JP3258885B2

JP3258885B2 - 成膜処理装置

Info

Publication number: JP3258885B2
Application number: JP35180095A
Authority: JP
Inventors: 孝堀内; 正巳水上; 新平陣内
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09186111A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の表面に成膜を施すための成膜処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスにあっては、最
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるヴィ
アホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続を
はかるために重要になっている。コンタクトホールやヴ
ィアホールの埋め込みには、安価で導電性の良好な材
料、例えばアルミニウムを用いるのが好ましく、しか
も、ホールの埋め込みという技術的な制約からボイドの
発生をなくすためには方向性の高いスパッタによる成膜
でなく、ステップカバレジが良好なＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜
が望まれており、このような金属薄膜の成膜装置とし
て、例えば特開平６−２６７９５１号公報や特開平６−
２８３４４６号公報等に開示されている装置が知られて
いる。

【０００３】アルミ−ＣＶＤ成膜を形成するためには、
一般的には処理ガスとして有機金属ガスであるＤＭＡＨ
（ジメチルアルミニウムハイドライド）を用いるが、こ
のＤＭＡＨは、常温では粘度が８０００〜１００００ｃ
ｐ（センチポアズ）程度と非常に高くて水あめ状になっ
ており、しかも、空気中の水分や酸素と激しく反応して
発火するために非常に取り扱いが困難な物質である。

【０００４】ここで熱ＣＶＤによる従来の一般的な、成
膜処理装置について説明すると、図６に示すように例え
ばアルミニウム製の円筒体状の処理容器２内には、加熱
ヒータ４を内蔵した載置台６が設けられており、この載
置台６の上面に被処理体である半導体ウエハＷを載置す
るようになっている。この載置台６の上方には、これに
対向させて処理ガスを噴射して導入するためのシャワー
ヘッド８を設けており、これよりＤＭＡＨを気化させて
形成した成膜用の処理ガスを処理容器２内へ導入するよ
うになっている。加熱されたウエハ表面にこの処理ガス
によって、アルミニウム膜が熱ＣＶＤによって成膜され
ることになる。

【０００５】処理容器２の側壁には、容器内に対してウ
エハを搬入・搬出させるための開閉可能なゲートバルブ
１０が設けられる。また、処理容器２の底部２Ａには、
適当数の排気口１２が設けられ、これらの排気口１２は
共通に連通されて、これに途中に絞り弁１４、ターボ分
子ポンプ１６及びドライポンプ１８等を介設した真空排
気系２０を接続して処理容器２内を真空引きするように
なっている。成膜処理時には、上記シャワーヘッド８か
ら上述のようにＤＭＡＨの気化ガスを所定の流量で供給
し、ウエハＷを所定の温度に加熱しつつプロセス圧力を
所定値に維持し、アルミニウム金属膜の成膜を行なう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気的特性
の良好な金属膜を目的とする膜厚となるように精度良く
形成するためには、処理ガスの供給量やプロセス温度の
外にも、プロセス圧力も精度良くコントロールしなけれ
ばならない。この場合、プロセス圧力を制御するために
は、真空排気系２０に介設した絞り弁１４を成膜中にお
いて常時、微調整しながら処理容器２内の圧力をコント
ロールするようになっている。しかしながら、処理容器
２内の実際に成膜の行なわれている処理空間Ｓと絞り弁
１４との間はある程度の長さの流通経路が存在する。す
なわち、処理空間Ｓ内の雰囲気は、処理容器２の内壁と
載置台６との間の間隙２２を通って下方に流れ、そし
て、容器底部２Ａに設けた排気口１２を介して真空排気
系２０内に流れ込み、それから絞り弁１４を通過するこ
とになる。そのため、絞り弁１４の開度を変化させたと
しても上記したような長い流通経路に起因してその流路
変化が処理空間Ｓにおける圧力変化となって影響が表れ
るまでにある程度の時間を要し、迅速な圧力制御を行な
うことができないという問題があった。

