JPH07283143A - 基板保持具及び成膜／エッチング装置 - Google Patents

基板保持具及び成膜／エッチング装置

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JPH07283143A
JPH07283143A JP6068794A JP6879494A JPH07283143A JP H07283143 A JPH07283143 A JP H07283143A JP 6068794 A JP6068794 A JP 6068794A JP 6879494 A JP6879494 A JP 6879494A JP H07283143 A JPH07283143 A JP H07283143A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、反応ガスを用い、基板加熱して、
絶縁膜等を成膜し、又はエッチングを行う成膜／エッチ
ング装置に関し、基板加熱のための電力消費を減らし、
かつ基板温度の変化を短時間に行えるとともに、スルー
プットの低下を防止し、かつ保守のための手間やコスト
を低減することが可能な成膜／エッチング装置を提供す
る。 【構成】 チャンバ７ａにより外部と仕切られた、処理
ガスにより基板２０を処理する処理室７内に、電圧を印
加して処理すべき基板を静電的に吸引する電極と、保持
された基板を加熱する加熱手段とが共通の基体に形成さ
れてなる基板保持具１２を備えたことを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板保持具及び成膜／
エッチング装置に関し、更に詳しく言えば、反応ガスを
用い、基板加熱して、絶縁膜等を成膜し、又はエッチン
グを行う成膜／エッチング装置及び処理すべき基板を保
持する基板保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ装置は、半導体装置の製造におい
て、SiO2膜，PSG 膜，BSG 膜，BPSG膜，Si3N4 膜，非晶
質Si膜，多結晶Si膜，Ｗ膜，Mo膜，WSi2膜，MoSi2 膜，
Al膜等を形成する場合に有用な成膜装置である。従来例
のＣＶＤ装置を、反応ガスを活性化する手段により分類
すると、主なものに、 熱ＣＶＤ装置 光ＣＶＤ装置 プラズマＣＶＤ装置 がある。
【０００３】熱ＣＶＤ装置は、反応ガスを加熱すること
により反応ガスに熱エネルギを与えて反応ガスを活性化
する加熱手段を有しており、使用する圧力により低圧，
常圧に分類される。また、基板温度により低温，高温に
分類され、更に、加熱手段により抵抗加熱，誘導加熱，
ランプ加熱に分類される。また、加熱手段の設置場所に
よりホットウオール型，コールドウオール型に分類され
る。
【０００４】また、光ＣＶＤ装置は、反応ガスに紫外線
を照射することにより反応ガスにエネルギを与えて反応
ガスを活性化する光照射手段を有しており、低圧又は高
圧下、かつ低温で膜形成が可能である。更に、プラズマ
ＣＶＤ装置は、交流電力や磁場を用いて反応ガスを直接
的に又は間接的に活性化するプラズマ生成手段を用いて
おり、一般に低圧，かつ低温で行われる。プラズマ生成
手段により、高周波電力の放射により直接的に反応ガス
を活性化する平行平板型，高周波電力及び磁場により電
子にエネルギを与え、該電子により反応ガスを間接的に
活性化するＥＣＲ型に分類される。
【０００５】また、エッチング装置、特にドライエッチ
ング装置は、SiO2膜，PSG 膜，BSG膜，BPSG膜，Si3N4
膜，非晶質Si膜，多結晶Si膜，Ｗ膜，Mo膜，WSi2膜，Mo
Si2膜，Al膜等を精度良くエッチングする場合に有用な
半導体装置の製造装置であり、上記ＣＶＤ装置とほぼ同
様に分類される。上記ＣＶＤ装置及びエッチング装置に
おいて、処理すべき基板を固定する基板保持具にはメカ
ニカルチャック，真空チャック又は静電チャックが設け
られている。
【０００６】また、上記の半導体装置の製造装置におい
て、特にコールドウオール型は基板周辺部のみ加熱して
いるので、反応が基板周辺部で起こり、反応生成物が反
応室の内壁に付着しにくいという利点がある。加熱手段
は基板保持具の下方にＲＦ電極等を介して設けられてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コールドウオ
ール型の場合、ＲＦ電極等を介して基板保持具上の基板
を加熱しているので、ＲＦ電極等の熱容量のため一度保
持した基板温度が変動しにくいという利点はあるが、基
板を加熱するために大電力を消費する。また、基板温度
を変化させたい場合に、短時間に対応できず、変化させ
るべき温度に基板温度が安定するまでに長時間を要す
る。
【０００８】更に、上記成膜装置及びエッチング装置で
は、多かれ少なかれ反応生成物が生じるため、反応室の
内壁に付着し、パーティクル等の発生原因となる。従っ
