JP2002129331A - 成膜装置および処理装置 - Google Patents
成膜装置および処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シャワーヘッドの温度を均一とし、基板上に均
一に成膜あるいは処理を行うことができる成膜装置およ
び処理装置を提供する。 【解決手段】反応室１内に形成された、被処理基板６が
載置される基体７と、基体７上部に基体７と対向するよ
うに配置され、供給されるガスを分散させるヘッド部３
（５）と、被成膜基板を加熱する加熱手段１０とを有
し、ヘッド部３から反応室１内にガスを供給し、基体７
とヘッド部５との間で放電させて被成膜基板６に成膜す
る成膜装置であって、ヘッド部３に所定温度の流体が流
通する流通路９ａ、９ｂが形成されている成膜装置、お
よびそのようなヘッド部を有する処理装置。
一に成膜あるいは処理を行うことができる成膜装置およ
び処理装置を提供する。 【解決手段】反応室１内に形成された、被処理基板６が
載置される基体７と、基体７上部に基体７と対向するよ
うに配置され、供給されるガスを分散させるヘッド部３
（５）と、被成膜基板を加熱する加熱手段１０とを有
し、ヘッド部３から反応室１内にガスを供給し、基体７
とヘッド部５との間で放電させて被成膜基板６に成膜す
る成膜装置であって、ヘッド部３に所定温度の流体が流
通する流通路９ａ、９ｂが形成されている成膜装置、お
よびそのようなヘッド部を有する処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に用いられる成膜装置および処理装置に関し、特に、ガ
スの供給にシャワーヘッドが用いられる枚葉式の成膜装
置および処理装置に関する。
に用いられる成膜装置および処理装置に関し、特に、ガ
スの供給にシャワーヘッドが用いられる枚葉式の成膜装
置および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置のコンタクトホールにはバリ
アメタル層として、チタン（Ｔｉ）層あるいはＴｉ層と
窒化チタン（ＴｉＮ）層との積層膜等が形成される。以
下、コンタクトホールの形成方法を図４〜図６を参照し
て説明する。まず、図４（ａ）に示すように、シリコン
基板２１上に例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
２２を形成する。あるいは、シリコン基板２１のかわり
に金属からなる配線層であってもよい。
アメタル層として、チタン（Ｔｉ）層あるいはＴｉ層と
窒化チタン（ＴｉＮ）層との積層膜等が形成される。以
下、コンタクトホールの形成方法を図４〜図６を参照し
て説明する。まず、図４（ａ）に示すように、シリコン
基板２１上に例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
２２を形成する。あるいは、シリコン基板２１のかわり
に金属からなる配線層であってもよい。
【０００３】次に、図４（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ工程によりレジスト２３を形成する。レジス
ト２３をマスクとして層間絶縁膜２２にエッチングを行
い、開口部２４を形成する。その後、図４（ｃ）に示す
ように、レジスト２３を除去する。開口部２４底部のシ
リコン基板２１の表面には、自然酸化膜２５が形成され
る。
ソグラフィ工程によりレジスト２３を形成する。レジス
ト２３をマスクとして層間絶縁膜２２にエッチングを行
い、開口部２４を形成する。その後、図４（ｃ）に示す
ように、レジスト２３を除去する。開口部２４底部のシ
リコン基板２１の表面には、自然酸化膜２５が形成され
る。
【０００４】次に、図５（ｄ）に示すように、開口部２
４を形成する際のエッチングにより斜線部分に堆積した
反応生成物や、自然酸化膜２５を例えばプラズマ処理を
行って除去する。続いて、図５（ｅ）に示すように、開
口部２４内および層間絶縁膜２２上に例えば化学気相成
長（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）によりバリアメタル層２６を形成する。
その後、図５（ｆ）に示すように、バリアメタル層２６
上に例えばタングステン（Ｗ）等の高融点金属からなる
プラグ金属層２７ａをスパッタリングにより形成する。
４を形成する際のエッチングにより斜線部分に堆積した
反応生成物や、自然酸化膜２５を例えばプラズマ処理を
行って除去する。続いて、図５（ｅ）に示すように、開
口部２４内および層間絶縁膜２２上に例えば化学気相成
長（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）によりバリアメタル層２６を形成する。
その後、図５（ｆ）に示すように、バリアメタル層２６
上に例えばタングステン（Ｗ）等の高融点金属からなる
プラグ金属層２７ａをスパッタリングにより形成する。
【０００５】次に、図６（ｇ）に示すように、プラグ金
属層２７ａおよびバリアメタル層２６をエッチバックす
る。これにより、開口部２４内にバリアメタル層２６を
介してプラグ２７が形成される。続いて、図６（ｈ）に
示すように、開口部２４上を含む全面に例えばアルミニ
ウム（Ａｌ）またはＡｌ合金からなる配線金属層２８ａ
を形成する。ここで、配線金属層２８ａを形成する前
に、層間絶縁膜２２上およびプラグ２７上に、開口部２
