JP6056403B2 - 成膜装置 - Google Patents
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Description
基板を載置するために前記処理容器内に設けられ、成膜処理が行われる処理位置と、この処理位置の下方側であって、外部との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し位置との間で昇降自在に構成された載置台と、
前記処理位置の載置台を囲み、前記処理容器の内部を、前記反応ガスが供給される上部側の処理空間と、下部側の空間とに分ける囲み部材と、
前記処理空間側から前記処理容器内の真空排気を行う排気部と、
前記載置台が受け渡し位置にあるときには前記囲み部材の上面に載置されると共に、当該載置台が処理位置に上昇したときにはその内縁部が前記載置台上の基板の周縁部に全周に亘って当接して前記囲み部材の上面から持ち上げられ、基板の裏面側への反応ガスの回り込みを防止するためのクランプリングと、
前記囲み部材の上面に載置される領域を含むクランプリングの下面から下方側に向けて伸び出すと共に、当該クランプリングの周方向に沿って筒状に形成され、前記載置台の外周面と、前記囲み部材の内周面との間に位置する筒状壁部と、を備え、
前記クランプリングの下面にて、前記筒状壁部は、当該クランプリングが囲み部材の上面から持ち上げられたとき、前記囲み部材の上面とクランプリングの下面との間に横向きの隙間が形成され、且つ、前記囲み部材の内周面と筒状壁部の外周面との間に、前記囲み部材−クランプリング間の横向きの隙間と連通する縦向きの隙間が形成されると共に、前記内縁部が基板の周縁部に当接する位置よりも外側のクランプリングの下面と、前記載置台の上面との間に横向きの隙間が形成され、且つ、前記載置台の外周面と筒状壁部の内周面との間に、前記クランプリング−載置台間の横向きの隙間と連通する縦向きの隙間が形成される位置に設けられていることを特徴とする。
前記一の成膜装置は、以下の特徴を備えていてもよい。
(a)前記囲み部材、クランプリング及び筒状壁部の間の隙間を介し、前記下部側の空間から処理空間へ向けて流れるパージガスの流れを形成するために、当該下部側の空間にパージガスを供給するパージガス供給部を備えること。
(b)前記クランプリングは、前記筒状壁部を外周側から周方向に囲むように筒状に形成された一または複数の外筒壁部を備え、前記囲み部材には、前記外筒壁部が挿入される溝部が形成されていること。
基板を載置するために前記処理容器内に設けられ、成膜処理が行われる処理位置と、この処理位置の下方側であって、外部との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し位置との間で昇降自在に構成された載置台と、
前記処理位置の載置台を囲み、前記処理容器の内部を、前記反応ガスが供給される上部側の処理空間と、下部側の空間とに分ける囲み部材と、
前記処理空間側から前記処理容器内の真空排気を行う排気部と、
前記下部側の空間にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記載置台が受け渡し位置にあるときには前記囲み部材の上面に載置されると共に、当該載置台が処理位置に上昇したときにはその内縁部が前記載置台上の基板の周縁部に全周に亘って当接して前記囲み部材の上面から持ち上げられ、基板の裏面側への反応ガスの回り込みを防止するためのクランプリングと、
前記処理位置にある載置台の上面と前記クランプリングの下面との間に伸び出すように前記囲み部材に設けられ、前記パージガス供給部から供給されたパージガスが前記載置台上の基板の側方を通過して処理空間へと流れ込むように、パージガスの流れを案内する案内部と、を備えることを特徴とする。
(c)前記反応ガスにより成膜される膜は、ルテニウム若しくはニッケルの金属膜、またはRuO 2 、RuO 4 、NiO、Ni 2 O 3 、NiO 2 からなる群から選択される酸化物の酸化物膜であり、前記膜を酸化雰囲気に晒して少なくとも当該膜の表面に前記酸化物を形成し、その後、当該酸化物を還元する処理を含む後段の処理により粉化してパーティクルを発生する膜であること。
(d)前記載置台は、基板を加熱するための基板加熱部を備え、前記囲み部材は、前記載置台により持ち上げられたクランプリングの熱膨張を抑えるために、囲み部材の上面に載置されたクランプリングを予め加熱する予熱部を備えること。
