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1. WO2004095568 - DISPOSITIF CONÇU POUR APPLIQUER UN TRAITEMENT A SEMI-CONDUCTEUR A UN SUBSTRAT A TRAITER

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[ JA ]
明 細 書

被処理基板に対して半導体処理を施す装置

技術分野

本発明は、 被処理基板に対して半導体処理を施す装置であ つて、 改良された基板昇降機構を有する装置に関する。 ここ で、 半導体処理とは、半導体ウェハや L C D (Liquid cry stal di sp l ay)や F P D ( F lat P anel D i sp l ay ) 用のガラス基板など の被処理基板上に半導体層、 絶縁層、 導電層などを所定のパ ターンで形成する ことにより、該被処理基板上に半導体デバ イスや、 半導体デバイスに接続される配線、 電極などを含む 構造物を製造するために実施される種々 の処理を意味する。 背景技術

半導体デバイ スの製造において、 半導体ウェハ等の被処理 基板に対 して、成膜、エッチング、加熱、改質、結晶化など の各種の半導体処理が繰り 返し行われる。 このような半導体 処理では、 処理容器内に配置された載置台 (サセプタ) - の上 に被処理基板が載置され、 この状態で被処理基板に対して処 理が行われる。 載置台に対する被処理基板の受け渡しを行う ため、 昇降機構が使用 される。一般的に、この種の昇降機構 は、 前記载置台内に形成された貫通孔内に夫々配設された リ フタ ピンを有する。

図 8 は、従来の半導体処理装置における基板昇降機構の一 部を示す縦断側面図である。 図 8 に示すように、載置台 1 3 8 に上下に貫通 した複数の貫通孔 (ガイド孔) 1 5 0 が形成 される。 ガイド孔 1 5 0 に夫々リフタピン 1 5 2 が出没自在

に揷入される。 リフタピン 1 5 2 が所定の駆動手段により駆 動され、 載置台 1 3 8 の載置面に対して出没動作する (例え ば、特開平 6 — 3 1 8 6 3 0号公報参照)。

この被処理基板の昇降機構においては、 駆動手段によ りリ フタ ピン 1 5 2 を载置台 1 3 8 の載置面上に突出させること によ り被処理基板 Wを載置面から持ち上げる。 また、 リフタ ピン 1 5 2 を降下させることにより被処理基板 Wを載置面上 に載置する。 図 8 では、リフタピン 1 5 2 の下端は、駆動部 材 1 5 4 に取り付けられたピンベース 1 5 6 の表面に単に当 接した状態で支持される。 駆動部材 1 5 4 を上下に移動させ ることにより、リフタピン Γ 5 2 がガイド孔 1 5 0 の内部を 上下に摺動する。

特表 2 0 0 2 - 5 3 0 8 4 7 号公報もまた、基板昇降機構 を備えた処理装置を開示する。 この文献の装置では、 載置台 に形成された貫通孔の内部に、 リフタピンをガイドするため の補助管が配設される。 一

発明の開示

本発明の 目的は、被処理基板に対して半導体処理を施す装 置において、 リフタピンとガイド孔の間へのガスの回り込み による堆積物の付着などの不具合を軽減する ことにある。 本発明の第 1 の視点は、被処理基板に対して半導体処理を 施す装置であって、

前記被処理基板を収容する処理容器と、

前記処理容器内に処理ガスを供給するための給気系と、 前記処理容器內に配設された載置台と、 前記載置台は、 前

記被処理基板を載置する上面と前記処理容 内に露出する下 面と を有することと、

前記載置台の前記上面に対する前記被処理基板の受け渡し を補助するための昇降機構と、

を具備し、 前記昇降機構は、

前記被処理基板を支持する リフタピンと、

前記リ フタピンを昇降させる駆動部と、

前記リ フタピンの昇降動作を案内するガィド、孔と、刖記ガ ィ ド孔は、前記載置台を貫通して刖記上面から —ヽ記下面に延 びる主孔部分と、 前記主孔部分に対応 して刖記載置台の前記 下面から下方へ突出する延長ス リープ内に延びる延長孔部分 とを具備することと、

を具備する。

前記ガイ ド孔の前記延長孔部分の長さはヽ 記ガイ ド孔の 前記主孔部分の長さの半分よ りも大きくする とが望ましい

1 つの態様では、前記延長孔部分が補助管内に形成される よ うに、前記載置台の前記下面に前記補助管の上端が取り 付け られ、 前記補助管が全体と して前記延長スリ一ブを形成する 別の態様では、 前記主孔部分及び刖記延 S:孔部分が 1 つの補 助管内に形成される よ うに、前記載置台を上下に貫通する貫 通孔内に前記補助管が挿入され、 刖記載置台の -.、

刖記下面から 下方へ突出する前記補助管の部分力 s m言己長スジ一ブを形成 する。

前記駆動部は前記 リフタピンを第 1 及び第 2状態間で昇降 し、 前記第 1 状態において、前記リフタピンは 、前記被処理 基板の受け渡しを補助するために前記載置台の前記上面上に 突出 し、前記第 2状態において、前記リフタピンは、前記半 導体処理を行う ために前記載置台の前記上面下に退避する構 成とするこ とができる。

前記リ フタピンの前記第 2状態において、前記リフタピン が前記ガイ ド孔の内面と接触する下側接触点は、 前記延長ス リーブの下端部よ りも上に位置することが望ましい。このた め、前記リフタピンは、上軸部と前記上軸部より小径の下軸 部と を有し、前記上軸部の下端部が前記下側接触点を形成す るような構造とすることができる。

前記リ フタピンの外面に環状凹部が形成される ことができ る。前記リフタピンの前記第 2状態において、 前記環状凹部 は、 前記延長スリープの下端部よりも上に位置する。前記リ フタ ピンの外面に長手方向溝部が形成される ことができる。 前記リ フタピンの前記第 2状態において、前記長手方向溝部 は、前記延長ス リーブの下端部よりも上に位置する。

図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 実施形態に係る半導体処理装置を示 す縦断側面図。

図 2 は、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 2 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図。

図 3 は、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 3 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図。

図 4 A及び図 4 B は、基板昇降機構の作用効果を比較する ため、 従来の機構と第 3実施形態に係る機構と を夫々示す図。 図 5 A及び図 5 B は、基板昇降機構の作用効果を比較する ため、 第 3 実施形態の変更例に係る機構と第 3実施形態に係 る機構と を夫々示す図、図 5 C は、図 5 B の一部 V Cを拡大 して示す図。

図 6 Aは、 図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 4実 施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図、 図 6 B は、図 6 Aの一部 VI Bを拡大して示す図。

図 7 は、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 5 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図。

図 8 は、従来の半導体処理装置における基板昇降機構の一 部を示す縦断側面図。

図 9 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 6実 施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図、 図 9 B は、 第 6実施形態に係る機構の リフタピンを上昇させた状態 を示す縦断側面図、 図 9 Cは、第 6実施形態に係る機構の リ フタピンの横断平面、 図 9 Dは、図 9 C の一部 IX Dを拡大 して示す図。

図 1 0 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 7 実施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図、 図 1 0 B は、第 7実施形態に係る機構の リフタピンを上昇させた 状態を示す縦断側面図、 図 1 0 Cは、図 1 0 Aの一部を拡大 して示す図。

図 1 1 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 8 実施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図、 図 1 1 B は、第 7実施形態に係る機構を、 リフタピンを除いて示 す縦断側面図。

発明を実施するための最良の形態

本発明者等は 、 本発明の開発の過程において、 刖 Mのよう な従来の fe昇降機構を有する半導体処理装置の問題点につ いて研究を行つた。 そのポ p Tp: 以下に述ベるような知見を得 た

