JP3355240B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマＣＶＤ装置等の
半導体製造装置、特に２重槽式成膜処理室を具備する枚
葉式半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６により従来の２重槽式成膜処理室に
ついて説明する。

【０００３】図中１は外槽、２は外槽内部に形成された
内槽を示し、該内槽２の内部はプラズマが発生され、基
板３の成膜室４を画成する。

【０００４】前記内槽２は上部、下部に分割可能な構成
であり、該上部は外槽の一部を構成し、前記外槽１の天
井５の前記成膜室４に臨接する位置には上部電極６が絶
縁材７を介して埋設されている。又、前記天井５に固着
された内槽側壁８が固着されている。

【０００５】前記成膜室４は前記内槽側壁８及び該内槽
側壁８に離反可能に当接する下部電極９により囲繞され
形成されており、該下部電極９は前記基板３の載置台を
兼ねている。

【０００６】内槽２下部は、前記下部電極９が基台１０
に固着され、該基台１０は昇降基板１１にポスト１２を
介して取付けられ、前記基台１０と昇降基板１１との間
には輻射熱反射板１３が多層に設けられた構成となって
いる。

【０００７】前記昇降基板１１は昇降シャフト１４の上
端に固着され、該昇降シャフト１４は前記外槽１の底板
１５を気密に且摺動自在に貫通し、該昇降シャフト１４
の下端には下部棚板１６が固着され、該下部棚板１６は
前記底板１５の下端に固着された２本の昇降シリンダ１
７のロッド１８に連結されている。

【０００８】前記昇降シャフト１４には上部棚板１９が
摺動自在に嵌合し、該上部棚板１９と前記下部棚板１６
とは基板昇降シリンダ２０により連結されている。又、
該上部棚板１９には基板支承ロッド２１が立設され、該
基板支承ロッド２１は前記底板１５を気密且摺動自在に
貫通し、更に前記昇降基板１１、輻射熱反射板１３、基
台１０、下部電極９を遊貫し、先端に設けられた基板支
承ピン２２が前記下部電極９の上面より突出可能で、該
基板支承ピン２２の上端に前記基板３を支承可能となっ
ている。

【０００９】又前記上部電極６の上面側には反応ガス溜
め２３が形成され、該反応ガス溜め２３に導かれた反応
ガスは前記上部電極６に穿設されたガス導孔２４より前
記成膜室４内に導入される様になっており、反応後のガ
スは前記下部電極９の側部に形成された側溝２５を介し
て外槽１の内部に流出し、更に外槽１内部のガスは底板
１５に穿設された排気口２６を通って排気装置２７によ
り装置外部に排気される様になっている。

【００１０】尚、前記外槽１の側壁２８には基板搬入搬
出口２９が穿設され、該基板搬入搬出口２９より基板搬
送装置の搬送アーム３０が出入りし、前記基板搬入搬出
口２９は図示しないゲート弁により閉塞される様になっ
ている。

【００１１】上記した従来の２重槽式成膜処理室に於い
て、処理される基板３は前記昇降シリンダ１７により昇
降シャフト１４を介して前記基台１０、下部電極９、内
槽側壁８が一体に降下し、且前記基板昇降シリンダ２０
により前記基板支承ロッド２１を介して前記基板支承ピ
ン２２が突出した状態で行われ、前記搬送アーム３０と
前記基板昇降シリンダ２０との協働で基板３が前記基板
支承ピン２２に移載され、更に前記下部電極９上に載置
される。前記昇降シリンダ１７を縮短し、前記下部棚板
１６、昇降シャフト１４を介して前記昇降基板１１、基
台１０、上部棚板１９を上昇させ、該上部棚板１９を前
記内槽側壁８に密着させる。

【００１２】前記成膜室４の反応ガスを導入した状態で
前記上部電極６、下部電極９間に高周波電力を印加して
成膜室４にプラズマを発生させ、基板３上に所要の薄膜
を生成する。

