JP4114972B2 - 基板処理装置 - Google Patents
基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4114972B2 JP4114972B2 JP15299297A JP15299297A JP4114972B2 JP 4114972 B2 JP4114972 B2 JP 4114972B2 JP 15299297 A JP15299297 A JP 15299297A JP 15299297 A JP15299297 A JP 15299297A JP 4114972 B2 JP4114972 B2 JP 4114972B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- processing chamber
- electrode
- gas
- gas introduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45519—Inert gas curtains
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
- H01J37/32834—Exhausting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理装置に関し、特に、プラズマや化学反応を利用して気相成長による薄膜形成またはエッチング等に応用される基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子製造の工程では、化学反応を用いて薄膜を形成する熱CVD装置、プラズマ化学反応を用いて薄膜を形成するプラズマCVD装置、プラズマ化学反応を用いるリアクティブイオンエッチング装置が用いられている。以下、熱CVD装置とプラズマCVD装置を「CVD装置」と記し、便宜上このCVD装置について説明する。
【0003】
従来のCVD装置の処理チャンバの構造を大きく分けると、処理チャンバ内での基板上でのガスの流れの観点から、非対称構造と対称構造に分けることができる。
【0004】
図2を参照してCVD装置の基本的な構造を説明する。処理チャンバ51において、静電吸着板52を備えた基板保持体53が下部に設けられ、シャワー電極54が上部に設けられている。シャワー電極とアース電位に保持された処理チャンバとは絶縁体55によって電気的に絶縁されている。基板保持体53は、リフトピン56と支持板57と上下駆動機構58からなる基板昇降装置、およびヒータ59と熱電対60と加熱制御機構61からなる加熱機構を備える。加熱機構によって静電吸着板と基板が所望温度になるように加熱される。静電吸着板52は静電吸着板制御電源62に接続され、この電源によって制御される。静電吸着板52は基板63を吸着して固定する。シャワー電極54は、反応ガス供給機構64に結合されると共に、整合回路65を介して高周波電源66に電気的に接続される。シャワー電極54は、熱CVDの場合に反応ガス導入部として機能し、またプラズマCVDの場合には高周波電源66からの高周波電力供給口となる。熱CVDの場合には、基板63の温度が所望温度に安定した後、シャワー電極54から所定量の反応ガスが導入され、化学反応に基づいて基板上に所望の薄膜が形成される。プラズマCVDの場合には、高周波電力を供給するシャワー電極54と基板63および基板保持体53との間にプラズマを生成し、プラズマ化学反応により基板上に所望の薄膜が形成される。
【0005】
上記CVD装置で基板63上に薄膜を形成する場合、未反応ガスや反応副生成ガスが生じる。従って処理チャンバ51は、実際上、未反応ガスや反応副生成ガスを外部に排出するための排気機構を備えている。図2では、処理チャンバ51の底壁に排気機構67Aを設けた例を示している。排気機構67Aは、処理チャンバに形成された複数の接続口75、接続口75に接続される複数の配管76、ゲートバルブ69、ゲートバルブ69を収容する容器70、ポンプ吸気口71、ターボ分子ポンプ等のポンプ72、補助排気機構73によって構成される。また排気機構のその他の設置位置としては、想像線67で示された処理チャンバ51の側壁の外側位置が考えられる。排気機構67Aは、処理チャンバに形成された接続口68に接続される。以下では、前述の非対称構造と対称構造の観点を考慮して、排気機構の設置位置に関し議論する。
【0006】
なお上記の成膜において、基板63の上面以外に、処理チャンバ51の内面にも膜が付着する。このような膜は、剥がれると、汚染パーティクルになり、半導体製造の歩留まりを低下させる。そこで、通常、或る基板処理数ごとにプラズマクリーニングを行って膜を除去するようにしている。このプラズマクリーニングでは、クリーニングガス供給機構74よりシャワー電極54を経由してクリーニングガスを導入し、さらにシャワー電極54に高周波電力を与えて処理チャンバ内にプラズマを生成することにより行われる。
【0007】
次に、従来のCVD装置の排気機構の設置位置を、前述の非対称構造と対称構造の観点から説明する。
【0008】
処理チャンバ51に対する排気機構の設置位置は、前述の通り、処理チャンバの設計上、通常の底壁を利用した箇所(排気機構67A)以外に、側壁を利用した箇所(排気機構67)を考えることができる。
【0009】
