステップ群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。制御部７は、プログラムの手順に従い、排気装置６５やガス供給部６等を制御する。
続いて、本実施形態に係る成膜装置１の作用について説明する。はじめに、予め排気装置６５によりチャンバＣ内を真空雰囲気に減圧した後、ステージ２を受け渡し位置まで降下させる。そして、ゲートバルブ１２を開放し、搬入出口１１と接続された真空搬送室に設けられたウェハ搬送機構の搬送アームを進入させ、支持ピン２５との間でウェハＷの受け渡しを行う。その後、支持ピン２５を降下させ、ヒーター２１によって、例えば５４０℃〜６００℃の範囲の高温に加熱されたステージ２上にウェハＷを載置する。
次いで、ゲートバルブ１２を閉じ、ステージ２を処理位置まで上昇させると共に、チャンバＣ内の圧力調整を行う。その後、塩化チタンガス供給部６４より塩化チタンガスを供給し、供給された塩化チタンガスは、塩化チタン供給路３２２→拡散部３１１→ガス供給路３１２を介して、第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂへ流れる。
そしてガス供給路３１２から第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂに供給された塩化チタンガスは、複数のガス導入口４２から、横方向に広がるように拡散空間５０内に導入される。
こうして拡散空間５０内に導入されたガスは、ガスシャワーヘッド５の多数のガス噴出孔５１１を通過するときに圧損により十分に速度が低下し、処理空間Ｕに分散して供給される。
処理空間Ｕに供給された塩化チタンガスは、ウェハＷの周縁方向に向かって流れて排気される。そのためガスシャワーヘッド５の上方の拡散空間５０から処理空間Ｕ側に流れた塩化チタンガスは、処理空間Ｕの周縁方向に流れながらウェハＷに供給されることになる。例えばガス噴出孔５１１から供給された塩化チタンガスは、処理空間Ｕ内を降下してステージ２上のウェハＷに到達し、その一部はウェハＷに吸着する。残る塩化チタンガスは、一部がウェハＷの表面に吸着しながらウェハＷの表面に沿って径方向に放射状に広がる。
処理空間Ｕ内を流れ、環状突起部５３の下端とカバー部材３との間の隙間に到達した塩化チタンガスは、当該隙間から流れ出て、排気ポート１３を介して外部へ排気される。処理空間Ｕに供給された塩化チタンガスは、ウェハＷの周縁方向に流れながら、ウェハＷに供給されるため、ウェハＷの中央部は、塩化チタンガスが供給されにくく、ウェハＷの周縁側ほど塩化チタンガスが供給されやすくなる。
上述の流れにおいて、ガスシャワーヘッド５の周縁部に環状突起部５３が設けられ、カバー部材３との間の隙間の高さが適切に設定されていることにより、処理空間Ｕから周囲の排気ポート１３側へ向けてガスが流れる際の圧力損失が調整される。この結果、ウェハＷに吸着するのに十分な時間だけ各反応ガスを処理空間Ｕに滞留させた後、当該隙間が形成されている周方向外側へ向けて反応ガスを均等に排出することができる。
次に、塩化チタンガスの供給を停止すると共に、窒素ガス供給部６３からキャリアガスの一例である窒素ガスを供給する。窒素ガスは、塩化チタンガスと同様の経路を通って処理空間Ｕ内に供給され、当該経路及び処理空間Ｕ内の塩化チタンガスが窒素ガスと置換される。
こうして、所定時間、窒素ガスの供給を行い、ガスの置換を行った後、窒素ガスの供給を停止し、アンモニアガス供給部６２からアンモニアガスを供給する。供給されたアンモニアガスは、アンモニア供給路３２１→拡散部３１１→ガス供給路３１２を介して、第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂへ流れ込む。そして、第１及び第２のガス分散部４Ａ、４Ｂから拡散空間５０内に導入されたアンモニアガスは、塩化チタンガスの場合と同様の流れを形成して処理空間Ｕ内に供給される。