て、定期的にこれらの反応生成物を除去する必要がある
が、そのために、スループットが低下し、多大の手間や
コストが掛かる。本発明は、係る従来例の課題に鑑みて
創作されたものであり、基板加熱のための電力消費を減
らし、かつ基板温度の変化を短時間に行えるとともに、
スループットの低下を防止し、かつ保守のための手間や
コストを低減することが可能な成膜／エッチング装置及
び処理すべき基板を保持する基板保持具を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、電
圧を印加して処理すべき基板を静電的に吸引する電極
と、保持された前記基板を加熱する加熱手段とが共通の
基体に形成されてなることを特徴とする基板保持具によ
って達成され、第２に、チャンバにより外部と仕切られ
た、処理ガスにより前記基板を処理する処理室内に第１
の発明に記載の基板保持具を備えた成膜／エッチング装
置によって達成され、第３に、前記処理室は、前記チャ
ンバと前記基板保持具との間に介在して反応生成物の付
着から前記チャンバの内壁を保護する保護壁を有するこ
とを特徴とする第２の発明に記載の成膜／エッチング装
置によって達成され、第４に、前記保護壁は取り外し可
能となっていることを特徴とする第３の発明に記載の成
膜／エッチング装置によって達成され、第５に、前記保
護壁は上部保護壁と下部保護壁に分離され、前記上部保
護壁及び前記下部保護壁は互いに重なった状態でそれぞ
れ上下に移動させることが可能となっていることを特徴
とする第３又は第４の発明に記載の成膜／エッチング装
置によって達成され、第６に、前記保護壁の表面に凹凸
が形成されていることを特徴とする第３，第４又は第５
の発明に記載の成膜／エッチング装置によって達成さ
れ、第７に、前記チャンバを上方に移動させ、かつ上方
に移動させた前記チャンバを元の位置に引き下ろす上下
移動手段を有することを特徴とする第２，第３，第４，
第５又は第６の発明に記載の成膜／エッチング装置によ
って達成され、第８に、処理ガスにより基板を処理する
処理室と、処理すべき前記基板を保持する基板保持具と
を有し、前記処理室は、外部と前記処理室内とを仕切る
チャンバと、前記チャンバと前記基板保持具との間に介
在して反応生成物の付着から前記チャンバの内壁を保護
する保護壁とを有することを特徴とする成膜／エッチン
グ装置によって達成され、第９に、前記保護壁は取り外
し可能となっていることを特徴とする第８の発明に記載
の成膜／エッチング装置によって達成され、第１０に、
前記保護壁は上部保護壁と下部保護壁に分離され、前記
上部保護壁及び前記下部保護壁は互いに重なった状態で
それぞれ上下に移動させることが可能となっていること
を特徴とする第８又は第９の発明に記載の成膜／エッチ
ング装置によって達成され、第１１に、前記保護壁の表
面に凹凸が形成されていることを特徴とする第８，第９
又は第１０の発明に記載の成膜／エッチング装置によっ
て達成され、第１２に、前記チャンバを上方に移動さ
せ、かつ上方に移動させた前記チャンバを元の位置に引
き下ろす上下移動手段を有することを特徴とする第８，
第９，第１０又は第１１の発明に記載の成膜／エッチン
グ装置によって達成され、第１３に、前記上下移動手段
は、軸の周りを螺旋状に周回する歯が形成され、前記外
側チャンバ又は前記チャンバを支持する支持軸と、前記
支持軸が挿通される穴の内壁に形成された螺旋状に周回
する歯により前記支持軸の歯とかみ合わされて前記支持
軸を支持する支持基体と、前記支持軸を回動させる駆動
手段とを有することを特徴とする第７又は第１２の発明
に記載の成膜／エッチング装置によって達成され、第１
４に、前記基板保持具は、前記処理ガスを活性化し、又
は保持された前記基板をバイアスする交流電気信号を印
加する電極上に設けられていることを特徴とする第２，
第３，第４，第５，第６，第７，第８，第９，第１０，
第１１，第１２又は第１３の発明に記載の成膜／エッチ
ング装置によって達成され、第１５に、前記成膜／エッ
チング装置はヘリコンモードのプラズマを用いるＣＶＤ
装置であることを特徴とする第２，第３，第４，第５，
第６，第７，第８，第９，第１０，第１１，第１２，第
１３又は第１４の発明に記載の成膜／エッチング装置に
よって達成される。
【００１０】
【作 用】本発明に係る基板保持具においては、静電チ
ャックの電極と加熱手段が共通の基体に形成されてい
る。従って、保持された基板と加熱手段との間には基板
保持具の基体乃至は静電チャックの電極が介在するのみ
である。基板保持具の基体乃至は静電チャックの電極の
熱容量は小さいため、基板加熱のための電力消費を減ら
すことができ、かつ基板温度を短時間に変化させ、安定
させることができる。
【００１１】また、基板を固定するため静電チャックを
用いているので、真空チャックと異なり、減圧中で基板
処理を行う場合でも使える。更に、メカニカルチャック
では基板を爪状のもので固定する際に基板が破損した
