JPH0691021B2

JPH0691021B2 - 真空槽内における基板ホルダ−などのクリ−ニング方法及び装置

Info

Publication number: JPH0691021B2
Application number: JP26119086A
Authority: JP
Inventors: 泉中山; 章敏鈴木; 浩之名和; 智彦金子
Original assignee: 日本真空技術株式会社
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPS63114210A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、真空槽、例えばCVD装置内における基板ホル
ダーなどのクリーニング方法及び装置に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

第９図は第１の従来例（80）を示し、ウェハー（90）は
複数枚マウントする場合を示しているが、１枚だけをマ
ウントする場合でも同様である。ウェハー（90）をマウ
ントしたステージ本体（81）はアースシールド（82）と
共に回転伝達機構（91）を介してモーター（86）により
回転駆動される。ステージ本体（81）とアースシールド
（82）は絶縁碍子（83）により電気的に絶縁されてお
り、ステージ本体（81）にはDC又はRF電力導入部（88）
（回転接触式、コンデンサーカップリング式等の方法が
ある）によりDC又はRF電力が印加される。回転の際の真
空シール及び回転軸の芯ブレ防止は真空槽壁（84）の開
口に嵌着された真空回転シール（85）によって行なわれ
る。（シール方法にはＯリングシール、ウイルソンシー
ル又は磁性流体シール等が用いられる）。

ステージ本体（82）には加熱ヒーター、冷却水路の両方
又は片方が設けられておりヒーター電力、冷却水の導入
は導入部（89）（ロータリーユニオン等）により行なわ
れる。第10図は第２の従来例（80′）を示すが第９図の
従来例（80）との差異は加熱ヒーター機構（92）をステ
ージ本体（81）とは切り離して真空層（84）に固定して
設置している点であり、回転に関する機構等は同様であ
る。なお、第９図に対応する部分については同一の符号
を付すものとする。

然るに、成膜やエッチング等の処理を行なった場合、ス
テージ本体（81）表面のみならず第９図ではアースシー
ルド（82）の表面全体及び真空槽壁（84）が、また第10
図ではステージ本体（81）裏側やヒーターアッセンブリ
（92）表面等に成膜物質や反応ガス等が付着堆積し、汚
染されるが、このような場合はクリーニングがやりにく
い。また第９図の場合ではプラズマをステージ本体（8
1）表面にRF（又はDC）電力を印加することにより発生
し、クリーニングしたとしてもステージ本体（81）表面
及びプラズマにさらされている近傍の構成材表面はクリ
ーニングされるが前記のような個所はされにくい。（プ
ラズマが発生しない、またはしても極めて密度が薄
い）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記のような問題を解決し、単純な構成で、従
来、クリーニングできなかった、もしくはされにくかっ
た部所や部材まで真空槽内の真空を維持しながら容易に
クリーニングすることができる方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕以上の目的は本発明の第１発明によれば、真空槽の壁部
に固定された電極部材に対し、表面処理されるべき基板
を支持するための基板ホルダーを相対的に移動可能と
し、かつこれらのうち前者のみ、または前者と後者の双
方に交流電圧を印加し、これらの間の距離が所定値以下
では前記基板ホルダーの前記電極部材とは反対側の空間
に発生しているプラズマにより該基板ホルダー及びこれ
に近在する他部材をクリーニングし、これらの間の距離
が前記所定値以上ではプラズマがこれらの間に転移する
ことを利用して、特に基板ホルダーの背面、前記電極部
材及びこれらに近在する他部材をクリーニングするよう
にしたことを特徴とする真空槽内における基板ホルダー
などのクリーニング方法によって達成される。

また本発明の第２発明によれば、真空槽の壁部もしくは
これに固定された電極部材と；前記壁部又は前記電極部
材を大気に対し真空シールされて摺動自在に挿通した駆
動軸と；該駆動軸の前記真空槽側の端部に固定され、表
面処理されるべき基板を支持するための基板ホルダー
と；前記駆動軸をその軸方向に沿って駆動するための駆
動機構と；から成り前記電極部材と前記基板ホルダーと
の前者のみまたは前者、後者へ双方に交流電圧を印加
し、前記駆動機構の駆動により前記電極部材から前記基
板ホルダーを所定値以下の距離に位置させているときは
前記基板ホルダーの前記電極部材とは反対側の空間に存
在するプラズマにより前記基板ホルダー及びこれに近在
する他部材をクリーニングするようにし、また前記所定
値以上の距離に位置させているときは、プラズマが前記
電極部材と前記基板ホルダーとの間に転移することを利
用して、特に前記基板ホルダーの背面、前記電極部材及
びこれらに近在する他部材をクリーニングさせるように
したことを特徴とする真空槽内における基板ホルダーな
どのクリーニング装置によって達成される。

