(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下の内部にウエハを保持する成膜チャンバと、成膜チャンバ内のウエハを加熱するランプ加熱装置とを備え、成膜チャンバのチャンバ壁を開口して設けたランプウインドに嵌めた耐熱性ガラスを介してランプ加熱装置によって成膜チャンバ内のウエハを加熱しつつ、成膜チャンバ内に反応ガスを導入してウエハ上に所定の膜を成膜するようにした成膜装置において、
耐熱性ガラスより剛性の小さい耐熱性プラスチックで耐熱性ガラスの周縁に沿ってリング状に形成されたパッキンが、ランプウインドを開口したチャンバ壁と耐熱性ガラスの周端部との間に介在し、
ランプウインドが、チャンバ内側に設けられた第１の開口と、第１の開口の外側にあって第１の開口に対して同心状相似形で第１の開口より大きく開口した第２の開口とから構成され、
第２の開口を形成する第２開口壁が、第１の開口を形成する第１開口壁に対して段差状に形成され、かつ、耐熱性ガラスに平行な中間壁によって第１開口壁に連続し、
耐熱性ガラスは、チャンバ側の面の中央領域が周辺領域よりチャンバ側に出っ張るように周辺領域に対して段差を付けて形成され、
リング状の耐熱性パッキンは、耐熱性ガラスの中央領域を囲み、中央領域の周辺領域に対する段差より肉厚の厚い部材で形成された枠部と、枠部の外縁から耐熱性ガラスの周端面に沿って外方に伸びるスカート部とから構成されて、逆Ｌ字形の縦断面を有し、
耐熱ガラスは、中央領域でＯ−リングを介して第２の開口の中間壁に接し、周端面で耐熱性パッキンのスカート部を介して第２開口壁に接して、第２開口壁内に嵌め込まれていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
耐熱性パッキンのスカート部は、テーパ状の断面を有する先端部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造過程で、ウエハ上に所定の膜を成膜する成膜装置に関し、更に詳細には、成膜チャンバに設けたランプウインドに嵌め込まれた石英ガラスが破損しないように構成された成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造過程では、成膜装置を使って、絶縁膜、半導体膜等の所定の膜を基板上に成膜することが多い。
成膜工程では、種々の形式の成膜装置が使用されているが、その一つとして、減圧／加熱型成膜装置が、多用されている。減圧／加熱型成膜装置は、減圧下の内部にウエハを保持する成膜チャンバと、成膜チャンバ内のウエハを加熱するランプ加熱装置とを備え、成膜チャンバのチャンバ壁を開口して設けたランプウインドに嵌めた石英ガラスを介して成膜チャンバ内のウエハをランプ加熱装置によって加熱しつつ、成膜チャンバ内に反応ガスを導入してウエハ上に半導体膜、絶縁膜等の所定の膜を成膜する。
【０００３】
ここで、図４及び図５を参照して、従来の減圧／加熱型成膜装置の構成を説明する。図４は減圧／加熱型成膜装置の構成を示す模式的断面図、及び図５は図４のＡ部の拡大断面図である。
減圧／加熱型成膜装置１０は、図４に示すように、成膜すべきウエハＷを収容し、減圧下に保持する、アルミニウム金属製の成膜チャンバ１２と、複数個の加熱用ランプを有し、成膜チャンバ１２内のウエハを加熱する加熱源として設けられたランプ加熱装置１４とを備えている。
【０００４】
成膜チャンバ１２は、真空吸引装置（図示せず）に接続されていて、減圧下で、図示しない反応ガス導入管から反応ガスを導入して、ウエハＷ上に膜を成膜する。
ランプ加熱装置１４の前の成膜チャンバ１２のチャンバ壁には、ランプ加熱装置１４から熱線を透過させるために、熱透過性の石英ガラス１６を嵌め込んだ円形のランプウインド１８が開口している。
ランプウインド１８は、図５に示すように、成膜チャンバ１２のチャンバ側に設けられた第１の開口２０と、第１の開口２０の外側にあって第１の開口２０に対して同心状相似形で第１の開口２０より大きく開口した第２の開口２２とから構成されている。
第２の開口２２を形成する第２開口壁２４は、第１の開口２０を形成する第１開口壁２６に対して段差状に形成されていて、第２の開口２２を形成する第２開口壁２４と第１の開口２０を形成する第１開口壁２６との間には双方の壁に直交する、つまり石英ガラス１６に平行な中間壁２８が存在する。
石英ガラス１６は、中間壁２８に設けられた溝３０に装着されたＯ−リング３２を介して中間壁２８に接して、第２の開口２２を形成するチャンバ壁２４内に嵌め込まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の減圧／加熱型成膜装置には、運転している間に石英ガラスが割れ易いという問題があった。
そこで、本発明の目的は、ランプウインドに嵌めた石英ガラスが割れないようにした成膜装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、石英ガラスの割れの原因を調査した結果、次のことが判った。