り、保持跡が基板表面に残ったりするが、静電チャック
を用いているので、これらを防止することができる。ま
た、メカニカルチャックと比較して基板の着脱が容易で
ある。
【００１２】本発明に係る成膜／エッチング装置によれ
ば、上記基板保持具を備えているので、減圧中で基板処
理を行うことができ、基板の着脱が容易である。また、
省電力化やスループットの向上を図ることができる。ま
た、処理室はチャンバと保護壁の二重構造となってお
り、保護壁は、チャンバと分離して取り外すことが可能
である。必要により、取り替えることができる。
【００１３】従って、保護壁の内壁に反応生成物が付着
した場合、処理室内を大気圧に戻した後、リフト等上下
移動手段によりチャンバを上部に移動等して保護壁を取
り出す。取り出した保護壁は洗浄して保護壁の内壁に付
着した反応生成物を除去する。更に、取り出した保護壁
の代わりに別の保護壁をセットすることにより、先の保
護壁の洗浄中に処理室内で処理を続行することができ
る。
【００１４】また、保護壁の表面に凹凸が形成されるこ
とにより、保護壁への反応生成物の接触面積を大きくし
て付着強度を高め、取り替えまでの間に保護壁に付着す
る反応生成物が剥離するのを防止することができる。更
に、保護壁を上部保護壁と下部保護壁に分離し、それぞ
れ上下に移動させることが可能とすることにより、基板
保持具を上下させて基板上方に設置されたガス導入具と
基板との間で適当な間隔を保持することができる。
【００１５】これにより、処理室内部の清浄化のために
長時間にわたって装置を停止させる必要はなく、スルー
プットの向上を図り、かつ保守のための手間やコストを
低減することができる。
【００１６】
【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について説明をする。 （１）本発明の実施例に係る成膜／エッチング装置につ
いての説明 （Ａ）本発明の実施例に係るＣＶＤ装置についての説明 図１は、本発明の実施例に係るＣＶＤ装置の全体の構成
について示す側面図である。本実施例ではヘリコンモー
ドのプラズマを用いるＣＶＤ装置について例示する。
【００１７】図１において、１は直径１５ｃｍ×長さ２
５ｃｍの円筒状の石英からなるプラズマ生成室で、第１
の反応ガス導入管８から導入された第１の反応ガス、例
えばＡｒ＋Ｏ2 ガスを活性化する。そして、第１の反応
ガス導入管８はプラズマ生成室１の上部に接続されてい
る。なお、第１の反応ガス導入管８のガス噴出口がプラ
ズマ生成室１の中央部にくるように第１の反応ガス導入
管８を配置してプラズマ生成室１内に反応ガスを導入し
てもよい。
【００１８】２はプラズマ生成室１の周囲に取り付けら
れた外部アンテナである。２つの輪状の導線が所定の間
隔をおいて円筒状のプラズマ生成室１の上部と下部の周
辺部を周回している。２つの輪状の導線の間隔はヘリコ
ン波の波数、即ちプラズマ密度を調整するために重要で
ある。この外部アンテナ２の形状の一例を図２に示す。
この場合、２つの輪状の導線にそれぞれ逆の方向にＲＦ
電流が流れるようになっており、零モードのヘリコン波
が形成される。なお、外部アンテナの形状を変えること
により、高次モードのヘリコン波の形成も可能である。
【００１９】３は外部アンテナ２に接続されたマッチン
グネットワーク、４は周波数13.56MHzのＲＦ電力をマッ
チングネットワーク３を介して外部アンテナ２に供給す
るＲＦ電源である。ＲＦ電力はプラズマ生成のエネルギ
源となる。５はプラズマ生成室１の周囲に設けられた円
筒状の内側ソースソレノイド、６は内側ソースソレノイ
ド５の周囲に設けられた円筒状の外側ソースソレノイド
で、内側ソースソレノイド５及び外側ソースソレノイド
６は、プラズマ生成室１内に軸方向に磁場を形成する。
このような磁場はヘリコン波を形成し、かつプラズマ密
度を調整するために必要とされる。
【００２０】以上がヘリコンモードの高密度（1012cm-3
以上）のプラズマ生成のために必要なプラズマ生成室１
及びその周辺部の装置構成であるが、特に、ＲＦ電力，
磁場及び上記外部アンテナ２の２つの輪状の導線の間隔
がプラズマ生成のために重要なパラメータとなる。７は
プラズマ生成室１の下流に連接されている内径３０ｃｍ
×長さ22.5ｃｍの円筒状のチャンバ７ａと伸縮自在のベ
ローズ７２とシール部７ｃとにより外部と仕切られた成
膜室（処理室）である。
【００２１】成膜室７内にはプラズマ生成室１で発生し
た第１の反応ガスからなるヘリコンモードのプラズマが
供給されるとともに、第２の反応ガス導入管９から第２
の反応ガス、例えば、SiH4ガスが成膜室７内に導入され
る。第２の反応ガス導入管９は、直径約２０ｃｍのリン
グ状の石英パイプからなるガス放出部９ａを有し、石英
パイプにはウエハ２０上に反応ガスを放出する複数のガ
ス放出孔が形成されている。第２の反応ガス導入管９は
ウエハ２０上に所定の距離をおいて配置されている。
