WO2001046491A1 - Dispositif filmogene - Google Patents

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WO2001046491A1
WO2001046491A1 PCT/JP2000/009153 JP0009153W WO0146491A1 WO 2001046491 A1 WO2001046491 A1 WO 2001046491A1 JP 0009153 W JP0009153 W JP 0009153W WO 0146491 A1 WO0146491 A1 WO 0146491A1
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film forming
mounting table
space
forming apparatus
particle generation
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PCT/JP2000/009153
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kentaro Asakura
Takaya Shimizu
Original Assignee
Tokyo Electron Limited
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Publication date
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    • H01L21/205—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus for depositing a thin film on an object to be processed such as a semiconductor wafer. Background technology
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a conventional film forming apparatus
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a part of FIG.
  • the film forming apparatus 2 has a cylindrical processing container 4 that can be evacuated from an exhaust port 6 at the bottom.
  • a mounting table 10 having a heating heater 8 is provided in the processing container 4.
  • a semiconductor wafer W as an object to be processed is mounted on the mounting surface on the upper surface of the mounting table 10.
  • a ring-shaped guide ring member 12 having an inverted L-shaped cross section is fitted into the upper peripheral portion of the mounting table 10.
  • the upper inner peripheral surface of the guide ring member 12 is configured as a guide surface 14 formed of a tapered tapered surface toward the lower side. For this reason, the position of the mounting position when the wafer W is mounted on the mounting surface by the lift pins (not shown) that lifts and raises and lowers the wafer W is prevented.
  • the guide ring member 12 is attached to the upper surface of the mounting table 10 with extremely high dimensional accuracy.
  • a shower head 16 for introducing a necessary gas such as a film forming gas into the processing container 4 is provided on a ceiling portion of the processing container 4 facing the mounting table 10.
  • a predetermined film can be deposited on the surface of the wafer W by reacting a film forming gas introduced into the processing container 4 from the shield head 16.
  • the guide ring member 12 is fitted into the upper peripheral portion of the mounting table 10 with high dimensional accuracy.
  • the lower surface 12 A of the guide ring member 12 and the mounting surface 10 A of the upper surface of the mounting table 10 must be in point contact. Therefore, it is inevitable that a slight gap 18 having a height 1 of about 4 m is generated between the both sides 10 A and 12 A.
  • the deposition rate increases on the entrance side (the inner peripheral end side) of the gap 18, and the peak portions of the film thickness 22 A, 24 A Can occur.
  • the target film thickness of the film 20 on the surface of the wafer W is about 50 OA
  • the film thicknesses of the above-mentioned peak portions 22 A and 24 A can be about 100 A respectively. . That is, in the peak portions 22 A and 24 A, the deposition rate can be approximately doubled.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the processed wafer number and the number of particles. As shown in Fig. 10, when the number of processed wafers exceeds about 40, the number of particles (0.2111 or more) sharply increases, and the pass / fail judgment criterion (for example, 30) is reduced. It has greatly exceeded.
  • the graph of FIG. 10 shows an example in which TiN is deposited on the wafer W.
  • An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of suppressing generation of particles even when a film forming process is repeatedly performed. Summary of the invention
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies on the deposition of a film on a guiding member. As a result, it was found that a peak value of the film formation rate was present at a point where the partial pressure of the film formation gas was lowered to some extent. Therefore, if the guiding member has a shape in which the partial pressure of the film forming gas is reduced and the film is hardly peeled off even when the film is deposited, generation of particles can be suppressed.
  • the present invention provides a processing container capable of being evacuated, and an object to be processed which is installed in the processing container. And a mounting table on which the object to be processed is placed above the mounting table so as to surround an outer peripheral edge of the processing object mounted on the mounting table, and the mounting of the processing object on the mounting table is performed.
  • a ring-shaped guide ring member that can guide the object to be processed onto the mounting table during the mounting, and prevents generation of particles between an inner peripheral lower surface of the guide ring member and an upper surface of the mounting table.
  • a film forming apparatus characterized in that a space is formed.
  • the particle generation preventing space has a height of about 0.2 mm or more.
  • the particle generation preventing space is preferably a thin ring-shaped space. In this case, more preferably, the particle generation preventing space has a radial length of about 2 mm or more.
  • the particle generation prevention space is formed by a flat upper surface of the mounting table and a step-shaped concave portion formed on an inner peripheral lower surface of the guide ring member.
  • the present invention provides a processing container capable of being evacuated, a mounting table installed in the processing container, on which an object to be processed can be mounted, and mounted on the mounting table above the mounting table.
  • a ring-shaped clamp ring member capable of pressing and fixing the outer peripheral edge of the object to be processed, wherein a particle generation preventing space is formed between the inner peripheral lower surface of the clamp ring member and the upper surface of the object to be processed. It is a film forming apparatus characterized by being performed. Also in this case, the peak portions of the unnecessary film are formed on the upper and lower wall surfaces that define the particle generation prevention space.