図 8 に示す昇降機
では、リフタピン 1 5 2 の外面と貫通 孔 (ガイド孔) 1 5 0 の内面との間に或る程度のクリァラン スが形成される。 クリァランスにより 、リフタピン 1 5 2 が ガイ ド孔 1 5 0 の内部においてスムーズに昇降動作する こと ができ るようになるしかし、被処理基板 Wに成膜処理など を施す際、 載置台 1 3 8 の下方から上記のク リァランス内に 処理ガスが回 り込み易い。この回り込みガスにより、リフタ ピン 1 5 2 の外面やガィド孔 1 5 0 の内面に堆積 付着す る。 また、この回り込みガスにより、ガィド、孔の上部開口に 臨む被処理基板 Wの裏面部分に局所的に堆積物が付着する可 能性もある。

堆積物が リフタピン 1 5 2 の外面やガィド、孔 1 5 0 の内面 に付着する と、リフタピン 1 5 2 の昇降動作に伴つてリフタ ピンの外面がガイ ド孔の内面に摩擦接触する 。 その結果、 パ 一ティ クルが発生しヽ膜質の低下など 、 処理性能に悪影響を 及ぼす。 また、堆積物はリフタピン 1 5 2 とガィド孔 1 5 0 との間の摺動性を妨げる。 このため、 リフタピン 1 5 2 の動 作障害を引き起こ し 、例えばリフタピンの嚙み込みによ るリ フタ ピンや載置台の損傷を招く。

―方、被処理基板 Wの裏面に堆 物が付着する と、被処理 基板の取 り出し時やその後の工程におレヽてパ一ティクルが発 生しやすい。 また、裏面上に付着した堆積物によ り被処理基 板 Wに傾斜や歪等が生じる可能性がある。 この場合、 例えば その後に被処理基板 wに対して露光処理を施すと きに、露光 パターンの焦点ずれを引き起こす。

特に、 近年、半導体デバイスの高集積化に伴つて、 成膜処 理のカバレッジ特性も高く (即ちヽ高ァスぺク卜比、例えば ァスぺク ト比 1 0以上の穴の内面にも成膜でき る被覆特性) する必要がある。 このため、 貫通孔 1 5 2 内への処理ガスの 回 り込みによる堆積物の付着が更に著しく なる - とが予想さ れ、 これが成膜処理装置における大きな問題点となる。

上記の問題の対策と して、 リフタピン 1 5 2 の外面とガイ ド孔 1 5 0 の内面との間のクリアランスを小さ < することが 考え られる。この場合、ガスの回り込みか抑制されるため、 上述のよ うな堆積物の付着を軽減する ことがでさる。ところ が、 クリアランスを小さくすると V フタピン 1 5 2 の動作障 害が発生しやすく なる。特に、リフタピン 1 5 2 の外面ゃガ ィ ド、孔 1 5 0 の内面に堆積物が付着すると 、 V フタピン 1 5

2 の動作障害は更に生じやすく なる 。 このため 現実の装置 において上記ク リアランスを更に小さくすることはきわめて 難しい。 現状では、このことが装置設計そのものをきわめて 困難にしている。

以下に、 このような知見に基づいて構成された本発明の実 施形態について図面を参照 して説明する。 なおヽ以下の説明

において、 略同一の機能及び構成を有する構成要素につい は、同一符号を付し、 重複説明は必要な場合にのみ行う。

[第 1 実施形態]

図 1 は、本発明の i 実施形態に係る半導体処理装置を示 す縦断側面図である ·> - o ν ·~~の半導体処理装置 2 0 は 、半導体ク ェハなどの被処理基板上に T i N薄膜を成膜する成膜処理装 置と して構成される (

処理装置 2 0 は、ァルミニゥムゃァル 、 ' · ゥム合金などで 構成された処理室 2 2 を有する 。処理室 2 2 の天井部には 、 必要な処理ガスを導入するためのシャ フ ' ~ へク K 2 4 が配 される 。 シャワーへッ 2 4 は 、頂部に接続された供給管 2

5 を介して、処理ガス、例えほ : T i C ; 1 4 や N H 3 などのガ ス源を含むガス供給部 2 3 に接 < れる 。シャフ ~へ V ド、 2

4 の下面には、多数のガス噴射 P 2 6 A 、 2 6 Bが形成され る 0 ガス噴射口から上記処理ガスが処理空間 S に噴射される シャ フーへッド、 2 4 の内部には、分割区画された、例ば

2つのガス通路 2 4 A 、 2 4 Bが形成される 0 ガス通路 2 4

A ヽ 2 4 Bはガス噴射孔 2 6 A 、 2 6 Bに夫々連通しヽシャ

V 一へッド 2 4 の内部では 2つのガスが混合されない 即ち

2つのガスはシャ ヮ • ~へ y ド、 2 4 の内部では別々の通路を経 て処理空間 S に噴射され 、処理空間 S において初めて混合さ れる o

シャ ヮ一へッド 2 4 は 、例えば二ッケノレやノヽステ口ィなど の二 Vケノレ合金等の ;曾体により構成され、上部電極を兼ね る 0 シャ Γ7 ■ _ へ、、, ド 2 4 の外周側や上方側は 、処理室 2 2 に 対する絶縁性を確保するため、 例えば石英やァル 、ナ等よ り なる絶縁体 2 7 により全体が覆われる 。即ち 、シャフーへッ ド 2 4 は絶縁体 2 7 を介して処理室 2 2 に取り付け固定され る。 シャワーへクド 2 4 と絶縁体 2 7 と処理室 2 2 の各接合 部間には、 例えば O リング等よりなるシ一ル部材 2 9 が夫々 介在し、 処理室 2 2 の機密性を確保する。

シャ ワーへッド、 2 4 には、例えば 4 5 0 k H z の高周波電 圧を発生する高周波電源 3 3 がマッチング回路 3 5 を介して 接 れる。 问周波電源 3 3及ぴマツチング回路 3 5 は、処 理の必要に応じて高周波電力をシャ ヮ ' ~へ V ド、 2 4 に供給す る。 なお、高周波電源の供給する高周波電力の周波数は上記 値に限定されず 例えば、 1 3 . 5 6 M H z など 、任意の周 波数を使用する - とができる。また、 T i Nを形成する場合 には、 高周波電力を用いずに、 熱反応のみで成膜する ことが でき る。

処理室 2 2 内には、支柱 3 6 により支持された載置台 3 8 が、 シャワーへ V ド 2 4 と対向するように配 βΧ れる。載置 台 3 8 は、ゥェノヽ Wを載置する上面(載置面 ) と処理室 2 2 内に露出する下面と を有する。 載置台 3 8 は 、例ば、 A 1

Nな どのセラミクタスにより構成され 、抵抗加熱式ヒータな どの加熱手段 4 4 を内蔵する。加熱手段 4 4 は、支柱 3 6 内 に配設された給 ¾線 4 6 に接続され、 線 4 6 を介して供 給される電力によ り発熱する。

処理室 2 2 の側壁 2 2 Aには、搬入搬出 P 2 8 が形成され る。 搬入搬出口 2 8 には開閉可能に構成されたゲ一 トバルブ

3 0 が配設される。載置台 3 8 の下方で、処理室 2 2 の底部 2 2 B には開口部 3 1 が形成される。開口 3 1 は載置台 3 8 の横断面 (平面輪郭)より小さな開口断面を有し、この開口 断面が平面的に見て載置台 3 8 の横断面内に完全に包含され る。 これにより、処理ガスは載置台 3 8 の外周側から底部側 に回 り込んで開口部 3 1 に均一に流入する。

開口 3 1 の下流側に排気側空間 3 2 が構成される。排気側 空間 3 2 は底部 2 2 B に接続された隔壁 3 4 により形成され る。隔壁 3 4 の底部 3 4 Aに支柱 3 6 が取り付けられる。支 柱 3 6 は処理空間 S内に伸ぴ、载置台 3 8 を支持する。

排気側空間 3 2 には、隔壁 3 4 の下部側壁に配 Ρスされた排 気口 4 0 が開口す'る.。排 P 4 0 には真空ポンプなどの排気 装置 4 3 に接続された排気管 4 2が接続される 排 管 4 2 の途中には、 開度コント一ルが可能に構成された圧力調整 弁 (図示せず)が介揷される。圧力調整弁は処理室 2 2 の内 圧に応じて適宜に制御される。 これによ り、処理室 2 2 の内 圧を一定値に維持した り 、或いは、目標圧に向けて変化させ た りすることができる。