【００２２】また、成膜室７はチャンバ７ａと保護壁７
ｂの二重構造になっている。詳細な構成については下記
で説明する。１０は成膜室７の周囲に設けられた円筒状
の永久磁石からなるチャンバソレノイドで、適当な磁場
が成膜室７に印加できるようになっている。これによ
り、プラズマ生成室１からプラズマを成膜室７に導き、
流れてくるプラズマの形状を調整する。
【００２３】１１は不要な反応ガスを排出するととも
に、プラズマ生成室１及び成膜室７を減圧するために排
気装置が接続される排気口であり、成膜室７に設けられ
ている。１２は成膜室７の下部に設けられたウエハ２０
を載置するウエハ保持具（基板保持具）で、電圧を印加
して静電的にウエハ２０を固定する静電チャックとウエ
ハ２０を加熱するヒータとが共通の絶縁性基体に内蔵さ
れている。また、上下移動機構12ａにより上下に移動す
るようになっている。ウエハ保持具１２の詳細な構成に
ついては下記で説明する。
【００２４】次に、ウエハ保持具１２の上下移動機構部
12ａについて図４を参照しながら説明する。図４におい
て、４１はベアリングサポート４２を介して支持板12ｂ
を支持するボールネジで、ボールネジ４１には軸の周り
を螺旋状に周回する歯が形成されている。また、４３は
固定板12ｃに設けられたボールナットで、ボールネジ４
１が挿通される穴の内壁に形成された螺旋状に周回する
歯により、ボールネジ４１の歯とかみ合わされてボール
ネジ４１を支持する。ボールネジ４１を回転させること
によりボールネジ４１が上下する。
【００２５】４４はヘリカルカップリング４５を介して
ボールネジ４１に接続する５相のステッピングモータで
ある。ヘリカルカップリング４５は２つのヘリカルギア
によりステッピングモータ４４の回転力をボールネジ４
１に伝える。ステッピングモータ４４によりボールネジ
４１を回転させ、支持板12ｂ及びＲＦ電極１５を介して
ウエハ保持具１２を上下移動させる。このとき、チャン
バ７ａとシール部７ｃの間に設けられたベローズ７２が
伸縮して、成膜室７内は減圧状態が保持される。
【００２６】１５はウエハ保持具１２の下部にウエハ保
持具１２と接して設けられたＲＦ電極で、周波数13.56M
Hz又は１００ kHzの電力を供給するＲＦ電源１４がマッ
チングネットワーク１３を介して接続されている。ウエ
ハ２０に周波数13.56MHz又は１００ kHzの電力を印加す
ることにより、ウエハ２０に負の自己バイアス直流電圧
が印加され、形成される膜の密度，応力等膜質を最適化
する。
【００２７】１６はウエハリフトピンで、上下移動手段
16ａによりＲＦ電極１３及びウエハ保持具１２の貫通孔
を介して移動し、ウエハ２０を押し上げて、ウエハ保持
具１２の載置面からウエハ２０を引き離す。そして、引
き離されたウエハ２０は不図示のウエハ搬送具等により
保持されてウエハ搬入／搬出口１７から取り出される。
【００２８】１８は排気口１１のフランジ11ａを支持
し、フランジ11ａを介して成膜室７のチャンバ７ａを上
方に移動させ、上方に移動したチャンバ７ａを元の位置
に引き下ろすチャンバリフト（上下移動手段）である。
なお、図面上、チャンバリフト１８は片側しか記載され
ていないが、通常、チャンバ７ａをバランス良く支持す
るため他の側にも設けられる。詳細な構成については下
記で説明する。
【００２９】５０はチャンバリフト１８及びＣＶＤ装置
が設置された床である。本発明の実施例に係るＣＶＤ装
置によれば、ヒータと静電チャックを内蔵するウエハ保
持具１２を備えているので、減圧中でウエハ２０上に成
膜することができ、ウエハ２０の着脱が容易である。ま
た、省電力化やスループットの向上を図ることができ
る。
【００３０】（Ｂ）本発明の実施例に係るウエハ保持具
の詳細についての説明 図３（ａ）は本発明の実施例に係るウエハ保持具１２の
詳細について示す図である。上の図は、下の平面図に於
けるＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）において、２１
は円板状のアルミナセラミック又はＳｉＣからなる基
体、２２は基体２１の上層部に面状に埋め込まれた静電
チャック用の電極で、電極２２の材料としてタングステ
ン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）又は白金（Ｐｔ）を用い
ることが出来る。２３は電極２２の下に電極２２と電気
的に分離されて基体２１に埋め込まれたヒータコイル
（加熱手段）、２４は電極２２に接続されたリード２５
をウエハ保持具１２の下方から取り出すために基体２１
に設けられたビアホール、26ａ，26ｂはヒータコイル２
３に接続されたリード27ａ，27ｂをウエハ保持具１２の
下方から取り出すために基体２１に設けられたビアホー
ルである。
【００３１】静電チャックの電極２２の構成は、例え
ば、図３（ａ）に示すように、１つの電極からなる単極
タイプと、図３（ｂ）に示すように、相互に分離された
