JP3636864B2 - 処理装置およびステージ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理室内の圧力変動時における載置台上の被処理体の位置ずれを防止した処理装置およびステージ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)に配線パターンを形成するために或いは配線間の凹部を埋め込むために、CVD法により、W(タングステン)、WSi(タングステンシリサイド)、Ti(チタン)、TiN(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している。
【0003】
この種の金属薄膜の形成方法には、3つの方法、例えばH2(水素)還元法、SiH4(シラン)還元法、SiH2Cl2(ジクロルシラン)還元法等が知られており、SiH2Cl2還元法は、配線パターンを形成するために例えば還元ガスとしてジクロルシランを用いて600℃程度の高温下にてWやWSi(タングステンシリサイド)膜を形成する方法であり、SiH4還元法は、同じく配線パターンを形成するために、例えば還元ガスとしてシランを用いて上記よりも低い370〜400℃の温度下にてWやWSi膜を形成する方法であり、また、H2還元法は、配線間の凹部のようなウエハ表面の穴埋めのために、例えば還元ガスとして水素を用いて400〜430℃程度の温度下でW膜を堆積させる方法である。上記の場合、いずれも例えばWF6(六フッ化タングステン)を使用している。
【0004】
このようなCVD装置等の成膜処理装置においては、処理室内に、薄いカーボン素材あるいはセラミックス製のウエハ載置台が設けられており、この載置台の下方には、石英製の透過窓を介してウエハを加熱するためのハロゲンランプ等が配置されている。また、載置台の上方には、処理ガスとしてWF6、SiH4等を供給してW、WSi等の金属膜をウエハに成膜するためのシャワーヘッドが設けられている。さらに、排気口から吸引排気し処理室内を減圧して所定の真空度、例えば1Torr〜80Torrに設定する排気系が設けられている。
【0005】
このような成膜処理装置を用いて成膜処理を行う際には、従来、ウエハの周縁部を押圧してウエハを載置台に固定するためのクランプリングが設けられていたが、クランプリングがウエハの周縁部を押圧している際にウエハに金属膜の成膜を行うとウエハの周縁部に成膜できない部分が残存するといった問題があるため、クランプリングを用いずに、載置台に段落ち部を設け、ウエハをその段落ち部に載置し、ウエハを固定することなく成膜処理を行っている。すなわち、ウエハを載置台の段落ち部に単に載置した状態で、真空排気して減圧し、ハロゲンランプ等によりウエハを間接的に加熱し、シャワーヘッドからWF6、SiH4等を供給し、これにより、W、WSi等の金属膜を成膜している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、載置台にウエハを何ら固定することなく単に載置しながら成膜処理等を行う場合には、処理室内の圧力変動時に、ウエハが載置台上でわずかに移動することがある。例えば、真空ポンプにより処理室内を例えば数Torr以上から1Torr以下に減圧する際、ウエハが例えば1〜2mm位置ずれするといったことがある。このような位置ずれが生じると、ウエハの搬送の際に搬送エラーを発生させることがある。
【0007】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、処理室内の圧力変動時における載置台上の被処理体の位置ずれを防止した処理装置およびステージ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第1発明は、処理室内を減圧し、処理室内の載置台に被処理体を固定することなく載置して被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
前記載置台表面の被処理体載置部分に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とする処理装置を提供する。
【0009】
第2発明は、第1発明において、前記凹溝は、載置台の径方向に沿って放射状に形成されていることを特徴とする処理装置を提供する。
【0010】
第3発明は、第1発明または第2発明において、前記縦孔は、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔であることを特徴とする処理装置を提供する。
第4発明は、第1発明ないし第3発明のいずれかにおいて、前記所定の処理は、処理ガスを用いて被処理体に成膜を施す成膜処理であることを特徴とする処理装置を提供する。
【0011】
第5発明は、減圧した処理室内で被処理体に所定の処理を施す際に被処理体を固定することなく載置する載置台を備えたステージ装置であって、
