JP3477953B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等に
成膜処理等を施すランプ加熱型の熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程にお
いては、被処理体である半導体ウエハ表面に配線パター
ンや電極等を形成するためにＷ（タングステン）、ＷＳ
ｉ（タングステンシリサイド）、Ｔｉ（チタン）、Ｔｉ
Ｎ（チタンナイトライド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイ
ド）等の金属或いは金属化合物を堆積させて薄膜を形成
することが行なわれている。この種の薄膜を形成する装
置としては、例えば図７に示すようなランプ加熱型の熱
処理装置が使用される。この熱処理装置２は、例えばア
ルミニウム等により筒体状に形成された処理容器４を有
し、この容器４内には、例えば薄いカーボン素材或いは
アルミ化合物により成形された載置台８が設けられてお
り、この下方には石英製の透過窓１０を介してハロゲン
ランプ等の加熱手段１２を配置している。
【０００３】処理容器４内は気密状態に保たれ、加熱手
段１２からの熱線は透過窓を透過して載置台８に至り、
これを加熱してこの上に載置されている半導体ウエハＷ
を所定の温度に間接的に加熱維持する。これと同時に、
載置台８の上方に設けたシャワーヘッド１４からはプロ
セスガスとして例えばＷＦ6 や還元ガスとしてのＨ2を
ウエハ面内に均一に供給し、ウエハ面にタングステン等
の金属膜を形成することになる。また、載置台８の下方
の空間には、この空間内に処理ガスが廻り込んで載置台
８の裏面や透過窓１０に不透明の原因となる膜が付着す
ることを防止するためにＡｒガスやＮ2 ガス等の不活性
ガスよりなるバックサイドガスが導入されており、処理
ガスの廻り込みを防止している（特開平４−１２４８２
０号公報、特開平６−１２０１４５号公報）。
【０００４】ところで、半導体集積回路の例えばＭＯＳ
ＦＥＴ構造などにおいては、Ｓｉ電極に対して直接アル
ミニウムやタングステンの配線等を接続すると、配線の
材料が基板のＳｉを吸収する吸い上げ現象が発生し、基
板のＳｉが電極に析出するなどして、或いはタングステ
ン原子がＳｉウエハ中に侵入するなどしてコンタクト抵
抗を大きくさせるという不具合を生ぜしめる場合があ
る。そこで、このＳｉ基板の吸い上げやタングステンの
侵入を抑制する対策として熱等に対して非常に安定なバ
リヤメタルを両者の間に介在させることが行なわれてい
る。このバリヤメタルとしては、相手金属にもよるがＴ
ｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデ
ン）などの高融点金属及びそのシリサイド、ＴｉＮ（チ
タンナイトライド）等が用いられる。
【０００５】図８はウエハＷの表面に例えばＴｉＮより
なるバリヤメタル１６を形成し、この上にタングステン
膜１８を形成した状態を示し、これにより電極等におい
て基板のＳｉの析出を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばバリ
ヤメタルとしてＴｉＮ膜を形成する場合には、通常スパ
ッタ処理により成膜を行い、その後、タングステン膜１
８を図７にて説明した熱処理装置を用いてＣＶＤにより
成膜することが行なわれている。この場合、スパッタリ
ング成膜では方向性が高いために、ＴｉＮのバリヤメタ
ル１６の薄膜はウエハＷの端縁部で精度良く膜付けの終
端となっているが、この上面のタングステン膜１８の形
成は、ＣＶＤによるためにステップカバレジがよく、図
８に示すようにウエハＷの裏面側にもガスが廻り込んで
不要成膜２０が形成されてしまう。
【０００７】この不要成膜２０の部分は、バリヤメタル
１６を介さずに直接ＳｉウエハＷの表面に付着するため
に、剥がれ易くなり、パーティクルが発生し易くなると
いう問題があった。この場合、載置台８の表面にウエハ
Ｗの下面が密着して載置されていることからウエハ裏面
側への処理ガスの廻り込みは発生しないようにも思われ
るが、両者の間には僅かな間隙が生じており、しかも、
ＣＶＤによるタングステン成膜は、直径０．５マイクロ
ｍ程度の微小な穴も十分に埋め込むことができる程のス
テップカバレジを有すことから、ウエハ裏面に処理ガス