  • this space is set to be sufficiently large with respect to the thickness of the film to be deposited, the films on the upper and lower surfaces of the particle generation preventing space will not contact each other. Therefore, peeling of the film hardly occurs. As a result, it is possible to greatly suppress the generation of particles. Even if the deposited film is peeled off from the wall surface, the film will be peeled off at a position other than near the entrance end of the particle generation prevention space. For this reason, it is possible to prevent the particles from scattering to the processing space side and adhering to the surface of the processing object.
  • the particle generation preventing space has a height of about 0.2 mm or more.
  • the particle generation preventing space is a thin ring-shaped space. More preferably, the particle generation preventing space has a radial length of about 2 mm or more.
  • the particle generation prevention space is formed by a flat upper surface of the object to be processed and a step-shaped recess formed on an inner peripheral lower surface of the clamping member.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a film forming apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the mounting table and the guide ring member shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a portion A in FIG. 2 when a film is deposited.
  • Figure 4 is a graph showing the relationship between T i C l 4 gas flow rate and the mounting table on the deposition rate as a source gas.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in the number of particles (0.2 m or more) when 100 semiconductor wafers are subjected to film formation.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a conventional film forming apparatus.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a part of FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a part of the film forming apparatus shown in FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the processed wafer number and the number of particles. You. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a film forming apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the mounting table and guiding members shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram when a film is deposited.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a portion A in FIG. In this embodiment, a case where a TiN film is deposited will be described as an example.
  • the film forming apparatus 30 includes a processing container 32 formed into a cylindrical shape by using, for example, aluminum or the like.
  • a support 34 stands from the bottom of the processing container 32.
  • a columnar mounting table 36 made of, for example, A1N is provided above the column 34.
  • a resistance heating heater 38 is embedded in the mounting table 36.
  • the mounting table 36 has, for example, three pin holes 40 (only two are shown in FIG. 1) penetrating upward and downward.
  • a lift pin 42 whose base end is connected in common is inserted.
  • a common support shaft 44 for these lifter pins 42 is provided so as to be able to move up and down by hermetically penetrating the bottom of the container via a bellows 46.
  • the support shaft 44 is moved up and down, the lifter pin 42 is moved up and down, so that the lifter pin 42 can be raised and lowered above the mounting surface 36 A of the mounting table 36 to lift the wafer W.
  • a shower head 46 for supplying a necessary gas such as a film forming gas into the processing container 32 is provided on a ceiling portion of the container opposite to the mounting table 36. Necessary gas such as a film forming gas introduced into the shower head 46 is jetted into the processing space S through an injection hole 48 formed on a lower surface (ejection surface) of the shower head 46. It is being done.
  • the processing container 32 is provided with a gate valve 50 that is opened and closed when a wafer W is loaded and unloaded.
  • An exhaust port 52 connected to an exhaust system provided with a vacuum pump or the like (not shown) is provided around the bottom of the processing container 32. Thereby, the inside of the processing vessel 32 is evacuated to a predetermined pressure. Has become.
  • a guide member 54 having the features of the present invention is provided on the upper peripheral portion of the mounting table 36.
  • the guide ring member 5 4 is made of a sectional inverted L-shaped ring member, for example, is more configured like a ceramic or quartz glass, such as A 1 2 0 3, the upper periphery of the mounting table 3 6 ⁇ It is fitted closely.
  • the guide ring member 54 includes a guide ring body 59 having a horizontal portion 56 parallel to the mounting surface 36 mm of the mounting table 36, and a vertical portion 58 contacting the side surface of the mounting table 36. Is provided.
  • the upper inner peripheral surface of the horizontal portion 56 is configured as a guide surface 60 formed of a tapered surface inclined downward (toward the lower side) toward the center of the mounting table 36.
  • the guide surface 60 is set to the wafer position. The position shift of W is corrected so that the wafer W can be properly positioned.
  • a ring-shaped notch 62 (see FIGS. 2 and 3) having a substantially constant depth is formed in a lower portion on the inner peripheral side of the horizontal portion 56 of the guide ring body 59. For this reason, the inner peripheral side of the horizontal portion 56 is thin, and a very thin ring-shaped (between the lower surface 56 A of the portion 56 and the mounting surface 36 A of the mounting table 36 is formed. (The cross section is elongated and rectangular.) A particle generation prevention space 64 is formed.
  • the distance L3 between the outer peripheral edge of the wafer W and the inner peripheral edge of the horizontal portion 56 of the guide ring member 54 when the wafer W is placed at the correct position is , 0.5 to 1.5 mm, for example, about l mm.
  • the thickness L4 of the horizontal portion 56 is in the range of 1.5 to 3 mm, for example, about 2 mm.
  • the height of the notch 62, that is, the height L5 of the particle generation preventing space 64 is 0.2 mm or more, for example, about 0.3 mm. Above, space 64 is greatly illustrated).
  • the length L 6 of the particle generation preventing space 64 in the mounting table radial direction is 2 mm or more, for example, about 3 mm.
  • the ratio of the height to the length of the cross section of the space 64, that is, (L 6) / (L 5) is preferably set to 10 or more.