２つの電極からなる双極タイプがある。図３（ｂ）にお
いて、上の図は下の平面図に於けるＢ−Ｂ線断面図であ
る。図中、図３（ａ）と同じ符号で示すものは図３
（ａ）と同じものを示し、その他の符号24ａ，24ｂはそ
れぞれ静電チャックの電極22ａ，22ｂに接続されたリー
ド25ａ，25ｂをウエハ保持具１２の下方から取り出すた
めに基体２１に設けられたビアホールである。
【００３２】次に、図３（ａ）に示す単極タイプの電極
を有する静電チャックとヒータの動作について説明す
る。まず、成膜すべきウエハ２０をウエハ保持具１２の
載置面に載せる。続いて、上下移動機構部12ａを作動さ
せてＲＦ電極１５を上に移動し、ウエハ保持具１２と第
２の反応ガス導入管９のガス放出部９ａとの間を適当な
間隔に保持する。
【００３３】続いて、リード２５を介して静電チャック
の電極２２に、例えば直流電圧７５０Ｖを印加する。こ
れにより、静電チャックの電極２２に正の電荷が供給さ
れるため、静電誘導により、ウエハ２０には負の電荷が
誘起される。この結果、ウエハ２０はクーロン引力によ
り、電極２２に吸引され、固定される。また、リード27
ａ，27ｂを介してヒータコイル２３に、例えば電圧成分
が２２０Ｖ程度の交流電力を印加する。その電力の供給
により、ヒータコイル２３が発熱し、基体２１中を熱伝
導により伝導してウエハ２０が加熱される。
【００３４】例えば、室温から温度４５０℃まで昇温
し、安定するまでに２時間程度を要し、４５０℃から室
温まで降温するのに１時間程度を要する。従来に比較し
て大幅に昇温時間が短縮される。温度が安定したら、成
膜を開始する。その後、成膜が終了し、ウエハ２０を取
り出す場合には、ヒータコイル２３への電力供給はその
ままにし、静電チャックへの電圧の印加を停止して、静
電吸着を解除した後、ウエハリフトピン１６により上部
にウエハ２０を押し上げる。これにより、ウエハ２０は
ウエハ保持具１２から引き離されるので、ウエハ搬送具
等によりウエハ２０を保持し、ウエハ搬入／搬出口１７
から搬出する。必要により、ヒータコイル２３への電力
供給を停止してもよい。
【００３５】以上のように、本発明の実施例に係るウエ
ハ保持具においては、静電チャックの電極２２とヒータ
コイル２３が絶縁体内に埋め込まれているので、ウエハ
２０とヒータコイル２３とはウエハ保持具１２のセラミ
ック乃至は静電チャック用の電極２２を介するのみであ
る。セラミックや静電チャック用の電極２２の熱容量は
小さいため、ウエハ２０の加熱のための電力消費を減ら
すことができ、かつウエハ２０の温度を短時間に変化さ
せ、安定させることができる。
【００３６】また、静電チャックを用いているので、真
空チャックと異なり、減圧中でウエハ２０上に成膜する
場合でも使える。更に、メカニカルチャックではウエハ
を爪状のもので固定する際にウエハが破損したり、保持
跡がウエハ表面に残ったりするが、静電チャックを用い
ているので、これらを防止することができる。また、メ
カニカルチャックと比較してウエハ２０の着脱が容易で
ある。
【００３７】（Ｃ）本発明の実施例に係る成膜室の詳細
についての説明 図１において、成膜室７は、石英又はアルミニウム等の
金属からなるチャンバ７ａにより外部と仕切られてお
り、成膜室７内を減圧することが可能である。即ち、成
膜室７の下部にウエハ保持具１２を載置するＲＦ電極１
５が設けられており、ＲＦ電極１５と一体的に形成され
た鉤状のシール部15ａとチャンバ７ａの下部に形成され
たシール部７ｃとが絶縁物を介して接合されることによ
り、成膜室７は密封される。更に、チャンバ７ａとシー
ル部７ｃとの間には伸縮自在のベローズ７２が設けられ
ている。これにより、ウエハ保持具１２を上下させた場
合でも、ベローズ７２が伸縮し、成膜室７内を減圧状態
に保持することが出来る。
【００３８】また、チャンバ７ａの内壁に沿って筒状の
保護壁７ｂが設けられている。筒の上部はプラズマ生成
室１に連通し、筒の下部はチャンバ７ａのシール部７ｃ
に載っている。保護壁７ｂの材料として石英を用いる
が、反応ガスとしてエッチングガスを用いる場合、耐エ
ッチング性に優れたアルミナを用いることができる。更
に、保護壁７ｂはチャンバ７ａと分離して取り外すこと
が可能である。必要な場合、新しい保護壁と取り替える
ことができる。また、保護壁７ｂは上部保護壁71ａと下
部保護壁71ｂに分離され、異なる直径の石英等で形成さ
れている。例えば、上部保護壁71ａの外径は下部保護壁
71ｂの内径よりも小さくなっており、ウエハ保持具１２
を最大に下げた状態で僅かに重複する部分が生じ、かつ
この重複部分が重なるようにセットされている。これに
より、ＲＦ電極１５とともにウエハ保持具１２を上下移
動させる際に、ＲＦ電極１５の動きに伴って重なった状
態で上下移動する。更に、上部保護壁71ａはチャンバ７
ａに掛止されており、チャンバ７ａを上下に移動させる
際にその動きに伴って上下に移動する。また、保護壁７