載置台 3 8 には、被処理基板であるウェハ Wの受け渡しを 捕助するための昇降機構 4 8 が組み込まれる。昇降機構 4 8 は、 ウェハ Wを支持して昇降させる リフタピン 5 1 (図示例 では 3つ;図 1 にはそのつちの 2つを示す)を含む ο リフタ ピン 5 1 は、 A 1 23 、 S i O 2 、 A 1 Nなどのセラミツ クスゃ石英で構成される ο 昇降機構 4 8 はまた 、 V フタピン

5 1 の昇降動作を案内するためのガイ ド孔 4 9 を含む 。リフ タピン 5 1 はガイド孔 4 9 内に夫々昇降可能に挿入される ガイ ド孔 4 9 は 、載置台 3 8 を上面から下面に負通して延 びる主孔部分 4 9 a と、載置台 3 8 の下面から下方へ突出す る延長ス リーブ 6 6 内に延びる延長孔部分 4 9 b とを含む。 延長孔部分 4 9 b の長さは、主孔部分 4 9 a の長さの半分よ りも大きくなるように設定される。後述するよ Ό に、主孔部 分 4 9 a は、載置台 3 8 に形成した貫通孔自体とする ことあ でき るし 、載置台 3 8 に揷入した補助管の一部とすることち でき る。

リフタピン 5 1 は、その上部がガイド孔 4 9 の内部に挿入 され、 'その下部は延長ス リープ 6 6 から下方に突出する。各 リフタピン 5 1 の下端部は、フレーム 5 4 に取り付けられた 支持板 5 6 に夫々常時当接する。 フレーム 5 4 のァ一ム部 5

4 Aは、処理室底部 2 2 B の下側に配置されたァクチユエ一 タ 5 8 の駆動ロッド 6 0 に接続固定される。

即ち、 フレーム 5 4、支持板 5 6、了クチュェ一タ 5 8、 及ぴ駆動ロ ッド、 6 0 が、リフタピン 5 1 のための駆動部を構 成する。 駆動口ッド 6 0 が処理室底部 2 8 B を貫通する部分 の外側には、 伸縮可能なベローズ 6 4が配設される。 ベロ一 ズ 6 4 により駆動口ッド 6 0 の貫通部における処理室 2 2 の 機密性が確保される。

リフタピン 5 1 の下端部は、支持板 5 6 の駆動面に対して 離間可能な状態で常時当接支持される ことが好ましい 。リフ タ ピン 5 1 の下端部が拘束されていないこ とから 、熱膨張な どに起因 して発生する応力を リフタピン 5 1 の下端部の移動 によ り逃がすことができる。また、リフタピン 5 1 やガイ K 孔 4 9 が受ける損傷をよ り低減できる。

次に 、 上記のように構成された処理装置 2 0 における作用 について説明する。 まず、. ウェハ Wが搬送アーム (図示せ ず) に保持されて開状態と なったグートバルブ 3 0及び搬出 搬入 P 2 8 を通って処理室 2 2 内に搬入される。このとき 、 リフタピン 5 1 は载置台 3 8 の載置面上から突出した状態に ある この状態は、ァクチユエータ 5 8 の駆動によりフレ一 ム 5 4及び支持板 5 6 が上昇し、リフタピン 5 1 が押し上げ られる ことにより形成される。次に、搬送アームはウェハ W を複数の リフタピン 5 1 の上端に受け渡す。

次に 、 ァクチユエータ 5 8 の駆動によりフレーム 5 4及び 支持板 5 6 が降下される。これにより、リフタピン 5 1 あヽ ゥェノヽ Wの荷重及びピンの自重によ り降下する。リフタピン

5 1 が降下して載置面よ りも下に退避すると、リフタピン 5

1 上のウェハ Wが載置台 3 8 の載置面上に载置される。. リフ タピン 5 1 が載置面よりも下に退避した状態において、 次の 半導体処理 (成膜処理)が行われる。

成膜処理では、 シャワーへッド 2 4 の噴射孔 2 6 A、 2 6

Bから処理ガス として例えば T i C 1 及ぴ N H 3 が噴出さ れる 処理ガス は処理空間 S内で混合され、 熱反応すること によ り 、ウェハ Wの表面上に T i Nの薄膜が成膜される。 こで 載置台 3 8 は上記熱反応を生起させるに足る温度、 例 えば 4 0 0 〜 7 0 0 °Cに設定される。処理空間 S の圧力(処 理容 の内圧) は例えば 4 0 〜 1 3 3 3 P a ' ( 3 0 O m m T o r r 〜 1 0 T o r r ) に設定される た、 上部電極であ るシャ ワーへッド 2 4 と下部 ¾極である載置台 3 8 との間に 高周波電力を印加して処理空間 S にプラズマを発生させた状 態で成膜を行ってもよい。

上記の成膜中において、 処理ガスはそのまま載置台 3 8 の 周囲を通過 して載置台 3 8 の下面 3 8 b の下にある下方空間

S 2 に回り込み、最終的に排気口 4 0 から排出される。この とき、下方空間 S 2 中の処理ガスの一部が 、 V フタピン 5 1 の外面と ガイド孔 4 9 の下端との間の隙間 (下端導入 1 ) から内部に侵入する。 このため、 ガィド孔 4 9 内でリフタピ ン 5 1 の周囲に形成されるクリァランス內にはヽ僅かではあ るが堆積物が付着する。

ガイ ド孔 4 9 内のリフタピン 5 1 囲のガス分圧は、下端 導入位置からの距離に応じて低下し 、 またこの距離に応 じて 堆積物の付着量も低下する。 従つてヽ 本発明ではヽ延長スリ ーブ 6 6 を追加することにより、ガィド孔 4 9 の長さ (主孔 部分 4 9 a と延長孔部分 4 9 b との和 ) を増加させる。れ によ り、ガイド孔 4 9 の上部におけるガス分圧及び堆積物の 付着量が、 延長スリーブ 6 6 がない場合よりも低下する。

例えば、 成膜処理の圧力が 6 6 6 . 5 P a ( 5 T o r r ) 以上で行われる場合 (高カバレッジ成膜条件) では、ガイド 孔 4 9 内のガス分圧も高くなる。この場合、ガイド孔 4 9 内 の堆積物の付着量は全体に増大する可能性がある。 しかし、 このよ うな場合であっても、延長スリーブ 6 6 によりガイド 孔 4 9 の長さを増加させているため、ガイド孔 4 9 の上部内 におけるガス分圧が充分に低下する。 その結果、 ガイド孔 4 9 内の上部及びリ フタピン 5 1 の上部側には堆積物が付着さ れなく なる。

[第 2実施形態]

図 2 は、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 2 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 第

2実施形態において 、 載置台 3 8 に、その上 m力ら下面まで 貫通すァ 貝通孔 5 0 が形成され、貫通孔 5 0 自体によりガイ ド孔 4 9 の主孔部分 4 9 a が形成される た、 各貫通孔 5

0 に対応して 、載置ム口 3 8 の下面に補助管 6 7 の上端が取り 付け られ、 助管 6 7 が全体として延長スリ一ブ 6 6 (図 1 参照) として機能する 。即ち、補助管 6 7 の軸孔 6 7 a によ りガイド孔 4 9 の延孔部分 4 9 b (図 1 参照)が形成され る。

補助管 6 7 は、 A 1 2 0 3 、 S i 0 2 、 A 1 Nなどのセラ ミックスで構成される。補助管 6 7 は、載置台 3 8 とは別途 形成され、 貫通孔 5 0 に対応して載置台 3 8 の下面に、ダイ レク トボンディングにより一体的に接合される。ダイレクト ボンディ ングによる接合方法を用いる場合には、 補助管 6 7 は載置台 3 8 の下面の素材と同一素材 (例えば A 1 N ) で構 成される ことが好ましい。上記の直接接合は、清浄化された 表面同士を圧接させた状態で高温に加熱する ことにより行う こ とができる。

