JPH07273053A - 処理装置及びアルミ系部材のコーティング方法 - Google Patents

処理装置及びアルミ系部材のコーティング方法

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JPH07273053A
JPH07273053A JP8557394A JP8557394A JPH07273053A JP H07273053 A JPH07273053 A JP H07273053A JP 8557394 A JP8557394 A JP 8557394A JP 8557394 A JP8557394 A JP 8557394A JP H07273053 A JPH07273053 A JP H07273053A
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JP
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processing chamber
processing
chamber
aluminum
mounting table
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JP8557394A
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English (en)
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Mitsuaki Komino
光明 小美野
Masayuki Kitamura
昌幸 北村
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハなどの被処理体を処理する処理
装置において、ClF3、NF3などのハロゲン系のクリ
ーニングガスに曝されても、その表面が腐食しないよう
にする。 【構成】 ウエハWに対して所定の処理を施す様に構成
された処理室2内の、載置台21、静電チャック27、
加熱装置22の表面を、予めフッ素で置換したコーティ
ング処理を施し、表面にAlF3を形成させておく。 【効果】 AlF3は極めて安定した物性を有し、Cl
3、NF3などハロゲン系ガスに対して不動態となる。
その結果耐食性が向上し、腐食しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理装置及び当該処理
装置に使用されるアルミ系部材のコーティング方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体ウエハ(以下、「ウエハ」
という)表面に絶縁膜やシリコンの薄膜を形成するのに
用いられるCVD装置を例にとって説明すると、従来か
らこの種のCVD装置によれば、気密に構成された処理
室内にある載置台に、被処理体であるウエハを載置し、
さらにこの処理室内に所定の処理ガスを導入すると共
に、この処理室内を所定の減圧雰囲気、例えば10-6
orr程度まで真空引きして、前記ウエハに対して所定
の薄膜形成処理を行うように構成されている。
【0003】他方前記載置台の下面側には、例えば交流
電源からの電力の供給を受けて、前記載置台上のウエハ
を所定の温度にまで加熱するためのヒータなどの加熱装
置が設けられている場合もある。
【0004】そして前記したCVD装置の処理室におけ
る前記載置台、処理室内壁等は、一般的にその表面がア
ルマイト処理されたアルミ系材料で構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記したよう
に、CVD装置によって被処理体であるウエハに薄膜形
成処理を行っていると、前記した載置台、処理室内壁等
の表面にその都度反応生成物が付着していく。そして処
理室内は厳格な清浄雰囲気が必要であるから、一定回数
処理する毎に、処理室内にクリーニングガスを流入させ
てこれら反応生成物を除去することが行われているが、
この種のクリーニングガスについては、反応生成物の除
去に優れたClF3、NF3ガスが注目されている。
【0006】しかしながら、これらClF3、NF3ガス
は極めて反応性が強いため、処理室内壁や載置台自体を
もエッチングしてしまい、これらの耐用度を減殺させた