【００１３】成膜完了後は前記基板３の搬入手順の逆に
より前記基板搬入搬出口２９より基板３を搬出する。

【００１４】前記成膜室４に臨接する面が低温であると
反応生成物が付着堆積し易く、生成膜の品質に大きく影
響する。従って、前記上部電極６、下部電極９にはヒー
タ（図示せず）を埋設し、該ヒータにより上部電極６、
下部電極９を加熱し、又前記内槽側壁８は前記上部電極
６、下部電極９からの伝熱により加熱し、成膜室４の臨
接面を成膜温度以上となる様にしている。ここで外槽１
内に形成された内槽２は基板３を収納する最小限の空間
にプラズマを封込め、プラズマ密度を高くしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の２重槽式成
膜処理室では内槽側壁８と下部電極９とが当接離反して
成膜室４を解放する構造である。ところが、前記下部電
極９は基台１０と共に前記ポスト１２を介して可動体で
ある前記昇降基板１１に複数点で固着されている。この
為、前記下部電極９と内槽側壁８の下端面との平行度を
厳密に一致させるのは至難の術であり、前記下部電極９
と内槽側壁８が全面に亘り均一に密着せず、接触圧が不
均一になると共に一部に隙間を生じる。この為、内槽側
壁８の均一加熱が難しくなると共に一部に隙間を生じる
と該隙間より反応ガスが漏出することになり、該隙間に
臨接する下部電極９の当接面の一部、内槽側壁８下端面
の一部に反応生成物が付着堆積する。該堆積物は前記下
部電極９の昇降の度に剥離し、パーティクルを発生し、
基板３を汚染し、或は内槽側壁８と下部電極９間の伝熱
抵抗となり、下部電極９の適正な加熱を妨害し、更に内
槽側壁８の内壁への反応生成物の付着を誘発することと
なる。

【００１６】又、前記下部電極９は２本の昇降シリンダ
１７により昇降される為、該２本の昇降シリンダの動作
を同期させ、更に動作速度を均一にする調整作業は難作
業となっていた。

【００１７】本発明は斯かる実情に鑑み、内槽の昇降下
部と固定上部との当接面の密着性を向上し、パーティク
ル発生を防止し、組立て調整作業も容易にしようとする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、外槽内に成膜
室を画成する内槽を有し、該内槽が上部、下部に分割可
能な半導体製造装置に於いて、前記外槽を気密且摺動自
在に貫通する昇降シャフトを設け、該昇降シャフトを球
面を介し前記内槽下部に傾動可能に連結した半導体製造
装置に係り、又外槽内に基板処理室を画成する内槽を有
する半導体製造装置に於いて、外槽底面に外槽内の雰囲
気を排気する為の排気外孔を設けると共に該排気外孔に
排気外管を接続し、前記内槽に接続した排気内管の先端
部を少なくとも前記排気外孔に遊貫させ、前記内槽内を
前記排気内管により排気する際に、前記排気外管により
外槽内が排気される半導体製造装置に係るものである。

【００１９】

【作用】内槽上部と内槽下部が当接する際に、内槽下部
が傾動し、内槽下部の当接面が内槽上部の当接面に倣い
密着し、隙間の発生を防ぎ、又内槽側壁が上下に分割さ
れそれぞれが内槽上部、内槽下部からの伝熱により加熱
されるので適正なホットウォールが形成され、更に又成
膜処理室からの反応後ガスを最短距離で排気するので反
応後ガス排気路途中への反応生成物の堆積を著しく抑制
する。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。

【００２１】尚、図１〜図５に於いて図６で示したもの
と同様のものには同符号を付してある。

【００２２】先ず内槽２について説明する。本実施例に
於いても内槽は上部と下部に分割可能な構成である。

【００２３】内槽２の内槽側壁は上部内槽側壁３１と下
部内槽側壁３２で構成され、前記上部内槽側壁３１は上
部電極６及び該上部電極６の下部に位置し反応ガスを分
散して成膜室４内に導入するガスシャワー板３３を絶縁
材７を介して収納している。又、前記下部内槽側壁３２
は昇降可能な下部電極９に固着され、該下部内槽側壁３
２の上端面は前記上部内槽側壁３１の下端面に密着可能
となっている。

