【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程におい
て化学反応を用いた気相成長を利用して薄膜を形成する
ＣＶＤ装置に関する。特に、本発明は、マルチチャンバ
方式のＣＶＤ装置（an integrated module multi-chamb
er CVD processing system）に関する。さらに、本発明
は、マルチチャンバ方式ＣＶＤ装置を用いた基板処理方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CVD apparatus for forming a thin film by utilizing vapor phase growth using a chemical reaction in a semiconductor manufacturing process. In particular, the present invention relates to a multi-chamber type CVD apparatus (an integrated module multi-chamb
er CVD processing system). Further, the present invention relates to a substrate processing method using a multi-chamber type CVD apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近の半導体製造の分野においては、半
導体素子の集積回路の高集積化・微細化が進んでいる。
それに伴い、半導体素子の信頼性を保持するため、半導
体回路を形成する配線への役割も大きくなっている。特
に、半導体素子の配線の微細化に伴い、その配線の良好
な耐性及び良好な品質が要求されている。配線の微細化
は、配線に流れる電流の電流密度を高くするため、エレ
クトロマイグレーションを起こし易くなる。これが原因
となって断線を発生させる。現在の配線材料であるＡｌ
は、スパッタリング法によって形成される。この方法で
は、微細なコンタクトホール部では段差被覆性（ステッ
プカバレージ）が劣化する。コンタクトホール部での底
や側壁への膜厚が、平坦部の膜厚に比べて非常に薄くな
る。その結果、コンタクトホール部の底部や側壁では断
線がいっそう起こり易くなるため、半導体素子の信頼性
を低下させる原因となる。2. Description of the Related Art Recently, in the field of semiconductor manufacturing, integrated circuits of semiconductor devices have been highly integrated and miniaturized.
Along with this, in order to maintain the reliability of the semiconductor element, the role of wiring for forming a semiconductor circuit has been increasing. In particular, with the miniaturization of the wiring of a semiconductor element, good durability and good quality of the wiring are required. The miniaturization of the wiring increases the current density of the current flowing through the wiring, so that electromigration easily occurs. This causes disconnection. Al, the current wiring material
Is formed by a sputtering method. In this method, step coverage is deteriorated in a fine contact hole portion. The film thickness on the bottom and the side wall in the contact hole portion is extremely smaller than the film thickness on the flat portion. As a result, disconnection is more likely to occur at the bottom or side wall of the contact hole, which causes a reduction in the reliability of the semiconductor element.
【０００３】このような微細コンタクトホール周辺の配
線形成をするために、従来のスパッタリング法によるＡ
ｌの成膜に代わる新しい成膜技術が導入されようとして
いる。その成膜技術のひとつとして、現在、化学的気相
成長法（いわゆる熱ＣＶＤ法）によるＷ膜（以下、ブラ
ンケットタングステンという）が注目されている。この
化学的気相成長法によれば、反応容器内に原料ガスであ
るＷＦ6 （６フッ化タングステン）と還元ガスであるＨ
2 を導入し反応容器内の圧力を１０〜１００Ｔｏｒｒと
し、通常４００〜５００℃に加熱された基板上でＷＦ6
とＨ2 が反応してＷ膜が基板上に形成する。通常、この
反応はその成膜速度が基板温度に依存する条件で行われ
る。すなわち、基板上での素反応が反応律速条件下で行
われる。In order to form a wiring around such a fine contact hole, A is formed by a conventional sputtering method.
A new film forming technology to replace the film forming of 1 is being introduced. As one of the film forming techniques, a W film (hereinafter, referred to as a blanket tungsten) by a chemical vapor deposition method (a so-called thermal CVD method) has attracted attention. According to this chemical vapor deposition method, WF6 (tungsten hexafluoride) as a source gas and H as a reducing gas are placed in a reaction vessel.
2 was introduced, the pressure in the reaction vessel was set to 10 to 100 Torr, and WF6 was placed on a substrate which was usually heated to 400 to 500 ° C.
Reacts with H2 to form a W film on the substrate. Usually, this reaction is carried out under conditions where the film formation rate depends on the substrate temperature. That is, the elementary reaction on the substrate is performed under a reaction-determining condition.
【０００４】この方法によれば、段差被覆性の点で、開
口径０．５μｍアスペクト比（深さと幅の比）が２以上
の微細コンタクトホールでもコンタクトホール内に均一
な膜厚のＷ膜を形成することができる。さらに、材質の
点で、Ｗ膜はエレクトロマイグレーション耐性も高い。
そのため配線がより微細になっても、非常に信頼性の高
い配線を形成することができる。According to this method, a W film having a uniform thickness is formed in a contact hole even in a fine contact hole having an opening diameter of 0.5 μm and an aspect ratio (ratio of depth to width) of 2 or more in view of step coverage. Can be formed. Further, in terms of material, the W film has high electromigration resistance.
Therefore, even if the wiring becomes finer, a very reliable wiring can be formed.
【０００５】このようなＷ膜を基板上に形成するための
薄膜形成装置について説明する。A description will be given of a thin film forming apparatus for forming such a W film on a substrate.
【０００６】図９は従来用いられてきた化学的気相成長
法によってブランケットＷ膜を形成するためのＣＶＤ装
置の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a CVD apparatus for forming a blanket W film by a conventional chemical vapor deposition method.
【０００７】後方のランプヒータ５によって加熱された
基板保持体４上に基板３を置き、上下可能な基板固定具
９によって基板３のへりの部分を全部に渡って押し当て
て基板３を固定する。The substrate 3 is placed on the substrate holder 4 heated by the rear lamp heater 5, and the substrate 3 is fixed by pressing the edge of the substrate 3 over the whole by a vertically movable substrate fixture 9. .
【０００８】基板保持体４の温度は熱電対６によって測
定され制御される。所望の温度に設定された基板保持体
４上に基板３が置かれる。基板固定具９で基板３を基板
保持体４上に固定させる。対向に位置するガス吹き出し
部１７より反応ガスが装置内に導入され基板３上に所望
の薄膜が反応によって形成される。未反応ガスおよび副
生成ガスは排気部２より排気される。また、米国特許
５，０３３，４０７の技術により、下部ノズル２０より
パージＡｒガスを導入し石英窓７上への成膜および基板
３の側面や裏面に成膜しないようにしている。The temperature of the substrate holder 4 is measured and controlled by a thermocouple 6. The substrate 3 is placed on the substrate holder 4 set at a desired temperature. The substrate 3 is fixed on the substrate holder 4 by the substrate fixture 9. A reaction gas is introduced into the apparatus from the gas blowing unit 17 located on the opposite side, and a desired thin film is formed on the substrate 3 by the reaction. The unreacted gas and the by-product gas are exhausted from the exhaust unit 2. In addition, according to the technology of US Pat. No. 5,033,407, a purge Ar gas is introduced from the lower nozzle 20 to prevent film formation on the quartz window 7 and film formation on the side and back surfaces of the substrate 3.
【０００９】一方、配線としてブランケットＷ膜はその
下地に密着層としてＴｉＷ膜またはＴｉＮ膜を必要とす
る。ＴｉＷ膜またはＴｉＮ膜はブランケットＷ膜の前工
程としてスパッタリングによって形成される。しかし、
その際、基板のへりの部分はスパッタリング用のリング
チャックの影によってＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜が堆積
せず下地のＳｉＯ2 が露出したままとなる。On the other hand, a blanket W film as a wiring requires a TiW film or a TiN film as an adhesion layer under the blanket W film. The TiW film or the TiN film is formed by sputtering as a process before the blanket W film. But,
At that time, the TiN (or TiW) film is not deposited on the edge of the substrate due to the shadow of the ring chuck for sputtering, and the underlying SiO2 remains exposed.
【００１０】そのためブランケットＷ膜がこのＳｉＯ2
上に形成すると、ブランケットＷ膜とＳｉＯ2 は密着性
が悪いため短時間でハガレを起こす。ハガレを起こせば
それはゴミの発生原因となり、装置内はもとより基板搬
送系全体へのダストパーテクル汚染の原因となる。ダス
トパーテクルは半導体製造工程に悪影響をおよぼし半導
体素子の歩留まりを低下させる。Therefore, the blanket W film is made of SiO2
When formed on the blanket, the blanket W film and SiO2 have poor adhesion, causing peeling in a short time. If peeling occurs, it causes dust, and causes dust particle contamination not only in the apparatus but also in the entire substrate transfer system. Dust particles have an adverse effect on the semiconductor manufacturing process and reduce the yield of semiconductor devices.
【００１１】従ってブランケットＷ成膜においてはこの
ＳｉＯ2 部分を隠しこの部分に成膜しないようにしなけ
ればならない。そのためブランケットＷ成膜処理におて
はリングチャックの形状とスパッタリングにおけるリン
グチャックの形状との整合をとっていた。ブランケット
Ｗ成膜用のリングチャックの内径をスパッタリングのリ
ングチャックの内径より小さくし、リングチャックを全
面に渡って基板に密着させていた。リングチャックと基
板を密着させることでＳｉＯ2 部分に反応ガスが侵入す
るのを防いだ。これにより、ＳｉＯ2 上にブランケット
Ｗが成膜するのを防止した。Therefore, in the blanket W film formation, it is necessary to hide this SiO2 portion so that no film is formed in this portion. Therefore, in the blanket W film forming process, the shape of the ring chuck is matched with the shape of the ring chuck in sputtering. The inner diameter of the blanket W film forming ring chuck was smaller than the inner diameter of the sputtering ring chuck, and the ring chuck was brought into close contact with the substrate over the entire surface. The close contact between the ring chuck and the substrate prevented the reaction gas from entering the SiO2 portion. This prevented the blanket W from being formed on SiO2 .
【００１２】ここで基板のへりの部分をリングチャック
で覆い基板のへりの部分のある一定幅は成膜されず成膜
範囲を限定することをシャドウ形成と呼ぶ。また、基板
のへりの部分の成膜されないある一定幅をシャドウと呼
ぶ。Here, the formation of a certain width of the edge portion of the substrate by covering the edge portion of the substrate with the ring chuck and limiting the film formation range is called shadow formation. Further, a certain fixed width of the edge portion of the substrate where the film is not formed is called a shadow.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の装置
には以下のような問題点があった。However, the above-mentioned conventional apparatus has the following problems.
【００１４】すなわちＷＦ6 とＨ2 との反応によるＷ薄
膜の形成の場合、その成膜速度が基板温度に大きく依存
するため、基板上に堆積する膜の膜厚分布は基板温度分
布で決定される。従ってまず均一な膜厚分布を得るため
には基板の温度分布が均一でなければならない。しかし
上記従来の装置では基板３と基板固定具９が基板のへり
の部分に沿って接触しているため、その接触部を伝わっ
て基板固定具９に熱が移動する。その結果、基板のへり
の部分から基板固定具９の逃げる熱量が大きく基板のへ
りの部分付近での温度低下が起こる。全基板表面上の膜
厚分布を均一にすることが達成できなかった。That is, in the case of forming a W thin film by the reaction between WF6 and H2 , since the film formation rate greatly depends on the substrate temperature, the film thickness distribution of the film deposited on the substrate is determined by the substrate temperature distribution. You. Therefore, in order to obtain a uniform film thickness distribution, the temperature distribution of the substrate must be uniform. However, in the above-described conventional apparatus, since the substrate 3 and the substrate fixture 9 are in contact with each other along the edge of the substrate, heat is transferred to the substrate fixture 9 via the contact portion. As a result, a large amount of heat escapes from the edge of the substrate to the substrate fixture 9, and a temperature drop occurs near the edge of the substrate. It was not possible to achieve a uniform film thickness distribution on the entire substrate surface.
【００１５】図１３は従来の装置において基板３上に成
膜したＷ膜のシート抵抗分布の一例であり、基板半径方
向のシート抵抗値の分布を示した図である。シート抵抗
は膜厚に反比例するためシート抵抗値が高いほどその部
分の膜厚が薄いことを示す。したがって、そのシート抵
抗値が高い箇所では温度が相対的に低く成膜速度が遅く
なっていることを意味する。逆に、シート抵抗値が低い
ほどその部分の膜厚が厚く、従って、その箇所は温度が
相対的に高く成膜速度が速くなっていることを意味す
る。図１３によれば基板のへりの部分付近のシート抵抗
の上昇が著しく、基板の中央付近に比べて温度が低く膜
厚が薄くなっていることいえる。また、基板３の温度分
布は、基板保持体４の温度分布の影響も大きく受ける。
その基板保持体４の温度分布は、後方のランプヒータ５
の照射分布の影響を最も大きく受ける。従って、本装置
で用いられているサークルヒータなど非対称形や切れ目
のある場合は基板保持体４の温度分布が不均一になるこ
とで、基板３の温度分布も不均一になり、その結果、全
基板上の膜厚分布が不均一になる。また均一な光照射が
得られたとしてもランプヒータ５と基板３との位置関
係、および、基板３と基板固定具９の接触位置に起因し
て、基板表面上の温度分布が不均一となることがある。
ランプヒータの均一な光照射が達成できたとしても基板
上の膜厚分布の均一性は達成できない。しかも、その場
合は反応容器（反応室）をわざわざ大気開放して基板３
を移動させてランプヒータとの位置関係を調整しなおし
たり、基板３と基板保持体４および基板固定具９の接触
位置関係を調整しなおしたりする必要がある。FIG. 13 shows an example of the sheet resistance distribution of the W film formed on the substrate 3 in the conventional apparatus, and shows the distribution of the sheet resistance value in the radial direction of the substrate. Since the sheet resistance is inversely proportional to the film thickness, the higher the sheet resistance value, the smaller the film thickness at that portion. Therefore, it means that the temperature is relatively low and the film forming speed is low at the portion where the sheet resistance value is high. Conversely, the lower the sheet resistance value, the thicker the film thickness at that portion, and therefore, the higher the temperature at that portion, which means that the film forming speed is higher. According to FIG. 13, it can be said that the sheet resistance is significantly increased near the edge of the substrate, and the temperature is lower and the film thickness is thinner than near the center of the substrate. Further, the temperature distribution of the substrate 3 is greatly affected by the temperature distribution of the substrate holder 4.
The temperature distribution of the substrate holder 4 depends on the rear lamp heater 5.
Is most affected by the irradiation distribution. Therefore, when there is an asymmetric shape or a cut such as a circle heater used in the present apparatus, the temperature distribution of the substrate holder 4 becomes non-uniform, so that the temperature distribution of the substrate 3 becomes non-uniform. The film thickness distribution on the substrate becomes non-uniform. Even if uniform light irradiation is obtained, the temperature distribution on the substrate surface becomes uneven due to the positional relationship between the lamp heater 5 and the substrate 3 and the contact position between the substrate 3 and the substrate fixture 9. Sometimes.
Even if uniform light irradiation of the lamp heater can be achieved, uniformity of the film thickness distribution on the substrate cannot be achieved. Moreover, in that case, the reaction vessel (reaction chamber) is open to the air and the substrate 3
To adjust the positional relationship with the lamp heater or the contact positional relationship between the substrate 3 and the substrate holder 4 and the substrate fixture 9.
【００１６】図１２は、従来装置において基板３上に成
膜したＷ膜のシート抵抗値の分布を等シート抵抗値線で
表している。ふたつの半円形ランプヒータの配置とシー
ト抵抗値分布との関係を容易に理解できるよう等シート
抵抗値線の図の左側に半円形ランプヒータの配置を一緒
に示した。図１２から明らかなように従来装置では半円
形ランプヒータの切れ目でシート抵抗値が高い。それゆ
えに、シート抵抗値が高いところの基板の温度が低くな
っていることを示す。また、一方で半円形ランプヒータ
の腹の部分でシート抵抗値が低い。それゆえに、シート
抵抗値が低いところの基板の温度が高くなっていること
を示している。このことは前述の基板温度分布がランプ
ヒータの形状および配置位置に著しく依存し、それ故に
不均一な膜厚分布になってしまうことを示している。FIG. 12 shows the distribution of the sheet resistance value of the W film formed on the substrate 3 in the conventional apparatus by an equal sheet resistance value line. The arrangement of the semicircular lamp heaters is also shown on the left side of the iso-sheet resistance line diagram so that the relationship between the arrangement of the two semicircular lamp heaters and the sheet resistance distribution can be easily understood. As is clear from FIG. 12, in the conventional apparatus, the sheet resistance value is high at the break of the semicircular lamp heater. This indicates that the temperature of the substrate where the sheet resistance is high is low. On the other hand, the sheet resistance value is low at the antinode of the semicircular lamp heater. This indicates that the temperature of the substrate where the sheet resistance is low is high. This indicates that the above-mentioned substrate temperature distribution remarkably depends on the shape and the arrangement position of the lamp heater, and therefore results in an uneven film thickness distribution.
【００１７】また図９に示すような従来のＣＶＤ装置で
は、図１０に示すように、基板固定具１０２で基板１０
１を固定し、基板１０１上に薄膜を形成すると、基板１
０１に接触する基板固定具の表面上においても薄膜２０
１が堆積する。さらに、その薄膜２０１は基板１０１か
ら接触部１０４及び基板固定具１０２ひとつづきにつな
がって形成される。そのため薄膜処理終了後に、基板１
０１から基板固定具１０２がはなれるとき、図１１に示
すような薄膜のはがれによる微細な小片２０２が発生す
る。すなわちマイクロピーリング（micro-peeling ）を
起こし、ダストパーテクルが発生する。基板固定具１０
２がもちあげられるとき、マイクロピーリング（micro-
peeling ）により発生したダストパーテクルは基板上１
０１に落下する。このマイクロピーリング（micro-peel
ing ）により発生したダストパーテクルは半導体素子の
生産の歩留まりを低下させる主要な要因となる。ダスト
パーテクルの発生は半導体製造の品質管理の点で深刻な
問題となる。図１４は、図９に示す従来装置によって基
板上に形成したブランケットＷ薄膜領域のへりの部分に
マイクロピーリングが発生したことを示す光学顕微鏡写
真である。Further, in the conventional CVD apparatus as shown in FIG. 9, as shown in FIG.
1 is fixed and a thin film is formed on the substrate 101, the substrate 1
01 on the surface of the substrate fixture in contact with
1 is deposited. Further, the thin film 201 is formed from the substrate 101 to the contact portion 104 and the substrate fixture 102 one by one. Therefore, after the completion of the thin film processing, the substrate 1
When the substrate fixture 102 is peeled off from the thin film 01, fine small pieces 202 are generated by peeling of the thin film as shown in FIG. That is, micro-peeling occurs, and dust particles are generated. Substrate fixture 10
When 2 is lifted, micro peeling (micro-
Dust particles generated by peeling
Fall to 01. This micro-peel
Ding particles generated by ing) are a major factor in lowering the production yield of semiconductor devices. The generation of dust particles is a serious problem in quality control of semiconductor manufacturing. FIG. 14 is an optical micrograph showing that micro-peeling occurred at the edge of the blanket W thin film region formed on the substrate by the conventional apparatus shown in FIG.
【００１８】また、一ヶ箇所でも基板、基板と基板固定
具の接触部及び基板固定具とひとつづきにつながって薄
膜が形成されると、マイクロピーリング（micro-peelin
g ）を起こし、ダストパーテクルを発生してしまう。米
国特許５，０９４，８８５のＣＶＤ装置では、そのＣＶ
Ｄ装置の基板とクランプリングの接触を示す図３からあ
きらかなように、数カ所でマイクロピーリング（micro-
peeling ）を起こし、ダストパーテクルを発生してしま
う。In addition, when a thin film is formed in one place and connected to the substrate, the contact portion between the substrate and the substrate fixture, and the substrate fixture one by one, micro-peeling (micro-peelin) is performed.
g) to generate dust particles. In the CVD apparatus of US Pat. No. 5,094,885, the CV
As is clear from FIG. 3 showing the contact between the substrate of the D apparatus and the clamp ring, micro peeling (micro-
peeling), resulting in dust particles.
