(57)【要約】【課題】本発明は、回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置に関し、特に、前記ヒータを回転させるモータと、前記ヒータの位置を確認する位置センサとを有する構成により、蒸着の時、ヒータを回転させることによって、反応チャンバ内の反応ガスの流入が不均一な場合でも、均一な蒸着厚さを得ることができ、同一の蒸着開始位置と蒸着終了位置とを確保できて、ウエハの方向を一定に整列することができる化学気相蒸着装置を提供する。【解決手段】上記蒸着装置は、前記ヒータを回転させるため、回転力を供給するモータと、前記モータの回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸から回転力が伝達され、前記ヒータを回転するようにする回転台とからなるヒータ回転部の構成を有することを特徴とする 。【選択図】図２
2008544089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハＷを蒸着させるために、空間を提供する反応チャンバＣと、前記反応チャンバＣを支持するチャンバ支持部１００と、前記反応チャンバＣ内部に反応ガスを注入するためのシャワーヘッドと、前記反応チェンバＣ内部に配置された前記ウエハＷを加熱するためのヒータＨと、前記ヒータＨを支持するためのヒータ支持部２００とから構成された化学気相蒸着装置であって、
前記ヒータＨを回転させるために、回転力を供給するモータ３１０と、前記モータ３１０の回転力を伝達する回転軸３３０と、前記回転軸３３０から回転力が伝達されて、前記ヒータＨを回転するようにする前記回転軸３３０の上端に備え付けられた回転台３４０とから構成されるヒータ回転部３００をさらに含むことを特徴とする回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記チャンバ支持部１００は、前記ヒータＨの昇降により長さが弾力的に変わるベローズ１１１と、
前記ベローズ１１１と前記チャンバＣとを連結する連結部１１２と、
前記ベローズ１１１の下面に設けられる一方、移送部４００の移送板４３０にかけられる安着部１１３と、
前記安着部１１３の下面に設けられて支持する一方、内側には、気密を維持するための気密部材１１４が設けられている下部支持台１１５とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記ヒータ回転部３００の回転台３４０の下部には、前記気密部材１１４と接触して、気密を維持すると共に、前記回転台３４０の回転により、回転するようになる回転シールシャフト３４１が設けられることを特徴とする請求項１に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記回転シールシャフト３４１は、円筒状にその内部は空いていて、前記回転軸３３０が挿入される一方、固定具３４２が貫通されるための固定溝３４１ａが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記回転シールシャフト３４１は、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ステンレス、およびアルミニウムのいずれか１つをその材質とすることを特徴とする請求項３に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記回転軸３３０に設置され、回転時にヒータＨの回転位置を認識するようにする位置表示部材３２１と、前記位置表示部材３２１からヒータＨの回転位置を認識する位置認識センサ３２２とから構成される位置センサアセンブリー３２０が設けられることを特徴とする請求項１に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置を制御するための方法であって、
ガス供給部Ｇからガス供給および遮断を制御するためのガス制御部５１０と、
前記位置センサアセンブリー３２０からヒータＨのウエハＷの回転位置情報が伝送される位置センサ制御部５２０と、
ヒータ制御部５３０、電源供給部５４０、移送モータ４４０を制御するための移送モータ制御部５５０と、
前記ヒータＨを回転させるためのモータ３１０を制御するためのヒータ回転モータ制御部５６０、および