排気ポート１３の底面は、チャンバＣの側壁から突出し、その突出部１３ａとカバー部材３とによりステージ２の下部領域であるボトム空間Ｂとステージ２の上部領域である処理空間Ｕとが区画される。
かかる構成により、チャンバＣ内は以下の３種類のエリアに分かれている。
１．ステージ２上に成膜のための高い置換効率を得るための極小化した反応室（処理空間Ｕ）がある。
２．ウェハＷの受け渡しのための大容量であるボトム空間Ｂが、処理空間Ｕ（ステージ２）の下方に位置している。
３．処理空間Ｕの外周に排気ポート１３の排気空間がリング状に存在する。
１．ステージ２上に成膜のための高い置換効率を得るための極小化した反応室（処理空間Ｕ）がある。
２．ウェハＷの受け渡しのための大容量であるボトム空間Ｂが、処理空間Ｕ（ステージ２）の下方に位置している。
３．処理空間Ｕの外周に排気ポート１３の排気空間がリング状に存在する。
ボトム空間Ｂは処理空間Ｕよりも広い空間となっている。プロセスガスがボトム空間Ｂに流れ込むことを回避するために、ボトム空間Ｂには、ガス供給部６から窒素ガス等のボトムパージガスがベローズ２３１と支持部材２３との間の空間から導入される。なお、ボトム空間Ｂに導入されるボトムパージガスは、窒素ガスに限られず、不活性ガスであればよい。
ボトム空間Ｂに導入されたボトムパージガスは、カバー部材３と排気ポート１３の突出部１３ａとの間の隙間４から排気ポート１３へ流れ、排気されるようになっている。これにより、ボトムパージガスは、プロセスガスがボトム空間Ｂへ流れ込むことを防ぎ、かつ、カバー部材３を冷却することができる。
［カバー部材］
次に、本実施形態に係るカバー部材３について、図３〜図５を参照しながら詳細に説明する。カバー部材３は、ステージ２の外縁部に設けられ、チャンバＣ内をステージ２の上部の処理空間Ｕとステージ２の下部のボトム空間Ｂとに区画する。
次に、本実施形態に係るカバー部材３について、図３〜図５を参照しながら詳細に説明する。カバー部材３は、ステージ２の外縁部に設けられ、チャンバＣ内をステージ２の上部の処理空間Ｕとステージ２の下部のボトム空間Ｂとに区画する。
まず、図３を参照しながら、図３（ｃ）の本実施形態に係るカバー部材３を、図３（ａ）の比較例１に係るカバー部材９１及び図３（ｂ）の比較例２に係るカバー部材９２と比較しながら説明する。
例えば、ステージ温度を５４０℃〜６００℃程度の高温にして膜を生成すると、膜の強度を向上させることができる。その理由は、前記高温で成膜すると膜中に取り込まれている不純物が減ってくるため、膜がより硬くなって膜中のストレス（応力）が高くなるためである。このため、高温成膜処理では、処理空間Ｕに曝露され、成膜中に高温になったステージ２の外縁部の表面に存在する堆積物が結晶化する。結晶化した堆積物は、硬いために割れ易い。この結果、ステージ２の外縁部の表面に、結晶化した堆積物が割れた柱状の塊（パーティクル）が生成される。
図３（ａ）に示す比較例１に係るカバー部材９１では、ウェハＷとカバー部材３との間にて露出されたステージ２の外縁部の表面に、柱状のパーティクルＧ１が発生している一例が示されている。図４（ａ）には、比較例１に係るカバー部材９１を使用した場合の実証結果の一例を示す。ウェハＷ上の特にエッジ側にパーティクルＧ１が多く発生していることが分かる。
図３（ｂ）に示す比較例２に係るカバー部材９２は、屈曲部をステージ２の外縁部の表面まで延在させ、ステージ２の外縁部の表面を覆う。これにより、処理空間Ｕに曝露される部分の表面温度を下げることができる。これにより、柱状のパーティクルの発生を抑制できる。