【００１９】ＣＶＤ法によるブランケットタングステン
膜の成膜時間には、約４分から５分かかる。ＣＶＤ法の
成膜時間はマグネトロンスパッタリング法による成膜時
間に比べ約４から５倍かかる。そのため枚葉方式（sing
le wafer processing type）のＣＶＤ装置では、スルー
プットの向上がはかれない。そこで、米国特許５，０９
４，８８５及び５，３３，２８４に示されているような
バッチ式（batch processing type ）のＣＶＤ装置が、
ブランケットＷ膜の成膜処理に用いられている。しか
し、バッチ式ＣＶＤ装置では、ひとつの真空容器内に設
置してある各処理ステーションで発生するダストパーテ
クルが、他の処理ステーションを汚染（コンタミネーシ
ョン）する。そのため、半導体素子の生産の歩留まりの
向上がはかれない。さらに、ＣＶＤ装置のメンテナンス
作業のひとつとして通常、その反応容器内をクリーニン
グ作業を行う。バッチ式ＣＶＤ装置では、各処理ステー
ションが設置してある真空容器内をクリーニングすると
ブランケットＷ膜の成膜処理が中断してしまう。バッチ
式の反応容器は枚葉式の反応容器に比べ容量が大きいた
め、クリーニング作業の労力がかかり、結果的にはメン
テナンス時間が枚葉式の反応容器に比べ非常に長くな
る。そのため、バッチ式ＣＶＤ装置では、週単位または
月単位で稼働率が低くなる。結果的には、スループット
の向上がはかれない。そこで、米国特許５，１５８，６
４４に示されるようなセルフクリーニング機構を有する
枚葉方式ＣＶＤ装置が、ブランケットＷ膜の成膜処理に
用いられている。しかし、このセルフクリーニング機構
（プラズマクリーニング）を有する枚葉方式ＣＶＤ装置
では、成膜処理とクリーニング処理の２つの工程を行う
ので、１枚のウエハの成膜処理時間がＷ成膜処理のみの
処理時間よりも２倍以上かかる。この方式でも、結果的
には、スループットの向上がはかれない。It takes about 4 to 5 minutes to form a blanket tungsten film by the CVD method. The film formation time of the CVD method is about 4 to 5 times as long as the film formation time by the magnetron sputtering method. Therefore, the single-wafer method (sing
In a le wafer processing type CVD apparatus, the throughput cannot be improved. Thus, US Pat.
A batch processing type CVD apparatus as shown in US Pat.
It is used for a blanket W film formation process. However, in a batch type CVD apparatus, dust particles generated in each processing station installed in one vacuum vessel contaminate other processing stations. Therefore, the yield of semiconductor device production cannot be improved. Further, as one of the maintenance operations of the CVD apparatus, the inside of the reaction vessel is usually cleaned. In a batch type CVD apparatus, if the inside of the vacuum vessel in which each processing station is installed is cleaned, the blanket W film forming process is interrupted. Since the batch-type reaction vessel has a larger capacity than the single-wafer-type reaction vessel, cleaning work is required, and as a result, the maintenance time is much longer than that of the single-wafer-type reaction vessel. Therefore, in the batch type CVD apparatus, the operation rate decreases on a weekly or monthly basis. As a result, the throughput cannot be improved. Thus, US Pat.
A single-wafer CVD apparatus having a self-cleaning mechanism as shown in FIG. 44 is used for a blanket W film formation process. However, in the single-wafer CVD apparatus having the self-cleaning mechanism (plasma cleaning), two processes of a film forming process and a cleaning process are performed. It takes more than twice the time. Even with this method, the throughput cannot be improved as a result.
【００２０】本発明の目的は、半導体素子の生産の歩留
まりを向上することにある。より詳しくは、これら従来
の問題であるランプヒータ、基板支持台および基板固定
具に起因した基板温度分布が不均一になることを防ぎ、
かつ、基板固定具が基板からはずれるときに発生するマ
イクロピーリングをなくすことでダストパーテクルの発
生を抑え、半導体素子の生産での高い歩留まりを達成す
ることができる薄膜形成装置を提供することが本発明の
目的である。An object of the present invention is to improve the yield of semiconductor device production.More specifically, it is possible to prevent a non-uniform substrate temperature distribution caused by these conventional problems of a lamp heater, a substrate support and a substrate fixture,
Further, it is an object of the present invention to provide a thin film forming apparatus capable of suppressing the generation of dust particles by eliminating micro-peeling which occurs when the substrate fixture comes off the substrate and achieving a high yield in the production of semiconductor devices. It is an object of the invention.
【００２１】本発明によるブランケットタングステンを
成膜するＣＶＤ装置では、上記の目的を達成するため、
下記の、より細かく分けられた具体的な目的１〜５を達
成するものであり、各々の目的を達成するため、以下に
述べる各手段を特徴として有している。 １．均一な膜厚分布を達成すること。 ２．マイクロピーリングを起こさないこと。 ３．マイクロピーリング以外のダストパーテクルの発生
を防止すること。 ４．基板処理のスループットを向上すること。 ５．メンテナンス作業の労力を軽減すること。In the CVD apparatus for forming a blanket tungsten film according to the present invention,in order to achieve the above object,
Achieve the more detailed and detailed objectives 1 to 5 below
In order to achieve each purpose,
Each of the means described is characterized. 1. To achieve a uniform film thickness distribution. 2. Do not cause micro-peeling. 3.Generation of dust particles other than micro-peeling
To prevent 4. Improve substrate processing throughput. 5. Reducing maintenance work.
【００２２】[0022]
【００２３】第１の目的である均一な膜厚分布を得るこ
と。５つの手段によりこの目的を達成している。The first object is to obtain a uniform film thickness distribution.
When. This objective is achieved by five means.
【００２４】（１）第１の手段として、基板のへりの部
分でリング状固定部材が接触して基板を固定するため
に、リング状固定部材の内径円の径を基板の径より小さ
くし、そのリング状固定部材の接触部分を複数の点接触
部で固定する。（ａ）点接触部の数は少なくとも３つ
で、（ｂ）すべての接触部は、リング状固定部材の中心
軸に面する接触部の側面が内径円の径より大きな同心円
の円周上に位置し、（ｃ）さらに、等間隔で配置され
る。さらに、これらの点接触部の外側の側面を基板の側
面にそろう位置に配置することで基板を固定させるよう
にした。(1) As a first means, the diameter of the inner diameter circle of the ring-shaped fixing member is made smaller than the diameter of the substrate so that the ring-shaped fixing member comes into contact with the edge of the substrate to fix the substrate. The contact portion of the ring-shaped fixing member is fixed by a plurality of point contact portions. (A) The number of the point contact portions is at least three, and (b) all the contact portions are on the circumference of a concentric circle whose side face facing the central axis of the ring-shaped fixing member is larger than the diameter of the inner diameter circle. (C) Further, they are arranged at equal intervals. Furthermore, the substrate is fixed by arranging the outer side surfaces of these point contact portions at positions aligned with the side surfaces of the substrate.
【００２５】基板固定具による基板の固定方法を点接触
としたため、従来の全周接触固定に比べ接触面積が著し
く減少した。その結果、基板のへりの部分の温度の低下
の原因である基板から基板固定具への熱が逃げる量も減
少できる。基板固定具と接触する基板のへりの部分周辺
での温度の低下の度合いが従来に比べて少なくなり、そ
れ故、より均一に基板温度分布は達成でき、その結果、
基板上の膜厚分布の均一性も向上する。Since the method of fixing the substrate using the substrate fixing means is point contact, the contact area is significantly reduced as compared with the conventional whole-circumference contact fixing. As a result, the amount of heat that escapes from the substrate to the substrate fixture, which causes the temperature at the edge of the substrate to decrease, can also be reduced. The degree of temperature decrease around the edge of the substrate that comes into contact with the substrate fixture is smaller than before, so that a more uniform substrate temperature distribution can be achieved, and as a result,
The uniformity of the film thickness distribution on the substrate is also improved.
【００２６】（２）第２の手段として、基板を設置する
基板支持台の基板と接触する表面に段差加工を施す。そ
の段差加工される範囲（円形ならば半径、ドーナッツ状
ならば内径と外径）およびその段差の深さは、基板の平
均温度との差で決定する。とくに、基板の平均温度より
も高い温度領域に対応する基板支持台の表面を段差加工
する。基板の加熱は基板支持台から基板の接触による熱
の移動と両者間の間隙に存在するガスによる熱伝導によ
って行われる。段差加工を施すことによってその部分で
の基板と基板支持台間の接触がなくなるため接触による
基板支持台から基板への熱の移動現象がなくなる。接触
している場合よりも、熱が移動する量が減少するため、
段差加工された領域に対応する基板の温度が低くなる。
その結果、段差加工を施した領域での基板と基板支持台
間の熱移動は、その間隙に存在するガスによる熱伝導現
象のみとなる。成膜中での雰囲気の圧力が数１０Ｔｏｒ
ｒであるからその段差加工を施した領域で形成される空
間内でも圧力は数１０Ｔｏｒｒ以上となり粘性流領域と
なっている。粘性流領域であるため、基板と基板支持台
間の熱の移動速度は、両者間の距離と段差加工により形
成された空間内に存在するガスの種類に依存する。すな
わち、特定のガスがその段差加工を施した領域での空間
内に存在することがわかれば、段差の深さを調節するこ
とで基板の温度低下の割合を調節できる。基板支持台へ
の段差の深さは０．０１ｍｍ単位で精密加工することが
できる。そこで、膜厚分布から温度が高い領域を判断
し、その温度の高い領域に対応した基板支持台に段差加
工を施す。そうすれば、その段差加工した領域に対応す
る付近での基板の温度を低下させることができる。さら
に、その低下の割合を段差の深さで制御できる。現代の
機械加工技術であれば、基板支持台への段差の深さは
０．０１ｍｍ単位で精密加工することができる。このよ
うな段差加工を施した基板支持台をもちいると、図８お
よび図１３から知り得るように、段差加工しない基板支
持台をもちいたときに比べ基板全体の温度は低下する。
しかし、ここで重要なことは、基板全体の温度分布を均
一にすることである。そのため、基板全体の温度は低下
はとくに問題ではない。なぜなら、加熱機構の加熱の強
度を調整して、基板支持台に供給される熱量を増加すれ
ば基板の温度は上昇できるからである。(2) As a second means, a step is formed on a surface of the substrate support table on which the substrate is to be placed, which is in contact with the substrate. The range in which the step is processed (the radius in the case of a circle, the inner and outer diameters in the case of a donut) and the depth of the step are determined by the difference from the average temperature of the substrate. In particular, the surface of the substrate support corresponding to a temperature region higher than the average temperature of the substrate is stepped. The heating of the substrate is performed by the transfer of heat from the substrate support by the contact of the substrate and the heat conduction by the gas present in the gap between them. By performing the step processing, there is no contact between the substrate and the substrate support at that portion, so that the phenomenon of heat transfer from the substrate support to the substrate due to the contact is eliminated. Because less heat is transferred than in contact,
The temperature of the substrate corresponding to the step processed area is lowered.
As a result, the heat transfer between the substrate and the substrate support in the region where the step processing has been performed is only a heat conduction phenomenon due to the gas present in the gap. Atmospheric pressure during film formation is several tens Torr
Since the pressure is r, the pressure becomes several tens Torr or more even in the space formed in the area where the step processing is performed, and the area is a viscous flow area. Because of the viscous flow region, the speed of heat transfer between the substrate and the substrate support depends on the distance between them and the type of gas present in the space formed by the step processing. That is, if it is known that the specific gas exists in the space in the region where the step processing has been performed, the rate of temperature decrease of the substrate can be adjusted by adjusting the depth of the step. The depth of the step to the substrate support can be precisely processed in units of 0.01 mm. Therefore, a region where the temperature is high is determined from the film thickness distribution, and a step processing is performed on the substrate support table corresponding to the region where the temperature is high. Then, the temperature of the substrate in the vicinity corresponding to the step processed region can be reduced. Further, the rate of the decrease can be controlled by the depth of the step. With modern machining technology, the depth of the step to the substrate support can be precisely processed in units of 0.01 mm. As can be seen from FIGS. 8 and 13, the temperature of the entire substrate is reduced by using the substrate support having undergone such step processing as compared with the case of using the substrate support having no step processing.
However, what is important here is to make the temperature distribution uniform throughout the substrate. Therefore, lowering of the temperature of the entire substrate is not a problem. This is because the temperature of the substrate can be increased by adjusting the heating intensity of the heating mechanism and increasing the amount of heat supplied to the substrate support.
【００２７】（３）第３の手段として、（ａ）反応容器
外に複数の加熱機構が備え付けられ、（ｂ）各加熱機構
はそれぞれ独立の出力制御機構を有しており、さらに、
（ｃ）基板の周辺の後方にそれぞれの加熱機構が配置さ
れている。とくに、基板とリング状固定部材との接触部
分の周辺の後方に加熱機構は配置されている。複数の点
接触を有するリング状の固定部材で基板のへりの部分を
固定するときは、加熱機構は基板の中心の同心円上に等
間隔に配置することになる。反応容器外に加熱機構が設
置されていれば、反応ガスによる化学的侵食や加熱機構
表面の膜付着などによる性能の低下を防止できる。反応
容器外から加熱する最適な加熱機構として、ランプヒー
タがあげられる。ランプヒータから照射される光は反応
容器に組み込まれた光透過材（light-transmissive mat
erial ）の窓を通して基板支持台が加熱される。それぞ
れランプヒータが別個に電力の制御が可能となっている
ため、従来のサークルヒータや半円径ヒータを用いた場
合に避けられないランプヒータの切れ目による不均一な
光照射が生じることはない。さらに、基板支持台および
基板固定具などに起因した基板の温度の偏りを補正する
ことが可能となる。従って、ランプヒータの配置関係と
ランプヒータの投入電力を調整することで、基板の温度
分布を均一にすることができ、その結果、膜厚分布も均
一にすることができる。さらに基板の温度補正は、反応
容器を大気開放することなく行える利点も有している。(3) As third means, (a) a plurality of heating mechanisms are provided outside the reaction vessel, (b) each heating mechanism has an independent output control mechanism, and
(C) Each heating mechanism is arranged behind the periphery of the substrate. In particular, the heating mechanism is disposed behind the periphery of the contact portion between the substrate and the ring-shaped fixing member. When the edge portion of the substrate is fixed by a ring-shaped fixing member having a plurality of point contacts, the heating mechanisms are arranged at equal intervals on a concentric circle at the center of the substrate. If a heating mechanism is provided outside the reaction vessel, it is possible to prevent a decrease in performance due to chemical erosion by a reaction gas or film deposition on the surface of the heating mechanism. An optimal heating mechanism for heating from outside the reaction vessel is a lamp heater. The light emitted from the lamp heater is transmitted through a light-transmissive mat
The substrate support is heated through an erial window. Since the lamp heaters can separately control the power, non-uniform light irradiation due to the inevitable breaks in the lamp heater does not occur when a conventional circle heater or semicircular heater is used. Further, it is possible to correct the deviation of the temperature of the substrate caused by the substrate support, the substrate fixture, and the like. Therefore, by adjusting the arrangement relationship of the lamp heaters and the input power of the lamp heaters, the temperature distribution of the substrate can be made uniform, and as a result, the film thickness distribution can be made uniform. Further, there is an advantage that the temperature of the substrate can be corrected without opening the reaction vessel to the atmosphere.
【００２８】（４）第４の手段として、リング状固定部
材の内部に流れる熱媒体の流路を形成する。この熱媒体
の温度は、せいぜい、ＣＶＤ反応によって薄膜が堆積す
るために必要な温度にする。薄膜が堆積する温度以上で
あるとリング状固定部材の表面に薄膜が堆積するのを促
進してしまう。リング状固定部材の内部に熱媒体が循環
することでリング状固定部材が加熱される。基板とリン
グ状固定部材の接触部との温度差が少なくなるのでその
温度差による熱量の移動を抑制することができる。した
がって、基板のリング状固定部材の接触部分での温度が
低下するのを防止できる。ＣＶＤ反応によるＷ膜の成膜
処理には、せいぜい約２００℃程度に加熱された媒体で
十分である。熱媒体の温度が２００℃以上であるとリン
グ状固定部材上にＷ膜が堆積するのを促進ので好ましく
ない。熱媒体として、Ａｒガス、Ｎ2 ガスなどの不活性
ガス、油、水がある。とくに、不活性ガスが好ましい。
かりに、不活性ガスが真空容器内にもれても、ＣＶＤ反
応に影響を与えない。(4) As a fourth means, a flow path for the heat medium flowing inside the ring-shaped fixing member is formed. The temperature of the heating medium is at most the temperature required for depositing the thin film by the CVD reaction. If the temperature is higher than the temperature at which the thin film is deposited, deposition of the thin film on the surface of the ring-shaped fixing member is promoted. The ring-shaped fixing member is heated by the circulation of the heat medium inside the ring-shaped fixing member. Since the temperature difference between the substrate and the contact portion of the ring-shaped fixing member is reduced, the movement of the amount of heat due to the temperature difference can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the temperature at the contact portion of the substrate with the ring-shaped fixing member from decreasing. A medium heated to about 200 ° C. at the most is sufficient for forming a W film by the CVD reaction. If the temperature of the heat medium is 200 ° C. or higher, it is not preferable because the W film is easily deposited on the ring-shaped fixing member. Examples of the heat medium include an inert gas such as Ar gas and N2 gas, oil, and water. In particular, an inert gas is preferable.
In addition, even if the inert gas leaks into the vacuum vessel, it does not affect the CVD reaction.
【００２９】（５）第５の手段として、光透過材（ligh
t-transmissive material ）でできた窓を有する反応容
器と、その反応容器内に窓と対向する位置に基板保持体
が配置され、反応容器内で窓と基板保持体の間、基板保
持体とリング状固定部材の間およびリング状固定部材と
基板との間でパージガスが流れる通路を形成することに
ある。この通路の一部である基板保持体と光透過材の窓
との間をパージガスが通るとき、反応容器外に備え付け
られた複数の加熱機構によってパージガスが加熱され
る。パージガスが加熱されることで、リング状固定部材
と基板との間隙を通るとき、パージガスがリング状固定
部材の基板との接触部分や基板のリング状固定部材との
接触部分から熱を奪うことはない。パージガスがリング
状固定部材と基板との間隙を通ることで、基板の温度分
布を不均一にすることはない。(5) As a fifth means, a light transmitting material (ligh
A reaction container having a window made of t-transmissive material), and a substrate holder is disposed in the reaction container at a position facing the window. In the reaction container, between the window and the substrate holder, and between the substrate holder and the ring. An object is to form a passage through which a purge gas flows between the ring-shaped fixing members and between the ring-shaped fixing member and the substrate. When the purge gas passes between the substrate holder and the window of the light transmitting material, which is a part of the passage, the purge gas is heated by a plurality of heating mechanisms provided outside the reaction vessel. When the purge gas is heated and passes through the gap between the ring-shaped fixing member and the substrate, the purge gas does not remove heat from the contact portion of the ring-shaped fixing member with the substrate or the contact portion of the substrate with the ring-shaped fixing member. Absent. Since the purge gas passes through the gap between the ring-shaped fixing member and the substrate, the temperature distribution of the substrate does not become uneven.
【００３０】第２の目的であるマイクロピーリングを発
生させないこと。The second purpose, micro-peeling
Do not let live.
【００３１】（６）マイクロピーリングを発生させず、
急峻なシャドウ境界を得るために、基板のへりの部分に
リング状固定部材が接触して基板を固定する手段とし
て、リング状固定部材の内径円の径を基板の径より小さ
くし、そのリング状固定部材の接触部分を複数の点接触
部で固定する。（ａ）点接触部の数は、少なくとも３つ
で、（ｂ）すべての接触部は、リング状固定部材の中心
軸に面する接触部の側面が内径円の径より大きな径の同
心円の円周上に位置し、（ｃ）さらに、等間隔で配置
（第１の手段）したことにより、基板のへりの部分とリ
ング状固定部材の重なる部分に間隙が形成される。そこ
で、第６の手段として、その間隙を通してパージガスを
化学反応によって薄膜が堆積している空間に吹出すよう
にするパージガス供給機構を設ける。第１の手段及び第
６の手段により、基板の表面にブランケットＷ膜の成膜
処理が行われるとき、反応ガスが間隙内部に侵入するの
をパージガスで阻止できる。さらに、パージガスの流量
を調節することで、その成膜領域のへりの部分が、リン
グ状固定部材の内径円にほぼ一致するように薄膜の形成
領域が制限できる。これにより、反応ガスが、基板とリ
ング状固定部材が接触する点接触部に及ぶことはない。
その結果、基板と点接触部がひとつづきにわったて薄膜
が形成されることはない。マイクロピーリングが生ぜ
ず、微細なダストパーテクルが発生しない。また明確な
幅を有するシャドウ領域が形成されたため、ＳｉＯ2 の
露出面に成膜領域が及ばない。ＳｉＯ2 の露出面に堆積
した膜のはがれによるパーティクルの発生も防止するこ
とができる。また、リング状固定部材の内径円の半径
は、あらかじめ堆積したＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜の成
膜領域でリング状固定部材の中心軸Ｏとその成膜領域と
の最短距離より短くする。そうすれば、ＳｉＯ2 の露出
面にＷ膜が形成するのをよりいっそう防止できる。さら
に、下地層であるＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜上に確実に
Ｗ膜を形成することができる。(6) Micropeeling does not occur,
In order to obtain a steep shadow boundary, as a means for fixing the substrate by contacting the ring-shaped fixing member to the edge of the substrate, the diameter of the inner diameter circle of the ring-shaped fixing member is made smaller than the diameter of the substrate, and the ring-shaped The contact portion of the fixing member is fixed by a plurality of point contact portions. (A) The number of the point contact portions is at least three, and (b) all the contact portions are concentric circles whose side faces facing the central axis of the ring-shaped fixing member have a diameter larger than the diameter of the inner diameter circle. (C) Further, by arranging at equal intervals (first means), a gap is formed at the edge of the substrate and the overlapping portion of the ring-shaped fixing member. Therefore, a sixth means is provided with a purge gas supply mechanism for blowing the purge gas through the gap to the space where the thin film is deposited by a chemical reaction. By the first means and the sixth means, when the blanket W film is formed on the surface of the substrate, the purge gas can prevent the reactive gas from entering the gap. Further, by adjusting the flow rate of the purge gas, the thin film forming region can be limited so that the edge of the film forming region substantially matches the inner diameter circle of the ring-shaped fixing member. Thereby, the reaction gas does not reach the point contact portion where the substrate and the ring-shaped fixing member come into contact.