【００２４】次に、前記下部電極９の昇降機構について
説明する。

【００２５】外槽１の底板１５の中央に底開口３４を穿
設し、該底開口３４を閉塞する様に、断面凹状の底蓋３
５を気密に設け、外槽１の底部に凹部４２を形成する。

【００２６】前記底蓋３５の外底面に鉛直方向の軸心を
有する気密軸受３７を設け、該気密軸受３７に昇降シャ
フト３６を摺動自在に設ける。該昇降シャフト３６は前
記底蓋３５を貫通し、上端部が前記外槽１内に突出して
いる。前記昇降シャフト３６の下端部に昇降棚板３８を
固着し、該搬送アーム３０と前記底蓋３５間に１本の昇
降シリンダ１７を設け、該昇降シリンダ１７の伸縮によ
り前記昇降棚板３８を昇降可能とする。

【００２７】前記昇降シャフト３６は昇降基板４６（後
述）の中心に連結されているので、前記昇降シャフト３
６、気密軸受３７間に昇降基板４６、下部電極９、下部
内槽側壁３２等の自重による偏心荷重が作用するここと
もなく、前記昇降シャフト３６の摺動は円滑であり、該
昇降シャフト３６の駆動は前記した１本の昇降シリンダ
１７で充分である。

【００２８】前記昇降棚板３８には下方に延びる支持柱
３９を設け、該支持柱３９を介しシリンダ台板４０を前
記昇降棚板３８に固着する。前記昇降シャフト３６の中
心を貫通させ、基板上下シャフト４１を摺動自在に設
け、該基板上下シャフト４１の下端を前記シリンダ台板
４０に固着した基板昇降シリンダ２０に連結する。

【００２９】図３にも見られる様に、前記昇降シャフト
３６の上部は両側部に断面半月状の串部４３を残す様に
股部４４を形成し、前記昇降シャフト３６（前記串部４
３）の上端には球面フランジ４５を固着する。該球面フ
ランジ４５は上面が球面に形成されており、昇降基板４
６の中心に当接する。

【００３０】該昇降基板４６の中心にはガイド孔４７が
穿設されており、該ガイド孔４７には前記球面フランジ
４５の中心に立設したガイドピン４８を遊貫させてい
る。前記球面フランジ４５の上面の同一円周上に等間隔
で４箇所連結ピン４９を立設し、該連結ピン４９は前記
昇降基板４６を遊貫する。前記昇降基板４６の上面、前
記昇降シャフト３６と同心に円板状の連結バネ５０を配
設し、該連結バネ５０を前記連結ピン４９に固着し、更
に該連結ピン４９と同心上の等間隔位置で螺子により、
前記昇降基板４６に固定する。又、前記連結バネ５０と
前記昇降基板４６との間には前記連結ピン４９固着部が
垂直方向に変位し得る様、間隙５１を形成する。

【００３１】而して、前記昇降基板４６は前記昇降シャ
フト３６に対して前記連結バネ５０の変形分だけ傾動可
能となっている。

【００３２】前記昇降基板４６にポスト１２を介して下
部電極９を固着し、該下部電極９の上面は基板置き台５
３を載設し、前記下部電極９と前記昇降基板４６との間
には輻射熱反射板１３を挾設する。該下部電極９には図
示しないヒータが埋設されており、該ヒータのリード線
５４は前記串部４３を挿通して外部に導かれる様になっ
ている。

【００３３】前記基板上下シャフト４１の上端にはＨ形
状の基板上下ベース５５の中心が固着する。該基板上下
ベース５５の４片のアーム部は昇降シャフト３６の外方
に延出し、該基板上下ベース５５は前記股部４４の内部
を自在に昇降可能である。前記基板上下ベース５５の４
片のアーム部先端位置に基板支承ピン２２が立設され、
該基板支承ピン２２は前記昇降基板４６、輻射熱反射板
１３、下部電極９、基板置き台５３を遊貫し、該基板置
き台５３の上面より突出可能となっている。

【００３４】前記基板上下シャフト４１と前記基板上下
ベース５５間の連結に於いても前記した様に、前記基板
上下シャフト４１は前記基板上下ベース５５の中心を支
持しているので、前記基板上下シャフト４１に偏心荷重
が作用することなく、基板上下シャフト４１の動きは円
滑である。

