JPH09186112A

JPH09186112A - 成膜処理装置

Info

Publication number: JPH09186112A
Application number: JP35180195A
Authority: JP
Inventors: Masami Mizukami; 正巳水上; Shigetoshi Hosaka; 重敏保坂; Noriyuki Majima; 規至真島; Takashi Mochizuki; 隆望月
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-15
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3253002B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構造簡単な成膜用の載置台を有する成膜処理
装置を提供する。【解決手段】真空引き可能になされた処理容器５６内
の載置台６８上に載置した被処理体Ｗに、熱ＣＶＤによ
り薄膜を形成する成膜処理装置において、前記載置台
は、薄板上の非導電性のセラミックスの中にチャック用
電極７７を埋め込んでなる静電チャック７８と、抵抗発
熱体７６を有する非導電性のセラミックスよりなる載置
台本体１３２とを接合して構成する。これにより、載置
台自体の構造を簡単化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の表面に成膜を施すための成膜処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスにあっては、最
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるヴィ
アホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続を
はかるために重要になっている。コンタクトホールやヴ
ィアホールの埋め込みには、安価で導電性の良好な材
料、例えばアルミニウムを用いるのが好ましく、しか
も、ホールの埋め込みという技術的な制約からボイドの
発生をなくすためには方向性の高いスパッタによる成膜
でなく、ステップカバレジが良好なＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜
が望まれており、このような金属薄膜の成膜装置とし
て、例えば特開平６−２６７９５１号公報や特開平６−
２８３４４６号公報等に開示されている装置が知られて
いる。

【０００３】アルミ−ＣＶＤ成膜を形成するためには、
一般的には処理ガスとして有機金属ガスであるＤＭＡＨ
（ジメチルアルミニウムハイドライド）を用いるが、こ
のＤＭＡＨは、常温では粘度が８０００〜１００００ｃ
ｐ（センチポアズ）程度と非常に高くて水あめ状になっ
ており、しかも、空気中の水分や酸素と激しく反応して
発火するために非常に取り扱いが困難な物質である。

【０００４】ここで熱ＣＶＤによる従来の一般的な、成
膜処理装置について説明すると、図９に示すように例え
ばアルミニウム製の円筒体状の処理容器２内には、加熱
ヒータ４及び静電チャック６を内蔵した載置台８が設け
られており、この載置台８の上面に被処理体である半導
体ウエハＷを載置するようになっている。この載置台８
の上方には、これに対向させて処理ガスを噴射して導入
するためのシャワーヘッド１０を設けており、これより
ＤＭＡＨを気化させて形成した成膜用の処理ガスを処理
容器２内へ導入するようになっている。加熱されたウエ
ハ表面にこの処理ガスによって、アルミニウム膜が熱Ｃ
ＶＤによって成膜されることになる。

【０００５】処理容器２の側壁には、容器内に対してウ
エハを搬入・搬出させるための開閉可能なゲートバルブ
１２が設けられる。また、処理容器２の底部２Ａには、
適当数の排気口１４が設けられ、これらの排気口１４は
共通に連通されて、これに途中にターボ分子ポンプ１６
及びドライポンプ１８等を介設した真空排気系２０を接
続して処理容器２内を真空引きするようになっている。
成膜処理時には、上記シャワーヘッド８から上述のよう
にＤＭＡＨの気化ガスを所定の流量で供給し、ウエハＷ
を所定の温度に加熱しつつプロセス圧力を所定値に維持
し、アルミニウム金属膜の成膜を行なう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、静電チャッ
ク６としては、アルミニウム金属膜の成膜時の処理温度
が２００〜２５０℃となることからこの温度に耐え切れ
ない高分子化合物、例えばポリイミド製のチャックは使
用することができないので、耐熱性の高いセラミックス
材料、例えばアルミナ製の静電チャックが用いられる。
しかしながら、この種のアルミナ製の静電チャックは一
般的には、チャック用の電極と加熱ヒータとを共にアル
ミナ中に組み込んで一体成形することとしているので、
製造工程がかなり複雑になって製品自体が高価となり、
しかもチャックと加熱ヒータのいずれか一方が壊れて
も、非常に高価な載置台全体を交換しなければならず、
メンテナンスコストも高いものとなっていた。