前記被処理体の下側で載置台の表面に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とするステージ装置を提供する。
【0012】
本発明者らは、被処理体を固定することなく載置台に載置した場合に、処理室内の圧力変動時において載置台上の被処理体に位置ずれが生じる原因について検討した結果、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが減圧時に膨張し、この膨張したガスが被処理体を押し上げるためであるとの結論を得た。本発明では、このような検討結果に基づき、載置台表面の被処理体載置部分に、載置台外部に連通した凹溝を設け、かつ、前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口し載置台を貫通して形成された縦孔を設け、これら凹溝および縦孔を介して被処理体と載置台との間のガスを載置台外部に放出するので、このようなガスによる被処理体の押し上げを防止することができる。すなわち、本発明では、被処理体の下側で載置台の表面に凹溝を形成し、凹溝に連通し載置台裏面に開口する縦孔を形成しているため、処理室内の圧力の変動時、例えば、真空ポンプにより処理室内を減圧する際、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、載置台表面の凹溝および縦孔を介して載置台外部に放出される。したがって、圧力変動時であっても、被処理体が載置台上で位置ずれすることがない。また、これに加えて、被処理体と載置台との間のガスを縦孔を介して載置台の裏面側へ導くので、被処理体と載置台との間のガスを載置台の外部に確実に放出することができるとともに、凹溝を載置台の外周端まで延ばした場合のように、放出したガスにより載置台に不要の膜が形成されるといった悪影響を生じることなくガスを載置台外部に放出することができる。
【0013】
また、第2発明のように、凹溝を載置台の径方向に沿って放射状に形成することにより、被処理体と載置台との間のガスを容易に放出することができる。この場合に、第3発明のように、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔を上記縦孔として用いることにより、被処理体の位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る処理装置について説明する。本実施の形態では、CVD装置を一例として挙げており、図1は、本発明の実施の形態に係るCVD装置を模式的に示す断面図である。
【0015】
図1に示すように、CVD装置は、例えばアルミニウム等により円筒状あるいは箱状に形成した処理室1を有しており、その上に蓋体2が設けられている。この処理室1内には、ウエハW(被処理体)を載置するためのステージ装置が設けられている。ステージ装置は、処理室1の底部から起立させた支持部材3上に、保持部材4を介してウエハWを固定することなく載置する載置台5を有している。なお、この支持部材3の径方向内側は、熱線を反射するように形成されており、載置台5は、厚さ2mm程度の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されている。
【0016】
この載置台5の下方には、ウエハWを載置台5から持ち上げるためのリフタピン6が例えば3本設けられており、このリフタピン6は、保持部材7を介して押し上げ棒8に支持されていて、この押し上げ棒8がアクチュエータ9に連結している。これにより、アクチュエータ9が押し上げ棒8を昇降させると、押し上げ棒8および保持部材7を介してリフタピン6が昇降し、ウエハWが昇降するようになっている。このリフタピン6は、熱線を透過する材料、例えば石英により形成されている。また、リフタピン6に一体的に形成された支持部材10に、シールドリング11が設けられている。このシールドリング11は、後述するハロゲンランプ16の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。載置台5には、さらに、ウエハWの加熱時にウエハWの温度を計測するための熱電対12が埋設されており、この熱電対12の保持部材13が支持部材3に取付けられている。
【0017】
載置台5の真下の処理室底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓14が気密に設けられており、その下方には、透過窓14を囲むように箱状の加熱室15が設けられている。この加熱室15内には、例えば4個のハロゲンランプ16が反射鏡をも兼ねる回転台17に取付けられており、この回転台17は、回転軸18を介して加熱室15の底部に設けた回転モータ19により回転されるようになっている。したがって、このハロゲンランプ16から放出された熱線は、透過窓14を透過して載置台5の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。この加熱室15の側壁には、この室内や透過窓14を冷却するための冷却エアを導入する冷却エア導入口20およびこのエアを排出するための冷却エア排出口21が設けられている。