As a result, a thin film is not formed with the substrate and the point contact portion being connected one by one. Micro peeling does not occur, and no fine dust particles are generated. Further, since a shadow region having a clear width is formed, the film formation region does not reach the exposed surface of SiO2 . Generation of particles due to peeling of the film deposited on the exposed surface of SiO2 can also be prevented. Also, the radius of the inner diameter circle of the ring-shaped fixing member is shorter than the shortest distance between the central axis O of the ring-shaped fixing member and the film forming region in the region where the TiN (or TiW) film is deposited in advance. This can further prevent the W film from being formed on the exposed surface of SiO2 . Further, the W film can be reliably formed on the TiN (or TiW) film as the underlayer.
【００３２】リング状固定部材の中心軸に面する接触部
の側面が位置する同心円の半径が、あらかじめ堆積した
ＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜の成膜領域でリング状固定部
材の中心軸Ｏとその成膜領域との最長距離より長くす
る。そうすれば、接触部は、基板のＳｉＯ2 の露出面上
にのみに接触する。ＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜上に接触
部が接触してＴｉＮ（またはＴｉＷ）膜がはがれる原因
とならない。The radius of the concentric circle on which the side surface of the contact portion facing the central axis of the ring-shaped fixing member is located is equal to the central axis O of the ring-shaped fixing member in the deposition region of the TiN (or TiW) film deposited in advance. Make it longer than the longest distance to the film area. Then, the contact portion contacts only on the exposed surface of the SiO2 of the substrate. The contact portion contacts the TiN (or TiW) film and does not cause the TiN (or TiW) film to peel off.
【００３３】第３の目的であるマイクロピーリング以外
のダストパーテクルの発生防止Other than the third purpose, micro-peeling
Prevention of dust particles
【００３４】（７）マイクロピーリング以外のダストパ
ーテクルの主要な発生原因として、基板以外に堆積した
膜のはがれの現象が考えられる。そこで、基板以外に堆
積した膜のはがれを防止するため、第７の手段として、
リング状固定部材が反応ガスにさらされる露出部分とそ
の他の部分で組立られているようにする。このばあい、
反応が生じる空間に面するリング状固定部材の表面の材
質を基板上に堆積する薄膜と同じにする。ＷＦ6 とＨ2
が反応してＷ膜が基板上に形成する場合、この化学反応
によりＷ膜が堆積するためには、約２００℃以上の表面
上でなければならない。基板以外で約２００℃以上とな
るのはリング状固定部材である。そのためリング状固定
部材の表面上のみにＷ膜が堆積する。そこに堆積したＷ
膜のはがれの原因となるのは、下地との熱膨張との差に
より内部応力が発生するからである。リング状固定部材
上に堆積したＷ膜が、その下地のリング状固定部材との
熱膨張の差により内部応力が生じる程の膜厚に成長する
と、はがれが発生する。そのはがれた小片がダストパー
テクルとして歩留まりの低下の原因ともなる。そこで、
リング状固定部材の露出部分上に堆積したＷ膜が熱膨張
の差により内部応力が生じないように下地であるリング
状固定部材の露出部分の材質をタングステンとする。ま
たは、リング状固定部材の露出部分の表面を予めＷ膜を
コーティングしてもよい。さらに堆積する膜と同じ熱膨
張係数の材料を下地のリング状固定部材にしてもよい。
Ｗ膜であれば、商標「モネルメタル」（”ＭＯＮＥＬ”
metal）として市販されているニッケルと銅の合金が最
適である。(7) As a major cause of generation of dust particles other than micro-peeling, peeling of a film deposited on a substrate other than the substrate is considered. Therefore, as a seventh means, in order to prevent peeling of a film deposited other than on the substrate,
The ring-shaped fixing member is assembled with the exposed portion exposed to the reaction gas and other portions. In this case,
The surface material of the ring-shaped fixing member facing the space where the reaction occurs is made the same as the thin film deposited on the substrate. WF6 and H2
Reacts to form a W film on the substrate, it must be on a surface of about 200 ° C. or higher in order for the W film to be deposited by this chemical reaction. The temperature of about 200 ° C. or higher other than the substrate is the ring-shaped fixing member. Therefore, the W film is deposited only on the surface of the ring-shaped fixing member. W deposited there
The reason for the peeling of the film is that the internal stress is generated due to the difference from the thermal expansion with the base. When the W film deposited on the ring-shaped fixing member grows to a thickness such that internal stress is generated due to a difference in thermal expansion between the W-film and the underlying ring-shaped fixing member, peeling occurs. The peeled small pieces serve as dust particles and cause a decrease in yield. Therefore,
The material of the exposed portion of the ring-shaped fixing member as a base is made of tungsten so that the W film deposited on the exposed portion of the ring-shaped fixing member does not generate internal stress due to the difference in thermal expansion. Alternatively, the surface of the exposed portion of the ring-shaped fixing member may be coated with a W film in advance. Further, a material having the same thermal expansion coefficient as the film to be deposited may be used as the base ring-shaped fixing member.
If it is a W film, the trademark "Monel Metal"("MONEL")
An alloy of nickel and copper which is commercially available as metal) is optimal.
【００３５】（８）上記以外のダストパーテクルの発生
原因として真空容器内の部品の摺動部からの発生、およ
びメンテナンス作業中に真空容器内に外部からダストパ
ーテクルが侵入ことが考えられる。これらの発生を直接
防止する対策よりも、むしろＣＶＤ装置内の各真空容器
間で相互にダストパーテクルが汚染しあわないようにす
る対策の方が、歩留まり向上の達成のための手段とし
て、簡単で容易である。そこで、第８の手段として、マ
ルチチャンバ方式の薄膜形成装置(an integratedmodule
multi-chamber vacuum processing system ）をもち
いる。(8) Other possible causes of the generation of dust particles include the generation of dust particles from sliding parts in the vacuum container and the intrusion of dust particles from the outside into the vacuum container during maintenance work. Rather than measures to directly prevent these occurrences, measures to prevent dust particles from contaminating each other between the vacuum vessels in the CVD apparatus are simpler means for achieving improved yield. Is easy. Therefore, as an eighth means, a multi-chamber thin film forming apparatus (an integrated module) is used.
multi-chamber vacuum processing system).
【００３６】マルチチャンバ方式薄膜形成装置を構成す
る各真空容器の基本的配置設計は、ひとつの基板搬送用
真空容器とそのまわりに複数の処理用真空容器と搬出入
用ロードロック真空容器が配置されているていることに
よる。基板搬送用真空容器には基板搬送機構が配置され
てい。各処理用真空容器及び搬出入用ロードロック真空
容器と基板搬送用真空容器の間には、開閉用のゲートバ
ルブが備えられている。さらに、各処理用真空容器内で
は、ひとつの基板が処理される。また、それぞれ真空ポ
ンプが備え付けられている。このマルチチャンバ方式薄
膜形成装置おいては、ひとつの処理用真空容器に基板を
搬送し、その処理用真空容器と基板搬送用真空容器間の
ゲートバルブが閉まり、その処理用真空容器内で基板が
処理され、その処理済み基板がとり出され、搬出入用ロ
ードロック真空容器に納められて、そして、その搬出入
用ロードロック真空容器のゲートバルブが閉まるまでが
ひとつの処理工程である。この間、その他の処理用真空
容器のゲートバルブは閉めたままとする。このような処
理条件によれば、ひとつの処理用真空容器内に存在する
ダストパーテイクルは、その他の処理用真空容器に侵入
することはない。また、この間、ゲートバルブが閉めら
れて処理用真空容器が基板搬送用真空容器から孤立して
いても、各真空容器には真空ポンプが備え付けられてい
るので、各処理用真空容器内は適切な圧力に設定するこ
とができる。The basic layout design of each vacuum vessel constituting the multi-chamber thin film forming apparatus is as follows. One substrate transport vacuum vessel, a plurality of processing vacuum vessels, and a load lock vacuum vessel for loading / unloading are arranged around the vacuum vessel. It depends on what you are doing. A substrate transfer mechanism is arranged in the substrate transfer vacuum container. A gate valve for opening and closing is provided between each processing vacuum container, the load lock vacuum container for loading and unloading, and the vacuum container for substrate transfer. Further, one substrate is processed in each processing vacuum vessel. In addition, a vacuum pump is provided for each. In this multi-chamber thin film forming apparatus, a substrate is transferred to a single processing vacuum container, a gate valve between the processing vacuum container and the substrate transfer vacuum container is closed, and the substrate is transferred in the processing vacuum container. Processing is performed until the processed substrate is taken out, placed in the load lock vacuum container for loading and unloading, and the gate valve of the load lock vacuum container for loading and closing is closed. During this time, the gate valves of the other processing vacuum vessels are kept closed. According to such processing conditions, the dust particles existing in one processing vacuum container do not enter the other processing vacuum container. Also, during this time, even if the gate valve is closed and the processing vacuum container is isolated from the substrate transfer vacuum container, each vacuum container is equipped with a vacuum pump, so that the inside of each processing vacuum container is Can be set to pressure.
【００３７】第４の目的として基板処理のスループット
を向上すること。Afourth object is the throughput of substrate processing.
To improve.
【００３８】（９）第９の手段として、以下のような特
徴をもつマルチチャンバ方式のＣＶＤ装置（an integra
ted module multi-chamber CVD processing system）を
もちいることである。すなわち、少なくとも３つ処理用
真空容器を有し、その処理用真空容器すべてが、第１、
２、３および５の手段を有するＣＶＤ処理用真空容器で
あって、基板搬送用真空容器に配置された基板搬送機構
は、少なくともふたつの基板を保持することができる搬
送用ロボットである。通常、ひとつのブランケットＷ膜
の成膜処理工程には、ＴｉＮ成膜処理、Ｗ膜成膜処理と
エッチバック処理が必要となる。この処理でもっとも時
間を要する処理工程が、Ｗ膜成膜処理工程である。Ｔｉ
Ｎ成膜処理とエッチバック処理の処理時間に比べ約４〜
５倍かかる。ＴｉＮ成膜処理とエッチバック処理は別の
薄膜形成装置で行うこととし、すべての処理用真空容器
がＣＶＤ処理用であるマルチチャンバ方式のＣＶＤ装置
の方がひとつのブランケットＷ膜の成膜処理工程の時間
を短くできる。さらに、少なくともふたつの基板を保持
することができる搬送用ロボットによって、処理された
基板を搬出入用ロードロック真空容器に搬送する工程と
未処理の基板を搬送する工程をひとつの工程とすること
ができる。もっとも好ましいのは、１９９２年１１月２
０日に出願された米国特許出願番号０７／９７９，２５
５に記載されている基板搬送機構である。その基板搬送
機構は、ひとつの基板をつかむハンド（mechanical han
d ）とふたつの基板待機用ステージを有する蛙足型多関
節ロボット（frog-leg type articulated robot ）であ
る。このような蛙足型多関節ロボットであれば、その搬
送工程は、（ａ）搬出入用ロードロック真空容器から未
処理の基板をひとつの基板待機用ステージのせて、
（ｂ）ＣＶＤ処理用真空容器に面するように回転する。
（ｃ）そのＣＶＤ処理用真空容器内から処理済み基板を
取り出して、もうひとつの基板待機用ステージにのせ
る。（ｄ）そして、未処理の基板をそのＣＶＤ処理用真
空容器内に置く。このような蛙足型多関節ロボットであ
れば、基板の搬送時間を大幅に短縮することができる。
さらに、蛙足型多関節ロボットを回転させるベースプレ
ート（baseplate ）の運動回数も少なくできるので、そ
の摺動部からのダストパーテイクルも低減できる。なぜ
なら、米国特許４，９５１，６０１に示すような従来の
ひとつの基板をつかむハンドを有する基板搬送機構で
は、（ａ）〜（ｂ）までの搬送工程を行うとベースプレ
ートの運動回数は３回であるが、このような蛙足型多関
節ロボットでは２回ですむ。さらに、ひとつの基板待機
用ステージとひとつの基板をつかむふたつのハンドを前
後に配置した蛙足型多関節ロボットであってもよい。ま
た、さらには、基板待機用ステージがなく、ひとつの基
板をつかむふたつのハンドのみを前後に配置した蛙足型
多関節ロボットであってもよい。(9) As a ninth means, a multi-chamber type CVD apparatus (an integrator) having the following features is provided.
ted module multi-chamber CVD processing system). That is, it has at least three processing vacuum containers, and all of the processing vacuum containers are the first,
A vacuum container for CVD processing having means 2, 3, and 5, wherein a substrate transfer mechanism arranged in the substrate transfer vacuum container is a transfer robot capable of holding at least two substrates. Normally, the process of forming one blanket W film requires a TiN film formation process, a W film formation process, and an etch-back process. The most time-consuming process in this process is the W film formation process. Ti
Approximately 4 ~ compared to the processing time of N film formation process and etch back process
It takes 5 times. The TiN film forming process and the etch-back process are performed by different thin film forming apparatuses, and the multi-chamber type CVD apparatus in which all the processing vacuum vessels are used for the CVD processing is used to form one blanket W film forming process. Time can be shortened. Further, by a transfer robot capable of holding at least two substrates, the process of transporting the processed substrate to the load / unload load lock vacuum container and the process of transporting the unprocessed substrate may be combined into one process. it can. Most preferred is November 2, 1992
U.S. patent application Ser.
5 is a substrate transfer mechanism. The substrate transfer mechanism is a hand (mechanical han
d) A frog-leg type articulated robot having two substrate standby stages. In the case of such a frog-foot type articulated robot, the transporting step is as follows: (a) an unprocessed substrate is placed on one substrate standby stage from a loading / unloading load lock vacuum vessel;
(B) Rotate to face the vacuum chamber for CVD processing.
(C) The processed substrate is taken out of the vacuum chamber for CVD processing and placed on another substrate standby stage. (D) Then, the unprocessed substrate is placed in the vacuum chamber for CVD processing. With such a frog-foot type articulated robot, the substrate transfer time can be greatly reduced.
Further, since the number of movements of the base plate for rotating the frog-foot type articulated robot can be reduced, dust particles from the sliding portion can be reduced. This is because, in a conventional substrate transfer mechanism having a hand for gripping one substrate as shown in U.S. Pat. There are, however, two times with such a frog-foot articulated robot. Furthermore, a frog-leg type articulated robot in which one substrate standby stage and two hands for holding one substrate are arranged in front and rear may be used. Further, a frog-foot type articulated robot in which there is no substrate standby stage and only two hands for grasping one substrate are arranged in front and rear may be used.
【００３９】（１０）第１０の手段は、第９の手段の特
徴をもつマルチチャンバ方式のＣＶＤ装置を用い、以下
の特徴を有する基板の処理方法を使用することである。
この場合、２つの処理方法がある。ひとつは、ひとつの
処理用真空容器のメンテナンス作業中に他の処理用真空
容器で基板のＣＶＤ処理を行う処理方法と、他は、長期
間のメンテナンス作業時間を設定する場合の処理方法で
ある。(10) A tenth means is to use a multi-chamber type CVD apparatus having the characteristics of the ninth means and to use a substrate processing method having the following characteristics.
In this case, there are two processing methods. One is a processing method in which a substrate is subjected to CVD processing in another processing vacuum vessel during the maintenance work of one processing vacuum vessel, and the other is a processing method in which a long maintenance work time is set.
【００４０】ひとつの処理用真空容器のメンテナンス作
業中に他の処理用真空容器で基板のＣＶＤ処理を行う処
理方法。Maintenance work for one processing vacuum vessel
A process for performing CVD processing of a substrate in another processing vacuum vessel during the business.
Method.
【００４１】この処理方法を図２５（ａ）と図２５
（ｂ）を用いて説明する。ｎ個のＣＶＤ処理用真空容器
Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）……、Ｐ（ｋ）、……、
Ｐ（ｎ−１）、Ｐ（ｎ）（但し、ｎ≧３）において、は
じめに、ＣＶＤ処理用真空容器Ｐ（１）からＰ（ｎ）に
基板を処理させる。This processing method is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. n vacuum processing vessels P (1), P (2), P (3),..., P (k),.
In P (n−1) and P (n) (where n ≧ 3), first, the substrate is processed from the CVD processing vacuum vessel P (1) to P (n).
【００４２】第１回目のメンテナンス作業は、Ｐ（１）
においてはＷｍ、Ｐ（２）においてはＷｍ−Ｗｃ、…
…、Ｐ（ｋ）においてはＷｍ−（ｋ−１）Ｗｃ、……、
Ｐ（ｎ）においてはＷｍ−（ｎ−１）Ｗｃの基板を処理
した後に行う。The first maintenance work is P (1)
Is Wm, in P (2) is Wm-Wc,.
.., P (k), Wm− (k−1) Wc,.
P (n) is performed after processing the substrate of Wm- (n-1) Wc.
【００４３】それぞれのＣＶＤ処理用真空容器のメンテ
ナンス作業は、メンテナンス作業時間Ｔｍ内に行う。こ
こで、Ｗｍはメンテナンス作業を始めるでに処理される
べきあらかじめ設定した基板の枚数を意味する。今後、
Ｗｍをメンテナンス作業基準枚数と名付ける。Ｗｃは、
Ｗｃ＝Ｔｍ／ｔで導きだされる。Ｔｍはあらかじめ定め
たメンテナンス作業時間を表わす。ｔは１枚の基板を搬
出入用ロードロック真空容器から出ていき、ＣＶＤ処理
用真空容器で処理され、搬出入用ロードロック真空容器
に戻るまでの時間である。Ｗｃは、ひとつのＣＶＤ処理
用真空容器でメンテナンス作業中に他のひとつのＣＶＤ
処理用真空容器が処理する基板の枚数を意味する。今
後、Ｗｃを基準処理枚数と名付ける。The maintenance work of each CVD processing vacuum vessel is performed within the maintenance work time Tm. Here, Wm means a preset number of substrates to be processed before starting the maintenance work. from now on,
Wm is named the maintenance work reference number. Wc is
It is derived by Wc = Tm / t. Tm represents a predetermined maintenance work time. t is the time required for one substrate to leave the load-lock vacuum container for loading and unloading, to be processed by the vacuum container for CVD processing, and to return to the load-lock vacuum container for loading and unloading. Wc is one CVD processing vacuum vessel and the other CVD during maintenance work.
It means the number of substrates processed by the processing vacuum container. Hereafter, Wc will be referred to as the reference number of processed sheets.
【００４４】第１回目のメンテナンス作業期間は、Ｗｍ
−（ｎ−１）Ｗｃの基板を処理した後に始まり、Ｗｍ＋
Ｗｃの基板を処理した後に終わる。メンテナンス作業期
間の時間は、Ｔｍ×ｎである。このＴｍ×ｎ期間は、ｔ
時間おきにｎ−１個の基板が処理される。The first maintenance work period is Wm
Starting after processing a substrate of − (n−1) Wc, Wm +
It ends after processing the substrate of Wc. The time of the maintenance work period is Tm × n. This Tm × n period is t
Every hour n-1 substrates are processed.