  • the height L5 of 0.2 mm is substantially the processing limit depth.
  • the semiconductor wafer W carried in through the opened gate valve 50 is received by the lifter pins 42.
  • the lift pins 42 are lowered, and the wafer W is mounted on the mounting surface 36 A of the mounting table 36.
  • the tapered guide surface of the guide ring member 54 fitted on the peripheral edge of the mounting table 36 0 0 force and the outer peripheral end of the wafer W The wafer W is placed at an appropriate position by abutting to correct the positional deviation of the wafer W. c .
  • the temperature of the wafer W is raised to a predetermined process temperature and maintained at this temperature.
  • the inside of the processing container 32 is evacuated, and a predetermined gas such as a film forming gas flows in the processing container 32. As a result, a film is deposited on the wafer W.
  • the film forming gas for example, T i C 1 4, NH 3 and N 2 may be used. As a result, a TiN film is deposited. Also, as the wafer size, an 8-inch wafer can be used.
  • the process temperature is about 680 ° C and the process pressure is about 40 Pa (0.3 Torr).
  • a TiN film having a target film thickness of about 50 OA is deposited on the wafer surface.
  • the peak portions 7 OA and 72 A are located at a predetermined distance L 8 from the inner peripheral end of the guide ring member 54, for example, about 2.8 mm from the outer periphery (a position recessed into the particle generation prevention space 64). Occurs.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the flow rate of the source gas, TiC gas, and the deposition rate on the mounting table.
  • the other process conditions other than the flow rate of the TiCl gas are the same as the process conditions described above.
  • T i C l 4 gas little by little increased to the film formation rate flow is increased little by little.
  • the film formation rate drops sharply, after the increasing the flow rate Is also constant at a low value.
  • the flow amount of T i C l 4 gas is about 20 sc cm, the peak point P 1 of the film at a low partial pressure less flow than occurs .
  • part partial partial pressure of T i C l gas as a source gas is summer low, the diffusion of T i C 1 4 gas into the particle generation preventing space 64, the partial pressure of its Is a part that is somewhat lower, that is, a part that is somewhat deeper (outer peripheral side) than the tip (inner peripheral end) of the space 64.
  • peak portions 70 A and 72 A of the film thickness are generated at a position deep in the space 64 by the distance L 8.
  • the distance L8 varies depending on the process conditions, the height L5 of the space 64, and the like.
  • the height L5 may be determined in consideration of the cleaning cycle of the film forming apparatus, the film forming rate, and the like.
  • the lower surface of the horizontal portion 56 of the guide ring main body 59 is cut into a stepped shape, and the particle generation preventing space 64 is formed.
  • the height L5 of the space 64 is set to about 0.3 mm, which is a sufficiently large value for the film thickness to be formed. Therefore, even if the respective peak portions 70A and 72A of the films 70 and 72 grow and become larger, these peak portions 70A and 72A do not come into contact with each other. Therefore, this peak does not peel off. Therefore, generation of particles can be suppressed.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in the number of particles (0.2 m or more) when 100 semiconductor wafers are subjected to film formation.
  • Fig. 5 (A) shows the results when the depth L6 of the particle generation prevention space 64 is 8.8 mm, and Fig.
  • the particle generation preventing space 64 is formed by shaving the lower surface of the inner peripheral portion of the guide ring member 54.
  • the particle generation preventing space 64 may be provided in a clamping member that presses and fixes the wafer W on the mounting table 36.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a film forming apparatus of such an embodiment.
  • the clamp ring member 72 has a disk ring-shaped clamp ring main body 74, and moves up and down together with the lifter pin 42. Then, the lower surface on the inner peripheral side of the clamp ring main body 74 is in contact with the outer peripheral edge of the wafer W, and the wafer W is pressed and fixed to the mounting table 36 side.
  • a step-shaped notch similar to that described with reference to FIG. 3 is formed on the lower surface on the inner peripheral side of the clamp ring main body 74.
  • the inner ring-side lower surface of the clamp ring A particle generation preventing space 76 can be formed between the surface of the peripheral portion of the c. Also in this case, the same effect as described above with reference to FIG. 3 is exhibited, and peeling of the peak portion of the deposited film can be prevented. For this reason, generation of particles can be suppressed.
  • a film forming apparatus for depositing a TiN film has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to a film forming apparatus for depositing any kind of film.
  • the present invention can be applied to a film forming apparatus for forming a WN (tungsten nitride) film, a SiO 2 film, and the like.
  • the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and an LCD substrate, a glass substrate, or the like can also be used.