が容易に廻り込むことになる。
【０００８】このような、処理ガスの廻り込みを防止す
るために、載置台８の下方の室に供給するバックサイド
ガスの流量を増してウエハ周縁部から上方へ噴き出すガ
ス量を多くすることも考えられるが、この場合には、上
方の反応室内へ噴き出したバックサイドガスがこの部分
の処理ガスを希釈してしまうことから部分的に成膜の厚
さが薄くなり、膜厚の面内均一性を低下させてしまうこ
とから採用することができない。
【０００９】また、他の成膜装置として米国特許第５３
０４２４８号に示すように載置台の外周に上下移動可能
にシールドリングを設けて、これでウエハ周縁部を押さ
えるようにした構造の装置も知られてはいるが、依然と
して処理ガスがウエハ裏面に漏れ、成膜していた。種々
検討の結果、この場合には、ウエハ周縁部とシールドリ
ングの内側リップとが面接触しているために、この部分
の気密性はミクロ的に見るとかなり劣り、処理ガスがこ
の接触部分を通って下方に漏れることを十分には防止す
ることができないことにより発生していることが判っ
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、膜厚の面内均一性を劣化させることなく、処理ガス
の被処理体の裏面側への廻り込みを確実に防止すること
ができる熱処理装置を提供することにある。
【００１０】
【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、処理ガスが供給される処理容器内の載
置台に載置した被処理体の周縁部を、リング状の被処理
体押さえ部材により保持すると共に、前記載置台の裏面
側にバックサイドガスを供給するようにした熱処理装置
において、前記被処理体押さえ部材の内側端部に、前記
被処理体の周縁部と接触して気密性を高めるためのテー
パ面を形成すると共に、前記載置台の外周側に、その内
周部分に段部部分を有するアタッチメント部材を設け、
前記被処理体押さえ部材のクランプ状態の時に、前記被
処理体押さえ部材を前記段部部分に収容させ、前記被処
理体押さえ部材の上面と前記アタッチメント部材の上面
と前記被処理体の上面とが略同一平面レベルとなるよう
に設定したものである。
【００１１】第１の発明によれは、被処理体押さえ部材
の内側端部にはテーパ面が形成されていることから、こ
のテーパ面が被処理体の周縁部と面接触ではなく線接触
状態で接して押さえ付けることになることからこの接触
部における接触性或いは気密性が高められる。従って、
処理ガスが被処理体の裏面側に廻り込むことを防止でき
る。また、被処理体押さえ部材の上面と、アタッチメン
ト部材の上面と、被処理体の上面とが略同一レベルなの
で、供給される処理ガスの乱れが発生しないようにでき
る。また、被処理体押さえ部材の下面側に、ガスパージ
通路を設けるようにすることにより、バックサイドガス
の一部がこのガスパージ通路を流れるので、被処理体の
周縁部と被処理体押さえ部材との接触部を漏れて裏面側
へ廻り込もうとする処理ガスを上記バックサイドガスで
排除することができる。しかも、ガスパージ通路で排出
されたガスは被処理体の表面上よりも半径方向外側にて
排出されるので被処理体上方の処理ガスを希釈すること
もない。
【００１２】従って、上記テーパ面とガスパージ通路の
相乗効果により、処理ガスの廻り込みを一層効率的に防
止することができる。このようなガスパージ通路は、リ
ング状の被処理体押さえ部材の下面と、載置台の外周側
に配置したアタッチメント部材の上面とにより容易に区
画形成することができ、このような通路は、載置台を取
り囲むリング状の薄い幅の通路となる。また、上記構成
において載置台下方の室とその上方の反応室との間の流
通性をあえて低下させたので、圧力逃し弁を設け、下方
の室内の圧力状態が反応室に対して過度に加圧（陽圧）
状態となることを防止する。また、上記圧力逃し弁に加
えて、或いは単独で、上記アタッチメント部材にガス抜
き穴を設けるようにすれば、一層、下方の室内が過度に
陽圧状態になることを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
の一実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発
明に係る熱処理装置の一例を示す断面図、図２は図１に