周囲側壁の一部を利用した箇所に排気機構67を設置する従来構造では、基板63上のガスの流れが非対称になっている。
【0010】
一方、底壁を利用した箇所に排気機構67Aを設置する場合には、一般的には、基板保持体53の周囲の底壁部分に等間隔の複数の接続口75を形成することにより、基板上での対称なガスの流れを容易に作ることができる。この場合接続口75に接続される配管76も複数となる。
【0011】
また底壁を利用して排気機構67Aを設置する場合に、他の構成例として、基板保持体周囲に形成される接続口(およびこれに接続される配管)を1つとし、かつガスの流れが均一に対称になるように、基板保持体53の周囲であって周囲側壁との間に多孔板(図2で想像線77で示す)を設けるようにしたものも提案されている。多孔板では、接続口が存在する側から反対側に向かって孔の数を多くしたり、孔の径を大きくするなどして、対称性が良好になるように設計が施されている。この構成では、接続口と配管が1組で済むという利点を有する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
基板上での対称なガスの流れを実現できる従来のCVD装置すなわち底壁部から排気するCVD装置では、次のような問題を有している。
【0013】
第1の構造、すなわち、底壁に複数の接続口75を形成し、外部からの複数の配管76をこれらの接続口に接続した構造によれば、複数の配管が基板昇降用あるいは搬送用の駆動機構部を囲み、処理チャンバの装置構造を複雑なものとし、処理チャンバのメンテナンス性を低下させる。メンテナンス性の低下は装置稼働率の低下をもたらす。
【0014】
また、配管部分は未反応ガスや副生成物の流れが集中しやすく、膜の付着が顕著になる。配管部分に付着した膜はプラズマクリーニングで除去することが難しいので、メンテナンス時に清掃することが必要となる。そのため、メンテナンス作業では配管の取外しと清掃を行わなければならず、配管取外し等の作業に多大な時間を要し、メンテナンス作業はいっそう面倒なものとなる。
【0015】
多孔板77を設けた第2の構造では、多孔板や底壁などに膜の付着や副生成物の堆積が起きる。このような膜や副生成物は、プラズマクリーニングの際にも、構造的にプラズマを照射しにくく、除去することが難しい。その結果、発塵原となり、素子製造の歩留まりを低下させる。また多孔板の孔は、プラズマCVDの成膜時や、熱CVDにおけるクリーニング時に、異常放電(ホロカソード放電等)の原因になる。その結果、多孔板での膜付着の進行、堆積物の飛散を起こし、発塵の原因になりやすい。
【0016】
本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、熱CVD装置やプラズマCVD装置等の基板処理装置において、基板上で対称なガスの流れを実現でき、さらに構造を簡素化し、付着した不要な膜の除去が容易であり、メンテナンス性を向上できる基板処理装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【0018】
第1の基板処理装置(請求項1に対応)は、基板保持体とこれに対向するガス導入電極(シャワー電極)を備える処理チャンバと、この処理チャンバの内部を排気する排気機構と、ガス導入電極を通して処理チャンバの内部に反応ガスを導入する反応ガス供給機構と、ガス導入電極に高周波電力を与える高周波電源を含むように構成され、さらに、処理チャンバの側壁のガス導入電極と基板保持体の間の空間よりも下側の位置に形成された接続口に前記排気機構を接続し、ガス導入電極の周囲でかつ上方に設けられた環状空間にパージガスを導入するパージガス導入機構を接続し、このパージガス導入機構はガス導入電極と絶縁されており、パージガスはパージガス導入機構に設けられた多孔板を介して処理チャンバの内部に導入され、排気機構は、接続口の部分に取り付けられかつ吸気口を備える容器と、吸気口に接続されるポンプと、容器に収容されかつ吸気口を開閉するバルブからなり、排気機構内で接続口の近くに金属部材を配置し、この金属部材に高周波電力を与える高周波電源を設け、クリーニングの際、金属部材に高周波電力を与える構成を有し、ガス導入電極と基板保持体の間のコンダクタンスを、ガス導入電極および基板保持体と処理チャンバの側壁との間のコンダクタンスよりも小さくするように構成した。
【0022】
第2の基板処理装置(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは容器は開閉部を有する。
【0023】
【作用】
請求項1による本発明では、処理チャンバンとこれを排気する排気機構を接続する接続口を処理チャンバの側壁に設けることによりメンテナンス性を良好にすると共に、さらに基板上でのガスの流れを対称にすることも可能している。ガス導入電極や基板保持体とチャンバ側壁との間隔よりも、ガス導入電極と基板保持体の間隔を十分小さくとることによって、ガス導入電極と基板保持体の間のコンダクタンスを、ガス導入電極等とチャンバ側壁の間のコンダクタンスよりも小さくし、これによって排気口である接続口が特定の半径方向にあっても、ガス導入電極から吹き出した反応ガスが基板上でガス導入電極の中心軸に対し対称に流れ、基板上で、円周方向に均一な半径方向への強制流を形成できる。
【0024】