【００４５】第２回目のメンテナンス作業は、Ｐ（１）
においては２Ｗｍ＋Ｗｃ、Ｐ（２）においては２Ｗｍ、
……、Ｐ（ｋ）においてはＷｍ−（ｋ−１）Ｗｃ＋（Ｗ
ｍ＋Ｗｃ）、……、Ｐ（ｎ）においてはＷｍ−（ｎ−
１）Ｗｃ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）の基板を処理した後に行う。The second maintenance work is P (1)
Is 2Wm + Wc, P (2) is 2Wm,
.., Pm (Wm− (k−1) Wc + (W
m + Wc),..., P (n), Wm− (n−
1) This is performed after processing the substrate of Wc + (Wm + Wc).
【００４６】第２回目のメンテナンス作業期間は、２Ｗ
ｍ−（ｎ−１）Ｗｃの基板を処理した後に始まり、２Ｗ
ｍ＋Ｗｃの基板を処理した後に終わる。メンテナンス作
業期間の時間は、第１回目のメンテナンス作業期間と同
様にＴｍ×ｎである。The second maintenance work period is 2W
Starting after processing a substrate of m- (n-1) Wc, 2W
It ends after processing the substrate of m + Wc. The time of the maintenance work period is Tm × n as in the first maintenance work period.
【００４７】第Ｎ回目のメンテナンス作業は、Ｐ（１）
においてはＷｍ＋Ｗｃ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）（Ｎ−１）、Ｐ
（２）においてはＷｍ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）（Ｎ−１）、…
…、Ｐ（ｋ）においてはＷｍ−（ｋ−１）Ｗｃ＋（Ｗｍ
＋Ｗｃ）（Ｎ−１）、……、Ｐ（ｎ）においてはＷｍ−
（ｎ−１）Ｗｃ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）（Ｎ−１）の基板を処
理した後に行う。The N-th maintenance work is P (1)
Wm + Wc + (Wm + Wc) (N-1), P
In (2), Wm + (Wm + Wc) (N−1),.
, P (k), Wm- (k-1) Wc + (Wm
+ Wc) (N−1),..., P (n), Wm−
This is performed after processing the substrate of (n-1) Wc + (Wm + Wc) (N-1).
【００４８】第Ｎ回目のメンテナンス作業期間は、Ｗｍ
−（ｎ−１）Ｗｃ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）（Ｎ−１）の基板を
処理した後に始まり、Ｗｍ＋（Ｗｍ＋Ｗｃ）（Ｎ−１）
＋Ｗｃの基板を処理した後に終わる。メンテナンス作業
期間の時間は、Ｔｍ×ｎである。The N-th maintenance work period is Wm
-(N-1) Wc + (Wm + Wc) Beginning after processing the (N-1) substrate, Wm + (Wm + Wc) (N-1)
Ends after processing + Wc substrate. The time of the maintenance work period is Tm × n.
【００４９】それぞれのＣＶＤ処理用真空容器でのメン
テナンス作業に達する基準を基板の枚数ではなく時間で
表示したければ、基板の処理枚数をｔで割ればよい。If it is desired to display the criteria for reaching the maintenance work in each of the CVD processing vacuum vessels in terms of time, not the number of substrates, the number of processed substrates may be divided by t.
【００５０】この方法によれば、どのＣＶＤ処理用真空
容器でもメンテナンス作業がされていない期間中、すな
わちＷｍ／ｔ＋Ｔｍ−Ｔｍ×ｎ期間中はｔ時間ごとにｎ
個の基板が処理される。メンテナンス作業期間Ｔｍ×ｎ
では、ｔ時間おきにｎ−１個の基板が処理される。According to this method, during a period in which maintenance work is not performed in any of the vacuum vessels for CVD processing, that is, during a period of Wm / t + Tm-Tm × n, n is set every t hours.
Substrates are processed. Maintenance work period Tm × n
Then, n-1 substrates are processed every t time.
【００５１】後述する第１１手段及び第１２手段によ
り、メンテナンス作業期間が短縮できるため、この方法
は効率よく行なえる。Since the maintenance work period can be shortened by the later-described eleventh and twelfth means, this method can be performed efficiently.
【００５２】長期間のメンテナンス作業時間を設定する
場合の処理方法。 ＷｍをＷｃでわったときの商の数値が、ＣＶＤ処理用真
空容器のｎ個より小さい場合、上記の処理方法は使用で
きない。このことは、メンテナンス作業時間を長期間設
定することを意味する。そこで、あらかじめ長時間のメ
ンテナンス作業時間Ｔｍを確保しておきたい場合は、以
下の条件で基板の処理を行う。Setting a long maintenance work time
How to handle cases. When the numerical value of the quotient obtained by dividing Wm by Wc is smaller than n of the vacuum containers for CVD processing, the above-mentioned processing method cannot be used. This means that the maintenance work time is set for a long time. Therefore, when it is desired to secure a long maintenance work time Tm in advance, the substrate is processed under the following conditions.
【００５３】最大限に使用できる処理用真空容器の個数
Ｎｕを以下の関係式で導き出す。The number Nu of the processing vacuum vessels that can be used to the maximum is derived by the following relational expression.
【００５４】基板処理枚数Ｗｃは、Ｗｃ＝Ｔｍ／ｔで導
き出される。ここで、メンテナンス作業時間Ｔｍはあら
かじめ設定した時間である。最大使用処理用真空容器の
個数Ｎｕは、Ｎｕ＝Ｗｍ／Ｗｃで導き出される。ただ
し、Ｎｕ≧２である。The number of processed substrates Wc is derived from Wc = Tm / t. Here, the maintenance work time Tm is a preset time. The number Nu of the maximum use processing vacuum containers is derived by Nu = Wm / Wc. However, Nu ≧ 2.
【００５５】さらに、ｎ個のＣＶＤ処理用真空容器Ｐ
（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）……Ｐ（ｎ−１）、Ｐ
（ｎ）をグループ分けをする。ＣＶＤ処理用真空容器Ｎ
ｕ＋１個でひとつの群が形成される。そうすると、群の
個数Ｇは、Ｇ＝ｎ／（Ｎｕ＋１）で導き出される。その
ときの、あまりのＣＶＤ処理用真空容器ＲＰの個数をＲ
とする。ただし、０≦Ｒ＜Ｎｕ＋１である。Further, n CVD processing vacuum vessels P
(1), P (2), P (3) ... P (n-1), P
(N) is divided into groups. Vacuum container N for CVD processing
One group is formed by u + 1 pieces. Then, the number G of groups is derived by G = n / (Nu + 1). At this time, the number of too many CVD processing vacuum vessels RP is represented by R
And However, 0 ≦ R <Nu + 1.
【００５６】この関係式を用いて、次の手順で行う。Ｇ
個の群のうちあるひとつの群のＣＶＤ処理用真空容器
｛ＧＰ（１）、ＧＰ（２）、ＧＰ（３）……ＧＰ（Ｎ
ｕ）、ＧＰ（Ｎｕ＋１）｝において、 （ａ）はじめに、ＣＶＤ処理用真空容器ＧＰ（１）から
ＧＰ（Ｎｕ）に基板を処理させる。 （ｂ）上の関係式で導き出された基準処理枚数Ｗｃに達
した時点で、ＧＰ（１）の処理をやめる。それと同時
に、ＧＰ（２）からＧＰ（Ｎｕ）の処理を継続しなが
ら、ＧＰ（Ｎｕ＋１）の処理を開始する。次に基準処理
枚数が２×Ｗｃになったとき、Ｐ（２）の処理やめて、
ＧＰ（１）の処理を開始する。ＧＰ（Ｎｕ−１）で基板
の処理枚数が（Ｎｕ−１）×Ｗｃに達するまで、この手
順を続ける。 （ｃ）ＧＰ（Ｎｕ）のＣＶＤ処理用真空容器で、あらか
じめ設定したメンテナンス作業基準枚数Ｗｍに達した時
点でメンテナンス作業を開始する。 （ｄ）ＧＰ（Ｎｕ）のメンテナンス作業を、メンテナン
ス作業時間Ｔｍ内に行う。 （ｅ）Ｔｍ後にＧＰ（Ｎｕ＋１）のメンテナンス作業を
開始する。メンテナンス作業の所要期間はＴｍである。
次のＴｍ後にはＧＰ（Ｎｕ＋１）のメンテナンス作業を
開始しする。メンテナンス作業をこの手順で繰り返す。 （ｆ）（ａ）工程から（ｃ）工程までの手順を各群も同
時に行う。 （ｇ）それとともに、各群のＣＶＤ処理用真空容器での
基板処理と同時に、すべてのあまりのＣＶＤ処理用真空
容器ＲＰも、メンテナンス作業基準枚数Ｗｍまで基板の
処理し続ける。メンテナンス作業基準枚数Ｗｍに達した
時点で、すべてのＲ個のＣＶＤ処理用真空容器をメンテ
ナンス作業する。メンテナンス作業の期間はＴｍ時間に
行う。The following procedure is performed using this relational expression. G
One of a group of the vacuum chambers for CVD processing GP (1), GP (2), GP (3) ... GP (N
u), GP (Nu + 1)}: (a) First, a substrate is processed from the vacuum vessel GP (1) for CVD processing to GP (Nu). (B) When the reference processing number Wc derived by the above relational expression is reached, the processing of GP (1) is stopped. At the same time, the processing of GP (Nu + 1) is started while the processing of GP (2) to GP (Nu) is continued. Next, when the reference number of processed sheets reaches 2 × Wc, the processing of P (2) is stopped.
GP (1) processing is started. This procedure is continued until the number of processed substrates in GP (Nu-1) reaches (Nu-1) × Wc. (C) The maintenance work is started when the maintenance work reference number Wm is reached in the GP (Nu) CVD processing vacuum vessel. (D) Perform maintenance work for GP (Nu) within the maintenance work time Tm. (E) After Tm, the maintenance work of GP (Nu + 1) is started. The required period of the maintenance work is Tm.
After the next Tm, maintenance work of GP (Nu + 1) is started. Repeat the maintenance work in this procedure. (F) The procedure from the step (a) to the step (c) is performed for each group at the same time. (G) At the same time, at the same time as the substrate processing in each group of the CVD processing vacuum containers, all the excessive CVD processing vacuum containers RP also continue to process the substrates up to the maintenance work reference number Wm. When the maintenance work reference number Wm is reached, maintenance work is performed on all the R vacuum vessels for CVD processing. The maintenance work is performed at time Tm.
【００５７】Ｒ個のＣＶＤ処理用真空容器のメンテナン
ス作業するときは、各群のいずれかひとつのＣＶＤ処理
用真空容器と同時にしなければならない。したがって、
この間は、Ｒ＋Ｇ個のＣＶＤ処理用真空容器のメンテナ
ンス作業を同時にしなければならない。When performing maintenance work on the R vacuum processing vessels, it is necessary to perform the maintenance work simultaneously with any one of the vacuum processing vessels in each group. Therefore,
During this time, the maintenance work on the R + G vacuum chambers for CVD processing must be performed simultaneously.
【００５８】この方法によれば、あまりのＣＶＤ処理用
真空容器ＲＰがメンテナンス作業されるまで、ｔ時間ご
とに（Ｎｕ×Ｇ＋Ｒ）個の基板が処理される。ＣＶＤ処
理用真空容器ＲＰがメンテナンス作業中では、ｔ時間ご
とにＮｕ×Ｇ個の基板が処理される。According to this method, (Nu × G + R) substrates are processed every t time until too much vacuum processing chamber RP for CVD processing is maintained. During the maintenance operation of the CVD processing vacuum vessel RP, Nu × G substrates are processed every t hours.
【００５９】なお、最初にＷｃづつの枚数ごとに中止し
たＧＰ（１）からＧＰ（Ｎｕ）は、つぎの処理が開始す
るまで、メンテナンス作業を行ってもよい。そのメンテ
ナンス作業の所要期間は、Ｔｍである。The GP (1) to GP (Nu), which are initially stopped every Wc sheets, may perform maintenance work until the next processing is started. The required period of the maintenance work is Tm.
【００６０】以上、つぎのような条件のもとであれば、
これらの方法でもって、効率よく基板処理とメンテナン
ス作業が行える。 （ａ）ひとつの基板を処理するのに相当な時間を要する
処理工程であること。スパッタリング処理やエッチング
処理のような短時間で処理できるものは不向きである。
短時間で処理できる工程では、これらの方法を用いると
十分なメンテナンス作業時間が確保できない。したがっ
て、これらの方法は、相当の時間をようするＣＶＤ処理
工程がもっとも適している。 （ｂ）ＣＶＤ処理用真空容器が３個以上であること。処
理用真空容器が２個だと、メンテナンス作業で基板処理
を中断せず連続基板処理ができるが、メンテナンス作業
中１枚のみしか基板処理できない。これでは、枚葉式の
ＣＶＤ装置と同じになる。マルチチャンバ方式のＣＶＤ
装置の特徴である複数基板の同時処理ができなくなる。 （ｃ）処理用真空容器と搬出入用ロードロック真空容器
との搬送時間が短いこと。 もし搬送に相当の時間をようすると、処理枚数が増えて
くるにしたがい、同時処理されるべき複数基板がずれて
くる。このずれの時間の間隔が大きくなると、ひとつの
処理用真空容器をメンテナンス作業している最中に、つ
ぎの処理用真空容器のメンテナンス作業を始めなければ
ならないことになる。搬送時間をできるかぎり短くする
ためには、第７の手段の少なくとも２つの基板を保持
（to store）する蛙足型多関節ロボットがもっとも適し
ている。As described above, under the following conditions,
By these methods, the substrate processing and maintenance work can be performed efficiently. (A) The processing step requires a considerable time to process one substrate. What can be processed in a short time, such as a sputtering process and an etching process, is not suitable.
In a process that can be performed in a short time, if these methods are used, a sufficient maintenance operation time cannot be secured. Therefore, these methods are most suitable for CVD processing steps that take considerable time. (B) There are three or more vacuum vessels for CVD processing. With two processing vacuum vessels, continuous substrate processing can be performed without interrupting substrate processing during maintenance work, but only one substrate can be processed during maintenance work. This is the same as a single wafer type CVD apparatus. Multi-chamber CVD
Simultaneous processing of a plurality of substrates, which is a feature of the apparatus, cannot be performed. (C) The transfer time between the processing vacuum container and the load lock vacuum container for loading / unloading is short. If a considerable time is taken for the transfer, a plurality of substrates to be processed at the same time is shifted as the number of processed substrates increases. If the time interval of the shift becomes large, the maintenance work of the next processing vacuum vessel must be started during the maintenance work of one processing vacuum vessel. In order to make the transfer time as short as possible, the frog-foot type articulated robot of the seventh means, which stores at least two substrates, is most suitable.
【００６１】第５の目的であるメンテナンス作業の労力
を軽減すること。 （１１）第１１の手段として反応容器の外壁に循環路を
設けけることである。この循環路は温度調節機構を有す
る循環ポンプにつながっている。温度調節機構により循
環路を流れる熱媒体の温度を調節する。熱媒体の設定温
度の範囲は、ＣＶＤ反応で生じる副生成物の飽和蒸気圧
の温度以上、ＣＶＤ反応で薄膜の生成する温度以下であ
る。この範囲内で温度設定された熱媒体が循環路を循環
することで、反応容器の内壁の温度が設定温度の範囲内
となる。副生成物の分子は、反応容器の内壁の温度がそ
の副生成物の飽和蒸気圧の温度以上であるためその内壁
に付着しにくくなる。それとともに、反応容器の内壁の
温度がＣＶＤ反応で薄膜の生成する温度以下であれば、
薄膜がその内壁に堆積することはない。そのため、反応
容器の内壁のクリーニング作業の労力が軽減される。熱
媒体として水、または油がよい。The fifth task, the labor for maintenance work
To reduce (11) As an eleventh means, a circulation path can be provided on the outer wall of the reaction vessel. This circulation path is connected to a circulation pump having a temperature control mechanism. The temperature of the heat medium flowing through the circulation path is adjusted by the temperature adjustment mechanism. The range of the set temperature of the heat medium is equal to or higher than the temperature of the saturated vapor pressure of a by-product generated in the CVD reaction and equal to or lower than the temperature at which a thin film is formed in the CVD reaction. When the heat medium whose temperature is set within this range circulates through the circulation path, the temperature of the inner wall of the reaction vessel falls within the set temperature range. Since the temperature of the inner wall of the reaction vessel is equal to or higher than the temperature of the saturated vapor pressure of the by-product, the molecules of the by-product hardly adhere to the inner wall. At the same time, if the temperature of the inner wall of the reaction vessel is lower than the temperature at which a thin film is formed by the CVD reaction,
No thin film is deposited on its inner wall. Therefore, the labor for cleaning the inner wall of the reaction vessel is reduced. Water or oil is good as a heat carrier.
【００６２】（１２）第１２の手段としてリング状固定
部材が反応ガスにさらされる露出部分とその他の部分で
組立られているようにする。そのすると、反応ガスにさ
らされる部分の表面上にのみＣＶＤ反応による膜が堆積
することになる。リング状固定部材をクリーニング作業
をする際には、反応ガスにさらされる露出部分のみをと
りかえればよいといえる。(12) As a twelfth means, the ring-shaped fixing member is assembled at an exposed portion exposed to the reaction gas and other portions. Then, a film by the CVD reaction is deposited only on the surface of the portion exposed to the reaction gas. When cleaning the ring-shaped fixing member, it can be said that only the exposed portion exposed to the reaction gas needs to be replaced.
【００６３】[0063]
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。なお、これらの添付図面は、この発明が理
解できる程度に各構成部品の形状、大きさおよび配置関
係を概略的に示してあるにすぎない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, these accompanying drawings merely schematically show the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood.
【００６４】 図１は本発明に係るＣＶＤ装置の全体構
成を示す。図１において、１は内部空間が気密に形成さ
れた反応容器であり、反応容器１の内部は図示しない排
気装置より所定の減圧状態に保持される。反応容器１の
内部空間は反応室となる。反応容器１の外壁に反応容器
の壁を加熱する熱媒体が循環する循環路３０が備えつけ
られている。反応容器１に接続される配管２は排気装置
に接続される排気管である。反応容器１の内部空間に基
板３が配置される。基板３は、反応容器１内の中央位置
に設置されたサセプタ４の上に搭載され、基板３の第１
表面がリングチャック９に接触し、基板３の第２表面
は、サセプタに対して保持されるように、保持される。
サセプタ４は、下方に配置されたランプヒータ５により
加熱され、所要の温度に保たれる。サセプタ４の温度は
熱電対６によって測定される。熱電対６で測定されたサ
セプタ４の温度データは、制御装置に供給され、その温
度データに基づき、ランプヒータ５への投入電力量を調
整してランプヒータ５の放射される輻射熱を制御し、サ
セプタ４を所望の温度に制御する。サセプタ４とランプ
ヒータ５との間には光透過材である石英窓７が設けられ
る。石英窓７は、サセプタを加熱するランプヒータ５か
らの光を通す窓であり、同時に反応室の気密を保つ役目
も果たしている。また８は反射部材で、ランプヒータ５
から下方に放射された熱を、サセプタ４が配置された側
に反射させるためのものである。FIG. 1 shows the overall configuration of a CVD apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reaction vessel in which an internal space is formed airtight, and the inside of the reaction vessel 1 is maintained at a predetermined reduced pressure by an exhaust device (not shown). The internal space of the reaction vessel 1 is a reaction chamber. A circulation path 30 for circulating a heat medium for heating the wall of the reaction vessel is provided on the outer wall of the reaction vessel 1. A pipe 2 connected to the reaction vessel 1 is an exhaust pipe connected to an exhaust device. The substrate 3 is arranged in the internal space of the reaction vessel 1. The substrate 3 is mounted on a susceptor 4 installed at a central position in the reaction vessel 1,and the first
The surface contacts the ring chuck 9 and the second surface of the substrate 3
Is held as it is held against the susceptor .
The susceptor 4 is heated by a lamp heater 5 arranged below and is maintained at a required temperature. The temperature of the susceptor 4 is measured by a thermocouple 6. The temperature data of the susceptor 4 measured by the thermocouple 6 is supplied to the control device, and based on the temperature data, the amount of electric power supplied to the lamp heater 5 is adjusted to control the radiant heat radiated from the lamp heater 5, The susceptor 4 is controlled to a desired temperature. Between the susceptor 4 and the lamp heater 5, a quartz window 7 as a light transmitting material is provided. The quartz window 7 is a window through which light from the lamp heater 5 that heats the susceptor passes, and at the same time, also serves to keep the reaction chamber airtight. Reference numeral 8 denotes a reflection member, and the lamp heater 5
This is for reflecting the heat radiated downward from the side to the side where the susceptor 4 is disposed.
