JP4437394B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物に対して、加熱を行いながら成膜、エッチング若しくはアッシング等の処理を行う真空処理装置に関する。

半導体製造用シリコンウェハなどの被処理物を、真空容器内において高温で処理する装置として、成膜装置やドライエッチング装置が存在する。このうち、成膜装置における成膜プロセスでは、被処理物以外の部分、例えば、真空容器の側壁やヒーターの周辺部などにも成膜されてしまう。このため、反応性の高いガスを使って、真空容器内を定期的にクリーニングする必要がある。また、ドライエッチング装置においても、エッチング処理能力を高めるために、反応性の高いプロセスガス（反応ガス）を使用したり、プロセスガスにプラズマ等を照射して活性化させ、反応性を高めたものを使用している。

このように、真空容器内に反応性の高いガスを導入することによって、所望の処理を行うことができるが、その一方で、真空容器自体及びその内部の構成物にも反応が起こり易くなり、腐食やエッチングが進行する可能性がある。これに対処するため、通常は、真空容器内及び内部構成物に対して、耐腐食性や耐エッチング性を有する材料による表面処理を行っている。

ところで、真空容器内には、被処理物を加熱して処理能力を高めるために、ヒーター等を有する加熱装置が設けられている。この加熱装置の周辺部は非常に高温となるため、反応がより活性化される。従って、高温化する箇所の表面処理を行う材料としては、耐腐食性、耐エッチング性を有するとともに、耐熱性のある材料を採用することが望ましいが、かかる要求を満たす材料は少ない。これに対処するため、図５に示すように、真空容器Ｃと加熱装置Ｈとを、石英などの材料から成る隔離壁Ｄによって、それぞれ完全に隔離することが考えられる。この場合には、載置台Ｔ上の被処理物Ｗに接触した反応ガス（一点鎖線）は、整流板Ｂに形成された連通孔Ｐ２、真空容器Ｃの排気口Ｐ４を介して外部に排出され、ヒーターＨまで到達することはない。

また、その他にも、図６に示すように、ヒーターＨの周囲を載置台Ｔ兼用の容器で覆い、この容器内に不活性ガスなどの安定なガス（点線）を導入し、ヒーターＨの腐食等が進行しないようにすることが考えられる。この場合には、反応ガス（一点鎖線）は、真空容器Ｃの上部の反応ガス導入口３から導入され、載置台Ｔ上の被処理物Ｗに接触し、整流板Ｂに形成された連通孔Ｐ２、真空容器Ｃの排気口Ｐ４を介して外部に排出される。一方、ヒーターＨの周囲の不活性ガスは、載置台Ｔの側面の不活性ガス排気口Ｐ３から排出され、排気口Ｐ４から排出される。

より具体的な従来技術としては、例えば、特許文献１に、加熱ユニットの周辺を窒素ガスで充満させ、反応ガスの進入を防ぎ、ヒーターなどを保護する技術が開示されている。この従来技術は、被処理物近傍の吹出口から窒素ガスを吹き出し、加熱ユニットを収容する回転ドラム内に窒素ガスを充填させることにより、加熱ユニットと反応ガスとの接触を防止するものである。

さらに、特許文献２には、加熱ヒータを備えた載置台と、被処理物であるウエハとの間に、不活性ガスを流すことにより、反応ガスが被処理物裏面や載置台に接触することを防止する技術が開示されている。この特許文献２には、反応ガスの流れを妨害しないように、不活性ガスの流量を制限することと、そのために流路幅、流路長等の寸法を工夫することが記載されている。

特開２００１−２７４０９４号公報 特開２００１−５３０３０号公報

しかしながら、被処理物を処理する真空容器と被処理物を加熱する加熱装置とを完全に隔離する方式の場合には、ヒーター周辺部の腐食等は防げるが、真空処理装置全体が大型化し、それに伴ってコストが高くなるという問題がある。また、この方式では、真空容器の上部全面若しくは下部全面が、加熱装置のために使用されることになるので、装置構成上の自由度が少なくなり、設計が制限される。

