JPH07335571A

JPH07335571A - 処理装置

Info

Publication number: JPH07335571A
Application number: JP14707494A
Authority: JP
Inventors: Toru Ikeda; 亨池田; Katsuhiko Iwabuchi; 勝彦岩渕; Mitsuaki Komino; 光明小美野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-22
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JP3415272B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成でゲートバルブに装着されたＯリ
ングの劣化を防止できる機構を備えた処理装置を提供す
る。【構成】加熱源を備える載置台が設置された処理室
と、該処理室に被処理体を搬入する第二の室が隣接して
設けられ、それら処理室と第二の室の壁面には被処理体
を通すための開口部がそれぞれ形成されているものであ
って、それら開口部を通して第二の室から処理室内に搬
入されて載置台上に載置された被処理体を加熱源により
加熱すると共に処理室内に処理ガスを導入することによ
り被処理体を処理するものにおいて、処理室の開口部の
大きさを第二の室の開口部よりも小さく形成する。ま
た、加熱源からの輻射熱が開口部に伝達されることを妨
げるためのリフレクタを処理室内に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処理装置に関し、特に半
導体ウェハなどの被処理体を加熱して、処理室内に処理
ガスを導入することにより被処理体を処理する、熱ＣＶ
Ｄ装置やプラズマＣＶＤ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加熱源を備える載置台が設置
された処理室と、該処理室に半導体ウェハなどの被処理
体を搬入するロードロック室やチャンバー室が隣接して
設けられ、それら処理室とロードロック室等の壁面には
被処理体を通すための開口部がそれぞれ形成されている
処理装置が公知である。かかる処理装置にあっては、そ
れら処理室とロードロック室等に形成されたそれぞれの
開口部を通して被処理体が処理室内に搬入されると共
に、該被処理体は載置台上に設置される。そして、載置
台に内蔵された加熱源により被処理体を加熱すると共に
処理室内に処理ガスを導入することにより、被処理体に
膜形成処理、エッチング処理、アッシング処理などのさ
まざまな加工を施している。

【０００３】以上のような処理装置にあっては、処理室
の開口部とロードロック室等の開口部がゲートバルブを
介して接続されているのが一般的である。そして，処理
室に被処理体を搬入するに際しては、このゲートバルブ
が開いて処理室の開口部とロードロック室等の開口部が
導通され、一方、処理室に被処理体を処理するプロセス
時においては、ゲートバルブに備えられているバルブプ
レートが処理室の開口部とロードロック室等の開口部を
閉ざすように介入して両室の気密性が保たれるようにな
っている。通常は、かかるバルブプレートには、処理室
とロードロック室等の気密性を有効に保てるように、例
えばフッ素系ゴムのバイトンなどの弾性材料からなるＯ
リングが装着されている。Ｏリングとして用いられてい
る弾性材料であるバイトンなどは耐熱温度が短時間では
２５０℃程度であり、長期的な連続使用であればせいぜ
い１００〜１５０℃程度までしか耐えられない。

【０００４】ところが、プロセス時においては、例えば
熱ＣＶＤ装置にあっては、被処理体は載置台に内蔵され
た加熱源により少なくとも６５０℃、通常は８００℃以
上に加熱される。また、プラズマＣＶＤ装置の場合で
も、被処理体は少なくとも３５０℃、通常は４００℃程
度に加熱されるのが一般である。従って、このように被
処理体を加熱している熱が載置台から輻射されることに
より、プロセス時においては処理室の開口部とロードロ
ック室等の開口部を塞いでいるバルブプレートが高温に
され、バルブプレートに装着されているＯリングが、そ
の熱によって劣化されるといった問題を生じている。こ
うしてバルブプレートに装着されているＯリングが劣化
されると、ゲートバルブによって気密性を十分に保てな
くなり、処理装置における処理性能の信頼性が低下する
といった問題を生ずる。また、Ｏリングを頻繁に交換し
なければならなくなり、メンテナンスも煩雑となる。

