WO2007055381A1

WO2007055381A1 - 成膜装置および成膜装置用の載置台

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Publication number: WO2007055381A1
Application number: PCT/JP2006/322664
Authority: WO
Inventors: Yoshiyuki Hanada; Tomohito Komatsu
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2007-05-18
Also published as: JP2007141895A

Abstract

　本発明は、真空処理容器（４）内で半導体ウエハ等の被処理体（Ｗ）の表面に薄膜を形成するための、載置台（３０）を備えた成膜装置に関する。載置台（３０）は、被処理体を載置する載置台本体（３４）と、この本体と処理容器の底部とを連結して本体を支持する支柱（３２）とを有する。載置台本体内には、これを加熱するヒータ（４０）が設けられる。薄膜を形成するための成膜ガスと、この成膜ガスによって載置台の表面に堆積した薄膜を除去するためのハロゲン系のクリーニングガスのいずれかを処理容器内へ選択的に供給するガス供給系が設けられる。載置台本体（３４）および支柱（３２）の少なくとも表面が、クリーニングガスに対する耐腐食性材料により形成される。

Description

明細書

成膜装置および成膜装置用の載置台

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に成膜処理を施す成膜装置およびこれに用いる載置台に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウェハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合には Nガス等の不活性ガスや Oガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。

2 2

[0003] 例えば、半導体ウェハに対する成膜処理は、上面に半導体ウェハを載置する載置台を収容した真空処理容器内に成膜ガスを流し、所定のプロセス条件下にてウェハ表面に所定の薄膜を堆積するようになって、る。この成膜処理時にプラズマを用いて薄膜を堆積する場合もある。

[0004] 上記載置台の材料としては、最近にあっては、ウェハに対する金属汚染等のコンタミネーシヨンを抑制することができることから、例えば A1N (窒化アルミニウム)等のセラミック材を用いる傾向にある。そして、このセラミック材中に抵抗加熱式ヒータを埋め込んでなる加熱手段兼用の載置台が多く使用されて、る。

[0005] また、汚染対策等を目的として、発熱体を石英ケーシングで覆って載置台を構成したり（特開昭 63— 278322号公報）、密閉された石英製のケース内に抵抗発熱体を設けてこの全体を載置台として用いるようにしたり（特開平 07— 078766号公報）、石英ガラス内に抵抗発熱体を埋め込んで載置台を構成したり（特開 2004— 356624 号公報）、或いは石英ガラス管内に抵抗加熱式ヒータを挿通したりして (特開 2005— 19479号公報）、載置台を構成している。また、ヒータ自体を石英板で挟み込んで載置台として用いることも行われている（特開平 03— 220718号公報、特開平 06— 26 0430号公報)。

[0006] ところで、前述したような成膜処理を行う場合には、堆積膜が目的とするウェハ表面のみならず、載置台の表面や処理容器の内壁面等にも不要な膜として付着してしまうことは避けられない。この場合、この不要な膜が剥がれ落ちると、製品の歩留り低下の原因となるパーティクルが発生する。このため、定期的、或いは不定期的に処理容器内へクリーニングガスを流して上記不要な膜を除去するクリーニング処理が行われている。

[0007] クリーニングガスとしては、一般的には C1系ガス、 F系ガス、或いは C1F系ガスなどのハロゲン系ガスが用いられる。このクリーニングガスは化学的に活性で反応性に富み、し力もクリーニング時の温度が高くなる程、反応性も高くなる特性を有している。

[0008] 例えば載置台が A1Nセラミック製の場合を例にとれば、成膜時のプロセス温度は、膜種にもよるが、例えば 600°C以上に設定される場合が多い。一方、クリーニング時には、載置台温度が高過ぎると、クリーニングガスによって載置台の腐食が進行して、その寿命が短くなつたり、パーティクル発生源となったりする。そこで、載置台のエツチング耐性が十分になる程度まで載置台の温度を低下させて力クリーニング処理を行っている。

[0009] 具体的には、上記 A1Nセラミック製の載置台では、その温度を、例えば 600°C以上の高いプロセス温度から、 A1N部品にとって耐腐食性が十分な温度である 200〜30 0°C程度の低温まで降下させた後に、クリーニング処理を行っている。そして、このタリ一二ング処理後に、載置台温度を再度上昇させてウェハに対する処理を再開している。

[0010] し力しながら、上述のように、クリーニング処理を行う毎に載置台温度を昇降させていたのでは、その昇降温の操作に多くの時間を要してしまい、装置の稼働時間が少なくなって処理のスループットを低下させてしまう。この場合、昇降温速度、特に昇温速度を大きくするためにヒータへの供給電力を非常に大きくすることも考えられる。しかし、昇温速度を過度に大きくすると、熱歪によって載置台自体が破損してしまう。

[0011] また、上述したような石英を用いる載置台は、主に金属汚染等によるコンタミネーシヨンの防止を目的とするものであり、クリーニング時の耐腐食性については考慮されていない。