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Description

明
技 術 分 野
本発明は、 半導体ウェハ等の被処理体に薄膜を堆積させる成膜装置に関する。 背 景 技 術
一般に、 半導体集積回路の製造工程に糸あっては、 被処理体である半導体ウェハ の表面に成膜処理、 酸化拡散処理、 エッチング処理等の各種の処理が繰り返し行 なわれる。 ここで、 図 7及び図 8を用いて、 成膜処理を行なう枚葉式の従来の成 膜装置について概略的に説明する。 図 7は、 従来の成膜装置を示す概略構成図、 図 8は、 図 7中の一部を示す拡大図である。 成膜装置 2は、 底部の排気口 6より 真空引き可能になされた筒体状の処理容器 4を有している。 処理容器 4内には、 加熱ヒー夕 8を有する載置台 1 0が設けられている。 載置台 1 0の上面の載置面 に、 被処理体としての半導体ウェハ Wが載置されるようになっている。
載置台 1 0の上側周縁部には、 断面逆 L字状になされたリング状のガイドリン グ部材 1 2が嵌め込まれている。 ガイドリング部材 1 2の上部内周面は、 下方側 に向けて先細のテ一パ面よりなるガイド面 1 4として構成されている。 このため、 ウェハ Wを持ち上げて昇降させるリフ夕ピン （図示せず） でウェハ Wを載置面に 載置する際の載置位置の位置ずれが防止されるようになっている。 ガイ ドリング 部材 1 2は、 図 8にも示すように、 非常に高い寸法精度で載置台 1 0の上面に密 接するようにして取り付けられている。
また、 処理容器 4の載置台 1 0に対向する天井部には、 処理容器 4内へ成膜ガ ス等の必要なガスを導入するためのシャワーヘッド部 1 6が設けられている。 シ ャヮ一へッド部 1 6から処理容器 4内へ導入される成膜ガスを反応させることに より、 ウェハ Wの表面に所定の膜を堆積させることが可能である。
上述のように、 ガイドリング部材 1 2は、 寸法精度良く、 載置台 1 0の上部周 縁部に嵌め込まれている。 しかしながら、 微視的に見れば、 図 9に示すように、 ガイ ドリング部材 1 2の下面 1 2 Aと載置台 1 0の上面の載置面 1 0 Aとは、 点 接触状態にならざるを得ない。 従って、 これら両面 1 0 Aと 1 2 Aとの間に、 高 さし 1が 4 m程度の僅かな間隙 1 8が発生することは避けられない。
成膜時には、 図 9に示すように、 ウェハ Wの表面上に目的とする膜 2 0が付着 するのみならず、 載置台 1 0の表面やガイドリング部材 1 2の表面上にも不要な 膜 2 2、 2 4が付着堆積してしまう。 この時、 上述したような間隙 1 8が存在す ると、 間隙 1 8の入口側 （内周端側） において成膜レートが高くなり、 ここに膜 厚のピーク部分 2 2 A， 2 4 Aが発生し得る。 例えば、 ウェハ Wの表面上の膜 2 0の目標とする膜厚が 5 0 O A程度の場合、 上記ピーク部分 2 2 A， 2 4 Aの膜 厚は、 それぞれ 1 0 0 0 A程度であり得る。 すなわち、 ピーク部分 2 2 A、 2 4 Aにおいては、 成膜レートは略 2倍であり得る。
このため、 ウェハ Wに対する成膜処理を繰り返し行なっていると、 上記ピーク 部分 2 2 A , 2 4 Aが剥がれ落ち得る。 従って、 パーティクル数が急激に増加し 得る。 図 1 0は、 処理されたウェハ番号とパーティクル数との関係を示すグラフ である。 図 1 0に示すように、 ウェハ処理枚数が 4 0枚程度を越えた当たりで、 パーティクル数 （0 . 2 111以上） が急激に増加しており、 良否判定基準 （例え ば 3 0個） を大幅に上回ってしまっている。 尚、 図 1 0のグラフは、 T i N莫を ウェハ W上に堆積した時の例を示している。
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、 繰り返し成膜処理を行なってもパーティクルの発 生を抑制することができる成膜装置を提供することにある。 発 明 の 要 旨
本件発明者は、 ガイ ドリング部材への膜の堆積について鋭意研究した。 その結 果、 成膜ガスの分圧がある程度低くなつた所に成膜レ一卜のピーク値が存在する ことを知見した。 従って、 ガイ ドリング部材が、 成膜ガスの分圧が低くなると共 に膜が堆積しても剥がれ難いような形状部分を有すれば、 パーティクルの発生を 抑制することができる。
本発明は、 真空引き可能な処理容器と、 前記処理容器内に設置され、 被処理体 が載置され得る載置台と、 前記載置台の上方において、 前記載置台上に載置され る被処理体の外周縁を取り囲むように配置され、 前記被処理体の前記載置台上へ の載置時に前記被処理体を前記載置台上に案内することができるリング状のガイ ドリング部材と、 を備え、 前記ガイ ドリング部材の内周側下面と載置台の上面と の間に、 パーティクル発生防止空間が形成されていることを特徴とする成膜装置 である。
