JPH01133319A

JPH01133319A - 薄膜処理装置

Info

Publication number: JPH01133319A
Application number: JP62291414A
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）に対する成膜やエツ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５
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５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かも排気
して反応室ｌａ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に高周波電圧全印加してテ
ーブル４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。

また、第６図および第７図に示すように、保持体６ａｉ
テーブル４の同心円周上に回転自在に取付け、保持体６
ａから下方へ伸びる軸１ｏに固定された歯車１１ヲ、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め回転に従りて保持体
６ａ’ｌｋ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５な”薄膜処理装置において、１バツチの処理
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“５に同心円周上
に１列載置するだけ゛では生産性が悪（、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の太
憚化に伴い、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Ｃ
ＶＤ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５ａ、６ａが内外に歯を有するリング
ギヤ１３により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±０．９％でありた。しか
し、内外の被処理物７間では、±３２．５％と非常に太
ぎな差を生じた。

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、几Ｆ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１の大きさやテーブル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、装置設計時に
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！９図に示した試作機
で、保持体６ａ、６ａｋ’１回転させずに、テーブル４
のみ全回転させた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図から明らかなように、前記のようなプラズマ
ＣＶＤ装置にお、いては、半径方向の膜厚分布がほぼｓ
ｉｎカーブで太き（変化する。このような半径方向の薄
膜処理効率の変化は、プラズマＣＶＤ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１２
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ヲ設け、両歯車２１　、
２２にかみ合う保持体２３ヲ設けて各保持体２３上に複
数の被処理物７を載置し、太陽歯車２２を回転させるこ
とによシ、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４９−４３ｊ７９号）。

しかしながらこの方式は、被処理物７の保持体２３Ｇ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７の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を提供するにある。

〔発明の構成〕

（問題Ａｔ−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テーブルと、このテー
ブルの同心円周上に回転自在に設けられた複数のステー
ジと、このステージの同心円周上に回転自在に設けられ
た被処理物載置用の複数の保持体と、テーブル、ステー
ジおよび保持体に回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ステージの回転によって公転し、ス
テージはテーブル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
ツチの処理数も多くとれる。

（実施例）以下本発明を平行平板型プラズマＣＶＤ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。３０ハ、電極３に対向してアース電極
を構成する円板状のテーブルで、駆動源５によって回転
を与えられる。

テーブル３０の同心円周上には、軸受３１ヲ介してステ
ージ３２が回転自在に複数取付けられている。

ステー′）３２の同一円周上には、軸受３３ヲ介して保
持体３４が回転自在に複数取付けられている。

ステージ３２の下面中心には、これと共に回転する軸３
５がそれぞれ取付けられ、これらの軸３５　Ｑ　４１図
において下端には歯車３６が固定されてい、る。

歯車３６は、真空反応容器１の底部中心に固定−されて
いる中心歯車３７にそれぞれかみ合っている。

また、保持体３４ヲ支持している支持＃１３８の＠１図
において下端にはそれぞれ歯車３９が固定されている。

これらの歯車３９は、軸３５の同心上に位置させてテー
ブル３０に固定されている内歯車４０にそれぞれかみ合
っている。

次いで本装置の作用について説明する。加熱源３ａによ
り保持体３４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ｌａ内を所定の真空度に保ちつつノズル
９かも反応ガス全導入し、電極３に高周波電力を印加し
て同電極３とテーブル３０ならびにこのテーブル３０に
電気的に導通されているステージ３２および保持体３４
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（よってテーブル３０ヲ比較的低速
で回転させる。いま、テーブル３０１”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３７
にかみ合っている歯車３６お、よびこれに軸３５ヲ介し
て固定されているステージ３２は矢印Ｂ方向へ回転する
。このステージ３２の矢印Ｂ方向への回転により、保持
体３４の支持軸３８が１、同臀＜矢印Ｂ方向へ移動する
ため、内歯、車４０にかみ合っていする歯車３９および
これに支持軸３８ヲ介して取付けられている保持体３４
ハ矢印Ｃ方向へ回転する。。　゛すなわち、保持体３４
ハ矢印Ｃで示す自転を行ないつつ、矢印Ｂで示す公転を
行ない、゛さらに契印Ａで示すように反応室ｌａ内を移
動する。キとで、保持体３４ハいずれも反応室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３４は自転するため、保持体３４上の被
処理物７上の各部分Ｘ同一の範囲を移動す、る。このた
め、電極３の円周方向および半径方向に薄膜処理能力の
差かあ、つても、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、本実施例の装置により窒化シリコン膜全シリ
コンウェハ（被処理物）上に形成した場合の膜厚分布を
プロツトしたものであり、横軸に被処理物７０半径方向
位置、縦軸に膜厚を示し、１つのステージ３２内の３枚
の被処理物７についての測定結果である。これによれば
、被処理物７内の均一性は±１％以内であり、被処理物
７間の均一性は±３％以内という非常に高い均一性が得
られた。

なお、以下に上町実施例における成膜条件を示・す。　
　　“ テーブル３０の直径コ８７０　ＴＭＲ被処理物：５インチ（１２５ｍ）のシリコンウェハ処理
枚数／バクチ：　２’Ｏ枚ステージ３２の直径：３２０謹テーブル回転数：“−７ｒ、ｐ、ｍ。

電極３と被処理物フ、との距離：’４０ｍ電極３の温度
：　３５−０℃ 高周波電源２の周波数：　１３．５６　ＭＨｚ高周波電
源２の出カニ２００Ｗ真空度　：　　０．３　Ｔｏｒｒ使用ガスオよび流量：　ＳｉＨ４，５０ＳＣＣＭ、　Ｎ
Ｈ３，３００ＳＣＣＭ前述した実施例は、本発明をプラ
ズマＣＶＤ装置に適用した例を示したが、本発明は他の
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。また、前述した実施例では、ステージ３２と保
持体３４ヲ、第２図に矢印Ｂ、Ｃで示すように、逆方向
へ回転させる例を示したが、両者は同一方向へ回転させ
た方が均一性には効果があり、このため内歯車４０と歯
車３９の間に図示しないアイドル歯車を追加するとよい
。さらにまた均一性を高めるために、ステージ３２と保
持体３４の回転比は整数倍でない方がよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、各被処理物内および
被処理物間の薄膜処理の均一性金高められると共に、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Ｍ−Ｉ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■−■線断面図
、第８図は参考装置の断面図、第９図は第８図のＩＸ−
ＩＸ線断面図、第１０図は第８図および第９図に示した
参考装置による成膜結果全示す図、第１１図は第８図お
よび第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、−３
０・・・テーブル、３２・・・ステージ、　３４・・・
保持体、　３５・・・軸、３６　、３９・・・歯車、　
３７・・・中心歯車、　４０・・・内歯車。

Claims

【特許請求の範囲】

　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テーブルと、前記テーブルの同
心円周上に回転自在に設けられた複数のステージと、同
ステージの同心円周上に回転自在に設けられた被処理物
載置用の複数の保特体と、前記テーブル、ステージおよ
び保持体に回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。