前記ガス制御部５１０、位置センサ制御部５２０、ヒータ制御部５３０、ヒータ電源供給部５４０、移送モータ４４０制御部５５０、ヒータＨ回転モータ３１０制御部５６０を制御するための中央処理装置５７０とから構成され、
蒸着作業を開始する場合、前記中央処理装置５７０から移送モータ４４０に信号を送り、回転力を移送ねじ４２０に供給することによって、移送板４３０を上昇させ、これにより、ヒータＨを上昇させるヒータ上昇ステップ(Ｓ６１０)と、
前記中央処理装置５７０から前記ガス制御部５１０に信号を送り、ガス供給をするようにするガス供給開始ステップ(Ｓ６２０)と、
前記中央処理装置５７０から前記ヒータＨ回転モータ制御部５６０に信号を送り、前記ヒータＨを回転させる回転開始ステップ(Ｓ６３０)と、
蒸着作業が終了した場合、前記中央処理装置５７０から前記ガス制御部５１０に信号を送り、ガス供給を終了するようにするガス供給終了Ｇステップ(Ｓ６４０)と、
前記中央処理装置５７０が、前記位置センサ制御部５２０から信号を受けて、現在ヒータＨの位置が開始位置にあるかどうかを確認した後、前記ヒータＨが沈殿作用の初期回転位置にあるならヒータＨの回転を終了させるためのモータ制御部５６０に信号を送り、回転位置確認および回転終了ステップ(Ｓ６５０)、および
前記中央処理装置５７０から信号を送り、移送モータ４４０を生じる反対の回転力を移送ねじ４２０に供給することによって、移送板４３０を下降させ、これにより、ヒータＨを下降させるヒータ下降ステップ(Ｓ６６０)とを有する制御システム５００を使用する化学気相蒸着装置の制御方法。
【請求項８】
前記回転開始ステップ(Ｓ６３０)が、ヒーＨを低速から高速に徐々に加速し、その結果ヒータＨは回転を始める。そして、
前記ホーム位置確認および回転終了ステップ(Ｓ６５０)では、ヒータＨを高速から低速に減速させ、その結果ヒータＨを停止させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ヒータＨの回転速度は、２ｄｅｇ/ｓｅｃ〜１５ｄｅｇ/ｓｅｃであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式ヒータ構造を有する化学気相蒸着装置に関し、特に、前記ヒータを回転させるモータと、前記ヒータの位置を確認する位置センサとを有する構成により、蒸着の時、ヒータを回転させることによって、均一の蒸着厚さを得ることができる化学気相蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウエハ上に薄膜を形成する方法として、スパッタリング(ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ)法のような物理的衝突を用いる方法(ＰＶＤ)と、化学反応を用いて薄膜を形成する方法(ＣＶＤ)があるが、前記ＰＶＤ 法に比べて、ＣＶＤ法による場合が、薄膜厚さの均一度、あるいはステップカバレッジ特性に優れるので、上述のＣＶＤ法が用いられている。
以下、図１を参照して従来のＣＶＤ法について説明する。
従来のＣＶＤ蒸着のために、蒸着空間を提供するチャンバＣと、前記チャンバＣ内に反応ガスを噴射するためのシャワーヘッドとが設けられており、ウエハＷがヒータＨの上に配置されて蒸着される構成である。
この時、前記ウエハＷを蒸着する場合、前記ヒータＨの位置を上昇させて蒸着するが、このために、移送ねじで構成される移送部３０によりその位置を昇降するようになる。
しかし、前記ＣＶＤ法による場合でも、反応チャンバ内部のガス流動バランスが合わない場合には、蒸着される薄膜の厚さがウエハＷ全般にわたって、箇所ごとに異なるようになって、結局、全体的にその厚さが一定にならないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、蒸着の時、ヒータが回転することにより、反応ガスの流動が不均一な場合でも、蒸着される薄膜の厚さが一定になる化学気相蒸着装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的は、前記ヒータを回転させるため、回転力を供給するモータと、前記モータの回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸から回転力が伝達され、前記ヒータを回転するようにする回転台とからなるヒータ回転部の構成を有する蒸着装置によって達成することができる。