これにより、 不要な膜のピーク部分が、 ガイ ドリング部材の入り口端近傍では 無くてパーティクル発生防止空間を区画する上下の壁面に形成される。 この空間 が、 堆積する膜の厚さに対して十分に大きく設定されていれば、 パーティクル発 生防止空間の上下面の膜同士が接触することがない。 従って、 膜の剥がれも生じ 難い。 結果的に、 パーティクルが発生することを大幅に抑制することが可能であ る。 また、 堆積した膜が壁面から剥がれたとしても、 パーティクル発生防止空間 の入口端近傍では無い位置で膜剥がれが生ずることになる。 このため、 パーティ クルが処理空間側に飛散することや、 被処理体の表面に付着することを防止する ことが可能である。
前記パーティクル発生防止空間は、 高さが略 0 . 2 mm以上であることが好ま しい。
前記パーティクル発生防止空間は、 薄いリング状の空間であることが好ましい。 この場合、 さらに好ましくは、 前記パーティクル発生防止空間は、 半径方向の長 さが略 2 mm以上である。
また、 前記パーティクル発生防止空間は、 平坦な載置台の上面と、 前記ガイ ド リング部材の内周側下面に形成された段差状凹部と、 によって形成されているこ とが好ましい。
あるいは、 本発明は、 真空引き可能な処理容器と、 前記処理容器内に設置され、 被処理体が載置され得る載置台と、 前記載置台の上方において、 前記載置台上に 載置される被処理体の外周縁を押圧固定することができるリング状のクランプリ ング部材と、 を備え、 前記クランプリング部材の内周側下面と被処理体の上面と の間に、 パーティクル発生防止空間が形成されていることを特徴とする成膜装置 である。 この場合にも、 不要な膜のピーク部分が、 パーティクル発生防止空間を区画す る上下の壁面に形成される。 この空間が、 堆積する膜の厚さに対して十分に大き く設定されていれば、 パーティクル発生防止空間の上下面の膜同士が接触するこ とがない。 従って、 膜の剥がれも生じ難い。 結果的に、 パ一ティクルが発生する ことを大幅に抑制することが可能である。 また、 堆積した膜が壁面から剥がれた としても、 パーティクル発生防止空間の入口端近傍では無い位置で膜剥がれが生 ずることになる。 このため、 パーティクルが処理空間側に飛散することや、 被処 理体の表面に付着することを防止することが可能である。
この場合にも、 前記パーティクル発生防止空間は、 高さが略 0 . 2 mm以上で あることが好ましい。 また、 前記パーティクル発生防止空間は、 薄いリング状の 空間であることが好ましい。 さらに好ましくは、 前記パーティクル発生防止空間 は、 半径方向の長さが略 2 mm以上である。
また、 前記パーティクル発生防止空間は、 平坦な被処理体の上面と、 前記クラ ンプリング部材の内周側下面に形成された段差状凹部と、 によって形成されてい ることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る成膜装置を示す構成図である。
図 2は、 図 1に示す載置台とガイドリング部材の一部を示す拡大断面図である。 図 3は、 膜が堆積した時の図 2中の A部を示す拡大図である。
図 4は、 原料ガスである T i C l 4 ガスの流量と載置台上の成膜レートとの関 係を示すグラフである。
図 5は、 半導体ウェハ 1 0 0枚について成膜処理を行なった時のパーティクル 数 （0 . 2 m以上） の変化を示すグラフである。
図 6は、 本発明の他の実施例を示す成膜装置を示す構成図である。
図 7は、 従来の成膜装置を示す概略構成図である。
図 8は、 図 7中の一部を示す拡大図である。
図 9は、 図 7に示す成膜装置の一部を拡大した拡大図である。
図 1 0は、 処理されたウェハ番号とパーティクル数との関係を示すグラフであ る。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明に係る成膜装置の一実施例を、 添付図面に基づいて詳述する。 図 1は、 本発明に係る成膜装置を示す構成図、 図 2は、 図 1に示す載置台とガ イドリング部材の一部を示す拡大断面図、 図 3は、 膜が堆積した時の図 2中の A 部を示す拡大図である。 尚、 本実施例では T i N膜を堆積する場合を例にとって 説明する。
図 1乃至図 3に示すように、 成膜装置 3 0は、 例えばアルミニウム等により筒 体状に成形された処理容器 3 2を有している。 処理容器 3 2内の底部からは、 支 柱 3 4が起立している。 支柱 3 4の上部には、 例えば A 1 N製の円柱状の載置台 3 6が設けられている。 載置台 3 6内には、 抵抗加熱ヒ一タ 3 8が埋め込まれて いる。 これにより、 載置台 3 6の上面である載置面 3 6 A上に載置された被処理 体としての半導体ウェハ Wが、 所定の温度まで昇温され、 当該温度に維持される ようになつている。
