(57)【要約】【課題】真空容器内で基板に処理を施す真空処理装置において、係る処理を基板全体で均一に行いうる真空処理装置を提供する。【解決手段】基板ホルダー２の凹部内に基板１を載置して保持する真空処理装置において、基板ホルダー２の表面と基板１の被処理表面との高さの差ｔ２を０．２ｍｍ以下に、基板１の側面と基板ホルダー２の凹部の内側面との距離ｔ１を５ｍｍ以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板が基板ホルダーの凹部内に載置されて保持される真空処理装置において、
被処理基板の側面と基板ホルダーの凹部の内側面との距離が５ｍｍ以下であり、且つ被処理基板の被処理表面と上記凹部を囲む基板ホルダー表面との高さの差が０．２ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程などにおいて用いられる、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やスパッタ装置など、真空容器内で被処理基板に対して成膜処理やエッチング処理などを行う真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学気相成長による成膜装置として、例えば特許文献１にＣＶＤ装置が開示されている。このような成膜装置においては、特許文献１に記載されているように、被成膜基板は基板保持機構、いわゆる基板ホルダー上に載置されて成膜される。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５６９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のように、被成膜基板を基板ホルダー上に載置して成膜した場合、基板の中央部に比べて基板端部において膜厚が２０％程度厚くなり、膜厚分布としては±９％程度となり工業的な要求を満足できないという問題があった。工業的に要求される基板面内の膜厚分布は、目的によって異なるが、電子デバイス用途においては通常５％以下である。
【０００５】
本発明は、係る膜厚分布の問題を、簡易な手段によって解決し、基板全体で均一な膜厚が得られる成膜装置を提供することにある。さらには、成膜に限らず、真空容器内で基板に処理を施す真空処理装置において、係る処理を基板全体で均一に行いうる真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被処理基板が基板ホルダーの凹部内に載置されて保持される真空処理装置において、
被処理基板の側面と基板ホルダーの凹部の内側面との距離が５ｍｍ以下であり、且つ被処理基板の被処理表面と上記凹部を囲む基板ホルダー表面との高さの差が０．２ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被処理基板の中央部と周縁部とで均一な処理が可能となる。また、本発明の真空処理装置は、被処理基板の寸法に応じた基板ホルダーに交換することで従来の装置をそのまま用いることができるため、コストをかけずに均一な基板処理が可能となる。よって、係る装置を用いた半導体装置などの製造工程において歩留まりを向上し、より安価な半導体装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の真空処理装置としては、ＣＶＤ装置やスパッタ装置などが挙げられる。
【０００９】
本発明者等が、基板端部における膜厚不均一性の原因を調べるために種々の成膜実験を行った結果、基板端部で発生する段差が膜厚不均一性の原因であることがわかった。具体的には、厚さ０．５ｍｍ、直径１００ｍｍの円形の基板において、基板の被成膜表面に対して基板の周囲が０．５ｍｍ低い場合には基板端部の膜厚が厚くなり、逆に基板の周囲が０．５ｍｍ高い場合には基板端部の膜厚が薄くなる。基板中心部の膜厚に対する基板端部の膜厚の差は２０％程度であり、その不均一性は基板端から中心方向に２０乃至３０ｍｍ程度の範囲で影響していた。
【００１０】
いわゆるリモートプラズマ方式のＣＶＤ装置では、気相中で生成される成膜種を拡散現象により基板上に輸送し膜形成を行っている。このことから成膜種の拡散による膜形成の擬似的な計算を行った。
【００１１】
段差を伴う幾何学的構造部へ成膜種が拡散により到達し、基板の被成膜表面が基板周囲よりも高い状態で膜を形成する場合について、定常拡散方程式を二次元平面で解くことにより膜厚分布を計算した。結果を図２（ａ）に示す。図２（ａ）には付着確率（γ）が１．００と０．９９の二つの場合についての計算結果を示した。付着確率が１．００とは表面に到達した成膜種の粒子が完全に表面に付着することを意味する。図２（ａ）に示すように、計算結果は上記した実験で得られた膜厚分布の傾向と良く一致している。
【００１２】
また、拡散の場合、基板上のある点の濃度は周囲の濃度により決定される。段差によって膜厚の不均一性が生じる原因の概念図を図２（ｂ）に示す。段差部上端Ａの視野角は、基板平面部Ｃの視野角よりも広く、より広い範囲からの粒子の供給を受けることができる。これに対し、段差部下端Ｂは、段差による壁のため視野角が狭い、つまり、粒子供給領域が狭い。このようなことから、実験で観測した段差領域での膜厚不均一性は、視野角の広・狭による粒子流入量が原因と考えられる。
【００１３】
本発明者等が、上記の結果に基づいて、膜厚不均一性を解消するための段差条件を鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、基板を基板ホルダーの凹部内に載置した状態で、該基板の側面と基板ホルダーの凹部の内側面との距離と、基板の被成膜表面と凹部を囲む基板ホルダー表面との高さの差を規定する。これにより、基板の被成膜表面には均一な膜厚の膜を成膜することが可能となる。本発明は、このように被成膜基板に成膜する場合のみに限定されるものではなく、エッチング処理などの表面処理を被処理基板の被処理表面に施す場合にも適用することができ、本発明により、係る表面処理も基板内で均一に実施することができる。
【００１４】
図１に、本発明の装置において、基板ホルダーに基板を載せた状態での基板端近傍の断面模式図を示す。図中、１は被処理基板、２は基板ホルダーであり、（ａ）は基板１の被処理表面が基板ホルダー２の凹部を囲む表面よりも高い場合、（ｂ）は低い場合である。
【００１５】
本発明において、基板１の側面と基板ホルダー２の凹部の側面との距離ｔ１は５ｍｍ以下であり、基板１の被処理表面と基板ホルダー２の凹部を囲む表面との高さの差ｔ２は０．２ｍｍ以下である。
【００１６】
図３に、本発明に係る基板ホルダーの実施形態を示す。図３（ａ）は既存の平板状の基板ホルダー２の上に、基板１を取り囲む枠３を載せることで、本発明に対応する構成とした形態である。図３（ｂ）は平板状の基板ホルダーの中央部に基板１に対応する凹部を形成した形態である。図３（ｃ）は基板搬送用のホルダー４をそのまま基板の処理時に用いる形態であり、中央部に基板を突き上げてホルダー４から外す際の開口部を有している。いずれの形態も、本発明で規定した基板１の側面からの距離及び表面の高さの差を満たした構成である。
【実施例】
【００１７】
中央部に開口部を有し、外周の厚さを厚くして強度を高めた基板搬送用のホルダー４を作製し、厚さ０．５ｍｍ、直径が１００ｍｍの円形の基板１に対してＣＶＤ法によりＴｉＮ膜を成膜した。ホルダー４の開口部の寸法は、図１に係るｔ１＝５ｍｍ、ｔ２＝０．２ｍｍとした。
【００１８】
得られたＴｉＮ膜の厚さを四探針法により測定した結果を図４に示す。本実施例の膜厚分布は２．５％程度であり、不均一性は５％以下に抑えられた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる基板と基板ホルダーとの関係を説明するための基板端部近傍の断面模式図である。
【図２】従来の装置における膜厚分布を計算により算出した結果を示す図と膜厚の不均一性が生じる原因の概念図である。
【図３】本発明に係る基板ホルダーの実施形態を示す断面模式図である。
【図４】本発明の実施例の膜厚分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  基板
２  基板ホルダー
３  枠
４  基板搬送用ホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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