【０００７】このように圧力調整の応答性が十分高くな
いために成膜中におけるプロセス圧力の調整を精度良く
行ない難いという問題があった。更には、容器底部２Ａ
には、通常は４つ程度の排気口１２を等間隔で設け、こ
れらを共通に真空引きするが、それでもこのように排気
口１２を散在させて設けることにより、僅かではあるが
処理空間Ｓ内の雰囲気を片引きする結果となり、このた
めに処理ガスに偏流が僅かに生じて成膜の面内均一性を
保てない場合もあった。特に、ウエハサイズが６インチ
から８インチ或いは１２インチと大きくなるに従って、
上記した問題が顕著に表れてくるようになった。本発明
は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決す
べく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器
内の圧力を迅速に制御することができる成膜処理装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、成膜用の処理ガスが導入されて真空引
き可能になされた処理容器と、上面に被処理体を載置す
るために前記処理容器内の処理空間に臨ませて設けられ
た載置台と、前記載置台の外周に設けられて前記処理空
間と前記処理容器の排気口を連通する通気口と、前記通
気口に上下方向へ可動的に設けられて前記処理空間の圧
力調整を行なう圧力調整弁体とを備えるように構成した
ものである。

【０００９】以上のように構成することにより、成膜時
には処理容器内に処理ガスが供給されると同時に真空引
きされて、所定のプロセス圧力を維持する。この場合、
処理容器の内壁側と載置台の周縁部との間に形成された
通気口に設けた圧力調整弁体を移動させることにより上
記排気口における弁開度を調整し、これを絞り弁のよう
に作用させて処理空間の微妙な圧力調整を行なう。プロ
セス圧力の調整に際しては、処理空間と絞り弁の作用を
する圧力調整弁体は非常に接近させて設けているので、
圧力調整弁体の変動に伴う開度変化はほとんど時間遅れ
を生ずることなく処理空間内の圧力変動を生ぜしめ、従
って、圧力調整の応答性を大幅に向上させることが可能
となる。このような圧力調整弁体としては、例えば載置
台の外周を取り囲むようにリング状に成形するのがよ
い。

【００１０】また、載置台の外周側にて圧力調整を行な
っているので、その下方に位置する排気口の配置状態等
に影響されることなく載置台の周辺部から略均等に処理
空間内の雰囲気を真空引きすることができ、片引き等の
発生を抑制することが可能となる。更には、処理容器内
へ処理ガスを供給するために載置台に対向させて処理容
器の天井部にシャワーヘッドを設けているが、このシャ
ワーヘッドに、処理空間内の雰囲気を吸引する吸引孔を
設けることにより、この処理空間の、特に中心部に滞留
する傾向となる反応済みの処理ガスの排出を促進させる
ことができる。従って、被処理体の面内に亘って成膜処
理を高い均一性で行なうことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜処理装
置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本
発明に係る成膜処理装置を用いたクラスタツール装置を
示す概略平面図、図２は本発明の成膜処理装置を示す構
成図、図３は圧力調整弁体の配置状態を示す平面図であ
る。本実施例においては被処理体として半導体ウエハを
用い、この表面に金属成膜としてアルミニウム膜を熱Ｃ
ＶＤ処理により成膜する場合を例にとって説明する。ま
ず、図１を参照して本発明の成膜処理装置を組み込んだ
クラスタツール装置について説明する。

【００１２】図１に示すようにこのクラスタツール装置
２４は、例えばアルミニウムより８角形の容器状になさ
れた共通搬送室２６をその中心に有しており、その周辺
に、第１及び第２カセット室２８、３０、水分除去処理
装置３２、ガス成分除去処理装置３４、酸化膜除去処理
装置３６、本発明に係る第１及び第２の成膜処理装置３
８、４０及び冷却処理装置４２をそれぞれ開閉可能にな
されたゲートバルブＧ１〜Ｇ８を介して連結されてい
る。

【００１３】水分除去処理装置３２は、半導体ウエハを
加熱してこの表面に付着している水分等を除去する処理
装置であり、酸化膜除去処理装置３６は水分除去後のウ
エハ表面に形成されている自然酸化膜をエッチングによ
り除去する処理装置であり、後工程のアルミニウム成膜
の種類によりエッチングガスとして例えばＨ₂ ガス（ブ
ランケットの場合）やＢＣｌ₃ ガス（セレクティブの場
合）等を用いる。ガス成分除去処理装置３４は、上記エ
ッチングにて有害ガスを用いた場合に、ウエハ表面に残
留するこのガス成分を加熱や紫外線照射によって完全に
分離除去する処理装置であり、本発明の成膜処理装置３
８、４０はウエハ表面にアルミＣＶＤ成膜を施す処理装
置であり、冷却処理装置４２は、成膜後のウエハをハン
ドリング温度まで冷却するための処理装置である。上記
第１及び第２カセット室２８、３０には、例えば２５枚
のウエハＷを収容し得るカセットＣを搬入・搬出するゲ
ートドアＧＤ１、ＧＤ２がそれぞれに開閉可能に設けら
れており、各カセット室６、８内にはカセット台（図示
せず）が昇降可能に設けられている。また、カセット室
２８、３０は、不活性ガス、例えばＮ₂ ガスの供給と、
真空引きが可能になされている。