補助管 6 7 は貫通孔 5 0 と同軸に配置され、載置台 3 8 の 下面 3 8 b カゝら下方に突出する。補助管 6 7 の軸孔 6 7 a (即ち、延長孔部分 4 9 b (図 1 参照 ) ) の開口断面の形状 及び面積は貫通孔 5 0 の開口断面の形状及ぴ面積とほぼ等し い。 これにより、リフタピン 5 2 と軸孔 6 7 a との間のタリ ァラ ンス力 s リフタピン 5 2 と貫通孔 5 0 との間のクリアラン ス とほぼ同一になるよラに設定される 。従つて、リフタピン

5 2 は貫通孔 5 0 と補助管 6 7 との双方により上下方向にガ ィ ドされることになる c )

リフタピン 5 2 は、リフタピン 5 1 とは幾分異なり、ほぼ 円柱状の上軸部 5 2 A と 、上軸部 5 2 Aの下部に接続された 下軸部 5 2 B と、下軸部 5 2 B の下に配設された下端部 5 2

C とを有する。下軸部 5 2 B は上軸部 5 2 Aよりもやや小径 に構成される と共に下方に向か う に従って徐々に縮径する (即ち横断面積が減少する) テーパ状に構成される。 リフタ ピン 5 2 の下端部 5 2 Cは球面などの少なくとも凸状に構成 され、 支持板 5 6 の表面に離間可能な状態で当接支持される。 下軸部のテーパ角は、 リ フタピン 5 2 の動作範囲において 下軸部 5 2 Bの外面が補助管 6 7 の下端内縁に抵触しないよ うに設定される。 また、下軸部 5 2 Bの外径は、リフタピン 5 2 の動作範囲において下軸部 5 2 B の外面が補助管 6 7 の 下端内縁に抵触しないよ うに設定される。一方、上軸部 5 2 Aは、 ガイド孔 4 9 に対する良好な摺動性を確保する。 この ため、 上軸部 5 2 A及び下軸部 5 2 B は、軸線方向に同一の 断面形状を有する (即ち、円柱形状や角柱形状な どである) こ とが望ましい。

なお、 リフタピン 5 2 と支持板 5 6 とは同じ素材で構成さ

れる ことが好ましい。本実施形態では、リフタピン 5 2 、支 持板 5 6 、フレーム 5 4 は全て A . 1 2 O 3 などのセラミック 素材によ り構成される t

[第 3実施形態]

図 3 は、図 1 図示の半導体処理置に適用可能な第 3 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図であ

3実施形態において、 載置台 3 8 に上面力ら下面に貫通する 貫通孔 5 0 X ^形成され その内部に補助管 6 8 が揷入され る。載置台 3 8 .内に位置する補助管 6 8 の軸孔 6 8 a の部分 によ りガイド孔 4 9 の主孔部分 4 9 a が形成されるまた、 載置台 3 8 の下面から下方へ突出する捕助管 6 8 の軸孔 6 8 a の部分によりガイド孔 4 9 の延孔部分 4 9 b が形成され

•o 。

図 3 に示すように、貝通孔 5 0 Xには、その内部に段部 5

O X a が形成される。段部 5 0 X a は 、貫通孔 5 0 X の上部 開口 の近傍(直下)に配 Pスされる段部 5 0 X a は -上方に向 いた段差面を有する。 一方 、 補助管 6 8 は、上端部に軸孔 6

8 a を有すると共に、段部 5 0 X a に係合可能なフランジ 6

8 u を有する。補助管 6 8 は、フランジ 6 8 uが段部 5 0 X a に係合した状態で貫通孔 5 0 Xに揷入される。 ネ用助管 6 8 は、貫通孔 5 0 Xの下端から下方へと突出する。

補助管 6 8 のうち、載置台 3 8 の下面から下方に突出した 部分の外面には固定部材 (螺合部材即ちナッ ト) 6 9 A 、 6 9 Bが取 り付けられる。より具体的には、補助管の下部には ネジ構造 6 8 b が形成され、ネジ構造 6 8 b に固定部材が螺

合する。 固定部材 6 9 Aは载置台 3 8 の下面に当接し、補助 管 6 8 のフランジ 6 8 u と固定部材 6 9 Aとにより载置台 3 8 が挟持される。 これにより、補助管 6 8 が载置台 3 8 に対 して締め付け固定される。 固定部材 (ロックナット) 6 9 B は、 固定部材 6 9 Aのゆるみ止めのために装着される。 なお、 固定部材は補助管 6 8 を固定可能なものであれば何でも よい。

補助管 6 8 は、貫通孔 5 O Xの内部に揷入され、貫通孔 5 0 Xの内部から下方へ突出する。 このため、 補助管 6 8 の載 置台 3 8 への取り付け及び位置決め作業が容易になる。 更に、 捕助管 6 8 の取り付け強度も大きくすることができる。

また、 段部 5 O X a とフランジ 6 8 u との係合、及び載置 台 3 8 と固定部材 6 9 A との係合により、載置台 3 8 に対し て補助管 6 8 が着脱可能な状態で固定される。 従って、 補助 管 6 8 の交換や清掃が可能にな り、メンテナンス性が向上す る。

更に 、 リフタピン 5 2 は補助管 6 8 のみにより-案内され、 補助管 6 8 の内面に対してのみ摺接する このため、 リフタ ピン 5 2 に起因する損傷は補助管 6 8 のみが受ける。即ち、 高価な載置台 3 8 に損傷を与えずに済む。

[第 1 乃至第 3実施形態の作用]

次にヽ 第 1 乃至第 3 実施形態に共通する作用効果について 詳細に 明する。 図 4 A及ぴ図 4 B は、基板昇降機構の作用 効果を比較するため、 従来の機構と第 3実施形態に係る機構 と を夫々示す図である。 なお、図 4 B には第 3実施形態のみ を示すが 、 第 1及び第 2実施形態にも同様な効果が得られる

上記各実施形態では ガイ ド孔 4 9 は、載置台 3 8 内に位 置する主孔部分 4 9 a と から下方へ延びる 延長孔部分 4 9 b とからなる。従って、ガイド孔 4 9 の長さ

L P 1 は、主孔部分 4 9 a の長さ L P (従来のガイド孔 1 5

0 の長さ L P と同じ)と 、延長孔部分 4 9 b の長さ L P 2 と の和 となる。ここで、長さ L P 2 は、 L Pノ 2以上であるこ とが好ま しい。このよラな構成により、ガィド孔 4 9 では、 ガスが下端導入位置 Gから侵入! 4·してもそのガス分圧はクリア ランス上部において従来よ りも低〉くなる。その結果、リフタ ピン 5 2 の上部外面とガィド孔 4 9 の上D C 部内面には堆積物が 付着 しにくい。また、クェハ Wの裏面部分 (ガイド孔 4 9 の 上部開口 に臨む部分) の堆積物の付着も低減され若しく は 解消される。

特に リフタピン上部の堆積物の付着量が低減される ことに よ り 、リフタピンの突出動作時において生じる、処理に有害 なパ一ティ クルを大幅に低減でき る。即ち 、リフタピン 5 2 の上部やガイ ド孔 4 9 の上部内面に付着している堆積物が、 載置台 3 8 の載置面上方へ舞い上がる といつた事態を抑制す る ·>· とができる。またヽウエノヽ wの裏面に堆積物が付着する とも防止できる。このため、更にパーティクルを低減でき る と共に、当該ウェハ Wの後工程における不具合を解消でき る o 例えば、フォトリソグラフイエ程においては、裏面の一 部に付着する堆積物によ りウェハ Wが歪むと、これにより露 光パターンの焦点ずれが局部的に発生する可能性がある。

また、 リフタピン 5 2 は、従来構造よりも実質 L P 2 分だ け大さい; ftさ L P ェのガイド孔 4 9 により上下方向に案内さ れる のため、 リフタピン 5 2 の上下動作時の摺動性が向 上する 例えば、 従来構造の リフタピン 1 5 2 とガィ孔 1