示す載置台の周縁部を示す拡大断面図、図３は図１に示
す装置に用いるアタッチメント部材を示す平面図、図４
は図１に示す装置に用いる被処理体押さえ部材を示す平
面図である。本実施例では熱処理装置として加熱ランプ
を用いた高速昇温が可能な枚葉式の成膜装置を例に取っ
て説明する。
【００１４】この成膜装置２２は、例えばアルミニウム
等により円筒状或いは箱状に成形された処理容器２４を
有しており、この処理容器２４内には、容器底部より起
立させたリング状の反射支柱２６上に、例えば載置台３
０の周方向に適宜配置された断面Ｌ字状の３つの保持部
材２８を介して被処理体としての半導体ウエハＷを載置
するための載置台３０が設けられている。この反射支柱
２６及び保持アーム２８は、熱線透過性の材料、例えば
石英により構成されており、また、載置台３０は、厚さ
１ｍｍ〜５ｍｍ程度の例えばカーボン素材、アルミ化合
物、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）等により構成されてい
る。載置台３０の直径は、処理すべきウエハの直径と略
同一となるように設定されている。
【００１５】この載置台３０の下方には、複数本、例え
ば３本のＬ字状のリフタピン３２が設けられており、各
リフタピン３２は図示しないリングにより互いに連結さ
れている。このリフタピン３２を容器底部に貫通して設
けられた押し上げ棒３４により上下動させることによ
り、上記リフタピン３２を載置台３０に貫通させて設け
たリフタピン穴３６に挿通させてウエハＷを持ち上げ得
るようになっている。
【００１６】上記押し上げ棒３４の下端は、処理容器２
４内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ３
８を介してアクチュエータ４０に接続されている。上記
載置台３０の周縁部には、ウエハＷの固定手段、例えば
ウエハＷの周縁部を押し付けてこれを載置台３０側へ固
定するためのリング状の被処理体押さえ部材としての本
発明の特徴とするセラミック製クランプリング４２が設
けられており、このクランプリング４２は、上記保持部
材２８を遊嵌状態で貫通した石英製のリングアーム４４
を介して上記リフタピン３２に連結されており、リフタ
ピン３２と一体的に昇降するようになっている。ここで
保持部材２８とリフタピン３２の水平部分との間のリン
グアーム４４にはコイルバネ４６が介設されており、ク
ランプリング４２等を下方向へ付勢し、且つウエハＷの
クランプを確実ならしめている。これらのリフタピン３
２及び保持部材２８も石英等の熱線透過部材により構成
されている。
【００１７】また、載置台３０の直下の容器２４の底部
には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓４８が気密
に設けられており、この下方には、透過窓４８を囲むよ
うに箱状の加熱室５０が設けられている。この加熱室５
０内には加熱手段として例えばハロゲンランプよりなる
複数の加熱ランプ５２が反射鏡も兼ねる回転台５４に取
り付けられており、この回転台５４は、回転軸を介して
加熱室５０の底部に設けた回転モータ５６により回転さ
れる。従って、この加熱ランプ５２より放出された熱線
は、透過窓４８を透過して載置台３０の下面を照射して
これを加熱し、これからの熱伝導によってウエハＷを加
熱し得るようになっている。
【００１８】この加熱室５０の側壁には、この室５０内
や透過窓４８を冷却するための冷却エアを導入する冷却
エア導入口５８及びこのエアを排出する冷却エア排出口
６０が設けられている。そして、容器２４の底部には、
これを貫通して載置台３０の下方の室７０内に臨むよう
にガスノズル７１が設けられており、不活性ガス（Ｎ
2 、Ａｒ等）、例えばＮ2 を貯留するＮ2ガス源７２か
ら流量制御されたＮ2ガスをバックサイドガスとして室
７０内に流すことにより、この室７０内に処理ガスが侵
入して熱線に対して不透明化の原因となる成膜が透過窓
４８の内面等に付着することを防止している。
【００１９】また、載置台３０の外周側には、多数の整
流孔６２を有するリング状の整流板６４が、上下方向に
環状に成形された支持コラム６６と容器２４の内壁との
間で支持させて設けられている。支持コラム６６の上端
内周側には、この内周端に支持させてリング状の石英製
アタッチメント部材６８が設けられており、載置台３０
