TW200920871A - Vacuum processing apparatus - Google Patents

Description

200920871 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在被設爲真空環境之真空處理腔室內， 對被處理物執行特定處理之真空處理裝置。 【先前技術】 以往，例如半導體裝置之製造工程等，係使用在被設 爲真空環境之真空處理腔室內對半導體晶圓等之被處理物 加熱而執行成膜處理等之特定處理的真空處理裝置。 例如，就以上述真空處理裝置之一個而言，所知的有 將特定處理氣體導入至被設爲真空環境之真空處理腔室內 ’並且將微波導入至真空處理腔室內使產生處理氣體之電 漿’並藉由CVD施予成膜處理等之電漿處理裝置（參照 專利文獻1 )。 在上述如此之微波電漿處理裝置等中，有以例如鋁合 金等之金屬構件構成真空處理腔室之情形。另外，用以將 處理氣體導入至該真空處理腔室內之配管系統等以藉由不 鏽鋼形成之情形爲多。因此，由該些不同種之材料所構成 之金屬構件有形成彼此經真空密封構件而抵接之抵接部之 情形。 再者，例如執行金屬成膜之電漿處理裝置等’因存在 氧、氫等之雜質而對成膜處理造成壞影響’故以將真空處 理腔室內設爲高真空例如至i(T6Pa之位數爲佳。然後， 當設爲如此高真空之時，於使用通常樹脂製之〇形環之 -4- 200920871 時，來自大氣等之外部的氧、氫等透過0形環而被導入 至真空處理腔室內。因此，執行使用金屬製之金屬密封以 當作真空密封構件。 但是，於例如由上述鋁合金和不鏽鋼之抵接部等之不 同種材料所構成之金屬構件之抵接部使用金屬密封之時， 由於該些金屬構件之熱膨脹率之差使得金屬構件彼此之相 對位置偏差，故有金屬密封因該些金屬構件而摩擦使得金 屬密封受到損傷而產生真空洩漏之課題。 〔專利文獻1〕日本特開2006-342386號公報 【發明內容】 本發明係對應於上述般之以往情形而所創作出者，爲 提供即使在與常溫不同之溫度範圍使用之時，亦可以抑制 在金屬密封產生損傷，並且比起以往可降低發生真空洩漏 之可能性的真空處理裝置。 (用以解決課題之手段） 本發明之真空處理裝置之一態樣爲一種真空處理裝置 ’具備；真空處理腔室，用以收容被處理物，將內部設爲 真空環境而對上述被處理物施予特定處理之真空處理腔室 ;和真空處理裝置構成構件，被設置成封閉上述真空處理 腔室之開口部’由與上述真空處理腔室之熱膨脹率不同之 金屬材料所構成之真空處理裝置構成構件，在上述真空處 理腔室和上述真空處理裝置構成構件之抵接部具有將該抵 -5- 200920871 接部予以氣密密封之金屬密封，和將上述真空處理裝置構 成構件拘束於上述真空處理腔室而抑制由於熱膨脹差在上 述真空處理裝置構成構件和上述真空處理腔室產生位置偏 差之嵌合機構。 本發明之真空處理裝置之一態樣在上述真空處理裝置 中，上述真空處理腔室由鋁合金所構成，上述真空處理裝 置構成構件由不鏽鋼所構成。 本發明之真空處理裝置之一態樣在上述真空處理裝置 中，具備；氣體供給機構，用以將特定處理氣體供給至上 述真空處理腔室；和電漿產生機構，藉由施加高頻電力使 上述真空處理腔室內產生上述處理氣體之電漿。 本發明之真空處理裝置之一態樣，在上述真空處理裝 置中’上述真空處理裝置構成構件爲用以將上述處理氣體 導入至上述真空處理腔室內之氣體配管構成構件。 本發明之真空處理裝置之一態樣係在上述真空處理裝 置中’上述真空處理裝置構成構件爲用以自上述真空處理 腔室內排氣之排氣部構件構件。 本發明之真空處理裝置之一態樣，在上述真空處理裝 置中’具備加熱機構，成爲可將上述真空處理腔室內設定 高於常溫之溫度。 本發明之真空處理裝置之一態樣係在上述真空處理裝 置中’上述特定處理爲形成金屬膜之成膜處理。 【實施方式】 -6- 200920871 以下，針對本發明之型態，參照圖面予以 第1圖、第2圖爲表示將本發明之真空麋 於CVD成膜裝置之實施型態的構成。如第1 該CVD成膜裝置1具備有形成略圓筒狀上下 處理腔室2，和當作各封閉在該真空處理腔室 之上方側開口部4和在底部開口之下方側開口 的蓋體以及平台保持構件6。