【００１４】共通搬送室２８内には、内部に取り込んだ
ウエハＷの位置決めを行なう回転位置決め機構４４と、
ウエハＷを保持した状態で屈伸及び回転可能になされた
多関節アーム機構よりなる搬送アーム４６が配置されて
おり、これを屈伸、回転させることによって各装置や室
間に渡ってウエハを搬入・搬出し得るようになってい
る。この共通搬送室２６には不活性ガス、例えばＮ₂ ガ
スを供給するガス供給系４８と、例えばターボ分子ポン
プ５０とドライポンプ５２を途中に介設した真空排気系
５４が接続されており、内部を、高真空に真空引きでき
るようになっている。上記水分除去装置３２は、真空引
き可能になされた処理容器内に、加熱ヒータを有する載
置台（図示せず）を設け、この載置台上にウエハＷを載
置した状態でこれを例えば３００℃程度に加熱し、ウエ
ハ表面に付着している水分等を除去するようになってい
る。

【００１５】上記酸化膜除去処理装置３６は、例えばＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）プラズマ装置として構
成され、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を用いてプラ
ズマを立て、エッチングによりウエハ表面に付着してい
る自然酸化膜を除去するようになっている。ここで、後
工程にてブランケットアルミ膜を形成する場合には、エ
ッチングガスとしてＨ₂ ガスを用いるが、セレクティブ
アルミ膜を形成する場合にはエッチングガスとして例え
ばＢＣｌ₃ ガスを用いる。このＢＣｌ₃ ガスを用いた場
合には、このＢＣｌ₃ ガスがウエハ表面に付着したまま
アルミ成膜を行なうと、この電気的特性が劣化するの
で、このＢＣｌ₃ ガスを完全に除去するために前述した
ガス成分除去処理装置３４を用いる。

【００１６】本発明に係る成膜処理装置３８、４０は、
ウエハ表面に金属薄膜、例えばアルミニウム膜を熱ＣＶ
Ｄにより成膜する装置であり、図２及び図３に基づいて
この成膜処理装置３８、４０について説明する。両成膜
処理装置３８、４０は、全く同様に構成されているの
で、ここでは代表として第１の成膜処理装置３８を例に
とって説明し、第２の成膜処理装置４０の構成の説明は
省略する。成膜処理装置３８は、熱ＣＶＤ成膜装置とし
て構成され、例えばアルミニウムにより円筒体状に成形
された処理容器５６を有している。この処理容器５６の
底部５６Ａの中心部には、給電線挿通孔５８が形成され
ると共に周辺部には、真空引きポンプ、例えばターボ分
子ポンプ６０及びドライポンプ６２を介設した真空排気
系６４に接続された排気口６６が設けられており、容器
内部を真空引き可能としている。この排気口６６は、容
器底部５６Ａに複数個、例えば等間隔で同一円周上に４
個程度設けられ、各排気口６６は、真空排気系６４によ
り共通に連通されている。