載置台 3 6には、 例えば 3つのピン孔 4 0 (図 1では 2個のみ記す） が上下方 向に貫通して形成されている。 各ピン孔 4 0には、 その基端部が共通に連結され たリフ夕ピン 4 2が挿通されている。 そして、 これらのリフタピン 4 2の共通の 支持軸 4 4が、 ベローズ 4 6を介して容器底部を気密に貫通して上下動可能に設 けられている。 支持軸 4 4が昇降すると、 上記リフタピン 4 2が昇降して、 ゥェ ハ Wを持ち上げるために載置台 3 6の載置面 3 6 Aより上方へ出没可能である。 載置台 3 6に対向する容器天井部には、 この処理容器 3 2内へ成膜ガス等の必 要なガスを供給するためのシャワーへッド 4 6が設けられている。 シャワーへッ ド 4 6内に導入された成膜ガス等の必要なガスは、 シャワーへッド 4 6の下面 (噴射面） に形成された噴射孔 4 8を介して、 処理空間 Sに噴出されるようにな つている。 また、 処理容器 3 2には、 ウェハ Wの搬出入を行なうときに開閉され るゲートバルブ 5 0が設けられている。 また、 処理容器 3 2の底部周辺部には、 図示しない真空ポンプ等を介設した排気系に接続される排気口 5 2が設けられて いる。 これにより、 処理容器 3 2内は、 所定の圧力まで真空引きされ得るように なっている。
そして、 載置台 3 6の上側周縁部には、 本発明の特徴を有するガイ ドリング部 材 5 4が設けられている。 具体的には、 ガイドリング部材 5 4は、 断面逆 L字状 のリング部材よりなり、 例えば A 1 2 0 3 などのセラミックや石英ガラスなどに より構成されて、 載置台 3 6の上側周緣部に密接して嵌め込まれている。 このガ イドリング部材 5 4は、 載置台 3 6の載置面 3 6 Αに平行な水平部分 5 6と、 載 置台 3 6の側面と接触する垂直部分 5 8と、 を有するガイドリング本体 5 9を備 えている。 上記水平部分 5 6の上部内周面は、 載置台 3 6の中心に向けて下向き 傾斜された （下方側に向けて先細の） テーパ面よりなるガイ ド面 6 0として構成 されている。 これにより、 前記リフタピン 4 2により支持されたウェハ Wを降下 させて載置面 3 6 A上に載置する際、 ウェハ Wが位置ずれしている場合には、 上 記ガイド面 6 0がウェハ Wの位置ずれを修正してウェハ Wを適正な載置位置へ案 内するようになっている。
ガイドリング本体 5 9の水平部分 5 6の内周側の下部には、 略一定の深さのリ ング状の切り欠き 6 2 (図 2及び図 3参照） が形成されている。 このため、 水平 部分 5 6の内周側は肉薄となっており、 当該部分 5 6の下面 5 6 Aと載置台 3 6 の載置面 3 6 Aとの間に非常に薄いリング状の （断面は細長い長方形状の） パー ティクル発生防止空間 6 4が形成されている。
ここで各部の寸法の一例について、 図 3を参照して説明する。 ウェハ Wの直径 サイズに関係なく、 ウェハ Wが正確な位置に載置された時のウェハ Wの外周端と ガイドリング部材 5 4の水平部分 5 6の内周端との間の距離 L 3は、 0 . 5〜 1 . 5 mmの範囲内、 例えば l mm程度である。 上記水平部分 5 6の厚さ L 4は、 1 . 5〜 3 mmの範囲内、 例えば 2 mm程度である。 上記切り欠き 6 2の高さ、 すな わち、 上記パーティクル発生防止空間 6 4の高さ L 5は、 0 . 2 mm以上、 例え ば 0 . 3 mm程度である （図示例では説明の都合上、 空間 6 4を大きく記載して いる） 。 パーティクル発生防止空間 6 4の載置台半径方向の長さ L 6は、 2 mm 以上、 例えば 3 mm程度である。 この場合、 この空間 6 4の断面の高さと長さの 比、 すなわち、 （L 6 ) / ( L 5 ) は、 1 0以上に設定するのが好ましい。 尚、 上記高さ L 5の 0 . 2 mmは、 略加工限界深さである。 さて、 以上のように構成された成膜装置を用いて、 例えば T i N (チタンナイ トライ ド） 膜を成膜する場合を例にとって説明する。
まず、 開放されたゲートバルブ 5 0を介して搬入される半導体ウェハ Wが、 リ フタピン 4 2で受け取られる。 このリフ夕ピン 4 2が降下して、 ウェハ Wが載置 台 3 6の載置面 3 6 A上に載置される。 この時、 ウェハ Wが位置ずれしている場 合には、 載置台 3 6の周縁部に嵌装してあるガイ ドリング部材 5 4のテーパ状の ガイ ド面 6 0力 ウェハ Wの外周端と当接して、 ウェハ Wの位置ずれを補正する c これにより、 ウェハ Wは適正な位置に載置される。
このようにして、 ウェハ Wのロードが終了したならば、 ウェハ Wが所定のプロ セス温度に昇温されてこの温度に維持される。 同時に、 処理容器 3 2内が真空引 きされ、 処理容器 3 2内に成膜ガス等の所定のガスが流される。 これにより、 ゥ ェハ W上への膜の堆積が行なわれる。
成膜ガスとしては、 例えば、 T i C 1 4 、 N H 3 及び N 2 が用いられ得る。 こ れにより、 T i N膜が堆積される。 また、 ウェハサイズとしては、 8インチのも のが用いられ得る。 プロセス条件としては、 T i C 1 4 の流量が 2 0 s c c m程 度、 N H 3 の流量が 4 0 0 s c c m程度、 の流量が 5 0 s c c m程度である。 また、 プロセス温度は 6 8 0 °C程度、 プロセス圧力は 4 0 P a ( 0 . 3 T o r r ) 程度である。 このような成膜処理を例えば 6 0秒間程度行なうことにより、 ウェハ表面上に目標値として 5 0 O A程度の膜厚の T i N膜が堆積される。