平台保持構件6 合真空處理腔室2內之排氣的排氣室6a，在| 下部側部分連接屬於使真空處理腔室2內予以 排氣部構成構件的真空排氣配管70之一端， 配管70之另一端連接於排氣裝置7。 在真空處理腔室2之內部設置有用以水平 處理體之半導體晶圓（以下，稱爲處理基板） 。該平台10被設置於豎立設置於排氣室6a 11上，具備有支撐處理基板8之上下移動自 之支撐銷1 2，和加熱處理基板8之加熱手段 漿之生成安定之環14，和網眼電極15等。支 豎立設置在藉由如汽缸16等之升降手段而升 17上，上端部貫通上述平台10。 真空處理腔室2之側壁設置有用以執行處 搬入搬出之搬入搬出口 20，和開關該搬入搬Μ 閥21。再者，在真空處理腔室2之側壁內裝 真空處理腔室2之側壁之匣式加熱器23,依 附著原料氣體之凝結或副生成物之溫度。 詳細說明。 理裝置適用 圖所示般， 開放之真空 2上部開口 部5之構件 構成暫時集 隹氣室6a之 真空排氣之 該真空排氣 載置屬於被 8之平台1 0 內部之支柱 如之多數根 1 3，和使電 撐銷12被 降之支撐板 理基板8之 ，口 2 0之閘 有用以加熱 此控制成不 200920871 在蓋體3之內側，處理氣體吐出用之噴淋頭25透 絕緣構件24被安裝成對向於平台10。該噴淋頭25具 有形成圓板狀之3片平板，即是上段平板25a、中段平 25b及下段平板25c。 上段平板25a係當作基底構件而發揮功能，在該上 平板25a之外周下部螺絲固定著中段平板25b之外周部 在上段平板25a配設有圓板狀之內側加熱器26，和環 之外側加熱器27。該些加熱器26、27各連接於無圖示 電源。 在中段平板25b之下面密接並螺絲固定著下段平 2 5 e。在上段平板2 5 a之下面和中段平板2 5 b之間氣密 成空間2 8。再者，在中段平板2 5 b、下段平板2 5 c以貫 該些之方式形成有多數氣體流路30。該些氣體流路30 置兩系統，從該些兩系統之氣體流路，交互供給兩種類 氣體（第1氣體和第2氣體），依此可以藉由 ALD Atomic Layer Deposition)法形成原子層程度之薄膜。 此，雖然爲個別供給兩系統之氣體的事後混合型之噴淋 ’但是即使一起供給兩系統之氣體的事前混合型之噴淋 亦可。 再者，在上段平板25a之上面各連接有用以供給上 兩種類之氣體的第1氣體導入管35a和第2氣體導入 35b之一端。 另外第1及弟2氣體導入管35a、35b之另一·顺 被組入上段平板25 a之凹陷部內，並通過覆蓋加熱器 cm 過 備 板 段 0 狀 之 板 形 通 設 之 ( 在 頭 頭 述 管 側 -8- 26 200920871 、27之隔熱構件38和氣體導入構件39而連接於氣體 給源4 0、4 1。 自氣體供給源4 0供給當作第1氣體的例如τ a c 15 體。自氣體供給源4 1供給當作第2氣體的例如η 2氣體 藉由將該些氣體予以電漿化而產生所欲之反應，在處理 板8表面形成Ta膜等。 被供給至真空處理腔室2內之TaCl5氣體和H2氣 自高頻電源5 1經匹配電路5 1 a將高頻電力供給至連接 噴淋頭25之供電棒52，並藉由在真空處理腔室2內之 理基板8形成高頻電場，成爲電漿化，而促進Ta之成 反應。並且，噴淋頭25構成於冷卻時藉由乾氣體來冷 〇 在蓋體3之上面側配置有保溫噴淋頭25之上端外 緣部125之環狀絕緣平板53，和遮蔽箱54。該遮蔽箱 覆蓋蓋體3之上方，在其上部設置有執行被供給至噴淋 25之乾氣體之熱排氣的排氣口 55。 在第1圖中以箭號A所示之部位爲構成上述1氣 導入管3 5a及第2氣體導入管3 5b之氣體配管構成構件 和設置在真空處理腔室2之蓋體3之氣體流路的連接部 。在該連接部分A之氣體配管構成構件側如第3圖放 所示般設置凸緣部130，使該凸緣部130抵接於蓋體3 執行連接。該凸緣部130係與構成第1氣體導入管35a 第2氣體導入管35b之配管構件相同由不鏽鋼所構成， 該凸緣部1 3 0和蓋體3之抵接部分設置當作真空密封構 供 氣 〇 基 體 於 處 膜 卻 周 54 頭 體 分 大 而 及 在 件 -9 - 200920871 之金屬密封140。