【００１７】この処理容器５６内には、例えばアルミナ
製の円板状の載置台６８が設けられ、この載置台６８の
下面中央部には下方に延びる円筒状の脚部７０が一体的
に形成され、この脚部７０の下端は上記容器底部５６Ａ
の給電線挿通孔５８の周辺部にＯリング等のシール部材
７２を介在させてボルト７４等を用いて気密に取り付け
固定される。上記載置台６８の上部全面には、例えば、
ＳｉＣによりコーティングされたカーボン製の抵抗発熱
体７６が埋め込まれており、この上面側に載置される被
処理体としての半導体ウエハＷを所望の温度に加熱し得
るようになっている。この載置台６８の上面には、内部
に銅などの導電板を埋め込んだ薄いセラミック製の静電
チャック７８を設けており、この静電チャック７８が発
生すクーロン力により、この上面にウエハＷを吸着保持
するようになっている。尚、静電チャック７８に代え
て、メカニカルクランプを用いてウエハＷを保持するよ
うにしてもよいし、またこれを設けなくてもよい。上記
抵抗発熱体７６には、絶縁されたリード線８０が接続さ
れ、このリード線８０は、円筒状の脚部７０内及び給電
線挿通孔５８を通って外へ引き出され、開閉スイッチ８
１を介して給電部８４に接続される。また、静電チャッ
ク７８の図示しない導電板には、絶縁されたリード線８
６が接続され、このリード線８６も円筒状の脚部７０内
及び給電線挿通孔５８を通って外へ引き出され、開閉ス
イッチ８８を介して高圧直流電源９０に接続される。

【００１８】載置台６８及び静電チャック７８の周辺部
の所定の位置には、複数のリフタ孔９２が上下方向に貫
通させて設けられており、このリフタ孔９２内に上下方
向に昇降可能にウエハリフタピン９４が収容されてお
り、ウエハＷの搬入・搬出時に図示しない昇降機構によ
りリフタピン９４を昇降させることにより、ウエハＷを
持ち上げたり、持ち下げたりするようになっている。こ
のようなウエハリフタピン９４は、一般的にはウエハ周
縁部に対応させて３本設けられる。

【００１９】また、処理容器５６の天井部には、シャワ
ーヘッド９６が一体的に設けられた天井板９８がＯリン
グ等のシール部材１００を介して気密に取り付けられて
おり、上記シャワーヘッド９６は載置台６８の上面の略
全面を覆うように対向させて設けられ、載置台６８との
間に処理空間Ｓを形成している。このシャワーヘッド９
６は処理容器５６内に処理ガスをシャワー状に導入する
ものであり、シャワーヘッド９６の下面の噴射面１０２
には処理ガスを噴出するための多数の噴射孔１０２Ａが
形成される。

【００２０】天井板９８には、シャワーヘッド９６に処
理ガスを導入するガス導入ポート１０４が設けられてお
り、この導入ポート１０４には処理ガスを流す供給通路
１０６が接続されている。そして、このシャワーヘッド
９６内には、供給通路１０６から供給された処理ガスを
拡散する目的で、多数の拡散孔１０８を有する拡散板１
１０が設けられると共に、ヘッド側壁にはこの部分の温
度を処理ガスの分解を防止するために、例えば５０℃程
度に冷却するための冷却ジャケット１１２が設けられて
おり、これに５０℃程度の冷媒、例えば温水を流すよう
になっている。尚、このシャワーヘッド９８と載置台６
８との間の距離Ｌは略１０〜２０ｍｍ程度に設定されて
いる。

【００２１】また、この供給通路１０６の途中には液体
用マスフローコントローラ１２２及びＨ₂ ガスを気化ガ
ス兼キャリアガスとする気化器１２４を順次介設してこ
こで液体ＤＭＡＨを気化させて処理容器５６内へ供給す
るようになっている。この気化器１２４よりも下流側の
供給通路１０６には、再液化防止用の例えばテープヒー
タ１２６（図中破線で示す）が設けられており、これを
所定の温度、例えば４５℃程度に加熱している。

【００２２】また、処理容器５６の側壁には、壁面を冷
却するために例えば冷媒を流す冷却ジャケット１２８が
設けられており、これに例えば５０℃程度の温水を冷媒
として流すようになっている。また、この容器５６の側
壁の一部には、ウエハ搬出入口１３０が設けられ、ここ
に共通搬送室２６との間を連通・遮断する前記ゲートバ
ルブＧ６を設けている。