４内のバリアメタル層２６と同様に、Ｔｉ等からなるバ
リアメタル層を形成してもよい。
属層２７ａおよびバリアメタル層２６をエッチバックす
る。これにより、開口部２４内にバリアメタル層２６を
介してプラグ２７が形成される。続いて、図６（ｈ）に
示すように、開口部２４上を含む全面に例えばアルミニ
ウム（Ａｌ）またはＡｌ合金からなる配線金属層２８ａ
を形成する。ここで、配線金属層２８ａを形成する前
に、層間絶縁膜２２上およびプラグ２７上に、開口部２
４内のバリアメタル層２６と同様に、Ｔｉ等からなるバ
リアメタル層を形成してもよい。
【０００６】その後、図示しないレジストをマスクとし
て配線金属層２８ａにエッチングを行うことにより、図
６（ｉ）に示すように、配線２８が形成される。以上の
工程により、シリコン基板２１あるいは導電体層と上層
の配線２８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
て配線金属層２８ａにエッチングを行うことにより、図
６（ｉ）に示すように、配線２８が形成される。以上の
工程により、シリコン基板２１あるいは導電体層と上層
の配線２８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
【０００７】上記のコンタクトホールのバリアメタル層
２６を形成するＣＶＤ装置の一例を、図７の概略図に示
す。図７に示すように、反応室１にはガス導入管２から
ソースガスおよびキャリアガスが導入される。ガス導入
管２から導入されたガスは、分散板３に設けられた多数
の孔４を通過することにより、反応室１内にほぼ均一に
分散する。分散板３は上部電極５の一部であり、ガスを
シャワー状に供給する上部電極５はシャワーヘッドとも
称される。
２６を形成するＣＶＤ装置の一例を、図７の概略図に示
す。図７に示すように、反応室１にはガス導入管２から
ソースガスおよびキャリアガスが導入される。ガス導入
管２から導入されたガスは、分散板３に設けられた多数
の孔４を通過することにより、反応室１内にほぼ均一に
分散する。分散板３は上部電極５の一部であり、ガスを
シャワー状に供給する上部電極５はシャワーヘッドとも
称される。
【０００８】基板６は上部電極５と平行に配置された下
部電極７上に載置される。下部電極７はサセプタ８によ
って昇温される。基板６上に成膜する際、あるいはシャ
ワーヘッドを含む反応室１内をクリーニングする際に、
上部電極５に高周波電圧１５が印加される。一方、下部
電極７は通常、接地されている。
部電極７上に載置される。下部電極７はサセプタ８によ
って昇温される。基板６上に成膜する際、あるいはシャ
ワーヘッドを含む反応室１内をクリーニングする際に、
上部電極５に高周波電圧１５が印加される。一方、下部
電極７は通常、接地されている。
【０００９】図８は図７の分散板３の上面図である。図
８に示すように、分散板３には多数の孔４が形成されて
おり、孔４の直径は例えば１ｍｍ以下である。シャワー
ヘッドは例えばニッケル（Ｎｉ）またはＮｉコーティン
グが施されたＡｌを材料として形成される。
８に示すように、分散板３には多数の孔４が形成されて
おり、孔４の直径は例えば１ｍｍ以下である。シャワー
ヘッドは例えばニッケル（Ｎｉ）またはＮｉコーティン
グが施されたＡｌを材料として形成される。
【００１０】バリアメタル層としてＴｉ層を形成する場
合、ソースガスである塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ
4 ）にキャリアガスとして水素（Ｈ2 ）、アルゴン（Ａ
ｒ）または窒素（Ｎ2 ）を混合し、ガス導入管２から反
応室１に導入する。ＴｉＣｌ4は反応室１内で還元さ
れ、基板６上にＴｉ層が堆積する。熱ＣＶＤの場合に
は、例えば８００℃でＴｉ層の形成が行われるが、プラ
ズマＣＶＤによれば、より低温でＴｉ層が形成される。
一方、ＴｉＮ層を形成する場合には、キャリアガスとし
てＴｉＣｌ4 の他にＮ 2 またはアンモニア（ＮＨ3 ）等
の窒素化合物を用いる。
合、ソースガスである塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ
4 ）にキャリアガスとして水素（Ｈ2 ）、アルゴン（Ａ
ｒ）または窒素（Ｎ2 ）を混合し、ガス導入管２から反
応室１に導入する。ＴｉＣｌ4は反応室１内で還元さ
れ、基板６上にＴｉ層が堆積する。熱ＣＶＤの場合に
は、例えば８００℃でＴｉ層の形成が行われるが、プラ
ズマＣＶＤによれば、より低温でＴｉ層が形成される。
一方、ＴｉＮ層を形成する場合には、キャリアガスとし
てＴｉＣｌ4 の他にＮ 2 またはアンモニア（ＮＨ3 ）等
の窒素化合物を用いる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構造のシャワーヘッドを有するＣＶＤ装置におい
て、例えばＴｉＣｌ4 を含むガスを導入してＣＶＤを行
った場合、反応生成物や未反応物が固化してシャワーヘ
ッドに不均一に堆積しやすいという問題がある。特に、
Ｔｉのように蒸気圧が低い金属を含む化合物を原料とし
て用いる場合、このような問題が起こりやすい。
従来の構造のシャワーヘッドを有するＣＶＤ装置におい
て、例えばＴｉＣｌ4 を含むガスを導入してＣＶＤを行
った場合、反応生成物や未反応物が固化してシャワーヘ
ッドに不均一に堆積しやすいという問題がある。特に、
