JPH0238571A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、処理装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体集積回路を製造する工程には、例えば薄
膜形成工程、エッチング工程、イオン注入工程、フォト
リソ工程等がある。これら各工程では、所定の処理を行
なうに際し、各工程で使用する装置内に、半導体ウェハ
を１枚ないし複数枚所定の位置に設置して実行している
。このウェハの設置には、例えばウェハを設置台上に載
置するものや、ウェハの被処理面が下向きになる如く設
けるもの等がある。このウェハの被処理面が下向きにな
る如く設けるには、例えば特公昭５］、−５６６０９号
、特公昭６１−５６６１０号公報等に開示されているよ
うに、ウェハの周縁を押圧手段で設置台に押しつけるこ
とにより行なっている。

又、ウェハを設置台上に載置する場合、処理内容によっ
て、ウェハの位置ずれ防止やウェハを設置台に密着させ
るために例えば特開昭５７−１５６０３４号公報等のよ
うに、リング状の押圧手段でウェハ周縁を押しつけ、設
置台にウェハを密着させるものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したように、半導体ウェハを設置台
に押圧手段で固定して処理を行なうと、次のような問題
点があった。

処理に際し、ウェハを加熱状態で所定の処理を実行する
と、加熱されたウェハの熱が、ウェハ当接部から押圧手
段に伝導する。すると、押圧手段のウェハ当接部近辺の
ウェハの温度が下がり、つエバを均一に加熱することが
出来なかった。このことは、ウェハの各位置における処
理条件の相違を招き、正確な処理を実行することは困難
であった。

又、ウェハを冷却状態で所定の処理を実行すると、冷却
されたウェハに、押圧手段を当接すると、このウェハ当
接部からウェハに熱が伝導する。すると、押圧手段のウ
ェハ当接部近辺のウェハの温度が上がり、ウェハを均一
に冷却することが出来なかった。このことは、上記加熱
の場合と同様に、ウェハの各位置における処理条件の相
違を招き。

正確な処理を実行することが困難であった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、被処理体
を所望の温度帯で均一に温度制御でき、このことにより
正確な処理が行なえる処理装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、被処理体を設置台に押圧手段で固定し、所
定の温度帯で処理を行なう装置において、上記押圧手段
に温調機構を設けたことを特徴とする。

（作用効果） 被処理体を設置台に押圧手段で固定し、所定の温度帯で
処理を行なう装置において、上記押圧手段に温調機構を
設けたことにより、被処理体を所望の温度帯で均一に温
度制御で′き、このことにより被処理体の全面について
所望する処理を正確に行なうことが出来る効果が得られ
る。

（実施例） 次に、本発明装置を半導体製造工程の枚葉処理による薄
膜形成工程で、高融点金属の薄膜形成を行なうメタルＣ
ＶＤ装置に適用した一実施例につき図面を参照して説明
する。

上記ＣＶＤ装置は、第１図に示すように、冷却水等で壁
面を冷却可能で気密な円筒状ＡＦ、（アルミニウム）製
反応チャンバ０が、電気的に接地して設けられている。

この反応チャンバ（１）１方には、被処理体例えば半導
体ウェハ■を設置する設置台■が設けられている。この
設置台（３）は、後に説明する加熱光により急加熱可能
で、かつ、プラズマ発生用として電気長４体の利質例え
ばグラファイト製で構成されている。又、超微細技術に
対応して、グラファイト製の設置台■には、電気抵抗例
えば数Ω印〜数１００Ω艶の材質例えばシリコンカーバ
イトがコーティングされていて、グラファイトからの塵
等の発生が防止されている。さらに、設置台■の上方に
は、謹置台■の外周縁部に接して支持する導電性例えば
Ａｌ１１で円筒状の支持体０）が、上記反応チャンバ０
）とリング状絶縁部材０を介して設けられている。そし
て、」―記支持体（へ）は、プラズマ励起周波数例えば
、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源０に電気的に接続され、
上記支持体０）に接続された設置台■が、プラズマ発生
電極となる。一方反応チャンバＯ）は接地電位に設定さ
れている。１そして、上記設置台■近傍には、例えば半
導体ウェハ（２）の被処理面が下向きになる如く、設置
台■にウェハ（２）を固定する押圧体■が設けられてい
る。この押圧体ωは、ウェハ（２）の外周縁部を例えば
３箇所で支持するように構成されている。又、この押圧
体■内には、例えば抵抗加熱機構又は冷却機構又は双方
等の温調機構（８）が埋設されている。

この温調機構（８）は、この装置の動作制御や設定制御
を行なう制御部（９）に接続されている。この制御部（
９）で、ウェハ（２）加熱温度と対応する如く温調機構
（８）の温度制御を行なうことにより、押圧体■のウェ
ハ■当接面とウェハ（２）間の熱伝導を防止している。