請求項2による本発明では、さらに上部にパージガス導入部を設け、ガス導入電極の中心軸と接続口の中心とを含む面について対称な、上部から下方接続口に向かうパージガスの流れを形成するようにした。かかるパージガスの流れを形成すること、および排気機構と処理チャンバとの接続口を、チャンバ側壁におけるガス導入電極と基板保持体の間の空間よりも十分下方に設けることとの組み合わせによって、ガス導入電極から出たガスは、ガス導入電極と基板保持体の間の空間を出て対称的に下方に向かう。このため、基板上のガスの流れの軸対称性が一層高められる。
【0025】
また排気機構を接続口を介してチャンバ側壁に設けることによって、配管をなくし、良好なメンテナンス性を確保すると同時に、排気機構内の接続口付近に、ガス導入電極とは別に、接続口と排気機構をプラズマクリーニングするためのクリーニング用の電極(請求項4の金属部材)を設置することで、未反応ガスや副生成物による膜付着が起こりやすい排気機構や接続口付近の効率的なクリーニングを行う。未反応ガスや副生成ガスの流れが集中し、膜付着が激しい接続口付近の効率的なクリーニングが可能であることは、メンテナンス性をさらに向上させる。また配管部分がないため、構造も単純であり、クリーニング電極を設置したことによるメンテナンス性の低下はない。また排気機構の容器を開閉自在な構造(請求項5の開閉部)とすることにより、さらにメンテナンス性を向上させている。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0027】
図1は本発明の代表的な実施形態を示す。この実施形態による基板処理装置ではCVD装置(熱CVD装置やプラズマCVD装置を含む)の例を説明する。
【0028】
図1に示した処理チャンバ(反応容器)11では、静電吸着板12を備えた基板保持体13が下部に設けられ、シャワー電極14が上部に設けられる。シャワー電極14とアース電位に保持された処理チャンバ11とは絶縁体15を介して電気的に絶縁されている。基板保持体13は、リフトピン16と支持板17と上下駆動機構18からなる基板昇降装置を備え、さらにヒータ19と熱電対20と加熱制御機構21からなる加熱機構を備える。基板昇降装置は基板保持体13の上面に基板22を載置するときに動作する。加熱機構は静電吸着板12と基板22を所望温度に加熱する。静電吸着板12は静電吸着板制御電源23に接続される。静電吸着板制御電源23は静電吸着板12を制御し、静電吸着板12は基板22を吸着して固定する。シャワー電極14は、反応ガス供給機構24とクリーニングガス供給機構25に結合され、さらに整合回路26を介して高周波電源27に電気的に接続される。シャワー電極14は、熱CVDの場合に反応ガス導入部として、またプラズマCVDの場合に高周波電源27から高周波電力を与えられる電極として、それぞれ機能する。
【0029】
上記処理チャンバ11にはさらにパージガス供給機構28が付設される。パーズガス供給機構28から供給されるパージガスは、処理チャンバ11におけるシャワー電極14の周囲の環状空間に多孔板29を介して導入される。
【0030】
上記CVD装置で基板22上に薄膜を形成する場合、未反応ガスや反応副生成ガスが生じる。未反応ガスや反応副生成ガスは排気機構30によって処理チャンバ11の外部に排出される。排気機構30は、処理チャンバ11の周囲側壁の下側部分に形成された好ましくは長方形の接続口31に接続される。排気機構30は、開閉ゲートバルブ32を収容する容器33と、容器33に形成されたポンプ吸気口34と、このポンプ吸気口34に接続されるポンプ35と、補助排気機構36とから構成される。容器33は、矢印37に示すように開閉自在な構造を有している。
【0031】
本実施形態では、ポンプ35として例えばターボ分子ポンプを使用している。排気機構30は、上記のごとく処理チャンバ11の側方に設けられた。排気機構30をチャンバ側方に取り付け、かつ接続口31と排気機構30の間に配管も存在しないため、高いメンテナンス性を維持できる。また排気機構30の容器33は、開閉できる構造となっているので、メンテナンス時における作業性が良好になる。
【0032】
また容器33内における接続口31の近傍には、金属プレート38が設けられる。金属プレート38には、整合回路39を介して高周波電源40が接続され、高周波電力が印加される。金属プレート38はクリーニング用電極である。
【0033】
図1で、図示しない搬入口から搬送機構によって処理チャンバ11内に搬入された基板22は、基板保持体13の上部に設置された静電吸着板12上に、リフトピン16と上下駆動機構18等によって載置される。静電吸着板12は外部の静電吸着板制御電源23によって制御され、基板22を吸着して固定する。基板保持体13は加熱制御機構21等によって所定温度に保持され、静電吸着板12および基板22を加熱する。
【0034】
熱CVDの場合は、基板22の温度が所望温度に安定した後、基板22に対向したシャワー電極14より反応ガスが処理チャンバ11内に所定量導入され、基板22上に所望の薄膜が形成される。またプラズマCVDの場合は、高周波電力供給機構(26,27)よりシャワー電極14に高周波電力を印加することによって、シャワー電極14と基板22および基板保持体13との間にプラズマが生成され、基板22上に所望の薄膜を形成する。
【0035】
