JPH01133318A

JPH01133318A - 薄膜処理装置

Info

Publication number: JPH01133318A
Application number: JP29141387A
Authority: JP
Inventors: Kichizo Komiyama; 吉三小宮山; Kazuhito Kobayashi; 一仁小林
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1987-11-18
Filing date: 1987-11-18
Publication date: 1989-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば半導体などの基板（以下、被処理物と
いう］に対する成膜やエブチングなどの薄膜処理を施こ
す装置に係り、特に処理の均一性の向上に関するもので
ある。

（従来の技術］例えば成膜装置として、第４図および第５図に示すよう
な平行平板型プラズマＣＶＤ装置が知ら３と、これに対
向してアース電極を構成するテーブル４とが収納され、
テーブル４は駆動源５によって回転されるようになって
いる。テーブル４上には第５図に示すように保持体６が
配列され、それらの上にウェハなどの被処理物７が載置
され、例えば電極３内に埋設したヒータ３ａなどの加熱
源にて被処理物７を加熱すると共に排気口８から排気し
て反応室Ｉａ内を所定の真空度に保ちつつノズル９から
反応ガスを導入し、電極３に高周波電圧ｉ印加してテー
ブル４との間にフリズマ放電を生じさせ、被処理物７上
に薄膜を形成する。

また、第６図および第７図に示すように、保持体６ａ’
ｔ−テーブル４の同心円周上に回転自在に取付け、保持
体６ａから下方へ伸びる軸１０に固定された歯車１１を
、真空反応容器１の底面に固定されたリングギヤ１２に
かみ合わせることにより、テーブル４の回転に従って保
持体６ａ’ｒ自転させて自公転を行ない、膜厚の均一性
を向上させたものもある。

（発明が解決しようとする問題点）　　　　　゛前記の
ような薄膜処理装置において、１バブチの処理数の増加
による生産性の向上が望まれている。しかしながら、同
一テーブル４内に多数の被処理物７を収納しようとする
と、第５図および第７図のように同心円周上に１列載置
するだけでは生産性が悪く、内外の２列に載せることが
考えられ、実際に気相成長装置などの半導体処理装置で
行なわれている。しかし、被処理物７の大径化に伴い、
単純に２列に載せただけでは、均一化が図れない場合が
ある。例えば、本願発明者らはプラズマＣＶＤ装置にお
いて、第８図および第９図に示すように、内外列の保持
体６ａ、６ａが内外に歯を有するリングギヤ１３によっ
て共に自転しつつ公転する装置を試作して成膜を試みた
。その結果は、第１０図に示すように、内外各列のそれ
ぞれの均一性については自公転の効果があり、高い均一
性を示し、外側の被処理物７内の均一性は±３．２％、
内側のそれは１０．９％であった。しかし、内外の被処
理物７間では、±３２．５％と非常に大きな差を生じた
。

プラズマＣＶＤ装置の場合、膜形成に影響する因子とし
て、真空度、ＲＦ印加電力、温度、電極間距離、ノズル
位置と形状等があり、種々の条件を変えて成膜試験を行
なったが、内外の均一性に優れた条件を求めることはで
きなかった。また、プラズマＣＶＤ装置の場合、真空反
応容器１０大きさやテーブル４の直径ならびに被処理物
７の載置位置などもプラズマ密度分布などの影響があり
、膜厚分布に影響すると言われており、装置−計時には
、確実に膜厚分布の均一化が図れるかどうか定かでない
という未知な要因があるため、大径化に対し一層の困難
さを有している。

なお、第１１図は、第８図および第９図に示した試作機
で、保持体６ａ、６ａは回転させずに、テーブル４のみ
を回転させ次場合の内外列の被処理物７のテーブル半径
方向の膜厚を測定してプロットしたものである。この第
１１−から明らかなように、前記のようなプラズマＣＶ
Ｄ装置においては、半径方向の膜厚分布がほぼｓｉｎカ
ーブで大きく変化する。９のような半径方向の薄膜処理
効率の変化は、プラズマ（、’ＶＤ装置に限らず、程度
の違いはあっても種々の薄膜処理装置において見られる
現象である。

なお゛、プラズマによらないＣＶＤ装置において、第１
２図に示すように、反応炉２０内に固定歯車２１を設け
ると共にその中心に太陽歯車２２を設け、両歯車２１．
２２にかみ合う保持体２３に設けて各保持体２３上に複
数の被処理物７を載置し、太陽歯車２２ヲ回転させるこ
とにより、保持体２３を自公転させて膜厚の均一化を図
るものも知られている（特開昭４９−４３５７９号）ｏ
Ｌかしながら、この方式は、被処理物７の保持体２３の
外周に近い部分と中心に近い部分とは反応炉２０内の通
過箇所が異なるため、各被処理物７間の均一化は図れて
も、被処理物７内での均一化が十分でない欠点を有して
いる。この欠点は被処理物７０大径化に伴って顕著に現
れる。