さらに、上記押圧体■は、例えばエアシリンダ等の昇降
機構（１０）に係合しており、設置台（３）と直行方向
に移動可能とされている。又、設置台（３）の上方には
石莢ガラス製の窓（１１）を通して設置台■に設けられ
たウェハ■を例えば３００℃〜１０００℃に加熱可能な
ＩＲランプ（ｊ、ｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｙ　ｌａｍｐ）
（１２）が設けられている。そして、設置台（３）近辺
の反応チャンバ（１）土壁には、排気例えば２ケ所の排
気口（１３）が設けられ、この排気口（１３）には、反
応チャンバ（１）内を所望の圧力に減圧及び反応ガス等
を排出可能な真空ポンプ（１４）例えばターボ分子ポン
プ等が接続されている。

また、反応チャンバ（１）の下方には、膜成長用ガスや
キャリアガスやエツチングガス等を流出する多数の微少
な流出口をもつ円環状のガス導入口（］５）が２系統独
立して設けらている。これらガス導入口（１５）は流量
制御機構（１６）例えばマス・フロー・コントローラ等
を介してカス供給源に接続されている。また、設置台■
とカス導入［コ（１５）の間には、ガスの流れを制御す
るための例えばステンピンクモータ等の直線移動による
移動機構（１７）を備えた円板状制御板（１８）が設け
られている。

そして、反応チャンバ（１）の−側面には自動開閉例え
ば昇降機構により開閉可能なグーｌ−バルブ（１９）を
介して、半導体ウェハ（２）を反応チャンバ（１）内に
搬入及び搬出するため、伸縮回転自在にウェハ■を保持
搬送するハンドアーム（２０）と、　ウェハ■を例えば
２５枚程度所定の間隔を設けて積載収納したカセット（
２Ｉ）を載置して昇降可能な載置台（２２）を内蔵した
気密な搬送予備室（２３）が配設しである。

また、上記構成の膜形成を行なうＣＶＤ装置は上記説明
したように制御部（９）で処理動作制御される。

次に、」二連したＣＶＤ装置による半導体ウェハ（２）
への成膜方法を第３図に示すフロー図に従って説明する
。

予備室（２３）の図示しない開閉口よりロボットハント
又は人手により、例えば被処理半導体ウェハ■が２５枚
程度収納されたカセッ１〜（２１）を、昇降可能な載置
台（２２）ｌに載置する（Ａ）。この時、グー１〜バル
ブ（１９）は閉じた状態で、反応チャンバ（１）内は既
に、真空ポンプ（１４）の働きで所望の低圧状態となる
様に減圧操作されている。そして、カセッｈ（２１）を
セラｌ−した後、搬送予備室（２３）の図示しない開閉
口は気密となる如く自動的に閉しられ、図示しない真空
ポンプで反応チャンバ（１）と同程度に減圧される（Ｂ
）。次に、グー１〜バルブ（１９）が開から（Ｃ）、所
望の低圧状態を保持した状態で載置台（２２）の高さを
調整することにより、半導体ウェハ■を伸縮自在なハン
ドアーム（２０）で、カセット（２１）から所望の］枚
を取り出し、反応チャンバ（１）内に搬入する（Ｄ）。

　この時、押圧体ωは昇降機構（１０）により下降し、
ウェハ（２）を被処理面を下向きに押圧体ω上に設置す
る。そして、昇降機構（１０）で押圧体■を上昇し、ウ
ェハ（２）の周縁部を設置台（３）と押圧体■で挟持し
固定設定する（Ｅ）。　この半導体ウェハ（２）を設置
台（３）への設定が終了すると、ハフ１〜アーム（２０
）を搬送予備室（２３）内に収納し、ゲーＩ−バルブ（
１９）を閉じる（Ｆ）。

次に半導体ウェハ（２）被処理面への処理を開始する。

この処理は、半導体ウェハ■の被処理面に化学的気相成
長法により金属薄膜を形成するものである（Ｇ）。

まず、反応チャンバ（１）内を所望の低圧状態例えば１
００−２０１００−２Ｏ０に保つ如く真空ポンプ（１４
）で排気制御しながら、ＩＲランプ（１２）から加熱光
である赤外光を耐熱性のクラファイ１〜製の設置台■に
周縁が支持されたウェハ■の裏面に照射する。このこと
により、この設置台（３）に設置されている半導体ウェ
ハ■が急加熱される。

この時、半導体ウェハ■の被処理面の温度を工Ｒランプ
（１２）で例えば４０〜５：（０°Ｃ程度となる如くつ
エハ（２）から放射される赤外線をパイロメーターを用
いて制御するか、高感度熱電対を用いてウェハ（２）の
中央部周辺部数個所の温度を直接検知して、例えば全面
均一となる如く制御する。即ち、このウェハ■加熱時に
、ウェハ■を載置台（３）に固定する押圧体■も加熱す
る。この加熱は、押圧体■に埋設された温調機構（８）
により行ない、制御部（９）で。