本実施形態で、処理チャンバ11は好ましくは円筒形状であり、処理チャンバ11の中心軸、基板22の中心軸、基板保持体13およびシャワー電極14の中心軸は一致している。本来、処理チャンバ11の形状はその中心軸に対し軸対称な形状であることが望ましいが、本実施形態は処理チャンバ11の側面に長方形の接続口31を設けているため、厳密には軸対称ではない。しかしながら、シャワー電極14の中心軸と接続口31の中心とを含む面に対して対称な構造となっている。
【0036】
放電が安定すると、その時点で、シャワー電極14より反応ガスが処理チャンバ11内に導入され、一定温度に保持された基板22上に所望の薄膜が形成される。生成された未反応ガスおよび反応副生成ガスは、接続口31を通して、前述の排気機構30により排気され、その結果、処理チャンバ11内は所定の圧力に保たれる。
【0037】
本実施形態では、排気口である接続口31が、処理チャンバ11の周囲側壁に形成されても、基板22の上側空間、すなわちシャワー電極と基板保持体の間の隙間が持つ特性で、対称的なガス流れが形成できる構造となっている。
【0038】
シャワー電極14と基板22および基板保持体13との間の距離を、シャワー電極14および基板保持体13と処理チャンバ11の周囲側壁との間の距離よりも十分小さくしている。これにより、シャワー電極14と基板22および基板保持体13との間のコンダクタンスが、シャワー電極14および基板保持体13と処理チャンバ11の周囲側壁との間のコンダクタンスよりも十分小さくすることができ、接続口31が特定の半径方向に存在するようにしても、シャワー電極14から出たガスを、基板の円周方向に均一な状態で半径方向へ強制的に流すことができる。
【0039】
さらに、上部に多孔板29を含むパージガス導入部を設け、シャワー電極14の中心軸と接続口31の中心とを含む面に対して対称となるパージガスによる上部から下部接続口31に向かう流れを形成する。このパージガスの流れを形成すること、および、排気機構30と処理チャンバ11とを連通する接続口31をチャンバ側壁におけるシャワー電極と基板保持体の間の空間よりも十分下方に設けることの組み合わせによって、シャワー電極14から吐出したガスはシャワー電極14と基板保持体13の間の空間を出てから対称的に下方に向かう。このため、基板22上の流れの軸対称性が一層高められる。
【0040】
またシャワー電極14からのガスの流れは、上部からのパージガスの流れに合流するため、シャワー電極14と基板保持体13の間の空間で循環流などのよどみを生じない。本実施形態では、6インチ基板を処理する装置において、例えば、チャンバ内径400mm、シャワー電極径250mm、基板保持体径200mmであり、またシャワー電極と基板の間の距離は10〜30mm、シャワー電極および基板保持体と処理チャンバの側壁との距離は50〜100mmとなっている。従って、シャワー電極と基板および基板保持体との間のコンダクタンスよりも、シャワー電極および基板保持体と処理チャンバの側壁との間のコンダクタンスの方が十分大きくなっている。また接続口31は、例えばその開口高さ30mm、幅320mmであり、開口上部が基板22の位置より下方50mmと十分に低い位置に設定されている。
【0041】
一方、本実施形態では、前述のごとく金属プレート38、すなわちクリーニング用の補助電極を設けている。その結果、ガスの流れが集中し膜や副生成物が付着しやすい接続口31の付近を集中してクリーニングすることができる。すなわち、排気機構30の側の接続口近傍に補助電極として設置した金属プレート38に高周波電力を印加し、チャンバクリーニング時に上部のシャワー電極14によるプラズマとは別に、接続口31付近にプラズマを集中して起こすようにした。金属プレート38は処理チャンバ11とは電気的に絶縁されている。また金属プレート38の上方は勿論、下方においても、支持部(図示していない)以外は処理チャンバと離れ、ガスが流れるようにし、必要な排気のコンダクタンスを確保している。金属プレート38に高周波電力を印加した場合、プラズマは接続口31だけでなく、金属プレート38から全方位的に発生する。
【0042】
金属プレート38は、その寸法(図中紙面に対し垂直方向の寸法)が接続口31とほぼ同じである。従来、シャワー電極によるプラズマだけでは接続口31の縁は影となり、プラズマが照射せず、クリーニングが困難であったのに対して、この実施形態による構造では、接続口31の付近は勿論、排気機構30内のクリーニングも可能となった。
【0043】
次に、本発明の構成を、熱CVDによるタングステン成膜に適用した場合の例について述べる。タングステン成膜条件は、反応ガスとしてWF6 を50〜200sccm、H2 を300〜1000sccm、およびSiH4 を0.2〜4sccm、基板保持体の温度は400〜500℃、成膜圧力は0.5〜50Torrである。またクリーニング条件は、クリーニングガスとしてCF4 を110sccm、O2 を90sccm、放電を起こすための上部のシャワー電極14に印加する高周波電力は100〜500Wで、周波数は13.56MHz、補助電極である金属プレート38に高周波電力を印加する条件は、電力10〜100Wで、周波数は100KHz〜13.56MHzである。クリーニングは成膜毎に行われた。
【0044】
その結果は、成膜速度がガス流れや濃度分布に左右されやすいWF6 の供給律速条件、すなわちWF6 の流量が少ない条件や成膜温度が高い条件においても、成膜の均一性は5%以下と良好であり、かつ分布形状に排気の方向による影響は全く見られず、同心円の成膜分布であった。
