(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内を減圧し、処理室内の載置台に被処理体を固定することなく載置して被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
前記載置台表面の被処理体載置部分に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記凹溝は、載置台の径方向に沿って放射状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記縦孔は、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記所定の処理は、処理ガスを用いて被処理体に成膜を施す成膜処理であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
減圧した処理室内で被処理体に所定の処理を施す際に被処理体を固定することなく載置する載置台を備えたステージ装置であって、
前記被処理体の下側で載置台の表面に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とするステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理室内の圧力変動時における載置台上の被処理体の位置ずれを防止した処理装置およびステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に配線パターンを形成するために或いは配線間の凹部を埋め込むために、ＣＶＤ法により、Ｗ（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属或いは金属化合物を堆積させて薄膜を形成している。
【０００３】
この種の金属薄膜の形成方法には、３つの方法、例えばＨ2（水素）還元法、ＳｉＨ4（シラン）還元法、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ジクロルシラン）還元法等が知られており、ＳｉＨ2Ｃｌ2還元法は、配線パターンを形成するために例えば還元ガスとしてジクロルシランを用いて６００℃程度の高温下にてＷやＷＳｉ（タングステンシリサイド）膜を形成する方法であり、ＳｉＨ4還元法は、同じく配線パターンを形成するために、例えば還元ガスとしてシランを用いて上記よりも低い３７０〜４００℃の温度下にてＷやＷＳｉ膜を形成する方法であり、また、Ｈ2還元法は、配線間の凹部のようなウエハ表面の穴埋めのために、例えば還元ガスとして水素を用いて４００〜４３０℃程度の温度下でＷ膜を堆積させる方法である。上記の場合、いずれも例えばＷＦ6（六フッ化タングステン）を使用している。
【０００４】
このようなＣＶＤ装置等の成膜処理装置においては、処理室内に、薄いカーボン素材あるいはセラミックス製のウエハ載置台が設けられており、この載置台の下方には、石英製の透過窓を介してウエハを加熱するためのハロゲンランプ等が配置されている。また、載置台の上方には、処理ガスとしてＷＦ6、ＳｉＨ4等を供給してＷ、ＷＳｉ等の金属膜をウエハに成膜するためのシャワーヘッドが設けられている。さらに、排気口から吸引排気し処理室内を減圧して所定の真空度、例えば１Ｔｏｒｒ〜８０Ｔｏｒｒに設定する排気系が設けられている。
【０００５】
このような成膜処理装置を用いて成膜処理を行う際には、従来、ウエハの周縁部を押圧してウエハを載置台に固定するためのクランプリングが設けられていたが、クランプリングがウエハの周縁部を押圧している際にウエハに金属膜の成膜を行うとウエハの周縁部に成膜できない部分が残存するといった問題があるため、クランプリングを用いずに、載置台に段落ち部を設け、ウエハをその段落ち部に載置し、ウエハを固定することなく成膜処理を行っている。すなわち、ウエハを載置台の段落ち部に単に載置した状態で、真空排気して減圧し、ハロゲンランプ等によりウエハを間接的に加熱し、シャワーヘッドからＷＦ6、ＳｉＨ4等を供給し、これにより、Ｗ、ＷＳｉ等の金属膜を成膜している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、載置台にウエハを何ら固定することなく単に載置しながら成膜処理等を行う場合には、処理室内の圧力変動時に、ウエハが載置台上でわずかに移動することがある。例えば、真空ポンプにより処理室内を例えば数Ｔｏｒｒ以上から１Ｔｏｒｒ以下に減圧する際、ウエハが例えば１〜２ｍｍ位置ずれするといったことがある。このような位置ずれが生じると、ウエハの搬送の際に搬送エラーを発生させることがある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、処理室内の圧力変動時における載置台上の被処理体の位置ずれを防止した処理装置およびステージ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１発明は、処理室内を減圧し、処理室内の載置台に被処理体を固定することなく載置して被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