Ｔｉのように蒸気圧が低い金属を含む化合物を原料とし
て用いる場合、このような問題が起こりやすい。
【００１２】図７に示すＣＶＤ装置の反応室１内の温度
は、主に基板６からの輻射とガスの流れの影響によって
一様とならない。これにより、シャワーヘッドには中心
部が周縁部に比較して高温となるような温度分布が生じ
る。あるいは、逆に中心部が周辺部に比較して低温とな
ることもある。例えば、基板６を６５０℃程度に加熱し
てＴｉ層のＣＶＤを行う場合に、シャワーヘッドの中心
部は２３０℃程度、周縁部は２２０℃程度となるが、こ
のような温度差によってシャワーヘッドの周縁部には中
心部よりも厚く反応生成物が堆積する。一方、基板６上
には周縁部にソースガスが供給されにくくなり、基板６
の中心から遠ざかるにつれてＴｉ層の膜厚が薄くなる。
は、主に基板６からの輻射とガスの流れの影響によって
一様とならない。これにより、シャワーヘッドには中心
部が周縁部に比較して高温となるような温度分布が生じ
る。あるいは、逆に中心部が周辺部に比較して低温とな
ることもある。例えば、基板６を６５０℃程度に加熱し
てＴｉ層のＣＶＤを行う場合に、シャワーヘッドの中心
部は２３０℃程度、周縁部は２２０℃程度となるが、こ
のような温度差によってシャワーヘッドの周縁部には中
心部よりも厚く反応生成物が堆積する。一方、基板６上
には周縁部にソースガスが供給されにくくなり、基板６
の中心から遠ざかるにつれてＴｉ層の膜厚が薄くなる。
【００１３】ＣＶＤ膜を均一な膜厚で形成するために
は、シャワーヘッド内の温度差を低減する必要がある。
従来、基板６に成膜を行った後、次の基板を処理するま
での間に、キャリアガスあるいは不活性ガスを用いてシ
ャワーヘッドのパージを行い、高温部分から熱を拡散さ
せることにより、温度の均一化が図られていた。
は、シャワーヘッド内の温度差を低減する必要がある。
従来、基板６に成膜を行った後、次の基板を処理するま
での間に、キャリアガスあるいは不活性ガスを用いてシ
ャワーヘッドのパージを行い、高温部分から熱を拡散さ
せることにより、温度の均一化が図られていた。
【００１４】しかしながら、この方法を図７に示すよう
な枚葉式のＣＶＤ装置に適用した場合、１枚の基板６を
処理した後、次の基板を処理するまでの時間間隔が長く
なる。具体的には、バリアメタル層の成膜自体が数１０
秒で終了するのに対し、その後のパージは例えば１０分
以上行われる。したがって、バリアメタル層の形成工程
が、コンタクトホールを形成する一連の工程、あるいは
半導体装置を製造する一連の工程の中で、特にスループ
ットを低下させる要因となっていた。
な枚葉式のＣＶＤ装置に適用した場合、１枚の基板６を
処理した後、次の基板を処理するまでの時間間隔が長く
なる。具体的には、バリアメタル層の成膜自体が数１０
秒で終了するのに対し、その後のパージは例えば１０分
以上行われる。したがって、バリアメタル層の形成工程
が、コンタクトホールを形成する一連の工程、あるいは
半導体装置を製造する一連の工程の中で、特にスループ
ットを低下させる要因となっていた。
【００１５】所定の枚数の基板にバリアメタル層を形成
した後、シャワーヘッドへの堆積物を除去するため、例
えば塩素（Ｃｌ2 ）等のガスを供給してプラズマを発生
させ、クリーニングが行われる。しかしながら、堆積量
の多いシャワーヘッドの周縁部においては、シャワーヘ
ッドの温度が低いために、クリーニング用のガスの反応
が遅く、クリーニングの効率が低くなる傾向がある。し
たがって、基板の処理が累積するにつれてシャワーヘッ
ドの温度差や堆積物の膜厚差が増大し、基板に成膜され
るバリアメタル層の膜厚や膜質がより不均一となる。
した後、シャワーヘッドへの堆積物を除去するため、例
えば塩素（Ｃｌ2 ）等のガスを供給してプラズマを発生
させ、クリーニングが行われる。しかしながら、堆積量
の多いシャワーヘッドの周縁部においては、シャワーヘ
ッドの温度が低いために、クリーニング用のガスの反応
が遅く、クリーニングの効率が低くなる傾向がある。し
たがって、基板の処理が累積するにつれてシャワーヘッ
ドの温度差や堆積物の膜厚差が増大し、基板に成膜され
るバリアメタル層の膜厚や膜質がより不均一となる。
【００１６】一方、基板からの輻射によるシャワーヘッ
ド中心部の温度上昇を抑制する目的で、基板温度を下げ
ることは困難である。これは、基板温度を下げると成膜
温度が低くなり、バリアメタル層の膜質の低下が問題と
なるためである。以上のように、従来、シャワーヘッド
の温度を短時間で均一とし、基板上に均一な膜厚のバリ
アメタル層を形成するのは困難であった。このような問
題はバリアメタル層に限らず、枚葉式ＣＶＤ装置を用い
る成膜全般で起こり得る。Ｔｉ層を形成する場合は特に
反応が速いため、このような問題が顕著となりやすい。
したがって、バリアメタル層の膜質は特に周縁部におい
て低下しやすい。
ド中心部の温度上昇を抑制する目的で、基板温度を下げ
ることは困難である。これは、基板温度を下げると成膜
温度が低くなり、バリアメタル層の膜質の低下が問題と
なるためである。以上のように、従来、シャワーヘッド
の温度を短時間で均一とし、基板上に均一な膜厚のバリ
アメタル層を形成するのは困難であった。このような問
題はバリアメタル層に限らず、枚葉式ＣＶＤ装置を用い
る成膜全般で起こり得る。Ｔｉ層を形成する場合は特に
反応が速いため、このような問題が顕著となりやすい。