より下方側の室内へ処理ガスができるだけ流れ込まない
ように処理容器２４内を上下の室に区画している。支持
コラム６６の上部には、水冷ジャケット８０が設けら
れ、整流板６４側を主に冷却するようになっている。整
流板６４の下方の底部には排気口７４が設けられ、この
排気口７４には図示しない真空ポンプに接続された排気
路７６が接続されており、処理容器２４内を真空引きし
て所定の真空度（例えば１００Ｔｏｒｒ〜１０-6Ｔｏｒ
ｒ）に維持し得るようになっている。そして、上記支持
コラム６６には、例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2程度の差圧
で作動する圧力逃し弁７８が設けられており、載置台３
０の下方の室７０内が過度に陽圧状態になることを防止
している。
【００２０】一方、上記載置台３０と対向する容器２４
の天井部には、処理ガスやクリーニングガス等の必要ガ
スを反応室８２内へ導入するためのガス供給部８４が設
けられている。具体的には、このガス供給部（シャワー
ヘッド）８４は、シャワーヘッド構造になされており、
例えばアルミニウム等により円形箱状に成形されたヘッ
ド本体８６を有し、この天井部にはガス導入口８８が設
けられている。このガス導入口８８には、ガス通路８７
及び複数の分岐路を介してそれぞれＮ2 ，Ｈ2，ＷＦ6
等のガス源８９、９０、９２及びＣｌＦ3 のクリーニン
グガス源９４に接続されており、また、各分岐路にはそ
れぞれ流量制御弁９６及び開閉弁９８が介設されてい
る。
【００２１】ヘッド本体８６の下面である載置台対向面
には、ヘッド本体８６内へ供給されたガスを放出するた
めの多数のガス孔１００が面内に均等に配置されてお
り、ウエハ表面に亘って均等にガスを放出するようにな
っている。また、ヘッド本体８６内には、多数のガス分
散孔１０２を有する２枚の拡散板１０４が上下２段に配
設されており、ウエハ面に、より均等にガスを供給する
ようになっている。
【００２２】ここで、図２乃至図５も参照して前記クラ
ンプリング４２とアタッチメント部材６８の構造をより
具体的に説明する。クランプリング４２は、図４にも示
すように略リング状に成形されており、その内側縁部
は、ウエハＷの周縁部より全周に亘って内側に僅かな幅
（０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ）だけ重なるように全体の幅
が設定されている。特に、このクランプリング４２の内
側端部には、中心部側に向けて上向き傾斜されたテーパ
面１０６が形成されており、このテーパ面１０６をウエ
ハ周縁部の上端角部と気密的に接触させるようにしてい
る。従って、テーパ面１０６とウエハＷの周縁部上端角
部とは面接触ではなく線接触で接触することになること
から、両者の接触性或いは気密性が高くなり、ウエハ上
方の処理ガスがこの接触部を介して下方に侵入してくる
ことを防止するようになっている。この場合、両者の気
密性を良好にしつつ且つクランプリング４２のウエハに
対する押さえ付け機能を発揮させるためには、テーパ面
１０６の水平方向に対する傾斜角θを略１０度程度に設
定するのが好ましいが、この角度θは１０度に限定され
るものではない。上記接触圧は、０．１ｋｇ／ｃｍ2 〜
０．２ｋｇ／ｃｍ2 の範囲のクランプ圧が望ましい。
【００２３】また、このクランプリング４２の材質は、
ウエハＷの周縁部と直接接触することから、載置台３０
と同じ不透明材料、例えばＡｌＮセラミックにより形成
して載置台３０と同様に加熱されるようにしておき、ウ
エハＷに対して不要な温度勾配が発生しないようにす
る。また、この場合、上述したように両者の接触部の気
密が向上したとはいえ、ある程度の量の処理ガスが下方
に漏れてくる可能性も考えられる。そこで、本実施例に
おいては、テーパ面１０６の接触部を漏れて侵入してく
る処理ガスも確実に系外へ排除するためにクランプリン
グ４２のクランプ状態の時に、この下方にアタッチメン
ト部材６８との間でガスパージ通路１０８を形成するよ
うになっている。
【００２４】具体的には、リング状のアタッチメント部
材６８の内周部分であってクランプリング４２と重ね合
わさる部分が段部状に沈み込ませてあり、この段部部分
１１０にクランプリング４２を収容してその表面がアタ
ッチメント部材６８の外周部分の上面及びウエハ上面と