【００２３】このように構成される処理容器５６内に処
理空間Ｓの圧力調整を行なうための本実施例の特徴とす
る圧力調整弁体１３０が設けられる。具体的には、円板
状の載置台６８と円筒体状の処理容器５６の内周壁５６
Ｂとの間は、所定の距離だけ離間されることにより載置
台６８の上方の処理空間Ｓと容器底部５６Ａの各排気口
６６とを連通する通気口１３２が載置台６８の外周をと
り囲むようにしてリング状に形成されている。そして、
この通気口１３２には、この通気口１３２の幅Ｌ２に精
度良く嵌まり込むことができる大きさに設定されたリン
グ状の上記圧力調整弁体１３０が上下方向に可動的に設
けられている。すなわち、このリング状の圧力調整弁体
１３０には下方に延びる昇降ロッド１３４が設けられる
と共にこの昇降ロッド１３４は容器底部５６Ａに設けた
ロッド孔１３６を貫通して底部５６Ａに設けたロッド孔
１３６を貫通して底部５６Ａの下方に延びている。この
ような昇降ロッド１３４は、複数個、例えば弁体１３０
の周方向に沿って等間隔で３本設けられると共に各昇降
ロッド１３４の下端には、移動量が制御可能なアクチュ
エータ１３８が設けられており、上記各昇降ロッド１３
４を同期させて昇降し得るようになっている。上記昇降
ロッド１３４とアクチュエータ１３８とにより上記圧力
調整弁体１３０を上下動させる昇降機構が構成される。
尚、各昇降ロッド１３４の下端を連結部材（図示せず）
で共通に連結し、この連結部材をアクチュエータ１３８
で昇降させてロッドを移動させるようにしてもよい。こ
れによればアクチュエータ１３８の数が少なくて済む。

【００２４】上記通気口１３２の幅Ｌ２は、例えば８イ
ンチウエハ対応の載置台６８の直径が２４０ｍｍ程度で
あるのに対して０．５〜３ｍｍ程度に設定されている。
また、各ロッド孔１３６とこれに挿通される昇降ロッド
１３４との間には、蛇腹状のベローズ１４０が介設され
ており、処理容器５６内の気密性を保持しつつ昇降ロッ
ド１３４を昇降移動し得るようになっている。上記圧力
調整弁体１３０は、上記載置台６８と同じ材料、例えば
アルミナにより成形されており、その内側端面は、中心
方向斜め下方に向かうテーパ面１３０Ａとして構成さ
れ、このテーパ面１３０Ａに合致して面接触するように
上記載置台６８の周縁部も中心方向斜め下方に向かうテ
ーパ面６８Ａとして構成されている。また、圧力調整弁
体１３０の外側端面は、容器内壁よりも僅かに離間して
これに沿って昇降するようになっている。このように通
気口１３２に可動になされた圧力調整弁体１３０を設け
ることにより、これを絞り弁として機能させることがで
き、圧力調整弁体１３０が、昇降移動することにより、
リング状の通気口１３２の開度を適宜調整して排気コン
ダクタンスを変え得るようになっている。尚、静電チャ
ック７８は、ポリイミド製のものに代えて、例えばアル
ミナ等のセラミック材よりなるものを用いてもよい。一
方、冷却処理装置４２は、内部に冷却ジャケットを有す
る載置台（図示せず）を設けてあり、上記成膜処理によ
り温度上昇したウエハＷを所定のハンドリング温度まで
低下させる装置である。

【００２５】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図１に基づいて半導体ウ
エハＷの全体の流れから説明する。まず、アルミニウム
成膜は空気や水分と容易に反応して酸化膜を形成するこ
とから共通搬送室２６を含む各処理装置３２、３４、３
６、３８、４０、４２は、未使用時にはベース圧として
例えば５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の高い真空度に維持され
て、自然酸化膜の形成を防止している。

【００２６】外部より、未処理の半導体ウエハＷをカセ
ットＣに収容した状態で、ゲートドアＧＤ１を介して例
えば第１カセット室２８内へ搬入すると、これを密閉し
て第１カセット室２８内を上記したベース圧まで真空引
きする。ベース圧に到達したならば、ゲートバルブＧ１
を開にして予めベース圧に維持されている共通搬送室２
６内の搬送アーム４６を伸ばして未処理のウエハＷを一
枚取り出し、これを回転位置決め機構４４によりウエハ
のオリエンテーションフラットを検出することにより位
置合わせする。位置合わせ後のウエハＷは、再度搬送ア
ーム４６を用いて開状態になされたゲートバルブＧ３を
介して予めベース圧になされた水分除去処理装置３２内
へ搬入され、ここでウエハＷを加熱することによりウエ
ハ表面に付着している水分等を気化させて除去する。