り、場合によっては処理に支障をきたすおそれがあっ
た。
【0007】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記したClF3、NF3ガスを流しても腐食しな
い、耐食性に優れた載置台、処理室内壁を有する処理装
置を提供して、前記問題の解決を図ることを目的とす
る。さらに本発明は、かかる処理装置に使用される部材
の耐食性を向上させる具体的な方法を提供することをも
その目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、まず請求項1によれば、排気手段によって排気可能
な処理室を有し、前記処理室内に存する被処理体に対し
て所定の処理を施す如く構成された処理装置において、
前記処理室内の雰囲気と接するアルミ系部材の表面が、
予めフッ素で置換されてコーティングされていることを
特徴とする、処理装置が提供される。
【0009】請求項2によれば、排気手段によって排気
可能な処理室を有し、前記処理室内に存する被処理体に
対して所定の処理を施す如く構成された処理装置におい
て、部材表面の反応生成物を除去するためのクリーニン
グガスを供給した際に、当該クリーニングガスと接する
部位のアルミ系部材の表面が、予めフッ素で置換されて
コーティングされていることを特徴とする、処理装置が
提供される。
【0010】請求項3によれば、前記処理室内に被処理
体を加熱する加熱手段を有し、当該加熱手段表面が、予
めフッ素で置換されてコーティングされていることを特
徴とする、処理装置が提供される。
【0011】請求項4では、前記処理室内に被処理体を
保持する被処理体保持機構を有し、当該被処理体保持機
構の表面が、予めフッ素で置換されてコーティングされ
ていることを特徴とする、処理装置が提供される。
【0012】また請求項5によれば、前記請求項1、
2、3又は4に記載される処理装置におけるアルミ系部
材を、予めコーティングするにあたり、その方法とし
て、対象とするアルミ系部材をチャンバ内に置き、さら
にこのチャンバ内を所定の温度に維持しつつ、さらにこ
のチャンバ内にフッ素系ガスを流入させることを特徴と
する、アルミ系部材のコーティング方法が提供される。
【0013】かかるコーティング方法において、請求項
6に記載したように、前記チャンバを構成する壁体の内
側表面を、予めニッケルコーティングしてもよい。
【0014】
【作用】前記目的を達成するため、まず請求項1によれ
ば、アルミ系部材表面をフッ素で置換してコーティング
すると、その表面に例えばClF3、NF3ガス等のハロ
ゲン系ガスに対する不動態である、AlF3を形成する
ことが可能である。従って、処理ガスと同様にしてこれ
らハロゲン系のクリーニングガスを処理室内に流入させ
ても、処理室内雰囲気と接するアルミ系部材表面に、前
記不動態が形成されているから、これらアルミ系部材は
腐食することはない。なおかかる作用を鑑みると、処理
室内にある載置台や、処理室内壁のみならず、排気系の
流路を構成する管、その他排気系のポンプなどを構成す
るアルミ系部材表面も、同様にフッ素で置換してコーテ
ィングすればなお好ましい。
【0015】請求項2によれば、処理装置における特定
部位、即ちクリーニングガスを供給した際に、当該クリ
ーニングガスと接する部位のアルミ系部材の表面が、前
記のように予めフッ素で置換されてコーティングされて
いるので、個別クリーニングの際に、当該被クリーニン
グ部位が腐食することはない。
【0016】請求項3によれば、前記処理室内に使用さ
れる被処理体を加熱する加熱手段にもそのような耐食性
が備わる。この場合、前記したAlF3は、その融点が
1040゜Cであるから、かかるように加熱装置に使用
しても、溶融せず良好な状態を保ち、また処理室内を汚
染することはない。
【0017】請求項4によれば、前記処理室内に装備さ
れる静電チャックなどの被処理体保持機構についても、
前記したような耐食性が備わる。
【0018】請求項5に記載したコーティング方法によ
れば、前記した処理装置におけるアルミ系部材のコーテ
ィングが好適になされる、またその際に使用するチャン
バの内側表面を、請求項6に記載したように、予めニッ
ケルコーティングしておくことにより、ハロゲン系ガ
ス、特にHF、HClガスに対する耐蝕性が得られるも