略同一水平レベルとなるように設定して気流の乱れが発
生しないようになっている。そして、この段部部分１１
０の内側端面は、これと載置台３０の外周端との間の距
離Ｌ１が略１．０ｍｍ程度になるように延在させてお
り、しかも、この段部部分１１０の上面とリング状のク
ランプリング４２の下面とは接触させるのではなく、ク
ランプ状態において両面が僅かな距離Ｌ２、例えば０．
５ｍｍ程度だけ隔てて離間するように設定する。これに
より、クランプリング４２とアタッチメント部材６８と
の間に僅かな幅のガスパージ通路１０８を形成する。こ
の僅かな幅のガスパージ通路１０８は、クランプリング
４２に沿ってリング状に形成されることになり、これに
より、載置台３０の下方の室７０に供給されたバックサ
イドガスが上記ガスパージ通路１０８を通って上方の反
応室８２内に流れ込む時に、上記テーパ面１０６の接触
部を漏れて下方へ流入する処理ガスをパージするように
なっている。
【００２５】また、アタッチメント部材６８の段部部分
１１０には、図３にも示すように、クランプリング４２
のロッドを通す３つのロッド孔１１２の外に、複数のガ
ス抜け穴１１４がリング状に配列されており、下方の室
７０内が過度に陽圧状態となることを防止するようにな
っている。また、このアタッチメント部材６８の材質
は、前述のようにこの上方のクランプリング４２を積極
的に加熱する必要があることから、熱線に対しては透明
な材料、例えば石英により形成するのが望ましい。尚、
図１において、１１８はゲートバルブ１１６を介して接
続されるロードロック室である。
【００２６】次に、以上のように構成された装置例に基
づいて行なわれる成膜処理について説明する。ここで
は、Ｓｉウエハ表面にスパッタ装置で予めＴｉＮバリア
メタル層を形成してある表面に、タングステン膜をＣＶ
Ｄ成膜する場合を例に取って説明する。まず、ロードロ
ックロック室１１４内に収容されているＴｉＮバリアメ
タル層付きの半導体ウエハＷを図示しない搬送アームに
より予め真空状態になされている処理容器２４内にゲー
トバルブ１１６を介して搬入し、リフタピン３２を押し
上げることによりウエハＷをリフタピン３２側に受け渡
す。そして、リフタピン３２を、押し上げ棒３４を下げ
ることによって降下させ、ウエハＷを載置台３０上に載
置すると共に更に押し上げ棒３４を下げることによって
ウエハＷの周縁部をリング状のクランプリング４２の内
側端面と接触させて押し下げて、これを固定する。そし
て、処理容器２４内をベース圧まで真空引きした後、加
熱室５０内の加熱ランプ５２を点灯しながら回転させ、
熱エネルギを放射する。
【００２７】放射された熱線は、透過窓４８を透過した
後、載置台３０の裏面を照射してこれを加熱する。この
載置台３０は、１ｍｍ程度と非常に薄いことから迅速に
加熱され、従って、この上に載置してあるウエハＷを熱
伝導で迅速に所定の温度まで加熱することができる。ウ
エハＷがプロセス温度、例えば略４００℃に達したなら
ば、ガス源８９、９０、９２からそれぞれキャリアガス
としててＮ2 ガス、処理ガスとしてＷＦ6 ガス、還元ガ
スとしてＨ2 ガスを、処理容器２４内の反応室８２内へ
供給する。Ｈ2ガスとＷＦ6 ガスの流量は、それぞれ略
７５０ＳＣＣＭと略８０ＳＣＣＭ程度である。キャリア
ガスとしてはＮ2 ガスに替えてアルゴンやヘリウムも用
いることができる。供給された混合ガスは、所定の化学
反応を生じ、タングステン膜がＴｉＮ膜上に形成される
ことになる。この成膜処理は、所定の膜厚を得るまで行
なわれることになる。
【００２８】このように成膜処理が行なわれている間に
は、載置台３０の下方の室７０内に処理ガスが侵入して
くることを防止するためにここにはＮ2 ガス源７２から
Ｎ2ガスをバックサイドガスとして供給してこの室７０
内を上方の反応室８２に対して僅かに陽圧となるように
設定する。しかしながら、両室７０、８２間の圧力調整
は比較的難しく、また、ＷＦ6 等の処理ガスは、僅かな
間隙があれば容易に侵入する傾向にあり、例えばクラン
プリング４２とウエハ周縁部との接触部の僅かな間隙を
介してウエハ裏面側や載置台３０の下方の室７０内に侵
入しようとする傾向にある。
【００２９】しかしながら、本実施例においては、クラ
ンプリング４２の内側端部にテーパ面１０６を形成し、
このテーパ面１０６をウエハの周縁部の上端角部と接触