前記載置台表面の被処理体載置部分に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とする処理装置を提供する。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記凹溝は、載置台の径方向に沿って放射状に形成されていることを特徴とする処理装置を提供する。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明において、前記縦孔は、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔であることを特徴とする処理装置を提供する。
第４発明は、第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記所定の処理は、処理ガスを用いて被処理体に成膜を施す成膜処理であることを特徴とする処理装置を提供する。
【００１１】
第５発明は、減圧した処理室内で被処理体に所定の処理を施す際に被処理体を固定することなく載置する載置台を備えたステージ装置であって、
前記被処理体の下側で載置台の表面に凹溝が形成されており、かつ前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口した縦孔が載置台を貫通して形成されており、前記凹溝は前記縦孔を介して載置台外部に連通し、
前記載置台と被処理体との間のガスが、前記凹溝および前記縦孔を介して前記載置台外部に放出されることを特徴とするステージ装置を提供する。
【００１２】
本発明者らは、被処理体を固定することなく載置台に載置した場合に、処理室内の圧力変動時において載置台上の被処理体に位置ずれが生じる原因について検討した結果、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが減圧時に膨張し、この膨張したガスが被処理体を押し上げるためであるとの結論を得た。本発明では、このような検討結果に基づき、載置台表面の被処理体載置部分に、載置台外部に連通した凹溝を設け、かつ、前記凹溝に連通して載置台の裏面に開口し載置台を貫通して形成された縦孔を設け、これら凹溝および縦孔を介して被処理体と載置台との間のガスを載置台外部に放出するので、このようなガスによる被処理体の押し上げを防止することができる。すなわち、本発明では、被処理体の下側で載置台の表面に凹溝を形成し、凹溝に連通し載置台裏面に開口する縦孔を形成しているため、処理室内の圧力の変動時、例えば、真空ポンプにより処理室内を減圧する際、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、載置台表面の凹溝および縦孔を介して載置台外部に放出される。したがって、圧力変動時であっても、被処理体が載置台上で位置ずれすることがない。また、これに加えて、被処理体と載置台との間のガスを縦孔を介して載置台の裏面側へ導くので、被処理体と載置台との間のガスを載置台の外部に確実に放出することができるとともに、凹溝を載置台の外周端まで延ばした場合のように、放出したガスにより載置台に不要の膜が形成されるといった悪影響を生じることなくガスを載置台外部に放出することができる。
【００１３】
また、第２発明のように、凹溝を載置台の径方向に沿って放射状に形成することにより、被処理体と載置台との間のガスを容易に放出することができる。この場合に、第３発明のように、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔を上記縦孔として用いることにより、被処理体の位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る処理装置について説明する。本実施の形態では、ＣＶＤ装置を一例として挙げており、図１は、本発明の実施の形態に係るＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、ＣＶＤ装置は、例えばアルミニウム等により円筒状あるいは箱状に形成した処理室１を有しており、その上に蓋体２が設けられている。この処理室１内には、ウエハＷ（被処理体）を載置するためのステージ装置が設けられている。ステージ装置は、処理室１の底部から起立させた支持部材３上に、保持部材４を介してウエハＷを固定することなく載置する載置台５を有している。なお、この支持部材３の径方向内側は、熱線を反射するように形成されており、載置台５は、厚さ２ｍｍ程度の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されている。
【００１６】