のである。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例にかかるCVD装置に
基づいて説明すると、図1は本実施例にかかる枚葉式の
CVD装置1の断面を模式的に示しており、このCVD
装置1は、所定の減圧雰囲気にまで真空引き自在な略円
筒状の処理室2を有している。
【0020】前記処理室2の上面には、略中空形状のシ
ャワーヘッド3が気密に設けられており、さらにこのシ
ャワーヘッド3の上部には、処理ガス導入管4が設けら
れている。そしてこのシャワーヘッド3の下面、即ち後
述の載置台21との対向面には、吐出口5が多数設けら
れており、前記処理ガス導入管4から導入される処理ガ
ス、例えばSiH4(シラン)+H2との混合ガスは、こ
のシャワーヘッド3の中空部から前記多数の吐出口5を
通じて、処理室2内の載置台21に向けて均等に吐出さ
れるようになっている。
【0021】他方前記処理室2の底部近傍には、真空ポ
ンプなどの排気手段6に通ずる排気管7が設けられ、当
該排気手段6の作動により、上記処理室2は、所定の減
圧雰囲気、例えば10-6Torrに設定、維持が可能な
ように構成されている。
【0022】前記処理室2の底部は、略円筒状の支持体
8によって支持された底板9によって構成され、さらに
この底板9の内部には冷却水溜10が設けられており、
冷却水パイプ11によって供給される冷却水が、前記冷
却水溜10内を循環するように構成されている。
【0023】そして前出載置台21は底板9の上面に加
熱装置22を介して設けられ、さらにこれら加熱装置2
2及び載置台21の周囲は、断熱壁12によって囲まれ
ている。この断熱壁12は、その表面が鏡面仕上げされ
て高い反射率を確保しており、後述の加熱装置22及び
当該加熱装置22によって加熱された載置台21の側面
からの放射熱を反射し、周囲との断熱が図られるように
構成されている。
【0024】前記加熱装置22は、図2に示したよう
に、絶縁体22aの中に略帯状の発熱体22bを適宜の
間隔をもって略渦巻状に形成したり、あるいは所定のパ
ターンに形成するようにして構成されており、前出処理
室2外部に設置されている交流電源23によって所定の
温度、例えば400゜C〜2000゜Cまで発熱させて
被処理体であるウエハWを所定の温度、例えば800゜
Cに維持することが可能である。
【0025】そして前記載置台21の上面には、被処理
体であるウエハWを吸着、保持するための静電チャック
24が設けられている。この静電チャック24は、図3
に示したように、半円形状の薄い電極板25、26の上
下を絶縁体27で覆った構造を有し、図2に示したよう
に、前記処理室2外部に設置されている相互に極性の異
なった直流高圧電源28、29に各々独立して接続され
ており、いわゆる双極型の静電チャックの電極を構成し
ている。そして前記直流高圧電源28、29からこれら
電極板25、26に対して、例えば2kVの直流電圧が
印加されると、その際に発生するクーロン力によって、
前記静電チャック24の上面(載置面)に載置されたウ
エハWを吸着、保持するように構成されている。
【0026】以上のようにして構成された載置台21に
は、さらに図1に示したように、その中心部に底板9、
上記断熱壁12を貫通した伝熱媒体供給管31、この伝
熱媒体供給管31と通ずる流路32が形成され、処理室
2外部から前記伝熱媒体供給管31を通じて供給され
た、例えばHeガスなどの伝熱媒体が、静電チャック2
4の載置面に載置されたウエハWの裏面に供給されるよ
うに構成されている。
【0027】また前記載置台21中には、温度センサ3
3の検知部33aが位置しており、載置台21内部の温
度を逐次検出するように構成されている。そしてこの温
度センサ33からの信号に基づいて、前出加熱装置22
に給電する交流電源23のパワー等が制御され、載置台
21の載置面を所定温度に制御するように構成されてい
る。
【0028】前出断熱壁12の側面外周と、底板9の側
面外周、及び前出支持体8の側面外周と、処理室2の側
壁2a内周とによって創出される略環状の空間内には、
前記載置台21の載置面に載置されるウエハWを、リフ
トアップ−リフトダウンさせるためのリフター41が設
けられている。
【0029】このリフター41の上部は、前記ウエハW