したがって、バリアメタル層の膜質は特に周縁部におい
て低下しやすい。
【００１７】また、半導体装置の製造においては、ＣＶ
Ｄ装置以外にもシャワーヘッドからガスの供給が行われ
るウェハ処理装置が用いられる。このような装置におい
ても、ウェハの処理枚数が累積すると、シャワーヘッド
に反応生成物や未反応物の固体が堆積する。堆積が不均
一に起こった場合、シャワーヘッドのクリーニングを行
っても堆積物を完全に除去することができなくなる。こ
れにより、上記のＣＶＤ装置と同様に、ウェハ上に均一
に処理を行うことができなくなる。
Ｄ装置以外にもシャワーヘッドからガスの供給が行われ
るウェハ処理装置が用いられる。このような装置におい
ても、ウェハの処理枚数が累積すると、シャワーヘッド
に反応生成物や未反応物の固体が堆積する。堆積が不均
一に起こった場合、シャワーヘッドのクリーニングを行
っても堆積物を完全に除去することができなくなる。こ
れにより、上記のＣＶＤ装置と同様に、ウェハ上に均一
に処理を行うことができなくなる。
【００１８】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、シャワーヘッドにおけ
る温度のばらつきを抑制し、基板上に均一な膜厚で成膜
できる成膜装置を提供することを目的とする。ならびに
本発明は、シャワーヘッドにおける温度のばらつきを抑
制し、基板上を均一に処理できる処理装置を提供するこ
とを目的とする。
のであり、したがって本発明は、シャワーヘッドにおけ
る温度のばらつきを抑制し、基板上に均一な膜厚で成膜
できる成膜装置を提供することを目的とする。ならびに
本発明は、シャワーヘッドにおける温度のばらつきを抑
制し、基板上を均一に処理できる処理装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の成膜装置は、反応室内に形成された被成膜
基板が載置される基体と、前記基体の上部に前記基体と
対向するように配置され、供給されるガスを分散させる
ヘッド部と、前記基体上に載置された前記被成膜基板を
加熱する加熱手段とを有し、前記ヘッド部から前記反応
室内にガスを供給し、前記基体と前記ヘッド部との間で
放電させて前記被成膜基板に成膜する成膜装置であっ
て、前記ヘッド部に所定温度の流体が流通する流通路が
形成されていることを特徴とする。
め、本発明の成膜装置は、反応室内に形成された被成膜
基板が載置される基体と、前記基体の上部に前記基体と
対向するように配置され、供給されるガスを分散させる
ヘッド部と、前記基体上に載置された前記被成膜基板を
加熱する加熱手段とを有し、前記ヘッド部から前記反応
室内にガスを供給し、前記基体と前記ヘッド部との間で
放電させて前記被成膜基板に成膜する成膜装置であっ
て、前記ヘッド部に所定温度の流体が流通する流通路が
形成されていることを特徴とする。
【００２０】本発明の成膜装置は、好適には、前記流通
路は前記ヘッド部の温度がほぼ一様となるような経路を
もって形成されていることを特徴とする。本発明の成膜
装置は、さらに好適には、前記流通路は前記ヘッド部の
中心部に設けられた、所定温度の第１の流体が流通する
第１の流通路であり、前記第１の流通路よりも外側の前
記ヘッド部に設けられた、前記第１の流体よりも高温の
第２の流体が流通する第２の流通路をさらに有すること
を特徴とする。本発明の成膜装置は、好適には、前記第
１および第２の流通路から隔てて前記ヘッド部に設けら
れた、前記第１および第２の流体と温度の異なる流体が
通過する、少なくとも一つの流通路をさらに有すること
を特徴とする。
路は前記ヘッド部の温度がほぼ一様となるような経路を
もって形成されていることを特徴とする。本発明の成膜
装置は、さらに好適には、前記流通路は前記ヘッド部の
中心部に設けられた、所定温度の第１の流体が流通する
第１の流通路であり、前記第１の流通路よりも外側の前
記ヘッド部に設けられた、前記第１の流体よりも高温の
第２の流体が流通する第２の流通路をさらに有すること
を特徴とする。本発明の成膜装置は、好適には、前記第
１および第２の流通路から隔てて前記ヘッド部に設けら
れた、前記第１および第２の流体と温度の異なる流体が
通過する、少なくとも一つの流通路をさらに有すること
を特徴とする。
【００２１】本発明の成膜装置は、好適には、前記基体
と一体化して形成された下部電極と、前記ヘッド部と一
体化して形成された上部電極と、前記下部電極と前記上
部電極との間を放電させる電圧印加手段とをさらに有す
ることを特徴とする。本発明の成膜装置は、好適には、
前記ヘッド部の互いに異なる位置に形成された複数の温
度センサと、前記温度センサの測定値に基づいて前記第
１および第２の流体の温度を制御する流体温度制御手段
とをさらに有することを特徴とする。
と一体化して形成された下部電極と、前記ヘッド部と一
体化して形成された上部電極と、前記下部電極と前記上
部電極との間を放電させる電圧印加手段とをさらに有す
ることを特徴とする。本発明の成膜装置は、好適には、
前記ヘッド部の互いに異なる位置に形成された複数の温
度センサと、前記温度センサの測定値に基づいて前記第
１および第２の流体の温度を制御する流体温度制御手段
とをさらに有することを特徴とする。
【００２２】本発明の成膜装置は、好適には、前記流通
路にそれぞれ形成された流量センサと、前記流量センサ
の測定値に基づいて前記流体の流量を制御する流体流量