ｂにはチャンバ７ａの第２の反応ガス導入管９の挿入
口，排気口１１及びウエハ搬入／搬出口１７に対応する
箇所に開口が設けられている。
【００３９】この保護壁７ｂは反応ガスの反応により生
成された反応生成物がチャンバ７ａの内壁に付着するの
を防止する。即ち、反応生成物は保護壁７ｂの内壁に付
着することになる。上記の保護壁７ｂを洗浄する場合、
成膜室７内を大気圧に戻し、第２の反応ガス導入管９を
取り外した後、図５に示すように、チャンバリフト１８
によりチャンバ７ａを上部に移動し、上部保護壁71ａ及
び下部保護壁71ｂを取り出す。取り出した上部保護壁71
ａ及び下部保護壁71ｂは洗浄し、上部保護壁71ａ及び下
部保護壁71ｂの内壁に付着した反応生成物を除去する。
【００４０】取り出した保護壁７ｂの代わりに別の保護
壁をセットすることにより、ＣＶＤ装置内で更に成膜を
続行することができる。これにより、成膜室７内部の清
浄化のために長時間にわたってＣＶＤ装置を停止させる
必要はなく、スループットを維持し、かつ保守のための
手間やコストを低減することが出来る。なお、場合によ
り、保護壁71ａ，71ｂを取り出すことなく、成膜室７内
にエッチングガスを導入して反応生成物をエッチング
し、除去する、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングを行うこと
も可能である。従って、エッチングによりチャンバ７ａ
が傷むのを防止することができる。また、チャンバ７ａ
の周囲に加熱手段を設け、エッチング中に保護壁71ａ，
71ｂを加熱することにより、エッチングをより促進さ
せ、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングの効果を上げることも
可能である。
【００４１】また、取り替えまでの間に保護壁71ａ，71
ｂの表面に付着した反応生成物が剥がれないように、保
護壁71ａ，71ｂへの反応生成物の付着強度を高めるた
め、保護壁71ａ，71ｂの表面に凹凸を形成して反応生成
物の接触面積を大きくしてもよい。更に、実施例では、
保護壁７ｂとして上部保護壁71ａ及び下部保護壁71ｂに
分離したものを用いているが、ウエハ保持具１２を上下
に移動させなくてもよい様な場合、又はＲＦ電極１５の
上下移動を伴わずにウエハ保持具１２単独で上下移動可
能な場合には、図６に示すように、保護壁７ｂとして一
体的に形成されたものを用いてもよい。
【００４２】（Ｄ）本発明の実施例に係るチャンバリフ
トの詳細についての説明 図４は本発明の実施例に係るチャンバリフトの詳細につ
いて示す側面図である。図４において、３１はベアリン
グサポート３２を介して排気口１１のフランジ11ａを支
持するボールネジ（支持軸）で、ボールネジ３１には軸
の周りを螺旋状に周回する歯が形成されている。また、
３３はチャンバ７ａのシール部７ｃに取りつけられたボ
ールナット（支持基体）で、ボールネジ３１が挿通され
る穴の内壁に形成された螺旋状に周回する歯により、ボ
ールネジ３１の歯とかみ合わされてボールネジ３１を支
持する。ボールネジ３１を回転させることによりボール
ネジ３１が上下する。
【００４３】３４はヘリカルカップリング３５を介して
ボールネジ３１に接続する５相のステッピングモータ
（駆動手段）である。ヘリカルカップリング３５は２つ
のヘリカルギアが噛み合わさってステッピングモータ３
４の回転力をボールネジ３１に伝える。ステッピングモ
ータ３４によりボールネジ３１を回転させ、排気口１１
のフランジ11ａを介して成膜室７のチャンバ７ａを上下
移動させる。
【００４４】特に、保護壁７ｂを取り替えるために、重
いチャンバ７ａを開閉するときに用いる。なお、上記の
実施例では、ＣＶＤ装置に本発明を適用しているが、エ
ッチング装置にも本発明を適用可能である。また、ウエ
ハ保持具１２はウエハ２０をバイアスするためのＲＦ電
極１５上に載置されているが、反応ガスを活性化するた
めの対向するＲＦ電極のうち一つのＲＦ電極上に設けら
れてもよい。 （２）本発明の実施例に係るＣＶＤ装置を用いた成膜方
法についての説明 次に、上記のＣＶＤ装置の動作について図１を参照しな
がら簡単に説明する。
【００４５】まず、ウエハ（基板）２０をウエハ保持具
１２に載置し、静電チャックにより静電的に固定した
後、成膜室７内を減圧する。更に、必要により、ウエハ
保持具１２に内蔵されたヒータコイル２３に電力を印加
してウエハ２０を加熱し、２００〜５００℃程度の温度
に保持する。また、ＲＦ電極１５に周波数13.56MHz又は
１００ kHzの電力を供給し、ウエハ保持具１２を介して
ウエハ２０に負の自己バイアス直流電圧を印加する。こ
れにより、形成される膜の密度，応力等膜質を最適化す
る。
【００４６】続いて、減圧されたプラズマ生成室１に酸
素（Ｏ2 ）ガス又はＯ2 ＋Ａｒ混合ガスを導入する。ま
た、マッチングネットワーク３を介してＲＦ電源４によ