発明の開示

[0012] そこで、本発明の目的は、クリーニングに伴う載置台の昇降温による成膜処理のスループット低下を防止できるようにすることにある。

[0013] この目的を達成するために、本発明は、被処理体の表面に薄膜を形成するための成膜装置であって、

真空処理容器と、

前記処理容器内に設けられ、前記被処理体を載置する載置台本体と、この本体と前記処理容器の底部とを連結して前記本体を支持する支柱とを有する載置台と、前記載置台本体を加熱するヒータと、

前記薄膜を形成するための成膜ガスと、この成膜ガスによって前記載置台の表面に堆積した薄膜を除去するためのハロゲン系のクリーニングガスのいずれかを前記処理容器内へ選択的に供給するガス供給系と、

前記処理容器内を真空排気する排気系と、

を備え、

前記載置台本体の少なくとも表面が、前記タリ一二ングガスに対する耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする成膜装置を提供する。

[0014] この装置によれば、載置台本体の少なくとも表面がクリーニングガスに対する耐腐食性材料により形成されて、るので、クリーニング時に載置台の温度をそれほど下げなくても載置台本体がクリーニングガスによって腐食されずに済む。従って、タリー- ングに伴う載置台の昇降温による成膜処理のスループット低下を防止することができる。また、載置台の耐腐食性を向上させた分だけ、載置台の寿命を延ばすこともできる。

[0015] 前記ガス供給系は、前記処理容器の天井部に設けられて下面に複数のガス噴射孔が形成されたシャワーヘッドを有して、てもよ、。

その場合、前記載置台本体の上面のうち、前記シャワーヘッドにおける前記ガス噴射孔の形成領域と対向する領域が、前記載置台本体の他の部分の前記耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成されていることが好ましい。

[0016] また、本発明は、真空処理容器内で成膜ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置の前記処理容器内に設けられる、成膜装置用の載置台であって、前記被処理体を載置する載置台本体と、

前記載置台本体と前記処理容器の底部とを連結して前記本体を支持する支柱と、前記載置台本体を加熱するヒータと、

を備え、

前記載置台本体の少なくとも表面が、前記成膜ガスによって当該載置台の表面に堆積した薄膜を除去するためのハロゲン系のクリーニングガスに対する耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする載置台を提供する。

[0017] さらに前記支柱の少なくとも表面が前記耐腐食性材料により形成されていることが好ましい。

また、前記載置台本体の上面が、前記載置台本体の他の部分の前記耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成されていることが好ましい。

前記載置台は、前記載置台本体の耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成された、前記載置台本体の上面を覆う保護カバー部材を更に有して、てもよ、。

[0018] 例えば、前記耐腐食性材料は、アルミナ、イットリア (Y O )、石英、および炭化シリ

2 3

コンのいずれかである。

具体的には、前記クリーニングガスがフッ素系ガスである場合には、前記耐腐食性材料はアルミナとイットリア (Y o )の、ずれかであることが好まし、。

2 3

また、前記クリーニングガスは塩素系ガスである場合には、前記耐腐食性材料は石英と炭化シリコンの、ずれかであることが好まし、。

[0019] 前記ヒータは、前記載置台本体内に配置されたカーボンワイヤヒータであることが好ましい。その場合、前記カーボンワイヤヒータは、石英管によって覆われていることが好ましい。

図面の簡単な説明 [0020] [図 1]は、本発明に係る成膜装置の一実施形態を示す断面図；

[図 2]は、図 1に示した装置の載置台におけるカーボンワイヤヒータを覆う石英管の配列を示す平面図；

[図 3]は、本発明に係る載置台の第 1実施形態を示す断面図；

[図 4]は、図 3に示す載置台の分解図；

[図 5]は、本発明に係る載置台の第 2実施形態を示す断面図；

[図 6]は、図 5の載置台の変形例を示す断面図；

[図 7A]は、図 6の載置台の部分拡大図；

[図 7B]は、図 7Aの変形例を示す図；

[図 8]は、本発明に係る載置台の第 3実施形態を示す断面図；

[図 9]は、本発明に係る載置台の第 4実施形態を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下に本発明に係る載置台および成膜装置の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図示するように本発明に係る成膜装置 2は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製の処理容器 4を有している。この処理容器 4内の天井部には必要な処理ガス、例えば成膜ガスやクリーニングガスを導入するためのガス供給系を構成するシャワーヘッド 6が設けられている。このシャワーヘッド 6は、その下面であるガス噴射面 8に設けた多数のガス噴射孔 10A、 10Bから下方の処理空間 Sに向けて処理ガスを噴射するようになってヽる。

[0022] このシャワーヘッド 6内には、中空状の 2つに区画されたガス拡散室 12A、 12Bが形成されており、ここに導入された処理ガスを平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室 12A、 12Bにそれぞれ連通された各ガス噴射孔 10A、 10Bより吹き出すようになっている。すなわち、ガス噴射孔 10A、 10Bはマトリクス状に配置されており、各ガスの噴射孔 10A、 10Bより噴射された各ガスを処理空間 Sで混合するようになっている。尚、このようなガス供給形態をポストミックスと称す。このシャワーヘッド 6の全体は、例えばニッケルゃノヽステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミ-ゥム合金により形成されている。尚、シャワーヘッド 6としてガス拡散室が 1つの場合でもよい。そして、このシャワーヘッド 6と処理容器 4の上端開口部との接合部には、例えば Oリング等よりなるシール部材 14が介在されており、処理容器 4内の気密性を維持するようになっている。