【発明の効果】
【０００５】
以上のように、ヒータを回転させるモータと、前記ヒータの位置を確認する位置センサとからなる構成によって、蒸着の時、ヒータを回転させると共に、同一の蒸着開始位置と蒸着終了位置とを確保することができ、反応チャンバ内の反応ガスの流入が不均一な場合でも、蒸着される薄膜の厚さを均一にできるという効果がある。
なお、蒸着開始位置と蒸着終了位置とが同一であることにより、ウエハの方向を一定に整列することができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、実施の形態と添付の図面に基づき、本発明を詳しく説明する。
本発明は、上述のように、蒸着の時、反応ガスの流動が不均一な場合でも、その蒸着される厚さを一定にするためのものであり、その構成は、チャンバＣと、前記チャンバＣ内部に配置されるヒータＨと、前記ヒータＨを支持するヒータ支持部２００と、前記チャンバＣを支持するチャンバ支持部１００と、前記ヒータＨを回転するヒータ回転部３００、及び前記ヒータＨを昇降するようにする移送部４００とに大別される(図２参照)。
前記移送部４００の場合、回転力を供給する移送モータ４４０と、前記供給された回転力を上下動に変えるための移送ねじ４２０と、移送板４３０と、前記移送ねじ４２０を固定するための移送ねじホルダ４１０とから構成される。
以下、図３を参照しながら本発明内のチャンバ支持部１００について説明する。単に、前記図３には、主に前記チャンバ支持部１００を示すが、説明の便宜性のためにその他部分は図示を略する。
前記図３に示すように、チャンバ支持部１００は、チャンバＣを支持するためのものであり、前記チャンバＣの下側には、連結部１１２が配置され、前記チャンバＣと前記連結部１１２との間には、Ｏリング(Ｏ-Ｒｉｎｇ)を使った気密部材(図面符号なし)が配置される。
前記連結部１１２の下部には、長さの変化に弾力的に対応できるベローズ１１１が配置され、前記ベローズ１１１の下部には、移送部４００の移送板４３０にかけられて昇降するようになる安着部１１３が形成される(図２参照)。
そして、前記安着部１１３の下側には下部支持台１１５が配置される。
前記下部支持台１１５の内側には、気密部材１１４が配置され、回転シールシャフト(ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｅａｌ ｓｈａｆｔ)と接触して気密を維持するようになるが、これについては後述する。
この時、前記気密部材１１４は、通常的なＯリングを使うことができる。
以上のようなチャンバ支持部１００は、内部で蒸着作用が進行されるように構成される。
上述のように、チャンバＣと、前記チャンバＣ内部に配置されるヒータＨと、前記ヒータＨを支持するヒータ支持部２００と、前記チャンバＣを支持するチャンバ支持部１００と、前記ヒータＨを回転するヒータ回転部３００及び前記ヒータＨを昇降するようにする移送部４００とに大別される本発明の内の図４を参照して、前記ヒータ回転部３００について説明する。
まず、ヒータＨに回転力を供給するためのモータ３１０が設けられる。前記モータ３１０の場合、後述のように、ヒータＨを一定の位置で終了するため、制御可能なサーボモータが使われる。
前記モータ３１０から回転軸３３０に回転力が供給され、前記供給された回転力は回転台３４０に伝達され、前記回転台３４０に固定されたヒータ支持部２００が回転することによってヒータＨが回転するようになる。
この時、前記回転軸３３０とモータ３１０との間には、カップリングやフランジなどの連結部３１１が設けられることが望ましい。
一方、前記回転台３４０の場合、その下側面に回転シールシャフト(ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｅａｌ ｓｈａｆｔ)３４１が設けられるが、前記回転シールシャフト３４１が、気密部材１１４と接触して、気密を維持するようになる。
以下、図５を参照して前記気密部材について説明する。
前記図５に示す気密部材１１４は、通常的なＯリングが回転シールシャフト３４１に接触されている状態が図示されている。
しかし、一般に、回転体と接触する場合には、前記回転体とＯリングとの接触面積が相対的に広いという理由によって、耐久性に問題の発生する場合がある。
これを克服するために、図５に示すように、四角形状リング(ｑｕａｄ ｒｉｎｇ)を使うことが望ましい。