また他の発明は、載置台の下方側からパージガスを供給すると共に、載置台と、クランプリングとの間に伸び出すように案内部を設けることにより、前記載置台上の基板の側方を通過するパージガスの流れを形成している。このため、クランプリングと囲み部材との隙間に進入した反応ガスを押し戻すと共に、基板の裏面近傍に反応ガスが滞留しにくくなり、これらの相乗効果により基板の裏面への反応ガスの回り込みを抑えることができる。
発明者は、例えばルテニウム(Ru)、ニッケル(Ni)の金属膜、またはこれらの酸化物(RuO2、RuO4、NiO、Ni2O3、NiO2等)の酸化物膜を成膜する際の金属ソースとして利用される反応ガスにおいて、部材間の浸透性が高いものがあることを見出した。これらの膜は、半導体装置の電極や絶縁膜などとして用いられる。
これらの反応ガスは、従来法のようにクランプリングを接触させただけではウエハWの裏面側への周り込みを抑制する効果が十分でなく、図1(a)に示すようにウエハWの側面や裏面に膜101が成膜されてしまう場合がある。
本例の成膜装置は、Ruを含む反応ガス(以下、Ruソースという)と、酸化ガスである酸素ガスとを反応させて、ALD法により、例えば直径300mmのウエハ表面に酸化ルテニウム(RuO2)の薄膜を成膜する。
下側容器22の側壁部223には、外部のウエハ搬送機構によりウエハWの搬入出を行うための搬入出口28が設けられており、この搬入出口28はゲートバルブ281によって開閉される。
支持部材49によって支持されたガスシャワーヘッド4は、その底面が載置台3の上面と対向するように配置され、これらガスシャワーヘッド4と載置台3との間の処理空間40に反応ガスが供給されてウエハWに対する成膜処理が行われる。
クランプリング5はアルミニウムなどの金属により構成してもよいし、アルミナなどのセラミックにより構成してもよい。クランプリング5は載置台3上のウエハWに対して当接面521を押し当てることにより反応ガスの回り込みを抑えるのに十分な重量、例えば数百グラム〜数キログラム程度の重量を有している。
こうしてRuソースの供給と酸素ガスの供給とを例えば数十回〜数百回繰り返し、所望の膜厚の膜101を成膜したら、載置台3を受け渡し位置まで降下させる。そしてゲートバルブ281を開いて搬送アームを進入させ、搬入時とは逆の手順で昇降ピン35から搬送アームにウエハWを受け渡し、成膜後のウエハWを搬出させた後、次のウエハWの搬入を待つ。
なお、以下に説明する各例では、図2〜図4に示した成膜装置と共通の構成要素には、これらの図と同じ符号を付してある。
一方で、ウエハWの表面に膜101を成膜する手法は、ALD法に限られるものではない。例えば金属ソースを処理容器2内に連続的に供給し、ウエハWの加熱されたウエハWの表面で金属ソースを分解させて薄膜を得る熱CVD法や、金属ソースと反応ガスなどをプラズマの存在下で活性化して反応させ連続的な成膜を行うプラズマCVD法などの各種のCVD法にも本発明は適用することができる。
クランプリング5を用いた場合と、クランプリング5を用いない場合とでウエハWの裏面側への反応ガスの回り込みを比較した。
A.実験条件
(実施例) 図2に示したものと同様の構成を備える成膜装置を用いて、ウエハWの表面にRuソースと酸素ガスを交互に供給し、RuO2膜の成膜を行った。
(比較例)クランプリング5が設けられていない成膜装置を用いて実施例と同様の条件下でRuO2膜の成膜を行った。
実施例の結果によれば、ウエハWの裏面側にはRuO2膜の成膜は確認されなかった。一方、比較例の結果によれば、図14に模式的に示すように、ウエハWの裏面側にリング状にRuO2の膜101が成膜された。これにより、本例のクランプリング5を用いることにより、浸透性の高いRuソースであっても反応ガスのウエハWの裏面側への回り込みを抑えることができることを確認できた。
2 処理容器
26、26a、26b
インナーリング
264 シースヒーター
3 載置台
40 処理空間
5、5a、5b
クランプリング
52 内縁部
54 筒状壁部
541 外筒壁部
Claims (6)
- 真空雰囲気である処理容器内の基板に対して反応ガスを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置するために前記処理容器内に設けられ、成膜処理が行われる処理位置と、この処理位置の下方側であって、外部との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し位置との間で昇降自在に構成された載置台と、
前記処理位置の載置台を囲み、前記処理容器の内部を、前記反応ガスが供給される上部側の処理空間と、下部側の空間とに分ける囲み部材と、