[0023] また、処理容器 4の側壁には、この処理容器 4内に対して被処理体としての半導体ウエノ、 Wを搬入搬出するための搬出入口 16が設けられると共に、この搬出入口 16 には気密に開閉可能になされたゲートバルブ 18が設けられている。

[0024] そして、この処理容器 4の底部 20に排気落とし込め空間 22が形成されている。具体的には、この容器底部 20の中央部には大きな開口 24が形成されており、この開口 24に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁 26を連結してその内部に上記排気落とし込め空間 22を形成している。そして、この排気落とし込め空間 22を区画する円筒区画壁 26の底部 28には、これより起立させて本発明の特徴とする載置台 30が設けられている。この載置台 30は、上記底部 28から起立された円筒体状の支柱 32と、この支柱 32の上端部に溶接固定されて上面に被処理体である半導体ゥエノ、 Wを載置する載置台 34とにより主に構成されている。尚、この載置台 30の構成については後述する。

[0025] そして、上記排気落とし込め空間 22の入口側の開口 24は、載置台本体 34の直径よりも小さく設定されており、上記載置台本体 34の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台本体 34の下方に回り込んで開口 24へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁 26の下部側壁には、この排気落とし込め空間 22に臨ませて排気口 36が形成されており、この排気口 36には、真空排気系 38が接続される。この真空排気系 38は、図示しない真空ポンプや圧力調整弁が介設されており、上記処理容器 4内および排気落とし込め空間 22の雰囲気を圧力制御しつつ真空引きして排気できるようになつている。

[0026] また、上記載置台本体 34内には、通電により熱を発生するカーボンワイヤヒータ 40 が収容されており、この載置台本体 34の上面に載置された半導体ウェハ Wを加熱し得るようになつている。また、上記カーボンワイヤヒータ 40は上記支柱 32内に配設された給電線 42に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになつている。そして、この給電線 42は図示しない石英管内に挿通され、またこの給電線 42は、上記支柱 32の下部にて電源ケーブルと接続されている。また後述するように上記カーボンワイャヒータ 40は、例えば内側ゾーンと、その外側を同心円状に囲む外側ゾーン（図 2参照）とに分割されており、各ゾーン毎に個別に電力制御できるようになつている。従つて、図示例では給電線 42は 4本（図 3参照)設けられる。

[0027] 上記載置台本体 34には、この上下方向に貫通して複数、例えば 3本のピン揷通孔 44が形成されており（図 1においては 2つのみ示す）、上記各ピン揷通孔 44に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン 46を配置して、る。この押し上げピン 46の下端には、円形リング形状に形成された例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング 48が配置されており、この押し上げリング 48に、上記各押し上げピン 46の下端を固定されな、状態にて支持させて、る。この押し上げリング 48から延びるアーム部 50は、容器底部 20を貫通して設けられる出没ロッド 52に連結されており、この出没ロッド 52はァクチユエータ 54により昇降可能になされている。これにより、上記各押し上げピン 46をウェハ Wの受け渡し時に各ピン揷通孔 44の上端力上方へ出没させるようになつている。また、ァクチユエータ 54の出没ロッド 52の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ 56が介設されており、上記出没ロッド 52が処理容器 4内の気密性を維持しつつ昇降できるようになって、る。

[0028] 次に、図 2乃至図 4も参照して、第 1実施形態に係る上記載置台 30について詳しく説明する。尚、図 2乃至図 4には、押し上げピン 46やピン揷通孔 44 (図 1参照）の記載は省略してある。

図 3および図 4にも示すように、第 1実施形態の載置台 30は、前述したように上面に半導体ウェハ Wを載置する載置台本体 34と、この下面中央部に溶接接続した支柱 3 2とにより主に構成されており、上記載置台本体 34内にカーボンワイヤヒータ 40が収容されている。具体的には、上記載置台本体 34は、ウェハ Wの直径よりも大きな直径になされた載置台ベース 58と、この載置台ベース 58の上方を囲むように覆う載置台蓋部 60とを有している。ここでは載置台ベース 58は円板状になされており、これに対して載置台蓋部 60は周辺部が下方向へ屈曲されて上記載置台ベース 58の外周部に嵌まり込むようになつている。そして、上記載置台ベース 58の周辺部には、これより上方へ起立させて位置決め突起 62がリング状に、或いは適宜離散的に設けられている。

[0029] この位置決め突起 62は、上記のように載置台蓋部 60の位置決めを行なうと共に、上記載置台蓋部 60と接触してこの部分の熱をウェハ W側へ効率的に伝達する機能も有しており、ウェハ周縁部の温度低下を防止して、ウェハ中心部と周縁部との間の温度差をなくすようになって!/、る。