制御手段とをさらに有することを特徴とする。本発明の
成膜装置は、好適には、前記第１の流通路が形成されて
いる部分の前記ヘッド部に設けられた第１の温度センサ
と、前記第２の流通路が形成されている部分の前記ヘッ
ド部に設けられた第２の温度センサと、前記第１および
第２の温度センサの測定値に基づいて前記第１および第
２の流体の温度を制御する流体温度制御手段とをさらに
有することを特徴とする。
路にそれぞれ形成された流量センサと、前記流量センサ
の測定値に基づいて前記流体の流量を制御する流体流量
制御手段とをさらに有することを特徴とする。本発明の
成膜装置は、好適には、前記第１の流通路が形成されて
いる部分の前記ヘッド部に設けられた第１の温度センサ
と、前記第２の流通路が形成されている部分の前記ヘッ
ド部に設けられた第２の温度センサと、前記第１および
第２の温度センサの測定値に基づいて前記第１および第
２の流体の温度を制御する流体温度制御手段とをさらに
有することを特徴とする。
【００２３】本発明の成膜装置は、好適には、前記被成
膜基板上に化学気相成長により成膜することを特徴とす
る。本発明の成膜装置は、好適には、前記ガスは金属化
合物を含むことを特徴とする。本発明の成膜装置は、さ
らに好適には、前記ガスはチタン化合物を含むことを特
徴とする。
膜基板上に化学気相成長により成膜することを特徴とす
る。本発明の成膜装置は、好適には、前記ガスは金属化
合物を含むことを特徴とする。本発明の成膜装置は、さ
らに好適には、前記ガスはチタン化合物を含むことを特
徴とする。
【００２４】これにより、ヘッド部の一部を局所的に温
度変化させることが可能となる。したがって、ヘッド部
の温度を均一化することができ、ヘッド部に固形物が不
均一に堆積するのを防止できる。したがって、被成膜基
板上に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
度変化させることが可能となる。したがって、ヘッド部
の温度を均一化することができ、ヘッド部に固形物が不
均一に堆積するのを防止できる。したがって、被成膜基
板上に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
【００２５】また、本発明の成膜装置によれば、流通路
を流通する流体によってヘッド部が常時冷却される。し
たがって、枚葉式の装置において、成膜と成膜との間に
ヘッド部の温度を均一化するためのパージを長時間行う
必要がない。これにより、半導体装置製造のスループッ
トが大幅に向上される。
を流通する流体によってヘッド部が常時冷却される。し
たがって、枚葉式の装置において、成膜と成膜との間に
ヘッド部の温度を均一化するためのパージを長時間行う
必要がない。これにより、半導体装置製造のスループッ
トが大幅に向上される。
【００２６】上記の目的を達成するため、本発明の処理
装置は、反応室内に形成された、被処理基板が載置され
る基体と、前記基体の上部に前記基体と対向するように
配置され、供給されるガスを分散させるヘッド部と、前
記基体上に載置された前記被処理基板を加熱する加熱手
段とを有し、前記ヘッド部から前記反応室内にガスを供
給し、前記基体と前記ヘッド部との間で放電させて前記
被処理基板を処理する処理装置であって、前記ヘッド部
に所定温度の流体が所定流量で流通する流通路が形成さ
れていることを特徴とする。本発明の処理装置は、好適
には、前記処理はエッチングを含むことを特徴とする。
装置は、反応室内に形成された、被処理基板が載置され
る基体と、前記基体の上部に前記基体と対向するように
配置され、供給されるガスを分散させるヘッド部と、前
記基体上に載置された前記被処理基板を加熱する加熱手
段とを有し、前記ヘッド部から前記反応室内にガスを供
給し、前記基体と前記ヘッド部との間で放電させて前記
被処理基板を処理する処理装置であって、前記ヘッド部
に所定温度の流体が所定流量で流通する流通路が形成さ
れていることを特徴とする。本発明の処理装置は、好適
には、前記処理はエッチングを含むことを特徴とする。
【００２７】これにより、ヘッド部の一部を局所的に温
度変化させることが可能となる。したがって、ヘッド部
の温度を均一化することができ、ヘッド部に固形物が不
均一に堆積するのを防止できる。したがって、被処理基
板上に均一な処理を行うことができる。
度変化させることが可能となる。したがって、ヘッド部
の温度を均一化することができ、ヘッド部に固形物が不
均一に堆積するのを防止できる。したがって、被処理基
板上に均一な処理を行うことができる。
【００２８】また、本発明の処理装置によれば、流通路
を流通する流体によってヘッド部が常時冷却される。し
たがって、枚葉式の装置において、処理と処理との間に
ヘッド部の温度を均一化するためのパージを長時間行う
必要がない。これにより、半導体装置製造のスループッ
トが大幅に向上される。
を流通する流体によってヘッド部が常時冷却される。し
たがって、枚葉式の装置において、処理と処理との間に
ヘッド部の温度を均一化するためのパージを長時間行う
必要がない。これにより、半導体装置製造のスループッ
トが大幅に向上される。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の成膜装置および
処理装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。 （実施形態１）図１は、本実施形態のＣＶＤ装置の概略
