(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板載置面を有し、前記被処理基板を、膜が堆積される成膜温度に加熱する加熱体が埋設され、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第１のリフトピン挿通孔を備えたヒータープレートと、
少なくとも前記ヒータープレートの被処理基板載置面以外の表面を覆うように形成され、温度が前記成膜温度未満の非成膜温度とされ、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第２のリフトピン挿通孔を備えた温調ジャケットと、
前記第１のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第１のリフトピンと、
前記第２のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第２のリフトピンと、
を具備することを特徴とする基板載置機構。
【請求項２】
前記第１のリフトピンと前記第２のリフトピンとが、少なくとも成膜処理時において、互いに非接触とされることを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項３】
前記第２のリフトピンが、少なくとも成膜処理時において、前記温調ジャケットに接触されることを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項４】
前記温調ジャケットが温度調節装置を有することを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項５】
前記温度調節装置が、前記温調ジャケットの温度を調節する冷却体を循環させる冷却体循環機構を有することを特徴とする請求項４に記載の基板載置機構。
【請求項６】
前記温度調節装置が、前記温調ジャケットの温度を調節する加熱体を備えることを特徴とする請求項５に記載の基板載置機構。
【請求項７】
前記温調ジャケットが断熱材を用いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項８】
前記ヒータープレートと前記温調ジャケットとの間に、パージガスを供給するパージガス供給機構を、さらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項９】
前記ヒータープレートと前記温調ジャケットとの間に配設された断熱材を、さらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
【請求項１０】
前記ヒータープレートと前記断熱材との間に、パージガスを供給するパージガス供給機構を、さらに具備することを特徴とする請求項９に記載の基板載置機構。
【請求項１１】
被処理基板載置面を有し、前記被処理基板を、膜が堆積される成膜温度に加熱する加熱体が埋設され、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第１のリフトピン挿通孔を備えたヒータープレートと、
少なくとも前記ヒータープレートの被処理基板載置面以外の表面を覆うように形成され、温度が前記成膜温度未満の非成膜温度とされ、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第２のリフトピン挿通孔を備えた温調ジャケットと、
前記第１のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第１のリフトピンと、
前記第２のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第２のリフトピンと、を備えた基板載置機構と、
前記基板載置機構を収容するチャンバと、
前記被処理基板に成膜処理を施す成膜処理部と、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
前記第１のリフトピンと前記第２のリフトピンとが、少なくとも成膜処理時において、互いに非接触とされることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記第２のリフトピンが、少なくとも成膜処理時において、前記温調ジャケットに接触されることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記温調ジャケットが温度調節装置を有することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記温度調節装置が、前記温調ジャケットの温度を調節する冷却体を循環させる冷却体循環機構を有することを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記温度調節装置が、前記温調ジャケットの温度を調節する加熱体を備えることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
前記温調ジャケットが断熱材を用いて形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