5 0 との間のクリアランスと 、リフタピン 5 2 とガィ孔 4

9 との間のクリアランス C Rが同じであっても、ジフタピン

5 2 のガィド長が L P 2 分長くなることにより、リフタピン

5 2 の傾斜角は低減さ れる。このため、リフタピン 5 2 は従 来構 の リフタピン 1 5 2 よりもスムーズに上下方向に摺動 する とが可能になる。

ガィ ド、孔 4 9 の延長孔部分 4 9 b の長さ L P 2 を長 < する ほど上記効果は顕著になる。 しか し 、その分、リフタピンの 長さ 長 < する必要があり、処理室 2 2 の上下寸法も増大さ せる必要がある。 このため、延長孔部分 4 9 b の長さ L P 2 は処理内容に応じて設定する :ことが望ましい。

例えばヽ 成膜処理のカノくレッジ特性がァスぺク卜比 A P に 対応する場合、 リフタピン 5 2 とガイド孔 4 9 との間のクリ ァランス C R、距離 L P に関して、 L P / C R > A P が成 Z. する ように構成する。これにより、ガイド孔 4 9 の上部開口 に臨む勺ェハ Wの裏面部分に付着する堆積物を減らす · - とが でき る 例えば、ガイド孔 4 9 の主孔部分 L P の長さが 1 8 m m 、クリァランス C Rが全周に亘つて 0 . 2 m mヽガィド 孔 4 9 の延長孔部分 4 9 b の長さし P 2 の長さが 1 5 m mの 場合を想定する。 この場合、 延長孔部分 4 9 がないと 、 L

P / C R = 9 0 であり、ァスぺクト比 A P = 1 0 0 より小さ くなる 延長孔部分 4 9 がある と 、 L P J / C R 1 6 5

となってァスぺク ト比 A P = 1 0 0 よりも大幅に大きくする こ とができる。

なお、 上記と同様の効果を得るため、 載 i ム口 3 8 を厚く形 成し、 貫通孔 5 0 自体の長さを大きくする - とが考えられる。 しかし、 載置台 3 8 を厚くすると高価なセラ 、、クタス原料を 大量に用いる必要がある と共に長い貫通孔 5 0 を加工する必 要もある。 このため、製造コストが大幅に増大する。ま 7こ、 載置台 3 8 を厚く形成すると、加熱手段 4 4 (或いは、逆に 冷却手段) による載置面の温度制御が困難にな り 、温度均一 性が低下して成膜処理の均一性にも影響を与免る o よノ、 置台の熱容量が増大するため、 加熱 ■冷却のサィクルタイム が増大して処理効率が低下する。

図 5 A及び図 5 B は、基板昇降機構の作用効果を比較する ため、 第 3 実施形態の変更例に係る機構と第 3実施形態に係 る機構と を夫々示す図である。 図 5 Cは、図 5 Bの一部 V C を拡大して示す図である。 - 図 5 B に示す第 3 実施形態において、リフタピン 5 2 は、 円柱状の上軸部 5 2 A とテーパ状の下軸部 5 2 B とカゝらなる 形状を有する。 一方、図 5 Aに示す変更例に いて、 リフタ ピン 5 1 は、ほぼストレート形状(即ち、軸線方向に見て横 断面の形状及び面積が変化 しない形状) を有する 。リフタピ ン 5 1 、 5 2 と、ガイド孔 4 9 との間にはヽ V フタピン 5 1 、

5 2 を昇降可能に構成するため、 必ずク リァランス C Rが存 在する。 従って、リフタピン 5 1 、 5 2 が駆動手段に対して フ リーになっている場合には、リフタピン 5 1 、 5 2 の軸線 は、 ガィド孔 4 9 の軸線 C Xに対して僅かではあるが傾斜し た状態になる。

図 5 Aは、ストレート形状のリフタピン 5 1 が上述のよう に上下に摺動 して傾斜姿勢と なつた状態を示す 。 この状態に おいてヽ リフタピン 5 1 の下端部と支持板 5 6 との接触支持 点 Aはヽ ガイド孔 4 9 の軸線 C Xより僅かにずれた位置にあ 。また 、リフタピン 5 1 は、ガイド孔 4 9 に対して上部接 触点 B及び下部接触点 Cで接触する 。 この状態でフ レ —ム 5

4 を上昇させよ うとすると、支持板 5 6 がフタピン 5 1 に 上方へ向力 う押し上げ力を加える。 しかしヽ接触点 A 、 B 、

Cが固定された状態ではリ フタ ピン 5 1 は上昇せず、嚙み込 みが生じる。 場合によっては、 リフタピン 5 1 や補助管 6 8 が下部接触点 Bにおいて損傷を受ける。

この場合にリフタピン 5 1 が上昇するためには、接触支持 点 Aが図示矢印で示す方向 (即ち、軸線 C Xに近づく方向) に支持板 5 6 上で移動し、リフタピン 5 1 の傾斜角が変化し なければな らない。この場合、支持板 5 6 にぶる押し上げカ によ り接触支持点 Aが矢印方向に容易に移動する状況下では リフタピン 5 1 は上昇可能である。しかしヽ接触支持点 Aの 接触面の面粗度などに依存するが、 支持板 5 6 上の接触支持 点 Aにおける リフタピン 5 1 の摺動抵抗は大さい。接触支持 点 Aが移動 しなければ、リフタピン 5 1 は上述のように動作 障害を生ずるこ とになる。

一方、 図 5 Cに示すようにリフタピン 5 2 では、上軸部 5 2 八と下軸部 5 2 8 との間段差部 5 2 ί が形成される。

段差部 5 2 f より下側の下軸部 5 2 B は上軸部 5 2 Aより小 径で、 下方に向かうほどに縮径したテーパ形状を有する 。 丄 軸部 5 2 A と下軸部 5 2 B との間の境界部 5 2 e はリフタ ピン 5 2 がその動作範囲の下限位置 (図示の位置) にあると きでも 、ガイド孔 4 9 内に配置される(即ち、補助管 6 8 の 下端内縁 6 8 e よりも上方)。なお、下軸部 5 2 Bは 、段差 部 5 2 f の下側で、そのまま下方ヘストレートに構成されて いてもよい

図 5 B は 、リフタピン 5 2 が、支持板 5 6 に対する接触支 時点 A 1 と 、上部接触点 B 1 と、下部接触点 C 1 の 3 点で接 触する状態を示す。 接触支時点 A 1 は上記と同様に軸線 C X 力 らずれる 。リフタピン 5 2では、フレーム 5 4 の上昇と共 に下部接角虫点 C 1 は同期して上方へ移動す Ό この際 、接触 支時点 A 1 が何ら支持板 5 6 上において移動しな くても、リ フタ ピン 5 2 はそのまま上昇可能である。 これは、リフタピ ン 5 2 が上昇していく途中でその外面が補助管 6 8 の下端内 縁 6 8 e に当接しないことによる。

即ち 、 ジフタピン 5 2 は、上軸部 5 2 Aよりも下軸部 5 2

Bが小径に構成され、 しかも、 下軸部 5 2 Bが下方に向カ ぅ ほどに縮径 したテーパ形状に構成される。 このため、 その動 作範囲の上限位置まで下端内縁 6 8 e に接触することがない これによ り 、リフタピン 5 2 は、その傾斜姿勢を維持したま ま、 その動作範囲の上限位置まで上昇し続ける ことができる 上記のよ うに、第 3 実施形態においては 、 V フタピン 5 2 の下軸部 5 2 B は、ガイド孔 4 9 の下端部に接触しないよう に構成する。 このためには、 段 部 5 2 f の段差量や下軸部

5 2 B のテ一 -パ角度を 、 V フタピン 5 2 の動作範囲、クリア ランス C R、距離 L Pなどの状況に応 じて設定する必要があ

クリアランス C Rは上記のようにさわめて小さく (例えば 全周に亘つて 0 . 2 m m程度) 、 V フタピンの傾斜角も小さ い。 このため、リフタピンの動作範囲にも依存するが 、通常、 段差部 5 2 f の段差 ■曰-や下軸部 5 2 B のテ一パ角度も僅かな もので足 りる。例えば 、上記段差量としては 0 . 1 〜 1 . 0 m m程度、上己テ一パ角としては、 0 . 5 〜 3 . 0度程度で