しかしながら、図３（ｂ）のカバー部材９２の構造では、ステージ２の表面に延在するカバー部材９２の屈曲部の先端部が、ボトム空間Ｂからのボトムパージガスと処理空間Ｕからのプロセスガスとの拮抗点となり、ガスの流れが淀む。これにより、球状のパーティクルＧ２が生じる。図４（ｂ）には、比較例２に係るカバー部材９２を使用した場合の実証結果の一例を示す。ウェハＷ上の特にエッジ側に柱状のパーティクルＧ１よりも数は少ないが、パーティクルＧ１よりも大きなパーティクルＧ２が発生していることが分かる。
これに対して、図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係るカバー部材３は、外部リング部材３ａと内部リング部材３ｂとに分割した構成を有する。内部リング部材３ｂのウェハＷ側の先端には、下向きに突出する第１の突出部３ｂ２が設けられている。第１の突出部３ｂ２は、ステージ２の外縁部の表面と面接触する。
また、外部リング部材３ａのウェハＷ側の先端には、下向きに突出する第２の突出部３ａ２が設けられている。第２の突出部３ａ２は、第１の突出部３ｂ２よりも、例えば数ｍｍ程度外周側にて第１の突出部３ｂ２と離隔して設けられ、ステージ２の外縁部の表面と面接触する。
なお、第１の突出部３ｂ２及び第２の突出部３ａ２とステージ２とが面接触する径方向の幅は、２ｍｍ程度である。これにより、クリーニング時にカバー部材３とステージ２との間にて残渣が発生することを防ぐことができる。
これにより、処理空間Ｕから流れるプロセスガスとボトム空間Ｂから流れるボトムパージガスとを第１の突出部３ｂ２と第２の突出部３ａ２とによりそれぞれブロックすることで拮抗点を無くすことができる。その結果、拮抗点でのガスの淀みを無くすことで、球状のパーティクルＧ２の発生を防ぐことができる。
また、本実施形態に係るカバー部材３では、外部リング部材３ａと内部リング部材３ｂとの間の空間が排気路８となっている。図５を参照しながら、本実施形態に係るカバー部材３の構造等についてさらに詳しく説明する。排気路８は、第１の突出部３ｂ２と第２の突出部３ａ２との間にて、内部リング部材３ｂに設けられた凹部３ｂ１とステージ２とにより形成されたバッファ空間Ｖに溜まったガスを排気する。
また、カバー部材３のうちステージ２と面接触している部分は第１の突出部３ｂ２及び第２の突出部３ａ２のみであり、他の部分はステージ２と接触していない。その理由の一つは、ステージ２とカバー部材３との接触面積が大きいと、チャンバＣ内をクリーニングしても反応生成物の残渣がステージ２とカバー部材３との間の隙間に残ってしまい、パーティクルを増加させる要因となるためである。他の理由としては、ステージ２とカバー部材３との接触面積が大きいと、カバー部材３の温度が上がり、結晶化した柱状パーティクルがカバー部材３上に生成される要因となるためである。
バッファ空間Ｖには、主に処理空間Ｕのプロセスガスがステージ２と第１の突出部３ｂ２とのわずかな隙間から入り込む。また、バッファ空間Ｖには、主にボトム空間Ｂのボトムパージガスが外部リング部材３ａの凹部３ａ１を通ってステージ２と第２の突出部３ａ２とのわずかな隙間から入り込む。入り込んだガスは、外部リング部材３ａと内部リング部材３ｂとの間の排気路８から排気空間（排気ポート１３）側に排気される。
内部リング部材３ｂに設けられた第１の突出部３ｂ２と反対の先端部には、凸部３ｂ３が設けられている。凸部３ｂ３は、ステージ２と接触していない。これによりバッファ空間Ｖ内のガスを排気路８から排気することができる。凸部３ｂ３は、カバー部材３をステージ２の外縁部に設置する際の位置決めに使用される。凸部３ｂ３はなくてもよい。
ボトム空間Ｂに導入されたボトムパージガスは、外部リング部材３ａの側壁部３ａ３と排気ポート１３の突出部１３ａの側壁との間の隙間４から排気ポート１３へ流れ、排気されるようになっている。また、処理空間Ｕに導入されたプロセスガス及びキャリアガスは、開口部１３１から排気ポート１３へ流れ、排気されるようになっている。
なお、内部リング部材３ｂは、第１の突出部３ｂ２を有し、ステージ２の外縁部の表面を覆うように形成された第１の部材の一例である。また、外部リング部材３ａは、第２の突出部３ａ２を有し、第１の部材よりも外側にてステージ２の外縁部の表面を覆うように形成された第２の部材の一例である。