前記ヒータープレートと前記温調ジャケットとの間に、パージガスを供給するパージガス供給機構を、さらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前記ヒータープレートと前記温調ジャケットとの間に配設された断熱材を、さらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記ヒータープレートと前記断熱材との間に、パージガスを供給するパージガス供給機構を、さらに具備することを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜装置等の基板処理装置において、処理容器内で半導体ウエハ等の基板を載置して加熱する加熱体を有する基板載置機構、この基板載置機構を備えた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、被処理基板である半導体ウエハに対して、ＣＶＤ成膜処理を施す工程が存在する。この処理に際しては、被処理基板である半導体ウエハを所定の温度に加熱するが、この加熱には、基板載置台を兼ねたヒータープレート（ステージヒーターともいう）を用いることが一般的である。このような一般的なヒータープレートは、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３２６７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＶＤ成膜処理は、半導体ウエハ上のみに膜が堆積されることが理想である。しかしながら、現実には、半導体ウエハを加熱するヒータープレート上にも膜が堆積される。ヒータープレート自体が成膜温度以上となっているからである。ヒータープレート上に堆積された膜は、チャンバやヒーターの昇降温の影響を受け、熱膨張と収縮とを繰り返す。この繰り返しのため、堆積された膜には熱ストレスが蓄積され、やがて膜剥がれを起こしてパーティクル発生の原因となる。チャンバ内におけるパーティクルの発生は、半導体デバイスの製造歩留りの悪化の一因となる。
【０００４】
この発明は、膜の堆積を抑制することが可能な基板載置機構、及びこの基板載置機構を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様に係る基板載置機構は、被処理基板載置面を有し、前記被処理基板を、膜が堆積される成膜温度に加熱する加熱体が埋設され、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第１のリフトピン挿通孔を備えたヒータープレートと、少なくとも前記ヒータープレートの被処理基板載置面以外の表面を覆うように形成され、温度が前記成膜温度未満の非成膜温度とされ、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第２のリフトピン挿通孔を備えた温調ジャケットと、前記第１のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第１のリフトピンと、前記第２のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第２のリフトピンと、を具備する。
【０００６】
この発明の第２の態様に係る基板処理装置は、被処理基板載置面を有し、前記被処理基板を、膜が堆積される成膜温度に加熱する加熱体が埋設され、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第１のリフトピン挿通孔を備えたヒータープレートと、少なくとも前記ヒータープレートの被処理基板載置面以外の表面を覆うように形成され、温度が前記成膜温度未満の非成膜温度とされ、前記被処理基板載置面側に広径部を有し、前記被処理基板載置面の反対側に、前記広径部よりも径が小さい狭径部を有する第２のリフトピン挿通孔を備えた温調ジャケットと、前記第１のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第１のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第１のリフトピンと、前記第２のリフトピン挿通孔に挿通され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部に挿通可能な蓋部と、この蓋部に接続され、前記第２のリフトピン挿通孔の広径部及び狭径部の双方に挿通可能な軸部とを備えた第２のリフトピンと、を備えた基板載置機構と、前記基板載置機構を収容するチャンバと、前記被処理基板に成膜処理を施す成膜処理部と、を具備する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、膜の堆積を抑制することが可能な基板載置機構、及びこの基板載置機構を備えた基板処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、本例の基板処理装置は、被処理基板Ｗ、本例では半導体ウエハに、例えば、成膜処理を施すＣＶＤ装置１である。ＣＶＤ装置１は、基板載置機構２と、基板載置機構２を収容するチャンバ３と、被処理基板、本例では被処理基板に成膜処理を施す成膜処理部４と、ＣＶＤ装置１を制御する制御部５とを備える。
【００１１】
基板載置機構２は、ヒータープレート２１と、温調ジャケット２２と、断熱材２３と、被処理基板昇降機構２４とを含む。
【００１２】
