JP2701716B2 - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、本発明は、プラズマＣ
ＶＤ装置に関し、特に半導体基板を載せる移載アームの
温度制御機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマＣＶＤ装置は図４に示す
ように、反応室１に、１つ又は複数の対向する電極２，
５を備えている。電極５は、半導体基板加熱ステージを
兼ねており、その内部には、半導体基板加熱ヒータ３と
熱電対３とが内蔵されている。

【０００３】半導体基板９は、上下・回転方向への移動
可能な移載アーム６により、加熱ステージを兼ねた電極
５上に搬送され、所定の温度まで加熱される。ガス源１
３からの反応ガスは、１つ又は複数の電極２に設けられ
た図示しないガス導入口より反応室１内に導入される。
反応ガスが供給された反応室１内の電極２，５間には、
放電用電源１２から高電圧が印加されて放電が発生さ
れ、加熱された半導体基板９の表面上に所望の膜が成膜
される。

【０００４】移載アーム６は、半導体基板９を加熱ステ
ージを兼ねた電極５上に搬送した際、図２に示すよう
に、そのまま電極５の表面に設けられた溝に収納され、
半導体基板９の表面上に膜を成膜させている間、そのま
ま溝の中に待機している。成膜終了後、移載アーム６
は、電極５の溝から上昇し、回転運動により次のステー
ジへ処理済の半導体基板９を搬出し、再び加熱ステージ
表面にある溝に収納され、半導体基板表面上に膜を成膜
中は、溝の中で待機している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の問題点につ
いて図５を用いて詳細に述べる。プラズマ励起開始時、
移載アーム６上部領域の半導体基板温度Ｔ_A1は、半導体
基板加熱ヒータが埋設されていないために、半導体加熱
ステージに直接接する領域の半導体基板温度Ｔ_B1より低
くなり、半導体基板表面温度分布は、図５に示すように
なる。また、プラズマ励起終了時、移載アーム６上部領
域の半導体基板温度Ｔ_A2は、冷却効果が悪いために、半
導体加熱ステージに直接接する領域の半導体基板温度Ｔ
_B2より高くなり、半導体基板表面温度分布は、図５に示
すようになる。

【０００６】このため、たとえば膜厚５０００オングス
トロームの酸化膜成膜時においては、移載アーム上部領
域と半導体基板加熱ステージに直接接する領域との膜厚
差は、２００オングストローム程度となっている。

【０００７】本発明の目的は、半導体基板上に均一な膜
厚の成膜処理を行うようにしたプラズマＣＶＤ装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、電極の対と、
移載アームと、温度調整部とを有し、電極の対間に電圧
を印加してプラズマを発生させることにより、一方の電
極上の半導体基板にプラズマＣＶＤ成膜処理を行うプラ
ズマＣＶＤ装置であって、電極の対は、互いに向き合わ
せに設置され、一方の基板支持用の電極は、半導体基板
を加熱するヒータと、移載アームを受け入れる溝とを有
し、移載アームは、半導体基板を支持し、該基板を基板
支持用電極に搬出入するものであり、成膜時基板を支持
したまま基板支持用電極の溝内に収納され、温度調整部
は、移載アームの温度を調整することにより、基板支持
用電極に直接接触した半導体基板の表面温度に対して移
載アーム上の半導体基板の表面温度が同一となるように
温度制御し、半導体基板の表面温度分布を均一化するも
のである。

【０００９】また、温度調整部は、ヒータと、熱電対
と、温度コントローラと、温度調整器とを有するもので
あり、ヒータは、移載アームを加熱するものであり、熱
電対は、半導体基板温度を測定し、その測定値を温度コ
ントローラに出力するものであり、温度コントローラ
は、熱電対よりの出力信号を入力とし、ヒータの温度制
御用信号を温度調整器に出力するものであり、温度調整
器は、温度コントローラよりの出力信号を入力とし、移
載アーム上の半導体基板の表面温度を電極上の半導体基
板の表面温度に一致するようにヒータを駆動制御するも
のである。