ウェハ■加熱温度と押圧体■による部分とが同温度とな
る如く制御する。制御によっては冷却系を動作させて温
度を微調することも選択できる。このように押圧体■を
ウェハ■と同程度の温度で加熱すると、押圧体■のウェ
ハ（２）当接面から、ウェハ（２）の熱が伝導すること
はない。つまり、押圧体ωのウェハ当接面付近のウェハ
■の温度が低下することはなく、ウェハ■が均一に加熱
される。このように、ウェハ（２）を均一に加熱した状
態で、処理ガスをウェハ■上に供給する。即ち、ガス導
入口（１５）を開いて、流量制御機構（１６）で反応ガ
スを構成する膜成長用ガス例えば１ｌｌＦ６とキャリア
ガス例えばＨ２及びＡｒを流出し、化学的な気相成長を
行なう。

上記のように化学的な気相成長を行なうと、半導体ウェ
ハ■の被処理面等に形成されたホール等に金属例えばＷ
（タングステン）の膜を選択的に堆積することができる
。

そして、所望の膜形成が終了すると、反応ガスの流出が
止められ、昇降機構（１０）で押圧体■がウェハ■を支
持した状態で降下し、ゲートバルブ（１９）が開かれ（
Ｈ）、伸縮回転自在なハンドアーム（２０）により半導
体ウェハ■を反応チャンバ（１）より搬出する（Ｉ）と
ともにゲートバルブ（１９）を閉じて（Ｊ）処理が完了
する。　この処理が完了後、カセット（２１）内に未処
理ウェハが無いか確認しくＫ）、未処理ウニがある場合
再び上記の化学的気相成長処理を実行し、未処理ウェハ
がない場合、終了する。

又、上記成膜処理を実行する前に、半導体ウェハ（２）
に形成された自然酸化膜をプラズマエツチングすると、
より正確な成膜処理が行なえる。

このエツチング処理は、反応チャンバα）内を所望の低
圧状態例えば数十〜数百ｍｍＴｏｒｒに保つように真空
ポンプ（１４）で排気制御しながら、ガス導入口（１５
）を開いて、流量調整機構（１６）で流量を調節しなが
ら処理ガスを均一に拡散して一１１記ウェハ（２）上に
供給する。そして、グラフアイ１へ製の設置台（３）に
接続されている導電性の支持体（４）とチャンバ（１）
壁間にＲＦ電源０から電力例えば４００［ＩＪ］を印加
する。すると、上記導電体の支持体０）に接続している
グラファイト製設置台■に電力が印加され、反応チャン
バ■が接地電極のため、上記設置台（３）との間に放電
がおこり、半導体ウェハ（２）上に供給された処理ガス
がプラズマ化され、このプラズマ化されたガスにより上
記ウェハ（２）上に形成された自然酸化膜を例えば１０
０人／ｍｉｎ程度でエツチングする。

上記実施例では、成膜処理するＣＶＤ装置に適用した例
について説明したが、これに限定するものではなく、被
処理体を設置台に押圧手段で固定した状態で所定の処理
を行なうものなら何れでも良く、例えば各種成膜装置、
エツチング装置、アッシング装置、イオン注入装置、検
査装置等でも良＝１１ いことは言うまでもない。

又、上記実施例では、被処理体として半導体ウェハにつ
いて説明したが、これに限定するものではなく、ＴＶ画
面表示等に用いられる液晶表示装置等でも何れでもよい
。

さらに、上記実施例では、押圧手段として、被処理体の
外周縁部を三点支持するものについて説明したが、これ
に限定するものではなく、例えば環状の押圧体で被処理
体の外周縁部を支持するものでも何れでも良い。

さらに又、上記実施例では押圧手段に温調機構として抵
抗加熱機構を設けたものについて説明したが、これに限
定するものではなく、誘導加熱や誘電加熱等を用いたも
のでも何れでも良い。

さらに又、上記実施例では温調機構として加熱処理に対
応するものについて説明したが、冷却処理や、加熱・冷
却処理に対応するものでも良い。

例えば、押圧手段にペルチェ効果素子を設けて、加熱冷
却に対応させても良く、又、押圧手段に、加熱もしくは
冷却した液体や気体を循環するような構造としても良い
。

以上説明したようにこの実施例によれば、被処理体を設
置台に押圧手段で固定し所定の温度帯で処理を行なうに
際し、上記押圧手段に温調機構を設けたことにより、被
処理体を所望の温度帯で均一に温度制御でき、このこと
により所望する処理を正確に行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのＣＶＤ
装置の構成図、第２図は第１図装置の押圧体の説明図、
第３図は第１図装置の処理動作を示すフロー図である。 １・・・反応チャンバ、　２・・・半導体ウェハ、３・
・・設置台、　　　　　７・・・押圧体、８・・・温調
機構、　　　　９・・・制御機構。 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理体を設置台に押圧手段で固定し、被処理体を所定
   の温度帯で処理を行なう装置において、上記押圧手段に
   温調機構を設けたことを特徴とする処理装置。