該金屬密封140成爲雙層構件，其中以 具有彈簧機能之螺旋狀構件140b之金屬〇形環所構成， 覆蓋該螺旋狀構件140b，並設置有一部分缺口構造之外 側構件1 40a之金屬C形環。外側構件〗40a、螺旋狀構件 140b係由英科耐爾（Inconel)、哈氏合金（Hastelloy) 、Ni、Al、SUS等之相同材料或另外材料所構成。作爲該 金屬密封140可以使用例如Helicoflex金屬（產品名）等 該金屬密封1 40爲利用密封件之彈性而維持密封，可以防 止密封件之過度栓緊。再者，金屬密封14〇藉由密封件之 彈性復原’可以吸收因溫度循環或壓循環所造成之構件之 小變形。 如第3圖所示般，在真空處理腔室2之蓋體3，沿著 成爲氣體流路之開口部之周緣環狀形成溝15〇，在該溝 150內設置有全體形狀設爲環狀環狀）之金屬密封 140。再者’在真空處理腔室2之蓋體3,在溝15〇之外 側部分以包圍溝150之周圍之方式形成環狀之凹部160。 另外’在凸緣部1 3 0側形成有對應於凹部〗6 〇之環狀之凸 部170’在凹部160構成嵌合凸部17〇之嵌合機構18〇。 該嵌合機構180爲真空處理腔室2或蓋體3升溫至高 於常溫之溫度’例如數十。C〜2 0 0。(：之時，防止由於鋁合 金製之真空處理腔室2之蓋體3和不鏽鋼製之凸緣部130 之熱膨脹率之差’使得在真空處理腔室2之蓋體3和凸緣 部130產生位置偏差’金屬密封14〇之表面摩擦而產生損 傷之情形。藉由設置該嵌合機構丨8 〇，於以例如3 〇 〇艺以 -10- 200920871 上最佳爲400 °C以上之處理溫度執行處理 處理腔室2或蓋體3成爲高於常溫之溫度 200°C之時，亦可以較以往降低因金屬密Ϊ 引起真空洩漏之發生可能性。此時之上限 °C以下。 並且，作爲構成凸緣130之材料 SUS316 ( L )(熱膨脹係數 16·0χ10-6/^： )(熱膨脹係數 17.2xl06/°C ) 、SUS304 ι 數 17.3xlO_6/°C ) 、HASTELLOY (產品名 1 1 .5x10_6/°C ) 、INCONEL (產品名）（索 l〇'6/°C ) 、Ni (熱膨脹係數 13.3xl(T6/°C 爲構成真空處理腔室1之鋁合金，可以使 熱膨脹係數 23.8xl0_6/°C ) 、A505 6 (熱 l〇'6/°C ) 、A5 0 8 3 (熱膨脹係數 23.4xl(T6 熱膨脹係數 2 3 _ 6 X 1 0 -6 / °C ) 、A 6 0 6 3 (熱 10_6/t) 、A7075 (熱膨脹係數 23.6x10 用如此之材料時，線膨脹率之差則成爲 °C左右。因此，例如凸緣部1 3 0之直徑爲 度從常溫上升至1 00 t之時，則在凸緣部 產生因 6xl0'2mm〜13xl(T2mm左右之熱 伸長差。藉由控制該伸長差，抑制金屬密 〇 此時，當凸緣1 3 0之中心位於在記載 心線之方向上時，熱膨脹率大之鋁合金製 之時，即使真空 ’例如數十°c〜 寸140之損傷而 處理溫度爲900 ，可以使用例如 )、SUS303 ( L C L )(熱膨脹係 )(熱膨脹係數 S膨脹係數1 1 . 5 X )等。再者，作 用例如A 5 0 5 2 ( 膨脹係數24.3x /°C ) 、A6 06 1 ( 膨脹係數23.4χ _6/°C )等。於使 Sxl(T6 〜13xl(T6/ 0.1 m左右，溫 1 3 0之外周部分 膨脹差所引起之 封1 4 0表面摩擦 有第3圖中之中 之真空處理腔室 -11 - 200920871 2則朝向圖中箭號B所示之方向更加延伸線膨脹率之差的 部分。因此，在凹部160和凸部170中，記載有第3圖中 之中心線的凸緣部1 3 0之中心側（圖中附有箭號C之部分 )則抵接而抑制延伸。因此，在常溫中，附有箭號C之部 分的間隙至少必須要設爲 5xl(T2mm〜5 0xl0_2mm以下， 例如以 10xl0_2mm〜20xl(T2mm左右爲佳。並且，上述材 料之外，也有使用例如Al2〇3 (熱膨脹係數6_5xl(T6/°C ) ，A1N (熱膨脹係數5.0xl06/t：)等之情形。溝之尺寸爲 直徑800mm以下，最佳爲500mm以下。 