【０００５】ここで、以上のようにバルブプレートが加
熱されることにより発生する弊害を防止するために、従
来講じられている対策を図面に基づいて説明する。

【０００６】図５及び図６に示したゲートバルブ１００
は、バルブプレート１０１の背面に冷却水を通す冷却管
１０２を付設した従来例である。バルブケース１０３の
上方にアクチュエータ１０５が設けられ、このアクチュ
エータ１０５の作動杆１０６の下端にバルブプレート１
０１が取り付けられている。バルブプレート１０１の表
面にはＯリング１０７が装着されていて、アクチュエー
タ１０５が稼働すると、バルブプレート１０１が下降し
ながら前進して、バルブプレート１０１表面のＯリング
１０７を処理室の開口部１０８に押しつけるように移動
するようになっている。

【０００７】図７に示したゲートバルブ１１０は、処理
室の開口部１１１の周辺に冷却水を通す冷却管１１２を
埋設した従来例である。上方に図示しないアクチュエー
タが取り付けてあり、その作動杆１１３の下端にバルブ
プレート１１５が取り付けられている。バルブプレート
１１５の表面にはＯリング１１６が装着されており、図
示しないアクチュエータが稼働すると、バルブプレート
１１５が下降しながら前進して、バルブプレート１１５
表面のＯリング１１６を処理室の開口部１１１に押しつ
けるように移動するようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来はバ
ルブプレートや処理室の開口部を冷却することによって
Ｏリングが加熱されるのを防ぐ構成になっている。しか
しながら、先ず図５及び図６に示したゲートバルブ１０
０は、アクチュエータ１０５の稼働によって昇降移動す
るバルブプレート１０１に冷却管１０２が付設されてい
るために、ゲートバルブの構造が著しく複雑になり、装
置コストが上昇するといった問題がある。また、冷却管
１０２が一体的に取り付けられているためにバルブプレ
ートなどの交換作業が困難であり、メンテナンス性が良
くない。

【０００９】一方、装置のスループットの向上や、ラン
ニングコストの低減を図るためには、処理室内に設置さ
れている載置台の温度を一定に保っておくことが望まし
く、ゲートバルブが開いているときにも載置台の温度を
下げない方が良いが、図７に示したゲートバルブ１１０
は、バルブプレート１１５自体を冷却していないため
に、冷却が不十分であり、Ｏリングの劣化を効率的に防
止できないといった問題がある。

【００１０】更に、図５〜７で説明した何れの方法によ
っても、開口部近傍の処理室の壁面が部分的に冷却され
るので、その部分にデポが付着するといった問題があ
る。

【００１１】従って、本発明は簡単な構成でゲートバル
ブに装着されたＯリングの劣化を防止できる機構を備え
た処理装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、加熱源
を備える載置台が設置された処理室と、該処理室に被処
理体を搬入する第二の室が隣接して設けられ、それら処
理室と第二の室の壁面には被処理体を通すための開口部
がそれぞれ形成されているものであって、それら開口部
を通して第二の室から処理室内に搬入されて載置台上に
載置された被処理体を加熱源により加熱すると共に処理
室内に処理ガスを導入することにより被処理体を処理す
るものにおいて、前記処理室の開口部の大きさを前記第
二の室の開口部よりも小さく形成したことを特徴とする
処理装置が提供される。

【００１３】この処理装置は更に以下の特徴を備えてい
る。・上記第二の室は、ロードロック室またはトランスファ
ー室である。・上記処理室の開口部の大きさを被処理体を処理室内に
搬入するのに必要最小限の大きさに形成する。

【００１４】また、本発明によれば、処理室内に加熱源
を備えた載置台が設置され、処理室の壁面に形成された
開口部から処理室内に搬入されて載置台上に載置された
被処理体を該加熱源により加熱すると共に処理室内に処
理ガスを導入することにより被処理体を処理するものに
おいて、上記加熱源からの輻射熱が上記開口部に伝達さ
れることを妨げるためのリフレクタを上記処理室内に配
設したことを特徴とする処理装置が提供される。