成膜チャンバ１２のチャンバ壁及び石英ガラス１６は、ランプ加熱装置１４によって加熱されて熱膨張し、また、ランプ加熱装置１４の消灯によって冷却して熱圧縮する。この熱膨張及び熱収縮が繰り返されるにつれて、熱膨張率の差によって石英ガラス１６に圧縮力が作用する。また、石英ガラス１６が成膜チャンバ１２に対して正確に同心円状に取り付けられていないと、水平方向の力が石英ガラス１６に作用することもある。
また、ウエハに膜を成膜する際には、成膜チャンバ１２が真空状態になるので、押圧力が、大気側の成膜チャンバ１２の外側から真空側の成膜チャンバ１２の内側に、つまり石英ガラス１６の外側から内側に常に加わった状態になっている。このため、成膜チャンバ１２のチャンバ壁と石英ガラス１６の周端面とは垂直方向には擦れ合うことになって、摩擦力が作用する。
【０００７】
以上のように、成膜チャンバ１２のチャンバ壁と石英ガラス１６との間の熱膨張及び熱圧縮の差のために石英ガラス１６に対して作用する圧縮力のために、或いは石英ガラス１６に加わる水平力のために、更には、チャンバ壁と石英ガラス１６の周端面との垂直方向の擦れ合いによる摩擦力等によって、石英ガラス１６に種々の力が作用して、割れが発生することが判った。
また、図６に示すように、微小な突起が、石英ガラス１６と接触する中間壁２８に存在すると、力がその突起を介して石英ガラス１６に集中するので、一層、石英ガラス１６が割れ易くなる。
【０００８】
そこで、本発明者は、チャンバ壁と石英ガラスとの間に力を吸収する耐熱性パッキンを介在させることにより、石英ガラスの割れ発生の原因となる力を吸収させることを着想し、実験の末に、本発明を発明するに到った。
【０００９】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る成膜装置は、減圧下の内部にウエハを保持する成膜チャンバと、成膜チャンバ内のウエハを加熱するランプ加熱装置とを備え、成膜チャンバのチャンバ壁を開口して設けたランプウインドに嵌めた耐熱性ガラスを介してランプ加熱装置によって成膜チャンバ内のウエハを加熱しつつ、成膜チャンバ内に反応ガスを導入してウエハ上に所定の膜を成膜するようにした成膜装置において、
耐熱性ガラスより剛性の小さい耐熱性プラスチックで耐熱性ガラスの周縁に沿ってリング状に形成されたパッキンが、ランプウインドを開口したチャンバ壁と耐熱性ガラスの周端部との間に介在していることを特徴としている。
本発明では、耐熱性ガラスの周縁に沿ってリング状に形成され、耐熱性ガラスより剛性の小さい耐熱性プラスチック製のパッキンを、ランプウインドを開口したチャンバ壁と耐熱性ガラスの周端部との間に介在させることにより、耐熱性ガラスと金属製成膜チャンバのチャンバ壁とが直接的に接触しないようになっており、かつ耐熱性ガラスに作用する力をパッキンで吸収する。よって、チャンバ壁の金属と耐熱性ガラスとの擦れが無く、耐熱性ガラスに作用する力が吸収されて、力が耐熱性ガラスに作用しないので、耐熱性ガラスの割れが生じない。
【００１０】
本発明の好適な実施態様では、ランプウインドが、チャンバ内側に設けられた第１の開口と、第１の開口の外側にあって第１の開口に対して同心状相似形で第１の開口より大きく開口した第２の開口とから構成され、
第２の開口を形成する第２開口壁が、第１の開口を形成する第１開口壁に対して段差状に形成され、かつ、耐熱性ガラスに平行な中間壁によって第１開口壁に連続し、
耐熱性ガラスは、チャンバ側の面の中央領域が周辺領域よりチャンバ側に出っ張るように周辺領域に対して段差を付けて形成され、
リング状の耐熱性パッキンは、耐熱性ガラスの中央領域を囲み、中央領域の周辺領域に対する段差より肉厚の厚い部材で形成された枠部と、枠部の外縁から耐熱性ガラスの周端面に沿って外方に伸びるスカート部とから構成されて、逆Ｌ字形の縦断面を有し、
耐熱ガラスは、中央領域でＯ−リングを介して第２の開口の中間壁に接し、周端面で耐熱性パッキンのスカート部を介して第２開口壁に接して、第２開口壁内に嵌め込まれている。
【００１１】
本発明の更に好適な実施態様では、耐熱性パッキンのスカート部は、テーパ状の断面を有する先端部を備えている。これにより、耐熱性パッキンは第２の開口内で変形し易くなるので、熱膨張等によって水平方向の力が耐熱性ガラスに加わったときにも、その力を吸収することができる。
【００１２】
本発明で、耐熱性ガラスの材質はランプ加熱装置による加熱に対して耐熱性を有する限り制約はなく、耐熱性パッキンの材質はランプ加熱装置による加熱に対して耐熱性を有し、かつ耐熱性ガラスより剛性が低い限り制約はない。
例えば、耐熱性ガラスが石英ガラスで形成され、リング状の耐熱性パッキンが、テフロン（デュポン（ｄｕＰｏｎｔ）  社の４フッ化エチレン重合体の商標）で形成されている。
また、ランプウインドの形状は、任意であるが、通常は円形である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る成膜装置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の要部の構成を示す模式的断面図、図２は石英ガラスの部分拡大図、及び図３は本実施形態例の成膜装置で使用するリング状のパッキンの一部の断面図である。