[0030] そして、この載置台ベース 58の下面の略中心部に、上記支柱 32の上端が溶接により接合される。また、この載置台ベース 58の上面側の表面に、所定の形状に屈曲成形された耐熱性に優れる透明な石英管 64が溶接により接合されており、この石英管 64の内部には、通電によりジュール熱を発生する上記カーボンワイヤヒータ 40が挿通されている。そして、この石英管 64内は密閉構造になされており、この内部に外部よりガスが侵入しな、ようにして、る。このような石英管 64内へカーボンワイヤヒータ 40を揷通してなる加熱源は、例えば特開 2001— 208478号公報（その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる）に示されている。上記石英管 64を載置台ベース 58の上面に接合する際には、同じく石英により形成された接合ピン 66を用いており、この接合ピン 66を適当な箇所に配置して上記石英管 64と載置台ベース 58 の間に介在させてこれらを溶融させることにより互、の溶接を行って、る。

[0031] ここでは図 2に示すように、上記石英管 64を、内側ゾーンの石英管 64Aと、この外側を囲むようにして設けた外側ゾーンの石英管 64Bとにそれぞれ同心円状に屈曲成形されている。そして、石英管 64A、 64Bの各先端部は、電力の供給のために載置台ベース 58の中心部に集合させて、この載置台ベース 58に対して下方向へ貫通させて設けており、前述したように石英管 64A、 64B内に揷通されている各カーボンヮィャヒータ 40がそれぞれの給電線 42に接続される。そして、各ゾーン毎の供給電力を個別に制御できるようになつている。尚、上記ゾーン数は 2つに限定されず、 3ゾーン、或いはそれ以上のゾーン数に分割してもよい。

[0032] この場合、上記各石英管 64A、 64Bは熱加工によって容易に所望する形状に屈曲成形でき、また、上記接合ピン 66を用いて上記石英管 64A、 64Bを容易に載置台べース 58の表面に接合できる。尚、上記載置台蓋部 60の周辺部と載置台ベース 58の周辺部とを気密に溶着し、またピン揷通孔 44 (図 1参照）の部分にも石英パイプを溶着するなどして、上記載置台本体 34の内側空間を完全に密封状態にすれば、タリーユングガス等が内部に侵入するのを完全に遮断できるので好ましい。また、このように載置台 60内を密閉構造にした場合には、カーボンワイヤヒータ 40を石英管 64内に挿通しな!/、で、これを剥き出し状態で載置台 60内へ収容するようにしてもょ、。

[0033] ここで本発明の特徴的構造として上記載置台本体 34自体を、この表面に堆積した不要な薄膜を除去するクリーニングガスに対する耐腐食性材料 (従来の載置台材料よりも当該クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな材料）により構成している。具体的には、上記然ベース 58および載置台蓋部 60を上記耐腐食性材料によりぞれぞれ形成する。また、この場合、支柱 32自体も上記耐腐食性材料により構成するようにしてちよい。

[0034] 上記耐腐食性材料としては、例えばアルミナ (Al O )、イットリア (Y O )、フッ化マ

2 3 2 3 グネシゥム (MgF )、石英、炭化シリコン (SiC)等を用いることができる。また上記タリ

2

一二ングガスとしては、例えば NFガス、 C Fガス等のフッ素系ガスや C1ガス等の塩

3 2 6 2 素系ガスや C1Fガス等の塩素 ·フッ素系ガス等のハロゲン系のクリーニングガスが用

3

いられる。上記耐腐食性材料は、成膜時のプロセス温度である例えば 500°C以上の高温下においても、上記した各ハロゲン系のクリーニングガスに対して大きな耐腐食 '性を有している。

[0035] この場合、上記載置台ベース 58は、ウェハ Wに対する温度の面内均一性を高くするために、不透明状態にした耐腐食性材料を用いるのがよぐ例えば石英の場合には、内部に微細な気泡が混入されて白濁状態となった不透明石英を用いることができる。また載置台ベース 58に関しても、上記した不透明状態の耐腐食性材料を用いることにより、下方向へ熱線が透過するのを防止して反射板として機能させることができる。この場合、反射効率を高めるために上記載置台ベース 58の上面を鏡面仕上げするようにしてちょい。

[0036] ここで上記各耐腐食性材料は、上述したように高温下においてハロゲン系のタリーユングガスに対して高ヽ耐腐食性材料を有して!/ヽるが、使用するクリーニングガスの種類に応じてその耐腐食性にある程度の差が生じる。

[0037] 例えばクリーニングガスとして NFやじ F等のフッ素系ガスを用いる場合には、このフッ素系ガスに対して特に耐腐食性の大きなアルミナやイットリア (Y ο )を載置台本

2 3

体 34や支柱 32を構成する耐腐食性材料として用いるのが好ま、。

またクリーニングガスとして C1等の塩素系ガスを用いる場合には、この塩素系ガス

2

に対して特に耐腐食性の大きな石英や炭化シリコンを載置台本体 34や支柱 32を構成する耐腐食性材料として用いるのが好まし、。

クリーニングガスとして C1Fガス等の塩素'フッ素系ガスを用いる場合には、タリー-

3

ングガスに塩素とフッ素の両方が含まれて、るので、上記、ずれの耐腐食性材料を用いてもよいが、ただし、この場合には成膜ガス (プロセスガス）の種類によって用いる耐腐食性材料を決定するのが好ま、。