【００２７】水分除去後のウエハＷは、次に、ゲートバ
ルブＧ５を介して予めベース圧に維持されている酸化膜
除去処理装置３６内へ搬入され、ここで、エッチングに
よりウエハ表面に付着している自然酸化膜を除去する。
ここで、後工程にてセレクティブのアルミニウム膜を形
成する場合には、エッチングガスとして例えばＢＣｌ₃
ガスを用い、ブランケットのアルミニウム膜を成膜する
場合にはエッチングガスとして例えばＨ₂ ガスを用い
る。エッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガスを用いた場合に
はＣｌイオンやＢイオン、特にＣｌイオンがアルミニウ
ム膜の電気的特性に悪影響を与えることからこれらのイ
オンをウエハ面から完全に除去しなければならない。そ
こで、ＢＣｌ₃ ガスを用いたエッチング後のウエハＷ
は、次に、ゲートバルブＧ４を介して予めベース圧にな
されたガス成分除去処理装置３４内に搬入され、ここで
加熱と紫外線照射によりＣｌイオンを励起させて、これ
らをウエハ表面から離脱させて排除する。

【００２８】ガス成分が除去されたウエハＷは次に、予
めベース圧になされている第１或いは第２の成膜処理装
置３８または４０内にゲートバルブＧ６或いはＧ７を介
して導入される。このように２つの成膜処理装置３８、
４０を設けた理由は、成膜処理に要する時間に鑑みてス
ループットを向上させるためである。また、先の酸化除
去処理装置３６にてエッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガス
ではなくてＨ₂ ガスを用いた場合には、ウエハはガス成
分除去処理装置３４を経ることなく、直接この第１或い
は第２成膜処理装置に搬入されることになる。成膜処理
装置３８または４０内に搬入されたウエハには、処理ガ
スとして例えばＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイド
ライド）を気化させたガスが用いられ、ここでＣＶＤ処
理により所定の温度でアルミニウム膜が成膜されること
になる。

【００２９】アルミニウム膜の成膜後のウエハＷは、次
に、ゲートバルブＧ８を介して予めベース圧に維持され
ている冷却処理装置４２内に搬入され、ここで所定のハ
ンドリング温度まで冷却される。そして、この処理済み
のウエハＷは、次にゲートバルブＧ２を介して予めベー
ス圧に維持されている第２カセット室３０内のカセット
Ｃに収容されることになる。このようにして、未処理の
ウエハは順次流されて処理が行なわれ、比較的長い処理
時間を要する成膜処理時においては、空いている方の成
膜処理装置を用いてスループットを向上させる。

【００３０】次に、図２及び図３を参照してアルミニウ
ム膜の成膜処理について説明する。載置台６８上に載置
されたガス成分除去後の、或いは酸化膜除去後のウエハ
Ｗは、静電チャック７８からのクーロン力により吸着保
持されている。この状態でウエハＷを抵抗発熱体７６に
より所定のプロセス温度、例えば２００℃に加熱すると
同時に処理ガスとしてＤＭＡＨの気化ガスをシャワーヘ
ッド９６から処理容器５６内の処理空間Ｓに導入し、ウ
エハ表面にアルミニウムのＣＶＤ成膜を行なう。この
時、プロセス圧力は、例えば２Ｔｏｒｒ程度に維持し、
ＤＭＡＨは気体換算で例えば１００ＳＣＣＭ程度供給す
る。

【００３１】また、成膜中においては、シャワーヘッド
９６の多数の噴射孔１０２Ａから処理空間Ｓにシャワー
状に導入された処理ガスはここで反応してウエハ表面に
アルミニウム膜がＣＶＤにより成膜される。反応後の処
理ガスは、載置台６８の周辺部側に流れて行き、そし
て、載置台６８の周辺部と容器内周壁５８Ｂとの間に形
成された通気口１３２を介して載置台６８の下方の空間
に流れ、更に、容器底部５８Ａの各排気口６６から真空
排気系６４側に真空引きされて行く。

【００３２】ここで、電気的特性が良好で品質が優れた
アルミニウム成膜を得るためには処理空間Ｓ内のプロセ
ス圧力を予め設定れたプロセス圧力に常時維持しなけれ
ばならないが、圧力調整を行なうには昇降ロッド１３４
の下端に設けたアクチュエータ１３８をフィードバック
制御下で駆動させることによりリング状の圧力調整弁体
１３０を適宜上下動させ、上記通気口１３２の開度を調
整する。このように弁体１３０を上下動させることによ
り通気口１３２の開度が調整されてこの部分が絞り弁の
作用を呈し、処理空間Ｓの圧力が微妙に調整されること
になる。