本実施形態例の成膜装置は、図１に示すように、石英ガラス４０の構成が異なること、及び、石英ガラス４０の周縁に沿ってリング状に形成されたパッキン４８がランプウインド１８の開口壁と石英ガラス４０の周端部との間に介在していることを除いて、図４に示す従来の成膜装置１０の構成と同じ構成を備えている。
【００１４】
石英ガラス４０は、円板状の石英ガラス部材であって、図２に示すように、チャンバ側の面の円形中央領域４２が、中央領域４２の周りの環状周辺領域４４よりチャンバ側に出っ張るように、周辺領域４４に対して段差を付けて形成されている。
パッキン４８は、図１に示すように、石英ガラス４０の周縁に沿ってリング状に形成され、石英ガラス４０より剛性の小さいテフロン製であって、図３に示すように、石英ガラス４０の中央領域４２を取り囲む枠部５０と、枠部５０の外縁から直交する方向に、つまり石英ガラス４０の周端面４６に沿って伸びるスカート部５２とから構成された、逆Ｌ字形の断面を有している。
パッキン４８の枠部５０は、枠部５０の厚さが石英ガラス４０の中央領域４２の段差より大きく、Ｏ−リング３２が潰れた状態でも、石英ガラス４０が直接成膜チャンバ１２の中間壁２８に接触しない厚さになるように設計されている。
また、スカート部５２は、先端に向かって厚さが縮小するテーパ部５４を先端部に備え、スカート部５２の厚さは石英ガラス４０を第２開口壁２４内に嵌合させる厚さである。
【００１５】
以上の構成によって、石英ガラス４０は、中央領域４２がパッキン４８の枠部５０によって取り囲まれて、中央領域４２でＯ−リング３２を介して中間壁２８に接し、かつ、周辺領域４４でパッキン４８の枠部５０を介して中間壁２８に接し、更に、周端面４６でリング状のパッキン４８のスカート部５２を介して第２開口壁２４に接して、第２開口壁２４内に嵌め込まれている。
【００１６】
本実施形態例では、石英ガラス４０の周縁に沿ってリング状に形成され、石英ガラス４０より剛性の小さいテフロン製パッキン４８を、中間壁２８及び第２開口壁２４と石英ガラス４０の間に介在させることにより、石英ガラス４０とアルミニウム製の成膜チャンバ１２のチャンバ壁とが直接的に接触しないようにしている。よって、金属とガラスとの擦れが無いので、石英ガラス４０の割れが生じない。
また、成膜チャンバ１２の第２開口壁２４内に嵌め込むときには、パッキン４８が、水平方向のガイドとなって第２の開口２２に対して同心円状に取り付けることができる。
また、石英ガラス４０に水平方向の力が加わった場合でも、スカート部５２がテーパ部５４を先端部に備えているので、第２の開口２２内で変形し易く、水平方向の力を吸収して、石英ガラス４０に力を作用させないようにする。
尚、本実施形態例と同じ構成の実機の成膜装置では、パッキン４８を装着した後は、石英ガラスに割れが発生していない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性ガラスより剛性の小さい耐熱性プラスチック製で耐熱性ガラスの周縁に沿ってリング状に形成されたパッキンを、ランプウインドを開口したチャンバ壁と耐熱性ガラスの周端部との間に介在させることにより、耐熱性ガラスと金属製成膜チャンバのチャンバ壁とが直接的に接触しないようになっている。よって、金属とガラスとの擦れが無いので、耐熱性ガラスの割れが生じない。
また、リング状のパッキンのガイド作用によって、成膜チャンバに設けたランプウインドに耐熱性ガラスを同心円状に取り付けることができるので、耐熱性ガラスに水平方向に外側から異常な力が加わることを無くすことができる。
そして、これらの効果により、耐熱性ガラスの割れ発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の要部の構成を示す模式的断面図である。
【図２】石英ガラスの部分拡大図である。
【図３】実施形態例の成膜装置で使用するリング状のパッキンの断面図である。
【図４】従来の成膜装置のの構成を示す模式的断面図である。
【図５】図４のＡ部の拡大断面図である。
【図６】従来の成膜装置の問題を説明する図である。
【符号の説明】
１０  従来の成膜装置
１２  成膜チャンバ
１４  ランプ加熱装置
１６  石英ガラス
１８  ランプウインド
２０  第１の開口
２２  第２の開口
２４  第２開口壁
２６  第１開口壁
２８  中間壁
３０  溝
３２  Ｏ−リング
４０  石英ガラス
４２  円形中央領域
４４  環状周辺領域
４６  周端面
４８  パッキン
５０  枠部
５２  スカート部
５４  テーパ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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