ヒータープレート２１は、被処理基板載置面２１ａを有し、その内部には被処理基板Ｗを加熱する加熱体（以下ヒーター電極という）２１ｂが埋設されている。ヒーター電極２１ｂは、被処理基板Ｗの温度を、例えば、膜が堆積される成膜温度に加熱する。被処理基板Ｗは、ヒータープレート２１のみに接触する。本例のヒーター電極２１ｂは、ヒータープレート２１の内部に引き回された加熱抵抗体である。ヒータープレート２１の材質の例は、金属、又はセラミックスである。金属の例としては、例えば、アルミニウムを挙げることができ、セラミックスの例としては、例えば、窒化アルミニウムを挙げることができる。本例では、ヒータープレート２１の材質をアルミニウムとした。
【００１３】
温調ジャケット２２は、少なくともヒータープレート２１の被処理基板載置面２１ａ以外の表面を覆うように設けられる。温調ジャケット２２の内部には温度調節装置２５が埋設されている。温度調節装置２５は、温調ジャケット２２の温度を、成膜処理時に、上記成膜温度未満の非成膜温度に調節する。本例の温度調節装置２５は、温調ジャケットの温度を調節する装置として、昇温又は降温させるための温調流体循環機構２５ａと、昇温させるための加熱体２５ｂとを備える。温調流体循環機構２５ａは、本例では温調流体として冷却水を利用する。温調ジャケット２２の内部には冷却水を循環させる水冷管が引き回されている。加熱体（ヒーター電極）２５ｂは、同じく温調ジャケット２２の内部に引き回された加熱抵抗体を有する。本例では、冷却管と加熱抵抗体とが交互に配設されている。なお、温度調節装置２５としては、温調流体循環機構２５ａ、及び加熱体２５ｂの一方のみを設けるようにしても良い。温調ジャケット２２の材質の例は、金属、又はセラミックスである。金属の例としては、例えば、アルミニウムを挙げることができ、セラミックスの例としては、例えば、窒化アルミニウムを挙げることができる。本例では、温調ジャケット２２の材質をアルミニウムとした。
【００１４】
ヒータープレート２１、及び温調ジャケット２２は支持部材２６の上端上に固定され、支持部材２６の下端は、チャンバ３の底部３ａに固定されている。また、支持部材２６と底部３ａとの固定部分は、シール部材２６ａによってシールされている。支持部材２６の内部には、温調ジャケット冷却水、温調ジャケット２２のヒーター電極線、ヒータープレート２１のヒーター電極線、ガスパージライン、ヒータープレート２１の温度制御用熱電対線、温調ジャケット２２の温度制御用熱電対線等が通される。熱電対線は、ヒータープレート２１及び温調ジャケット２２に設けられた熱電対２１ｃ、及び２５ｃに接続されている。これら熱電対は、ヒータープレート２１及び温調ジャケット２２の制御に使用される。また、ガスパージラインについては、後述の実施形態において説明する。
【００１５】
図１には、支持部材２６と温調ジャケット２２と一体に形成されるように示されているが、もちろん支持部材２６と温調ジャケット２２とは別体で形成されて良い。
【００１６】
また、温調ジャケット２２自体も単品で形成されても良いが、分割品とすることも可能である。分割品の例としては、ヒータープレート２１の底部を覆う部分と、ヒータープレート２１の側部を覆う部分とに分けて、温調ジャケット２２を形成することが挙げられる。
【００１７】
本第１の実施形態では、断熱材２３を、ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との間に配設している。断熱材２３は、ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との相互間の伝熱を抑制する。ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との相互間の伝熱を抑制することで、ヒータープレート２１は温調ジャケット２２の温度の影響を受け難くなり、同様に、温調ジャケット２２はヒータープレート２１の温度の影響を受け難くなる。これにより、ヒータープレート２１の温度制御、及び温調ジャケット２２の温度制御、例えば、均熱性の制御を、より正確に行うことが可能となる。断熱材の材質の例は、例えば、ヒータープレート２１及び温調ジャケット２２を構成する材料よりも、熱伝導率が低い材料であり、金属やセラミックス、あるいは石英を挙げることができる。金属の例としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を挙げることができ、セラミックスの例としては、例えば、アルミナを挙げることができる。本例では、ヒータープレート２１の材質をステンレス鋼とした。
【００１８】
断熱材２３もまた、温調ジャケット２２と同様に単品で形成されても良いが、分割品とすることも可能である。分割品の例としては、温調ジャケット２２と同様に、ヒータープレート２１の底部を覆う部分と、ヒータープレート２１の側部を覆う部分とに分けて、断熱材２３を形成することが挙げられる。
【００１９】
被処理基板昇降機構２４は、リフタアーム２４ａ、リフタアーム２４ａに取り付けられたリフトピン２４ｂ、リフタアーム２４ａを上下駆動させるシャフト２４ｃを有する。リフトピン２４ｂは、温調ジャケット２２、断熱材２３、及びヒータープレート２１に形成されたリフトピン挿通孔に挿入される。シャフト２４ｃを、被処理基板Ｗを押し上げるようにＺ方向に駆動するとリフタアーム２４ａが上昇し、これに取り付けられたリフトピン２４ｂが被処理基板Ｗの裏面を押し、被処理基板Ｗを被処理基板載置面２１ａの上方に押し上げる。反対に、シャフト２４ｃを、被処理基板Ｗを下げるように駆動するとリフタアーム２４ａが下降して、やがてリフトピン２４ｂが被処理基板Ｗの裏面から離れ、被処理基板Ｗは被処理基板載置面２１ａの上に載置される。