このような成膜処理を繰り返し行うと、 図 3に示すように、 ウェハ W上に目的 とする膜 6 8が堆積するのみならず、 載置面 3 6 Aやガイ ドリング部材 5 4の表 面上にも不要な膜 7 0 , 7 2が次第に堆積してしまう。 この時、 パーティクル発 生防止空間 6 4の上下の壁面にも膜が堆積する。 これらの不要な膜 7 0， 7 2の 膜厚は、 ウェハ Wの成膜処理枚数に比例して増大して行く。 特に、 原料ガスであ る T i C 1 の分圧が低くかつ成膜レ一トが高くなるパーティクル発生防止空間 6 4内の部分にそれぞれの膜 7 0 , 7 2のピーク部分 7 0 A， 7 2 Aが発生する。 ピーク部分 7 O A , 7 2 Aは、 ガイ ドリング部材 5 4の内周端から所定の距離 L 8、 例えば 2 . 8 mm程度だけ外周よりの位置 （パーティクル発生防止空間 6 4内に奥まった位置） に発生する。 この理由について、 図 4を参照して説明する。 図 4は、 原料ガスである T i C し ガスの流量と載置台上の成膜レートとの関係 を示すグラフである。 ここでは、 T i C l ガスの流量以外の他のプロセス条件 は、 先に述べたプロセス条件と同じである。 図 4のグラフから明らかなように、 当初は、 T i C l 4 ガスの流量を少しずつ増加させると成膜レートは少しずつ増 加する。 しかしながら、 点 P 1の時 （T i C 14 ガスの流量が略 1 0 s c cm程 度の時） にピークになった後、 成膜レートは急激に低下し、 あとは流量を増加し ても低い値で一定となっている。 前述のように、 この場合、 T i C l 4 ガスの流 量は 20 s c cm程度であるので、 それよりも流量が少なくて分圧が低い所で成 膜のピーク点 P 1が生じている。
図 3に示すように、 原料ガスである T i C l ガスの分圧が低くなつている部 分は、 パーティクル発生防止空間 64内への T i C 14 ガスの拡散によって、 そ の分圧がある程度低くなつた部分、 すなわち、 空間 64の先端 （内周端） よりも ある程度奥まった （外周側の） 部分である。 このために、 例えば距離 L 8だけ空 間 64内に奥まった位置に、 膜厚のピーク部分 70 A， 72 Aが発生するのであ る。 尚、 この距離 L 8は、 プロセス条件やこの空間 64の高さ L 5等によって変 動するのは勿論である。 また、 この高さ L 5は、 成膜装置のクリーニングサイク ルゃ成膜レート等を勘案して決めればよい。
以上のように、 本実施の形態によれば、 ガイ ドリング本体 59の水平部分 56 の下面が段部状に削られて、 パーティクル発生防止空間 64が形成されている。 そして、 この空間 64の高さ L 5は、 成膜される膜厚に対して十分に大きな値で ある 0. 3 mm程度に設定されている。 従って、 上記膜 70， 72のそれぞれの ピーク部分 70A， 72 Aが成長して大きくなつても、 これらのピーク部分 7 0 A, 72 A同士が接触することはない。 従って、 このピーク部分が剥がれ落ちな い。 よって、 パーティクルの発生を抑制することができる。
例えば、 1回の成膜操作でピーク部分 70 A， 7 2 Aにそれぞれ 500 A ( 0. 05.am) の膜厚の膜が堆積すると仮定すると、 ウェハを 1 00枚処理した時に は、 合計の膜厚は 5 m (= 0. 0 5 X 1 00 ) となる。 この時、 2つのピーク 部分 7 OA, 72 Aの膜厚は、 合計して 1 0 mとなる。 一方、 空間 64の高さ L 5は 0. 3 mm (= 300 /xm) であるから、 上記の 1 0 mよりも遥かに大 きくて余裕がある。 すなわち、 両ピーク部分 7 0 A， 7 2 Aが接触することはな レ 尚、 ある程度のウェハ枚数を処理した後には、 クリーニング操作が行なわれ、 ピーク部分 7 O A及び 7 2 Aを含む不要な膜 7 0及び 7 2は除去される。
また、 万一、 膜 7 0 , 7 2のピーク部分 7 0 A、 7 2 Aが壁面から剥がれ落ち たとしても、 この剥がれ落ちた膜は、 パーティクル発生防止空間 6 4内の奥まつ た部分に留まる。 従って、 この膜が処理空間 S側へ拡散することもなく、 従って、 ウェハ Wの表面にパーティクルとして付着することも阻止することができる。 ここで、 上述したようなプロセス条件で、 1 0 0枚のウェハに対して成膜処理 を行なった。 その時のパーティクルの状態について、 図 5を参照して説明する。 図 5は、 半導体ウェハ 1 0 0枚について成膜処理を行なった時のパーティクル 数 （0 . 2 m以上） の変化を示すグラフである。 図 5 (A) は、 パーティクル 発生防止空間 6 4の奥行きの長さ L 6が 8 . 8 mmの時、 図 5 ( B ) は、 奥行き の長さ L 6力 3 . 0 mmの時の結果をそれぞれ示している。 これらのグラフから 明らかなように、 従来装置の場合を示す図 1 0の結果と比較して、 本発明装置の 場合には、 長さ L 6が 8 . 8 mmの場合も 3 . 0 mmの場合も、 共にパ一テイク ル数は少なくて 2〜 3個程度であり、 共に良否判定基準である 3 0個を大幅に下 回った、 すなわち、 良好な結果を得られることが判明した。