の曲率に適合した一対の半環状の載置部材42、43及
び当該各載置部材42、43の下面に垂直に設けられて
いる支持柱44、45とによって構成され、ウエハW
は、これら各載置部材42、43の内周周縁部に設けら
れた適宜の係止部上に載置される。一方前記リフター4
1の下部構成は、図1に示したように、前記各支持柱4
4、45の下端部が、前出断熱壁12の側面外周等によ
って創出される前出略環状の空間内の底部を気密に閉塞
している環状の支持板46を上下動自在に貫通して、モ
ータなどの昇降駆動機構(図示せず)に接続されてお
り、当該昇降駆動機構の作動によって、図1に示した往
復矢印のように上下動する如く構成されている。
【0030】また処理室2内おける上記支持板46と上
記支持柱44、45との貫通箇所には、夫々ベローズ4
7、48が介在しており、これら各ベローズ47、48
によって、前記処理室2内の気密性は確保されている。
【0031】以上のように構成されている処理室2の外
方には、ゲートバルブ51を介して気密に構成されたロ
ードロック室52が設けられており、その底部に設けら
れた排気管53から真空引きされて、このこのロードロ
ック室52内も、前記処理室2と同様、所定の減圧雰囲
気、例えば10-6Torrに設定、維持が可能なように
構成されている。
【0032】そしてこのロードロック室52の内部に
は、やはりゲートバルブを介して隣接しているカセット
収納室(図示せず)内のカセットと、前記処理室2内の
載置台21との間でウエハWを搬送させる搬送アーム5
4を備えた搬送装置55が設けられている。
【0033】本実施例にかかるCVD装置1の部材構成
は以上のように構成されており、次にその材料系につい
て説明すると、前記載置台21及び加熱装置22の絶縁
体22a、静電チャック24の絶縁体27は、各々同一
の材料構成になっている。例えば載置台21についてい
うと、この載置台の21はAl系セラミックスであるA
23の表面をフッ素置換することによって、その表面
にAlF3が形成されたものを用いてある。
【0034】このようにAl23の表面にAlF3を形
成させる方法としては、下記のような方法が挙げられ
る。即ち図4に示したように、その内面にニッケルコー
ティングされた熱伝導性の良好な材質、例えばステンレ
スで構成されたチャンバ61の上部に給気管62、下部
に排気管63を設けるとともに、このチャンバ61の内
部に処理台64を形成する。そしてこの載置台64の下
面に加熱装置65を設置する。
【0035】そして前記処理台64の上に前記CVD装
置1で使用する載置台21を載せて、加熱装置65を作
動させて、載置台21を所定の温度、例えば300゜C
に維持させて、給気管62からフッ素系ガス、例えばH
Fをチャンバ61内に供給すると同時に排気管63から
排気させる。そうすると、載置台21の表面は、次のよ
うな反応が進行する。即ち、 AlN+3HF → AlF3+NH3 Al23+6HF →2AlF3+3H2O となって、この載置台21の表面にAlF3が形成され
るのである。
【0036】なおかかるコーティングプロセス中、チャ
ンバ61の内面は、既述の如くニッケルでコーティング
されているから、ハロゲン系ガス、特にHF、HClガ
スに対する耐蝕性を有している。
【0037】さらに前記ClF3に代えて、NF3をチャ
ンバ61内に流入させてもよい。この場合には、 2Al23+4NF3 → 4AlF3+3O2↑+2N2
↑ となって、やはりAl23の表面にAlF3が形成され
る。他の加熱装置22の絶縁体22a、静電チャック2
4の絶縁体27についても全く同様な方法によってその
表面にAlF3が形成されている。
【0038】本発明の実施例にかかるCVD装置1は以
上のように構成されており、次にその動作を説明する
と、処理室2とロードロック室52とが同一減圧雰囲気
になった時点で、ゲートバルブ51が開放され、成膜処
理されるウエハWは搬送装置55の搬送アーム54によ
って、処理室2内の載置台21の上方にまで搬入され
る。
【0039】このときリフター41の各載置部材42、
43は上昇しており、ウエハWは、これら各載置部材4
2、43の内周周縁部の係止部上に載置される。そして
ウエハWをそのようにして載置した後、搬送アーム54
はロードロック室52内に後退し、ゲートバルブ51は
閉鎖される。
【0040】その後リフター41の各載置部材42、4