前記四角形状リングは、接触面積がＯリングより小さくて、摩擦が少なく、耐磨耗性が増加されるようになる。
上述のように気密部材１１４と接触する回転シールシャフト３４１について図６および図７を参照して説明する。
前記図７に示すように、前記回転シールシャフト３４１は、円筒状に内部に空間が形成され、前記回転軸３３０が貫通される。また、前記回転シールシャフト３４１には、固定溝３４１ａを形成する。前記固定溝により固定具３４２が貫通され、前記回転台３４０の固定溝３４０ａに挿入されて、前記回転シールシャフト３４１が回転台３４０に固定される。
このような構成により、回転軸３３０がモータ３１０によって回転すると、それによって回転台３４０が回転するようになり、前記回転シールシャフト３４１は、上述のように気密部材１１４と接触する一方、前記回転台３４０に固定され、共に回転するようになり、また、前記回転シールシャフト３４１が、前記気密部材１１４と接触しながら回転するようになり、結局、気密を維持するようになる。
一方、前記回転シールシャフト３４１の材質としては、テフロン（登録商標）やＰＥＥＫまたはステンレス、アルミニウムなどが望ましい。
前記テフロン（登録商標）とは、フッ素を含んだプラスチック、即ち、フッ素樹脂(ｆｌｕｏｒｏｒｅｓｉｎ)であって、耐久性に優れた化学的性質があり、本発明の回転シールシャフト３４１の材質に適する。
なお、ＰＥＥＫ(Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ)は、一般溶媒に溶けない非結晶性樹脂であって、優れた耐摩耗性、自己潤滑性などを有する材質であり、これも、本発明の回転シールシャフト３４１の材質に適する。
なお、アルミニウムやステンレスなども、耐摩耗性に優れており、発明の回転シールシャフト３４１の材質として用いることができる。
一方、上述のように、本発明は、蒸着過程中ヒータＨを回転するようになる。この時、蒸着工程開始と終了時、その位置が重要になるが、その理由はウエハＷの方向を一定に整列するためである。
すなわち、蒸着工程開始と終了時との位置の同一であることが要求されるところ、本発明では、これのために、位置確認センサを利用して、前記要求を満足させている。
以下、図７を参照して説明する。
前記図７に示すように本発明の回転軸３３０の一部分に、円板状の位置表示部材３２１と、前記位置表示部材３２１をセンシングする位置認識センサ３２２とからなる位置センサアセンブリー３２０が設けられている。
このような前記位置センサアセンブリー３２０によって、開始位置、すなわち、ホーム位置を認識した後、蒸着工程終了時、前記ウエハＷが同一方向に整列されるようにするために、前記ホーム位置で終了するようにするものである。
一方、前記位置センサアセンブリー３２０は、発光ダイオードとフォトダイオードとから構成することができる。すなわち、前記位置表示部材３２１上に、スリットを形成した後、前記スリットを貫通するように、発光ダイオードから光を発光するようにし、前記発光された光をフォトダイオードが認識する方法を用いることができる。従って、前記スリットが位置する時、ホーム位置と設定した後、蒸着工程終了時、前記スリットが元の位置に戻ってきて、フォトダイオードに光が感知されると、前記ウエハＷが元の位置に戻っているということが分かる。
なお、磁石センサを用いることも可能である。すなわち、前記位置表示部材３２１上に磁石を設けた後、前記磁石により誘導される電流を測定して、位置を測定することもできる。
一方、赤外線センサを用いることも可能である。すなわち、赤外線が遮断される位置を元の位置に設定した後に、再度赤外線が遮断されることが感知されると、元の位置に復帰されているということが分かる。
以上、上述のようなセンサの構成によって、ウエハＷの開始位置と終了位置とを同一にすることができる。
一方、上述のような制御のための制御方法について図８を参照して説明する。
本発明の制御システム５００は、まず、中央処理装置５７０を中心にガスの供給を制御するガス制御部５１０と、上述のような位置センサアセンブリー３２０から信号を受けるための位置センサ制御部５２０と、ヒータ制御部５３０およびヒータ電源供給部５４０と移送モータ４４０を制御するための移送モータ制御部５５０、およびヒータＨを回転させるモータ３１０を制御するためのヒータ回転モータ制御部５６０とから構成される。