【００２０】
チャンバ３は、上記基板載置機構２を収容する。チャンバ３の底部３ａには、上述の通り、支持部材２６が固定される他、排気管２７に接続されている。排気管２７は、図示せぬ真空排気機構に接続されており、チャンバ３の内部は、必要に応じて真空排気可能となっている。チャンバ３の上部３ｂ上には、上蓋３ｃが取り付けられている。
【００２１】
成膜処理部４は、成膜ガス供給部４１と、シャワーヘッド４２とを有する。
【００２２】
成膜ガス供給部４１は、チャンバ３内へ、成膜ガス供給管４１ａを介して所定の成膜ガスを供給する。成膜ガス供給管４１ａはシャワーヘッド４２の拡散空間４２ａに接続される。シャワーヘッド４２は上蓋３ｃに取り付けられており、拡散空間４２ａの被処理基板Ｗと対向する面には、複数のガス吐出孔４２ｂが形成されている。拡散空間４２ａにおいて拡散された成膜ガスは、ガス吐出孔４２ｂからチャンバ３内へ吐出される。吐出された成膜ガスが、成膜温度に達している被処理基板Ｗに供給されると、被処理基板Ｗの表面上に膜が成長する。
【００２３】
制御部５は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ５１と、オペレータがＣＶＤ装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システムの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含むユーザーインターフェース５２と、ＣＶＤ装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ５１の制御にて実現するための制御プログラムや、各種データ、および処理条件に応じてＣＶＤ装置１に処理を実行させるためのプログラム、すなわちレシピが格納された記憶部５３と、を備えている。
【００２４】
レシピは記憶部５３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。必要に応じて、任意のレシピを、ユーザーインターフェース５２からの指示等にて記憶部５３から呼び出し、プロセスコントローラ５１に実行させることで、プロセスコントローラ５１の制御下で、ＣＶＤ装置１での所望の処理が行われる。
【００２５】
さらに、本例では、上記レシピに、ヒータープレート２１の温度制御、及び温調ジャケット２２の温度制御に関するプログラムが組み込まれる。これら温度制御に関するプログラムを格納した記憶媒体は、例えば、成膜処理時に、被処理基板Ｗの温度が、例えば、膜が堆積される成膜温度となるように、ヒータープレート２１のヒーター電極２１ｂを加熱制御するとともに、温調ジャケット２２の温度が、上記成膜温度未満の非成膜温度になるように、温度調節装置２５を調節制御する。
【００２６】
図２は、被処理基板の温度（Ｗａｆｅｒ  ｔｅｍｐ．）と堆積率（Ｄｅｐ．  ｒａｔｅ）との関係を示す図である。図２に示す例は、ルテニウム（Ｒｕ）を、ＣＶＤ法を用いて堆積した例である。
【００２７】
図２に示すように、ルテニウムは、被処理基板Ｗの温度が、約１５０℃以上になると堆積しだす。反対に１５０℃未満であるとルテニウムは堆積しない。特に、１２０℃以下ではほとんど堆積しない。ルテニウムの場合には、１５０℃以上が成膜温度であり、１５０℃未満が非成膜温度である。本例では、このような温度と堆積率との関係を利用して、被処理基板Ｗ上にルテニウムを堆積させつつ、被処理基板Ｗ以外にはルテニウムが堆積されないように温度調節をする。一例としては、成膜処理時に、被処理基板Ｗの温度が、例えば、ルテニウムが堆積される成膜温度１５０℃以上となるようにヒータープレート２１のヒーター電極２１ｂを加熱制御し、温調ジャケット２２は、非成膜温度１５０℃未満になるように温度調節装置２５を調節制御する。
【００２８】
なお、図２に示す例では、ルテニウムの原料ガスとして、Ｒｕ３（ＣＯ）１２（ルテニウムの化合物錯体）を用いた。成膜プロセスは、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の熱分解であり、ＲｕとＣＯとが熱分解により分離することで、被処理基板Ｗ上にＲｕが成膜される。
【００２９】
第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１によれば、ヒータープレート２１のヒーター電極２１ｂを成膜温度とし、ヒータープレート２１の基板載置面２１ａ以外を少なくとも覆う温調ジャケット２２を非成膜温度とする。これにより、基板載置面２１ａ上に載置された被処理基板Ｗ上に膜を堆積しながら、被処理基板Ｗ以外の箇所には膜の堆積を抑制することができる。被処理基板Ｗ以外の箇所に膜の堆積を抑制できることで、チャンバ３内におけるパーティクルの発生源を解消することができ、製造される半導体装置等の品質や、歩留りを向上させることができる。
【００３０】
図３Ａ、図３Ｂに比較例を示す。
【００３１】
図３Ａに示すように、温調ジャケット２２が無い場合には、ヒータープレート２１のほぼ全面が成膜温度に加熱される。この結果、図３Ｂに示すように、膜６２は、被処理基板Ｗ上だけでなく、ヒータープレート２１のほぼ全面上に堆積されてしまう。