〔作用〕

電極部材と基板ホルダーとの間の距離が所定値以下にあ
るときはプラズマの基板ホルダーの上方、もしくは基板
ホルダーに関し電極部材とは反対側の空間に発生し、こ
れにより基板ホルダーの基板を支持させる方の面及びこ
れに近在する真空槽壁等各部材をプラズマによりクリー
ニングする。

次いで、電極部材と基板ホルダーとの間の距離を所定値
以上にするとプラズマは電極部材と基板ホルダーとの間
の空間内へと転移し、主として基板ホルダーの背面及び
電極部材の上面（従来、クリーニングしにくかった部
所）がプラズマによりクリーニングされる。勿論、この
ときプラズマが及ぶ他の部所もクリーニングされる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例によるCVD装置について図面を参
照して説明する。

第１図は本実施例のCVD装置の全体を示すが、図におい
て真空層（１）の一側端壁部には反応ガス導入用ノズル
（２）が取り付けられ、他端側の底壁部には排気孔
（３）が形成されている。排気孔（３）は排気パイプ
（４）及びメインダクト（５）を介して図示しない排気
装置に接続されている。また、他端壁部にはウェハー取
出用の開口（70）が形成され、これは図示せずとも気密
なゲートバルブにより開閉自在となっている。

真空槽（１）の下方には本発明に係わる上下回転駆動機
構（６）が配設され、カバー（７）はこれを覆ってい
る。これらは真空槽（１）に対し固定され、また真空槽
（１）は架台（60）（部分的に図示）にボルト（61）に
より固定されている。

真空槽（１）内には第２図及び第３図に明示されるよう
に円板形状のサセプター（９）が臨んでおり、この直下
にはステージ本体（８）が配設され、その外周縁部にお
いて、絶縁フランジ（11）を介して、これと同心的に配
設されたアースシールド体（10）にボルト（12）により
気密に固定されている。アースシールド体（10）は外周
縁部で気密にボルト（43）により真空槽（１）の底壁部
（14）に固定されている。アースシールド体（10）の上
面には石英製リング（13）が貼着されている。

サセプター（９）には、これと一体的にその中心部で回
転軸（15）が固定されており、ステージ本体（８）の中
心孔（8a）を挿通して、ベロー（16）を有する真空回転
シール装置（17）により気密に、かつ回転可能に支承さ
れている。真空回転シール装置（17）は更に上下一対の
ベアリング（18a）（18b）を有し、これらで回転軸（1
5）を支承するのであるが、これらベアリング（18a）
（18b）を嵌着させたベアリングケース（19）は下端部
で中間取付板（20）に固定されている。

回転軸（15）の下端部近くにはプーリ（21）が固定さ
れ、またこの下方に位置する下段取付板（26）には当板
（27）を介してモータ（25）が固定されている。当板
（27）はボルト（51）によりモータ（25）に固定され、
第５図に示すように該当板（27）はその垂直部（27a）
がアングル部材（120）にボルト（121）により固定され
ることにより取付板（26）に対し固定される。モータ
（25）の回転軸（24）の先端部にはプーリ（23）がキー
（123）と六角孔付止めねじ（123）により固定されてお
り、これと上述のプーリ（21）との間にタイミングベル
ト（22）が巻装されている。

下段取付板（26）の下方には更に基台板（28）が配設さ
れ、これは第３図〜第５図に明示されるように等角度間
隔で配設された３本のガイドシャフト（35）により上方
のステージ本体（８）と一体的に固定される。ガイドシ
ャフト（35）の上端部のねじ部（38a）がステージ本体
（８）のねじ孔に螺着固定され、下端部のねじ部（38
b）にはナット（124）が螺着締めつけられることにより
基台板（28）に固定される。上段取付板（39）及び中間
取付板（20）、下段取付板（26）にはリニアボールベア
リング（36）（37）が固定されており、ガイドシャフト
（35）を摺動自在に案内しており、これにより上段取付
板（39）、中間取付板（20）、下段取付板（26）はガイ
ドシャフト（35）に沿って正確に上下動することができ
るようになっている。