【００３３】この場合、圧力制御対象領域である処理空
間Ｓと絞り弁の作用を呈す圧力調整弁体１３０との間の
距離は、非常に接近しているので、圧力調整弁体１３０
の昇降移動に伴う通気口１３２の開度変化は、ほとんど
時間遅れを生ずることなく処理空間Ｓ内の圧力変動を生
ぜしめる。従って、圧力調整の応答性が非常に良好とな
り、これを大幅に向上させることが可能となる。

【００３４】この点に関し、従来装置においては、真空
排気系に絞り弁を介設していたので処理空間と絞り弁と
の間がかなり離れており、圧力調整の応答性に時間遅れ
がある程度発生することは避けられなかったが、本実施
例においては上述のように圧力調整の応答の時間遅れは
ほとんど生ずることがない。また、載置台６８の外周側
に設けたリング状の通気口１３２の開度を調整すること
により圧力調整を行なっているので、その下方に位置す
る排気口６６の配置状態や真空排気系６４の取付状態等
に影響されることなく、処理空間Ｓの雰囲気を載置台６
８の周辺部から略均等に真空引きすることができ、片引
き等の発生することを抑制することができる。

【００３５】上記実施例では、パーティクルの発生を防
止するために容器の内周壁５６Ｂと圧力調整弁体１３０
の外周面との間に僅かな間隙を設けて両者が摺接するこ
とを防止しているが、この部分の構造を図４に示すよう
に構成して気密性を高めるようにしてもよい。すなわ
ち、処理容器５６の内周壁５６Ｂに、載置台６８と同一
水平レベルになされた仕切板１４２を中心方向に突出さ
せて設け、この仕切板１４２の内側端面１４２Ａを、半
径方向外方へ下向き傾斜されたテーパ面として形成す
る。そして、圧力調整弁体１３０の外側端面１３０Ｂ
を、上記テーパ面１４２Ａと面接触で合致し得るように
半径方向外方へ下向き傾斜されたテーパ面として形成す
る。これによれば、圧力調整弁体１３０を最上端に位置
させれば、圧力調整弁体１３０の内側端面１３０Ａと外
側端面１３０Ｂがそれぞれ載置台６８のテーパ面６８Ａ
と仕切板１４２の内側端面１４２Ａと接して、通気口１
３２を略確実に閉じることができ、きめの細かな圧力調
整を行なうことができる。

【００３６】また、本実施例では、圧力調整弁体１３０
をリング状の一体成形品として用いているが、これに限
らず、これを複数に分割した形状としてもよいのは勿論
である。尚、上記実施例では、シャワーヘッド９６に
は、処理ガスの供給噴射手段の機能しか持たせなかった
が、図５に示すようにこのシャワーヘッド９６に処理済
みガスの吸引機能も持たせるようにしてもよい。すなわ
ち、図５においてシャワーヘッド９６内には、供給通路
１０６に通ずる供給側ヘッド空間１４４の他に、このヘ
ッド空間１４４と分離区別させて排出側ヘッド空間１４
６を設ける。そして、上記供給側ヘッド空間１４４に連
通するように噴射面１０２に多数の噴射孔１０２Ａを設
けて処理空間Ｓへの処理ガスの供給を可能とすると共
に、この噴射面１０２に上記排出側ヘッド空間１４６に
連通するように多数の吸引孔１４８を設ける。そして、
この排出側ヘッド空間１４６に途中に真空ポンプ１５２
等を介設した真空排気系１５０を接続する。尚、この真
空排気系１５０としては、容器底部５６Ａに設けた真空
排気系６４を共用するようにしてもよい。

【００３７】このようにシャワーヘッド９６に吸気機能
を持たせることにより、処理空間Ｓに滞留する反応済み
のガスをこの吸気孔１４８から吸引して容器外へ排除す
ることができるので、処理空間Ｓの中心部に滞留する傾
向となる反応済みガスの排出を促進することができる。
従って、載置台６８とシャワーヘッド９６との間の間隔
が益々短くなり、且つウエハサイズも６インチから８イ
ンチ或いは１２インチへと益々大きくなる傾向にある現
状おいて、上述のように載置台６８の中心部の処理済み
ガスの排出を促進することができることから、ウエハ面
内の処理の均一性を高く維持することが可能となる。