【００３２】
対して、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１によれば、図４Ａに示すように、少なくともヒータープレート２１の被処理基板載置面２１ａ以外を覆う温調ジャケット２２を備えているので、例えば、被処理基板載置面２１ａのみを成膜温度にでき、温調ジャケット２２で覆われた部分については非成膜温度にできる。この結果、図４Ｂに示すように、膜６２は、被処理基板Ｗ上のみに、選択的に堆積することができる。温調ジャケット２２上には膜６２が堆積されないから、チャンバ３内におけるパーティクルの発生源を解消することができる。
【００３３】
また、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１によれば、被処理基板Ｗ上のみに膜を堆積できることから、チャンバ３内のクリーニングの頻度を軽減することができ、例えば、クリーニングレスとすることも可能である。
【００３４】
チャンバ３のクリーニングの頻度を軽減できれば、ＣＶＤ装置１の、成膜処理以外に要する時間、例えば、クリーニングやメンテナンスに要する時間を削減できるようになり、製造される半導体装置等のスループットを向上させることも可能となる。
【００３５】
ところで、上述したように、リフトピン２４ｂはリフトピン挿通孔に挿通される。リフトピン２４ｂは被処理基板Ｗを上昇させたり、下降させたりするから、リフトピン２４ｂは挿通孔内を上下動する。スムースに上下動をさせるために、リフトピン２４ｂとリフトピン挿通孔との間には、わずかな隙間、即ちクリアランスが設定される。クリアランスが設定されたリフトピン挿通孔の一例を、参考例として図５Ａに示す。
【００３６】
図５Ａに示すように、リフトピン２４ｂはリフトピン挿通孔８１に挿通されている。リフトピン２４ｂと挿通孔８１との間には、クリアランス８２が設定されている。成膜処理時、成膜ガス８３は、被処理基板Ｗの表面だけでなく、ヒータープレート２１の裏面にも回り込む。成膜ガス８３がヒータープレート２１の裏面に回り込むと、成膜ガス８３がクリアランス８２を介してリフトピン挿通孔８１内に入り込んでしまうことがある。リフトピン挿通孔８１はヒータープレート２１に形成されているから、成膜ガス８３は、リフトピン挿通孔８１内において、堆積温度以上となっているヒータープレート２１に触れることになる。
【００３７】
さらに、リフトピン２４ｂの上端部、即ち被処理基板Ｗとの接触部は、被処理基板Ｗをヒータープレート２１の被処理基板載置面２１ａ上に載置しているとき、被処理基板Ｗと離れることがある。このため、成膜ガス８３は、リフトピン挿通孔８１内において、ヒータープレート２１ばかりでなく、被処理基板Ｗの裏面にも触れることになる。被処理基板Ｗは、成膜処理時には当然ながら堆積温度以上となっている。たとえ、リフトピン２４ｂの上端部が被処理基板Ｗと接触していた、としてもクリアランス８２が設定されているから、リフトピン２４ｂは被処理基板Ｗの裏面を完全に覆い隠すことはできない。被処理基板Ｗの裏面は、クリアランス８２を介して成膜ガス８３に触れてしまう。
【００３８】
このように成膜ガス８３は、リフトピン挿通孔８１内において、堆積温度以上の温度となっているヒータープレート２１や被処理基板Ｗの裏面に触れてしまう可能性を持つ。もしも、成膜ガス８３が堆積温度以上の温度となっているヒータープレート２１や被処理基板Ｗの裏面に触れてしまうと、図５Ｂに示すように、ヒータープレート２１のリフトピン挿通孔８１内に露出している面２１ｃ上や、被処理基板Ｗのリフトピン挿通孔８１内に露出している面Ｗａ上に、膜８４ａ及び８４ｂが堆積形成されてしまう。
【００３９】
リフトピン２４ｂも、リフトピン挿通孔８１に有る部分においては、ヒータープレート２１からの熱を受けて加熱されるから、堆積温度以上となることもある。リフトピン２４ｂが堆積温度以上になっていれば、特に図示しないが、リフトピン２４ｂ上にも膜が堆積形成されてしまう。
【００４０】
面２１ｃ上に形成された膜８４ａはチャンバ３内へのパーティクル発生源となる。また、膜８４ｂについては、チャンバ３内へのパーティクル発生源となる他、図５Ｃに示すように、被処理基板Ｗに形成されたままとなり、チャンバ３以外のチャンバに運ばれてしまうこともあるので、チャンバ間の汚染、いわゆるクロスコンタミネーションの原因にもなる。
【００４１】
このような事情を解消するために、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１は、リフトピン挿通孔８１に以下のような工夫を施した。
【００４２】
図６は、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１のリフトピン構造を示す断面図である。図６は図１中の楕円枠Ａ内の拡大図に相当する。また、図７Ａ及び図７Ｂは、図６中の枠Ｂ内の拡大図である。
【００４３】
図６に示すように、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１はリフトピン２４ｂを分割型とした。本例では、上部リフトピン２４ｂ−１と下部リフトピン２４ｂ−２との２分割型とした。上部リフトピン２４ｂ−１は、ヒータープレート２１に形成されたリフトピン挿通孔８１ａ内、及び断熱材２３に形成されたリフトピン挿通孔８１ｂ内に挿通される。下部リフトピン２４ｂ−２は、温調ジャケット２２に形成されたリフトピン挿通孔８１ｃ内に挿通される。