図である。図１に示すように、反応室１にはガス導入管
２からソースガスおよびキャリアガスが導入される。ガ
ス導入管２から導入されたガスは、分散板３に設けられ
た孔４を通過することにより、反応室１内にほぼ均一に
分散する。分散板３は上部電極５の一部であり、ガスを
シャワー状に供給する上部電極５はシャワーヘッドとも
称される。
処理装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。 （実施形態１）図１は、本実施形態のＣＶＤ装置の概略
図である。図１に示すように、反応室１にはガス導入管
２からソースガスおよびキャリアガスが導入される。ガ
ス導入管２から導入されたガスは、分散板３に設けられ
た孔４を通過することにより、反応室１内にほぼ均一に
分散する。分散板３は上部電極５の一部であり、ガスを
シャワー状に供給する上部電極５はシャワーヘッドとも
称される。
【００３０】分散板３にはガスが通過する孔４が多数設
けられている。孔４以外の部分の分散板３内部に、シャ
ワーヘッドを冷却する流体が循環する流通路９ａ、９ｂ
が形成されている。本実施形態のＣＶＤ装置によれば、
２系統の流通路が形成される。内周側の流通路９ａを循
環する流体の温度は、外周側の流通路９ｂを循環する流
体の温度よりも低く設定される。これにより、シャワー
ヘッドにおいて相対的に高温となりやすい中心部と、相
対的に低温となりやすい周縁部との温度差が低減され
る。
けられている。孔４以外の部分の分散板３内部に、シャ
ワーヘッドを冷却する流体が循環する流通路９ａ、９ｂ
が形成されている。本実施形態のＣＶＤ装置によれば、
２系統の流通路が形成される。内周側の流通路９ａを循
環する流体の温度は、外周側の流通路９ｂを循環する流
体の温度よりも低く設定される。これにより、シャワー
ヘッドにおいて相対的に高温となりやすい中心部と、相
対的に低温となりやすい周縁部との温度差が低減され
る。
【００３１】流通路９ａ、９ｂには流体として、例えば
水や有機溶媒が供給される。流体は、要求される冷却能
力に応じて、適宜選択する。また、流通路９ａ、９ｂに
種類の異なる流体を供給することも可能である。基板６
は上部電極５と平行に配置された下部電極７上に載置さ
れる。下部電極７はヒーター１０によって昇温される。
本実施形態のＣＶＤ装置において、図７に示す従来のＣ
ＶＤ装置と同様に、サセプタを用いて基板を加熱するこ
とも可能であるが、ヒーター１０を用いることにより、
シャワーヘッド内の温度差をさらに効率的に解消するこ
とが可能である。
水や有機溶媒が供給される。流体は、要求される冷却能
力に応じて、適宜選択する。また、流通路９ａ、９ｂに
種類の異なる流体を供給することも可能である。基板６
は上部電極５と平行に配置された下部電極７上に載置さ
れる。下部電極７はヒーター１０によって昇温される。
本実施形態のＣＶＤ装置において、図７に示す従来のＣ
ＶＤ装置と同様に、サセプタを用いて基板を加熱するこ
とも可能であるが、ヒーター１０を用いることにより、
シャワーヘッド内の温度差をさらに効率的に解消するこ
とが可能である。
【００３２】サセプタを用いる場合には、カーボンから
なるサセプタに例えば４００ｋＨｚ程度の高周波を印加
してサセプタを加熱するため、サセプタおよびその周辺
のガスのみが局所的に高温となりやすい。このとき、反
応室１の内壁は比較的低温となり、反応室１内に温度差
が生じる。それに対して、ヒーター１０を用いた場合に
は、反応室１内の気相全体が加熱されやすく、シャワー
ヘッドの温度が均一化されやすい。また、ヒーター１０
と赤外線ランプ等の他の加熱手段とを併用することもで
きる。
なるサセプタに例えば４００ｋＨｚ程度の高周波を印加
してサセプタを加熱するため、サセプタおよびその周辺
のガスのみが局所的に高温となりやすい。このとき、反
応室１の内壁は比較的低温となり、反応室１内に温度差
が生じる。それに対して、ヒーター１０を用いた場合に
は、反応室１内の気相全体が加熱されやすく、シャワー
ヘッドの温度が均一化されやすい。また、ヒーター１０
と赤外線ランプ等の他の加熱手段とを併用することもで
きる。
【００３３】本実施形態のＣＶＤ装置によれば、シャワ
ーヘッドの複数の箇所に温度センサ１１ａ、１１ｂが設
けられ、温度の計測が可能となっている。シャワーヘッ
ドの温度分布はほぼ同心円状となる。したがって、複数
の温度センサを形成する場合には、シャワーヘッドの中
心からの距離が互いに異なるような位置に、温度センサ
を形成するのが好ましい。
ーヘッドの複数の箇所に温度センサ１１ａ、１１ｂが設
けられ、温度の計測が可能となっている。シャワーヘッ
ドの温度分布はほぼ同心円状となる。したがって、複数
の温度センサを形成する場合には、シャワーヘッドの中
心からの距離が互いに異なるような位置に、温度センサ
を形成するのが好ましい。
【００３４】シャワーヘッドの内周側に設けられた温度
センサ１１ａと、外周側に設けられた温度センサ１１ｂ
は、それぞれ流体温度・流量制御部１２に接続されてい
る。流通路９ａには流体供給槽１３ａから流体が供給さ
れ、流通路９ｂには流体供給槽１３ｂから流体が供給さ
れる。温度センサ１１ａ、１１ｂで計測された温度に基
づいて、流体供給槽１３ａ、１３ｂ内の流体の温度が制
御される。
センサ１１ａと、外周側に設けられた温度センサ１１ｂ
は、それぞれ流体温度・流量制御部１２に接続されてい