【０００７】更に、ＤＭＡＨによるアルミニウム成膜
は、１００℃以上の導電性物質に付着する特性を有する
が、上記ヒータ４や静電チャック６へ給電するリード線
２２、２３は、一般的には、処理容器内を這わせて設け
てあることから、これにパーティクルの原因となるアル
ミニウム膜が付着することを防止するためにリード線を
ベローズに挿通し、このベローズを例えば非導電体であ
る石英管により覆うようにするなどしなければならず、
装置構成が非常に複雑になるという問題があった。本発
明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決
すべく創案されたものである。本発明の目的は、構造簡
単な成膜用の載置台を有する成膜処理装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、真空引き可能になされた処理容器内の
載置台上に載置した被処理体に、熱ＣＶＤにより薄膜を
形成する成膜処理装置において、前記載置台は、薄板上
の非導電性のセラミックスの中にチャック用電極を埋め
込んでなる静電チャックと、抵抗発熱体を有する非導電
性のセラミックスよりなる載置台本体とを接合して構成
するものである。

【０００９】本発明は、以上のようにチャック用電極を
セラミックス中に埋め込んでなる静電チャックと、抵抗
発熱体を有するセラミックスよりなる載置台本体を個別
に作ってこれらを接合することにより載置台が形成され
る。従って、それぞれの部材を個別に作るので簡単に製
作することが可能となる。また、いずれか一方の部材が
破損等しても全体を廃棄することなく破損した部分のみ
を取り換えればよい。また、載置台の中心部に温度検出
手段を設けておき、これにより載置台の温度を検出して
抵抗発熱体の温度を制御する。この場合、抵抗発熱体
を、複数のゾーンに分割してゾーン毎に温度制御を行な
うことにより、精度の高い温度制御を行なうことが可能
となる。

【００１０】更には、載置台を処理容器の底部から容器
内に対しては気密になされた中空筒体状の脚部により支
持させて、この脚部内に給電用のリード線を挿通させる
ことにより、複雑な成膜防止措置を構ずることなくリー
ド線への成膜付着を防止することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜処理装
置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本
発明に係る成膜処理装置を用いたクラスタツール装置を
示す概略平面図、図２は本発明の成膜処理装置を示す構
成図、図３は載置台を示す拡大構成図、図４は載置台の
組み立て状態を示す図、図５は抵抗発熱体を示す平面
図、図６は静電チャック用電極を示す平面図である。本
実施例においては被処理体として半導体ウエハを用い、
この表面に金属成膜としてアルミニウム膜を熱ＣＶＤ処
理により成膜する場合を例にとって説明する。まず、図
１を参照して本発明の成膜処理装置を組み込んだクラス
タツール装置について説明する。

【００１２】図１に示すようにこのクラスタツール装置
２４は、例えばアルミニウムより８角形の容器状になさ
れた共通搬送室２６をその中心に有しており、その周辺
に、第１及び第２カセット室２８、３０、水分除去処理
装置３２、ガス成分除去処理装置３４、酸化膜除去処理
装置３６、本発明に係る第１及び第２の成膜処理装置３
８、４０及び冷却処理装置４２をそれぞれ開閉可能にな
されたゲートバルブＧ１〜Ｇ８を介して連結されてい
る。

【００１３】水分除去処理装置３２は、半導体ウエハを
加熱してこの表面に付着している水分等を除去する処理
装置であり、酸化膜除去処理装置３６は水分除去後のウ
エハ表面に形成されている自然酸化膜をエッチングによ
り除去する処理装置であり、後工程のアルミニウム成膜
の種類によりエッチングガスとして例えばＨ₂ ガス（ブ
ランケットの場合）やＢＣｌ₃ ガス（セレクティブの場
合）等を用いる。ガス成分除去処理装置３４は、上記エ
ッチングにて有害ガスを用いた場合に、ウエハ表面に残
留するこのガス成分を加熱や紫外線照射によって完全に
分離除去する処理装置であり、本発明の成膜処理装置３
８、４０はウエハ表面にアルミＣＶＤ成膜を施す処理装
置であり、冷却処理装置４２は、成膜後のウエハをハン
ドリング温度まで冷却するための処理装置である。上記
第１及び第２カセット室２８、３０には、例えば２５枚
のウエハＷを収容し得るカセットＣを搬入・搬出するゲ
ートドアＧＤ１、ＧＤ２がそれぞれに開閉可能に設けら
れており、各カセット室６、８内にはカセット台（図示
せず）が昇降可能に設けられている。また、カセット室
２８、３０は、不活性ガス、例えばＮ₂ ガスの供給と、
真空引きが可能になされている。