また、加熱装置の周辺部に不活性ガスなどの安定なガスを流す方式では、反応ガス以外の不活性ガスを真空槽内に導入することになるため、この不活性ガスが所定の処理を行う際に妨げとなる可能性がある。例えば、不活性ガスが存在することにより、反応ガスによる被処理物のエッチング速度が低下する等の問題が生ずる。

また、ヒーター等の部品が浸食されないようにするためには、被処理物を処理するための反応ガスに対して、不活性ガスの流量を大きくする必要がある。しかし、上記のような技術では、不活性ガスの吹き出し位置が被処理物近傍にあるため、被処理物の処理低下を防ぐために不活性ガスの流量を大きくするには限界があり、所望の効果が得られない場合がある。さらに、不活性ガス流量の増大は、コスト的な問題が生じる。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、大型化、高コスト化することなく、不要な反応を抑えて、被処理物に対する高い処理能力が得られる真空処理装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空引き可能な真空容器と、前記真空容器内に設けられ、反応ガスにより被処理物を処理する処理室と、前記処理室内の被処理物を加熱する加熱装置と、反応ガスを前記処理室内に導入する反応ガス導入部と、反応ガスを前記真空容器外へ排出する反応ガス排気部とを有する真空処理装置において、前記加熱装置の周囲を覆うことにより、前記加熱装置と前記反応ガスとの接触を遮る容器である遮蔽部を備え、前記遮蔽部は、その上面に被処理物を載置可能な載置面を有する載置台であり、前記遮蔽部には、その下部に前記反応ガスとは異なるパージガスを前記加熱装置の周囲に導入するパージガス導入部と、前記処理室から離隔した位置にパージガスを排出するパージガス排気部とが設けられ、前記パージガス排気部は、前記処理室とは反対側に設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項１記載の発明では、遮蔽部である載置台を構成する容器内に導入されたパージガスは、低流量であっても容器内に充満する。このため、高温に加熱された加熱装置及びその周りの部品は、反応ガスとの接触が遮られ、腐食されることが防止される。また、遮蔽部が存在するとともに、パージガス排気部が、処理室と反対側の離隔した位置である容器の下部に設けられているので、パージガスの処理室への混入が防止され、反応が低下することがない。さらに、真空容器内に構成される小型の載置台内に不活性ガスを充満させることによって、反応ガスと加熱装置との接触が防止されるので、パージガス流量の増大や装置の大型化によるコスト高を抑制できる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空処理装置において、前記パージガスが前記反応ガスとともに排気されるように、前記パージガス排気部は、前記反応ガス排気部の近傍に設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項２記載の発明では、パージガス排気部が、反応ガス排気部の近傍に設けられているので、反応ガスとともにパージガスの排気が促進され、処理室へのパージガスの混入がより一層防止される。

請求項３記載の発明は、真空引き可能な真空容器と、前記真空容器内に設けられ、反応ガスにより被処理物を処理する処理室と、前記処理室内の被処理物を加熱する加熱装置と、反応ガスを前記処理室内に導入する反応ガス導入部と、反応ガスを前記真空容器外へ排出する反応ガス排気部とを有する真空処理装置において、前記加熱装置の周囲を覆うことにより、前記加熱装置と前記反応ガスとの接触を遮る遮蔽部を備え、前記遮蔽部には、前記反応ガスとは異なるパージガスを前記加熱装置の周囲に導入するパージガス導入部と、前記処理室から離隔した位置にパージガスを排出するパージガス排気部とが設けられ、前記パージガス排気部は、前記処理室とは反対側に設けられ、前記遮蔽部の近傍には、パージガスの排気経路を延長する延長部が設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項３記載の発明では、延長部によって、パージガスの排気経路が長くなるので、装置の排気コンダクタンスの低下と加熱装置への反応ガス流入が効果的に防止される。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の真空処理装置において、前記延長部は、複数の筒状体により構成され、前記複数の筒状体は、前記反応ガス排気部近傍がパージガスの排気位置となるように、前記真空容器内の対向する位置に固定された内側の筒状体と外側の筒状体を含むことを特徴とする。
以上のような請求項４記載の発明は、延長部を複数の筒状体により簡単に構成できるとともに、加熱装置からの熱量の損出を防ぐことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空処理装置において、前記反応ガス排気部には反応ガス排気管が接続され、前記パージガス排気部にはパージガス排気管が接続され、前記反応ガス排気管と前記パージガス排気管とは、前記真空容器の外部において連通していることを特徴とする。
以上のような請求項５記載の発明では、反応ガスは反応ガス排気管により排気させ、パージガスはパージガス排気管により排気させ、両ガスを真空容器外において合流させるので、加熱装置の周囲への反応ガスの流入と処理室への不活性ガスの流入を、より確実に防止することができる。