【００３８】図示例においては、噴出孔１０２Ａと吸引
孔１４８は、１つ置きに略均等に配置しているが、配列
状態はこれに限定されないのは勿論であり、また、吸引
孔１４８をシャワーヘッド９６の中心部に集中させて設
けるなどして処理済みガスの排出を更に促進させるよう
にしてもよい。以上の実施例では、成膜としてはアルミ
ニウムの金属膜を形成する場合について説明したが、こ
れに限定されず、他の成膜、例えばＴｉ，ＴｉＮ，Ｗ，
Ｃｕ，ＳｉＯ₂ 等を成膜する場合にも適用することがで
きる。また、ここでは成膜処理装置をクラスタツール装
置に組み込んだ場合を例にとって説明したが、これに限
定されず、この成膜処理装置を単独で用いる場合にも適
用し得るのは勿論である。更には、半導体ウエハに成膜
する場合に限られず、他の被処理体、例えばＬＣＤ基板
やガラス基板に成膜する場合にも適用できるのは勿論で
ある。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の成膜処理装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。成膜処理を行なう処理容器内の載置台の外周
に通気口を形成してこれに圧力調整弁体を可動的に設け
て、この弁体を移動させて処理空間の圧力調整を行なう
ようにしたので、制御対象領域と制御位置が非常に近く
なり、処理空間の圧力調整の応答性を大幅に向上させる
ことができ、精度の高い圧力調整を行なうことができ
る。また、圧力調整弁体をリング状に形成することによ
り、その下流側の排気口の配置状態等に関係なく、処理
空間の雰囲気を載置台の周辺から均等に真空引きでき、
片引きが発生することを防止することができる。更に
は、シャワーヘッドに吸引孔を設けて処理済みのガスを
排気することにより、処理済みガスの排出を促進させる
ことができ、処理の面内均一性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成膜処理装置を用いたクラスタツ
ール装置を示す概略平面図である。

【図２】本発明の成膜処理装置を示す構成図である。

【図３】圧力調整弁体の配置状態を示す平面図である。

【図４】圧力調整弁体の変形例を示す断面図である。

【図５】シャワーヘッドの変形例を示す図である。

【図６】従来の成膜処理装置を示す構成図である。

【符号の説明】

２４クラスタツール装置２６共通搬送室３２水分除去処理装置３４ガス成分除去処理装置３６酸化膜除去処理装置３８第１の成膜処理装置４０第２の成膜処理装置４２冷却処理装置５６処理容器６４真空排気系６６排気口６８載置台９６シャワーヘッド１３０圧力調整弁体１３２通気口１３４昇降ロッド１３８アクチュエータ１４０ベローズ１４６排出側ヘッド空間１４８吸引孔Ｓ処理空間Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開平５−4466（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−90939（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C23F 1/00 - 4/04 H01L 21/205 H01L 21/285 H01L 21/302

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜用の処理ガスが導入されて真空引き
可能になされた処理容器と、上面に被処理体を載置する
ために前記処理容器内の処理空間に臨ませて設けられた
載置台と、前記載置台の外周に設けられて前記処理空間
と前記処理容器の排気口を連通する通気口と、前記通気
口に上下方向へ可動的に設けられて前記処理空間の圧力
調整を行なう圧力調整弁体とを備えたことを特徴とする
成膜処理装置。
【請求項２】前記通気口と前記圧力調整弁体は、前記
載置台の周辺部を囲むようにそれぞれリング状に形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の成膜処理装
置。
【請求項３】前記処理容器の天井部には、前記処理ガ
スを導入するためのシャワーヘッドが設けられ、このシ
ャワーヘッドには、前記処理空間の雰囲気を吸引して排
気するための吸引孔が設けられていることを特徴とする
請求項１または２記載の成膜処理装置。
【請求項４】前記圧力調整弁体を昇降させる昇降機構
を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の成膜処理装置。
【請求項５】前記通気口の開度は、前記処理容器内の
圧力に基づいて前記圧力調整弁体の昇降移動をフィード
バック制御することにより調整されることを特徴とする
請求項４記載の成膜処理装置。
【請求項６】前記圧力調整弁体は、複数に分割されて
いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の成膜処理装置。