【００１４】共通搬送室２８内には、内部に取り込んだ
ウエハＷの位置決めを行なう回転位置決め機構４４と、
ウエハＷを保持した状態で屈伸及び回転可能になされた
多関節アーム機構よりなる搬送アーム４６が配置されて
おり、これを屈伸、回転させることによって各装置や室
間に渡ってウエハを搬入・搬出し得るようになってい
る。この共通搬送室２６には不活性ガス、例えばＮ₂ ガ
スを供給するガス供給系４８と、例えばターボ分子ポン
プ５０とドライポンプ５２を途中に介設した真空排気系
５４が接続されており、内部を、高真空に真空引きでき
るようになっている。上記水分除去装置３２は、真空引
き可能になされた処理容器内に、加熱ヒータを有する載
置台（図示せず）を設け、この載置台上にウエハＷを載
置した状態でこれを例えば３００℃程度に加熱し、ウエ
ハ表面に付着している水分等を除去するようになってい
る。

【００１５】上記酸化膜除去処理装置３６は、例えばＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）プラズマ装置として構
成され、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を用いてプラ
ズマを立て、エッチングによりウエハ表面に付着してい
る自然酸化膜を除去するようになっている。ここで、後
工程にてブランケットアルミ膜を形成する場合には、エ
ッチングガスとしてＨ₂ ガスを用いるが、セレクティブ
アルミ膜を形成する場合にはエッチングガスとして例え
ばＢＣｌ₃ ガスを用いる。このＢＣｌ₃ ガスを用いた場
合には、このＢＣｌ₃ ガスがウエハ表面に付着したまま
アルミ成膜を行なうと、この電気的特性が劣化するの
で、このＢＣｌ₃ ガスを完全に除去するために前述した
ガス成分除去処理装置３４を用いる。

【００１６】本発明に係る成膜処理装置３８、４０は、
ウエハ表面に金属薄膜、例えばアルミニウム膜を熱ＣＶ
Ｄにより成膜する装置であり、図２乃至図６に基づいて
この成膜処理装置３８、４０について説明する。両成膜
処理装置３８、４０は、全く同様に構成されているの
で、ここでは代表として第１の成膜処理装置３８を例に
とって説明し、第２の成膜処理装置４０の構成の説明は
省略する。成膜処理装置３８は、熱ＣＶＤ成膜装置とし
て構成され、例えばアルミニウムにより円筒体状に成形
された処理容器５６を有している。この処理容器５６の
底部５６Ａの中心部には、給電線挿通孔５８が形成され
ると共に周辺部には、真空引きポンプ、例えばターボ分
子ポンプ６０及びドライポンプ６２を介設した真空排気
系６４に接続された排気口６６が設けられており、容器
内部を真空引き可能としている。この排気口６６は、容
器底部５６Ａに複数個、例えば等間隔で同一円周上に４
個程度設けられ、各排気口６６は、真空排気系６４によ
り共通に連通されている。

【００１７】この処理容器５６内には、非導電性材料、
例えばアルミナ製の円板状の載置台６８が設けられ、こ
の載置台６８の下面中央部には下方に延びる中空円筒状
の脚部７０が一体的に形成され、この脚部７０の下端は
上記容器底部５６Ａの給電線挿通孔５８の周辺部にＯリ
ング等のシール部材７２を介在させてボルト７４等を用
いて気密に取り付け固定される。従って、この中空脚部
７０内は、外側に開放され、処理容器５６内に対して気
密状態となっている。上記載置台６８には、例えば、Ｓ
ｉＣによりコーティングされたカーボン製の抵抗発熱体
７６が埋め込まれており、この上面側に載置される被処
理体としての半導体ウエハＷを所望の温度に加熱し得る
ようになっている。この載置台６８の上部には、内部に
銅などの導電板よりなるチャック用電極７７を埋め込ん
だ薄いセラミックス製の静電チャック７８として構成さ
れており、この静電チャック７８が発生すクーロン力に
より、この上面にウエハＷを吸着保持するようになって
いる。

【００１８】上記抵抗発熱体７６には、絶縁された給電
用のリード線８０が接続され、このリード線８０は、処
理容器５６内に晒すことなく円筒状の脚部７０内及び給
電線挿通孔５８を通って外へ引き出され、開閉スイッチ
８１を介して給電部８４に接続される。また、静電チャ
ック７８のチャック用電極７７には、絶縁された給電用
のリード線８６が接続され、このリード線８６も処理容
器５６内に晒すことなく円筒状の脚部７０内及び給電線
挿通孔５８を通って外へ引き出され、開閉スイッチ８８
を介して高圧直流電源９０に接続される。この載置台６
８の中心部には、この温度を検出するための温度検出手
段として例えば熱電対９１が設けられ、このリード線９
３も中空な脚部７０内に配線される。このような載置台
６８の具体的構成については後述する。