【0045】
また補助電極である金属プレート38を設けた結果、従来シャワー電極14によるプラズマでは除去が困難であった接続口の縁や排気機構内に付着した膜が、この実施例ではクリーニング時に除去することが可能となり、メンテナンス時間が格段に短縮され、かつメンテナンスサイクルを従来の1.5倍に長くすることが可能となった。
【0046】
前述の実施形態では、CVD装置、すなわち熱CVD装置やプラズマCVD装置について説明したが、本発明に係る構成は、その他に、例えば化学反応とプラズマを利用するリアクティブイオンエッチング装置のごとき基板処理の上でガスの流れが重要となる基板処理装置において一般的に適用できる。
【0047】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、CVD装置の処理チャンバにおいて排気機構を付設するための接続口をチャンバ側壁に設けても、基板上で対称的なガスの流れが得られ、また接続口をチャンバ側壁に設けることによって構成を簡易にでき、良好なメンテナンス性を確保することができる。さらに接続口に対して単純な構造でクリーニング用の電極を設置することができ、接続口および排気機構のプラズマクリーニングを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図2】従来の基板処理装置の縦断面図である。
【符号の説明】
11 処理チャンバ
12 静電吸着板
13 基板保持体
14 シャワー電極
22 基板
30 排気機構
31 接続口
33 容器
34 ポンプ吸気口
35 ポンプ
38 金属プレート
Claims (2)
- 基板保持体とこれに対向するガス導入電極を備える処理チャンバと、この処理チャンバの内部を排気する排気機構と、前記ガス導入電極を通して前記処理チャンバの内部に反応ガスを導入する反応ガス供給機構と、前記ガス導入電極に高周波電力を与える高周波電源を含む基板処理装置において、
前記処理チャンバの側壁の前記ガス導入電極と前記基板保持体の間の空間よりも下側の位置に形成された接続口に前記排気機構を接続し、
前記ガス導入電極の周囲でかつ上方に設けられた環状空間にパージガスを導入するパージガス導入機構を接続し、このパージガス導入機構は前記ガス導入電極と絶縁されており、
前記パージガスは前記パージガス導入機構に設けられた多孔板を介して前記処理チャンバの内部に導入され、
前記排気機構は、前記接続口の部分に取り付けられかつ吸気口を備える容器と、前記吸気口に接続されるポンプと、前記容器に収容されかつ前記吸気口を開閉するバルブからなり、
前記排気機構内で前記接続口の近くに金属部材を配置し、この金属部材に高周波電力を与える高周波電源を設け、クリーニングの際、前記金属部材に高周波電力を与える構成を有し、
前記ガス導入電極と前記基板保持体の間のコンダクタンスを、前記ガス導入電極および前記基板保持体と前記処理チャンバの前記側壁との間のコンダクタンスよりも小さくした、
ことを特徴とする基板処理装置。 - 前記容器は開閉部を有することを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15299297A JP4114972B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 基板処理装置 |
TW087100840A TW393522B (en) | 1997-05-27 | 1998-01-22 | Substrate processing device |
US09/022,880 US6070552A (en) | 1997-05-27 | 1998-02-12 | Substrate processing apparatus |
KR1019980008075A KR100316670B1 (ko) | 1997-05-27 | 1998-03-11 | 기판처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15299297A JP4114972B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 基板処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10330944A JPH10330944A (ja) | 1998-12-15 |
JP4114972B2 true JP4114972B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=15552600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15299297A Expired - Fee Related JP4114972B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 基板処理装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6070552A (ja) |
JP (1) | JP4114972B2 (ja) |
KR (1) | KR100316670B1 (ja) |