[0038] なお、例えばノヽロゲン系の成膜ガスとして WFガス等のフッ素系ガスを用いる場合

6

には、上述したようにフッ素系ガスに対して特に耐腐食性の大きなアルミナやイツトリァ（Υ Ο )を用いるのがよい。また、ハロゲン系の成膜ガスとして TiClガス等の塩素

2 3 4 系ガスを用いる場合には、上述したように塩素系ガスに対して特に耐腐食性の大きな石英や炭化シリコンを用いるのがよ、。

[0039] 次に、以上のように構成された成膜装置の動作について説明する。

まず、未処理の半導体ウェハ Wは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ 18、搬出入口 16を介して処理容器 4内へ搬入され、このウェハ Wは、上昇された押し上げピン 46に受け渡された後に、この押し上げピン 46を降下させることにより、ウェハ Wを載置台本体 34の上面、具体的には載置台蓋部 60の上面に載置してこれを支持する。

[0040] 次に、シャワーヘッド 6へ成膜ガスとして例えば TiN膜を成膜する時には TiClや N

4

H等を用い、 WSi膜を成膜する時には WFや SiH等を用い、膜種に応じた各成膜

3 6 4

ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔 10A、 10Bより吹き出して噴射し、処理空間 Sへ導入する。そして、図示してないが真空排気系 38に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器 4内や排気落とし込め空間 22 内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁の弁開度を調整して処理空間 Sの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、ウェハ Wの温度は、載置台本体 34 内に設けたカーボンワイヤヒータ 40により加熱されて所定のプロセス温度、例えば 50 0°C以上の温度に維持されている。これにより、半導体ウェハ Wの表面に所望の薄膜力 S形成されること〖こなる。

[0041] 上記したプロセス中において、石英管 64A、 64B内に揷通したカーボンワイヤヒータ 40から発せられた熱線は、あらゆる方向へ向けて発せられて載置台本体 34を介してウェハ Wを加熱する。特に、下方向に向かった熱線は、この石英管 64A、 64Bを保持固定して、る載置台ベース 58を加熱し、或、はこの表面で上方向に向かって反射されて、載置台蓋部 60を加熱し、更に、これによりこの上面に載置されているゥエノ、 Wを加熱することになる。

[0042] この載置台本体 34は、不純物をほとんど含まなくて純度の高い耐腐食性材料で形成し、しかも石英管 64やカーボンワイヤヒータ 40も不純物をほとんど含まなくて純度が高いので、有機物汚染は勿論のこと、金属汚染物のコンタミネーシヨンが発生することを大幅に抑制することができる。

このような成膜処理によって、上記薄膜はウェハ表面のみならず、載置台 30に代表される容器内構造物の表面や容器内壁にも不要な付着膜として僅かずつ堆積するので、パーティクル等の発生を防止するために、例えば所定枚数のウェハに対して成膜処理を行ったならば、上記不要な付着膜を除去するクリーニング処理が行われる。

[0043] このクリーニング処理時には、ウエノ、 Wを処理容器 4内へ搬入しないで容器内を空の状態にし、この処理容器 4内にシャワーヘッド 6から所定のクリーニングガスを流量制御しつつ供給して所定の圧力に維持する。この際、クリーニングガスを供給する前に、載置台本体 34の温度を反応性の大きなクリーニングガスに対して載置台 30が腐食されない温度まで、すなわち、エッチング耐性が十分な温度まで下げる。

この場合、従来の載置台にあってはクリーニングガスに対して耐腐食性がそれ程大きくない窒化アルミニウム (A1N)等を用いたので、十分に低い温度、例えば 200〜3 00°C程度まで載置台の温度を下げなければならな力つたので、載置台の昇降温に長時間要し、その分、装置の稼働が停止してスループットを低下させる原因となっていた。

[0044] これに対して、本発明にお、ては、上述のように載置台本体 34の接ガス部、すなわち載置台ベース 58や載置台蓋部 60、更にはこの載置台本体 34を支持する支柱 32 は高温にぉ、ても耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成して、るので、タリー- ング処理を成膜時のプロセス温度と同じ温度で、または、温度を下げるにしても僅かに温度を下げるだけで、クリーニング処理を行うことができる。

従って、載置台本体 34の昇降温に要する時間をなくしたり、或いは短縮化することができるので、その分、装置の稼働時間を長くしてスループットを向上させることができる。更には、載置台 30の長寿命化を図ることができる。

[0045] この場合、使用するクリーニングガスのガス種に対応させて用いる耐腐食性材料を選択することにより、載置台 30の耐腐食性を大きくすることができる。

前述したように、例えばクリーニングガスとして NFやじ F等のフッ素系ガスを用い

3 2 6

る場合には、このフッ素系ガスに対して特に耐腐食性の大きなアルミナやイットリア (Y O )を載置台本体 34や支柱 32を構成する耐腐食性材料として用いるのが好ま、