る。流通路９ａには流体供給槽１３ａから流体が供給さ
れ、流通路９ｂには流体供給槽１３ｂから流体が供給さ
れる。温度センサ１１ａ、１１ｂで計測された温度に基
づいて、流体供給槽１３ａ、１３ｂ内の流体の温度が制
御される。
【００３５】また、流体供給槽１３ａと流通路９ａとの
間には流量計１４ａが設けられており、流体供給槽１３
ｂと流通路９ｂとの間には流量計１４ｂが設けられてい
る。流量計１４ａ、１４ｂは、それぞれ流体温度・流量
制御部１２に接続されている。流通路９ａ、９ｂの流量
を増加させることによってもシャワーヘッドの冷却効率
を上げることが可能である。温度センサ１１ａ、１１ｂ
で計測された温度に基づいて、流体供給槽１３ａ、１３
ｂから供給される流体の流量を制御する。
間には流量計１４ａが設けられており、流体供給槽１３
ｂと流通路９ｂとの間には流量計１４ｂが設けられてい
る。流量計１４ａ、１４ｂは、それぞれ流体温度・流量
制御部１２に接続されている。流通路９ａ、９ｂの流量
を増加させることによってもシャワーヘッドの冷却効率
を上げることが可能である。温度センサ１１ａ、１１ｂ
で計測された温度に基づいて、流体供給槽１３ａ、１３
ｂから供給される流体の流量を制御する。
【００３６】基板６上に成膜する際、あるいはシャワー
ヘッドを含む反応室１内をクリーニングする際に、上部
電極５に高周波電圧１５が印加される。一方、下部電極
７は通常、接地されている。
ヘッドを含む反応室１内をクリーニングする際に、上部
電極５に高周波電圧１５が印加される。一方、下部電極
７は通常、接地されている。
【００３７】図２は図１の分散板３の上面図である。図
２に示すように、分散板３には多数の孔４が形成されて
おり、孔４の直径は例えば１ｍｍ以下である。シャワー
ヘッドは例えばＮｉまたはＮｉコーティングが施された
Ａｌを材料として形成される。
２に示すように、分散板３には多数の孔４が形成されて
おり、孔４の直径は例えば１ｍｍ以下である。シャワー
ヘッドは例えばＮｉまたはＮｉコーティングが施された
Ａｌを材料として形成される。
【００３８】図２に点線で示すように、孔４以外の部分
の分散板３内部に流通路９ａ、９ｂが形成されている。
流通路９ａ、９ｂの形状は、図２に示す形状に限定され
ず、内周側でより冷却効率が高くなり、かつシャワーヘ
ッドの温度を一様にできる形状であれば、他の形状に変
更することも可能である。
の分散板３内部に流通路９ａ、９ｂが形成されている。
流通路９ａ、９ｂの形状は、図２に示す形状に限定され
ず、内周側でより冷却効率が高くなり、かつシャワーヘ
ッドの温度を一様にできる形状であれば、他の形状に変
更することも可能である。
【００３９】バリアメタル層としてＴｉ層を形成する場
合、ソースガスであるＴｉＣｌ4 にキャリアガスとして
Ｈ2 、ＡｒまたはＮ2 を混合し、ガス導入管２から反応
室１に導入する。ＴｉＣｌ4 は反応室１内で還元され、
基板５上にＴｉ層が堆積する。熱ＣＶＤの場合には、例
えば８００℃でＴｉ層の形成が行われるが、プラズマＣ
ＶＤによれば、より低温でＴｉ層が形成される。一方、
ＴｉＮ層を形成する場合には、キャリアガスとしてＴｉ
Ｃｌ4 の他にＮ 2 またはＮＨ3 等の窒素化合物を用い
る。
合、ソースガスであるＴｉＣｌ4 にキャリアガスとして
Ｈ2 、ＡｒまたはＮ2 を混合し、ガス導入管２から反応
室１に導入する。ＴｉＣｌ4 は反応室１内で還元され、
基板５上にＴｉ層が堆積する。熱ＣＶＤの場合には、例
えば８００℃でＴｉ層の形成が行われるが、プラズマＣ
ＶＤによれば、より低温でＴｉ層が形成される。一方、
ＴｉＮ層を形成する場合には、キャリアガスとしてＴｉ
Ｃｌ4 の他にＮ 2 またはＮＨ3 等の窒素化合物を用い
る。
【００４０】上記の本実施形態のＣＶＤ装置によれば、
シャワーヘッドの周縁部に比較して中心部において、よ
り高い効率でシャワーヘッドの冷却が行われる。これに
より、シャワーヘッドの温度を均一化し、特にシャワー
ヘッドの周縁部における反応生成物の堆積を防止するこ
とが可能となる。したがって、基板上に均一な膜厚でＣ
ＶＤ膜を形成することが可能となる。なお、シャワーヘ
ッドの温度は基板からの輻射等により不均一となるた
め、中心部の温度が周縁部の温度に比較して低くなるこ
ともあるが、そのような場合には、外周側の流通路によ
り低温の流体を供給する。
シャワーヘッドの周縁部に比較して中心部において、よ
り高い効率でシャワーヘッドの冷却が行われる。これに
より、シャワーヘッドの温度を均一化し、特にシャワー
ヘッドの周縁部における反応生成物の堆積を防止するこ
とが可能となる。したがって、基板上に均一な膜厚でＣ
ＶＤ膜を形成することが可能となる。なお、シャワーヘ
ッドの温度は基板からの輻射等により不均一となるた
め、中心部の温度が周縁部の温度に比較して低くなるこ
ともあるが、そのような場合には、外周側の流通路によ
り低温の流体を供給する。
【００４１】また、本実施形態のＣＶＤ装置によれば、
流通路を循環する流体によってシャワーヘッドが常時冷
却される。したがって、従来のように成膜と成膜との間
にシャワーヘッドの温度を均一化するためのパージを長
時間行う必要がなくなる。これにより、バリアメタル層
形成工程のスループットを大幅に向上させることができ
る。
流通路を循環する流体によってシャワーヘッドが常時冷
却される。したがって、従来のように成膜と成膜との間
にシャワーヘッドの温度を均一化するためのパージを長