3は下降して、ウエハWは載置台21の静電チャック2
4の載置面に載置され、既述の高圧直流電源28、29
からの直流電圧を電極板25、26に印加させることに
よって、ウエハWは、上記電圧印加の際に発生するクー
ロン力によって当該載置面に吸着保持される。
【0041】而してその後、交流電源23からの電力を
加熱装置22の発熱体22bに供給して加熱装置22を
作動させてウエハWを所定温度、例えば800゜Cにま
で加熱するとともに、処理ガス導入管4から処理ガス、
例えばSiH4(シラン)+H2を処理室2内に導入する
と、ウエハWの成膜処理が開始されるのである。
【0042】このようにして被処理体であるウエハWの
表面に対して成膜処理が行われるのであるが、処理室2
内の部材、殊に被処理体であるウエハWと同程度の温度
にまで達する載置台21、静電チャック24並びに加熱
装置22の表面にも、反応生成物が付着する。これをそ
のまま放置すると処理室2内の汚染の原因となるので、
所定の処理回数毎に、処理室2内をクリーニングする必
要がある。
【0043】この場合、使用するクリーニングガスはC
lF3やNF3が最近は用いられているが、従来のCVD
装置における載置台、静電チャック、さらには加熱装置
で用いられている材料では、既述の如くクリーニングガ
スであるClF3やNF3によってその表面が腐食されて
いた。
【0044】しかしながら、本実施例における載置台2
1、静電チャック24表面の絶縁体27、並びに加熱装
置22表面の絶縁体22aの各表面には、これらClF
3やNF3に対して不動態であるAlF3が形成されてい
るので、そのような腐食は発生しないものである。
【0045】即ちAlF3の結合解離エネルギーは66
5[kJ/mol]であり、安定体と言われているAl
23の490[kJ/mol]より大幅に大きくなって
おり、極めて安定した不動態となっている。しかもその
融点は1040゜Cであるから、前記したような成膜処
理における温度(800゜C)においても極めて安定し
ている。従って載置台21を始めとして静電チャック2
4表面の絶縁体27、並びに加熱装置22の各表面の耐
食性は大きく向上し、前記したクリーニングガスである
ClF3やNF3によってその表面が腐食するおそれはな
いものである。
【0046】なおそのようにアルミ系材料の表面に安定
した不動態であるAlF3を形成させるには、前記した
Al23表面のフッ素置換の他に、AlN表面のフッ素
置換、Al表面のフッ素置換の方法がある。即ち、Al
Nの場合にも前記したAl23の場合と同様、例えば図
4に示した対象物を所定温度に設定、維持したまま、チ
ャンバ61内に、ClF3やNF3を流入させればよい。
前者の場合には、 2AlN+2ClF3 → 2AlF3+N2↑+Cl2↑ 後者の場合には、 AlN+NF3 → AlF3+N2↑ となって、いずれの場合にも表面にAlF3が形成され
る。またAlの場合には、F2を供給させることによ
り、 2Al+3F2 →2AlF3 となって、やはりその表面に不動態であるAlF3が形
成される。
【0047】次に発明者らが実際にAlF3を形成した
場合の耐食性について検証した結果を示す。試料として
前記したAl23表面にAlF3を形成させたものと、
従来のCVD装置における加熱装置の絶縁材に使用され
ているP−BN(パイロレテック−ボロンナイトライ
ド)とを、下記の同一条件の下でクリーニングガスであ
るClF3に曝した結果を図5の図表に示す。 条件:1Torr、620゜C下で、ClF3/N2=7
00/2800sccmを120分間流入させる。各試
料の面積はいずれも157cm2である。
【0048】これによれば、P−BNの場合には、実験
後1.55gも重量が減少し、容積も0.70cm3
少し、ClF3によって腐食されていることが確認され
るが、Al23表面にAlF3を形成させたものについ
ては、わずか0.01gしか減少せず、容積については
測定不能な程僅かであった。従ってAl23表面にAl
3を形成させたものについては殆ど腐食されておら
ず、極めて大きい耐食性が得られていることが確認でき
る。
【0049】なお前記実施例は、いわゆる熱CVD装置
に本発明を適用した例であったが、これに限らず本発明
は、プラズマCVD装置を始めとして、その他の半導体