【００４４】
図７Ａに示すように、下部リフトピン２４ｂ−２は、軸部９１ａと、蓋部９１ｂとを有する。蓋部９１ｂは、軸部９１ａの上端部に設けられ、軸部９１ａの直径ｄ９１ａよりも大きい直径ｄ９１ｂを持つ。温調ジャケット２２に形成されたリフトピン挿通孔８１ｃは、直径が異なる部位を複数有した下部リフトピン２４ｂ−２を挿通するために、直径が異なる部位を複数有した多段孔とされる。本例では、軸部９１ａのみが挿通可能な直径とされた狭径部９２ａと、軸部９１ａ及び蓋部９１ｂの双方が挿通可能な直径とされた広径部９２ｂとを有した２段孔とされる。２段孔とされたリフトピン挿通孔８１ｃでは、下部リフトピン２４ｂ−２が下降しているとき、蓋部９１ｂが狭径部９２ａと広径部９２ｂとの境界部９２ｃに係止される。このため、蓋部９１ｂが、狭径部９２ａに設定されたクリアランス８２ａを塞ぐ。蓋部９１ｂがクリアランス８２ａを塞ぐために、成膜ガス８３がヒータープレート２１に形成された挿通孔８１ａに回り込まなくなる。
【００４５】
なお、挿通孔８１ｃには成膜ガス８３がクリアランス８２ａを介して回り込むが、図７Ｂに示すように、温調ジャケット２２は成膜温度未満の非成膜温度になっているから、膜が堆積形成されることはない。
【００４６】
さらに、本例では、上部リフトピン２４ｂ−１も下部リフトピン２４ｂ−２と同様に、軸部９３ａと、軸部９３ａの上端部に設けられた蓋部９３ｂとを有する構成とした。蓋部９３ｂは、軸部９３ａの直径ｄ９３ａよりも大きい直径ｄ９３ｂを持つ。ヒータープレート２１に形成されたリフトピン挿通孔８１ａも同様に、軸部９３ａのみが挿通可能な直径とされた狭径部９４ａと、軸部９３ａ及び蓋部９３ｂの双方が挿通可能な直径とされた広径部９４ｂとを有した２段孔とされる。リフトピン２４ｂが上昇しているときの断面図を図８に示す。
【００４７】
図８に示すように、本例の下部リフトピン２４ｂ−２の蓋部９１ｂは、断熱材２３に形成されたリフトピン挿通孔８１ｂを貫通して、ヒータープレート２１に形成されたリフトピン挿通孔８１ａの一部まで上昇する。このため、挿通孔８１ｂは、蓋部９１ｂが挿通可能とされる直径とされ、挿通孔８１ａの下部は、蓋部９１ｂが挿通可能とされる直径とされた広径部９４ｄとされる。ただし、リフトピン２４ｂが上昇しているときに、蓋部９１ｂが断熱材２３やヒータープレート２１に達しない場合には、図９に示すように、挿通孔８１ｂは軸部９３ａが挿通可能な直径とされて良く、挿通孔８１ａは狭径部９４ａと広径部９４ｂとの２段で形成されて良い。
【００４８】
上記リフトピン挿通孔８１ａでは、図７Ａに示すように、上部リフトピン２４ｂ−１が下降しているとき、蓋部９３ｂが狭径部９４ａと広径部９４ｂとの境界部９４ｃに掛かる。このため、蓋部９３ｂが狭径部９４ａに設定されたクリアランス８２ｂを塞ぐ。これとともに、蓋部９３ｂが境界部９４ｃに係止されることで、上部リフトピン２４ｂ−１が下降しない。これを利用して、本例では、図７Ａの破線円Ｃに示すように、リフトピン２４ｂが下降した状態において下部リフトピン２４ｂ−１を上部リフトピン２４ｂ−１から離し、非接触とする。少なくとも成膜処理時には、下部リフトピン２４ｂ−１と上部リフトピン２４ｂ−１とを互いに非接触とする。
【００４９】
上部リフトピン２４ｂ−１は、その蓋部９３ｂが境界部９４ｃを介してヒータープレート２１に接触する。上部リフトピン２４ｂ−１はヒータープレート２１と接触するので、温度が上がりやすい。上部リフトピン２４ｂ−１の温度は、図７Ｂに示すように、成膜温度以上に上昇することもあり得る。成膜温度以上に温度が上昇した上部リフトピン２４ｂ−１に下部リフトピン２４ｂ−２が接触していると、上部リフトピン２４ｂ−１から下部リフトピン２４ｂ−２へ熱が伝わり、下部リフトピン２４ｂ−２の温度が成膜温度以上に上昇しかねない。下部リフトピン２４ｂ−２は、狭径部９２ａに設定されたクリアランス８２ａを介して成膜ガスに触れる。もしも、下部リフトピン２４ｂ−２の温度が成膜温度以上に上昇してしまうと、下部リフトピン２４ｂ−２上に膜が堆積形成されてしまう。
【００５０】
このような事情は、少なくとも成膜処理時において、下部リフトピン２４ｂ−１と上部リフトピン２４ｂ−１とを互いに非接触とし、上部リフトピン２４ｂ−１から下部リフトピン２４ｂ−２への伝熱を抑制することで解消することができる。
【００５１】
さらに、本例の下部リフトピン２４ｂ−２は、蓋部９１ｂを、境界部９２ｃを介して温調ジャケット２２に接触する。このため、図７Ｂに示すように、熱が温調ジャケット２２から下部リフトピン２４ｂ−２に伝えやすい構造となる。温調ジャケット２２から、積極的に下部リフトピン２４ｂ−２に熱を伝えやすい構造とすることで、下部リフトピン２４ｂ−２が温調ジャケット２２に接触していない場合に比較して、下部リフトピン２４ｂ−２の温度を積極的に非成膜温度にすることができる。下部リフトピン２４ｂ−２の温度を非成膜温度とすれば、たとえ成膜ガスに触れたとしても、膜が堆積形成されることはない。
【００５２】
このような第１の実施形態にかかるＣＶＤ装置１であると、ヒータープレート２１のヒーター電極２１ｂを成膜温度とし、ヒータープレート２１の基板載置面２１ａ以外を少なくとも覆う温調ジャケット２２を非成膜温度とするから、被処理基板Ｗ以外の箇所には膜の堆積を抑制することができる。被処理基板Ｗ以外の箇所に膜の堆積を抑制できることで、チャンバ３内におけるパーティクルの発生源を解消することができ、製造される半導体装置等の品質や、歩留りを向上させることができる。