この載置台５の下方には、ウエハＷを載置台５から持ち上げるためのリフタピン６が例えば３本設けられており、このリフタピン６は、保持部材７を介して押し上げ棒８に支持されていて、この押し上げ棒８がアクチュエータ９に連結している。これにより、アクチュエータ９が押し上げ棒８を昇降させると、押し上げ棒８および保持部材７を介してリフタピン６が昇降し、ウエハＷが昇降するようになっている。このリフタピン６は、熱線を透過する材料、例えば石英により形成されている。また、リフタピン６に一体的に形成された支持部材１０に、シールドリング１１が設けられている。このシールドリング１１は、後述するハロゲンランプ１６の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。載置台５には、さらに、ウエハＷの加熱時にウエハＷの温度を計測するための熱電対１２が埋設されており、この熱電対１２の保持部材１３が支持部材３に取付けられている。
【００１７】
載置台５の真下の処理室底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓１４が気密に設けられており、その下方には、透過窓１４を囲むように箱状の加熱室１５が設けられている。この加熱室１５内には、例えば４個のハロゲンランプ１６が反射鏡をも兼ねる回転台１７に取付けられており、この回転台１７は、回転軸１８を介して加熱室１５の底部に設けた回転モータ１９により回転されるようになっている。したがって、このハロゲンランプ１６から放出された熱線は、透過窓１４を透過して載置台５の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。この加熱室１５の側壁には、この室内や透過窓１４を冷却するための冷却エアを導入する冷却エア導入口２０およびこのエアを排出するための冷却エア排出口２１が設けられている。
【００１８】
載置台５の外周側には、多数の整流孔を有するリング状の整流板２２が、環状に形成した支持コラム２３の上端に設けられた水冷プレート２４に載置されている。この水冷プレート２４の内周側には、上方の処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント２５が設けられている。これら整流板２２、水冷プレート２４およびアタッチメント２５の下側には、成膜処理時、処理ガスと反応しない不活性ガス例えば窒素ガス等をバックサイドガスとして供給し、これにより、処理ガスが載置台５の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすことを防止している。
【００１９】
また、処理室１の底部の四隅には、排気口２６が設けられており、この排気口２６には、図示しない真空ポンプが接続されている。これにより、処理室１内は、例えば１００Ｔｏｒｒ〜１０-6Ｔｏｒｒの真空度に維持し得るようになっている。
【００２０】
処理室１の天井部には、処理ガスや洗浄ガス等を導入するためのガス供給部が設けられている。このガス供給部は、蓋体２にシャワーベース２８が嵌合して形成されており、このシャワーベース２８の上部中央には、処理ガス等を通過させるオリフィスプレート２７が設けられている。さらに、このオリフィスプレート２７の下方に、２段のシャワープレート２９，３０が設けられており、これらシャワープレート２９，３０の下方に、シャワーヘッド３１が設けられている。オリフィスプレート２７の上側に配置したガス導入口３２には、ガス通路３３を介して、ＷＦ6ガスやＳｉＨ4ガスの処理ガス源３４，３５が接続されており、さらに、ＣｌＦ3の洗浄ガス源３６が接続されている。ガス通路３３には、それぞれ流量制御弁３４ａ，３５ａ，３６ａおよび開閉弁３４ｂ，３５ｂ，３６ｂが介装されている。
【００２１】
次に、図２および図３を参照して、ステージ装置の載置台について説明する。図２は、図１に示した載置台の平面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００２２】
図２および図３に示すように、載置台５の外周端の若干内側には、環状の突条部４０が形成されており、この環状の突条部４０の内側には、突条部４０より若干低くなるように段落ちして平坦な段落ち部４１が形成されており、この段落ち部４１に、ウエハＷを載置するようになっている。この段落ち部４１の外周部には、リフタピン６を通挿して案内するための３個の案内孔４２が載置台５を貫通して形成されている。さらに、段落ち部４１には、中心部から径方向に延出した６個の凹溝４３が形成されており、この６個のうち３個の凹溝４３は、その径方向外端で案内孔４２に連通されている。
【００２３】
このように構成されるＣＶＤ装置により、ウエハＷの表面に金属膜の成膜処理を施す場合には、まず、処理室１の区画壁に設けられた図示しないゲートバルブを開いて搬送アームにより処理室１内にウエハＷを搬入し、リフタピン６を押し上げることによりウエハＷをリフタピン６側に受け渡し、押し上げ棒８を降下させてリフタピン６を押し下げて、ウエハＷを載置台５上に載置する。
【００２４】
