(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤ成膜装置のチャージアップの発生を抑制する。【解決手段】プラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器１０４と、反応容器１０４内に設けられているウェハ支持部とを備える。ウェハ支持部は、載置台１０６と、載置台１０６の裏面と接する表面を有する抵抗加熱ヒータ１０７と、載置台１０６および抵抗加熱ヒータ１０７の隙間を封止するシール１０９とを含む。シール１０９は、導電性金属材料からなる導電性金属リング１１０と、可堯性材料からなる耐熱性Ｏリング１１１とを含む。【選択図】図１
2006183119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、
前記反応容器内に設けられているウェハ支持部と、
を備え、
前記ウェハ支持部は、
第一の部材と、
前記第一の部材の裏面と接する表面を有する第二の部材と、
前記第一の部材および前記第二の部材の隙間を封止する封止材と、
を含むことを特徴とする気相成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気相成膜装置において、
前記第一の部材は、前記ウェハを載置する載置台であり、
前記第二の部材は、前記載置台を加熱する抵抗加熱ヒータである
ことを特徴とする気相成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気相成膜装置において、
前記封止材は、前記第一の部材と前記第二の部材との接触面の外縁部に設けられていることを特徴とする気相成膜装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の気相成膜装置において、
前記封止材は、前記第一の部材の裏面と前記第二の部材の表面とに挟まれていることを特徴とする気相成膜装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の気相成膜装置において、
前記封止材は、導電性金属材料からなる第一の環状部材と、可堯性材料からなる第二の環状部材とを含むことを特徴とする気相成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載の気相成膜装置において、
前記第一の環状部材は、導電性金属リングであり、
前記第二の環状部材は、耐熱性Ｏリングであることを特徴とする気相成膜装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の気相成膜装置において、
前記第一の環状部材は、前記第二の環状部材の一端の上下を挟むように構成されていることを特徴とする気相成膜装置。
【請求項８】
請求項５乃至７いずれかに記載の気相成膜装置において、
前記第二の環状部材は、導電性を有することを特徴とする気相成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマＣＶＤ成膜装置としては、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。これらの文献に記載されたプラズマＣＶＤ成膜装置と同様の構成からなるプラズマＣＶＤ成膜装置を図３に示す。このプラズマＣＶＤ成膜装置は、内部に真空雰囲気を形成可能な反応容器３０４を備える。
【０００３】
このプラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器３０４内部の排気を行うガス排気装置３０８を備える。このプラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器３０４上部より原料ガスを供給するガス供給装置３０２を備える。このプラズマＣＶＤ成膜装置は、上部電極３０３を備える。このプラズマＣＶＤ成膜装置は、半導体基板３０５を支持する載置台３０６を備える。
【０００４】
このプラズマＣＶＤ成膜装置は、半導体基板３０５を加熱する抵抗加熱ヒータ３０７を備える。このプラズマＣＶＤ成膜装置は、上部電極３０３および抵抗加熱ヒータ３０７の間に電界を印加し、高周波プラズマを発生させる高周波電源３０１を備える。
【０００５】
このプラズマＣＶＤ成膜装置では、半導体基板３０５に成膜処理を行う際、上部電極３０３に設けられたガス穴より原料ガスを供給する。このプラズマＣＶＤ成膜装置では、高周波プラズマに依り原料ガスを分解し、化学的に活性なイオンを生成し、半導体基板３０５表面に薄膜を形成する。載置台３０６は、帯電しにくい材質にする事により成膜後の帯電量を低減する様になっている。
【０００６】
このプラズマＣＶＤ成膜装置では、半導体基板３０５に成膜後、反応容器３０４内部より半導体基板３０５を取り出す。このプラズマＣＶＤ成膜装置では、半導体基板３０５を取り出した後に、反応容器３０４内部のクリーニングを行う際、上部電極３０３に設けられたガス穴よりクリーニングガス（ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8等）を供給することにより反応容器３０４内部に付着した反応生成物のクリーニングを行う。
【０００７】
このプラズマＣＶＤ成膜装置では、上部電極３０３および抵抗加熱ヒータ３０７の間に高周波電源３０１により印加し、高周波プラズマを発生させる。このプラズマＣＶＤ成膜装置では、高周波プラズマによりクリーニングガスを分解することにより、残存するクリーニングガスの除去を行う。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３２１５５５号公報
【特許文献２】特開平２００２−３３４９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００１０】