第 1 乃至第 3 実施形態においては 、 ガィ 孔 4 9 は 、延長 ス リーブ 6 6 (第 2及び第 3実施形態に いては補助管 6 7、

6 8 力らなる)によ形成された延長孔部分 4 9 b を含むこ とにより、リフタピンのガイド長が長く構成される o このた め、従来構造に較べる と同じクリァランス C Rでもジフタピ ンの傾斜角度が小さ < なる。その結果 、仮に図 5 Aに示すよ うな変更例 (例えばストレート形状のリフタピン 5 1 を用い る場合) においてもリフタピンの動作障害が発生しにくい。 伹し、 この場合は、動作障害が発生しやすい図 5 A図示の状 況では捕助管 6 8 にも負担がかかる ο このため 、第 3 実施形 態のよ うな構成 (即ちリフタピン 5 2 を用レ、る構成 ) が望ま しい。

なお、 上記状況ゃ段差部 5 2 f の段差量によつては 、段差 部 5 2 f のみが形成され、下軸部 5 2 Bがテ一パ形状でなく

ス トレート形状であっても、上記のように動作可能である。 また、 上記状況やテーパ角度によっては、 段差部 5 2 f を設 けずに、 下軸部 5 2 B をテーパ形状にするだけで、 上記のよ うに動作可能である。 この後者の場合、上軸部 5 2 A と下軸 部 5 2 B との間の境界部(テーパ形状の始点)に適当な曲率 を持たせる ことが望ましい。

リフタピン 5 2 の上軸部 5 2 Aの長さは、ガイド孔 4 9 の 長さ とほぼ同等か或いはそれよりやや短い長さに設定される。 下軸部 5 2 B の長さは、リフタピン 5 2 が上限位置にあると き、上軸部 5 2 Aと下軸部 5 2 B との間の段差部 5 2 f が、 載置台 3 8 の載置面の上に出ないように設定される。

[第 4実施形態]

図 6 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 4実 施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 図 6 B は、図 6 Aの一部 VI B を拡大して示す図である。第 4実施形態において、 リフタピン 5 1 はほぼストレート形状 を有する一方、 補助管 7 0 の下端部近傍の内面が下方に向け て開 くように形成される。この構造においても、リフタピン 5 1 が補助管 7 0 内をスムーズに上下動することができる。 即ち、 補助管 7 0 は、下部内面 7 0 c が下方に向けてテー パ状或いはラ ッパ状に開いた形状を有する。 この場合、 リフ タピン 5 1 の外面の下部接触点 C 2 は、補助管 7 0 の下端内 縁 7 0 e よりも上方内面上に位置することとなる。このため、 リフタピン 5 1 が上昇する際に下部接触点 C 2 において大き な反力を受ける ことがなくなる。その結果、リフタピン 5 1 の嚙み込みゃリ フタピン 5 1及び補助管 7 0 の損傷を防止す るこ とができる。

[第 5実施形態]

図 7 は、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 5 実施 形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 第 5実施形態において、 リフタピン 6 2 は、第 3実施形態のリ フタ ピン 5 2 と類似するが、その外面の中間部分で周方向に 形成された環状凹部 6 2 d を有する。第 5 実施形態の機構は、 リフタピン 6 2 以外の構成については第 3 実施形態と同様で ある。

成膜処理を行う処理室 2 2 中においては、処理ガスの分圧 がある程度低下 した場合に集中的に反応が進み、堆積物が発 生する場合がある。 このよ うな状況は、例えば、第 2及び第 3実施形態を適用する ことが有利な高力バレッジ特性を有す る成膜処理 (この場合には、 処理室 2 2 の内圧は 9 3 . 3 〜 1 3 3 3 P a (約 0 . 7 〜: L O T o r r ) と比較的高い)よ りも、むしろ、低カバレッジ特性を有する成膜処理 (この場 合には、 処理室 2 2 の内圧が 2 0 〜 8 0 P a と比較的低い低 圧プロ セスとなる。)において生じやすい。

このよ うな状況が発生する環境では、 図 4 B に示す下端導 入位置 Gから進入したガス の分圧は、 クリアランス上部に進 むに従って低下する。 このため、 下端導入位置 Gから所定距 離において、 リフタピン 5 2 の外面やガイド孔 4 9 の内面に 集中的に堆積物が付着する。 この場合、 局所的に大量に付着 した堆積物によ りリフタピン 5 2 に動作障害が発生する。

第 5実施形態では、 成膜条件や载置台及びその近傍の構造 な どの環境に応じて、 リフタピン 6 2 の外面の軸線方向所定 位置に環状凹部 6 2 d が形成される。この場ノロ' ヽ状凹部 6

2 d の内部に集中的に堆積物が付着するため 、 付着した堆積 物による V フタピン 6 2 の動作障害の発生を防止することが できる

環状凹部 6 2 d は、処理時においてガイド孔 4 9 の内部に 配置される リフタピン 6 2 の部分に配設される。当該部分は、 下端導入位置 Gから所定距離上方へ離間した部分であるが この所疋距離は上述のよ うに処理獰境により異なる このた め、処理環 毎に適宜に設定される。

と ろで 第 1 乃至第 5 実施形態においては、いずれの V フタ ピン 5 1 5 2 6 2 においても、その外面の つ ·- ち、ガ ィ ド孔 4 9 の内面に摺接する外面部分が従来の リフタピンに 較ベて平滑に構成される。

従来は フタピンの外面に付着する堆積物を剥離しに < くするために 、 リフタピンの外面を粗面状にするか 或レ、は、 特に研磨処理な どを敢えて行わないよ うにしている 従来の リフタピンの外面の表面粗さ R a は概ね 1 . o m以上であ れは リフタピンが上昇して載置台の載 面の上方に 突出 したとさに、リフタピンの上部に付着した堆積物が剥離 しないよ つにするためである。もし、堆積物が剥離すると 載置口の載 面上方にパーテイ クルが放出 され、処理 を 悪化させる

一方 第 1 乃至第 5 実施形態においては、リフタピンの上 部にはほ とんど堆積物が付着しないので、載置台の上方にパ 一テ ィクルが放出される可能性も大幅に低減される。 従つて、 リフタピン 5 1 、 5 2 ヽ 6 2 の外面部分を平滑にしてもフ タピンの上部か ら堆積物が剥離する ことがない 。このよラに 表面を平滑化する ことによりリフタピンの搢動抵抗を低減す ると业にリフタピンの動作障害の発生確率をより低減する とが可能になる。

上記実施形態の実施例と して、リフタピンの下端部(ピン ベ一スに当接する部分 ) 以外を全てラ ッピング加工により平 滑化 し 、その表面粗さ R a を 0 . 2 〜 0 . 3 β m程度とした あのを作成 した。リフタピンの表面粗さ R a が 1 . 0 μ m以 下になる と表面平滑化の効果が現れ、 更に、表面粗さ R a が

0 • 5 β m以下になる とより顕著な効果が得られる。なねヽ セラ へへクタス製品の場には表面粗さ R a の低減は困難であ る o - れらのことから 、 V フタピンの表面粗さ R a を 0 • 1

〜 0 • 5 μ mの範囲内 1に設定することが最も望ましい。

また 、 ガイド孔の内面もまた表面粗さ R a が 1 μ )ίλ下に なる よ に平滑化することができる。これにより、更に V フ タピンの上下動を円滑に案内する こ とが可能になる。ガィ 孔の内面についてもヽ 上記と 同様に表面粗さ R a が 0 . 5 β m以下である こ とが更に好ましい。これらの - とから、ガィ

K孔の表面粗さ を 0 1 〜 0 . 5 μ mの範囲内に · - BX ¾:する とが望ましい。

[第 6 実施形態]