【００１０】また、温度調整部は、ヒータに加えて、冷
却機構を有し、冷却機構は、温度調整器の出力により移
載アームを冷却するものである。

【００１１】

【作用】半導体基板は移載アームに支持されたまま基板
支持用電極上に搭載され、基板支持用電極のヒータによ
り加熱される。本発明では、半導体基板の一部を支持し
た移載アームの温度を、基板支持用電極のヒータにより
加熱された半導体基板の表面温度に対応させて制御する
ことにより、半導体基板全面の温度分布を均一化する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。

【００１３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を
示す平面図、図２は、図１のＡ−Ｂ線断面図、図３は、
図１のＣ−Ｄ線断面図である。

【００１４】図において、本発明に係るプラズマＣＶＤ
装置は、電極２，５の対と、移載アーム６と、温度調整
部とを有し、電極２，５の対間に放電用電源１２より電
圧を印加してプラズマを発生させることにより、一方の
電極５上の半導体基板９にプラズマＣＶＤ成膜処理を行
うものである。

【００１５】電極２，５の対は、反応室１内に互いに向
き合わせに設置され、一方の基板支持用の電極５は、半
導体基板９を加熱するヒータ３と、移載アーム６を受け
入れる溝５ａとを有している。また電極５には、電極５
上の半導体基板の温度を測定するための熱電対４が設け
てある。１４は反応室の排気口、１３はガス源である。

【００１６】移載アーム６は、図１に示すように十字形
のアーム状をなして半導体基板９を複数支持し、基板９
を基板支持用電極５に搬出入するものであり、図２のよ
うに成膜時基板を支持したまま基板支持用電極５の溝５
ａ内に収納される。

【００１７】温度調整部は、移載アーム６の温度を調整
することにより、基板支持用電極５に直接接触した半導
体基板９の表面温度に対して移載アーム６上の半導体基
板９の表面温度が同一となるように温度制御し、半導体
基板９の表面温度分布を均一化するものである。温度調
整部は、ヒータ３及び７と、熱電対４及び８と、温度コ
ントローラ１８と、温度調整器１０及び１１とを有する
ものであり、ヒータ７は、移載アーム６を加熱させるも
のであり、熱電対８は、移載アーム６上の半導体基板温
度を測定し、その測定値を温度コントローラ１８に出力
するものである。

【００１８】温度コントローラ１８は、熱電対４及び８
の出力信号を入力とし、ヒータ７の温度制御用信号を温
度調整器１１に出力するものであり、また、熱電対４及
び８よりの出力信号を入力とし、ヒータ３の温度制御信
号を温度調整器１０に出力するものである。また温度調
整部は冷却機構１６を有しており、冷却機構１６は、温
度調整器１１の出力を受けて移載アーム６を冷却させる
ものである。

【００１９】温度調整器１１は、温度コントローラ１８
よりの出力信号を入力とし、移載アーム６上の半導体基
板９の表面温度を基板支持用電極５上の半導体基板９の
表面温度に一致させるようにヒータ７及び冷却機構１６
を駆動制御するものである。

【００２０】実施例において、基板支持用電極５に埋設
された熱電対４の測定値と、移載アーム６に埋設された
熱電対８との測定値を入力とし、温度コントローラ１８
は、ヒータ３、７の駆動用信号を温度調整器１０，１１
にフィードバックする。温度調整器１０は、温度コント
ローラ１８の出力を受けてヒータ３を駆動して、基板支
持用電極５に直接接触する半導体基板９を加熱させる。
一方、温度調整器１１は、温度コントローラ１８の出力
を受けて移載アーム６の加熱ヒータ７及び冷却機構１６
を温度制御し、移載アーム６上部領域の半導体基板９の
表面温度が基板支持用電極５に直接接触する領域の半導
体基板９の表面温度に対して常に同一になるように温度
調整する。これにより、半導体基板９の全面における温
度分布が均一化されることとなる。

【００２１】したがって、本発明によれば、移載アーム
６の上部領域と基板支持用電極５に直接接触する領域と
における半導体基板９上での膜厚差は、１００オングス
トローム程度に低減され、膜厚の均一性は、向上する。