図３に示す構成からなるプラズマＣＶＤ成膜装置では、高周波プラズマによりクリーニングガスを分解した際に活性なフッ素イオンが生じる。このフッ素イオンにより、半導体基板３０５を支持する載置台３０６と、半導体基板３０５を加熱する抵抗加熱ヒータ３０７との接触面に経時的にフッ化物が形成される。
【００１１】
このため、載置台３０６および抵抗加熱ヒータ３０７の間の導電性低下に伴う接地状態の低下が生じやすい。その結果、半導体基板３０５に成膜する際にチャージアップしやすい。よって、半導体基板３０５の表面に形成された半導体素子が破壊される場合があり、歩留低下が生じやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、
反応容器と、
前記反応容器内に設けられているウェハ支持部と、
を備え、
前記ウェハ支持部は、
第一の部材と、
前記第一の部材の裏面と接する表面を有する第二の部材と、
前記第一の部材および前記第二の部材の隙間を封止する封止材と、
を含むことを特徴とする気相成膜装置が提供される。
【００１３】
この構成によれば、第一の部材の裏面と第二の部材の表面との隙間を封止する封止材を付加した事により、第一の部材の裏面と第二の部材の表面との接触面において、高周波プラズマによりクリーニングガスを分解した際に生じる活性フッ化イオンに依るフッ化物の形成を抑制することができる。
【００１４】
このため、第一の部材の裏面と第二の部材の表面との間の導電性低下に依る接地状態の低下が抑制される。その結果、この構成によれば、半導体基板を成膜する際にチャージアップの発生が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る気相成膜装置によれば、第一の部材および第二の部材の隙間を封止する封止材を備えるため、チャージアップの発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る気相成膜装置において、上記第一の部材は、ウェハを載置する載置台とし、上記第二の部材は、載置台を加熱する抵抗加熱ヒータとすることができる。
【００１７】
この構成によれば、載置台裏面と抵抗加熱ヒータ表面との隙間にシールを付加した事により、載置台裏面と抵抗加熱ヒータ表面との接触面に、高周波プラズマによりクリーニングガスを分解した際に生じる活性フッ化イオンによるフッ化物が形成されることを抑制できる。このため、載置台と抵抗加熱ヒータの間の導電性低下を抑制できる。その結果、接地状態の低下が生じにくいため、半導体基板を成膜する際におけるチャージアップの発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明に係る気相成膜装置において、上記封止材は、第一の部材と第二の部材との接触面の外縁部に設けられている構成とすることができる。
【００１９】
この構成によれば、半導体基板成膜後に反応容器内部のクリーニングを行う際、高周波プラズマによりクリーニングガスを分解した際に生じる活性なフッ素イオンの載置台と抵抗加熱ヒータの接触面への進入を効率的に抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る気相成膜装置において、上記封止材は、第一の部材の裏面と第二の部材の表面とに挟まれている構成とすることができる。
【００２１】
この構成によれば、封止材が第一の部材の裏面と第二の部材の表面との間で圧着されるため、封止性が向上する。その結果、活性なフッ素イオンの載置台と抵抗加熱ヒータの接触面への進入を効率的に抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る気相成膜装置において、上記封止材は、導電性金属材料からなる第一の環状部材と、可堯性材料からなる第二の環状部材とを含んでもよい。
【００２３】
この構成によれば、導電性金属材料からなる第一の環状部材により、載置台と抵抗加熱ヒータ間の導電性が得られる。また、可堯性材料からなる第二の環状部材により、載置台と抵抗加熱ヒータ間のシール性が得られる。その結果、この構成によれば、優れた導電性およびシール性の両立が可能となる。
【００２４】
本発明に係る気相成膜装置において、上記第一の環状部材は、導電性金属リングであり、上記第二の環状部材は、耐熱性Ｏリングであってもよい。
【００２５】
この構成によれば、載置台裏面と抵抗加熱ヒータ表面の外周部接触面に、導電性金属リングと耐熱性Ｏリングの組合せからなるシールを付加するため、シールの導電性金属リングにより、載置台と抵抗加熱ヒータ間の導電性が得られる。また、シールの耐熱性Ｏリングにより、載置台と抵抗加熱ヒータ間のシール性が得られる。その結果、この構成によれば、優れた導電性およびシール性の両立が可能となる。
【００２６】
本発明に係る気相成膜装置において、上記第一の環状部材は、第二の環状部材の一端の上下を挟むように構成することができる。
【００２７】
この構成によれば、上記第一の環状部材は、第二の環状部材の一端の上下を挟むため、導電性を有する第一の環状部材は可堯性を有する第二の環状部材により載置台の裏面および抵抗加熱ヒータの表面に対して圧着される。このため、載置台および抵抗加熱ヒータ間の導電性が向上する。また、可堯性を有する第二の環状部材の他端は、載置台の裏面および抵抗加熱ヒータの表面に圧着されるため、載置台および抵抗加熱ヒータ間のシール性は維持される。その結果、この構成によれば、優れた導電性およびシール性の両立が可能となる。
【００２８】
本発明に係る気相成膜装置において、第二の環状部材は、導電性を有してもよい。
この構成によれば、第二の環状部材は、導電性を有するため、第二の環状部材が載置台および抵抗加熱ヒータ間に接触する事により、載置台および抵抗加熱ヒータの間の導電性が確保される。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を示す図である。本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置は、半導体基板の表面に原料ガスを供給し、プラズマ放電により薄膜を形成するＣＶＤ成膜装置である。