【0018】
載置台5の外周側には、多数の整流孔を有するリング状の整流板22が、環状に形成した支持コラム23の上端に設けられた水冷プレート24に載置されている。この水冷プレート24の内周側には、上方の処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント25が設けられている。これら整流板22、水冷プレート24およびアタッチメント25の下側には、成膜処理時、処理ガスと反応しない不活性ガス例えば窒素ガス等をバックサイドガスとして供給し、これにより、処理ガスが載置台5の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすことを防止している。
【0019】
また、処理室1の底部の四隅には、排気口26が設けられており、この排気口26には、図示しない真空ポンプが接続されている。これにより、処理室1内は、例えば100Torr〜10-6Torrの真空度に維持し得るようになっている。
【0020】
処理室1の天井部には、処理ガスや洗浄ガス等を導入するためのガス供給部が設けられている。このガス供給部は、蓋体2にシャワーベース28が嵌合して形成されており、このシャワーベース28の上部中央には、処理ガス等を通過させるオリフィスプレート27が設けられている。さらに、このオリフィスプレート27の下方に、2段のシャワープレート29,30が設けられており、これらシャワープレート29,30の下方に、シャワーヘッド31が設けられている。オリフィスプレート27の上側に配置したガス導入口32には、ガス通路33を介して、WF6ガスやSiH4ガスの処理ガス源34,35が接続されており、さらに、ClF3の洗浄ガス源36が接続されている。ガス通路33には、それぞれ流量制御弁34a,35a,36aおよび開閉弁34b,35b,36bが介装されている。
【0021】
次に、図2および図3を参照して、ステージ装置の載置台について説明する。図2は、図1に示した載置台の平面図であり、図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。
【0022】
図2および図3に示すように、載置台5の外周端の若干内側には、環状の突条部40が形成されており、この環状の突条部40の内側には、突条部40より若干低くなるように段落ちして平坦な段落ち部41が形成されており、この段落ち部41に、ウエハWを載置するようになっている。この段落ち部41の外周部には、リフタピン6を通挿して案内するための3個の案内孔42が載置台5を貫通して形成されている。さらに、段落ち部41には、中心部から径方向に延出した6個の凹溝43が形成されており、この6個のうち3個の凹溝43は、その径方向外端で案内孔42に連通されている。
【0023】
このように構成されるCVD装置により、ウエハWの表面に金属膜の成膜処理を施す場合には、まず、処理室1の区画壁に設けられた図示しないゲートバルブを開いて搬送アームにより処理室1内にウエハWを搬入し、リフタピン6を押し上げることによりウエハWをリフタピン6側に受け渡し、押し上げ棒8を降下させてリフタピン6を押し下げて、ウエハWを載置台5上に載置する。
【0024】
次いで、排気口26から内部雰囲気を吸引排気することにより処理室1内を所定の真空度例えば0.1Torr〜80Torrの範囲内の値に設定し、処理ガス源34,35から処理ガスとしてWF6ガス、SiH4ガスをシャワープレート29,30及びシャワーヘッド31を介して処理室1内に供給する。この時のガスの供給量は、WF6ガスが例えば5〜100SCCMであり、SiH4ガスが10〜300SCCMである。これと同時に、加熱室15内のハロゲンランプ16を回転させながら点灯し、ランプからの熱線を載置台5に照射する。
【0025】
この真空排気の際、本実施の形態では、ウエハWの下側で載置台5の表面に、案内孔42を介して載置台5の裏面に連通した凹溝43を形成しているため、減圧の際にウエハWと載置台5との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、凹溝43と案内孔42を介して載置台5の裏面に放出される。したがって、処理室1内の減圧時等の圧力変動時であっても、ウエハWが載置台5上で位置ずれすることがない。
【0026】
また、凹溝43は、載置台5の表面に開口し、径方向に沿って放射状に形成されてので、ウエハWと載置台5との間のガスを、凹溝43を通って容易に放出することができる。また、ウエハWと載置台5との間のガスを載置台5を貫通して形成した案内孔42を通して載置台5の裏面に確実に放出することができる。さらに、リフタピン6の案内孔42をガスを放出するための縦孔として兼用しているため、ウエハWの位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【0027】