【００１５】この処理装置は更に以下の特徴を備えてい
る。・上記リフレクタを載置台上方の露出部分の周囲全体を
囲うように配設した。・上記リフレクタを上記開口部側のみに配設した。・上記リフレクタの表面を鏡面仕上げすることによりリ
フレクタの反射率を高くした。・上記開口部を被処理体を処理室内に搬入するのに必要
最小限の大きさに形成した。

【００１６】

【作用】ゲートバルブを開けた状態にして、処理室と第
二の室にそれぞれ形成された開口部を通して第二の室か
ら処理室内に被処理体を搬入し、該被処理体を載置台上
に載置する。その後、ゲートバルブを閉じた状態にし、
処理室内において載置台上に載置された被処理体を載置
台に内蔵された加熱源により加熱すると共に処理室内に
処理ガスを導入して、被処理体を処理する。このよう
に、被処理体を加熱することにより載置台の表面からそ
の輻射熱が発せられるが、本発明の処理装置にあって
は、処理室の開口部の大きさが比較的小さく形成されて
いるので、該輻射熱が処理室の開口部に大量に入り込む
ことがない。従って、本発明の処理装置によれば、ゲー
トバルブが加熱されるのを最小限に抑制でき、ゲートプ
レートに装着されたＯリングの劣化を防ぐことが可能と
なる。

【００１７】また、リフレクタを備えた処理装置によれ
ば、該輻射熱をリフレクタにより反射することにより、
載置台の表面から発せられた輻射熱が処理室の壁面に形
成された開口部に伝達されることを妨げて、ゲートバル
ブが加熱されるのを防止できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例にかかる枚葉式ＣＶＤ
装置を詳細に説明する。

【００１９】図１に示すように、このＣＶＤ装置１は、
気密に構成された略円筒状の処理室２を有している。処
理室２の上面には、上部電極を構成するように接地され
たアルミニウムなどの導電体よりなる略中空形状のシャ
ワーヘッド３が気密に設けられている。このシャワーヘ
ッド３の上部には、処理ガス導入管４が設けられてお
り、また、処理室２内に設けられている載置台５との対
向面には、吐出口６が多数穿設されている。そして処理
ガス供給系を構成する処理ガス源７から処理ガス導入管
４によりマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８を介し
て、例えばＳiＨ₄とＨ₂の混合ガスからなる処理ガス
を、このシャワーヘッド３の中空部から多数の吐出口６
を通じて、処理室２内の載置台５に向けて均等に吐出す
るように構成されている。

【００２０】上記処理室２の底部近傍には、真空排気ポ
ンプＰに連通する排気口９が設けられており、処理室２
を、例えば１０^-6Torrの減圧雰囲気に設定し、維持する
ことが可能である。

【００２１】上記処理室２の底部は、略円筒状の支持体
１０によって支持された底板１１によって構成され、さ
らにこの底板１１の内部には冷却水溜１２が設けられて
おり、冷却水パイプ１３によって供給される冷却水がこ
の冷却水溜１２内を循環する。上記載置台５はこの支持
体１０の上面に設置されている。載置台５は、たとえ
ば、アルミニウムなどの導電性材料からなり、その中央
上面には半導体ウェハなどの被処理体Ｗを吸着保持する
ための静電チャック１５が被処理体Ｗと略同径大、好ま
しくは被処理体Ｗの径より若干小さい径で設けられてい
る。この静電チャック１５は２枚のポリベンズイミダゾ
ール製樹脂フィルムの間に銅箔などの導電膜１６を挟持
した静電チャックシートから構成されている。このよう
に構成された静電チャック１５の導電膜１６に可変直流
高圧電源１７から高電圧を印加することにより静電チャ
ック１５の上面に被処理体Ｗをクーロン力により吸引保
持することができるように構成されている。

【００２２】一方、載置台５の内部には、たとえば略帯
状の発熱体を適宜の間隔をもって渦巻状に配設した発熱
パターンで配することにより構成されるヒータ２０が設
置されており、処理室２の外部に設置されている交流電
源２１から電力を印加することによって、ヒータ２０は
２００℃〜２０００℃の範囲の所望の温度の熱に加熱さ
れる。