【００３５】前記底板１５の周辺部４箇所に排気外孔５
６を穿設し、該排気外孔５６に排気外管５７を接続す
る。前記下部電極９の前記排気外孔５６にそれぞれ対向
する位置に排気内管５８を垂設する。該排気内管５８の
外径は前記排気外管５７の内径よりも充分小さく、前記
下部電極９の上昇位置でも先端部が前記排気外管５７又
は前記排気外孔５６に遊嵌可能な長さとしておく。該排
気外管５７は図示しない排気装置に連通されており、該
排気装置で吸入すると前記排気内管５８から成膜室４内
のガスを直接吸引排気すると共に前記排気外管５７と前
記排気内管５８との間から外槽１内のガスを吸引排気す
る。

【００３６】前記外槽１の側壁には基板搬入搬出口２９
が穿設してあり、該基板搬入搬出口２９より搬送アーム
３０が出入りする。

【００３７】以下、作動を説明する。

【００３８】基板３を搬入する場合は、前記昇降シリン
ダ１７を伸長し、前記昇降棚板３８、昇降シャフト３
６、昇降基板４６、下部電極９、下部内槽側壁３２を一
体に下降させ、内槽２を開放する。図示しないゲート弁
を開放し、基板３を乗置した搬送アーム３０を前記基板
搬入搬出口２９より挿入する。

【００３９】前記基板昇降シリンダ２０により前記基板
上下シャフト４１を上昇させ、前記基板上下ベース５５
を介して前記基板支承ピン２２を前記基板置き台５３よ
り突出させ、前記基板３を前記搬送アーム３０より持上
げる。前記搬送アーム３０を後退させ、図示しないゲー
ト弁により前記基板搬入搬出口２９を閉塞する。前記基
板昇降シリンダ２０により基板支承ピン２２を下降さ
せ、前記基板３を前記基板置き台５３に乗置する。

【００４０】前記昇降シリンダ１７を縮短させ、昇降シ
ャフト３６を介して前記下部電極９、下部内槽側壁３２
を上昇させ、該下部内槽側壁３２と前記上部内槽側壁３
１とを当接させる。前記した様に昇降基板４６は前記昇
降シャフト３６に対して傾動可能であるので、前記上部
内槽側壁３１下端面と前記下部内槽側壁３２の上端面と
の平行度が厳密に合致していなくても前記昇降基板４６
の傾動により前記下部内槽側壁３２の端面も前記上部内
槽側壁３１の端面に倣い傾動し、下部内槽側壁３２の端
面と上部内槽側壁３１の端面とは完全に一致する。

【００４１】前記上部電極６は図示しないヒータにより
加熱されており、前記上部内槽側壁３１は前記上部電極
６を介して加熱される。更に、該上部内槽側壁３１は上
部電極６側に固着された構造であるので、該上部電極６
と上部内槽側壁３１間の伝熱は極めて良好に維持され
る。又、前記下部内槽側壁３２は前記下部電極９に固着
されており、前記上部内槽側壁３１と同様下部電極９を
介して加熱され、上部内槽側壁３１と下部電極９間の伝
熱も極めて良好に維持される。而して、適正なホットウ
ォールが形成される。

【００４２】次に、前記成膜室４に反応ガスを導入し、
前記排気外管５７より排気しつつ、前記上部電極６と前
記下部電極９間に高周波電力を印加し、成膜室４内にプ
ラズマを発生させ、前記基板３の表面に薄膜を生成させ
る。

【００４３】前記した様に下部内槽側壁３２の端面と上
部内槽側壁３１の端面とは全面に亘り完全に密着するの
で一部の隙間から反応ガスが漏出することがなく、側壁
の端面に反応生成物が堆積することがない。更に、前記
成膜室４内の反応後のガスは排気内管５８を介し排気外
管５７から直接排気されるので反応生成物を含むガスは
最短距離で排気されることになり、内槽２、外槽１に付
着堆積する反応生成物は最小限に抑制される。

【００４４】成膜完了後は、上記した基板３搬入手順と
逆動作で基板３を搬出する。基板の処理毎に前記内槽２
は開閉が繰返されるが、前記上部内槽側壁３１、輻射熱
反射板１３に端面には反応生成物が堆積することなく、
更に上部内槽側壁は適正なホットウォールに保持される
ので成膜室４に臨接する壁面への反応生成物の堆積もな
く、パーティクルの発生は著しく抑制される。