基台板（28）にはエアシリンダ装置（29）が固定されて
おり、その駆動ロッド（30）の先端部はボルト（31）に
より下段取付板（26）に固定されている。回転軸（15）
の下端部は下段取付板（26）の開口（26a）を挿通して
おり、これに軸部水冷導入装置（50）が取り付けられて
いる。これは主としてロータリーユニオンから成ってお
り、図示せずとも、こゝから冷媒が導入され、回転軸
（15）の中空部を通って、ステージ本体（８）の中空部
に供給され、更に回転軸（15）の他方の中空部を通って
循環するようになっている。（矢印で冷媒の導入、導出
を示す）上段取付板（39）には更にウェハー・リフトピン（40）
が第４図に明示されるように３本その下端部で螺着、固
定されており、その上端部はステージ本体（８）の周縁
部に形成した貫通孔（8b）を挿通している。ステージ本
体（８）の底部と上段取付板（39）との間にはウェハー
・リフトピン（40）を被覆するようにベロース（41）が
張設されている。これにより、ウェハー・リフトピン
（40）は大気とは遮断した状態におかれる。

基台板（28）には更にウェハー上下駆動シリンダー装置
（32）が固定され、その駆動ロッド（33）の先端部はリ
ンクボール（34）を介して上段取付板（39）に結合され
ている。

第２図に示すようにサセプタ（９）には中心の周りに等
角度間隔で３個の長孔（42）が形成され、これらは上述
のウェハー・リフトピン（40）が配設されている円周と
同一の円周上にあって、第３図では整列していないが、
サセプター（９）をステージ本体（８）に対し回動させ
ることにより第２図に示すように整列するようになって
いる。各図でウェハーは図示されていないが、サセプタ
ー（９）の上に載置されたウェハーはシリンダ装置（3
2）の駆動により駆動ロッド（33）は上昇し、従って上
段取付板（39）及びウェハー・リフトピン（40）が、上
昇するとウェハーを押し上げるようになっている。サセ
プター（９）はモータ（25）により回転駆動されるので
あるが、その長孔（42）がウェハー・リフトピン（40）
と整列する位置で停止するようにするための位置決め手
段（102）はプーリ（21）の下方に配設されている。

またステージ本体（８）の外周縁部にはセンサー取付支
柱（44）の上端部が固定されており、これにはセンサー
（45）（62）が取付けられていて、センサー（45）は下
段取付板（26）の上昇位置、従ってサセプター（９）の
上昇位置を検出し、センサー（62）は上段取付板（3
9）、従ってウェハー・リフトピン（40）の上昇位置を
検出するようになっている。

なお、第３図に概略的に示すが、ステージ本体（８）に
は電路（101）を介してRF電力供給部（100）からRF電力
が供給されるようになっている。

以上、本発明の実施例について説明したが、次に、この
作用、効果などについて説明する。

図示せずともサセプター（９）の上にはウェハーもしく
は基板が載置されているものとする。また、真空槽
（１）内は所望の圧力に排気され、またグロー放電によ
るプラズマ発生に必要なガス気体が所定の圧力迄導入さ
れているものとする。

シリンダ装置（29）を駆動すると、ロッド（30）の上昇
と共に下段取付板（26）、上段取付板（20）、これとベ
アリングケーシング（19）及びベアリング（18a）（18
b）を介して一体的な回転軸（15）は上昇する。従っ
て、これと一体的なサセプター（９）も上昇し、ステー
ジ本体（８）の上面から距離ｄが増大する。ステージ本
体（８）には交流（高周波）電圧を印加しているものと
する。