【００３１】
本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器１０４と、反応容器１０４内に設けられているウェハ支持部とを備える。ウェハ支持部は、載置台１０６（第一の部材）と、載置台１０６の裏面と接する表面を有する抵抗加熱ヒータ１０７（第二の部材）と、載置台１０６および抵抗加熱ヒータ１０７の隙間を封止するシール１０９（封止材）とを含む。
【００３２】
シール１０９は、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との接触面の外縁部に設けられている。シール１０９は、載置台１０６の裏面と抵抗加熱ヒータ１０７の表面とに挟まれている。
【００３３】
シール１０９は、導電性金属材料からなる導電性金属リング１１０（第一の環状部材）と、可堯性材料からなる耐熱性Ｏリング１１１（第二の環状部材）とを含む。導電性金属リング１１０は、耐熱性Ｏリング１１１の一端の上下を挟むように構成されている。すなわち、導電性金属リング１１０の断面形状は、Σ型をしている。なお、耐熱性Ｏリング１１１は、導電性を有してもよく、導電性を有しなくてもよい。
【００３４】
図２は、実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置のシールの構成の詳細を説明する拡大図である。図２（ｂ）に示す様に、導電性金属リング１１０および耐熱性Ｏリング１１１の平面配置は、導電性金属リング１１０が内側に設けられ、耐熱性Ｏリング１１１が外側に設けられている。このような構成により、外側の耐熱性Ｏリング１１１が活性なフッ素イオンの内側への侵入を抑制し、内側の導電性金属リング１１０が上下の載置台１０６および抵抗加熱ヒータ１０７の導電性を向上する。
【００３５】
具体的には、図１に示す様に、プラズマＣＶＤ成膜装置は、内部に真空雰囲気を形成可能な反応容器１０４を備える。プラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器１０４内部の排気を行うガス排気装置１０８を備える。プラズマＣＶＤ成膜装置は、反応容器１０４上部より原料ガスを供給するガス供給装置１０２を備える。
【００３６】
プラズマＣＶＤ成膜装置は、上部電極１０３および半導体基板１０５を支持する載置台１０６を備える。プラズマＣＶＤ成膜装置は、半導体基板１０５を加熱する抵抗加熱ヒータ１０７を備える。プラズマＣＶＤ成膜装置は、上部電極１０３および抵抗加熱ヒータ１０７の間に電界を印加し、高周波プラズマを発生させる高周波電源１０１を備える。
【００３７】
図２（ａ）に示す様に、半導体基板１０５を支持する載置台１０６の裏面外周部および半導体基板１０５を加熱する抵抗加熱ヒータ１０７の表面外周部における接触面に、溝部が形成されている。この溝部に導電性金属リング１１０および耐熱性Ｏリング１１１の組合せからなるシール１０９を付加する。
【００３８】
以下、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置の動作について説明する。
本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置では、半導体基板１０５に成膜処理を行う際、上部電極１０３に設けられたガス穴より原料ガスを供給する。次いで、上部電極１０３および抵抗加熱ヒータ１０７の間に高周波電源１０１により電界を印加する。そして、高周波電源１０１により高周波プラズマを発生させ、原料ガスを分解することにより、化学的に活性なイオンを生成し、半導体基板１０５表面に薄膜を形成する。
【００３９】
続いて、半導体基板１０５に成膜後、反応容器１０４内部より半導体基板１０５を取り出した後に反応容器１０４内部のクリーニングを行う。この際、上部電極１０３に設けられたガス穴よりクリーニングガス（ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8等）を供給する。そして、上部電極１０３および抵抗加熱ヒータ１０７の間に高周波電源１０１により印加し、高周波プラズマを発生させ、クリーニングガスを分解し、反応容器１０４内部に付着した反応生成物のクリーニングを行う。
【００４０】
前述した様に、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置では、半導体基板１０５を支持する載置台１０６の裏面外周部と、半導体基板１０５を加熱する抵抗加熱ヒータ１０７の表面外周部とに溝部が形成されており、溝部に導電性金属リング１１０および耐熱性Ｏリング１１１の組合せからなるシール１０９が付加されている。
【００４１】
半導体基板１０５に成膜後、反応容器１０４の内部より半導体基板１０５を取り出した後、反応容器１０４内部のクリーニングを行う。この際、上部電極１０３に設けられたガス穴よりクリーニングガス（ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8等）を供給し、上部電極１０３および抵抗加熱ヒータ１０７の間に高周波電源１０１により電界を印加する。高周波プラズマを発生させ、クリーニングガスを分解し、反応容器１０４内部に付着した反応生成物のクリーニングを行う。
【００４２】
以下、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置の作用効果について説明する。