次いで、排気口２６から内部雰囲気を吸引排気することにより処理室１内を所定の真空度例えば０．１Ｔｏｒｒ〜８０Ｔｏｒｒの範囲内の値に設定し、処理ガス源３４，３５から処理ガスとしてＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガスをシャワープレート２９，３０及びシャワーヘッド３１を介して処理室１内に供給する。この時のガスの供給量は、ＷＦ6ガスが例えば５〜１００ＳＣＣＭであり、ＳｉＨ4ガスが１０〜３００ＳＣＣＭである。これと同時に、加熱室１５内のハロゲンランプ１６を回転させながら点灯し、ランプからの熱線を載置台５に照射する。
【００２５】
この真空排気の際、本実施の形態では、ウエハＷの下側で載置台５の表面に、案内孔４２を介して載置台５の裏面に連通した凹溝４３を形成しているため、減圧の際にウエハＷと載置台５との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、凹溝４３と案内孔４２を介して載置台５の裏面に放出される。したがって、処理室１内の減圧時等の圧力変動時であっても、ウエハＷが載置台５上で位置ずれすることがない。
【００２６】
また、凹溝４３は、載置台５の表面に開口し、径方向に沿って放射状に形成されてので、ウエハＷと載置台５との間のガスを、凹溝４３を通って容易に放出することができる。また、ウエハＷと載置台５との間のガスを載置台５を貫通して形成した案内孔４２を通して載置台５の裏面に確実に放出することができる。さらに、リフタピン６の案内孔４２をガスを放出するための縦孔として兼用しているため、ウエハＷの位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【００２７】
なお、このようなＣＶＤ装置においては、上述した成膜処理を１枚のウエハＷに施した後に、これを搬出して新たな未処理のウエハＷを搬入して成膜する、いわゆる枚葉式処理を行い、１バッチ、例えば、２５枚ウエハを処理する毎に、処理室１内にクリーニングガスとしてＣｌＦ3を導入し、処理室１内の構造物に付着した膜を除去する。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、被処理体は、ウエハに限られるものではなく、また、成膜する金属膜として、タングステンについて説明したが、これに限らず、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属あるいは金属化合物であってもよい。さらに、処理装置も、熱ＣＶＤ装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置であってもよく、さらに、成膜装置に限定されず、エッチング装置等の他の処理装置であってもよい。
【００２９】
上記実施の形態では、リフタピン６の案内孔４２が凹溝４３に連通するように構成してあるが、この案内孔４２を利用することなく、凹溝４３に連通した縦孔を案内孔４２と別個に載置台５を貫通して形成してもよい。ただし、案内孔をガス放出用の縦孔と兼用することにより、載置台に余分な穴を形成する必要がないという効果を得ることができる。
【００３０】
さらに、上記実施の形態では、凹溝を放射状に設けたが、ガスの放出が可能な形状であれば凹溝の形状は特に限定されるものではなく、例えば、格子状に形成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体を固定することなく載置台に載置した場合において、処理室内の圧力の変動時、例えば、真空ポンプにより処理室内を減圧する際、被処理体と載置台との間の隙間に残留している微量のガスが膨張したとしても、この膨張したガスは、載置台表面の凹溝および載置台の裏面側に開口する縦孔を介して載置台外部に放出されるので、圧力変動時であっても被処理体が載置台上で位置ずれすることがない。また、これに加えて、縦孔を介して載置台の裏面側へガスを導くので、被処理体と載置台との間のガスを載置台外部に確実に放出することができるとともに、凹溝を載置台の外周端まで延ばした場合のように、放出したガスにより載置台に不要の膜が形成されるといった悪影響を生じることなくガスを載置台外部に放出することができる。
【００３２】
また、第２発明によれば、凹溝を載置台の径方向に沿って放射状に形成したので、被処理体と載置台との間のガスを容易に放出することができる。
さらに、第３発明によれば、被処理体を載置台から持ち上げるリフタピンを通挿して案内するために載置台内に形成した案内孔を上記縦孔として用いることにより、被処理体の位置ずれを防止するために余分な孔を形成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶＤ装置を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示したＣＶＤ装置における載置台の平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１……処理室
５……載置台（ステージ装置）
６……リフトピン
１６……ハロゲンランプ
３１……シャワーヘッド
４０……突条部
４１……段落ち部
４２……案内孔
４３……凹溝
Ｗ……半導体ウエハ
【図１】
0003636864.tif 000002
【図２】
0003636864.tif 000003
【図３】
0003636864.tif 000004