TW (1) | TW393522B (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6576062B2 (en) * | 2000-01-06 | 2003-06-10 | Tokyo Electron Limited | Film forming apparatus and film forming method |
JP4817210B2 (ja) * | 2000-01-06 | 2011-11-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置および成膜方法 |
US6403479B1 (en) * | 2000-03-17 | 2002-06-11 | Hitachi, Ltd. | Process for producing semiconductor and apparatus for production |
WO2002014810A2 (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-21 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for tuning a plasma reactor chamber |
US6852242B2 (en) | 2001-02-23 | 2005-02-08 | Zhi-Wen Sun | Cleaning of multicompositional etchant residues |
JP4656808B2 (ja) * | 2002-11-27 | 2011-03-23 | 株式会社アルバック | 真空装置及び加熱処理装置 |
US7976673B2 (en) * | 2003-05-06 | 2011-07-12 | Lam Research Corporation | RF pulsing of a narrow gap capacitively coupled reactor |
US7993489B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-08-09 | Tokyo Electron Limited | Capacitive coupling plasma processing apparatus and method for using the same |
JP2007025117A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Seiko Epson Corp | 配向膜の製造装置、液晶装置、及び電子機器 |
KR101365129B1 (ko) * | 2007-07-12 | 2014-02-20 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 프로세스 챔버 내의 기판을 센터링하기 위한 장치 및 방법 |
US7745350B2 (en) * | 2007-09-07 | 2010-06-29 | Applied Materials, Inc. | Impurity control in HDP-CVD DEP/ETCH/DEP processes |
US8118946B2 (en) * | 2007-11-30 | 2012-02-21 | Wesley George Lau | Cleaning process residues from substrate processing chamber components |
JP2011512020A (ja) * | 2007-12-20 | 2011-04-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 移送モジュール上の1つの単独ファセットを使用する互い違いの二重プロセスチャンバー |
US20090188624A1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for enhancing flow uniformity in a process chamber |
CN102403181B (zh) * | 2010-09-14 | 2015-09-02 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 工艺腔室及应用该工艺腔室的等离子体处理设备 |
CN105122431A (zh) * | 2013-03-13 | 2015-12-02 | 应用材料公司 | 脉冲式直流等离子体蚀刻方法以及设备 |
WO2015200432A1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-12-30 | Meacham Kirby G B | Variable compression connecting rod |
US10266943B2 (en) * | 2014-06-27 | 2019-04-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma corrosion resistive heater for high temperature processing |