2 3

[0046] またクリーニングガスとして C1等の塩素系ガスを用いる場合には、この塩素系ガス

2

更には、クリーニングガスとして C1F3ガス等の塩素'フッ素系ガスを用いる場合には、クリーニングガスに塩素とフッ素の両方が含まれているので、上記いずれの耐腐食性材料を用いてもよいが、ただし、この場合には成膜ガスの種類によって用いる耐腐食性材料を決定するのが好ま、。

[0047] 例えばノヽロゲン系の成膜ガスとして WFガス等のフッ素系ガスを用いる場合には、

6

上述したようにフッ素系ガスに対して特に耐腐食性の大きなアルミナやイットリア (Y

2

O )を用いるのがよい。また、ハロゲン系の成膜ガスとして TiClガス等の塩素系ガス

3 4

を用いる場合には、上述したように塩素系ガスに対して特に耐腐食性の大きな石英や炭化シリコンを用いるのがよ、。

[0048] ここで実際に薄膜として TiN膜を熱 CVD処理によって成膜して、これをクリーニング処理した実験を行って評価したので、その評価結果にっ、て説明する。

ここでは成膜ガスとして TiClと NHを用い、 650°Cで熱 CVDにより TiN膜を成膜した。またクリーニングガスとして C1Fガスを用いて、成膜温度と同じ温度（650°C)でク

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リー-ング処理を行った。また耐腐食性材料として石英を用いて載置台本体 34を構成した。この結果、載置台本体 34には、ほとんど腐食が見られず、クリーニングガスに対して充分に大きな耐腐食性を有することが確認できた。

[0049] また、比較例として、従来の載置台では窒化アルミニウム (A1N)を用いており、タリーユング時には 300°Cまで載置台温度を降温させていた。この結果、従来の載置台の場合には、 650°Cから 300°Cまで降温させるのに 60〜80分程度要し、また 300°Cから 650°Cまで昇温させるのに 35分程度要していたので、結果的に本発明では、 95〜 115分程度、装置の稼働時間を長くすることができることを、確認することができた。

[0050] ここでは、熱 CVDによる成膜装置を例にとって説明したが、これに限らず、プラズマを用いたプラズマ CVDによる成膜装置にも本発明に係る載置台 30を適用することができる。この点は、後述する載置台の他の実施形態においても同様である。このブラズマ CVDによる成膜装置では、例えば処理容器 4の天井部に、マイクロ波を透過する石英等よりなる透過窓を気密に設け、この透過窓の上面に平面アンテナ部材を設けて、例えば 2. 45GHzのマイクロ波を処理容器 4内へ導入してプラズマを立てるようにすればよい。この場合、シャワーヘッド 6を、マイクロ波を透過する材料、例えば石英で形成するか、或!、は処理容器 4の側壁よりガスノズルを貫通させてガスを供給するように構成すればよい。

[0051] ここで上記プラズマ CVDによる成膜装置を用いて成膜して、これをクリーニング処理した実験を行って評価したので、その評価結果にっ、て説明する。

ここでは成膜ガスとして TiClと Hと Ar (プラズマアシストガス）を用い、 640°Cでプラ

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ズマ CVDにより Ti膜を成膜した。またクリーニングガスとして C1Fガスを用いて、成膜

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温度と同じ温度（640°C)でクリーニング処理を行った。

[0052] また耐腐食性材料として石英を用、て載置台本体 34を構成した。この結果、載置台本体 34には、ほとんど腐食が見られず、クリーニングガスに対して充分に大きな耐腐食性を有することが確認できた。また、比較例として、従来の載置台では窒化アルミニゥム (A1N)を用いており、クリーニング時には 200°Cまで載置台温度を降温させていた。この結果、従来の載置台の場合には、 640°Cから 200°Cまで降温させるのに 120〜 140分程度要し、また 200°Cから 640°Cまで昇温させるのに 44分程度要していたので、結果的に本発明では、 164〜184分程度、装置の稼働時間を長くすることができることを、確認することができた。

[0053] <第 2実施形態 >

次に本発明の載置台の第 2実施形態について説明する。

図 3および図 4に示す第 1実施形態の載置台 30にあっては、載置台本体 34と支柱 32の全てを同一の耐腐食性材料により構成した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、部分的に、例えば特に直接的にガスに晒される載置台の上面側を、他の部分の耐腐食性材料よりも耐腐食性の大きな別の耐腐食性材料により形成するようにしてもよい。

図 5は上記したような本発明に係る載置台の第 2実施形態を示す断面図である。尚、図 1乃至図 4に示す構成部分と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。

[0054] 図 5に示すように、ここでは載置台本体 34の上面側、すなわち載置台蓋部 60を単なる平板状に形成し、この載置台蓋部 60を構成する耐腐食性材料として、この載置台本体 34の他の部分の耐腐食性材料よりも、使用するタリ一ユングガスに対して耐腐食性の大きな耐腐食性材料を用いる。この場合、載置台本体 34の側壁 34Aは、同一材料で形成される載置台ベース 58の周辺部に予め溶融接合しておき、最後に、上記円板状の載置台蓋部 60の周辺部を、上記側壁 34Aの上端部と溶融接合すればよい。