【００６５】ここでランプヒータ５および反射部材８は
組をなしこれが同心円上に等間隔で１２組並んでおり、
個々のランプヒータがそれぞれ出力制御器を有し、それ
ぞれ別個に電力を制御できるようになっている。Here, the lamp heater 5 and the reflecting member 8 form a set, and 12 sets are arranged at equal intervals on a concentric circle.
Each of the lamp heaters has an output controller, so that the power can be individually controlled.
【００６６】サセプタ４の基板３と接する表面に深さ一
定でドーナッツ状の段差加工を施している。ただし基板
３がオリエンテーションフラット（いわいるオリフラ）
を有している場合は、段差加工領域の外側のへりの部分
と基板３の端とは一定距離を保つようにオリフラ付近で
は段差加工領域の外側のへりはオリフラと平行になって
いる。The surface of the susceptor 4 which is in contact with the substrate 3 has a donut-shaped step with a constant depth. However, the substrate 3 is an orientation flat (so-called orientation flat)
In the case of having an edge, the edge outside the step processing area is parallel to the orientation flat near the orientation flat so that the edge outside the step processing area and the end of the substrate 3 keep a constant distance.
【００６７】サセプタ４の上に配置された基板３は、上
下運動するリングチャック９によって固定される。リン
グチャック９はリング形状となっている。そのためリン
グチャック９の中央部に孔９ａが形成されている。図１
は、リングチャック９が基板を固定している状態を示
す。図２は、リングチャック９と基板３の接触状態を示
す図１の部分拡大図である。基板３上には、あらかじめ
リアクテブスパッタリングで堆積したＴｉＮ膜５２上に
熱ＣＶＤで堆積したＷ膜２４が堆積している。リングチ
ャック９は基板３のへりの部分を覆っている。今後、基
板３のへりの部分とは、リングチャック９に覆われた基
板３の部分をいうことにする。さらに、基板３の中心
は、リングチャック９の中心軸Ｏに位置している。図２
の部分拡大図に示すように、リングチャック９と基板３
とがかさなるリングチャック９の底面には、複数の点接
触部１０が等間隔で設けられている。これらの点接触部
１０が、基板３のへりの部分に接触して、基板３を固定
している。点接触部１０は、できる限り基板表面の接触
面積を小さくし、かつ、できるだけその点接触部のサイ
ズを小さくする。また、点接触部１０自体の形は、パー
ジガスの流れを乱さない形状がよい。そのため、点接触
部の側面が曲面状に形成される。望ましくは、その断面
が円形または楕円形にするとよい。とくに、断面が楕円
形のときその長径がパージガスの流線方向に沿うように
する。点接触部１０の位置については、図１〜図３で明
らかなように、リングチャック９の中心軸Ｏに面する点
接触部の側面が内径円より大きな同心円の円周上に位置
する。すなわち、リングチャック９の内側端面９ｂより
も、中心軸Ｏの径方向の外側にずらせて配置する。外側
にずれる距離は、リングチャック９が基板３に接触する
とき、点接触部１０が基板３のへりの部分上に接触する
程の距離である。とくに、点接触部１０は、基板３を確
実に押さえつけるために、図１７、図１８及び図１９の
ように点接触部１０の外側の側面が基板３の側面にそろ
うようにする。また、さらに、図２に示すようにリング
状固定部材の中心軸ＯとＴｉＮ薄膜５２の領域との距離
のうちの最長距離より同心円５１の半径を長くしてい
る。そのため点接触部１０は、基板３のＳｉＯ2 露出面
上のみに接触している。点接触部１０は、リングチャッ
ク９に機械加工で直接に作ることもできる。また別に作
製したものを取り付けてもよい。The substrate 3 placed on the susceptor 4 is fixed by a ring chuck 9 that moves up and down. The ring chuck 9 has a ring shape. Therefore, a hole 9 a is formed in the center of the ring chuck 9. FIG.
Shows a state in which the ring chuck 9 fixes the substrate. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing a contact state between the ring chuck 9 and the substrate 3. On the substrate 3, a W film 24 deposited by thermal CVD on a TiN film 52 previously deposited by reactive sputtering is deposited. The ring chuck 9 covers the edge of the substrate 3. Hereafter, the edge portion of the substrate 3 refers to the portion of the substrate 3 covered by the ring chuck 9. Further, the center of the substrate 3 is located on the center axis O of the ring chuck 9. FIG.
As shown in the partially enlarged view of FIG.
A plurality of point contact portions 10 are provided at equal intervals on the bottom surface of the ring chuck 9 having a sharp edge. These point contact portions 10 are in contact with the edges of the substrate 3 to fix the substrate 3. The point contact portion 10 reduces the contact area on the substrate surface as much as possible and reduces the size of the point contact portion as much as possible. The shape of the point contact portion 10 itself is preferably a shape that does not disturb the flow of the purge gas. Therefore, the side surface of the point contact portion is formed in a curved shape. Desirably, the cross section is circular or elliptical. In particular, when the cross-section is elliptical, the major axis is set to be along the direction of the purge gas streamline. As is clear from FIGS. 1 to 3, the side surface of the point contact portion facing the central axis O of the ring chuck 9 is located on the circumference of a concentric circle larger than the inner diameter circle. That is, the ring chuck 9 is disposed so as to be shifted radially outward of the central axis O from the inner end surface 9 b of the ring chuck 9. The distance deviated outward is such that when the ring chuck 9 contacts the substrate 3, the point contact portion 10 contacts the edge of the substrate 3. In particular, the point contact portion 10 is arranged such that the outer side surface of the point contact portion 10 is aligned with the side surface of the substrate 3 as shown in FIGS. Further, as shown in FIG. 2, the radius of the concentric circle 51 is longer than the longest distance among the distance between the central axis O of the ring-shaped fixing member and the region of the TiN thin film 52. Therefore, the point contact part 10 is in contact only with the SiO2 exposed surface of the substrate 3. The point contact portion 10 can also be made directly on the ring chuck 9 by machining. Alternatively, a separately manufactured one may be attached.
【００６８】点接触部１０の数は、３個から１２個程度
がもっとも適切である。基板を確実にサセプタ４に密着
させるために、基板３の径が大きくなるに応じて、点接
触部１０の数を多くする。８インチ基板では、点接触１
０の数は１２個がよい。The number of the point contact portions 10 is most suitably about 3 to 12. In order to ensure that the substrate is in close contact with the susceptor 4, the number of point contact portions 10 is increased as the diameter of the substrate 3 increases. For 8-inch substrates, point contact 1
The number of 0 is preferably 12.
【００６９】基板３とリングチャック９は点接触部１０
を介して接触するために、基板３がリングチャック９に
よって固定されているとき、基板３とリングチャック９
との間には、間隙１１が形成される。図２では、間隙１
１の間隔を符号Ａで示している。図２では、基板３とリ
ングチャック９の重複部分の中心軸Ｏの径方向の幅を、
符号Ｂで示している。この重複部分の幅Ｂは、言い換え
ると、リングチャック９の内径円の半径と基板の半径と
の差といえる。The substrate 3 and the ring chuck 9 are connected to a point contact portion 10
When the substrate 3 is fixed by the ring chuck 9 to make contact through the
Is formed between them. In FIG.
The interval of 1 is indicated by the symbol A. In FIG. 2, the radial width of the central axis O of the overlapping portion of the substrate 3 and the ring chuck 9 is represented by:
This is indicated by reference numeral B. In other words, the width B of the overlapping portion can be said to be a difference between the radius of the inner diameter circle of the ring chuck 9 and the radius of the substrate.
【００７０】上記のリングチャック９は、その下部に複
数本の支柱１２によって支持される。本実施例の場合は
支柱１２は２本である。支柱１２は、反応容器１の下壁
部１３から気密性を保持した状態で反応容器外に引き出
される。支柱１２は、反応容器１の外において、昇降装
置（図示せず）に連結され、上下方向１４に移動でき
る。これにより、リングチャック９を昇降させる。リン
グ１５は、リングチャック９が基板３を固定するとき
に、リングチャック９が安定して固定できるための支持
リングである。図２に示すように、支持リング１５には
バイトンゴム１６が取り付けられ、リングチャック９の
外側のへり部分は、バイトンゴム１６に押し当てられ
る。The ring chuck 9 is supported by a plurality of columns 12 at its lower part. In the case of the present embodiment, there are two columns 12. The support 12 is pulled out of the reaction vessel 1 from the lower wall 13 of the reaction vessel 1 while maintaining the airtightness. The support 12 is connected to an elevating device (not shown) outside the reaction vessel 1 and can move in a vertical direction 14. Thus, the ring chuck 9 is moved up and down. The ring 15 is a support ring that allows the ring chuck 9 to be stably fixed when the ring chuck 9 fixes the substrate 3. As shown in FIG. 2, a viton rubber 16 is attached to the support ring 15, and an outer edge portion of the ring chuck 9 is pressed against the viton rubber 16.
【００７１】反応容器１の上壁部には、基板１に対向す
る位置に反応ガスを供給するガス供給機構が設けられ
る。１７はガス吹出し部、１８はガス導入ノズル、１９
は反応ガス供給源である。本実施例のＣＶＤ処理では、
ＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるタングステン成膜が行
われる。従って、反応ガス供給源１９から供給される反
応ガスは、ＷＦ6 およびＨ2 である。The upper wall of the reaction vessel 1 is provided with a gas supply mechanism for supplying a reaction gas to a position facing the substrate 1. 17 is a gas blowing section, 18 is a gas introduction nozzle, 19
Is a reaction gas supply source. In the CVD process of this embodiment,
A tungsten film is formed by a reduction reaction between WF6 and H2 . Therefore, the reaction gas supplied from the reaction gas supply source 19 is WF6 and H2 .
【００７２】循環路３０は配管３１を通じて温度調節機
構を有する循環ポンプにつながっている。循環路を流れ
る熱媒体として不活性ガス、水、または油がよい。熱媒
体の設定温度の範囲は、ＷＦ６ とＨ２ との反応で生じ
る副生成物のＨＦガスの飽和蒸気圧の温度以上、Ｗ膜の
生成する温度以下である。ＨＦガスの飽和蒸気圧の温度
は約７０℃である。Ｗ膜の生成する温度は約２００℃で
ある。したがって、熱媒体の設定温度の範囲は７０℃以
上２００℃以下となる。この範囲内で温度設定された熱
媒体が循環路３０を循環することで、反応容器１の内壁
の温度が７０℃から２００℃内となる。副生成物である
ＨＦ分子は、反応容器１の内壁の温度がＨＦガスの飽和
蒸気圧の温度以上であるためその内壁に付着しにくくな
る。それとともに、反応容器１の内壁の温度が２００℃
以下であれば、Ｗ膜がその内壁に堆積することはない。
そのため、反応容器１の内壁のクリーニング作業の労力
が軽減される。ただし、クリーニング作業を始めるまえ
に、反応ガスの供給を停止して、温度調節機構により熱
媒体の設定温度を下げて反応容器の壁面を４０℃近くま
で下げて行う。The circulation path 30 is connected through a pipe 31 to a circulation pump having a temperature control mechanism. Inert gas, water, or oil is preferable as the heat medium flowing through the circuit. The range of the set temperature of the heat medium is equal to or higher than the temperature of the saturated vapor pressure of the by-product HF gas generated by the reaction between WF6 and H2 and equal to or lower than the temperature at which the W film is formed. The temperature of the saturated vapor pressure of the HF gas is about 70 ° C. The temperature at which the W film is formed is about 200 ° C. Therefore, the range of the set temperature of the heat medium is 70 ° C. or more and 200 ° C. or less. By circulating the heat medium whose temperature is set within this range through the circulation path 30, the temperature of the inner wall of the reaction vessel 1 falls within the range of 70 ° C. to 200 ° C. Since the temperature of the inner wall of the reaction vessel 1 is equal to or higher than the saturated vapor pressure of the HF gas, the by-product HF molecules are less likely to adhere to the inner wall. At the same time, the temperature of the inner wall of the reaction
In the following cases, the W film will not be deposited on the inner wall.
Therefore, the labor for cleaning the inner wall of the reaction vessel 1 is reduced. However, before the cleaning operation is started, the supply of the reaction gas is stopped, the temperature of the heat medium is lowered by the temperature control mechanism, and the wall surface of the reaction vessel is lowered to about 40 ° C.
【００７３】さらに、熱媒体が循環路３０内を循環する
ことで反応容器１の内壁が加熱されるため、反応ガスの
Ｈ2 が基板３やリングチャック９に衝突してＨ2 分子が
基板３の熱を奪うことを抑制できる。内壁が加熱されて
いることで、反応ガスの一部のＨ2 分子が内壁に衝突し
て熱を受け取る。これにより、基板３やリングチャック
９に衝突して基板３の熱を奪うＨ2 分子の数が減少す
る。そのため、基板３を所定の温度に維持するためにサ
セプタ４に照射する輻射熱の量が、熱媒体が循環路３０
内に循環しない場合にくらべ少なくてすむ。さらに、リ
ングチャック９の温度が低下して、基板３とリングチャ
ック９の温度差がおおきくなることによる熱移動の促進
を抑えることができる。さらに、反応容器１の上部壁面
上に循環路を形成することもできる。そうすれば、さら
に効率よく水素ガスを加熱することができる。Further, since the inner wall of the reaction vessel 1 is heated by circulating the heat medium in the circulation path 30, H2 of the reaction gas collides with the substrate 3 or the ring chuck 9 and H2 molecules are generated. Depriving the heat of the water. Since the inner wall is heated, some H2 molecules of the reaction gas collide with the inner wall and receive heat. As a result, the number of H2 molecules that collide with the substrate 3 and the ring chuck 9 and take away the heat of the substrate 3 decreases. Therefore, the amount of radiation heat applied to the susceptor 4 to maintain the substrate 3 at a predetermined temperature depends on the heat medium
Less than when not circulating inside. Further, it is possible to suppress the promotion of heat transfer due to a decrease in the temperature of the ring chuck 9 and a large temperature difference between the substrate 3 and the ring chuck 9. Further, a circulation path can be formed on the upper wall surface of the reaction vessel 1. Then, the hydrogen gas can be more efficiently heated.
【００７４】サセプタ４の後方にはパージガス供給機構
が設けられる。２０はパージガスの供給ノズル、２１は
パージガス供給源である。パージガスとしては、例えば
アルゴンＡｒなどの不活性ガスが使用される。ノズル２
０からＣＶＤ装置内に供給されたパージガスは、通路２
２を通り、リングチャック９と基板３との間隙１１を通
って反応空間内に吹出す。通路２２の途中のサセプタ４
と石英窓７との間をパージガスが通るとき、ランプヒー
タ５によってパージガスは加熱される。パージガスが加
熱されることで、リングチャック９と基板３との間隙１
１を通るとき、パージガスが点接触１０や基板のへりの
部分から熱を奪うことはない。パージガスが加熱される
ことで基板３のへりの周辺部分の温度低下を防止するこ
とができる。図２において、矢印２３はパージガスの流
れを示す。前述のバイトンゴム１６は、供給されたパー
ジガスがすべて間隙１１から吹出すように、支持リング
１５とリングチャック９の外縁部との間のシールを行
い、パージガスが漏れるのを防止する。A purge gas supply mechanism is provided behind the susceptor 4. Reference numeral 20 denotes a purge gas supply nozzle, and reference numeral 21 denotes a purge gas supply source. As the purge gas, for example, an inert gas such as argon Ar is used. Nozzle 2
The purge gas supplied from 0 to the CVD apparatus passes through the passage 2
2 and blows into the reaction space through the gap 11 between the ring chuck 9 and the substrate 3. Susceptor 4 in the middle of passage 22
When the purge gas passes between the glass window and the quartz window 7, the purge gas is heated by the lamp heater 5. By heating the purge gas, the gap 1 between the ring chuck 9 and the substrate 3 is increased.
When passing through 1, the purge gas does not remove heat from the point contact 10 or the edge of the substrate. By heating the purge gas, it is possible to prevent the temperature around the edge of the substrate 3 from lowering. In FIG. 2, arrow 23 indicates the flow of the purge gas. The aforementioned viton rubber 16 seals between the support ring 15 and the outer edge of the ring chuck 9 so that the supplied purge gas is all blown out from the gap 11, and prevents the purge gas from leaking.
【００７５】上記の実施例において、代表的な成膜条件
として、成膜温度４００℃、成膜圧力５０Ｔｏｒｒ、成
膜用反応ガスＨ2 ，ＷＦ6 の供給流量がそれぞれ１００
０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍである。In the above embodiment, as typical film forming conditions, the film forming temperature is 400 ° C., the film forming pressure is 50 Torr, and the supply flow rates of the film forming reaction gases H2 and WF6 are 100.
0 sccm and 100 sccm.
【００７６】上記のＣＶＤ装置による成膜動作について
説明する。ＣＶＤ装置の反応容器１内は所要の減圧状態
に保持される。複数のランプヒータ５により加熱されて
所定の温度に設定されたサセプタ４の上に、図示しない
搬送機構で搬送された基板３が配置される。このとき、
基板３は、前工程のスパッタリングによりその表面にＴ
ｉＮ膜等が形成され、かつ基板３のへりの部分にリング
形状のＳｉＯ2 露出面が形成されている。その後、基板
３はサセプタ４に置かれ、リングチャック９が降りて基
板３を固定する。リングチャック９の点接触部１０を基
板３のへりの周辺に接触させて、基板３を固定する。基
板３が固定されると、ガス吹出し部１７から反応ガスが
吹出し、反応室内に導入される。反応ガスは、基板３の
表面での化学反応により薄膜が形成される。タングステ
ン成膜処理には、反応ガスＷＦ6，Ｈ2 を反応容器１内
に導入することによって、ＷＦ6 のＨ2 還元反応により
基板３上にＷ薄膜が形成される。未反応ガスおよび副生
成ガスは、排気管２を通して外部に排気される。上記の
成膜が行われている間、下方からはノズル２０を通して
パージガスが、成膜条件に応じた所要の流量で供給され
る。ＣＶＤ装置内に供給されたパージガスは、間隙１１
を通って反応空間内に吹出される。The film forming operation by the above-described CVD apparatus will be described. The inside of the reaction vessel 1 of the CVD apparatus is maintained at a required reduced pressure. The substrate 3 transported by a transport mechanism (not shown) is disposed on the susceptor 4 heated to a predetermined temperature by the plurality of lamp heaters 5. At this time,
The substrate 3 has a surface formed by T
An iN film or the like is formed, and a ring-shaped exposed surface of SiO2 is formed at the edge of the substrate 3. Thereafter, the substrate 3 is placed on the susceptor 4, and the ring chuck 9 descends to fix the substrate 3. The substrate 3 is fixed by bringing the point contact portion 10 of the ring chuck 9 into contact with the periphery of the edge of the substrate 3. When the substrate 3 is fixed, the reaction gas is blown out from the gas blowing unit 17 and is introduced into the reaction chamber. The reaction gas forms a thin film by a chemical reaction on the surface of the substrate 3. In the tungsten film forming process, the reaction gas WF6 and H2 are introduced into the reaction vessel 1 to form a W thin film on the substrate 3 by the H2 reduction reaction of WF6 . The unreacted gas and the by-product gas are exhausted to the outside through the exhaust pipe 2. During the film formation, a purge gas is supplied from below through the nozzle 20 at a required flow rate according to the film formation conditions. The purge gas supplied into the CVD apparatus is supplied to the gap 11
Through the reaction space.
【００７７】上記の構成を有するＣＶＤ装置ではつぎの
ふたつの作用が生じる。The following two operations occur in the CVD apparatus having the above-described configuration.
【００７８】まず第１の作用は基板上の膜厚分布の均一
性の向上である。基板３を固定するリングチャック９は
点接触部１０のみで基板３と接触するため、基板と全周
が接触していた従来構造に比べ基板３からリングチャッ
ク９への熱の逃げが接触面積の減少分だけ減る。そのた
め基板温度がへりの部分で急激に低下することなく、従
来のような基板のへりの部分でのシート抵抗値の急激な
上昇もなくなって基板表面全面で均一な膜厚分布を得る
ことができる。The first function is to improve the uniformity of the film thickness distribution on the substrate. Since the ring chuck 9 for fixing the substrate 3 is in contact with the substrate 3 only at the point contact portion 10, the heat escaping from the substrate 3 to the ring chuck 9 has a smaller contact area than the conventional structure in which the entire periphery is in contact with the substrate. Decrease by the decrease. Therefore, a uniform film thickness distribution can be obtained over the entire surface of the substrate without a sudden decrease in the substrate temperature at the edge portion and without a sharp increase in the sheet resistance value at the edge portion of the substrate as in the related art. .