上述の制御システム５００により要求される蒸着工程が行われるが、以下、図９を参照して前記制御システム５００による蒸着方法について説明する。
まず、蒸着作業を開始する場合、前記中央処理装置５７０から移送モータ４４０に信号を送り、回転力を移送ねじ４２０に供給するようにして、移送板４３０を上昇させ、これにより、ヒータＨを上昇させるヒータ上昇ステップ(Ｓ６１０)を行うことになる。続いて、前記中央処理装置５７０から前記ガス制御部５１０に信号を送り、ガス供給をするようにするガス供給開始ステップ(Ｓ６２０)を行った後、前記ヒータ回転モータ制御部５６０に信号を送り、前記ヒータＨを回転させる回転開始ステップ(Ｓ６３０)を行うことになる。これにより、前記ヒータＨが回転しながら蒸着がなされる。
蒸着作業が終了した場合には、前記中央処理装置５７０から前記ガス制御部５１０に信号を送り、ガス供給を終了するようにするガス供給終了ステップ(Ｓ６４０)を通じて、ガス供給を中断するようにし、前記位置センサ制御部５２０から信号を受けて、現在ヒータＨの位置が、開始位置にあるかどうかを前記中央処理装置５７０によって確認した後、前記ヒータ回転モータ制御部５６０に信号を送り、前記ヒータＨの回転を終了させるホーム位置確認および回転終了ステップ(Ｓ６５０)を行うことになる。
すなわち、上述のように、本発明のように、ヒータＨを回転しながら蒸着する場合、開始位置、すなわちホーム位置と終了位置とが同一でなければならないが、これを確認するために回転終了時、その位置がホーム位置にあるかどうかを確認する。
続いて、移送モータ４４０に信号を送り、反対の回転力を移送ねじ４２０に供給することによって、移送板４３０を下降させ、これにより、ヒータＨを下降させるヒータ下降ステップ(Ｓ６６０)を通じて、一連の工程が終了される。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
一方、前記ヒータ回転モータ制御部５６０を通じて、ヒータＨの回転を制御するようになるが、この時、ステップごとにその回転速度を調節することも望ましい。
すなわち、ヒータＨの回転を開始する場合、その回転速度を低速にしてから、段々加速して、高速で回転するようにすることが、機械の安全性や誤差発生を防止するに効率的である。
また、終了時にも、瞬間的に前記ヒータＨを停止させるのではなく、一定の割合で減速させた後停止させることが、上述のような開始時のホーム位置で終了するかどうかを確認するのに役に立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の化学気相蒸着装置を示す概念図である。
【図２】本発明の化学気相蒸着装置を示す概念図である。
【図３】本発明の化学気相蒸着装置内のチャンバ支持部を示す概念図である。
【図４】本発明の化学気相蒸着装置内のヒータ回転部を示す概念図である。
【図５】本発明の気密部材を示す詳細図である。
【図６】本発明の気密部材を示す詳細図である。
【図７】本発明の化学気相蒸着装置内の回転シールシャフトを示す詳細図である。
【図８】本発明の化学気相蒸着装置内の位置センサを示す詳細図である。
【図９】本発明の化学気相蒸着装置を制御するための概念図である。
【図１０】本発明の化学気相蒸着装置を用いた蒸着工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０００９】
Ｃ：チャンバ
Ｈ：ヒータ  
Ｗ：ウエハ
１００：ハチャンバ支持部
１１１：ベローズ    
１１４：Ｏリング
２００：ヒータ支持部
３００：ヒータ回転
３１０：モータ    
３２０：位置センサアセンブリー
３３０：回転軸  
３４０：回転台
【図１】
2008544089.tif 000003
【図２】
2008544089.tif 000004
【図３】
2008544089.tif 000005
【図４】
2008544089.tif 000006
【図５】
2008544089.tif 000007
【図６】
2008544089.tif 000008
【図７】
2008544089.tif 000009
【図８】
2008544089.tif 000010
【図９】
2008544089.tif 000011
【図１０】
2008544089.tif 000012
【国際調査報告】
2008544089.tif 000013
2008544089.tif 000014