本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、半導体基板を成膜する際にチャージアップの発生が抑制される。すなわち、シール１０９により、クリーニングガスを分解した際に生じる、活性なフッ素イオンの半導体基板１０５を支持する載置台１０６と半導体基板１０５とを加熱する抵抗加熱ヒータ１０７の接触面への進入が抑制される。このため、接触面でのフッ化物の形成を抑制することができる。その結果、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との間の導電性低下が抑制されるので、接地状態の低下が抑制される。よって、半導体基板１０５に成膜する際にチャージアップが発生しにくく、半導体基板１０５の表面に形成された半導体素子の破壊、歩留低下が抑制される。
【００４３】
また、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、シール１０９の導電性金属リング１１０が、半導体基板１０５を支持する載置台１０６と、半導体基板１０５を加熱する抵抗加熱ヒータ１０７との間に接触する事により、載置台１０６および抵抗加熱ヒータ１０７の間の導電性が確保される。
【００４４】
さらに、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、載置台１０６の裏面と抵抗加熱ヒータ１０７の表面の外周部接触面に、導電性金属リング１１０と耐熱性Ｏリング１１１の組合せからなるシール１０９を付加するため、シール１０９の導電性金属リング１１０により、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７の間の導電性が得られる。また、シール１０９の耐熱性Ｏリング１１１により、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７の間のシール性が得られる。その結果、この構成によれば、優れた導電性およびシール性の両立が可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置によれば、導電性金属リング１０９の形状はΣ型をしている。このため、導電性金属リング１０９は、断面をΣ型とすることにより、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７とをあわせた際に、上下方向に縮み、かつ載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７とに密着しやすくなる。その結果、この構成によれば、さらに優れた導電性が得られる。
【００４６】
すなわち、別の表現によれば、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置は、載置台１０６の裏面と抵抗加熱ヒータ１０７の表面の外周部接触面に、導電性金属リング１１０と耐熱性Ｏリング１１１との組合せからなるシール１０９を付加したプラズマＣＶＤ成膜装置である。
【００４７】
また、別の表現によれば、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置は、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との接触面へのクリーニングガス（ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8等）に依るフッ化物形成を抑制する機能を有するプラズマＣＶＤ成膜装置である。
【００４８】
さらに、別の表現によれば、本実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置は、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７の接触面へのクリーニングガス（ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8等）に依るフッ化物形成に伴う載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との間の導電性低下を抑制し、半導体基板１０５に成膜する際のチャージアップを抑制する機能を有するプラズマＣＶＤ成膜装置である。
【００４９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５０】
例えば、上記実施の形態では、上記耐熱性Ｏリング１１１が導電性を有してもよい。この場合、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との間に耐熱性Ｏリング１１１をはさむことによって、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７とを上下に引き離す力が働きやすい。このため、載置台１０６と抵抗加熱ヒータ１０７との接触抵抗が高くなることを抑制するためには、耐熱性Ｏリング１１１が導電性を有することが効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係るプラズマＣＶＤ成膜装置のシールの構成の詳細を説明する拡大図である。
【図３】従来公知のプラズマＣＶＤ成膜装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  高周波電源
１０２  ガス供給装置
１０３  上部電極
１０４  反応容器
１０５  半導体基板
１０６  載置台
１０７  抵抗加熱ヒータ
１０８  ガス排気装置
１０９  シール
１１０  導電性金属リング
１１１  耐熱性Ｏリング
３０１  高周波電源
３０２  ガス供給装置
３０３  上部電極
３０４  反応容器
３０５  半導体基板
３０６  載置台
３０７  抵抗加熱ヒータ
３０８  ガス排気装置
【図１】
2006183119.tif 000003
【図２】
2006183119.tif 000004
【図３】
2006183119.tif 000005