前記処理空間側から前記処理容器内の真空排気を行う排気部と、
前記載置台が受け渡し位置にあるときには前記囲み部材の上面に載置されると共に、当該載置台が処理位置に上昇したときにはその内縁部が前記載置台上の基板の周縁部に全周に亘って当接して前記囲み部材の上面から持ち上げられ、基板の裏面側への反応ガスの回り込みを防止するためのクランプリングと、
前記囲み部材の上面に載置される領域を含むクランプリングの下面から下方側に向けて伸び出すと共に、当該クランプリングの周方向に沿って筒状に形成され、前記載置台の外周面と、前記囲み部材の内周面との間に位置する筒状壁部と、を備え、
前記クランプリングの下面にて、前記筒状壁部は、当該クランプリングが囲み部材の上面から持ち上げられたとき、前記囲み部材の上面とクランプリングの下面との間に横向きの隙間が形成され、且つ、前記囲み部材の内周面と筒状壁部の外周面との間に、前記囲み部材−クランプリング間の横向きの隙間と連通する縦向きの隙間が形成されると共に、前記内縁部が基板の周縁部に当接する位置よりも外側のクランプリングの下面と、前記載置台の上面との間に横向きの隙間が形成され、且つ、前記載置台の外周面と筒状壁部の内周面との間に、前記クランプリング−載置台間の横向きの隙間と連通する縦向きの隙間が形成される位置に設けられていることを特徴とする成膜装置。 - 前記囲み部材、クランプリング及び筒状壁部の間の隙間を介し、前記下部側の空間から処理空間へ向けて流れるパージガスの流れを形成するために、当該下部側の空間にパージガスを供給するパージガス供給部を備えることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記クランプリングは、前記筒状壁部を外周側から周方向に囲むように筒状に形成された一または複数の外筒壁部を備え、前記囲み部材には、前記外筒壁部が挿入される溝部が形成されてい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。
- 真空雰囲気である処理容器内の基板に対して反応ガスを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置するために前記処理容器内に設けられ、成膜処理が行われる処理位置と、この処理位置の下方側であって、外部との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し位置との間で昇降自在に構成された載置台と、
前記処理位置の載置台を囲み、前記処理容器の内部を、前記反応ガスが供給される上部側の処理空間と、下部側の空間とに分ける囲み部材と、
前記処理空間側から前記処理容器内の真空排気を行う排気部と、
前記下部側の空間にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記載置台が受け渡し位置にあるときには前記囲み部材の上面に載置されると共に、当該載置台が処理位置に上昇したときにはその内縁部が前記載置台上の基板の周縁部に全周に亘って当接して前記囲み部材の上面から持ち上げられ、基板の裏面側への反応ガスの回り込みを防止するためのクランプリングと、
前記処理位置にある載置台の上面と前記クランプリングの下面との間に伸び出すように前記囲み部材に設けられ、前記パージガス供給部から供給されたパージガスが前記載置台上の基板の側方を通過して処理空間へと流れ込むように、パージガスの流れを案内する案内部と、を備えることを特徴とする成膜装置。 - 前記反応ガスにより成膜される膜は、ルテニウム若しくはニッケルの金属膜、またはRuO2、RuO4、NiO、Ni2O3、NiO2からなる群から選択される酸化物の酸化物膜であり、前記膜を酸化雰囲気に晒して少なくとも当該膜の表面に前記酸化物を形成し、その後、当該酸化物を還元する処理を含む後段の処理により粉化してパーティクルを発生する膜であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の成膜装置。
- 前記載置台は、基板を加熱するための基板加熱部を備え、前記囲み部材は、前記載置台により持ち上げられたクランプリングの熱膨張を抑えるために、囲み部材の上面に載置されたクランプリングを予め加熱する予熱部を備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の成膜装置。
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