【００７９】全基板表面の温度を均一にする前提とし
て、サセプタに熱伝導率の高い材料を使用する。基板に
接触するサセプタの表面が基板の温度の分布を決定す
る。熱伝導率の高い材料であれば、サセプタの温度を速
やかに所定の温度に設定できる。つまりサセプタに置か
れた基板の温度も速やかに所定の温度になるといえる。
加熱機構、たとえばランプヒータ、の放出される熱量
（輻射熱）の微妙な調整に対しても鋭敏にサセプタ及び
基板の温度が調整できる。熱伝導率の高い材料として、
アルミニウム、カーボンおよび銅があげられる。本実施
例のサセプタはアルミニウム製である。As a precondition for making the temperature of the entire substrate surface uniform, a material having high thermal conductivity is used for the susceptor. The surface of the susceptor in contact with the substrate determines the temperature distribution of the substrate. If the material has a high thermal conductivity, the temperature of the susceptor can be quickly set to a predetermined temperature. That is, it can be said that the temperature of the substrate placed on the susceptor quickly reaches the predetermined temperature.
The temperature of the susceptor and the substrate can be adjusted sharply even for fine adjustment of the amount of heat (radiant heat) emitted from a heating mechanism, for example, a lamp heater. As a material with high thermal conductivity,
Aluminum, carbon and copper. The susceptor of this embodiment is made of aluminum.
【００８０】さらに、全基板表面の温度の均一性を達成
するためには、複数のランプヒータを基板の裏側に配置
する。そして、各ランプヒータは光照射量を制御できる
電力制御機構をそなえている。個々のランプヒータの配
置位置関係およびその電力制御機構を調節することで、
全基板表面の温度を均一にすることができる。リングチ
ャックが基板を押さえつける接触部で基板の熱が逃げる
ことが考えられる。そのため、その接触部周辺で基板表
面の平均温度より低くなることが考えられる。そこで、
個々のランプヒータの配置位置として、リングチャック
が基板を抑える接触部周辺の裏面に配置することが最適
といえる。そして、個々のランプヒータの電力制御機構
でそれぞれのランプヒータの光照射量を微妙に調節をす
る。とくに、ランプヒータの配置関係としては、接触部
の裏面に基板の中心に同心円上に等間隔に配置すると、
その接触部に光を均一に照射できる。このようなランプ
ヒータ配置関係により、従来のようにひとつの円形ラン
プヒータまたはふたつの半円形ランプヒータを用いた場
合のその切れ目による光照射の不均一の問題が生じな
い。また、各ランプヒータの電力制御機構により、リン
グチャックが基板を抑えつける圧力の不均一さ、また
は、同一投入電力でもそれぞれのランプヒータの光照射
量の微妙な差を各ランプヒータに投入する電力をそれぞ
れ別個に制御することで基板表面の温度を補正すること
ができる。この補正の手順とし、複数のランプヒータを
基板の接触点の周辺の裏側に基板の中心と同心円上に等
間隔で配置する。つぎに、同一かまたは適当な電力を各
ランプヒータに加えた状態で成膜を行い、その膜厚分布
より基板表面内での温度の偏りを知りその偏りに応じて
各ランプヒータの電力の増減を行う。その後再び成膜を
行い、その膜厚分布の結果が満足するものであれば終了
し、満足するものでなければ再び前記補正の操作を繰り
返す。本実施例では接触部が１２個あるので、同心円上
に等間隔に配置するランプヒータの個数として１２個配
置するのがもっともよい。Further, in order to achieve a uniform temperature on the entire substrate surface, a plurality of lamp heaters are arranged on the back side of the substrate. Each lamp heater has a power control mechanism capable of controlling the light irradiation amount. By adjusting the arrangement of the individual lamp heaters and their power control mechanisms,
The temperature on the entire substrate surface can be made uniform. It is conceivable that the heat of the substrate escapes at the contact portion where the ring chuck presses the substrate. Therefore, the temperature around the contact portion may be lower than the average temperature of the substrate surface. Therefore,
It can be said that it is optimal to arrange the individual lamp heaters on the rear surface around the contact portion where the ring chuck suppresses the substrate. Then, the light irradiation amount of each lamp heater is finely adjusted by the power control mechanism of each lamp heater. In particular, as for the arrangement relationship of the lamp heaters, if the lamp heaters are arranged at equal intervals on a concentric circle at the center of the substrate on the back surface of the contact portion,
Light can be uniformly applied to the contact portion. With such a lamp heater arrangement, the problem of non-uniformity of light irradiation due to the break when one circular lamp heater or two semicircular lamp heaters are used as in the related art does not occur. In addition, the power control mechanism of each lamp heater allows the ring chuck to press the substrate with uneven pressure, or the power to supply each lamp heater with a slight difference in the light irradiation amount of each lamp heater even with the same input power. Can be separately controlled to correct the substrate surface temperature. In this correction procedure, a plurality of lamp heaters are arranged at equal intervals on a concentric circle with the center of the substrate on the back side around the contact point of the substrate. Next, film formation is performed in a state where the same or appropriate power is applied to each lamp heater, and the temperature deviation in the substrate surface is known from the film thickness distribution, and the power of each lamp heater is increased or decreased according to the deviation. I do. Thereafter, film formation is performed again. If the result of the film thickness distribution is satisfied, the process is terminated. If not, the above-described correction operation is repeated. In this embodiment, since there are 12 contact portions, it is best to arrange 12 lamp heaters at equal intervals on a concentric circle.
【００８１】また、さらに全基板表面の温度の均一性を
精密に達成するためには、サセプタにおいて、基板と接
する側の表面に段差加工を行う。段差加工の領域とその
深さを制御することで基板表面の温度分布を制御し、膜
厚分布をより均一に達成できる。段差の深さ、形状の決
定は、最初段差がない状態で成膜を行いその膜厚分布よ
りシート抵抗値が低い部分すなわち温度が相対的に高い
部分に対応して適当な段差加工を施す。その後、成膜を
行いその時の膜厚分布が満足するものであれば終了し、
満足するものでなければ再び段差加工による補正を行
う。段差加工の領域は、つぎのようにすると決定するこ
とができる。最初に加工前のサセプタを用いて基板に成
膜させる。基板全面に堆積した膜のシート抵抗値を測定
する。シート抵抗値の最大値と最小値からシート抵抗値
の平均値を導き出す。シート抵抗値は基板表面の温度と
反比例する。シート抵抗値の最大値は基板表面の最も低
い温度を、その最小値は基板表面の最も高い温度をそれ
ぞれ示す。そのシート抵抗値の平均値は基板表面温度の
平均値を示すことになる。そこで、シート抵抗値の平均
値よりも低いシート抵抗値、すなわち基板温度の平均値
より高い温度、を示す領域に段差加工をすればよい。そ
の段差加工された領域の深さはつぎのようにして決定で
きる。サセプタの段差加工された部分は、基板とサセプ
タとの間に間隙を形成する。この間隙に通常パージガス
がはいりこむ。この間隙の幅はその入り込むガスの平均
自由工程よりも大きいと考えられるため、ガスの流れの
状態は粘性流の状態といえる。この間隙を通して基板に
熱が伝わる。この間隙に存在するガス、すなわちパージ
ガス、の流れの状態が粘性流であるため、基板に伝わる
熱量はガスの種類と間隙の幅、すなわち段差の深さに依
存する。特定のパージガス、たとえばＡｒガスを使用し
たときは、結局、基板に伝わる熱量は間隙の幅、すなわ
ち段差の深さのみに依存する。段差が深くなればなるほ
ど、基板に伝わる熱量は減少する。いいかえれば、段差
が深くなればなるほど、基板の表面温度の上昇がおさえ
られる。以上の見地に基づいて、平均温度（平均シート
抵抗値）とそれよりも高い温度（低いシート抵抗値）の
温度差（シート抵抗値の差）に対応して、段差の深さを
調節する。たとえばサセプタがアルミニウム製でパージ
ガスがＡｒガスのとき、図１３及び図８のグラフから段
差を０．１ｍｍ深くなるにつれて基板表面の温度が約６
℃さがることがわかった。このような段差の深さと基板
表面の温度差との関係を容易に見いだすことはできる。
この関係に基づき、段差加工の深さを調節することで、
基板表面全体の温度分布を均一にすることができる。ま
た、さらに、このように段差加工したサセプタを用いて
基板に成膜させそのシート抵抗値から、段差加工領域と
深さを再度調節してもよい。このように領域とその深さ
を調節して段差加工したサセプタを使用すれば、基板表
面全体の温度分布を精密に均一にすることができる。そ
の結果、所望の基板温度を設定すると、基板表面全体の
どの部分でも所望の温度となる。Further, in order to precisely achieve the uniformity of the temperature on the entire substrate surface, the susceptor is subjected to step processing on the surface in contact with the substrate. By controlling the step processing region and its depth, the temperature distribution on the substrate surface can be controlled, and the film thickness distribution can be more uniformly achieved. To determine the depth and shape of the step, a film is formed without any step at first, and an appropriate step processing is performed corresponding to a portion where the sheet resistance value is lower than the film thickness distribution, that is, a portion where the temperature is relatively high. Thereafter, a film is formed, and if the film thickness distribution at that time is satisfied, the process ends.
If it is not satisfied, the correction by step machining is performed again. The area of the step processing can be determined as follows. First, a film is formed on a substrate using a susceptor before processing. The sheet resistance of the film deposited on the entire surface of the substrate is measured. The average value of the sheet resistance value is derived from the maximum value and the minimum value of the sheet resistance value. Sheet resistance is inversely proportional to substrate surface temperature. The maximum value of the sheet resistance value indicates the lowest temperature on the substrate surface, and the minimum value indicates the highest temperature on the substrate surface. The average value of the sheet resistance value indicates the average value of the substrate surface temperature. Therefore, the step processing may be performed on an area showing a sheet resistance value lower than the average value of the sheet resistance values, that is, a temperature higher than the average value of the substrate temperature. The depth of the step processed area can be determined as follows. The stepped portion of the susceptor forms a gap between the substrate and the susceptor. Usually, the purge gas enters the gap. Since the width of this gap is considered to be larger than the mean free path of the gas that enters, the state of the gas flow can be said to be a viscous flow state. Heat is transmitted to the substrate through this gap. Since the flow state of the gas existing in the gap, that is, the purge gas, is a viscous flow, the amount of heat transmitted to the substrate depends on the type of gas and the width of the gap, that is, the depth of the step. When a specific purge gas, for example, Ar gas is used, the amount of heat transmitted to the substrate ultimately depends only on the width of the gap, that is, the depth of the step. The deeper the step, the less the heat transferred to the substrate. In other words, the deeper the step, the lower the rise in the surface temperature of the substrate. Based on the above viewpoint, the depth of the step is adjusted according to the temperature difference (difference in sheet resistance) between the average temperature (average sheet resistance) and a temperature higher than that (low sheet resistance). For example, when the susceptor is made of aluminum and the purge gas is Ar gas, the temperature of the substrate surface becomes about 6 as the step becomes 0.1 mm deeper from the graphs of FIGS.
° C was found to drop. The relationship between the depth of such a step and the temperature difference on the substrate surface can be easily found.
By adjusting the depth of step machining based on this relationship,
The temperature distribution over the entire substrate surface can be made uniform. Further, a film may be formed on a substrate using the susceptor processed in this manner, and the step processed region and the depth may be adjusted again from the sheet resistance value. The use of the susceptor which has been subjected to step processing by adjusting the region and its depth in this manner makes it possible to precisely and uniformly make the temperature distribution over the entire substrate surface. As a result, when a desired substrate temperature is set, the desired temperature is obtained at any part of the entire substrate surface.
【００８２】以上膜厚分布の向上について具体例を述べ
る。A specific example of the improvement of the film thickness distribution will be described.
【００８３】最初に１２個のランプヒータをリングチャ
ック９が基板３を抑える接触部周辺の裏側に基板の中心
と同心円上に等間隔で配置した。図１６は、そのランプ
ヒータ配置でアルミ製サセプタ４に段差加工をしないと
きの等シート抵抗値線を示した図である。さらに、それ
ぞれの電力制御機構を調節し基板の周辺部で温度が高く
なっている部分が同心円の環状なるようにした。図６の
等シート抵抗値線が密になっている部分が、基板表面上
で温度が高くなっている部分である。そこで、その同心
円上に温度が高くなっている部分に対応するサセプタ４
の部分に段差加工を施した。その結果が図７及び図８で
ある。First, twelve lamp heaters were arranged at equal intervals on a concentric circle with the center of the substrate on the back side around the contact portion where the ring chuck 9 restrains the substrate 3. FIG. 16 is a view showing an equal sheet resistance value line when the aluminum susceptor 4 is not subjected to the step processing in the lamp heater arrangement. Further, the respective power control mechanisms were adjusted so that the portion where the temperature was high around the substrate became a concentric annular shape. The portion where the iso-sheet resistance value lines in FIG. 6 are dense is the portion where the temperature is high on the substrate surface. Therefore, the susceptor 4 corresponding to the portion where the temperature is high on the concentric circle
Was subjected to step processing. The results are shown in FIG. 7 and FIG.
【００８４】図７と図８は、本実施例の装置によって８
インチ基板上に成膜されたＷ膜のシート抵抗値分布であ
る。図７はφ１８０ｍｍ径内での面内分布であり、分布
は±３．７％と良好となっている。図７では従来のラン
プヒータ形状からくる不均一さは見られない。また、図
８はある半径方向に沿ったシート抵抗値分布図である。
図８では従来装置を用いた場合に比べ基板のへりの部分
でのシート抵抗値の急激な上昇がなく、またサセプタの
段差加工の効果によって従来結果ではシート抵抗値が低
かった部分が高く凸になっておりシート抵抗値分布は±
３．３％と良好になっている。本実施例における段差加
工形状は８インチ基板を処理するにあたって検討した結
果は、外径φ１７０ｍｍ内径φ８０ｍｍ深さ０．１ｍｍ
の環状の段差加工が最も良好であった。また、６インチ
基板を処理するにあったては外形φ１２０ｍｍ内径φ６
０ｍｍ深さ０．１ｍｍの環状の段差加工が最も良好であ
った。更に基板にオリフラが存在する場合はオリフラを
考慮し、基板の端から段差加工のへりの部分までの距離
が一定になるように段差加工のへりの部分はオリフラ側
でオリフラと平行にすると良い。FIG. 7 and FIG.
5 is a sheet resistance value distribution of a W film formed on an inch substrate. FIG. 7 shows an in-plane distribution within a diameter of φ180 mm, and the distribution is as good as ± 3.7%. FIG. 7 shows no non-uniformity due to the conventional lamp heater shape. FIG. 8 is a sheet resistance value distribution diagram along a certain radial direction.
In FIG. 8, there is no sharp increase in the sheet resistance value at the edge of the substrate as compared with the case where the conventional apparatus is used, and the portion where the sheet resistance value is low in the conventional result becomes high and convex due to the effect of the step processing of the susceptor. And the sheet resistance distribution is ±
It is good at 3.3%. The result of the examination of the stepped shape in this embodiment when processing an 8-inch substrate is as follows: outer diameter φ170 mm inner diameter φ80 mm depth 0.1 mm
The annular step processing was the best. When processing a 6-inch substrate, the outer diameter is 120 mm and the inner diameter is 6 mm.
The annular step processing with a depth of 0 mm and a depth of 0.1 mm was the best. Further, when an orientation flat exists on the substrate, the orientation flat is preferably set in parallel with the orientation flat on the orientation flat side so that the distance from the edge of the substrate to the edge of the level difference processing is constant in consideration of the orientation flat.
【００８５】第２の作用は明確なシャドウ領域の形成と
マイクロピーリングの防止である。図２で明らかなよう
に、基板３の表面に薄膜２４が形成されるとき、点接触
部１０の中心軸Ｏに面する側面、すなわち内側の側面は
内縁端面９ｂと同一面とならないので、薄膜２４が、点
接触部１０の内側の側面部を経由してリングチャック９
の上面に至るまでひとつづきに形成される部分がどこに
もない。従って、基板３からリングチャック９がはなれ
るとき、従来装置で発生したマイクロピーリングが発生
しないので、微細なダストパーティクルが発生すること
はない。The second function is to form a clear shadow area and prevent micro-peeling. As is clear from FIG. 2, when the thin film 24 is formed on the surface of the substrate 3, the side surface facing the central axis O of the point contact portion 10, that is, the inner side surface is not flush with the inner edge 9b. 24 is the ring chuck 9 via the side surface inside the point contact portion 10.
There is no part that is formed one by one up to the upper surface. Therefore, when the ring chuck 9 is peeled off from the substrate 3, micro-peeling which occurs in the conventional apparatus does not occur, so that fine dust particles do not occur.
【００８６】また上記実施例の構成では、所要流量のパ
ージガスを間隙１１から反応室側へ吹出すようにしたた
め、反応ガスが間隙１１内に侵入するのをパージガスで
阻止し、基板３の表面上に形成される薄膜２４が、間隙
１１内の基板のへりの部分の表面に至るまで形成される
ことがない。図２に示されるように、薄膜２４のへりの
部分はリングチャック９の内縁端面９ｂにほぼ一致した
位置に形成される。薄膜２４のへりの部分の形成位置が
リングチャック９の内径円にほぼ一致するように、間隙
１１から吹出されるパージガスの流量が設定される。こ
のため、後述するように、パージガスの流量（符号Ｃで
表す）は、前述した間隙１１の距離Ａおよびリングチャ
ック９が基板３のへりの部分を覆う重複部分の幅Ｂとの
間において、特定の関係を満足するように設定される。
パージガスの流量と点接触部の位置関係を調節すること
で、基板３の表面に形成される薄膜２４が、間隙１１内
に侵入して、点接触部１０の側面部にひとつづきとなっ
て薄膜が形成することはない。従って、薄膜２４は点接
触部１０に及ばないので、リングチャック９が基板３か
らはなれるときに、マイクロピーリングを発生させず、
ダストパーティクルの発生することはない。In the structure of the above embodiment, the purge gas at a required flow rate is blown out from the gap 11 into the reaction chamber. Therefore, the purge gas is prevented from entering the gap 11 by the purge gas. Is not formed up to the surface of the edge portion of the substrate in the gap 11. As shown in FIG. 2, the edge of the thin film 24 is formed at a position substantially coincident with the inner edge 9 b of the ring chuck 9. The flow rate of the purge gas blown out of the gap 11 is set so that the formation position of the edge portion of the thin film 24 substantially matches the inner diameter circle of the ring chuck 9. For this reason, as described later, the flow rate of the purge gas (represented by the symbol C) is specified between the distance A of the gap 11 and the width B of the overlapping portion where the ring chuck 9 covers the edge of the substrate 3. Are set so as to satisfy the relationship.
By adjusting the positional relationship between the flow rate of the purge gas and the point contact portion, the thin film 24 formed on the surface of the substrate 3 penetrates into the gap 11 and becomes thinner one by one on the side surface of the point contact portion 10. Are not formed. Therefore, since the thin film 24 does not extend to the point contact portion 10, when the ring chuck 9 separates from the substrate 3, micro-peeling does not occur,
No dust particles are generated.
【００８７】また、間隙１１から所要流量のパージガス
を吹出すことにより、急峻なシャドウ境界が形成される
ことを可能にする。急峻なシャドウ境界を形成すること
は、同時に、基板のへりの部分に接触する点接触部１０
の側面に薄膜を形成させないことを意味する。By blowing a purge gas at a required flow rate from the gap 11, a sharp shadow boundary can be formed. The formation of a steep shadow boundary is at the same time a point contact 10 that contacts the edge of the substrate.
Means that a thin film is not formed on the side surface of.
【００８８】図４〜図６を参照して、本実施例における
シャドウの形成について説明する。図４〜図６はリング
チャック９の内径円と基板３のへりの部分との関係を示
し、各図にはそれぞれ前述したＡ（間隙１１の高さ）、
Ｂ（重複部分の幅）、Ｃ（パージガスの流量）が示され
ている。シャドウ領域が形成されるのは、パージガスを
間隙１１から反応室へ吹出し、間隙１１内で反応ガス
（主にＷＦ6 ）を枯渇させることにより、リングチャッ
ク９の内径円近傍で成膜速度が急速に低下する結果であ
る。このシャドウ形成におけるシャドウ幅を決定するパ
ラメータは、間隙１１から吹出すパージガスの線速度Ｃ
／Ａと、間隙１１内に侵入する反応ガスの拡散速度であ
る。図４〜図６では、パージガスの線速度Ｃ／Ａとシャ
ドウ形成状態の関係を示す。With reference to FIGS. 4 to 6, formation of a shadow in this embodiment will be described. 4 to 6 show the relationship between the inner diameter circle of the ring chuck 9 and the edge portion of the substrate 3, and FIG.