本発明の目的は、より多数で大径の被処理物の薄膜処理
を各被処理物内および各被処理物間で均一にすることの
できる薄膜処理装置全提供するにある。

〔発明の構成〕

（問題点全解決するための手段〕本発明は、反応ガスの導入口および排気口を備えた反応
室内で被処理物に対し薄膜処理を施こす装置において、
反応室−内に回転可能に設けられた回転体と、この回転
体に回転を与える駆動源と、回転体の同心円周上に回転
自在に取付けられた複数本の回転軸と、この回転軸の同
心円周上を回転体に対し公転可能に設けられると共に自
転可能に設けられた被処理物載置用の複数の保持体と、
回転体の回転に同期して回転軸を介し保持体に自公転を
与える駆動機構とを具備させたものである。

（作用］保持体は自転しつつ回転軸の回りを移動し、回転軸は回
転体の回転によって反応室内を移動するため、保持体上
に載置された被処理物はすべてが反応室内の円周方向お
よび半径方向に対しほとんど同一条件下に置かれ、かつ
保持体も自転しているため被処理物の各部分もほとんど
同一条件下に置かれる。このため被処理物間および被処
理物内の処理の均一化がより完全に達成されると共に、
反応室への被処理物の収容数すなわち１バブチの処理数
も多くとれる。

（実施例）以下禾発明を平行平板型プラズマ（、’ＶＤ装置に適用
した一実施例を−示す第１図ないし第３図について説明
する。なお、前述した第４図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する０３０は、−電極３に対向してア
ース電極を構成する円板状の回転体で、駆動源５によっ
て回転を与えられる。

回転体３０の同心円周上には、内歯車３１ｔ−介して同
内歯車３１の中心軸上に配置された軸受３２により偶数
本の回転軸３３が回転自在に取付けられている。各回転
軸３３の第１図において下端には、回転体３０上におけ
る同回転軸３３の配列順に従って、厚い歯車３４Ａと薄
い歯車３４Ｂが交互に取付けられている。厚い歯車３４
Ａは、真空反応容器１の底部に回転体３０と同心に固定
されている中心歯車３５にかみ合っている。他方、薄い
歯車３４Ｂは、前記中心歯車３５より上方に位置してこ
れにはかみ合わず、厚い歯車３４Ａにかみ合っている。

回転軸３３の軸受３２より上方には太陽歯車３６が固着
されている。この太陽歯車３６と内歯車３１の間には、
複数の遊星歯車３７がかみ合っている。遊星歯車３７は
軸３８の下−に固着されている。軸３８は、回転軸３３
の上端に取付けられているガイド円板３９と、このガイ
ド円板３９と同心上に配置して回転体３０に設けたガイ
ド穴４０とによって形成されている円形ガイド溝４１内
を移動可能に係合され、該軸３８の上端に形成されてい
る大径段部３８ａによって支持されている０端軸３８の上Ｘには保持体４２が交換可能に取付けられ、
その上に被処理物７を載置するようになっている。

前記回転軸３３．３３・・・の各軸間距離は、各回転軸
３３の回りを移動する被数の保持体４２の外接円の直径
より短かく設定され、隣接する組の保持体４２は互いに
逆方向へ公転したとき、近接する各保持体４２が円周配
列方向の間に位置するように配列されている。

次いで本装置の作用について説明する。加熱源３ａ　Ｋ
　Ｊ：　ＩＩ）保持体４２および被処理物７を加熱し、
排気口８から排気して反応室１ａ内を所定の真空度に保
ちつつノズル９から反応ガスを導入し、電極３に高周波
電力を印加して同電極３と回転体３０ならびにこれに電
気−的に導通されているガイド円板３９および保持体４
２との間にプラズマ放電を生じさせ、被処理物７上に薄
膜を形成する。

このとき、駆動源５によって回転体３０を比較的低速で
回転させる。いま回転体３０　ｅ第２図において矢印Ａ
で示す方向へ回転させたとすると、中心歯車３′５にか
み合っている厚い歯車３４Ａは第２図において矢印Ｂで
示す方向へ回転し、回転軸３３’に介して太陽歯車３６
が同じく矢印Ｂ方向へ回転する。この太陽歯車３６の回
転にエリ、遊星歯車３７お工び保持体４２が第２図にお
いて矢印Ｃ方向へ自転しつつ矢印り方向へ公転する。

他方、前記厚い歯車３４Ａにかみ合っている薄い歯車３
４Ｂは第２図において矢印Ｅで示すように逆方向へ回転
する。そこで、この薄い歯車３４Ｂと対をなしている保
持体４２は第２図において矢印Ｆ方向へ自転しつつ矢印
Ｇ方向へ公転する。