【００２３】上記載置台５の中心部には、底板１１を貫
通した伝熱媒体供給管２５と、この伝熱媒体供給管２５
と通ずる流路２６が設けられ、処理室２の外部から上記
伝熱媒体供給管２５を通じて供給された、たとえばＨe
ガスなどの伝熱媒体が、載置面に載置された被処理体Ｗ
の裏面に供給されるように構成されている。

【００２４】載置台５の内部には、温度センサ３０の検
知部３１が設けられており、載置台５の温度を逐次検出
するように構成されている。そしてこの温度センサ３０
からの信号に基づいて、ヒータ２０の出力や伝熱媒体の
流量等をフィードバック制御して、載置台５の載置面を
最適な温度に制御するように構成されている。また、こ
の温度センサ３０よりも更に内側には、載置台５の載置
面に載置される被処理体Ｗを、リフトアップ−リフトダ
ウンさせるためのリフター３５が設けられている。

【００２５】そして、載置台５の側面外周には、短筒状
の隔壁３６が設けられており、この隔壁３６の上端には
載置台５の上面周縁部を包み込むようにして水平部３７
が形成されている。そして、この水平部３７の上には、
本発明の特徴とするリフレクタ３８が配設されている。
このリフレクタ３８の内面は、載置台５の上面周縁部か
ら処理室２内に発せられる輻射熱を良好に反射できるよ
うに、鏡面仕上げされている。なお、図示のものは、リ
フレクタ３８を載置台５上方の露出部分（静電チャック
１５）の周囲全体を囲うように配設した例を示してい
る。

【００２６】以上のように構成されている処理室２の横
には、処理室２に被処理体Ｗを搬入する第二の室４０が
隣接して設けられている。この第二の室４０は、例えば
ロードロック室やトランスファー室で構成される（以下
「ロードロック室４０」という）。処理室２の側壁面
と、ロードロック室４０の側壁面には被処理体Ｗを通す
ための開口部４１、４２がそれぞれ形成されており、本
発明の処理装置においては、処理室２の開口部４１の大
きさをロードロック室４０の開口部４２よりも小さく形
成したことを特徴としている。

【００２７】即ち、ロードロック室４０の横には、図示
のように処理室２が接続される場合の他、クリーニング
室、スパッタリングやエッチング、アッシングなどの他
の処理を行う処理室が適宜接続されるので、ロードロッ
ク室４０の開口部４２は、汎用性をもたせるためにある
程度の大きさをもったものとしなければならない。これ
に対して処理室２の開口部４１は被処理体Ｗを処理室２
内に搬入するのに必要最小限の大きさに形成すれば足り
る。このように、実施例のものにおいては、汎用性をも
たせるべくやや大きめに形成されたロードロック室４０
の開口部４２に対して、処理室２の開口部４１を被処理
体Ｗを処理室２内に搬入するのに必要最小限の大きさに
形成することにより、処理室２の開口部４１の大きさを
ロードロック室４０の開口部４２よりも小さく構成して
いる。

【００２８】そして、これら処理室２の開口部４１とロ
ードロック室４０の開口部４２は、ゲートバルブ４５を
介して接続され、このゲートバルブ４５を適宜開閉操作
することによって処理室２内とロードロック室４０内を
連通状態と遮断状態に切り換えることができるように構
成されている。また、ロードロック室４０の内部には、
処理室２内の載置台５に対して被処理体Ｗを搬入すると
共に、処理後において載置台５上から被処理体Ｗを搬出
させる搬送アーム４６を備えた搬送装置４７が設けられ
ている。なお、ロードロック室４０の底部に設けられた
排気管４８から真空引きされることにより、このこのロ
ードロック室４０内も、処理室２と同様に所定の減圧雰
囲気、例えば１０^-6Torrに設定、維持することが可能で
ある。