図 9 Αは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 6 実

施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 図 9 Bは、第 6 実施形態に係る機構のリフタピンを上昇させ た状態を示す縦断側面図である。 図 9 Cは、第 6 実施形態に 係る機構の リフタピンの横断平面である。図 9 Dは、図 9 C の一部 IX D を拡大して示す図である。 第 6 実施形態におい て、 リフタピン 7 2 は、第 3実施形態のリフタピン 5 2 と類 似するが、 その外面で長手方向に沿って形成された表面溝 7 2 x を有する。第 6 実施形態の機構は、リフタピン 7 2 以外 の構成については第 3実施形態と同様である。

なお、 第 6実施形態並びに後述する笛 7及び第 8 施形態 の後述する表面溝及びその特徴点に係る構成は、 第 1 及び第

2実施形態やその他の態様にも 様に適用可能である よ リフタ.ピンが揷入されるガイド孔は その全体が載置台 3 8 に挿入した補助管からなる場合で 載置台 3 8 に形成した 貫通孔と補助管と の組み合わせからなる場合でも 以下の特 徴を組み込むこ とができる。

図 9 Aに示すように、リフタピン 7 2 の外周面には長手方 向に沿って表面溝 7 2 Xが形成される 表面溝 7 2 X は、リ フタ ピン 7 2 の周回方向に間隔を いて複数形成され 0 よ り具体的には、 リフタピン 7 2 の軸線りに等角度間隔で複 数の表面溝 7 2 Xが形成される 表面溝 7 2 X は リフタピ ン 7 2 の外周面のうち最も堆積物が多 < 付着すると考えられ る領域 X a に向けて上方から伸びる よフ· に形成されることが 好ま しい。図 9 A図示の例では 表面溝 7 2 X は上方から領 域 X a に達するように形成される。

また、 表面溝 7 2 X は、図 9 Aに示すよつに、リフタピン

7 2 の先端が軸孔 6 8 a の内部に没した状態 (成膜時のリフ タ ピンの位置 ) で 、リフタピン 7 2の軸孔 6 8 a 内に配置さ れる部分の上部から中央部にかけて形成される とが好ま し い。 また、図 9 Bに示すように、 V フタピン 7 2 が上昇した ときに表面溝 7 2 X の上部が载 台 3 8 の上面から突出する こ とが好ましい。笛 6 実施形態ではリフタピン 7 2 に上軸部

7 2 Aと下軸部 7 2 Bが配設され 、 表面溝 7 2 X は上軸部 7

2 Aの外周面に形成される。

図 9 C及ぴ図 9 Dに示すよ うに、各表面溝 7 2 X はリフタ ピン 7 2 の外周面上に開口する。 表面溝 7 2 X は、リフタピ ン 7 2 と補助管 6 8 との間の空間の断面積を増大させる。 こ のため、 クリーニング工程において、クリーニングガスを処 理容器の内部に供給する ことにより堆積物の除去を行う場合 に、 クリ一ユングガスの分圧をクリアランスの奥深くまで高 める ことができる。これにより、リフタピン 7 2や補助管 6 8 の内面に付着 した堆積物をより効率的に除去することが可 能になる。

特に 、 y フタピン 7 2 の領域 X a には多くの堆積物が付着 する。 領域 X a における堆積物の除去はヽ従来の機構では困 難と なる。 6 実施形態の場合、 表面溝 7 2 X が領域 X a に 向けて伸ぴている (より具体的には領域 X a に到達する)の で、 当該 *P¾域 X a におけるクリー二ングガスの分圧を高める ことができる · - o れによ り、堆積物を効率的に除去すること ができる。

例えばヽ 反応ガス種と して T i C 1 4 と N H 3 を用いて τ i Nを成膜する場合ヽ タリー二ングェ程に用いるタリ一二ン グガス としては C 1 F 3 や N F 3 などを用いることがでさる。 このよ うなタリー二ングェ程は 、処理容 B 内の堆積物がある 程度多く なつたときに行われる 。タリー二ング工程の後には、 載置台上に基板を配置せずに反応ガス種を流すこ とにより成 膜材料を処理容器内に或る程度堆積させるプレコー ト処理を 実施する >- とが好ましい。しかる後に、 常の成膜処理を実 施する ことになる。

クリ一二ングェ程では、 図 9 B に示すように、表面溝 7 2

X の上部を載置台 3 8 の上方に突出させる 。 v_ よ り 、表 面溝 7 2 X を通してクリーニングガスがリフタピン 7 2 と補 助管 6 8 との間に拡散しゃすくなるようにする。なおヽこの ク リ一二ング工程の途中でリ フタピン 7 2 の上下位置を変更 してもよい o

リフタピンとガイド、孔との間のクリアランスを大き < Pス Ah する ことにより、当該クリアランス内にねけるタリー二ング ガスの分圧を高める とができ る。このために、単に V フタ ピンの外径を小さ くしたり、或いは、軸孔の内径を大さくし た りするとも考えられる。しかし、この方法では、クリァ ラ ンスが大きくなる ) ことによりリフタピンの傾斜角 (倒れ 角) も大きくなる。この場合、リフタピンの摺動抵抗が増大 した り、リフタピンの動作不良が発生しやすくなつたりする。

これに対して、 第 6 実施形態では、リフタピン 7 2 に表面 溝 7 2 X が形成されるだけで、クリーユングガスの分圧を高

める ことができる。この場合、クリアランスをほとんど増大 させる ことないため 、リフタピンの傾斜角が大きくなること がない。

また、 表面溝 7 2 X は、リフタピン 7 2 の上半部(より具 体的には 最も堆積物が多く なると予想される領域 X a より も上方位置 ) に配設される 。 このため、成膜時において载置 台の下方から侵入する成膜ガスに起因する フタ ピン 7 2 の 上部や載置台 3 8 上に配置された基板の裏面への堆積物を増 大させる それはほと んどない。つまり、表面溝 7 2 X の下 端は、 ガィド孔 4 9 の下端よりも上方に位置する のため、 ガイ ド孔 4 9 の下端から入り込む成膜ガスが 、表面溝 7 2 X を通して軸孔の上部に導かれる ことはない。

第 6実施形態の場合、 表面溝 7 2 X の上端は フタピン 7

2 の上端よりも或る程度下方に離れた位 に配置される o れによ り 、成膜時においてガイド孔 4 9 の下端から入り込ん だガスが リフタピン 7 2 の上端まで届さにくくなる o このた め、 基板 (ウェハ ) の裏面上に付着する堆積物の を低減す ることができる。

図 9 D に示すよフに、表面溝 7 2 X の開口幅 7 2 X wカ増 大する と 、開口幅 7 2 x wの角度範囲にはリフタピン 7 2 の 外周面が存在しな < なる。このため、 フタピン 7 2 の半径 は僅かではあるが Δ Dだけ減少する。 の半径減少 Δ Dは 開口幅 7 2 X wが、増大するほど急激に大きくなる o 即ち、開 口幅 7 2 X w力 S或る程度大きくなると表面溝 7 2 X の形成 方向にク リアランスが増大し、リフタピン 7 2 の倒れ角が大 きくなる。その結果、リフタピン 7 2 の摺動抵抗の増大や動 作不良の発生確率の増大を招く ことになる。

従って、 開口幅 7 2 x wはリフタピン 7 2 の動作不良を招 くことのないように或る程度の範囲内に制限される ことが望 ましい。例えば、表面溝 7 2 X を設けない場合のクリアラン スカ S C Rであるとすれば、 A D力 Sクリアランス C Rの 1 0 % よ り好ましくは 5 % となる開口幅の値よりも実際の開口幅 7 2 X wが小さいこ と力 S好ましい。このように開口幅 7 2 X w を或る程度限定しても、 表面溝 7 2 X の数を増やしたり、或 いは、 表面溝 7 2 x の深さ 7 2 x d を大きくしたりすること によ り、リフタピンの周囲にクリーニングガスを充分に拡散 させるに足る断面積を有する空間を確保する ことができる。' 表面溝 7 2 X の断面形状は、図 9 C図示の例では正方形に 近い長方形である。 表面溝内へのク リーユングガスの拡散を 促進するためには、 表面溝 7 2 X の断面形状はなるべく正方 形に近い形状である こ とが好ましい。例えば、表面溝 7 2 の 開口幅 7 2 x w と深さ 7 2 x d の比は、好ましくは 0 . 5 〜 2 . 0 、より好ましくは 0 . 7 5 ~ 1 . 5 の範囲に設定され る。