さて、 上記の実施の形態では、 ガイ ドリング部材 5 4の内周部の下面を削り取 ることによって、 パーティクル発生防止空間 6 4を形成している。 しかしながら、 パーティクル発生防止空間 6 4は、 ウェハ Wを載置台 3 6上に押圧固定するクラ ンプリング部材に設けられてもよい。
図 6は、 このような態様の成膜装置を示す構成図である。 尚、 図 6中において は、 図 1に示した部分と同一部分について同一符号を付してその説明を省略する。 ここでは、 クランプリング部材 7 2は、 円板リング状のクランプリング本体 7 4 を有しており、 リフタピン 4 2と共に昇降するようになっている。 そして、 この クランプリング本体 7 4の内周側の下面が、 ウェハ Wの外周縁と当接し、 ウェハ Wを載置台 3 6側へ押圧固定するようになっている。 そして、 このクランプリン グ本体 7 4の内周側の下面側に、 図 3において説明したと同様な段部形状切り欠 きが形成されている。 これにより、 クランプリング本体 7 4の内周側下面とゥェ ハ周縁部の表面との間に、 パーティクル発生防止空間 7 6が形成され得る。 この場合にも、 図 3を参照して前述したと同様な作用を呈し、 堆積した膜のピ —ク部分の剥がれを防止できる。 このため、 パーティクルの発生を抑制すること が可能である。
尚、 以上の各実施例では T i N膜を堆積させる成膜装置を例にとって説明した 力 これに限定されず、 本発明はどのような膜を堆積させる成膜装置にも適用で きる。 例えば、 WN (タングステンナイ トライ ド） 膜、 S i O 2 膜等を成膜する 成膜装置にも適用できるのは勿論である。 また、 被処理体としては、 半導体ゥェ ハに限定されず、 L C D基板、 ガラス基板等も用いることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 真空引き可能な処理容器と、
前記処理容器内に設置され、 被処理体が載置され得る載置台と、
前記載置台の上方において、 前記載置台上に載置される被処理体の外周縁を取 り囲むように配置され、 前記被処理体の前記載置台上への載置時に前記被処理体 を前記載置台上に案内することができるリング状のガイドリング部材と、 を備え、
前記ガイドリング部材の内周側下面と載置台の上面との間に、 パーティクル発 生防止空間が形成されている
ことを特徴とする成膜装置。
2 . 前記パーティクル発生防止空間は、 高さが略 0 . 2 mm以上である ことを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置。
3 . 前記パーティクル発生防止空間は、 薄いリング状の空間である ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の成膜装置。
4 . 前記パーティクル発生防止空間は、 半径方向の長さが略 2 mm以上であ る
ことを特徴とする請求項 3に記載の成膜装置。
5 . 前記パーティクル発生防止空間は、
平坦な載置台の上面と、
前記ガイドリング部材の内周側下面に形成された段差状凹部と、
によって形成されている
ことを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の成膜装置。
6 . 真空引き可能な処理容器と、
前記処理容器内に設置され、 被処理体が載置され得る載置台と、
前記載置台の上方において、 前記載置台上に載置される被処理体の外周縁を押 圧固定することができるリング状のクランプリング部材と、
を備え、
前記クランプリング部材の内周側下面と被処理体の上面との間に、 パーティク ル発生防止空間が形成されている
ことを特徴とする成膜装置。
7 . 前記パーティクル発生防止空間は、 高さが略 0 . 2 mm以上である ことを特徴とする請求項 6に記載の成膜装置。
8 . 前記パーティクル発生防止空間は、 薄いリング状の空間である ことを特徴とする請求項 6または 7に記載の成膜装置。
9 . 前記パーティクル発生防止空間は、 半径方向の長さが略 2 mm以上であ る
ことを特徴とする請求項 8に記載の成膜装置。
1 0 . 前記パーティクル発生防止空間は、
平坦な被処理体の上面と、
前記クランプリング部材の内周側下面に形成された段差状凹部と、
によって形成されている
ことを特徴とする請求項 6乃至 9のいずれかに記載の成膜装置。
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