【００２９】さて、以上のように構成された枚葉式ＣＶ
Ｄ装置１においては、先ず、処理室２の底部近傍に配設
された排気口９から真空排気ポンプＰによって処理室２
内の圧力がたとえば１０^-4〜１０^-3Torr程度に減圧され
る。その後、ゲートバルブ４５が開かれて、隣接するロ
ードロック室４０から搬送アーム４６により成膜処理が
施される被処理体Ｗが処理室２内の載置台５の上方にま
で搬入される。この後、リフター３５が上昇して、搬送
アーム４６により搬入された被処理体Ｗを一旦受け取
り、更にその位置より上昇させる。こうして被処理体Ｗ
をリフター３５に受け渡すと、搬送アーム４６はロード
ロック室４０内に後退し、その後、ゲートバルブ４５が
閉鎖される。

【００３０】そして、リフター３５が下降して、被処理
体Ｗは載置台５の載置面に載置され、既述の高圧直流電
源１７からの直流電圧が静電チャック１５の導電膜１６
に印加されることにより、被処理体Ｗは静電吸着力によ
って、載置台５の載置面に吸着保持される。その後、ヒ
ータ２０による加熱によって被処理体Ｗは、例えば８０
０℃にまで加熱されると共に、処理ガス導入管４からＳ
iＨ₄＋Ｈ₂等の処理ガスが処理室２内に導入されること
により、被処理体Ｗの成膜処理が開始される。

【００３１】ここで、処理室２内において被処理体Ｗを
加熱することにより載置台５の上方にはその輻射熱が発
せられるが、本発明の処理装置にあっては、処理室２の
開口部４１の大きさが比較的小さく形成されているの
で、該輻射熱は処理室２の開口部４１に大量に入り込む
ことがない。また、載置台５の上面周縁部を囲うように
して配設されているリフレクタ３８によって載置台５の
上方から発せられた輻射熱を反射することにより、載置
台２の上方から発せられた輻射熱は処理室２の開口部４
１に直接的には放射されることが無く、従って、ゲート
バルブ４５が加熱されるのを防止できる。このように、
実施例の枚葉式ＣＶＤ装置１においては、処理室２の開
口部４１をロードロック室４０の開口部４２に比べて小
さく形成すると共に、載置台５の上面周縁部を囲うよう
にリフレクタ３８を配設したことによって、ゲートバル
ブ４５が加熱されるのを最小限に抑制でき、こうしてゲ
ートバルブ４５に装着されているＯリングの劣化を防ぐ
ことが可能となる。

【００３２】かくして、所定の処理が終了すると、ゲー
トバルブ４５が開かれ、被処理体Ｗは開口部４１、４２
を介してロードロック室４０に搬出される。

【００３３】しかして、以上の実施例では、熱ＣＶＤ装
置においてＳiＨ₄＋Ｈ₂との混合ガス、あるいはＳiＨ₄
＋Ｎ₂との混合ガスを用いて被処理体Ｗに成膜を行う場
合を例に挙げて説明したが、本発明はかかる装置に限定
されることなく、たとえば同様の熱ＣＶＤ装置で、Ｓi₂
Ｈ₆＋Ｈ₂との混合ガス、あるいはＳi₂Ｈ₆＋Ｎ₂との混合
ガスにより８００℃、１〜１００Torrの雰囲気で成膜処
理を行う場合、熱ＣＶＤ装置で、ＳiＨ₂Ｃl₂＋ＮＨ₃と
の混合ガス、あるいはＳiＨ₄＋ＮＨ₃との混合ガスによ
りＳiＮ膜を成膜させる場合、ＳiＨ₄＋Ｎ₂Ｏとの混合ガ
ス、あるいはＳiＨ₂Ｃl₂＋Ｎ₂Ｏとの混合ガスによりＨ
ＴＯ膜を成膜させる場合、さらにはプラズマＣＶＤ装置
で、ＴＥＯＳ＋Ｏ₂＋Ａrとの混合ガスにより３５０〜４
００℃、０.５〜５Torrの雰囲気で成膜処理を行う場合
などにも使用することができる。さらに、本発明は上記
枚葉式ＣＶＤ装置に限定されず、さらにバッチ処理式Ｃ
ＶＤ装置にも好適に適用可能であり、さらにはエッチン
グ装置、アッシング装置、スパッタ装置などの熱処理装
置に対して適応することが可能であることは言うまでも
ない。