以上の通り、本発明によれば、大型化、高コスト化することなく、不要な反応を抑えて、被処理物に対する高い処理能力が得られる真空処理装置を提供することができる。

以下、本発明の真空処理装置を実施するための最良の形態（実施形態）について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
［構成］
まず、第１の実施形態の構成を、図１を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態の縦断面の概略を示した構成図である。すなわち、本実施形態は、反応ガスが供給される処理室２が内部に形成された真空容器１を備えている。この真空容器１には、処理室２に連通する反応ガス導入口３が設けられている。反応ガス導入口３は、例えば、成膜やドライエッチング等の処理を行う反応ガスを処理室２内に導入するために、図示しない反応ガス供給源に接続されている。また、真空容器１内には、被処理物４が載置される載置台５が設けられている。この載置台５は、カーボンにＳｉＣコートを施した容器であり、その上面が被処理物４を載置可能な載置面となっている。

そして、載置台５の内部には、被処理物４を加熱するためのヒーター６が配設されている。このため、載置台５は、ヒーター６の周囲を覆い、ヒーター６と反応ガスとの接触を遮る遮蔽部の役割を果たしている。載置台５の下部には、中央に不活性ガス導入口５ａが形成されるとともに、その近傍で処理室から離隔した位置に不活性ガス排気口５ｂが形成されている。また、真空容器１の下部には、載置台５の不活性ガス導入口５ａに連続する不活性ガス供給口１ａが設けられており、図示しない不活性ガス供給源に接続されている。なお、不活性ガス導入口５ａ及び不活性ガス供給口１ａを介して、ヒーター６からのヒーター用通電棒６ａが導出されており、このヒーター用通電棒６ａを介して、図示しない電源系統にヒーター６が接続されている。

さらに、真空容器１の下部には、その外縁近傍に反応ガス及び不活性ガスの排気口１ｂが設けられ、図示しない真空排気装置に接続されている。この排気口１ｂは、載置台５の不活性ガス排気口５ｂの近傍に設けられているため、不活性ガス排気口５ｂから排出された不活性ガスは、反応ガスの最下流位置において合流して排気されるように構成されている。そして、真空容器１内には、載置台５に載置された被処理物４が収容される処理室２と、その下部領域（ガス排気領域）に区分する整流板７が設けられている。この整流板７には、処理室２からの反応ガスを排気するために、処理室２と下部領域とを連通する連通孔７ａが形成されている。なお、被処理物４の真空容器１内への搬入、載置台５への載置、真空容器１外への排出を行うための機構及びそのための真空容器１側の構造については、公知のあらゆる技術を適用可能であるため、説明を省略する。

［作用］
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、図示しない機構によって被処理物４が載置台５に載置されると、真空排気装置によって真空容器１内が真空引きされる。そして、ヒーター６によって加熱される被処理物４が、反応ガス導入口３から処理室２内に導入される反応ガス（図中、一点鎖線で示す）によって処理（成膜、エッチング等）される。これと同時に、不活性ガス導入口５ａから載置台５内に、パージガスとしての不活性ガス（図中、点線で示す）が導入されるので、ヒーター６の周辺部が不活性ガスで覆われ、反応ガスの流入が妨げられる。従って、ヒーター６の腐食が完全に防止される。載置台５内に導入された不活性ガスは、不活性ガス排気口５ｂから真空容器１内に排気される。反応ガスは、連通孔７ａを通って、排気口１ｂから排気される。不活性ガスも、載置台５の外面と真空容器１の内面との間を通って、排気口１ｂから排気される。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、載置台５の容器内に導入された不活性ガスは、低流量であっても容器内に充満するので、高温に加熱されたヒーター６の周りの部品が、反応ガスによって腐食されることが防止される。そして、不活性ガスは、載置台５の容器の下部にある不活性ガス排気口５ｂから、真空容器１内に排出され、その近傍にある排気口１ｂから反応ガスと一緒に排気される。従って、不活性ガスは、処理室２の内部に混入することがなく、反応が低下しない。さらに、真空容器１内に構成される小型の載置台５内に不活性ガスを充満させることによって、反応ガスとヒーター６との接触が防止されるので、不活性ガス流量の増大や装置の大型化によるコスト高を抑制できる。

［第２の実施形態］
［構成］
次に、第２の実施形態の構成を、図２を参照して説明する。なお、図２は、本実施形態の縦断面の概略を示した構成図である。すなわち、本実施形態は、真空容器１内における整流板７の下部領域であって、載置台５の外部側面の周囲に、円筒状の構造物である一対の遮熱リング８が配設されている。一対の遮熱リング８は、真空容器１内底側（排気口１ｂ近傍）が不活性ガスの排気位置となるように、真空容器１側に固定されたもの（内側）と整流板７側に固定されたもの（外側）とによって構成されている。その他の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様である。これにより、遮熱リング８は、不活性ガス排気口５ｂからの不活性ガスの排気経路を延長する延長部の役割を果たす。

［作用］
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、上記の第１の実施形態と同様に、反応ガス（一点鎖線）による処理が行われる。これと同時に、載置台５内に導入された不活性ガス（点線）によって、ヒーター６の周辺部への反応ガスの流入が妨げられ、ヒーター６の腐食が完全に防止される。載置台５内に導入された不活性ガスは、不活性ガス排気口５ｂから真空容器１内に排気されるが、遮熱リング８によって、排気経路が大きく迂回若しくは蛇行するので、実質的に排気経路が延長される。反応ガスは、連通孔７ａを通って、排気口１ｂから排気される。遮熱リング８を経由して来た不活性ガスも、排気口１ｂから排気される。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、上記のように、遮熱リング８によって、不活性ガスの排気経路が延長されているので、装置の排気コンダクタンスの低下とヒーター６周辺への反応ガス流入が効果的に防止される。また、遮熱リング８を抜けた不活性ガスは、排気口１ｂから即座に排気されるので、処理室２の内部に混入することがなく、反応が低下することがない。さらに、筒状の遮熱リング８は、載置台５の周囲を二重に覆うので、ヒーター６からの熱量の損出を防ぐことができる。

［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態には限定されない。例えば、図３に示すように、真空排気装置に接続された排気管９を、排気口１ｂに接続するとともに、不活性ガス排気口５ｂに不活性ガス排気管１０を接続し、不活性ガス排気管１０を真空容器１外に導出して、排気管９に連通させた構成とすることも可能である。かかる構成とすることにより、ヒーター６の周囲への反応ガスの流入と、処理室２への不活性ガスの流入を、より一層確実に防止することができる。

また、図４に示すように、排気口１ｂとは独立に、排気装置に接続された不活性ガス排気管１１を、不活性ガス排気口５ｂに接続した構成とすることによっても、同様の効果が得られる。なお、各種の排気口の大きさ、数、形状等は特定のものには限定されない。不活性ガス排気口５ｂの位置については、上記のように、処理室２とは全く逆の位置に配設することが望ましいが、処理室２と十分に離隔した位置であればよい。

反応ガスの加熱装置への接触を防止する遮蔽部の形状は、上記の載置台５として示した容器形状には限定されない。容器内部に、ヒーター６の周囲に不活性ガスを集中させるような曲面や整流板を形成することも可能である。その材質若しくはコーティング材については、例えば、内部は、耐腐食性、耐エッチング性よりも耐熱性を重視した材料とし、外部は、耐熱性よりも耐腐食性、耐エッチング性を重視した材料とすることが考えられる。上記実施形態における遮熱リング８は、排気口１ｂの近傍に不活性ガスが排気されるようにできればよく、１つの筒状体によって構成しても、３つ以上の筒状体によって構成してもよい。また、延長部の構成は、筒状体によるものには限定されず、不活性ガスの流路を延長、迂回、蛇行等させる種々の構造が適用可能である。

さらに、本発明の真空処理装置は、例えば、成膜、エッチング、アッシング等の他、反応ガスを用いる処理装置に広く適用可能であり、被処理物も、例えば、半導体用のシリコンウェハ、プリント基板、ＬＣＤ基板等、種々のものが考えられ、特定のものには限定されない。このような処理内容、処理対象に応じて、使用する反応ガスやパージガスの種類も、適宜変更可能である。従って、パージガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが望ましいが、加熱装置の反応を防止できるものであれば、他の気体であってよい。

本発明の真空処理装置の第１の実施形態を示す簡略縦断面図である。 本発明の真空処理装置の第２の実施形態を示す簡略縦断面図である。 本発明の真空処理装置の他の実施形態を示す簡略縦断面図である。 本発明の真空処理装置の他の実施形態を示す簡略縦断面図である。 従来の真空処理装置の一例を示す簡略縦断面図である。 従来の真空処理装置の他の一例を示す簡略縦断面図である。

符号の説明

１…真空容器
１ａ…不活性ガス供給口
１ｂ…排気口
２…処理室
３…反応ガス導入口
４…被処理物
５…載置台
５ａ…不活性ガス導入口
５ｂ…不活性ガス排気口
６…ヒーター
６ａ…ヒーター用通電棒
７…整流板
７ａ…連通孔
８…遮熱リング
９…排気管
１０，１１…不活性ガス排気管

Claims (5)

1. 真空引き可能な真空容器と、前記真空容器内に設けられ、反応ガスにより被処理物を処理する処理室と、前記処理室内の被処理物を加熱する加熱装置と、反応ガスを前記処理室内に導入する反応ガス導入部と、反応ガスを前記真空容器外へ排出する反応ガス排気部とを有する真空処理装置において、
   前記加熱装置の周囲を覆うことにより、前記加熱装置と前記反応ガスとの接触を遮る容器である遮蔽部を備え、
   前記遮蔽部は、その上面に被処理物を載置可能な載置面を有する載置台であり、
   前記遮蔽部には、その下部に前記反応ガスとは異なるパージガスを前記加熱装置の周囲に導入するパージガス導入部と、前記処理室から離隔した位置にパージガスを排出するパージガス排気部とが設けられ、
   前記パージガス排気部は、前記処理室とは反対側に設けられていることを特徴とする真空処理装置。
2. 前記パージガスが前記反応ガスとともに排気されるように、前記パージガス排気部は、前記反応ガス排気部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 真空引き可能な真空容器と、前記真空容器内に設けられ、反応ガスにより被処理物を処理する処理室と、前記処理室内の被処理物を加熱する加熱装置と、反応ガスを前記処理室内に導入する反応ガス導入部と、反応ガスを前記真空容器外へ排出する反応ガス排気部とを有する真空処理装置において、
   前記加熱装置の周囲を覆うことにより、前記加熱装置と前記反応ガスとの接触を遮る遮蔽部を備え、
   前記遮蔽部には、前記反応ガスとは異なるパージガスを前記加熱装置の周囲に導入するパージガス導入部と、前記処理室から離隔した位置にパージガスを排出するパージガス排気部とが設けられ、
   前記パージガス排気部は、前記処理室とは反対側に設けられ、
   前記遮蔽部の近傍には、パージガスの排気経路を延長する延長部が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
4. 前記延長部は、複数の筒状体により構成され、
   前記複数の筒状体は、前記反応ガス排気部近傍がパージガスの排気位置となるように、前記真空容器内の対向する位置に固定された内側の筒状体と外側の筒状体を含むことを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
5. 前記反応ガス排気部には反応ガス排気管が接続され、前記パージガス排気部にはパージガス排気管が接続され、前記反応ガス排気管と前記パージガス排気管とは、前記真空容器の外部において連通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空処理装置。

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