[0055] 例えば載置台ベース 58、側壁 34Aおよび支柱 32の材料としては、比較的安価で且つ比較的成形が容易な耐腐食性材料、例えば石英で形成し、シャワーヘッド 6 (図 1参照)より噴射されるガスが直接当たる載置台蓋部 60を比較的高価であるが耐腐食性が特に大きなイットリアにより形成するようにする。尚、この場合、図 3に示す形状の載置台蓋部 60全体を別の耐腐食性材料 (アルミナ)で構成してもよ!/、。

[0056] 上記した材料の組み合わせは、使用するクリーニングガスのガス種、製造の容易性および製造コスト等を加味して適宜選択して採用される。特に、円板状の載置台蓋部 60として用いる耐腐食性材料は、使用するクリーニングガスに対して最も耐腐食性が大きな材料を選択するのが好ま、。

[0057] また上記第 2実施形態では、載置台本体 34の上面側全体、すなわち円板状の載置台蓋部 60の全体を、他の部分よりも耐腐食性の大きな耐腐食性材料で形成するようにした力これに限定されず、少なくともシャワーヘッドのガス噴射孔からのガスがより直接的に当たる部分に設けるようにしてもよい。

[0058] 図 6はこのような載置台の第 2実施形態の変形例を示す断面図であり、図 7A,図 7 Bは図 6中の載置台蓋部の部分拡大図である。尚、図 1乃至図 5に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してある。図 6に示すように、ここでは円板状の載置台蓋部 60の全体ではなぐ少なくともシャワーヘッド 6のガス噴射孔 10A、 10 Bから下方向へ直線状に流下するガスが直接的に当たる領域 60Aを、他の部分よりも耐腐食性が大きな耐腐食性材料により形成している。すなわち、シャワーヘッド 6のガス噴射孔 10A、 10Bの形成領域の載置台側への投影領域に対応する領域 60A 力他の部分よりも耐腐食性が大きな耐腐食性材料により形成される。

[0059] この場合、図 7Aに示すように、上記領域 60Aの載置台蓋部部分の周辺部を溶融接合によって固着するようにしてもょ、し、図 7Bに示すように取付部に断面段部状に取付段部 70を載置台本体 34の周方向に形成し、ここに上記領域 60Aの載置台蓋部部分を嵌め込むようにして溶融接合してもよ、。

この場合にも、耐腐食性材料の組み合わせは、上記第 2実施形態の場合と同様に、使用するクリーニングガスのガス種、製造の容易性および製造コスト等を加味して適宜選択して採用される。特に、円板状の載置台蓋部 60の領域 60Aとして用いる耐腐食性材料は、使用するクリーニングガスに対して最も耐腐食性が大きな材料を選択するのが好ましい。

[0060] <第 3実施形態 >

次に、本発明の載置台の第 3実施形態について説明する。

図 5に示す第 2実施形態および図 6に示す第 2実施形態の変形例にあっては、載置台蓋部 60自体の全部、或いは一部を、特に耐腐食性の大きな耐腐食性材料に置き換えるようにしたが、これに限定されず、この載置台蓋部 60の上面側の表面の全体を覆うようにして保護カバー部材を設けるようにしてもょ、。図 8は上記したような本発明に係る載置台の第 3実施形態を示す断面図である。尚、図 1乃至図 7Bに示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

[0061] 図 8に示すように、ここでは図 3に示す第 1実施形態で説明した載置台本体 34の載置台蓋部 60の上面側の表面全体を覆うようにして保護カバー部材 71を設けている。この保護カバー部材 71の周辺部は、僅かに下方向へ屈曲されて、上記載置台蓋部 60の上面に着脱自在になされており、消耗した時にこれを容易に交換できるようになつている。そして、半導体ウェハ Wは、この保護カバー部材 71上に載置されることになる。

この保護カバー部材 71に用いる耐腐食性材料は、他の部分、例えば載置台べ一ス 58等に用、る耐腐食性材料と比較して使用するタリ一ユングガスに対して特に耐腐食性が大きヽ耐腐食性材料を用いる。

[0062] 上記した耐腐食性材料の組み合わせは、使用するクリーニングガスのガス種、製造の容易性および製造コスト等を加味して適宜選択して採用される。特に、着脱自在になされた保護カバー部材 71として用いる耐腐食性材料は、上述したように使用するクリーニングガスに対して最も耐腐食性が大きな材料を選択するのが好ましい。

[0063] <第 4実施形態 >

次に本発明の載置台の第 4実施形態について説明する。

図 3および図 4に示す第 1実施形態の載置台 30にあっては、支柱 32自体および載置台本体 34自体を全て、クリーニングガスに対して耐腐食性の大きい耐腐食性材料により形成したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、従来装置で用いていた材料、すなわちクリーニングガスに対する耐腐食性が比較的低い材料、例えば窒化アルミニウム (A1N)で形成した支柱 32および載置台本体 34の表面全体を、タリー- ングガスに対しする耐腐食性材料により形成するようにしてもよ、。