【００１９】載置台６８の周辺部の所定の位置には、複
数のリフタ孔９２が上下方向に貫通させて設けられてお
り、このリフタ孔９２内に上下方向に昇降可能にウエハ
リフタピン９４が収容されており、ウエハＷの搬入・搬
出時に図示しない昇降機構によりリフタピン９４を昇降
させることにより、ウエハＷを持ち上げたり、持ち下げ
たりするようになっている。このようなウエハリフタピ
ン９４は、一般的にはウエハ周縁部に対応させて３本設
けられる。

【００２０】また、処理容器５６の天井部には、シャワ
ーヘッド９６が一体的に設けられた天井板９８がＯリン
グ等のシール部材１００を介して気密に取り付けられて
おり、上記シャワーヘッド９６は載置台６８の上面の略
全面を覆うように対向させて設けられ、載置台６８との
間に処理空間Ｓを形成している。このシャワーヘッド９
６は処理容器５６内に処理ガスをシャワー状に導入する
ものであり、シャワーヘッド９６の下面の噴射面１０２
には処理ガスを噴出するための多数の噴射孔１０２Ａが
形成される。

【００２１】天井板９８には、シャワーヘッド９６に処
理ガスを導入するガス導入ポート１０４が設けられてお
り、この導入ポート１０４には処理ガスを流す供給通路
１０６が接続されている。そして、このシャワーヘッド
９６内には、供給通路１０６から供給された処理ガスを
拡散する目的で、多数の拡散孔１０８を有する拡散板１
１０が設けられると共に、ヘッド側壁にはこの部分の温
度を処理ガスの分解を防止するために、例えば５０℃程
度に冷却するための冷却ジャケット１１２が設けられて
おり、これに５０℃程度の冷媒、例えば温水を流すよう
になっている。尚、このシャワーヘッド９８と載置台６
８との間の距離Ｌは略１０〜３０ｍｍ程度に設定されて
いる。

【００２２】また、処理容器５６の側壁には、壁面を冷
却するために例えば冷媒を流す冷却ジャケット１２８が
設けられており、これに例えば５０℃程度の温水を冷媒
として流すようになっている。また、この容器５６の側
壁の一部には、ウエハ搬出入口１３０が設けられ、ここ
に共通搬送室２６との間を連通・遮断する前記ゲートバ
ルブＧ６を設けている。

【００２３】次に、本実施例の特徴とする載置台６８に
ついて詳しく説明する。図３及び図４に示すようにこの
載置台６８は、上記抵抗発熱体７６を含む載置台本体１
３２とこの上部に設けられる静電チャック７８とにより
主に構成され、両者は別々に製作されて、例えばガラス
溶着材や銅或いは銀などのロウ付け材１３４により接合
される。すなわち、上記載置台本体１３２は、非導電性
のセラミックス、例えばアルミナにより略円板状に成形
されており、その直径Ｌ２は、８インチ（約２０ｍｍ）
サイズのウエハよりも僅かに大きな２４０ｍｍ程度に設
定されている。この載置台本体１３２の上面には、周縁
部のみてお高くした断面凹部状のヒータ収容凹部１３６
が形成されており、このヒータ収容凹部１３６内にウエ
ハＷを加熱するための前記抵抗発熱体７６が収容されて
いる。

【００２４】この抵抗発熱体７６は、例えばカーボンを
ＳｉＣによりコーティングすることにより形成されてお
り、図５に示すようにある程度の幅をもたせて収容凹部
１３６の表面の略全面に例えば略同心円状に設けてい
る。この抵抗発熱体７６は、同心円状に複数、例えば図
示例においては内側ゾーン７６Ａと外側ゾーン７６Ｂと
に２つに分割されており、各ゾーン内における抵抗発熱
体は連結されている。

【００２５】そして、この抵抗発熱体７６から引き出さ
れる給電用のリード線８０としては、内側ゾーン７６Ａ
から引き出される一対の内側リード線８０Ａと外側ゾー
ン７６Ｂから引き出される一対の外側リード線８０Ｂよ
りなり、各リード線８０Ａ、８０Ｂは図２に示すように
給電部８４に接続されて各対のリード線の一方に＋電源
を、他方に−電源をそれぞれ接続してゾーン毎に個別に
温度制御を行ない得るようになっている。そして、抵抗
発熱体７６を設けていない部分の所定の位置には、前述
のように例えば３つのリフタ孔９２を同一円周上に等間
隔で配列している。また、この載置台本体１３２の中心
部には、熱電対を収容する熱電対管１３８が貫通させて
設けられる。