【００５３】
さらに、第１の実施形態では、リフトピン２４ｂを分割型とし、下部リフトピン２４ｂ−２の上端部に、軸部９１ａよりも径が広い蓋部９１ｂを設け、この蓋部９１ｂを温調ジャケット２２に形成された挿通孔８１ｃ内に係止されるようにする。蓋部９１ｂが挿通孔８１ａ内に係止されることで、リフトピン２４ｂ−２が下降しているときには、蓋部９１ｂによってクリアランス８２ａを塞ぐことができる。クリアランス８２ａを塞ぐことで、成膜ガスがクリアランス８２ａを介してヒータープレート２１に形成された挿通孔８１ａ等に回り込むことを抑制できる。よって、リフトピン挿通孔や被処理基板の裏面への膜の堆積を抑制することができる。
【００５４】
しかも、第１の実施形態では、上部リフトピン２４ｂ−１も下部リフトピン２４ｂ−２と同様に、蓋部付きとすることで、上部リフトピン２４ｂ−１をヒータープレート２１に形成された挿通孔８１ｃ内に係止させる。係止された上部リフトピン２４ｂ−１は、これ以上下降しない。これを利用して、少なくとも成膜処理時には、下部リフトピン２４ｂ−２を上部リフトピン２４ｂ−１から離す。下部リフトピン２４ｂ−２を上部リフトピン２４ｂ−１から離すことで、下部リフトピン２４ｂ−２の温度上昇を抑制することができる。下部リフトピン２４ｂ−２の温度上昇が抑制される結果、この下部リフトピン２４ｂ−２に膜が堆積されてしまうことも抑制できる。
【００５５】
このように第１の実施形態によれば、リフトピン挿通孔付きの基板載置機構であっても、チャンバ３内におけるパーティクルの発生源を解消することができ、製造される半導体装置等の品質や、歩留りを向上させることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図１０は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図である。図１０において、図１と同一の部分には同一の参照符号を付し、異なる部分のみ説明する。
【００５７】
図１０に示すように、第２の実施形態に係るＣＶＤ装置１ａが、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１と異なるところは、温調ジャケット２２から、温度調節装置２５を省略したことである。
【００５８】
ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との間には、断熱材２３が介在する。断熱材２３を設けると、ヒータープレート２１から温調ジャケット２２への伝熱が抑制されるので、温調ジャケット２２自体の温度調節をしなくても、温調ジャケット２２の温度を、ヒータープレート２１の温度、即ち成膜温度よりも低い非成膜温度とすることが可能である。このような場合には、温度調節装置２５は設けなくても良い。
【００５９】
温度調節装置２５がない場合でも、温調ジャケット２２の温度を非成膜温度にすることができれば、温調ジャケット２２上への膜の堆積を抑制できるから、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
第２の実施形態のように、温調ジャケット２２の温度を非成膜温度にするためには、温度調節装置２５を設けずに、断熱材２３のみで対処することも可能である。
【００６１】
（第３の実施形態）
図１１は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図である。図１１において、図１と同一の部分には同一の参照符号を付し、異なる部分のみ説明する。
【００６２】
図１１に示すように、第３の実施形態に係るＣＶＤ装置１ｂが、第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１と異なるところは、ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との間から、断熱材２３を省略したことである。
【００６３】
ＣＶＤ装置１ｂの温調ジャケット２２は、第１の実施形態と同様に、温度調節装置２５を有する。このように、温調ジャケット２２が温度調節装置２５を有している場合には、断熱材２３が無くても、温調ジャケット２２の温度を非成膜温度に制御することが可能である。このような場合には、断熱材２３は設けなくても良い。
【００６４】
断熱材２３がない場合でも、温調ジャケット２２の温度を非成膜温度にすることができれば、温調ジャケット２２上への膜の堆積を抑制できる。よって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
第３の実施形態のように、温調ジャケット２２の温度を非成膜温度にするためには、断熱材２３を設けずに、温度調節装置２５のみで対処することも可能である。
【００６６】
また、温調ジャケット２２自体を、断熱材を用いて形成しても良い。この場合にも、断熱材２３は省略することが可能である。
【００６７】
さらに、温調ジャケット２２自体を、断熱材を用いて形成した場合には、温調ジャケット２２自体でヒータープレート２１からの伝熱を抑制できるから、第２の実施形態のように、温度調節機構２５を省略することも可能である。
【００６８】
（第４の実施形態）