B (width of overlapping portion) and C (flow rate of purge gas) are shown. The shadow region is formed because the purge gas is blown out from the gap 11 into the reaction chamber, and the reaction gas (mainly WF6 ) is depleted in the gap 11, so that the film forming speed is increased near the inner diameter circle of the ring chuck 9. The result is that The parameter that determines the shadow width in the shadow formation is the linear velocity C of the purge gas blown from the gap 11.
/ A and the diffusion rate of the reaction gas entering the gap 11. 4 to 6 show the relationship between the linear velocity C / A of the purge gas and the state of shadow formation.
【００８９】図４〜図６では、パージガスの流量を一定
とした場合において、リングチャック９と基板３との距
離Ａを変化させときの、リングチャック９の内径円付近
の基板３上の成膜領域の結果を示している。図４に示す
ごとく、リングチャック９と基板３との間隔が最適距離
（ここではＡが最適な値であるとする）においては、基
板のへりの部分の成膜されない部分の幅、すなわちシャ
ドウの幅が、リングチャック９が基板３のへりの部分を
覆う幅Ｂに等しくなり、これにより所望のシャドウを得
ることができる。これに対し、図５に示すごとく、リン
グチャック９と基板３との間隔が最適距離Ａよりも大き
い値Ａ１であるときには、パージガスの線速度Ｃ／Ａ１
が小さくなり、基板３上の成膜領域は間隙１１の間に侵
入して基板のへりの部分のＳｉＯ2 領域まで成膜される
ので、好ましくない。一方、図６に示すごとく、リング
チャック９と基板３との間隔が最適距離Ａよりも小さい
値Ａ２であるときには、パージガスの線速度Ｃ／Ａ２が
大きくなり、基板３上の成膜領域はリングチャック９の
内径円近傍にも達せず、縮んでしまうので、好ましくな
い。FIGS. 4 to 6 show that the film formation on the substrate 3 near the inner diameter circle of the ring chuck 9 when the distance A between the ring chuck 9 and the substrate 3 is changed when the flow rate of the purge gas is constant. The results for the area are shown. As shown in FIG. 4, when the distance between the ring chuck 9 and the substrate 3 is the optimum distance (here, A is an optimum value), the width of the portion where the film is not formed at the edge of the substrate, that is, the shadow The width is equal to the width B in which the ring chuck 9 covers the edge of the substrate 3, so that a desired shadow can be obtained. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the distance between the ring chuck 9 and the substrate 3 is a value A1 larger than the optimum distance A, the linear velocity C / A1 of the purge gas
And the film formation region on the substrate 3 penetrates into the gap 11 to form a film up to the SiO2 region at the edge of the substrate, which is not preferable. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the distance between the ring chuck 9 and the substrate 3 is a value A2 smaller than the optimum distance A, the linear velocity C / A2 of the purge gas increases, and the film formation region on the substrate 3 The chuck 9 does not reach the vicinity of the inner diameter circle and shrinks, which is not preferable.
【００９０】図５および図６の場合には、Ｃ／Ａ１また
はＣ／Ａ２が最適値Ｃ／Ａと一致すれば、基板上の成膜
領域に関し、図４に示した状態と同じ状態を作ることが
できる。すなわち、Ａが大きいときにはパージガスの流
量Ｃを増し、Ａが小さいときにはパージガスの流量Ｃを
減らすことにより、線速度を最適な値にし、図４に示す
最適な成膜領域を形成する。In the case of FIGS. 5 and 6, if C / A1 or C / A2 matches the optimum value C / A, the same state as that shown in FIG. be able to. That is, when A is large, the flow rate C of the purge gas is increased, and when A is small, the flow rate C of the purge gas is reduced, so that the linear velocity is set to an optimum value, and the optimum film formation region shown in FIG.
【００９１】ただし、パージガスの流量が増大すると、
反応容器１内の圧力が増大し、成膜プロセスに影響を与
える。例えば、全圧を固定した場合、Ｈ2 分圧が相対的
に減少し、成膜速度の低下を招く。このような場合に
は、装置の機械的精度が許す範囲で間隔Ａを小さくし、
パージガスの流量Ｃも小さくすべきである。However, when the flow rate of the purge gas increases,
The pressure in the reaction vessel 1 increases, affecting the film forming process. For example, when the total pressure is fixed, the partial pressure of H2 is relatively reduced, which causes a decrease in the film forming rate. In such a case, the interval A is reduced as far as the mechanical accuracy of the device allows,
The purge gas flow rate C should also be small.
【００９２】点接触部１０は、図１７に示すように、リ
ングチャック９の内縁端面９ｂよりも中心軸Ｏの径方向
の外側であって、基板３の側面と点接触部１０の外側の
側面がそろう位置に配置することもできる。基板３を最
もしっかりとサセプタ４に接触させることができる。さ
らに、図２のＢが一定ならば、基板表面上に薄膜が生成
する面積を最も広くすることができる。As shown in FIG. 17, the point contact portion 10 is located outside the inner edge 9b of the ring chuck 9 in the radial direction of the central axis O, and the side surface of the substrate 3 and the outer side surface of the point contact portion 10. It can also be arranged at a position where they are aligned. The substrate 3 can be brought into contact with the susceptor 4 most firmly. Further, if B in FIG. 2 is constant, the area where a thin film is formed on the substrate surface can be maximized.
【００９３】間隙１１における点接触部１０が設けられ
た箇所では、点接触部１０の存在自体がパージガスの進
行の障害になるので、前述の成膜領域の制限効果を単純
に当てはめることはできない。そこで点接触部１０が設
けられた箇所において、成膜領域が点接触部１０に及ば
ないようにするため、前述のごとく、点接触部１０をで
きる限り小さいものとし、また点接触部１０の側面を曲
面とした。本実施例では、点接触部１０の形状を円柱と
した。これによって、図３に示すようにパージガス２５
が点接触部１０の内側にも十分に回り込み、点接触部以
外の箇所と同様なシャドウ形成効果が生じる。また点接
触部１０の大きさについては、リングチャック９が基板
３のへりの部分を覆う幅Ｂとの関係に基づいて決定され
る。なお図３において、２６は基板３の円周を示す線で
あり、２７はリングチャック９の内径円を示す線であ
る。At the point where the point contact portion 10 is provided in the gap 11, the existence of the point contact portion 10 itself hinders the progress of the purge gas. Therefore, the above-described effect of limiting the film formation region cannot be simply applied. Therefore, in order to prevent the film formation area from reaching the point contact portion 10 at the point where the point contact portion 10 is provided, the point contact portion 10 is made as small as possible as described above. Is a curved surface. In this embodiment, the shape of the point contact portion 10 is a column. As a result, as shown in FIG.
Sufficiently penetrates into the inside of the point contact portion 10 to produce the same shadow forming effect as that of the portion other than the point contact portion. Further, the size of the point contact portion 10 is determined based on the relationship with the width B of the ring chuck 9 covering the edge of the substrate 3. In FIG. 3, reference numeral 26 denotes a line indicating the circumference of the substrate 3, and reference numeral 27 denotes a line indicating the inner diameter circle of the ring chuck 9.
【００９４】次に具体的な実施例について説明する。前
述の通り、シャドウは、間隙１１の間隔Ａと、リングチ
ャック９が基板３を覆う幅Ｂ（リングチャック９の内径
円の半径と基板３の半径との差）、パージガス（Ａｒガ
ス）流量Ｃとによって決定される。これらのパラメータ
の最適値は、Ａ：０．２〜０．３ｍｍ、Ｂ：３ｍｍ、
Ｃ：３００ｓｃｃｍである。この最適値の場合には、リ
ングチャック９の内径円付近の下の基板上での成膜状態
は、図４に示すように、急激に膜厚が薄くなる。基板３
のへりの部分領域には成膜せず、明確なシャドウが形成
された。この時のシャドウ幅はＢとほぼ等しく、３ｍｍ
であった。図１５は本実施例の装置によって基板上に成
膜されたブランケットＷ膜のへりの部分に形成されたシ
ャドウラインを光学顕微鏡によって観察した一例（写
真）である。幅約０．３ｍｍ程度の良好なシャドウライ
ンが形成されており、マイクロピーリングは全く観察さ
れなかった。図２０は、基板全体に急峻なシャドウライ
ンが形成された図解をしめす。また電子顕微鏡の観察の
結果、膜厚が急激に薄くなるのは、図２に示すように、
３００μｍ程度の幅Ｄの範囲内であり、それより内側の
成膜は正常に行われた。このとき１２個の点接触を有す
るリングチャック９を用いた。各点接触の内側の側面が
リングチャック９の内径円より大きな円５１の円周上に
等間隔で配置されている。Next, a specific embodiment will be described. As described above, the shadow has the interval A of the gap 11, the width B over which the ring chuck 9 covers the substrate 3 (the difference between the radius of the inner diameter circle of the ring chuck 9 and the radius of the substrate 3), and the flow rate C of the purge gas (Ar gas). And is determined by The optimal values of these parameters are A: 0.2-0.3 mm, B: 3 mm,
C: 300 sccm. In the case of this optimum value, as shown in FIG. 4, the film thickness on the substrate under the vicinity of the inner diameter circle of the ring chuck 9 rapidly decreases. Substrate 3
No clear film was formed in the partial region of the edge, and a clear shadow was formed. The shadow width at this time is almost equal to B, 3 mm
Met. FIG. 15 is an example (photograph) of observing, by an optical microscope, a shadow line formed at an edge of a blanket W film formed on a substrate by the apparatus of this embodiment. A good shadow line having a width of about 0.3 mm was formed, and no micro-peeling was observed. FIG. 20 shows an illustration in which a steep shadow line is formed on the entire substrate. In addition, as a result of observation with an electron microscope, the film thickness rapidly decreased as shown in FIG.
The film thickness was within the range of the width D of about 300 μm, and the film inside the film was normally formed. At this time, a ring chuck 9 having 12 point contacts was used. The inner side surface of each point contact is arranged at equal intervals on the circumference of a circle 51 larger than the inner diameter circle of the ring chuck 9.
【００９５】点接触部１０の基板３と接触する面積は、
できるかぎる小さいほうがよい。熱の移動量は接触する
面積に比例するから、基板３からリングチャック９に逃
げる熱の量は、点接触部１０の基板３と接触する面積で
決定される。すなわち、点接触部１０の底辺部の面積で
きまる。そこで、図１８にしめすように点接触部１０の
底辺部の形状を曲面とするとよい。さらに、点接触部１
０は図１９に示すようにピン形状にするとよい。The area of the point contact portion 10 in contact with the substrate 3 is:
It is better to be as small as possible. Since the amount of heat transfer is proportional to the contact area, the amount of heat escaping from the substrate 3 to the ring chuck 9 is determined by the area of the point contact portion 10 in contact with the substrate 3. That is, the area of the bottom of the point contact portion 10 is determined. Therefore, as shown in FIG. 18, the shape of the bottom of the point contact portion 10 may be a curved surface. Further, the point contact portion 1
0 may be in a pin shape as shown in FIG.
【００９６】点接触部１０の断面でもっとも長い距離
は、Ｂの距離よりも小さい。すなわち、点接触部１０の
断面が円形であるときは直径、楕円形であるときは長径
がＢの距離よりも小さい。とくに、Ｂの距離の半分以下
に設定することが望ましい。Ｂが３ｍｍであるときに
は、点接触部１０の直径または長径は１．０〜１．５ｍ
ｍである。本実施例の場合、点接触部１０が形成された
箇所においても、シャドウの幅は３ｍｍであった。The longest distance in the cross section of the point contact portion 10 is smaller than the distance B. That is, when the cross section of the point contact portion 10 is circular, the diameter is smaller, and when it is elliptical, the major axis is smaller than the distance B. In particular, it is desirable to set the distance to less than half the distance of B. When B is 3 mm, the diameter or the major axis of the point contact part 10 is 1.0 to 1.5 m.
m. In the case of the present embodiment, the width of the shadow was 3 mm even at the point where the point contact portion 10 was formed.
【００９７】もっとも好適なマルチチャンバ方式のＣＶ
Ｄ装置（an integrated multi-chamber CVD processing
system ）を図２１に示す。このマルチチャンバ方式の
ＣＶＤ装置は、図１の構成を備える４つのＣＶＤ処理用
真空容器Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）及びＰ（４）、
搬入用ロードロック真空容器３００、搬出用ロードロッ
ク真空容器３０１とこれらの中心に配置された基板搬送
用真空容器３０４で構成されている。図示してないが、
各真空容器は真空ポンプが備え付けられている。とく
に、各ＣＶＤ処理用真空容器の排気管２には油回転ポン
プ（ oil-sealedrotary pump ）つながっている。各Ｃ
ＶＤ処理用真空容器の外壁には各ＣＶＤ処理用真空容器
の壁面の温度を調節する熱媒体が流れる循環路３０が備
え付けられている。各ＣＶＤ処理用真空容器の循環路３
０は、図示してないがそれぞれ配管３１を通じて温度調
節機構を有する循環ポンプにつながっている。各真空容
器間にはゲートバルブ３０２が備え付けられている。搬
送用真空容器３０４内の中心には、基板搬送用の蛙足型
多関節ロボット３０３が配置されている。蛙足型多関節
ロボット３０３は、ベースプレート３０５上に、アーム
３１２、ふたつの基板待機ステージ３０６、３０７とア
ーム３１２に結合した基板把持用ハンド３０８で構成さ
れている。基板把持用ハンド３０８には、基板をつかむ
ための４つの爪３０９を有している。ふたつの基板待機
ステージ３０６、３０７は、基板把持用ハンド３０８の
前後の運動方向３１０の下に配置されている。基板待機
ステージ３０７上には未処理の基板５３が乗っている。
アーム３１２は上下に動くことができる。アーム３１２
が上下運動できることで基板待機ステージ上に基板を置
いたり、とりあげたりすることができる。ベースプレー
ト３０５が自転することで、蛙足型多関節ロボット３０
３全体が回転する。この回転運動できることで蛙足型多
関節ロボット３０３は各ＣＶＤ処理用真空容器に面する
ことができる。蛙足型多関節ロボット３０３の搬送方法
は、前述したとおりである。The most suitable multi-chamber type CV
D equipment (an integrated multi-chamber CVD processing
system) is shown in FIG. This multi-chamber type CVD apparatus has four CVD processing vacuum vessels P (1), P (2), P (3) and P (4) having the configuration shown in FIG.
It comprises a load lock vacuum container 300 for loading, a load lock vacuum container 301 for unloading, and a substrate transfer vacuum container 304 arranged at the center of these. Although not shown,
Each vacuum vessel is equipped with a vacuum pump. In particular, an oil-sealed rotary pump is connected to the exhaust pipe 2 of each CVD processing vacuum vessel. Each C
The outer wall of the VD processing vacuum vessel is provided with a circulation path 30 through which a heat medium for adjusting the temperature of the wall surface of each CVD processing vacuum vessel flows. Circulation path 3 for each CVD processing vacuum vessel
Numerals 0 are connected to circulating pumps each having a temperature adjusting mechanism, though not shown, through pipes 31. A gate valve 302 is provided between the vacuum vessels. At the center of the transfer vacuum container 304, a frog-leg type articulated robot 303 for transferring a substrate is disposed. The frog-leg type articulated robot 303 includes an arm 312, two substrate standby stages 306 and 307 on a base plate 305, and a substrate gripping hand 308 coupled to the arm 312. The substrate gripping hand 308 has four claws 309 for gripping the substrate. The two substrate standby stages 306 and 307 are arranged below the forward and backward movement directions 310 of the substrate gripping hand 308. An unprocessed substrate 53 is mounted on the substrate standby stage 307.
The arm 312 can move up and down. Arm 312
The substrate can move up and down so that the substrate can be placed on the substrate standby stage or picked up. When the base plate 305 rotates, the frog-foot type articulated robot 30
The whole 3 rotates. The rotatable movement allows the frog-leg type articulated robot 303 to face each of the vacuum vessels for CVD processing. The transport method of the frog-leg type articulated robot 303 is as described above.
【００９８】このマルチチャンバ方式ＣＶＤ装置を用い
て搬送方法をしめす。A transfer method will be described using this multi-chamber type CVD apparatus.
【００９９】ひとつのＣＶＤ処理用真空容器のメンテナ
ンス作業が必要となるのは、約１，０００程度基板が処
理されたときである。１枚の未処理の基板が搬入用ロー
ドロック真空容器３００からでてＣＶＤ処理用真空容器
で処理され、処理済みの基板が搬出用ロードロック真空
容器３０１にもどってくるまで、約６分程度かかるこの
条件で、ひとつのＣＶＤ処理用真空容器がメンテナンス
作業中に他のＣＶＤ処理用真空容器で基板をする方法を
説明する。メンテナンス作業時間は、通常、５時間程度
必要となる。基準処理枚数Ｗｃ＝Ｔｍ／ｔ＝５×６０
（分）／６（分／枚）＝５０（枚）。The maintenance work of one vacuum chamber for CVD processing is required when about 1,000 substrates are processed. It takes about 6 minutes for one unprocessed substrate to be processed by the CVD processing vacuum container from the loading load lock vacuum container 300 and return to the unloading load lock vacuum container 301. Under this condition, a method in which one CVD processing vacuum vessel is used to carry a substrate in another CVD processing vacuum vessel during maintenance work will be described. The maintenance work time usually requires about 5 hours. Reference number of processed sheets Wc = Tm / t = 5 × 60
(Min) / 6 (min / sheet) = 50 (sheets).
【０１００】この方法を図２２を用いて説明する。最初
にＰ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）Ｐ（４）に基板を搬送
し処理する。第１回目のそれぞれのＣＶＤ処理用真空容
器のメンテナンス作業はＰ（４）の処理枚数が８５０
枚、Ｐ（３）の処理枚数が９００枚、Ｐ（２）の処理枚
数が９５０枚、および、Ｐ（１）の処理枚数が１，００
０枚までそれぞれ処理が達したら、メンテナンス作業を
開始する。第１回目のメンテナンス作業期間は、基板処
理開始から８５時間後に始まり１０５時間後に終了す
る。このメンテナンス作業期間の所要時間は２０時間で
ある。This method will be described with reference to FIG. First, the substrate is transported to P (1), P (2), P (3) and P (4) for processing. In the first maintenance work of each vacuum chamber for CVD processing, the number of processed P (4) was 850.
Sheets, the number of processed P (3) is 900, the number of processed P (2) is 950, and the number of processed P (1) is 1,000.
When the processing reaches zero, maintenance work is started. The first maintenance work period starts 85 hours after the start of substrate processing and ends 105 hours later. The time required for this maintenance work period is 20 hours.
【０１０１】第２回目のそれぞれのＣＶＤ処理用真空容
器のメンテナンス作業はＰ（４）の処理枚数が１，９０
０枚、Ｐ（３）の処理枚数が１，９５０枚、Ｐ（２）の
処理枚数が２，０００枚、および、Ｐ（１）の処理枚数
が２，０５０枚までそれぞれ処理が達したら、メンテナ
ンス作業を開始する。第２回目のメンテナンス作業期間
は、基板処理開始から１９０時間後に始まり２１０時間
後に終了する。In the second maintenance work for the respective vacuum vessels for CVD processing, the number of processed P (4) was 1,90.
When the processing reaches 0, the processing number of P (3) reaches 1,950, the processing number of P (2) reaches 2,000, and the processing number of P (1) reaches 2,050, respectively. Start maintenance work. The second maintenance work period starts after 190 hours from the start of the substrate processing and ends after 210 hours.
【０１０２】以上の手順を繰り返す。The above procedure is repeated.
【０１０３】この処理方法によれば、メンテナンス作業
期間の２０時間の間は、６分おきに３枚づつ処理され
る。According to this processing method, three sheets are processed every six minutes during the maintenance work period of 20 hours.