り周波数13.56MHzの電力を外部アンテナ２に供給する。
これにより、外部アンテナ２の２つの輪状の導線にそれ
ぞれ逆の方向にプラズマ生成室１を周回するＲＦ電流を
流し、電磁波を放射する。更に、内側ソースソレノイド
５及び外側ソースソレノイド６に電流を供給して軸方向
の磁場を発生させる。
【００４７】以上により、ヘリコン波が励起されて、プ
ラズマ生成室１内の酸素ガスが活性化し、ヘリコンモー
ドの高密度（1012cm-3以上）のプラズマが生成される。
生成されたプラズマは磁場により減圧された下流の成膜
室７に移動し、ウエハ２０上に供給されているSiH4ガス
を活性化する。これにより、活性化したSiH4ガスと酸素
プラズマとが反応してシリコン酸化膜がウエハ２０上に
堆積する。
【００４８】上記のＣＶＤ装置によれば、ＲＦ電源４等
が接続された外部アンテナ２が設けられ、周波数13.56
ＭＨｚのＲＦ電力を供給することにより、プラズマが生
成される。従って、ＥＣＲ法の場合に必要な導波管等の
設備が不要であり、装置構成が簡単になる。また、ＥＣ
Ｒ法の場合の周波数2.45GHz よりも低い周波数を用いる
ことができるので、高周波電力の発生が容易である。
【００４９】また、酸素ガスを導入する第１の反応ガス
導入管８とSiH4ガスを導入する第２の反応ガス導入管９
とを分離しているので、供給途中での反応ガス同士の反
応が抑制され、パーティクルの発生が低減する。但し、
場合により全てのガスが第１の反応ガス導入管８から導
入されてもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る基板
保持具においては、静電チャックの電極と加熱手段が共
通の基体に形成されている。また、成膜／エッチング装
置においては、この基板保持具を備えている。従って、
保持された基板と加熱手段との間には、基板保持具の基
体乃至は静電チャックの電極が介在するのみであり、こ
のため、基板加熱のための電力消費を減らすことがで
き、かつ基板温度の変化を短時間に行うことができる。
【００５１】また、処理室はチャンバと保護壁の二重構
造となっており、保護壁はチャンバと分離して取り外す
ことができ、取り替えが可能となっている。従って、処
理室の内壁に反応生成物が付着した場合、チャンバを取
り除いて保護壁を取り出し、保護壁を洗浄してその内壁
から反応生成物を除去する。この場合、取り出した保護
壁の代わりに別の保護壁をセットすることにより、先の
保護壁の洗浄中に製造装置内で処理を続行することがで
きる。これにより、処理室内部の清浄化のために長時間
にわたって装置を停止させる必要はなく、スループット
を維持し、かつ保守のための手間やコストを低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るヘリコンモードのプラズ
マを用いたＣＶＤ装置の全体の構成を示す側面図であ
る。
【図２】本発明の実施例に係るヘリコンモードのプラズ
マを用いたＣＶＤ装置における外部アンテナの詳細な構
成について示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るウエハ保持具の詳細につ
いて示す断面図である。
【図４】本発明の実施例に係るチャンバリフト及びウエ
ハ保持具の上下移動機構部の詳細な構成について示す側
面図である。
【図５】本発明の実施例に係る保護壁の取り外し方につ
いて示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る保護壁について示す
側面図である。
【符号の説明】
１ プラズマ生成室、 ２ 外部アンテナ、 ３，１３ マッチングネットワーク、 ４，１４ ＲＦ電源、 ５ 内側ソースソレノイド、 ６ 外側ソースソレノイド、 ７ 成膜室（処理室）、 ７ａ チャンバ、 ７ｂ 保護壁、 ７ｃ，15ａ シール部、 ８ 第１の反応ガス導入管、 ９ 第２の反応ガス導入管、 ９ａ ガス放出部、 １０ チャンバソレノイド、 １１ 排気口、 11ａ フランジ、 １２ ウエハ保持具（基板保持具）、 12ａ 上下移動機構部、 １５ ＲＦ電極、 １６ ウエハリフトピン、 １７ ウエハ搬入／搬出口、 １８ チャンバリフト（上下移動手段）、 ２０ ウエハ（基板）、 ２１ 基体、 ２２，22ａ，22ｂ 電極、 ２３ ヒータコイル（加熱手段）、 ２４，24ａ，24ｂ，26ａ，26ｂ，27ａ，27ｂ ビアホー
ル、 ２５，25ａ，25ｂ，27ａ，27ｂ リード、 ３１，４１ ボールネジ（支持軸）、 ３２，４２ ベアリングサポート、 ３３，４３ ボールナット（支持基体）、 ３４，４４ ステッピングモータ（駆動手段）、 ３５，４５ ヘリカルカップリング、 ５０ 床、 71ａ 上部保護壁、 71ｂ 下部保護壁、 ７２ ベローズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大平 浩一 東京都港区港南２−13−29株式会社半導体 プロセス研究所内 (72)発明者 西本 裕子 東京都港区港南２−13−29株式会社半導体 プロセス研究所内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電圧を印加して処理すべき基板を静電的