図１２乃至図１４は、ヒータープレート２１と断熱材２３との接合部近傍を拡大して示す断面図である。
【００６９】
ヒータープレート２１と断熱材２３とは接合されるものであるが、微視的に見ると、図１２に示すように、ヒータープレート２１と断熱材２３との間には、微細な隙間６０を生じている。成膜処理の間、隙間６０には、矢印Ａに示すように成膜ガス６１が入り込む。
【００７０】
ヒータープレート２１は成膜温度に達しているから、ヒータープレート２１に成膜ガスが接触するとヒータープレート２１上に膜が堆積成長する。図１３に、隙間６０に入り込んだ成膜ガス６１によって膜６２がヒータープレート２１上に堆積成長した断面を示す。ヒータープレート２１の、隙間６０に面した部分の上に堆積成長した膜６２も、パーティクルの発生原因の一つとなる。
【００７１】
そこで、第４の実施形態では、図１４に示すように、パージガス供給機構７１から、ヒータープレート２１と断熱材２３との間の隙間６０内に、隙間６０から外部へ向かってパージガス７０を流す。なお、パージガス７０の供給経路は、上記図１、図１０及び図１１にも“ガスパージライン”として示されている。
【００７２】
パージガス７０を隙間６０に流すことによって、成膜ガス６１は隙間６０内に入り込み難くなる。この結果、ヒータープレート２１の、隙間６０に面した部分の上に、膜６２が堆積成長してしまう事情を抑制することができる。
【００７３】
また、図１４においては、ヒータープレート２１と断熱材２３との間にパージガス７０を流すようにしているが、例えば、第３の実施形態のように断熱材２３が無い場合には、パージガス７０は、ヒータープレート２１と温調ジャケット２２との間の隙間に、この隙間から外部へ向かって流すようにすれば良い。
【００７４】
なお、パージガス７０は、必要に応じて流されれば良い。
【００７５】
以上、この発明を実施形態に基づいて説明したが、この発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。
【００７６】
例えば、上記実施形態では、この発明をＣＶＤ装置に適用した例を説明したが、ＣＶＤ装置に限らず、膜を堆積する装置であれば適用できる。例えば、プラズマＣＶＤ装置や、ＡＬＤ装置にも適用することができる。
【００７７】
また、堆積される膜としてルテニウムを例示したが、堆積される膜もルテニウムに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図
【図２】被処理基板の温度と堆積率との関係を示す図
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは比較例を示す断面図
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは実施形態を示す断面図
【図５】図５Ａ乃至図５Ｃは参考例を示す断面図
【図６】図１中の楕円枠Ａの拡大断面図
【図７】図７Ａは図６中の枠Ｂの拡大断面図、図７Ｂは温度分布を示す図
【図８】図８はリフトピン上昇時の一例を示す断面図
【図９】図９はリフトピン上昇時の他例を示す断面図
【図１０】この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図
【図１１】この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図
【図１２】ヒータープレートと断熱材との接合部近傍を拡大して示す断面図
【図１３】ヒータープレートと断熱材との接合部近傍を拡大して示す断面図
【図１４】この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置のヒータープレートと断熱材との接合部近傍を拡大して示す断面図
【符号の説明】
【００７９】
１、１ａ、１ｂ…ＣＶＤ装置、２…基板載置機構、３…チャンバ、４…成膜処理部、５…制御部、２１…ヒータープレート、２１ａ…被処理基板載置面、２１ｂ…加熱体（ヒーター電極）、２２…温調ジャケット、２３…断熱材、２５…温度調節装置、２５ａ…冷却体循環機構、２５ｂ…加熱体（ヒーター電極）、４１…成膜ガス供給部、４２…シャワーヘッド、Ｗ…被処理基板、２４ｂ−１…上部リフトピン、２４ｂ−２…下部リフトピン、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ…リフトピン挿通孔、８２ａ、８２ｂ…クリアランス、９１ａ、９３ａ…軸部、９１ｂ、９３ｂ…蓋部、９２ａ、９４ａ…狭径部、９２ｂ、９４ｂ…広径部。
【図１】
0005148955.tif 000002
【図２】
0005148955.tif 000003
【図３】
0005148955.tif 000004
【図４】
0005148955.tif 000005
【図５】
0005148955.tif 000006
【図６】
0005148955.tif 000007
【図７】
0005148955.tif 000008
【図８】
0005148955.tif 000009
【図９】
0005148955.tif 000010
【図１０】
0005148955.tif 000011
【図１１】
0005148955.tif 000012
【図１２】
0005148955.tif 000013
【図１３】
0005148955.tif 000014
【図１４】
0005148955.tif 000015