並且，如3圖所示般，藉由金屬密封1 40之配置部分 ，若在外側設置嵌合機構1 8 0時，則在嵌合機構1 8 0之部 分，因抑制構件彼此之摩擦，故可以防止塵埃產生，防止 侵入至真空處理腔室2內。再者，作爲嵌合機構180即使 在真空處理腔室2之蓋體3側設置凸部，在凸緣部1 3 0側 設置凹部亦可，但是於考慮該些構件之強度之時，則以在 強度更高之凸緣部130側設置凸部之第3圖之構成爲佳。 並且，如第4圖所示般，上述構成之嵌合機構180及金屬 密封140等也被設置在構成第1圖所示之第1氣體導入管 3 5a及第2氣體導入管3 5b之氣體配管構成構件，和真空 處理腔室2之噴淋頭之上段平板25a之連接部（第1圖之 箭號G之部分）。並且，在第4圖中’第1氣體導入管 35a及第2氣體導入管35b被連接於凸緣35。再者，此時 金屬密封140、凸部170即使不是在上段平板25a側，而 被配置在凸緣部3 5側之構成亦可。 -12- 200920871 上述之嵌合機構180也被設置在使第丨圖所示之上述 平台保持構件ό和真空處理腔室2內予以真空排氣之排氣 部構成構件之真空排氣配管70之連接部（第1圖之箭號 D之部分）。 第1圖之箭號D之部分之嵌合機構180爲用以防止 由於銘合金製之平台保持構件6，和不繡鋼製之真空排氣 配管70之熱膨脹率之差，使該些產生位置偏差，並且金 屬密封1 4〇表面摩擦而產生損傷之情形。依此，比起以往 可以降低因金屬密封1 4 0之損傷而引起之真空洩漏的產生 可能性。並且’上述般之嵌合機構180可以適用於氣密封 閉真空處理腔室2之各種部分，例如即使對將真空處理腔 室2內部予以可視化之窗部分，或用以存取於真空處理腔 室2而予以維護之存取埠部分等同樣可以適用。 然而’在第1圖所示之真空處理腔室2和蓋體3之間 (圖中之箭號Ε之部分），以以往樹脂製之Ο形環密封 ，一邊維持真空密封一邊維持真空腔室2和蓋體3之電性 連接，並且經真空處理腔室2使蓋體3成爲接地電位。但 是，真空處理腔室2及蓋體3之面接觸不充分，真空處理 腔室2和遮蔽蓋體3之間之電性接觸電阻變高，在該些之 間產生電位差，但是藉由與第3圖所示之本實施型態相同 之構成之嵌合機構180被設置於真空處理腔室2和蓋體3 之連接部分（第1圖之箭號Ε之部分），將接地電位抑制 成較低，可以有效率供給功率，可以生成功率耗損少且安 定之電漿。 -13- 200920871 藉由如此設置嵌合機構180，於以不同種之金屬材料 構成真空處理腔室2和蓋體3之時，由於其線膨脹率之差 ，或是於該些以相同金屬材質所形成之時，由於真空處理 腔室2和蓋體3之溫度差所引起之熱膨脹差，而使嵌合機 構180之凹部和凸部緊緊接觸，可以減少真空處理腔室2 和蓋體3之間之電性電阻。依此，可以經真空處理腔室2 將蓋體3維持在接地電位。 與上述嵌合機構180相同，在真空處理腔室2和被設 置在其下部之平台保持構件6之連接部分（第1圖之箭號 F之部分），以減少構件間之電性接觸電阻爲目的，也設 置有嵌合機構180。依此，可以減少真空處理腔室2和平 台保持構件6之間之電性電阻，並可以經保持構件6將設 置在其上部之真空處理腔室2及蓋體3維持在接地電位。 如以上說明般’在本實施型態中，於成膜時，真空處 理腔室2之壁溫度即使成爲高於常溫，例如從數十〇c成爲 2 0 0 °C左右之時’亦可以抑制金屬密封丨4 〇受損而產生真 空洩漏之情形。再者，對於設爲不同種材料和密封構成之 點可適用設置本發明之密封構成等。 並且’本發明並限定於上述實施型態，當然可作各種 之變形。例如’在上述實施型態中，雖然針對將本發明適 用於藉由高頻電力產生電漿之電漿CVD裝置之情形予以 說明’但是本發明即使針對藉由微波產生電漿之微波電漿 CVD裝置或其他真空處理裝置亦可同樣適用。 -14- 200920871 產業上之利用可行性 本發明之真空處理裝置可以利用在半導體裝置之製造 領域等。因此，具有產業上之利用可行性。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明之一實施型態所涉及之電漿處理 裝置之構成圖。 第2圖爲第1圖之電漿處理裝置之俯視圖。 第3圖爲放大表示第1圖之電漿處理裝置之重要部位 的縱剖面圖。 