    に吸引する電極と、保持された前記基板を加熱する加熱
    手段とが共通の基体に形成されてなることを特徴とする
    基板保持具。
  2. 【請求項２】 チャンバにより外部と仕切られた、処理
    ガスにより前記基板を処理する処理室内に請求項１記載
    の基板保持具を備えた成膜／エッチング装置。
  3. 【請求項３】 前記処理室は、前記チャンバと前記基板
    保持具との間に介在して反応生成物の付着から前記チャ
    ンバの内壁を保護する保護壁を有することを特徴とする
    請求項２記載の成膜／エッチング装置。
  4. 【請求項４】 前記保護壁は取り外し可能となっている
    ことを特徴とする請求項３記載の成膜／エッチング装
    置。
  5. 【請求項５】 前記保護壁は上部保護壁と下部保護壁に
    分離され、前記上部保護壁及び前記下部保護壁は互いに
    重なった状態でそれぞれ上下に移動させることが可能と
    なっていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載
    の成膜／エッチング装置。
  6. 【請求項６】 前記保護壁の表面に凹凸が形成されてい
    ることを特徴とする請求項３，請求項４又は請求項５記
    載の成膜／エッチング装置。
  7. 【請求項７】 前記チャンバを上方に移動させ、かつ上
    方に移動させた前記チャンバを元の位置に引き下ろす上
    下移動手段を有することを特徴とする請求項２，請求項
    ３，請求項４，請求項５又は請求項６記載の成膜／エッ
    チング装置。
  8. 【請求項８】 処理ガスにより基板を処理する処理室
    と、処理すべき前記基板を保持する基板保持具とを有
    し、 前記処理室は、外部と前記処理室内とを仕切るチャンバ
    と、前記チャンバと前記基板保持具との間に介在して反
    応生成物の付着から前記チャンバの内壁を保護する保護
    壁とを有することを特徴とする成膜／エッチング装置。
  9. 【請求項９】 前記保護壁は取り外し可能となっている
    ことを特徴とする請求項８記載の成膜／エッチング装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記保護壁は上部保護壁と下部保護壁
    に分離され、前記上部保護壁及び前記下部保護壁は互い
    に重なった状態でそれぞれ上下に移動させることが可能
    となっていることを特徴とする請求項８又は請求項９記
    載の成膜／エッチング装置。
  11. 【請求項１１】 前記保護壁の表面に凹凸が形成されて
    いることを特徴とする請求項８，請求項９又は請求項１
    ０記載の成膜／エッチング装置。
  12. 【請求項１２】 前記チャンバを上方に移動させ、かつ
    上方に移動させた前記チャンバを元の位置に引き下ろす
    上下移動手段を有することを特徴とする請求項８，請求
    項９，請求項１０又は請求項１１記載の成膜／エッチン
    グ装置。
  13. 【請求項１３】 前記上下移動手段は、軸の周りを螺旋
    状に周回する歯が形成され、前記チャンバを支持する支
    持軸と、前記支持軸が挿通される穴の内壁に形成された
    螺旋状に周回する歯により前記支持軸の歯とかみ合わさ
    れて前記支持軸を支持する支持基体と、前記支持軸を回
    動させる駆動手段とを有することを特徴とする請求項７
    又請求項１２記載の成膜／エッチング装置。
  14. 【請求項１４】 前記基板保持具は、前記処理ガスを活
    性化し、又は保持された前記基板をバイアスする交流電
    気信号を印加する電極上に設けられていることを特徴と
    する請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求項
    ６，請求項７，請求項８，請求項９，請求項１０，請求
    項１１，請求項１２又は請求項１３記載の成膜／エッチ
    ング装置。
  15. 【請求項１５】 前記成膜／エッチング装置はヘリコン
    モードのプラズマを用いるＣＶＤ装置であることを特徴
    とする請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求
    項６，請求項７，請求項８，請求項９，請求項１０，請
    求項１１，請求項１２，請求項１３又は請求項１４記載
    の成膜／エッチング装置。
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