【００３４】なお、以上の実施例においては、図２に示
すように、処理室２内においてリフレクタ３８を載置台
５上方の露出部分（静電チャック１５）の周囲全体を囲
うように配設したものを説明したが、その他、例えば図
３に示すように、半円弧状や扇状に形成したリフレクタ
５０を処理室２の開口部４１が開口している側にのみ配
設するようにしても良い。更にまた、図４に示すよう
に、平板状に形成したリフレクタ５１を利用して処理室
２の開口部４１に対して載置台５からの輻射熱が伝達さ
れないように構成することも可能である。また、リフレ
クタは、鏡面仕上げをすることによって反射率の高いも
のとするほか、例えば、リフレクタの内面を白系統に着
色することによって、載置台から輻射熱を反射するよう
に構成することもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理室の開口部の大きさを小さく形成する、あるいは、
載置台からの輻射熱が開口部に伝達されることを妨げる
リフレクタを設ける、といった極めて簡単な構成であり
ながら、ゲートバルブに装着されたＯリングの劣化を確
実に防止することができるようになる。

【００３６】本発明によれば、Ｏリングを冷却するため
の冷却管などを必要としないのでゲートバルブの構造は
複雑になることがなく、装置コストが安くて済む。ま
た、バルブプレートの交換作業なども簡単で、メンテナ
ンス性が優れている。従って、装置のスループットの向
上を図ることができ、ランニングコストを低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるＣＶＤ装置の説明図

【図２】リフレクタを載置台上方の露出部分の周囲全体
を囲うように配設した実施例を示す平面図

【図３】半円弧状のリフレクタを処理室の開口部側にの
み配設した実施例を示す平面図

【図４】平板状のリフレクタを処理室の開口部側にのみ
配設した実施例を示す平面図

【図５】従来のゲートバルブの背面図

【図６】従来のゲートバルブの側面図

【図７】従来の他のゲートバルブの側面図

【符号の説明】Ｗ被処理体１ＣＶＤ装置２処理室５載置台２０ヒータ３８リフレクタ４０ロードロック室４１、４２開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩渕勝彦神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号東京エレクトロン東北株式会社相模事業所内 (72)発明者小美野光明東京都新宿区西新宿２丁目３番１号東京エレクトロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱源を備える載置台が設置された処理
室と、該処理室に被処理体を搬入する第二の室が隣接し
て設けられ、それら処理室と第二の室の壁面には被処理
体を通すための開口部がそれぞれ形成されているもので
あって、それら開口部を通して第二の室から処理室内に
搬入されて載置台上に載置された被処理体を加熱源によ
り加熱すると共に処理室内に処理ガスを導入することに
より被処理体を処理するものにおいて、前記処理室の開
口部の大きさを前記第二の室の開口部よりも小さく形成
したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】上記第二の室は、ロードロック室または
トランスファー室である請求項１に記載された処理装
置。
【請求項３】上記処理室の開口部の大きさを被処理体
を処理室内に搬入するのに必要最小限の大きさに形成し
たことを特徴とする請求項１または２に記載された処理
装置。
【請求項４】処理室内に加熱源を備えた載置台が設置
され、処理室の壁面に形成された開口部から処理室内に
搬入されて載置台上に載置された被処理体を該加熱源に
より加熱すると共に処理室内に処理ガスを導入すること
により被処理体を処理するものにおいて、上記加熱源か
らの輻射熱が上記開口部に伝達されることを妨げるため
のリフレクタを上記処理室内に配設したことを特徴とす
る処理装置。
【請求項５】上記リフレクタを載置台上方の露出部分
の周囲全体を囲うように配設したことを特徴とする請求
項４に記載された処理装置。
【請求項６】上記リフレクタを上記開口部側のみに配
設したことを特徴とする請求項４に記載された処理装
置。
【請求項７】上記リフレクタの表面を鏡面仕上げする
ことによりリフレクタの反射率を高くしたことを特徴と
する請求項４〜６の何れかに記載された処理装置。
【請求項８】上記開口部を被処理体を処理室内に搬入
するのに必要最小限の大きさに形成したことを特徴とす
る請求項４〜７の何れかに記載された処理装置。