第８図Ａ、Ｂ、Ｃはこのときのｄの変化と、プラズマＰ
（グロー放電）の発生状況及びサセプター（９）又はこ
の上のウェハーＷに発生する電位Ｖとの関係を示してい
るが、第８図Ａではｄがd₁と小さいがDCバイアス電圧Vd
c₁は比較的大きい。第８図Ｂに示すようにｄがd₂と大き
くなるとDCバイアス電圧Vdc₂は小さくなる。然しながら
プラズマＰはいずれの場合でもサセプター（９）の上方
にあるが更に第８図Ｃに示すようにｄは更に大きくなる
とプラズマＰはサセプター（９）とステージ本体（８）
との間に転移する。すなわち、サセプター（９）の上昇
距離ｄに応じて、これに加えられる電位及びDCバイアス
電圧を変化させることができると共にｄを更に大きくす
るとプラズマＰの発生状況を第８図Ｃに示す如く大きく
変えることができる。

一般に、スパッター、エッチング、Ｐ−CVD等の処理中
にはウェハーにRFバイアスを与え、また膜質、ステップ
カバレージ、エッチングの異方性等に対する処理効果を
図るために適切なDCバイアス電圧をウェハーに供給する
ようにしているが、従来はこれを電気的な調節により行
なっていた。然しながら、本実施例によれば、サセプタ
ー（９）を上下に移動させてステージ本体（８）からの
上下方向の距離ｄを変えることにより容易にこのDCバイ
アス電圧を変えることができる。

従って、本実施例ではサセプター（９）の上に載置させ
るウェハーの表面に形成される膜質、その他の特性を考
慮してサセプター（９）の上昇位置が決められる。中間
取付板（20）、下段取付板（26）はガイドシャフト（3
5）により案内されて上昇する。従って回転軸（15）は
ガイドシャフト（35）に沿って正確に芯ぶれすることな
く上昇し、所定高さに至ると、これがセンサー取付支柱
（44）に取り付けられたセンサー（45）がこれを検知
し、この検知信号をシリンダ装置（29）に供給する。こ
れによりシリンダ装置（29）の駆動は停止し、サセプタ
ー（９）はステージ本体（８）から所定距離、離れた高
さで停止する。

次いモータ（25）が駆動される。この回転力はタイミン
グベルト（22）、プーリ（21）を介して回転軸（15）に
伝達され、サセプター（９）が回転する。反応ガス導入
用ノズル（２）から真空槽（１）内に反応ガスが導入さ
れ、サセプター（９）の上に載置されたウェハーの表面
に反応ガスの成分で成る薄膜が回転により一様な厚さで
形成される。

所定の厚さの薄膜が形成されると、反応ガスの導入を停
止し、モータ（25）の駆動は停止される。すなわち、サ
セプター（９）の回転は停止される。次いでシリンダ装
置（29）が駆動され、駆動ロッド（30）は下降され、サ
セプター（６）は下降され、センサー（45）の検知信号
によりシリンダ装置（29）は停止させられる。よって、
サセプター（９）は第３図に示す位置をとる。

なお、モータ（25）の駆動停止時には位置決め手段（10
2）によりサセプター（９）はその長孔（42）が下方の
ウェハー・リフトピン（40）と整列した角度位置で回転
停止する。

次いで、ウェハー上下駆動シリンダ装置（32）が駆動さ
れ、上段取付板（39）が上昇させられる。従って、ウェ
ハー・リフトピン（40）が共に上昇し、サセプター
（９）の長孔（42）から突出し、ウェハーを押し上げ
る。図示せずとも、開口（70）より真空槽（１）内に導
入された搬送用フオークがウェハーの下に挿入され、次
いで該フオークが若干上昇し、ウェハーをウェハー・リ
フトピン（40）から離脱させ、かつこのウェハーを受け
て、真空槽（１）の一側壁部に形成した開口（70）を通
って隣接する取出室へと導出される。

取出室では、次のウェハーがフオークにのせられ、開口
（70）より真空槽（１）内へ搬送され、突出しているウ
ェハー・リフトピン（40）の上で停止し、次いでフオー
クを下降させてウェハーをウェハー・リフトピン（40）
の上にのせる。フオークは更に若干、下降した後、開口
（70）から取出室へと退却する。

次いで、シリンダ装置（32）が駆動されてウェハー・リ
フトピン（40）は第３図に示す位置まで下降する。よっ
てウェハーはサセプター（９）の上に載置される。な
お、センサー（62）により下降位置は検知され、この検
知信号によりシリンダ装置（32）の駆動は停止される。
以下、再び上述の作用が繰り返される。