【００４５】尚、上記実施例に於いて昇降基板４６が昇
降シャフト３６に対して傾動可能な連結となればよく、
図６で示した従来例の昇降シャフト１４と昇降基板１１
間との連結に板バネを介在させてもよく、或は本実施例
では内槽側壁を上下に分割したが内層側壁端面の密着性
が向上するので分割しなくてもよい。更に、内槽側壁を
上下に分割した場合は、側壁の加熱性が向上するので図
６に示す従来例に内槽側壁の上下分割を実施することも
可能である。

【００４６】更に又、前記基板上下ベース５５は軽量で
あり、該基板上下ベース５５を偏心した位置で支持して
も昇降動作には実用上影響はなく、前記基板上下シャフ
ト４１を昇降シャフト３６とは切離して設け、前記底蓋
３５の他の箇所を気密に且摺動自在に貫通させ、前記昇
降棚板３８に設けた基板昇降シリンダ２０で駆動しても
よい。更に前記基板上下ベース５５はＨ字状の４アーム
部を有する形状としたがＹ字状のアーム部を有する形状
としてもよい。又、前記昇降基板４６の傾動をより円滑
にする為、前記連結バネ５０に放射状にスリットを設
け、連結バネ５０と昇降基板４６との固着部、連結バネ
５０と連結ピン４９との固着部とが個別に変位し得る様
にしてもよい。

【００４７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変更を加え得ることは言う迄もない。

【００４８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、下記の
優れた効果を発揮する。

【００４９】 内槽下部が傾動する構成であるので内
槽上部と内槽下部との当接面が完全に一致し、当接面か
らの反応ガスの漏出を抑止し得、当接面への反応生成物
の付着を防止することができパーティクルの発生を防止
し得、内槽側壁への伝熱性を高効率に保持でき適正なホ
ットウォールを維持することができる。

【００５０】 内槽側壁が上部下部に分かれ、それぞ
れが伝熱により加熱されるので伝熱による側壁の加熱が
効果的に行われ、適正なホットウォールを形成すること
ができる。

【００５１】 成膜室内の反応後ガスを最短経路で排
気することができるので、排気経路途中での反応生成物
の付着堆積を防止し得、パーティクルの発生を低減で
き、清浄雰囲気を保持し得ると共に清掃の為のメインテ
ナンスを容易にできる。

【００５２】 成膜室内の昇降各部分を一本のシャフ
トで中心を支持する構成としたので、シャフトに偏心荷
重が発生することなく昇降部分は円滑に昇降でき、昇降
駆動の為のシリンダは各シャフトに１つでよく、シリン
ダの同期制御等複雑な制御を必要とせず、構造が簡単と
なる共に制御システムも簡潔になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ部拡大図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ矢視図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ矢視図である。

【図６】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ 外槽 ２ 内槽 ３ 基板 ４ 成膜室 ６ 上部電極 ９ 下部電極 １７ 昇降シリンダ ２０ 基板昇降シリンダ ２２ 基板支承ピン ３１ 上部内槽側壁 ３２ 下部内槽側壁 ３６ 昇降シャフト ４１ 基板上下シャフト ４５ 球面フランジ ５０ 連結バネ ５５ 基板上下ベース ５６ 排気外孔 ５７ 排気外管 ５８ 排気内管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−160035（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−132940（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205,21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外槽内に成膜室を画成する内槽を有し、
   該内槽が上部、下部に分割可能な半導体製造装置に於い
   て、前記外槽を気密且摺動自在に貫通する昇降シャフト
   を設け、該昇降シャフトを球面を介し前記内槽下部に傾
   動可能に連結したことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 外槽内に基板処理室を画成する内槽を有
   する半導体製造装置に於いて、外槽底面に外槽内の雰囲
   気を排気する為の排気外孔を設けると共に該排気外孔に
   排気外管を接続し、前記内槽に接続した排気内管の先端
   部を少なくとも前記排気外孔に遊貫させ、前記内槽内を
   前記排気内管により排気する際に、前記排気外管により
   外槽内が排気されることを特徴とする半導体製造装置。