また、 表面溝 7 2 X によりリフタピン 7 2 とガイド孔 4 9 との間の空間の断面積をどの程度増大させるかは、 クリー二 ング工程の条件に応 じて決定される。 例えば、表面溝 7 2 X を設けない場合のク リァランス C Rに対応する上記空間の断 面積を C S とするとき、表面溝 7 2 X が配設されることによ る上記空間の断面積の増分は、 当該断面積 C Sの好ま しくは 5 0 %〜 2 0 0 %、より好ましくは 7 5 %〜 1 5 0 %程度に 設定され 。

表面溝 7 2 X による断面積の増分が上記範囲を下回る と、 表面溝 7 2 X を形成することによるクリー二ング効果が充分 に得られな くなる。逆に上記範囲を超えると 、表面溝 7 2 X の開 口幅 7 2 X wが増大してリフタピンの半径減少量 Δ Dが 大き くなる。上記後者の場合、表面溝 7 2 X の数を増大させ るか若しく は表面溝 7 2 x の深さ 7 2 x d を増大させる必要 が生じ、 リフタピン 7 2の加工が困難になる。

高カバレ ッジ特性を有する条件 (例えば、処理容器の内圧 が 9 3 . 3 〜 1 3 3 3 P a ) で成膜を行う場 Π には、リフタ ピン 7 2 における載置台やスリーブのより奥にある部分にま で堆積物が付着しゃすく なる。 この場合、リフタピン 7 2 の 構成は、 全体の付着物を奥にある部分までよ り均一に除去で きる という点で有効である。また、低カノレクジ特性を有す る条件 (例えば 、処理容器の内圧が 2 0 〜 8 0 P a ) で成膜 を行 う場合には 、上述のように載置台ゃスリ一ブの内部の特 定領域に大量の堆積物が集中 して付着する傾向がある。 この 場合、 リフタピン 7 2 の構成は、当該領域に付した大量の 堆積物を効率的に除去でき るという点で有効である。

[第 7実施形態]

図 1 0 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 7 実施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 図 1 0 B は、第 7実施形態に係る機構のリフタピンを上昇さ せた状態を示す縦断側面図である。 図 1 0 Cは、図 1 0 Aの 一部を拡大 して示す図である。 第 7 施形態において、 リフ タ ピン 8 2 には、第 5 実施形態と同様に構成された環状凹部

8 2 dが形成される。 環状凹部 8 2 d の上方に表面溝 8 2 X が形成される。

より具体的には、表面溝 8 2 X は上方から環状凹部 8 2 d に連通する。 環状凹部 8 2 d は、上記と同様にフタピン 8

2 の外周面のうち最も堆積物の付 が多くなると予想され る領域 (第 6実施形態の領域 X a と同じ領域)に形成される 即ち、 環状凹部 8 2 d は、堆積物の付着による V フタピン 8

2 の動作不良を防止する。 環状凹部 8 2 d に表面溝 8 2 X が 上方から連通するため、 表面溝 8 2 X を通して拡散したタリ 一エングガスによ り環状凹部 8 2 d 内に付着した堆積物をよ り効率的に (より短時間で)除去する:二とができる。

なお、 第 7実施形態においても 、 表面溝 8 2 X の数、形状 大き さなどに関しては第 6 実施形態の表面溝 7 2 X と同様に 構成する ことができる。.

第 7実施形態でも リフタピン 8 2 に上軸部 8 2 Aと下軸部

8 2 B とが配設され、表面溝 8 2 X は上軸部 8 2 Aの外周面 に形成される。 表面溝 8 2 X はリフタピン 8 2 の上端に達す る ように、或いは、上端近傍で上向きに開口するうに形成 される。 これにより、リフタピン 8 2 の僅かなジフト量で表 面溝 8 2 X の上部が載置台 3 8 力ら突き出ることができる。 即ち、 クリーニング工程において、リフタピン 8 2上の付着 物を効果的に除去する ことができる。

[第 8実施形態]

図 1 1 Aは、図 1 図示の半導体処理装置に適用可能な第 8 実施形態に係る基板昇降機構の一部を示す縦断側面図である。 図 1 1 B は、第 7実施形態に係る機構を、リフタピンを除い て示す縦断側面図である。 第 8 実施形態は、図 1 1 B に示す よ うに、リフタピンが挿通可能に構成された補助管 9 8 内の 軸孔 9 8 a の上部内周面に表面溝 9 2 Xが形成される点で、 第 6実施形態及び第 7実施形態と は異なる。補助管 9 8 は、 表面溝 9 2 X が形成される点以外は第 3実施形態の補助管 6 8 と同様である。また、第 8実施形態の機構は、補助管 9 8 以外の構成については第 3実施形態と同様である。

表面溝 9 2 X は、軸孔 9 8 a の上部開口縁から下方に伸ぴ 。 ¾ 溝 9 2 X の下端は、補助管 9 8 の下部開口縁に達す る ことな < 、軸孔 9 8 a の中間部分で終端する 。即ち 、表面 溝 9 2 X は 、軸孔 9 8 a の上端から中央部にかけて形成され る ことが好ましい。また、表面溝 9 2 X は、第 6 実施形態及 び第 7実施形態に記載された表面溝と 同様に 、複数配設され る ことが好ましい。特に複数の表面溝 9 2 が軸線周りに等 角度間隔で形成される こ とが望ましい o 表面溝 9 2 の開口 幅、 深さ 、断面形状などについても第 6実施形態に記載.され た表面溝 7 2 X と同様に構成できる。

表面溝 9 2 X が配設されることにより、ク V一ニングェ程 において軸孔 9 8 a の奥部までタリー二ングガスを拡散させ、 その分圧を高める ことができる。 これにより 、図 1 1 Aに示 すリ フタピン 5 2 に付着した堆積物を効率的に除去すること ができ る o 特に、リフタピン 5 2 の上下位置如何に拘らず、 リフタピンの周囲にクリ二ングガスをよ り高い分圧となる よ うに拡散させることができる。このため 、効率的に堆積物 を除去するこ とができる(

なお、 表面溝 9 2 X はヽ補助管 9 8 に限らずヽ笛 2実施形 態に適用する場合には載置台の貫通孔に直接設ける ·>- とがで きる。また 、他の任意の載置台において リフタピンを揷通す る任意のガィ ド孔に設ける 'こともできる。

第 8 実施形態において 、 第 7実施形態と 様の環状凹部を リフタピンに形成してもよい。このとき、 ·>- の環状凹部と表 面溝の位置関係及び連通構造は、 成膜時における リフタピン の位置において、 即ちリフタピンの先端が軸孔に没した状態 で、第 7実施形態と 同様に構成される ことが好ましいまた、 環状凹部を軸孔の内周面に形成しても よい * - の場 a でち環 状凹部と表面溝の位置関係及び連通構造は 7実施形 ■hp

¾¾と同 様に構成されるこ とが好-ましい。

なお.、- 上述の実施形態において 、半導体処理装置 2 0 は 、 半導体ゥェハな どの被処理基板上に T i N薄膜を成膜する成 膜処理装置と して構成される。 但し、本発明は 、種々の処理 装置において処理ガス の回 り込みに起因する種々の不具合を 回避する ものとして効果を有する 。即ち、本発明はヽ T i N 以外の種々 の薄膜を成膜する成膜処理装置や 、 成膜処理装置 以外の各種の半導体処理装置に適用する ことができる例 ば、 リフタピンとガイド孔との間の摺動面の腐食やヽガィ 孔の上部開 口に臨む被処理基板の部位の侵食などを防止する 上でエッチング処理装置 、 表面改質用処理 置な どに いて も有効である。 また、被処理基板と しては、半導体ウェハ以 外に L C Dや F P D用の基板等であってもよい。

産業上の利用可能性

本発明によれば、 被処理基板に対して半導体処理を施す装 置において、 リフタピンとガイド孔の間へのガスの回り込み による堆積物の付着などの不具合を軽減するこ とができる。