【００２６】図７は上記抵抗発熱体７６の温度制御ブロ
ック図を示しており、熱電対９１の温度は温度検出部１
４０にて検出されてその検出値を例えばマイクロコンピ
ュータ等よりなる温度制御部１４２に入力する。この温
度制御部１４２では、上記検出値と予め設定された設定
値、例えば２００℃を比較し、温度制御部１４２はこの
比較結果がゼロになるように給電部８４を制御し、各ゾ
ーン７６Ａ、７６Ｂへの給電量をコントロールする。こ
こで、内側と外側の各ゾーン７６Ａ、７６Ｂの電力比
は、熱電対９１における検出温度値に対応させて実験に
より予め定められており、ウエハの面内温度を均一化さ
せるようになっている。尚、図示例では、抵抗発熱体７
６を２つのゾーンに分割した場合を例にとって説明した
が、これに限定されず、例えば単一のゾーンにしてもよ
く、或いは３つ以上のゾーンに分割してもよい。

【００２７】静電チャック７８も上記載置台本体１３２
と同じ非導電体のセラミックス、例えばアルミナよりな
り、載置台本体１３２の直径と同一寸法の薄板円板状に
成形されている。この静電チャック７８内には、図６に
示すようにチャック用電極７７が略全面に亘って埋め込
まれている。このチャック用電極７７は、図中左右に＋
側電極板７７Ａと−側電極板７７Ｂとに分離された、い
わゆる双極形の電極として構成されており、各電極板７
７Ａ、７７Ｂは絶縁状態を維持したまま櫛歯状に噛み合
わされて配置され、それぞれに高圧直流電源９０（図２
参照）より＋、−の高圧直流電圧を印加することによ
り、両電極板７７Ａ、７７Ｂ間にクーロン力を発生さ
せ、これによりウエハＷを吸着保持するようになってい
る。この静電チャック７８にも３つのリフタ孔９２が形
成されると共に、その中心部には熱電対管１３８に収容
された熱電対９１が設けられており、この温度を検出し
得るようになっている。

【００２８】また、この静電チャック７８には、バック
サイドガス噴出孔１４４が設けられると共に、この噴出
孔１４４には、上記載置台本体１３２を貫通したガス導
入管１４６が接続されており、バックサイドガスとして
例えばＨ₂ ガスを静電チャック７８の上面とウエハＷの
裏面との間の僅かな間隙に噴射して、ウエハ裏面への成
膜の付着を防止すると共にこのガスを熱伝導ガスとして
機能させることによりウエハＷの加熱を効率的に行ない
得るようになっている。

【００２９】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図１に基づいて半導体ウ
エハＷの全体の流れから説明する。まず、アルミニウム
成膜は空気や水分と容易に反応して酸化膜を形成するこ
とから共通搬送室２６を含む各処理装置３２、３４、３
６、３８、４０、４２は、未使用時にはベース圧として
例えば５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の高い真空度に維持され
て、自然酸化膜の形成を防止している。

【００３０】外部より、未処理の半導体ウエハＷをカセ
ットＣに収容した状態で、ゲートドアＧＤ１を介して例
えば第１カセット室２８内へ搬入すると、これを密閉し
て第１カセット室２８内を上記したベース圧まで真空引
きする。ベース圧に到達したならば、ゲートバルブＧ１
を開にして予めベース圧に維持されている共通搬送室２
６内の搬送アーム４６を伸ばして未処理のウエハＷを一
枚取り出し、これを回転位置決め機構４４によりウエハ
のオリエンテーションフラットを検出することにより位
置合わせする。位置合わせ後のウエハＷは、再度搬送ア
ーム４６を用いて開状態になされたゲートバルブＧ３を
介して予めベース圧になされた水分除去処理装置３２内
へ搬入され、ここでウエハＷを加熱することによりウエ
ハ表面に付着している水分等を気化させて除去する。