させてウエハを押さえ込むようにしているので、従来の
面接触による押さえ込みと異なり、線接触による押さえ
込みなので、接触性或いは気密性が高くなり、その分、
処理ガスの下方への侵入を抑制することができる。この
場合、特に、下方の室７０内を上方の反応室８２よりも
ある程度以上陽圧となるように圧力関係を調整すれば、
ウエハ下面全面に上向き力が加わる結果、ウエハ周縁部
と下方に付勢されているクランプリング４２のテーパ面
１０６との接触性或いは気密性をその分高めることがで
きる。
【００３０】この気密性を高めるために、クランプリン
グ４２に下向きの付勢力を付与するコイルバネ４６の定
数を高めることも考えられるが、この場合には、クラン
プロッドの接続された、例えば３箇所にのみ集中的に力
が加わる結果、クランプリング自体が変形する可能性が
あり、その結果、気密性が劣化するので好ましくない。
このように、テーパ面１０６を形成して接触部の気密性
を高めたことにより、処理ガスの侵入を防止でき、従っ
て、載置台３０の裏面や透過窓４８の内側面に成膜が付
着することを防止できるのは勿論のこと、ウエハ端面や
ウエハ裏面の周縁部に処理ガスが廻り込んでこの部分に
成膜が付着することも防止することができる。
【００３１】ところで、このようにクランプリング４２
の内側端部にテーパ面１０６を形成して気密性を高める
ようにしたが、上記テーパ面１０６とウエハ端部の接触
部に全く隙間がないとは言えず、処理ガスがこの僅かな
隙間を介して漏れ、下方に侵入してくる可能性が依然と
して存在する。これに対して、本実施例では、クランプ
リング４２のクランプ状態において、この下面とアタッ
チメント部材６８の内周側段部部分１１０の上面とで区
画するように僅かな幅Ｌ２のガスパージ通路１０８を形
成して、下方へ侵入した処理ガスを完全にパージするよ
うになっている。すなわち、図２及び図５に示すように
載置台３０の下方の室７０内に供給されたバックサイド
ガスが、載置台３０の外側端面とアタッチメント部材６
８の内側端面との間に形成される幅Ｌ１の入口から矢印
に示すようにガスパージ通路１０８内を流れ、クランプ
リング４２の外側端部より反応室８２内に抜けて行くこ
とになる。従って、テーパ面１０６とウエハ端部との接
触部の僅かな間隙を介して処理ガスが下方へ侵入したと
しても、この侵入ガスは、ガスパージ通路１０８内を流
れるバックサイドガスに随伴されて反応室８２内に押し
戻されてしまう。
【００３２】この結果、前述したと同様に載置台３０の
表面や透過窓４８の内側面に成膜が付着することを略確
実に防止することができるのみならず、ウエハ端面やウ
エハ裏面周縁部に処理ガスが廻り込んでここに成膜が付
着することを略確実に防止することができる。ここで、
クランプリング４２と重ね合わされるアタッチメント部
材６８に段部部分１１０を設けてアタッチメント部材６
８の表面へクランプリング４２の上面がウエハ上面と略
同一水平レベルとなるようにして成膜ガスの乱れが生じ
ないようにしているので、ウエハ成膜の面内均一性を損
なうことがないが、この段部部分１１０を設けずに全体
を平板状としてもよい。
【００３３】更に、ガスパージ通路１０８のガス噴出口
は、ウエハ端部よりクランプリング幅に相当する距離だ
け外側に離れているので、この吹き出しガスの影響でウ
エハ成膜の面内均一性に悪影響を与えることもない。ま
た、アタッチメント部材６８の段部部分１１０には、図
３にも示すようにガス抜き孔１１４も設けてあるので、
このガス抜き孔１１４を通ったガスがガスパージ通路１
０８から排出されるので、載置台３０の下方の室７０内
が大きな陽圧状態となることもない。更には、安全を確
保するために、図１に示すように支持コラム６６には、
圧力逃し弁７８を設けてあるので、室７０内が過度に陽
圧状態となるとこれがバネの付勢力に抗して開いて圧力
が逃げることとなり、従って、比較的薄いアタッチメン
ト部材６８や載置台３０などの内部構造物を過って破損
等することも未然に防止することができる。
【００３４】このように構成して処理ガスの廻り込みを
防止してＣＶＤタングステン膜を形成した結果、図６に
示すように良好な成膜を行なうことができた。図示する
ようにウエハＷの端面側、或いはウエハＷの裏面周縁部
側にはタングステン膜１８が図８に示した場合と異なっ
て廻り込まず、ＴｉＮのバリアメタル１６上のみにタン