第4圖爲放大表示第1圖之電漿處理裝置之重要部^ 的縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 : CVD成膜裝置 2 :真空處理腔室 3 :蓋體 4 :上方側開口部 5 :下方側開口部 6 :平台保持構件 6a :排氣室 7 :排氣裝置 8 :處理基板 10 :平台 -15- 200920871 1 1 :支柱 1 2 :支撐銷 1 3 :加熱手段 14 :環 1 5 :網眼電極 16 :汽缸 1 7 :支撐板 20 :搬入搬出口 2 1 :聞閥 2 3 :匣式加熱器 2 6 :內側加熱器 2 5 :噴淋頭 25a :上段平板 2 5 b :中段平板 2 5 c :下段平板 27 :外側加熱器 2 8 :空間 3 0 :氣體流路 35a :第1氣體導入管 35b:第2氣體導入管 3 8 :隔熱構件 3 9 :氣體導入構件 40 :氣體供給源 4 1 :氣體供給源 -16 200920871 5 1 :高頻電源 5 1 a :匹配電路 5 3 :絕緣平板 5 4 :遮蔽箱 5 5 :排氣口 70 :排氣配管 1 2 5 :上端外周緣部 1 3 0 :凸緣部 1 4 0 :金屬密封 140a :外側構件 140b :螺旋狀構件 1 5 0 :溝 1 6 0 :凹部 1 7 〇 :凸部 1 8 0 :嵌合機構 -17

Claims (1)

1. 200920871 十、申請專利範圍 1. 一種真空處理裝置，具有： 真空處理腔室，用以收容被處理物，將內部設爲真空 環境而對上述被處理物施予特定處理；和 真空處理裝置構成構件，被設置成封閉上述真空處理 腔室之開口部，由與上述真空處理腔室之熱膨脹率不同之 材料所構成，其特徵爲= 在上述真空處理腔室和上述真空處理裝置構成構件之 抵接部，具有：金屬密封，用以氣密密封該抵接部；和 嵌合機構，用將上述真空處理裝置構成構件拘束於真 空處理腔室，抑制由於熱膨脹差在上述真空處理裝置構成 構件和上述真空處理腔室產生位置偏差。 2 .如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置，其 中， 上述真空處理腔室由鋁合金所構成，上述真空處理裝 置構成構件由不鏽鋼所構成。 3 .如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置，其 中，具備 氣體供給機構，用以將特定處理氣體供給至上述真空 處理腔室內；和 電漿產生機構，用以藉由施加高頻電力使上述真空處 理腔室內產生上述處理氣體之電漿。 4 .如申請專利範圍第3項所記載之真空處理裝置，其 中， -18- 200920871 上述真空處理裝置構成構件爲用以將上述處理氣體導 入至上述真空處理腔室內之氣體配管構成構件。 5 .如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置，其 中， 上述真空處理裝置構成構件爲用以自上述真空處理腔 室內排氣之排氣部構成構件。 6. 如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置，其 中， 具備加熱機構，成爲可將封閉上述真空處理腔室及上 述真空處理腔室之開口的蓋體設定成數十。C〜200。(：。 7. 如申請專利範圍第〗項所記載之真空處理裝置，其 中， 上述特定處理爲形成金屬膜之成膜處理。 8 ·如申請專利範圍第丨項所記載之真空處理裝置，其 中， 上述嵌合機構在上述真空處理裝置構成構件側形成有 凸部’在上述真空處理裝置腔室側形成有凹部。 9_如申請專利範圍第丨項所記載之真空處理裝置，其 中， 上述嵌合機構在上述真空處理裝置構成構件側形成有 凹部’在上述真空處理裝置腔室側形成有凸部。 10.如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置， 其中， 上述金屬密封係由0形環部和c形環部所構成。 -19- 200920871 η.如申請專利範圍第1項所記載之真空處理裝置， 其中， 上述被處理物係在300 °c〜900 °c之處理溫度下被處 理。 -20-