かかる構成のカバー部材３によれば、ステージ２の外縁部に設けられ、チャンバＣ内をステージ２の上部の処理空間Ｕとステージ２の下部のボトム空間Ｂとに区画することができる。また、カバー部材３がステージ２の外周側の表面を覆うように設けられていることで、処理空間Ｕに暴露される部分の温度を下げることができる。これにより、ステージ２の外縁部の堆積物の応力を低減し、脆化を防ぎ、柱状のパーティクルの発生を防ぐことができる。
また、かかる構成のカバー部材３によれば、ステージ２と面接触する箇所を、第１の突出部３ｂ２と第２の突出部３ａ２の２か所に限定することで、ステージ２とカバー部材３との断熱を行うことができる。
また、第１の突出部３ｂ２が処理空間Ｕから流れるプロセスガスを堰き止め、第２の突出部３ａ２がボトム空間Ｂから流れるボトムパージガスを堰き止める。このとき、第１の突出部３ｂ２と第２の突出部３ａ２とは離隔されているので、ボトムパージガスとプロセスガスとの拮抗点を分離することができる。これにより、球状のパーティクルの発生を防ぐことができる。
また、排気路８が、バッファ空間Ｖ内のガスを排気し、これにより、ガスの淀みを解消することができる。特に、排気路８は、チャンバＣ内を排気する排気空間側に傾斜し、排気空間に向けて開口している。これにより、ガスの排気の流れをスムーズにすることができる。この結果、バッファ空間Ｖ内のガスは、開口部１３１を介して排気ポート１３からスムーズに排気される。この結果、図４（ｃ）に本実施形態に係るカバー部材３を使用した場合の実証結果の一例を示すように、ウェハＷ上のパーティクルＧの数を激減させることができる。
［カバー部材と圧力］
処理空間Ｕの圧力をＰ２とし、ボトム空間Ｂの圧力をＰ１とし、バッファ空間Ｖの圧力をＰ３とする。このとき、制御部７は、Ｐ１〜Ｐ３の圧力の関係が、Ｐ２＞Ｐ３及びＰ１＞Ｐ３になるように、排気装置６５及びガス供給部６を制御する。これにより、カバー部材３とステージ２との間のバッファ空間Ｖ内のガスを排気ポート１３側へとスムーズに排気することができる。
処理空間Ｕの圧力をＰ２とし、ボトム空間Ｂの圧力をＰ１とし、バッファ空間Ｖの圧力をＰ３とする。このとき、制御部７は、Ｐ１〜Ｐ３の圧力の関係が、Ｐ２＞Ｐ３及びＰ１＞Ｐ３になるように、排気装置６５及びガス供給部６を制御する。これにより、カバー部材３とステージ２との間のバッファ空間Ｖ内のガスを排気ポート１３側へとスムーズに排気することができる。
以上、カバー部材３によれば、ステージ２の外縁部の表面を覆いつつ、第１の突出部３ｂ２及び第２の突出部３ａ２のみで部分的にステージ２と面接触することで、６００℃程度の高温成膜処理において処理空間Ｕへの暴露面が高温になることを抑制することができる。これにより、柱状のパーティクルの発生を防ぐことができる。
また、第１の突出部３ｂ２と第２の突出部３ａ２とにより、ボトムパージガスとプロセスガスとの拮抗点を分離することができる。また、排気路８によりカバー部材３とステージ２との間のバッファ空間Ｖに溜まったガスを排気してガスの淀みを解消することができる。これにより、球状のパーティクルの発生を防ぐことができる。
以上、処理装置及びカバー部材を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる処理装置及びカバー部材は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、上記実施形態に係るカバー部材は、本発明に係るカバー部材の一例であり、本発明に係るカバー部材は、外部リング部材３ａと内部リング部材３ｂとに分割されていなくてもよい。この場合にも、カバー部材には、第１の突出部と、第２の突出部と、それらの間に形成されたバッファ空間からガスを排気する排気路が設けられる。排気路は、バッファ空間と連通するようにカバー部材を貫通していてもよい。