KR20230103137A (ko) | 2021-12-31 | 2023-07-07 | 세메스 주식회사 | 기판처리장치 및 방법 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0711446A (ja) * | 1993-05-27 | 1995-01-13 | Applied Materials Inc | 気相成長用サセプタ装置 |
EP0661731B1 (en) * | 1993-12-28 | 2000-05-31 | Applied Materials, Inc. | A single chamber CVD process for thin film transistors |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP15299297A patent/JP4114972B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-22 TW TW087100840A patent/TW393522B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-02-12 US US09/022,880 patent/US6070552A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-11 KR KR1019980008075A patent/KR100316670B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19980086528A (ko) | 1998-12-05 |
TW393522B (en) | 2000-06-11 |
KR100316670B1 (ko) | 2002-02-19 |
US6070552A (en) | 2000-06-06 |
JPH10330944A (ja) | 1998-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4114972B2 (ja) | 基板処理装置 | |
TWI809154B (zh) | 成膜裝置及成膜方法 | |
JP4118954B2 (ja) | プロセスガスの均一な分配のためのシャワーヘッド | |
JP5100936B2 (ja) | 基板処理チャンバ、堆積装置およびガス分配器 | |
JP4394073B2 (ja) | 処理ガス導入機構およびプラズマ処理装置 | |
JP4652327B2 (ja) | 基板処理装置 | |
US5556474A (en) | Plasma processing apparatus | |
WO2004102650A1 (ja) | プラズマ処理装置 | |
JP2003197615A (ja) | プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 | |
TW201619414A (zh) | 預清洗腔室及電漿加工裝置 | |
KR20050088454A (ko) | 챔버 에지에서의 세정율을 개선하는 차단기 플레이트우회로 설계 | |
JP2001140076A (ja) | シリコン−酸素−炭素の堆積処理を行う基板処理チャンバの排気ラインから残存物を除去するために改善された方法 | |
US20090314435A1 (en) | Plasma processing unit | |
TWI725034B (zh) | 電漿處理方法 | |
TWI286780B (en) | Substrate processing system and manufacturing method of semiconductor device | |
JP5232512B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
TWI814533B (zh) | 基板處理設備 | |
JP2990551B2 (ja) | 成膜処理装置 | |
JP2003273020A (ja) | 基板処理方法 | |
JP4089873B2 (ja) | プラズマ処理装置およびその初期化方法 | |
JP2002334870A (ja) | 高密度プラズマcvd装置のリモートプラズマクリーニング方法 | |
JP3835376B2 (ja) | 成膜処理装置 | |
KR20030027505A (ko) | 배기 구조가 개선된 반도체 처리장치 | |
JP3595508B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
JP2001140077A (ja) | 半導体製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040524 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080415 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140425 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |