JPH0488162A

JPH0488162A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH0488162A
Application number: JP20325090A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nukui; 貫井　利男
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、薄膜形成技術に関し、特に、薄膜形成におけ
る異物対策および保守管理などに適用して有効な技術に
関する。

〔従来の技術〕

たとえば、半導体装置の製造工程などにおいては、周知
のスパッタリングや化学気相成長技術などによって半導
体基板の表面に所望の物質からなる薄膜を形成すること
が行われている。

その場合、処理中における装置の過熱を防止するなどの
観点から、処理室の壁面などに、たとえば通水その他の
技術による冷却機構を設置することが知られている。

なお、半導体装置の製造工程におけるスパッタリングに
よる薄膜形成装置の一例に関しては、たとえば株式会社
工業調査会、昭和５９年１１月２０日発行、「電子材料
Ｊ　１９８４年１１月号別冊Ｐ１０２〜Ｐ１０７、など
の文献に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術の場合には、冷却温度は、せ
いぜい常温程度までであり、この程度の冷却では、処理
室壁面の過熱を防止するという効果は得られるものの、
処理室の内壁面に付着した反応生成物粒子の物理吸着な
どによる安定な捕捉効果は得られない。このため、付着
粒子が不時に剥離し、異物となって半導体基板に付着し
て製品不良をもたらしたり、処理室の内壁面に付着した
反応生成物粒子が薄膜化して、剥離／洗浄作業が困難に
なるなどの問題がある。

そこで、本発明の目的は、被処理物に形成される薄膜に
おける異物の付着による欠陥を減少させることが可能な
薄膜形成技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、処理室の清掃などの保守管理を容
易に行うことが可能な薄膜形成技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願にふいて開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下８己のとおりである。

すなわち、本発明になる薄膜形成装置は、処理室内に設
けられたステージに載置される被処理物に対して、所望
の物質からなる薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
処理室の壁面に、当該壁面を液化ガスによって冷却する
冷却手段を設けたものである。

〔作用〕

一般に、物質の物理的な吸着力は、低温はど大きくなり
、また、スパッタリングや化学気相成長などによって形
成される薄膜は、形成面の温度が低いほど多孔質で密度
や強度が小さくなるという傾向がある。

したがって、上記した本発明の薄膜形成装置によれば、
被処理物に対するスパッタリングなどによる薄膜形成中
は、冷却手段の液化ガスによって当該液化ガス程度の極
低温に処理室の壁面を冷却するとともに、被処理物が載
置されるステージと処理室との間を第２の仕切り空間に
よって断熱し、当該ステージには第２の加熱手段を配置
して、薄膜形成中における被処理物を所定の温度に加熱
する。

これにより、処理室の内部で発生する反応生成粒子など
のうち、処理室の壁面に付着するものは、低温に冷却さ
れている当該壁面上に大きな物理吸着力によって確実に
捕捉された状態となるとともに、捕捉された粒子によっ
て形成される薄膜は、低密度および低強度のものとなり
、常温への復帰などによって、簡単に剥離除去可能な状
態となる。

一方、目的の被処理物では、所定の温度の加熱状態によ
って、緻密な薄膜の形成が行われ、このとき、処理室の
壁面に付着した粒子は、安定に捕捉されているので、異
物となって被処理物の表面に付着することがない。

この結果、被処理物に対しては、異物などによる欠陥な
どのない、所定の物質からなる緻密で良好な薄膜を形成
することができる。

また、処理室内の清掃などの保守管理に際しては、当該
処理室の冷却を解除し、常温に復帰させるとともに、た
とえば、当該処理室に第１の加熱手段を設け、当該加熱
手段による加熱によって、壁面に吸着していた異物粒子
などの脱着を促進することで、処理室の内壁面に付着し
た異物の除去などの保守管理作業を容易に遂行すること
ができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である薄ＷＬ形成装置の構
成の一例を模式的に示す断面図である。

密閉された処理室１の内部には、電極を兼ねるステージ
２が設けられ、このステージ２の上には、たとえば半導
体基板の被処理物３が載置されるとともに、当該被処理
物３は、処理室１の一部に設けられた図示しない出入口
を通じて搬入／搬出される構造となっている。

処理室１の内部において、ステージ２に対向する位置に
は、所定の物質からなるターゲット４が配置されている
。

このターゲット４とステージ２との間には、高周波電源
５から、高周波電力が印加されるように構成されている
。

この場合、処理室１は、その内部に形成された仕切り空
間１ａによって、厚さ方向に、内側領域１ｂおよび外側
領域１ｃに分離された多重構造を呈している。

そして、内側領域１ｂの壁面内には、コンプレッサ６に
接続される冷却配管７が配置されており、コンプレッサ
６において得られる液化ガスＧを、冷却配管７の内部を
流通させることによって、ステージ２およびターゲット
４などが収容される密閉空間を構成する処理室ｌの内壁
面１ｄを随時、液化ガスＧと同程度の極く低い温度に冷
却するものである。

仕切り空間１ａの外側の外側領域ＩＣには、たとえば電
気ヒータなどからなる第１加熱機構８が配電されてふり
、随時、処理室ｌの内壁面１ｄを所望の温度に加熱する
ことが可能になっている。

仕切り空間１ａには、当該仕切り空間１ａに対して、所
望の断熱材ふよび伝熱材の注入／排出を行ったり、当該
仕切り空間１ａの真空排気および排気解除などを行う、
断熱制御機構９が接続されており、当該仕切り空間１ａ
に対する断熱材の注入または真空排気によって、外側領
域１ｃと内側領域１ｂとを断熱するとともに、伝熱材の
注入、または真空状態の解除によって、両者の断熱状態
を解除する動作を行うようになっている。

また、処理室１の内壁面１ｄとステージ２との間は、仕
切り空間２ａが設けられており、この仕切り空間２ａは
、前記断熱制御機構９に接続されることにより、前記仕
切り空間１ａと同様にして、ステージ２と処理室１との
間における断熱右よび断熱状態の解除を、随時行うこと
が可能になっている。

ステージ２の内部には、電気ヒータなどからなる第２加
熱機構１０が配置されており、ステージ２に載置された
被処理物３を随時所望の温度に加熱する操作を行うよう
になっている。

また、処理室１の内壁面１ｄは、たとえば鏡面加工が施
されており、後述のような薄膜形成処理中にプラズマな
どから放射される熱線を効率よく反射させることにより
、内壁面１ｄの温度上昇を防止する構造となっている。

特に、図示しないが、処理室１には、真空排気装置およ
びガス供給機構が接続されており、当該処理室１の内部
を、随時、所望の真空度に排気することが可能になって
いるとともに、所望の圧のガスを処理室１の内部に、随
時、導入することが可能になっている。

以下、本実施例の薄膜形成装置の作用の一例について説
明する。

まず、通常の稼働状態の場合を説明する。

通常の稼働状態では、まず、断熱側副機構９によって、
処理室１の壁面内の仕切り空間１ａおよびステージ２と
処理室１との間の仕切り空間２ａを、断熱状態にする。

また、ステージ２およびターゲット４などが収容される
密閉空間を構成する処理室１の内側領域１ｂ、すなわち
内壁面１ｄは、冷却配管７の内部にコンプレッサ６から
液化ガスＧを流通させることによって、極低温に冷却さ
れるとともに、ステージ２に載置された被処理物３は、
第２加熱機構１０によって所定の温度に加熱される。

このとき、仕切り空間１ａが断熱状態にあるたｔ１液化
ガスＧの流通による内壁面１ｄの冷却が効果的に行われ
る。

そして、処理室ｌの内部の密閉空間を所望の真空度に排
気した状態で、たとえば所定圧のアルゴンガスなどを導
入し、さらにステージ２とターゲット４との間に高周波
電源５から高周波電力を印加することによって、アルゴ
ンガスのプラズマを、ターゲット４とステージ２との間
の空間に形成する。

そして、このプラズマから得られるイオンなどによって
ターゲット４を衝撃する際に当該ターゲット４から発生
する所望の物質のスパッタ粒子を、対向する位置にある
ステージ２に載置され、所定の温度に加熱されている被
処理物３の表面に堆積させることによって、被処理物３
０表面に所望の物質からなる薄膜を緻密に形成する。

一方、このような処理中に処理室１の内部に発生するス
パッタ粒子の一部は、処理室１の内壁面Ｉｄに異物とな
って付着するが、本実施例の場合には、内壁面１ｄが液
化ガスＧの流通によって極低温に冷却されているため、
大きな物理吸着力が付着粒子に作用する。

また、プラズマから内壁面１ｄに照射される熱線は、当
該内壁面１ｄが鏡面仕上げされているため、はとんどが
反射され、内壁面１ｄの温度上昇による前述のような付
着粒子に対する物理吸着力が低下することが防止される
。

このため、当該付着粒子は、処理室１の内壁面１ｄに安
定に捕捉された状態となり、当該内壁面１ｄから不時に
剥離し、異物となって被処理物３の表面に付着すること
が確実に防止され、異物の付着によって被処理物３０表
面に形成中の薄膜に欠陥などが発生することが確実に回
避される。

また、処理室１の内壁面１ｄに付着／堆積した粒子によ
って構成される薄膜は、当該内壁面１ｄが低温であるた
め多孔質で、常温状態などにおける付着強度の弱いもの
となる。

次に、処理室１の内部の清掃などの保守管理作業は、−
例として次のように行われる。

まず、断熱制御機構９の動作によって処理室１の仕切り
空間１ａにおける前述のように断熱状態を解除する。

次に、処理室１の外側領域ＩＣに設けられた第１加熱機
構８を作動させることによって、処理室１の内壁面１ｄ
を所望の温度に加熱すると同時に、当該処理室１の内部
の排気を行う。

これにより、前述のような薄膜形成中に当該処理室１の
内壁面１ｄに吸着されていた粒子などの異物の脱着が促
進され、内壁面１ｄから離脱した粒子などの異物は、排
気流とともに処理室ｌの外部に排除され、こうして処理
室１の内壁面１ｄの清掃が行われる。

また、処理室１を分解して清掃する際には、前述のよう
に、薄膜形成処理中の処理室１の内壁面１ｄに付着形成
される薄膜の常温にふける付着強度は極めて小さいため
、所定の清掃工具などによるかき落とし作業などによっ
て容易に除去することができる。

これにより、たとえば、特別な薬液などによるエツチン
グなどの煩雑な作業を行うことなく、処理室１の内壁面
１ｄの清掃などの保守管理作業を容易かつ迅速に遂行す
ることができる。

なお、上記の説明では、被処理物３に対する薄膜形成処
理の一例として、スパッタリング技術を用いる場合につ
いて説明したが、これに限らず、化学気相成長技術など
による薄膜形成を行ってもよいことは言うまでもない。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、処理室の構成としては、前記実施例に例示し
たものに限らず、同様の機能を達成できるものであれば
他の構成であってもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとふりで
ある。

すなわち、本発明になる薄膜形成装置によれば、処理室
の内部で発生する反応生成粒子などのうち、処理室の壁
面に付着するものは、低温に冷却されている当該壁面上
に大きな物理吸着力によって確実に捕捉された状態とな
るとともに、捕捉された粒子によって形成される薄膜は
、低密度および低強度のものとなり、常温への復帰など
によって、簡単に剥離除去可能な状態となる。一方、目
的の被処理物では、所定の温度の加熱状態によって、緻
密な薄膜の形成が行われ、このとき、処理室の壁面に付
着した粒子は、安定に捕捉されているので、異物となっ
て被処理物の表面に付着することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である薄膜形成装置の構成
の一例を模式的に示す断面図である。１・・・処理室、１ａ・・・仕切り空間、１ｂ・・・内
側領域、ｌｃ・・・外側領域、１ｄ・・・内壁面、２・
・・ステージ、２ａ・・・仕切り空間、３・・・被処理
物、４・・・ターゲット、５・・・高周波電源、６・・
・コンプレッサ、７・・・冷却配管、８・・・第１加熱
機構、９・・・断熱制御機構、１０・・・第２加熱機構
、Ｇ・・・液化ガス。第１ｒｌＡ代理人　弁理士　筒　井　大　和

Claims

【特許請求の範囲】

１．処理室内に設けられたステージに載置される被処理
物に対して、所望の物質からなる薄膜を形成する薄膜形
成装置であって、前記処理室の壁面に、当該壁面を液化
ガスによって冷却する冷却手段を備えたことを特徴とす
る薄膜形成装置。
２．前記処理室の壁面は、第１の仕切り空間を介して、
厚さ方向に内側領域および外側領域に分離され、前記外
側領域には第１の加熱手段を配置し、前記内側領域には
前記冷却手段を配置したことを特徴とする請求項１記載
の薄膜形成装置。
３．前記ステージと前記処理室との間には第２の仕切り
空間が形成され、当該ステージには第２の加熱手段を配
置したことを特徴とする請求項１または２記載の薄膜形
成装置。
４．前記第１の仕切り空間および第２の仕切り空間内の
高真空排気および排気解除によって、前記内側領域と前
記外側領域との間、および前記処理室と前記ステージと
の間の断熱および断熱解除を行うようにしたことを特徴
とする請求項１，２または３記載の薄膜形成装置。
５．前記第１の仕切り空間および第２の仕切り空間内へ
の熱伝達物質の注入および排出によって、前記内側領域
と前記外側領域との間、および前記ステージと前記処理
室との間の断熱および断熱解除を行うようにしたことを
特徴とする請求項１，２または３記載の薄膜形成装置。
６．前記処理室の内面を、鏡面仕上げするか、または、
熱線に対して高反射率の物質で被覆したことを特徴とす
る請求項１，２，３，４または５記載の薄膜形成装置。
７．前記処理室の内部において、前記被処理物が載置さ
れる前記ステージに対向する位置に所望の物質からなる
ターゲットが配置され、スパッタリングによって前記被
処理物に対する所望の物質からなる薄膜の形成を行うよ
うにした請求項１，２，３，４，５または６記載の薄膜
形成装置。
８．前記被処理物に対する薄膜形成処理の遂行中には、
前記第１の仕切り空間および第２の仕切り空間を断熱状
態にするとともに、前記冷却手段による前記内側領域の
冷却、およびステージの前記第２の加熱手段による加熱
を行い、前記処理室内の空間に発生する粒子を物理吸着
によって捕捉し、前記処理室内の清掃作業時には、前記
第１の仕切り空間の断熱状態を解除するとともに、前記
第１の加熱手段を作動させることにより、前記処理室の
内壁面からの前記捕捉粒子の脱着を促進するようにした
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または
７記載の薄膜形成装置。