次に、本発明に係わるサセプター（９）などのクリーニ
ング作用について説明する。

この場合にはウェハーはサセプター（９）には載置させ
ておらず、第８図Ａ又はＢに示す位置でサセプター
（９）及びこれに近在する部材、例えば真空槽（１）の
壁部がプラズマＰの衝げきによりクリーニングされる。
然しながら、このときプラズマＰは第８図Ａ、Ｂに示さ
れるようにサセプタ（９）の背面やステージ本体（８）
の上面近傍には存在しないか、殆んど存在しないので、
これら部分はクリーニングされない。

次いでシリンダ装置（29）を駆動してサセプター（９）
を更に大きく上昇させる。するとｄが所定値を越えたと
ころでプラズマＰの存在領域が大きく変移し、第８図Ｃ
に示すようにサセプタ（９）とステージ本体（８）との
間に存在するようになる。よってこれまでクリーニング
され得なかったサセプター（９）の背面、ステージ本体
（８）の上面、側面、真空槽（１）の壁部までプラズマ
によりクリーニングされることができる。

以上本発明の実施例について説明したが勿論本発明はこ
れに限定することなく本発明の技術的思想にもとづいて
種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施例では真空による減圧CVD装置を説
明したが、これに限ることなくスパッター、プラズマエ
ッチング、Ｐ−CVD装置など広範囲の基板の表面処理装
置に本発明は適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の真空槽内における基板ホル
ダーなどのクリーニング方法及び装置によれば、真空を
維持して、基板ホルダーの背面、その他、従来方式では
クリーニングされなかったか、されにくかった部所や部
材まで容易にクリーニングすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるCVD装置の部分破断正面
図、第２図は第１図におけるII−II線方向断面図、第３
図は第２図におけるIII−III線方向断面図、第４図は第
３図におけるIV−IV線方向断面図、第５図は同Ｖ−Ｖ線
方向断面図、第６図は第５図におけるVI−VI線方向断面
図、第７図は本CVD装置の要部の部分破断斜視図、第８
図は本実施例の作用を示す要部の概略図及び電圧を示す
グラフ、第９図は従来例のCVD装置の側面図及び第10図
は他従来例のCVD装置の側面図である。なお図において、（８）……ステージ本体（９）……サセプター（15）……回転軸（29）……シリンダ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽の壁部に固定された電極部材に対
し、表面処理されるべき基板を支持するための基板ホル
ダーを相対的に移動可能とし、かつこれらのうち電極部
材のみまたは電極部材と基板ホルダーの双方に交流電圧
を印加し、これらの間の距離が所定値以下では前記基板
ホルダーの前記電極部材とは反対側の空間に発生してい
るプラズマにより該基板ホルダー及びこれに近在する他
部材をクリーニングし、これらの間の距離が前記所定値
以上ではプラズマがこれらの間に転移することを利用し
て、特に基板ホルダーの背面、前記電極部材及びこれら
に近在する他部材をクリーニングするようにしたことを
特徴とする真空槽内における基板ホルダーなどのクリー
ニング方法。
【請求項２】真空槽の壁部に固定された電極部材と；前
記壁部又は前記電極部材を大気に対し真空シールされて
摺動自在に挿通した駆動軸と；該駆動軸の前記真空槽側
の端部に固定され、表面処理されるべき基板を支持する
ための基板ホルダーと；前記駆動軸をその軸方向に沿っ
て駆動するための駆動機構と；から成り前記電極部材と
前記基板ホルダーの前者のみ又はその双方に交流電圧を
印加し、前記駆動機構の駆動により前記電極部材から前
記基板ホルダーを所定値以下の距離に位置させていると
きは前記基板ホルダーの前記電極部材とは反対側の空間
に存在するプラズマにより前記基板ホルダー及びこれに
近在する他部材をクリーニングするようにし、また前記
所定値以上の距離に位置させているときは、プラズマが
前記電極部材と前記基板ホルダーとの間に転移すること
を利用して、特に前記基板ホルダーの背面、前記電極部
材及びこれらに近在する他部材をクリーニングさせるよ
うにしたことを特徴とする真空槽内における基板ホルダ
ーなどのクリーニング装置。