処理装置、例えばエッチング装置、アッシング装置、ス
パッタ装置に適用することが可能である。
【0050】
【発明の効果】請求項1によれば、処理ガスと同様にし
てハロゲン系のクリーニングガスを処理室内に流入させ
ても、処理室内雰囲気と接するアルミ系部材表面が腐食
することはない。従ってこれらアルミ系部材の耐久性が
向上し、また処理室内汚染も防止される。
【0051】請求項2によれば、処理装置における特定
部位に対して個別にクリーニングガスを流入させても、
当該特定部位が腐食することはない。
【0052】請求項3によれば、前記処理室内に使用さ
れる被処理体を加熱する加熱手段にもそのような耐食性
が備わるので、例えば熱処理装置に対しても適用可能で
ある。
【0053】請求項4によれば、前記処理室内に装備さ
れる静電チャックなどの被処理体保持機構についても、
前記したような耐食性が備わり、クリーニングに対する
耐久度が向上する。
【0054】請求項5に記載したコーティング方法によ
れば、前記した処理装置におけるアルミ系部材のコーテ
ィングが好適になされる、請求項6に記載したように、
その際に使用するチャンバの内側表面を、予めニッケル
コーティングしておくことにより、ハロゲン系ガス、特
にHF、HClガスに対する耐蝕性が得られるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかるCVD装置の断面を模
式的に示した説明図である。
【図2】本発明の実施例にかかるCVD装置の載置台の
断面を模式的に示した説明図である。
【図3】本発明の実施例にかかるCVD装置の載置台の
概観を示す斜視図である。
【図4】図1のCVD装置における載置台の表面にAl
3を形成させる方法の説明図である。
【図5】実施例で採用された載置台の材料構成であるA
lF3表面にAlF3を形成させた試料と従来のP−BN
試料とをClF3に曝した場合の各々の腐蝕の度合いを
示す図表である。
【符号の説明】
1 CVD装置 2 処理室 4 処理ガス導入管 6 排気手段 21 載置台 22 加熱装置 24 静電チャック W ウエハ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気手段によって排気可能な処理室を有
    し、前記処理室内に存する被処理体に対して所定の処理
    を施す如く構成された処理装置において、 前記処理室内の雰囲気と接するアルミ系部材の表面が、
    予めフッ素で置換されてコーティングされていることを
    特徴とする、処理装置。
  2. 【請求項2】 排気手段によって排気可能な処理室を有
    し、前記処理室内に存する被処理体に対して所定の処理
    を施す如く構成された処理装置において、 部材表面の反応生成物を除去するためのクリーニングガ
    スを供給した際に、当該クリーニングガスと接する部位
    のアルミ系部材の表面が、予めフッ素で置換されてコー
    ティングされていることを特徴とする、処理装置。
  3. 【請求項3】 前記処理室内に被処理体を加熱する加熱
    手段を有し、当該加熱手段表面が、予めフッ素で置換さ
    れてコーティングされていることを特徴とする、請求項
    1又は2に記載の処理装置。
  4. 【請求項4】 前記処理室内に被処理体を保持する被処
    理体保持機構を有し、当該被処理体保持機構の表面が、
    予めフッ素で置換されてコーティングされていることを
    特徴とする、請求項1、2又は3に記載の処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3又は4に記載される処
    理装置におけるアルミ系部材を、コーティングする方法
    であって、対象とするアルミ系部材をチャンバ内に置
    き、さらにこのチャンバ内を所定の温度に維持しつつ、
    さらにこのチャンバ内にフッ素系ガスを流入させること
    を特徴とする、アルミ系部材のコーティング方法。
  6. 【請求項6】 前記チャンバを構成する壁体の内側表面
    が、ニッケルコーティングされていることを特徴とす
    る、請求項5に記載のアルミ系部材のコーティング方
    法。
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