[0064] 図 9は上述したような本発明に係る載置台の第 4実施形態を示す断面図である。尚、図 1乃至図 4に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図 9に示すように、ここでは支柱 32の全体および載置台本体 34の全体、すなわち載置台ベース 58と載置台蓋部 60を、それぞれ従来装置で用いてヽた窒化アルミ- ゥム (A1N)等で形成する。そして、これら支柱 32や載置台本体 34の全ての表面、すなわち接ガス面を、クリーニングガスに対して耐腐食性の大き、前記耐腐食性材料、例えばアルミナ、イットリア、フッ化マグネシウム、石英、炭化シリコン等よりなる保護力バー部材 72で覆うようにして設けられて、る。

[0065] 図示例では、支柱 32の表面は保護カバー部材 72Aで覆われ、載置台ベース 58の表面は保護カバー部材 72Bで覆われ、載置台蓋部 60の表面は保護カバー部材 72 Cで覆われている。上記各保護カバー部材 72A〜72Cは、板状部材で溶融接合により形成してもよいし、或いは溶射等のコーティング処理により被着層として形成してちょい。

この場合にも、各保護カバー部材 72A〜72Cとして用いる耐腐食性材料は、使用されるクリーニングガスに対応して耐腐食性が大きなものを選択して用いてもよぐまた、載置台蓋部 60に対応する保護カバー部材 72Cとしては、第 2実施形態で説明したように特に耐腐食性が大きな耐腐食性材料を用いるのが好ま、。

[0066] 上記各実施形態における成膜処理は単に一例を示したに過ぎず、例えば 600°C 以上の高温下でハロゲン系の成膜ガスを用いて熱 CVDにより、或いはプラズマ CV Dにより成膜する全ての成膜装置に本発明を適用することができる。尚、 600°Cよりも温度が低いプロセス温度で成膜する成膜装置にも、本発明を適用してもよいのは勿論である。

またクリーニングガスとしては、先に説明したものに限定されず、他のハロゲン系ガスを用いてもょ、のは勿論である。

更には、ここでは被処理体として半導体ウェハを例にとって説明した力これに限定されず、ガラス基板、 LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 被処理体の表面に薄膜を形成するための成膜装置であって、

真空処理容器と、

前記処理容器内を真空排気する排気系と、

を備え、

前記載置台本体の少なくとも表面が、前記タリ一二ングガスに対する耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする成膜装置。

[2] さらに前記支柱の少なくとも表面が前記耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[3] 前記載置台本体の上面が、前記載置台本体の他の部分の前記耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[4] 前記ガス供給系は、前記処理容器の天井部に設けられて下面に複数のガス噴射孔が形成されたシャワーヘッドを有する、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[5] 前記載置台本体の上面のうち、前記シャワーヘッドにおける前記ガス噴射孔の形成領域と対向する領域が、前記載置台本体の他の部分の前記耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成されている

、ことを特徴とする請求項 4記載の成膜装置。

[6] 前記載置台は、前記載置台本体の耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成された、前記載置台本体の上面を覆う保護カバー部材を更に有する、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[7] 前記耐腐食性材料は、アルミナ、イットリア (Y O )、石英、および炭化シリコンのヽずれかである、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[8] 前記クリーニングガスはフッ素系ガスであり、前記耐腐食性材料はアルミナとイツトリァ (Y O )のいずれかである、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

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[9] 前記クリーニングガスは塩素系ガスであり、前記耐腐食性材料は石英と炭化シリコンのいずれかである、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[10] 前記ヒータは、前記載置台本体内に配置されたカーボンワイヤヒータである、ことを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。

[11] 前記カーボンワイヤヒータは、石英管によって覆われている、ことを特徴とする請求項 10記載の成膜装置。

[12] 真空処理容器内で成膜ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置の前記処理容器内に設けられる、成膜装置用の載置台であって、

前記被処理体を載置する載置台本体と、

を備え、

前記載置台本体の少なくとも表面が、前記成膜ガスによって当該載置台の表面に堆積した薄膜を除去するためのハロゲン系のクリーニングガスに対する耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする載置台。

[13] さらに前記支柱の少なくとも表面が前記耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[14] 前記載置台本体の上面が、前記載置台本体の他の部分の前記耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成されている、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[15] 前記載置台本体の耐腐食性材料よりも前記クリーニングガスに対する耐腐食性の大きな耐腐食性材料により形成された、前記載置台本体の上面を覆う保護カバー部材を更に備えた、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[16] 前記耐腐食性材料は、アルミナ、イットリア (Y O )、石英、および炭化シリコンのヽ

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ずれかである、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[17] 前記クリーニングガスはフッ素系ガスであり、前記耐腐食性材料はアルミナとイツトリァ (Y O )のいずれかである、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

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[18] 前記クリーニングガスは塩素系ガスであり、前記耐腐食性材料は石英と炭化シリコンのいずれかである、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[19] 前記ヒータは、前記載置台本体内に配置されたカーボンワイヤヒータである、ことを特徴とする請求項 12記載の載置台。

[20] 前記カーボンワイヤヒータは、石英管によって覆われている、ことを特徴とする請求項 19記載の載置台。