【０１０４】メンテナンス作業時間をあらかじめ５０時
間（約２日）としておきたいときの基板処理方法は次の
ようになる。メンテンス基板枚数Ｗｃ＝３００（分）／
６（分／枚）＝５００（枚）。最大使用処理用真空容器
の個数Ｎｕ＝Ｗｍ／Ｗｃ＝１，０００（枚／個）／５０
０（枚）＝２（個）。群の個数Ｇ＝ｎ／（Ｎｕ＋１）＝
４／３＝１（あまり１）。４個のＣＶＤ処理用真空容器
でメンテナンス作業時間５０時間だと、ひとつの群をつ
くることができる。そこで、ひとつの群を｛Ｐ（１）、
Ｐ（２）、Ｐ（３）｝でつくる。あまりのＣＶＤ処理用
真空容器ＲＰはＰ（４）とする。The substrate processing method when it is desired to set the maintenance work time to 50 hours (about 2 days) in advance is as follows. Number of maintenance substrates Wc = 300 (min) /
6 (minutes / sheet) = 500 (sheets). Number of maximum use processing vacuum containers Nu = Wm / Wc = 1,000 (sheets / piece) / 50
0 (sheets) = 2 (pieces). Number of groups G = n / (Nu + 1) =
4/3 = 1 (less 1). If the maintenance work time is 50 hours with four CVD processing vacuum vessels, one group can be formed. Therefore, one group is defined as ｛P (1),
P (2), P (3)}. The excessive vacuum vessel RP for CVD processing is designated as P (4).
【０１０５】この方法を図２３を用いて説明する。最初
に、Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（４）に基板を搬送し、処
理する。処理枚数が５００枚に達したら、Ｐ（１）に処
理を停止する。それと同時に、Ｐ（３）に基板を搬送し
処理を始める。Ｐ（２）、Ｐ（３）、Ｐ（４）に基板を
搬送して処理する。Ｐ（２）とＰ（４）の処理枚数が
１，０００枚に達したら、Ｐ（２）とＰ（４）の処理を
停止してメンテナンス作業を開始する。Ｐ（２）の処理
停止と同時にＰ（１）の処理を開始する。Ｐ（３）、Ｐ
（１）で基板処理をしている間に、Ｐ（２）とＰ（４）
をメンテナンス作業する。Ｐ（３）の処理枚数が１，０
００枚に達したらＰ（３）の処理を停止して、メンテナ
ンス作業を開始する。Ｐ（３）の処理停止と同時にＰ
（２）とＰ（４）を再開する。Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ
（４）で基板処理をしている間にＰ（３）のメンテナン
ス作業をする。この手順を繰り返して行う。This method will be described with reference to FIG. First, the substrate is transported to P (1), P (2), and P (4) for processing. When the number of processed sheets reaches 500, the processing is stopped at P (1). At the same time, the substrate is transferred to P (3) and processing is started. The substrate is transported to P (2), P (3), and P (4) for processing. When the number of processed sheets of P (2) and P (4) reaches 1,000, the processing of P (2) and P (4) is stopped and maintenance work is started. The process of P (1) is started at the same time as the process of P (2) is stopped. P (3), P
While processing the substrate in (1), P (2) and P (4)
The maintenance work. The number of processed P (3) is 1,0
When the number reaches 00, the process of P (3) is stopped, and the maintenance work is started. At the same time as the processing of P (3) is stopped, P
Restart (2) and P (4). P (1), P (2), P
During the substrate processing in (4), the maintenance work of P (3) is performed. Repeat this procedure.
【０１０６】この方法によれば、処理開始から１００時
間まで約６分おきに基板３枚が処理される。つぎの１０
０時間から１５０時間の間は約６分おきに基板２枚処理
される。１５０時間から２５０時間の間は約６分おきに
基板３枚処理される。あまりのＣＶＤ処理用真空容器Ｐ
（４）で処理している時間である１００時間中は基板は
３枚処理される。Ｐ（４）がメンテナンス作業で中断さ
れている時間の５０時間は基板は２枚処理される。すな
わち、１００時間の期間は約６分おきに基板３枚処理さ
れ、つぎの５０時間の期間は約６分おきに基板２枚処理
される。According to this method, three substrates are processed approximately every 6 minutes from the start of processing to 100 hours. Next 10
Between 0 hours and 150 hours, two substrates are processed approximately every 6 minutes. Between 150 hours and 250 hours, three substrates are processed approximately every 6 minutes. Too much vacuum container P for CVD processing
During 100 hours, which is the processing time in (4), three substrates are processed. For 50 hours during which P (4) is interrupted by the maintenance work, two substrates are processed. That is, during the 100 hour period, three substrates are processed approximately every 6 minutes, and during the next 50 hours, two substrates are processed approximately every 6 minutes.
【０１０７】なお、最初に５００枚数ごとに中止したＰ
（１）は、つぎの処理が開始するまで、メンテナンス作
業を行ってもよい。そのメンテナンス作業の所要期間
は、５０時間である。Note that the P which is first stopped every 500 sheets
In (1), a maintenance operation may be performed until the next process starts. The required period of the maintenance work is 50 hours.
【０１０８】もし、上述と同一条件でＣＶＤ処理用真空
容器が５個であるときは、ひとつの群とあまりが２個の
ＣＶＤ処理用真空容器となる。そこで｛Ｐ（１）、Ｐ
（２）、Ｐ（３）｝をひとつの群として、あまりのＣＶ
Ｄ処理用真空容器ＲＰはＰ（４）とＰ（５）となる。Ｐ
（４）とＰ（５）がメンテナンス作業をするまでの時間
の期間、すなわち処理開始から１００時間までは、基板
は約６分おき４枚処理される。Ｐ（４）とＰ（５）がメ
ンテナンス作業している期間中、つぎの１００時間から
１５０時間の間は約６分おきに基板２枚処理される。If the number of vacuum chambers for CVD processing is five under the same conditions as described above, one group and only two vacuum chambers for CVD processing are used. Then ｛P (1), P
(2), P (3)} as one group, too much CV
The vacuum vessels RP for D processing are P (4) and P (5). P
During the period of time until the maintenance work is performed on (4) and P (5), that is, until 100 hours from the start of processing, four substrates are processed about every 6 minutes. During the period in which P (4) and P (5) are performing maintenance work, two substrates are processed approximately every 6 minutes for the next 100 hours to 150 hours.
【０１０９】もし、上述と同一条件でＣＶＤ処理用真空
容器が６個であるときは、ふたつの群となる。そこでひ
とつの群を｛Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）｝ともうひ
とつの群を｛Ｐ（４）、Ｐ（５）、Ｐ（６）｝とする。
このばあいは、連続して約６分おきに基板４枚処理され
る。If the number of vacuum chambers for CVD processing is six under the same conditions as described above, two groups are formed. Therefore, one group is defined as {P (1), P (2), P (3)} and the other group is defined as {P (4), P (5), P (6)}.
In this case, four substrates are continuously processed approximately every 6 minutes.
【０１１０】ＣＶＤ処理用真空容器内のメンテナンス作
業のうちのひとつの作業であるクリーニングを簡便にす
るため、図２４にしめすようにリングチャクをふたつの
部分に分ける。リングチャク９は、支柱１２に結合して
いる台の部分４４上に基板３覆うひさしの部分４３を六
角穴付きボルト４１で固定することで組み立てられる。
ひさしの部分４３の表面は、反応ガスにさらされる。そ
のため、図２４にしめすようにひさしの部分４３の表面
上にのみＷ膜４７が堆積することになる。リングチャク
９をクリーニングする際には、ひさし部分のみをとりか
えればよいといえる。In order to simplify the cleaning, which is one of the maintenance operations in the vacuum chamber for CVD processing, the ring chuck is divided into two parts as shown in FIG. The ring chuck 9 is assembled by fixing an eaves portion 43 covering the substrate 3 on a platform portion 44 connected to the column 12 with a hexagon socket head bolt 41.
The surface of the eaves portion 43 is exposed to the reaction gas. Therefore, the W film 47 is deposited only on the surface of the eave portion 43 as shown in FIG. When cleaning the ring chuck 9, it can be said that only the eaves portion needs to be replaced.
【０１１１】さらに、台の部分４４にはくぼみ４６が形
成されている。このくぼみ４６が、リングチャック９の
内部を流れる熱媒体の流路となる。この熱媒体は、せい
ぜい約２００℃程度に加熱された媒体である。熱媒体の
温度が２００℃以上であるとリングチャク９上にＷ膜が
堆積するのを促進するので好ましくない。この熱媒体は
冷却媒体ではない。なぜなら、もし、冷却媒体である
と、基板３からリングチャック９への熱移動が促進され
るからである。ＷＦ6 とＨ2 との化学反応でＷ膜を生成
する場合、熱媒体の最適な最低温度として約７０℃とい
える。熱媒体の温度が７０℃以上であれば、この化学反
応で生成する副生成物であるフッ化水素ガスがリングチ
ャックの表面上に付着しないからである。したかって、
この場合の熱媒体の設定温度範囲は、約７０℃から約２
００℃といえる。Further, a recess 46 is formed in the base portion 44. The recess 46 serves as a flow path of the heat medium flowing inside the ring chuck 9. This heat medium is a medium heated to about 200 ° C. at the most. If the temperature of the heat medium is 200 ° C. or higher, it is not preferable because the W film is promoted on the ring chuck 9. This heating medium is not a cooling medium. This is because if a cooling medium is used, heat transfer from the substrate 3 to the ring chuck 9 is promoted. When a W film is formed by a chemical reaction between WF6 and H2, it can be said that the optimum minimum temperature of the heat medium is about 70 ° C. If the temperature of the heat medium is 70 ° C. or higher, hydrogen fluoride gas, which is a by-product generated by this chemical reaction, does not adhere to the surface of the ring chuck. Because
In this case, the set temperature range of the heat medium is from about 70 ° C. to about 2 ° C.
It can be said to be 00 ° C.
【０１１２】熱媒体として、Ａｒガス、Ｎ2 ガスなどの
不活性ガス、油、水がある。とくに、不活性ガスが好ま
しい。不活性ガスは、真空容器内にもれても、ＣＶＤ反
応に影響を与えない。さらに、クリーニング作業でリン
グチャク９をとりはずしたとき、くぼみ４６に残ること
がないので、真空容器内にこぼれ落ちることはない。ク
リーニング作業に熱媒体が真空容器の内壁や他の部品に
付着することはない。六角穴付きボルト４１とくぼみ４
６との間には溝が形成され、そこにフッ化ゴム製Ｏリン
グゴム４５が設置されている。Ｏリングゴム４５によ
り、熱媒体が真空容器内に漏れるのを防止している。支
柱１２の内部を通っている配管４２とくぼみ４６は、支
柱１２が台部分４４と結合しているところの内部でつな
がっている。リングチャク９の中で熱媒体が循環される
ので、リングチャク９が加熱される。基板３と接触部１
０との温度差が少なくなるのでその温度差による熱量の
移動を抑制することができる。したがって、基板３のへ
りの部分で温度が低下するのを防止できる。Examples of the heat medium include inert gas such as Ar gas and N2 gas, oil, and water. In particular, an inert gas is preferable. The inert gas does not affect the CVD reaction even if it leaks into the vacuum chamber. Further, when the ring chuck 9 is removed by the cleaning operation, the ring chuck 9 does not remain in the recess 46, so that it does not spill into the vacuum container. During the cleaning operation, the heating medium does not adhere to the inner wall of the vacuum vessel or other parts. Hex Socket Head Cap Screw 41 and Recess 4
6, a groove is formed, and an O-ring rubber 45 made of fluoro rubber is provided therein. The O-ring rubber 45 prevents the heat medium from leaking into the vacuum vessel. The tubing 42 and the recess 46 passing through the interior of the strut 12 are connected inside where the strut 12 is coupled to the platform portion 44. Since the heat medium is circulated in the ring chuck 9, the ring chuck 9 is heated. Substrate 3 and contact part 1
Since the temperature difference from zero becomes small, the movement of the heat quantity due to the temperature difference can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the temperature from decreasing at the edge of the substrate 3.
【０１１３】ひさしの部分４４はタングステン製または
商標「モネルメタル」( “ＭＯＮＥＬ”metal ）のニッ
ケルと銅の合金製である。これらの材質であれば、熱膨
張係数がＷ膜と同じなため、ステンレス製よりも膜厚が
厚くてもダストパーテェクルは発生しない。そのため、
ステンレス製のリングチャクよりもメンテナンス作業に
達するまでの処理枚数を増やすことができる。The eaves portion 44 is made of tungsten or an alloy of nickel and copper under the trademark "MONEL" metal. With these materials, since the thermal expansion coefficient is the same as that of the W film, no dust particles are generated even if the film thickness is larger than that of stainless steel. for that reason,
It is possible to increase the number of sheets to be processed before the maintenance work is performed as compared with a stainless steel ring chuck.
【０１１４】[0114]
【発明の効果】本発明によれば、ブランケットタングス
テンにより成膜を行うマルチチャンバ方式のＣＶＤ装置
において、良好な膜厚分布を得ることができ、また基板
にタングステン膜を成膜した後に、リングチャックを基
板から離しても、マイクロピーリングによる微細な剥が
れが生ぜず、微細なダストパーティクルの発生を抑え、
高い歩留まりを達成することができる。また明確な形状
のシャドウ領域を作ることができ、これによってダスト
パーティクルの発生を抑え、同様に高い歩留まりを維持
できる。また、本発明によれば、マルチチャンバ方式の
ＣＶＤ装置の処理方法において、メンテナンス作業のた
めに装置の稼働を中断せずに、連続して成膜することが
できる。According to the present invention, a good film thickness distribution can be obtained in a multi-chamber type CVD apparatus in which a film is formed by blanket tungsten, and a ring chuck is formed after forming a tungsten film on a substrate. Even if is separated from the substrate, fine peeling due to micro peeling does not occur, suppressing the generation of fine dust particles,
A high yield can be achieved. In addition, a shadow region having a clear shape can be formed, thereby suppressing generation of dust particles and maintaining a high yield. Further, according to the present invention, in the processing method of the multi-chamber type CVD apparatus, it is possible to form a film continuously without interrupting the operation of the apparatus for maintenance work.
【図１】この発明に係るＣＶＤ装置の好適な実施例を示
す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of a CVD apparatus according to the present invention.
【図２】リングチャックと基板との関係を示した図１の
拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of FIG. 1 showing a relationship between a ring chuck and a substrate.
【図３】リングチャックと基板との関係を示した部分平
面図である。FIG. 3 is a partial plan view showing a relationship between a ring chuck and a substrate.
【図４】リングチャックと基板の位置関係を説明するた
めの第１の条件を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a first condition for explaining a positional relationship between a ring chuck and a substrate.
【図５】リングチャックと基板の位置関係を説明するた
めの第２の条件を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second condition for explaining a positional relationship between a ring chuck and a substrate.
【図６】リングチャックと基板の位置関係を説明するた
めの第３の条件を示す縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view showing a third condition for explaining a positional relationship between a ring chuck and a substrate.
【図７】この好適な実施例による１２個のランプヒータ
の配置しサセプタに段差加工施したときの膜厚分布で基
板面内分布を等シート抵抗値線で示した図である。FIG. 7 is a diagram showing an in-plane distribution of a substrate as an iso-sheet resistance line in a film thickness distribution when twelve lamp heaters according to the preferred embodiment are arranged and a susceptor is stepped.
【図８】この好適な実施例による膜厚分布で基板半径方
向のシート抵抗値分布と、本実施例で用いたサセプタの
表面に形成した段差加工を対応させて示した図である。FIG. 8 is a diagram showing the sheet resistance value distribution in the substrate radial direction in the film thickness distribution according to the preferred embodiment and the step processing formed on the surface of the susceptor used in the present embodiment.
【図９】従来のＣＶＤ装置の縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional CVD apparatus.
【図１０】従来のＣＶＤ装置で発生するマイクロピーリ
ングを説明するための図である。FIG. 10 is a view for explaining micro-peeling generated in a conventional CVD apparatus.
【図１１】従来のＣＶＤ装置で発生するマイクロピーリ
ングを説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining micro-peeling generated in a conventional CVD apparatus.
【図１２】従来のＣＶＤ装置による膜厚分布で基板面内
分布を等シート抵抗値線で示した図と従来のＣＶＤ装置
で使用されたふたつの半円形ランプヒータの配置を膜厚
分布と対応させて示した図である。FIG. 12 is a diagram showing the in-plane distribution of the film in the film thickness distribution by the conventional CVD apparatus by an equal sheet resistance value line, and the arrangement of the two semicircular lamp heaters used in the conventional CVD apparatus corresponds to the film thickness distribution. FIG.
【図１３】従来のＣＶＤ装置による膜厚分布で基板半径
方向のシート抵抗値分布を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a sheet resistance value distribution in a substrate radial direction in a film thickness distribution by a conventional CVD apparatus.
【図１４】基板上に形成された微細なパターンを表し
ているものの写真であり、さらに詳しくは、従来のＣＶ
Ｄ装置によってブランケットＷ膜が成膜された基板上の
へりの部分に発生したマイクロピーリングを示す写真で
ある。FIG. 14shows a fine pattern formed on a substrate .
It is a photograph of what
On the substrate on which the blanket W film was formed by the D device
In the photo showing the micro peeling generated at the edge
is there.
【図１５】基板上に形成された微細なパターンを表し
ているものの写真であり、さらに詳しくは、本発明の好
適な実施例によるＣＶＤ装置によってブランケットＷ膜
が成膜された基板上のへりの部分に発生したシャドウラ
インを示す写真である。FIG. 15shows a fine pattern formed on a substrate .
It is a photograph of what
Blanket W film by CVD apparatus according to preferred embodiment
Generated on the edge of the substrate on which the film was deposited
It is a photograph which shows an inside.
【図１６】１２個のランプヒータの配置しサセプタに段
差加工をしないときの膜厚分布で基板面内分布を等シー
ト抵抗値線で示した図である。FIG. 16 is a diagram showing the film thickness distribution when the twelve lamp heaters are arranged and the susceptor is not stepped, and the distribution in the substrate surface is indicated by an equal sheet resistance value line.
【図１７】リングチャックの接触部の外側の側面と基板
の側面がそろっている位置関係を示した縦断面図であ
る。FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a positional relationship in which the outer side surface of the contact portion of the ring chuck and the side surface of the substrate are aligned.
【図１８】リングチャックの接触部の基板と接触する面
が曲面で接触部の外側の側面と基板の側面がそろってい
る位置関係を示した縦断面図である。FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a positional relationship in which a surface of the contact portion of the ring chuck that contacts the substrate is a curved surface, and a side surface outside the contact portion and a side surface of the substrate are aligned.
【図１９】リングチャックの接触部がピン形状の接触部
でその外側の側面と基板の側面がそろっている位置関係
を示した縦断面図である。FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing a positional relationship in which the contact portion of the ring chuck is a pin-shaped contact portion and the outer side surface is aligned with the side surface of the substrate.
【図２０】基板全体に明確なシャドウラインが形成され
た図解をしめす。FIG. 20 shows an illustration in which clear shadow lines are formed on the entire substrate.
【図２１】各モジュール化された処理用真空容器が全て
ＣＶＤ処理用反応容器であるマルチチャンバシステムの
好適な実施例をしめす。FIG. 21 shows a preferred embodiment of a multi-chamber system in which all modularized processing vacuum vessels are reaction vessels for CVD processing.
【図２２】各ＣＶＤ処理用真空容器での処理手順をしめ
すフローチャート図である。FIG. 22 is a flowchart showing a processing procedure in each CVD processing vacuum vessel.
【図２３】各ＣＶＤ処理用真空容器での処理手順をしめ
すフローチャート図である。FIG. 23 is a flowchart showing a processing procedure in each CVD processing vacuum vessel.
【図２４】台の部分とひさしの部分で組立られているリ
ングチャック図である。FIG. 24 is a view of a ring chuck assembled with a base portion and an eave portion.
【図２５（ａ）】各ＣＶＤ処理用真空容器でのメンテナ
ンス作業に達するまでの基板の処理枚数を示す表であ
る。FIG. 25 (a) is a table showing the number of processed substrates until a maintenance operation is performed in each of the CVD processing vacuum vessels.
【図２５（ｂ）】各ＣＶＤ処理用真空容器での処理手順
をしめすフローチャート図である。FIG. 25 (b) is a flowchart showing a processing procedure in each vacuum chamber for CVD processing.
１ 反応容器 ２ 配管 ３ 基板 ４ サセプタ ５ ランプヒータ ６ 熱電対 ９ リングチャック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Piping 3 Substrate 4 Susceptor 5 Lamp heater 6 Thermocouple 9 Ring chuck
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| JP17489693AJP2603909B2 (en) | 1992-06-24 | 1993-06-22 | CVD apparatus, multi-chamber type CVD apparatus and substrate processing method thereof |
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| JP4-190040 | 1992-06-24 | ||
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