なお、このようなCVD装置においては、上述した成膜処理を1枚のウエハWに施した後に、これを搬出して新たな未処理のウエハWを搬入して成膜する、いわゆる枚葉式処理を行い、1バッチ、例えば、25枚ウエハを処理する毎に、処理室1内にクリーニングガスとしてClF3を導入し、処理室1内の構造物に付着した膜を除去する。
【0028】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、被処理体は、ウエハに限られるものではなく、また、成膜する金属膜として、タングステンについて説明したが、これに限らず、Ti(チタン)、TiN(チタンナイトライド)、TiSi(チタンシリサイド)等の金属あるいは金属化合物であってもよい。さらに、処理装置も、熱CVD装置に限らず、プラズマCVD装置であってもよく、さらに、成膜装置に限定されず、エッチング装置等の他の処理装置であってもよい。
【0029】
上記実施の形態では、リフタピン6の案内孔42が凹溝43に連通するように構成してあるが、この案内孔42を利用することなく、凹溝43に連通した縦孔を案内孔42と別個に載置台5を貫通して形成してもよい。ただし、案内孔をガス放出用の縦孔と兼用することにより、載置台に余分な穴を形成する必要がないという効果を得ることができる。
【0030】
さらに、上記実施の形態では、凹溝を放射状に設けたが、ガスの放出が可能な形状であれば凹溝の形状は特に限定されるものではなく、例えば、格子状に形成することもできる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体を固定することなく載置台に載置した場合において、処理室内の圧力の変動時、例えば、真空ポンプにより処理室内を減圧する際、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、載置台表面の凹溝および載置台の裏面側に開口する縦孔を介して載置台外部に放出されるので、圧力変動時であっても被処理体が載置台上で位置ずれすることがない。また、これに加えて、縦孔を介して載置台の裏面側へガスを導くので、被処理体と載置台との間のガスを載置台外部に確実に放出することができるとともに、凹溝を載置台の外周端まで延ばした場合のように、放出したガスにより載置台に不要の膜が形成されるといった悪影響を生じることなくガスを載置台外部に放出することができる。
【0032】
また、第2発明によれば、凹溝を載置台の径方向に沿って放射状に形成したので、被処理体と載置台との間のガスを容易に放出することができる。
さらに、第3発明によれば、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔を上記縦孔として用いることにより、被処理体の位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るCVD装置を模式的に示す断面図。
【図2】図1に示したCVD装置における載置台の平面図。
【図3】図2のIII−III線に沿う断面図。
【符号の説明】
1……処理室
5……載置台(ステージ装置)
6……リフトピン
16……ハロゲンランプ
31……シャワーヘッド
40……突条部
41……段落ち部
42……案内孔
43……凹溝
W……半導体ウエハ
Claims (5)
- 処理室内を減圧し、処理室内の載置台に被処理体を固定することなく載置して被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
前記載置台表面の被処理体載置部分に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とする処理装置。 - 前記凹溝は、載置台の径方向に沿って放射状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の処理装置。
- 前記縦孔は、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の処理装置。
- 前記所定の処理は、処理ガスを用いて被処理体に成膜を施す成膜処理であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の処理装置。
- 減圧した処理室内で被処理体に所定の処理を施す際に被処理体を固定することなく載置する載置台を備えたステージ装置であって、
前記被処理体の下側で載置台の表面に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とするステージ装置。
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JP16788697A JP3636864B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 処理装置およびステージ装置 |
Publications (2)
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