【００３１】水分除去後のウエハＷは、次に、ゲートバ
ルブＧ５を介して予めベース圧に維持されている酸化膜
除去処理装置３６内へ搬入され、ここで、エッチングに
よりウエハ表面に付着している自然酸化膜を除去する。
ここで、後工程にてセレクティブのアルミニウム膜を形
成する場合には、エッチングガスとして例えばＢＣｌ₃
ガスを用い、ブランケットのアルミニウム膜を成膜する
場合にはエッチングガスとして例えばＨ₂ ガスを用い
る。エッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガスを用いた場合に
はＣｌイオンやＢイオン、特にＣｌイオンがアルミニウ
ム膜の電気的特性に悪影響を与えることからこれらのイ
オンをウエハ面から完全に除去しなければならない。そ
こで、ＢＣｌ₃ ガスを用いたエッチング後のウエハＷ
は、次に、ゲートバルブＧ４を介して予めベース圧にな
されたガス成分除去処理装置３４内に搬入され、ここで
加熱と紫外線照射によりＣｌイオンを励起させて、これ
らをウエハ表面から離脱させて排除する。

【００３２】ガス成分が除去されたウエハＷは次に、予
めベース圧になされている第１或いは第２の成膜処理装
置３８または４０内にゲートバルブＧ６或いはＧ７を介
して導入される。このように２つの成膜処理装置３８、
４０を設けた理由は、成膜処理に要する時間に鑑みてス
ループットを向上させるためである。また、先の酸化除
去処理装置３６にてエッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガス
ではなくてＨ₂ ガスを用いた場合には、ウエハはガス成
分除去処理装置３４を経ることなく、直接この第１或い
は第２成膜処理装置に搬入されることになる。成膜処理
装置３８または４０内に搬入されたウエハには、処理ガ
スとして例えばＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイド
ライド）を気化させたガスが用いられ、ここでＣＶＤ処
理により所定の温度でアルミニウム膜が成膜されること
になる。

【００３３】アルミニウム膜の成膜後のウエハＷは、次
に、ゲートバルブＧ８を介して予めベース圧に維持され
ている冷却処理装置４２内に搬入され、ここで所定のハ
ンドリング温度まで冷却される。そして、この処理済み
のウエハＷは、次にゲートバルブＧ２を介して予めベー
ス圧に維持されている第２カセット室３０内のカセット
Ｃに収容されることになる。このようにして、未処理の
ウエハは順次流されて処理が行なわれ、比較的長い処理
時間を要する成膜処理時においては、空いている方の成
膜処理装置を用いてスループットを向上させる。

【００３４】次に、図２を参照してアルミニウム膜の成
膜処理について説明する。載置台６８上に載置されたガ
ス成分除去後の、或いは酸化膜除去後のウエハＷは、静
電チャック７８からのクーロン力により吸着保持されて
いる。この状態でウエハＷを抵抗発熱体７６により所定
のプロセス温度、例えば２００℃に加熱すると同時に処
理ガスとしてＤＭＡＨの気化ガスをシャワーヘッド９６
から処理容器５６内の処理空間Ｓに導入し、ウエハ表面
にアルミニウムのＣＶＤ成膜を行なう。この時、プロセ
ス圧力は、例えば２Ｔｏｒｒ程度に維持し、ＤＭＡＨは
気体換算で例えば１００ＳＣＣＭ程度供給する。

【００３５】また、成膜中においては、処理容器５６の
側壁に設けた冷却ジャケット１２８に例えば５０℃程度
の冷媒を流し、これを安全温度まで冷却する。処理前に
おいては、前述のように処理容器５６内は真空排気系６
４により５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度のベース圧に維持され
ており、搬入されたウエハの表面に自然酸化膜が付着す
ることを防止している。また、成膜後においても同様
に、再度、５×１０^-6Ｔｏｒｒのベース圧まで真空引き
する。従って、成膜直後のアルミニウム膜に自然酸化膜
が付着することを極力抑制することができる。

【００３６】また、成膜中においては載置台６８の中心
部に設けた熱電対９１によりその温度が温度検出部１４
０にて検出され、この検出値に基づいて温度制御部１４
２が給電部８４を制御し、抵抗発熱体７６のゾーン７６
Ａ、７６Ｂ毎に給電量が制御される。従って、載置台６
８の温度制御をきめ細かに行なうことが可能となる。ま
た、静電チャック７８の上面とウエハＷの裏面との間の
僅かな間隙には、バックサイドガス噴出孔１４４からバ
ックサイドガスとして適当量のＨ₂ ガスが噴出されてい
るので、この間隙内に処理ガスが侵入することを防止で
き、従って、ウエハ裏面にパーティクル発生の原因とな
る成膜が付着することを略完全に防止することが可能と
なる。

【００３７】更には、ＤＭＡＨの処理ガスは、略１００
℃以上の温度の導電性部材の表面に付着し易いという特
性を持つが、抵抗発熱体７６への給電用のリード線８０
Ａ、８０Ｂやチャック用電極７７への給電用のリード線
８６を、処理容器５６内から気密に区画された中空円筒
状の脚部７０内に収容してこれらリード線が成膜ガスと
接触することを断つようにしたので、これらのリード線
にパーティクルの原因となる成膜が付着することを防止
することが可能となる。