グステン膜１８が形成されている。従って、タングステ
ン膜１８の剥離に伴うパーティクルも発生することはな
い。しかも、タングステン膜１８のウエハ中心側の膜厚
Ｈ１と、ウエハ端部より２ｍｍ内側の膜厚Ｈ２との比
（Ｈ２／Ｈ１）は、０．９５程度以上の数値を確保する
ことができ、全体に亘って膜厚の均一な成膜を行なうこ
とができた。尚、上記実施例では、テーパ面１０６とガ
スパージ通路１０８の双方を設けて処理ガスの廻り込み
防止効果を最大に発揮させる構造について説明したが、
これらを別個それぞれ単独で設けるようにしてもよいの
は勿論である。
【００３５】また、ここでは載置台３０の支持方法とし
て３本のＬ字状の保持部材２８で支持させる構造とした
が、これに限定されず、例えば保持部材として直線状の
３本のロッドを用い、これを載置台３０の端面に３方向
から突き刺すようにして支持するようにした構造として
もよく、その構造は限定されない。
【００３６】更には、ここではスパッタ成膜されたＴｉ
Ｎのバリアメタル上にタングステンＣＶＤ成膜を行なう
場合について説明したが、バリアメタルやその上の金属
成膜としてこの種類に限定されず、例えばバリアメタル
として、Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏなどのシリサイド或いはＷ，Ｍ
ｏ等の窒化物も用いることができ、金属成膜として例え
ばアルミニウム成膜を行なう場合にも適用することがで
きる。また、このようなバリアメタルを介した成膜のみ
ならず、通常の成膜処理時にもこの熱処理装置を適用で
きるのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
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。被処理体押さえ部材の内側端部にテーパ面を
形成してこの部分で被処理体の端部を押さえ付けるよう
にしたので、気密性を高めることができ、従って、膜厚
の面内均一性を劣化させることなく処理ガスが被処理体
の端面や裏面側に廻り込むことを防止することができ、
この部分に成膜が付着することを阻止することができ
る。従って、バリアメタル上に成膜を形成する場合など
のように被処理体の端面や裏面側への不要な成膜が付着
することを阻止したい場合には、特に有効であり、不要
な成膜の剥がれによるパーティクルの発生等を未然に防
止することができる。また、被処理体押さえ部材の上面
と、アタッチメント部材の上面と、被処理体の上面とが
略同一レベルなので、供給される処理ガスの乱れが発生
しないようにできる。
【００３８】また、被処理体押さえ部材の下方にガスパ
ージ通路を設けて、この押さえ部材と被処理体の接触部
の隙間を漏れてくる処理ガスを排除するようにすれば、
この場合にも上記したテーパ面の効果と同様な効果を発
揮することができる。特に、テーパ面とガスパージ通路
の双方を採用した場合には、上記した効果を一層確実な
ものとすることができる。更に、アタッチメント部材に
ガスパージ通路に通じるガス抜き穴を設けたり、圧力逃
し弁を設けたりすることにより、載置台の下方の室内が
過度の陽圧状態になることを防止でき、従って、内部構
造物の破壊を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の一例を示す断面図で
ある。
【図２】図１に示す載置台の周縁部を示す拡大断面図で
ある。
【図３】図１に示す装置に用いるアタッチメント部材を
示す平面図である。
【図４】図１に示す装置に用いる被処理体押さえ部材を
示す平面図である。
【図５】ガスパージ通路にバックサイドガスが流れる状
態を示す図である。
【図６】本発明の装置を用いて行なった時の成膜状態を
説明するための部分拡大図である。
【図７】従来のランプ加熱方式の成膜装置を示す断面図
である。
【図８】図７に示す装置を用いて成膜を行なった時の成
膜状態を示す図である。
【符号の説明】