【００２２】（実施例２）図６は、本発明の実施例２を
示す平面図、図７は、図６のＥ−Ｆ線断面図である。

【００２３】本実施例において、半導体基板９上に膜を
成膜する構造は、実施例１と同様であるが、本実施例の
移載アーム１５はピン状をなしてその先端で１枚の基板
９を支持するようになっている。

【００２４】本実施例では、基板支持用電極５に埋設さ
れた熱電対４の測定値と移載アーム１５に埋設された熱
電対８の測定値を参照して温度コントローラ１８によっ
て設定される設定値を温度調整器１１にフィードバック
し、温度調整器１１により加熱ヒータ７及び冷却機構６
を温度制御して移載アーム１５の温度を制御し、移載ア
ーム１５上部領域と基板支持用電極５に直接接する領域
との半導体基板９の表面温度が常に同一になるように移
載アーム１５の温度を独立に自動温度制御するようにし
たものである。その結果として、実施例１と同様に面内
均一性が改善される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、プラズマ
ＣＶＤ装置において、移載アームに埋設された熱電対の
測定値と半導体基板加熱ステージに埋設された熱電対の
測定値を参照して温度コントローラによって設定される
設定値を温度調整器にフィードバックし、温度調整器に
より、移載アーム上部領域と半導体基板加熱ステージ上
部領域の半導体基板温度を同一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ｂ線断面図である。

【図３】図１のＣ−Ｄ線断面図である。

【図４】プラズマＣＶＤ装置を示す概略図である。

【図５】半導体基板上の温度分布を示す図である。

【図６】本発明の実施例２を示す平面図である。

【図７】図６のＥ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１ 反応室 ２ 電極 ３ 加熱ヒータ ４ 熱電対 ５ 電極 ６ 移載アーム ７ 加熱ヒータ ８ 熱電対 ９ 半導体基板 １０ 温度調整器 １１ 温度調整器 １２ 放電用電源 １３ 反応ガス １４ 排気口 １５ 移載アーム １６ 冷却機構 １７ 加熱ヒータ １８ 温度コントローラ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極の対と、移載アームと、温度調整部
   とを有し、電極の対間に電圧を印加してプラズマを発生
   させることにより、一方の電極上の半導体基板にプラズ
   マＣＶＤ成膜処理を行うプラズマＣＶＤ装置であって、 電極の対は、互いに向き合わせに設置され、一方の基板
   支持用の電極は、半導体基板を加熱するヒータと、移載
   アームを受け入れる溝とを有し、 移載アームは、半導体基板を支持し、該基板を基板支持
   用電極に搬出入するものであり、成膜時基板を支持した
   まま基板支持用電極の溝内に収納され、 温度調整部は、移載アームの温度を調整することによ
   り、基板支持用電極に直接接触した半導体基板の表面温
   度に対して移載アーム上の半導体基板の表面温度が同一
   となるように温度制御し、半導体基板の表面温度分布を
   均一化するものであることを特徴とするプラズマＣＶＤ
   装置。
2. 【請求項２】 温度調整部は、ヒータと、熱電対と、温
   度コントローラと、温度調整器とを有するものであり、 ヒータは、移載アームを加熱するものであり、 熱電対は、半導体基板温度を測定し、その測定値を温度
   コントローラに出力するものであり、 温度コントローラは、熱電対よりの出力信号を入力と
   し、ヒータの温度制御用信号を温度調整器に出力するも
   のであり、 温度調整器は、温度コントローラよりの出力信号を入力
   とし、移載アーム上の半導体基板の表面温度を電極上の
   半導体基板の表面温度に一致するようにヒータを駆動制
   御するものであることを特徴とする請求項１に記載のプ
   ラズマＣＶＤ装置。
3. 【請求項３】 温度調整部は、ヒータに加えて、冷却機
   構を有し、 冷却機構は、温度調整器の出力により移載アームを冷却
   するものであることを特徴とする請求項２に記載のプラ
   ズマＣＶＤ装置。