【００３８】また、静電チャック７８か抵抗発熱体７６
の内、いずれか一方が壊れた場合には、載置台６８の全
体を交換するのではなくロウ付け材１３４を溶かして静
電チャック７８と載置台本体１３２を分離し、故障した
一方のみを修理したり、交換したりすればよい。このよ
うに載置台６８の形成に際しては、別個独立に作った静
電チャック７８と抵抗発熱体７６付きの載置台本体１３
２とを接合するだけでよいので、製造工程を簡単化して
大幅にコストの削減が図れるのみならず、メンテナンス
時には、例えば故障した一方のみを取り換えればよいの
で、高価なセラミックス製の載置台６８のメンテナンス
費用も大幅に削減することが可能となる。尚、上記実施
例では処理空間Ｓの雰囲気は、載置台６８の外周を通っ
て載置台６８の下方の空間に直接連通し、ここより排気
口６６を介して真空引きされるが、図８に示すように載
置台６８の外周に絞り弁の作用を示す圧力調整弁体１４
８を可動的に設けて、処理空間Ｓ内の圧力調整を迅速に
行なうようにしてもよい。

【００３９】すなわち、円板状の載置台６８と円筒体状
の処理容器５６の内周壁５６Ｂとの間は、所定の距離だ
け離間されることにより載置台６８の上方の処理空間Ｓ
と容器底部５６Ａの各排気口６６とを連通する通気口１
５０が載置台６８の外周をとり囲むようにしてリング状
に形成されている。そして、この通気口１５０には、こ
の通気口１５０の幅Ｌ３に精度良く嵌まり込むことがで
きる大きさに設定されたリング状の上記圧力調整弁体１
４８が上下方向に可動的に設けられている。すなわち、
このリング状の圧力調整弁体１４８には下方に延びる昇
降ロッド１５２が設けられると共にこの昇降ロッド１５
２は容器底部５６Ａに設けたロッド孔１５４を貫通して
底部５６Ａに設けたロッド孔１５４を貫通して底部５６
Ａの下方に延びている。このような昇降ロッド１５２
は、複数個、例えば弁体１４８の周方向に沿って等間隔
で３本設けられると共に各昇降ロッド１５２の下端に
は、移動量が制御可能なアクチュエータ１５６が設けら
れており、上記各昇降ロッド１５２を同期させて昇降し
得るようになっている。尚、各昇降ロッド１５２の下端
を連結部材（図示せず）で共通に連結し、この連結部材
をアクチュエータ１５６で昇降させてロッドを移動させ
るようにしてもよい。これによればアクチュエータ１５
６の数が少なくて済む。

【００４０】上記通気口１５０の幅Ｌ３は、例えば８イ
ンチウエハ対応の載置台６８の直径が２４０ｍｍ程度で
あるのに対して０．５〜３ｍｍ程度に設定されている。
また、各ロッド孔１５４とこれに挿通される昇降ロッド
１５２との間には、蛇腹状のベローズ１５８が介設され
ており、処理容器５６内の気密性を保持しつつ昇降ロッ
ド１５２を昇降移動し得るようになっている。上記圧力
調整弁体１４８は、上記載置台６８と同じ材料、例えば
アルミナにより成形されており、その内側端面は、中心
方向斜め下方に向かうテーパ面１４８Ａとして構成さ
れ、このテーパ面１４８Ａに合致して面接触するように
上記載置台６８の周縁部も中心方向斜め下方に向かうテ
ーパ面６８Ａとして構成されている。また、圧力調整弁
体１４８の外側端面は、容器内壁よりも僅かに離間して
これに沿って昇降するようになっている。このように通
気口１５０に可動になされた圧力調整弁体１４８を設け
ることにより、これを絞り弁として機能させることがで
き、圧力調整弁体１４８が、昇降移動することにより、
リング状の通気口１５０の開度を適宜調整して排気コン
ダクタンスを変え得るようになっている。