２２ 成膜装置（熱処理装置） ２４ 処理容器 ３０ 載置台 ４２ クランプリング（被処理体押さえ部材） ４８ 透過窓 ５２ 加熱ランプ ６８ アタッチメント部材 ７０ 下方の室 ７８ 圧力逃し弁 ８２ 反応室 １０６ テーパ面 １０８ ガスパージ通路 １１０ 段部部分 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｑ (56)参考文献 特開 平６−120146（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−58016（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−295872（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−221024（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−128943（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/205 H01L 21/26 H01L 21/265 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/469 H01L 21/86 H01L 29/40 - 29/47 C23C 16/00 - 16/56

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理ガスが供給される処理容器内の載置
    台に載置した被処理体の周縁部を、リング状の被処理体
    押さえ部材により保持すると共に、前記載置台の裏面側
    にバックサイドガスを供給するようにした熱処理装置に
    おいて、前記被処理体押さえ部材の内側端部に、前記被
    処理体の周縁部と接触して気密性を高めるためのテーパ
    面を形成すると共に、前記載置台の外周側に、その内周
    部分に段部部分を有するアタッチメント部材を設け、前
    記被処理体押さえ部材のクランプ状態の時に、前記被処
    理体押さえ部材を前記段部部分に収容させ、前記被処理
    体押さえ部材の上面と前記アタッチメント部材の上面と
    前記被処理体の上面とが略同一平面レベルとなるように
    設定したことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項２】 前記被処理体押さえ部材と前記アタッチ
    メント部材との間に流通性を低下させたガスパージ通路
    を形成するように構成したことを特徴とする請求項１記
    載の熱処理装置。
  3. 【請求項３】 前記ガスパージ通路は、前記被処理体押
    さえ部材の下面と、前記アタッチメント部材の前記段部
    部分の上面とにより区画形成されることを特徴とする請
    求項１または２記載の熱処理装置。
  4. 【請求項４】 前記被処理体押さえ部材のクランプ状態
    の時に前記パージガス通路は、前記被処理体押さえ部材
    の周方向に沿ってリング状に形成されることを特徴とす
    る請求項２または３記載の熱処理装置。
  5. 【請求項５】 前記処理容器内には、前記バックサイド
    ガスが供給される前記載置台の下方の室内の圧力を逃す
    ための圧力逃し弁が設けられることを特徴とする請求項
    １乃至４のいずれかに記載の熱処理装置。
  6. 【請求項６】 前記アタッチメント部材には、前記ガス
    パージ通路に通じる複数のガス抜き穴を設けてあること
    を特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の熱処理
    装置。
  7. 【請求項７】 処理ガスが供給される処理容器内の載置
    台に載置した被処理体の周縁部を、リング状の被処理体
    押さえ部材により保持すると共に、前記載置台の裏面側
    にバックサイドガスを供給するようにした熱処理装置に
    おいて、前記被処理体押さえ部材の下面側に、前記被処
    理体押さえ部材の下面と、前記載置台の外周側に配置し
    たアタッチメント部材の上面とにより区画形成されるガ
    スパージ通路を形成して、前記バックサイドガスを前記
    被処理体押さえ部材の下方を通って前記処理容器の反応
    室側へ流れるようにすると共に、前記アタッチメント部
    材には、前記ガスパージ通路に通じる複数のガス抜き穴
    を設けるように構成したことを特徴とする熱処理装置。
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