例えば、本発明は、図１のＡＬＤ成膜装置だけでなく、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等に適用可能である。
本明細書では、成膜対象の基板として半導体ウェハＷについて説明したが、これに限らず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
１：成膜装置
２：ステージ
３：カバー部材
３ａ：外部リング部材
３ａ２：第２の突出部
３ｂ：内部リング部材
３ｂ２：第１の突出部
５：ガスシャワーヘッド
６：ガス供給部
７：制御部
８：排気路
１３：排気ポート
３１：天板部材
３２：支持板
６５：排気装置
Ｂ：ボトム空間
Ｃ：チャンバ
Ｕ：処理空間
Ｖ：バッファ空間
２：ステージ
３：カバー部材
３ａ：外部リング部材
３ａ２：第２の突出部
３ｂ：内部リング部材
３ｂ２：第１の突出部
５：ガスシャワーヘッド
６：ガス供給部
７：制御部
８：排気路
１３：排気ポート
３１：天板部材
３２：支持板
６５：排気装置
Ｂ：ボトム空間
Ｃ：チャンバ
Ｕ：処理空間
Ｖ：バッファ空間
Claims (7)
- チャンバ内に配置されたステージと、前記ステージの外縁部に設けられ、前記チャンバ内を前記ステージの上部の処理空間と前記ステージの下部のボトム空間とに区画するカバー部材と、を有する処理装置であって、
前記カバー部材は、
前記ステージの表面と面接触する第１の突出部と、
前記第１の突出部と離隔して前記ステージの表面と面接触する第２の突出部と、
前記第１の突出部と前記第２の突出部との間にて前記カバー部材と前記ステージとにより形成されたバッファ空間からガスを排気する排気路と、
を有する処理装置。 - 前記カバー部材は、
前記第１の突出部を有し、前記ステージの外縁部の表面を覆うように形成された第１の部材と、
前記第２の突出部を有し、前記第１の部材よりも外側にて前記ステージの外縁部の表面を覆うように形成された第２の部材と、を有する、
請求項１に記載の処理装置。 - 前記排気路は、前記第１の部材と前記第２の部材との間の空間である、
請求項２に記載の処理装置。 - 前記第１の突出部は、前記処理空間から流れるガスを堰き止め、
前記第２の突出部は、前記ボトム空間から流れるガスを堰き止め、
前記排気路は、前記第１の突出部側又は前記第２の突出部側から前記バッファ空間に漏れ出たガスを排気する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理装置。 - 前記排気路は、前記チャンバ内を排気する排気空間側に向けて開口する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理装置。 - 前記チャンバ内を排気する排気装置と、前記処理空間内及び前記ボトム空間内にガスを供給するガス供給部と、制御部とを有し、
前記制御部は、前記ボトム空間の圧力をＰ１、前記処理空間の圧力をＰ２、前記バッファ空間の圧力をＰ３としたときの圧力の関係が、Ｐ２＞Ｐ３及びＰ１＞Ｐ３に制御されるように、前記排気装置及び前記ガス供給部を制御する、
請求項４又は５に記載の処理装置。 - チャンバ内に配置されたステージの外縁部に設けられ、前記チャンバ内を前記ステージの上部の処理空間と前記ステージの下部のボトム空間とに区画するカバー部材であって、
前記ステージの表面と面接触する第１の突出部と、
前記第１の突出部と離隔して前記ステージの表面と面接触する第２の突出部と、
前記第１の突出部と前記第２の突出部との間にて前記カバー部材と前記ステージとにより形成されたバッファ空間からガスを排気する排気路と、
を有するカバー部材。
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