【００４１】このように載置台６８の外周側に、絞り弁
の作用を呈する圧力調整弁体１４８を可動的に設けるこ
とにより、圧力制御対象領域である処理空間Ｓと圧力調
整弁体１４８との間の距離は非常に接近しているので、
この圧力調整弁体１４８の昇降移動に伴う通気口１５０
の開度の変化は、ほとんど時間遅れを生ずることなく処
理空間Ｓ内の圧力変動を生ぜしめることになる。従っ
て、圧力調整の応答性が非常に良好となりこれを大幅に
向上させることが可能となる。以上の実施例では、成膜
としてはアルミニウムの金属膜を形成する場合について
説明したが、これに限定されず、他の成膜、例えばＴ
ｉ，ＴｉＮ，Ｗ，Ｃｕ，ＳｉＯ₂ 等を成膜する場合にも
適用することができる。

【００４２】また、ここでは成膜処理装置をクラスタツ
ール装置に組み込んだ場合を例にとって説明したが、こ
れに限定されず、この成膜処理装置を単独で用いる場合
にも適用し得るのは勿論である。更には、半導体ウエハ
に成膜する場合に限られず、他の被処理体、例えばＬＣ
Ｄ基板やガラス基板に成膜する場合にも適用できるのは
勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜処理
装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。静電チャックと、抵抗発熱体を有する載置
台本体とを接合することにより載置台を形成するように
したので、構造を簡単化でき、製造コストの安い個々の
部材を製造した後に両者を接合すればよく、全体の製造
コストを大幅に削減することができる。また、抵抗発熱
体を複数のゾーンに分割して個々に温度制御ができるよ
うにすることにより、ゾーン毎にきめの細かな温度コン
トロールを行なうことができ、被処理体の温度の面内均
一性を向上させることができる。

【００４４】更には、静電チャックの表面にバックサイ
ドガスを流すことにより、被処理体の裏面に処理ガスが
侵入することを防止してここにパーティクルの原因とな
る成膜が付着することを防止できるのみならず、このガ
スを熱伝導ガスとして機能させることにより載置台から
被処理体への熱伝導性を向上させることができる。ま
た、静電チャックや抵抗発熱体等への給電用のリード線
を、処理容器内からは気密に区画された中空筒体状の脚
部内に挿通することにより、リード線にパーティクルの
原因となる成膜が付着することを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成膜処理装置を用いたクラスタツ
ール装置を示す概略平面図である。

【図２】本発明の成膜処理装置を示す構成図である。

【図３】載置台を示す拡大構成図である。

【図４】載置台の組み立て状態を示す図である。

【図５】抵抗発熱体を示す平面図である。

【図６】静電チャック用電極を示す平面図である。

【図７】抵抗発熱体の温度制御ブロックを示す図であ
る。

【図８】載置台の外周側に圧力調整弁体を設けた成膜処
理装置を示す部分構成図である。

【図９】従来の成膜処理装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２４クラスタツール装置２６共通搬送室３２水分除去処理装置３４ガス成分除去処理装置３６酸化膜除去処理装置３８第１の成膜処理装置４０第２の成膜処理装置４２冷却処理装置５６処理容器６８載置台７６抵抗発熱体７７チャック用電極７７Ａ＋側電極板７７Ｂ −側電極板７８静電チャック８０、８６給電用のリード線９１熱電対（温度検出手段）１３２載置台本体１３４ロウ付け材１４４バックサイドガス噴出孔１４６ガス導入管Ｓ処理空間Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望月隆山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１東京エレクトロン山梨株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空引き可能になされた処理容器内の載
置台上に載置した被処理体に、熱ＣＶＤにより薄膜を形
成する成膜処理装置において、前記載置台は、薄板上の
非導電性のセラミックスの中にチャック用電極を埋め込
んでなる静電チャックと、抵抗発熱体を有する非導電性
のセラミックスよりなる載置台本体とを接合して構成さ
れていることを特徴とする成膜処理装置。
【請求項２】前記チャック用電極は、＋側電極板と−
側電極板とよりなる双極形の電極であることを特徴とす
る請求項１記載の成膜処理装置。
【請求項３】前記載置台の中心部には、温度を測定す
るための温度検出手段が設けられていることを特徴とす
る請求項１または２記載の成膜処理装置。
【請求項４】前記抵抗発熱体は、複数のゾーンに分割
されて、個々に制御が可能になされていることを特徴と
する請求項１乃至３記載の成膜処理装置。
【請求項５】前記静電チャックには、これと前記被処
理体との間にバックサイドガスを流すためのバックサイ
ドガス噴出孔が形成されていることを特徴とする請求項
１乃至４記載の成膜処理装置。
【請求項６】前記載置台は、前記処理容器内に対して
気密に区画された中空筒体状の脚部により前記処理容器
の底部に支持されると共に該脚部内に給電用のリード線
を挿通するように構成したことを特徴とする請求項１乃
至５記載の成膜処理装置。