すなわち、第２図に示すように、各回転軸３３を中心と
する保持体４２の隣接する各組は回転体３０上で互いに
逆方向へ自公転しつつ、回転体３００回転によって反応
室ｌａ内を移動する。そこで、各保持体４２はいずれも
反応室ｌａ内の円周方向へ移動しつつ半径方向に対し同
一の範囲を移動し、かつ保持体４２は自転するため、保
持体４２上の被処理物７上の各部分も同一の範囲を移動
する。このため、電極３０円周方向および半径方向に薄
膜処理能力の差があっても、それぞれの被処理物７問お
よび各被処理物７内の処理の程度は均一化される。

第３図は、本装置によってプラズマＣＶＤ　を行なった
場合の膜厚を示すもので、１つの回転軸３３に対して対
をなしている３枚の被処理物７の膜厚分布を示している
。この図からも明らかなように、被処理物７間の膜厚の
均一性は±３俤以内、各被処理物７内の膜厚分布の均一
性は±１俤以内という非常に高い値を得た。

なお、以下に上記実施例における成膜条件を示す０テーブル３０の直径二８００謹被処理物　　　　　：５インチ（１２５咽）のシリコン
ウェハ処理枚数／バプチ　　：　１８枚テーブル回転数　　：　７　ｒ、ｐｏｍ。

電極３と被処理物７との距離　：４０＋＝−電極３の温
度　　二３５０℃ 高周波電源２０周波数：　　ｌ　３．５６　ＭＨｚ高周
波電源２の出カニ　２００Ｗ真空度　　　　：Ｑ、３Ｔｕｒｒ使用ガスおよび流量：　５ｉＪ（４、５０８ＣＣＭ、Ｎ
１−１３　。

３００ＳＣＣＭ。

前述した実施例は、反応室１ａ内により多数の被処理物
７を配列するため、回転軸３３の軸間距離を１組をなす
保持体４２の外接円直径エリ短かく設定して、隣接する
回転軸３３ヲ互いに逆方向へ回転させるようにした例を
示したが、必ずしもこのようにする必要はなく、回転軸
３３の軸間距離を１組の保持体４２の外接円直径より長
くし、回転軸３３を同じ方向へ回転させるようにしても
よく、また、保持体４２の自公転のためのガイド手段と
しては軸３８の大径段部３８ａとガイド溝４１によらず
、遊星歯車３７をガイドするようにしてもよいなど、保
持体４２の駆動機構は種々変更可能である。さらにまた
、本発明は前述したようにプラズマＣＶＤ装置に限らず
、他の成膜装置やエツチング装置などの薄膜処理装置に
も適用し得ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に工れば、各被処理物内および
被処理物間の薄膜処理の均一性を高められると共に、よ
り多数の被処理物を処理することができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の■−■線による一部破断断面図、第３図は本発明の
一実施例による成膜結果を示す図、第４図は従来装置の
断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は他
の従来装置の断面図、第７図は第６図の■１−■線断回
線断第８図は参考装置の断面図、第９図は第８図のＩＸ
−■線断面図、第１０図は第８および９図に示した参考
装置による成膜結果を示す図、第１１図は第８および９
図に示す参考装置で被処理物全自転させなかった場合の
成膜結果を示す図、第１２図はさらに他の従来装置を示
す断面平面図である。１ａ・・・反応室、　５・・・駆動源、　７・・・被処
理物、８・・・排気口、　９・・・ノズル、３０・・・
回転体、３１・・・内歯車、　３３・・・回転軸、３４
Ａ　、　３４Ｂ・・・歯車、　３５・・・中心歯車、３
６・・・太陽歯車、　３７・・・遊星歯車、３８・・・
軸、　３９・・・ガイド円板、４０・・・ガイド穴、　
　４１　・・・ガイ　ド溝、４２・・・保持体。

Claims

【特許請求の範囲】１、反応ガスの導入口および排気口を備えた反応室内で
被処理物に対し薄膜処理を施こす装置において、反応室
内に回転可能に設けられた回転体と、同回転体に回転を
与える駆動源と、前記回転体の同心円周上に回転自在に
取付けられた複数本の回転軸と、同回転軸の同心円周上
を前記回転体に対し公転可能に設けられると共に自転可
能に設けられた被処理物載置用の複数の保持体と、前記
回転体の回転に同期して前記回転軸を介し前記保持体に
自公転を与える駆動機構とを具備することを特徴とする
薄膜処理装置。２、回転軸が偶数本取付けられると共に、該回転軸の軸
間距離がそれらの回りを移動する保持体の外接円の直径
より短かく設定され、かつ前記保持体は隣り合う回転軸
ごとに互いに干渉しないように配列されて逆方向へ移動
するように構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の薄膜処理装置。