時間行う必要がなくなる。これにより、バリアメタル層
形成工程のスループットを大幅に向上させることができ
る。
【００４２】上記の実施形態においては、流通路９ａ、
９ｂにいずれもシャワーヘッドより低温の流体を循環さ
せ、シャワーヘッドを冷却して温度を均一化させてい
る。逆に、内周側の流通路９ａにシャワーヘッドよりも
高温の流体を循環させ、外周側の流通路９ｂに流通路９
ａよりもさらに高温の流体を循環させることによって
も、シャワーヘッド温度の均一化は可能である。しかし
ながら、この場合、シャワーヘッドの温度が上昇するこ
とにより、シャワーヘッドへの堆積物が増加することが
ある。したがって、このような場合にはシャワーヘッド
を冷却して温度を均一化させることが好ましい。
９ｂにいずれもシャワーヘッドより低温の流体を循環さ
せ、シャワーヘッドを冷却して温度を均一化させてい
る。逆に、内周側の流通路９ａにシャワーヘッドよりも
高温の流体を循環させ、外周側の流通路９ｂに流通路９
ａよりもさらに高温の流体を循環させることによって
も、シャワーヘッド温度の均一化は可能である。しかし
ながら、この場合、シャワーヘッドの温度が上昇するこ
とにより、シャワーヘッドへの堆積物が増加することが
ある。したがって、このような場合にはシャワーヘッド
を冷却して温度を均一化させることが好ましい。
【００４３】図３は、本実施形態のＣＶＤ装置における
温度制御の一例を示すフローチャートである。ステップ１（ＳＴ１） 初期設定において流体供給槽１３ａの温度をＴa 、流体
供給槽１３ｂの温度をＴb 、流通路９ａの流量をｖa 、
流通路９ｂの流量をｖb とする。ステップ２（ＳＴ２） 温度センサ１１ａ、１１ｂでそれぞれ温度を測定し、温
度センサ１１ａの測定値をｔa 、温度センサ１１ｂの測
定値をｔb とする。ステップ３（ＳＴ３） 温度センサ１１ａの温度ｔa と温度センサ１１ｂの温度
ｔb との温度差の絶対値と、所定の値ｉとの大小を判定
する。ｉを０℃に近い値、例えば１℃と仮定したとき、
温度センサ１１ａ、１１ｂの温度差が１℃未満であれ
ば、ＳＴ１の初期設定に変更を加えずに成膜を続行す
る。
温度制御の一例を示すフローチャートである。ステップ１（ＳＴ１） 初期設定において流体供給槽１３ａの温度をＴa 、流体
供給槽１３ｂの温度をＴb 、流通路９ａの流量をｖa 、
流通路９ｂの流量をｖb とする。ステップ２（ＳＴ２） 温度センサ１１ａ、１１ｂでそれぞれ温度を測定し、温
度センサ１１ａの測定値をｔa 、温度センサ１１ｂの測
定値をｔb とする。ステップ３（ＳＴ３） 温度センサ１１ａの温度ｔa と温度センサ１１ｂの温度
ｔb との温度差の絶対値と、所定の値ｉとの大小を判定
する。ｉを０℃に近い値、例えば１℃と仮定したとき、
温度センサ１１ａ、１１ｂの温度差が１℃未満であれ
ば、ＳＴ１の初期設定に変更を加えずに成膜を続行す
る。
【００４４】ステップ４（ＳＴ４） 温度センサ１１ａの温度ｔa と温度センサ１１ｂの温度
ｔb との大小を判定する。ステップ５（ＳＴ５） 温度センサ１１ａの温度ｔa が温度センサ１１ｂの温度
ｔb よりも高いとき、流量ｖa を増加させる。あるい
は、図示していないが流量ｖb を減少させてもよい。ステップ６（ＳＴ６） 温度センサ１１ａの温度ｔa が温度センサ１１ｂの温度
ｔb よりも低いとき、流量ｖb を増加させる。あるい
は、図示しないが流量ｖa を減少させる。
ｔb との大小を判定する。ステップ５（ＳＴ５） 温度センサ１１ａの温度ｔa が温度センサ１１ｂの温度
ｔb よりも高いとき、流量ｖa を増加させる。あるい
は、図示していないが流量ｖb を減少させてもよい。ステップ６（ＳＴ６） 温度センサ１１ａの温度ｔa が温度センサ１１ｂの温度
ｔb よりも低いとき、流量ｖb を増加させる。あるい
は、図示しないが流量ｖa を減少させる。
【００４５】ステップ７（ＳＴ７） 流量ｖa 、ｖb の調整によって、温度センサ１１ａ、１
１ｂの温度差が一定の許容範囲ｊ（ｊ＞ｉ、ｊは例えば
２℃）に入ったときは、設定条件の変更を終了する。ステップ８（ＳＴ８） に示すように、流量ｖa 、ｖb の調整によっても、温度
センサ１１ａ、１１ｂの温度差がｊよりも大きい場合に
は、さらに流体供給槽１３ａの温度Ｔa や流体供給槽１
３ｂの温度Ｔb を変更する。ステップ９（ＳＴ９） ｔa ＞ｔb のときは例えば温度Ｔa を低下させる。ステップ１０（ＳＴ１０） ｔa ＜ｔb のときは例えば温度Ｔb を低下させる。
１ｂの温度差が一定の許容範囲ｊ（ｊ＞ｉ、ｊは例えば
２℃）に入ったときは、設定条件の変更を終了する。ステップ８（ＳＴ８） に示すように、流量ｖa 、ｖb の調整によっても、温度
センサ１１ａ、１１ｂの温度差がｊよりも大きい場合に
は、さらに流体供給槽１３ａの温度Ｔa や流体供給槽１
３ｂの温度Ｔb を変更する。ステップ９（ＳＴ９） ｔa ＞ｔb のときは例えば温度Ｔa を低下させる。ステップ１０（ＳＴ１０） ｔa ＜ｔb のときは例えば温度Ｔb を低下させる。
【００４６】以上の流れに従って、温度センサ１１ａ、
１１ｂで温度の測定を行いながらシャワーヘッドの内周
側と外周側の温度差を低減し、シャワーヘッド内の温度
を均一化することが可能である。
１１ｂで温度の測定を行いながらシャワーヘッドの内周
側と外周側の温度差を低減し、シャワーヘッド内の温度
を均一化することが可能である。
【００４７】本実施形態のＣＶＤ装置によれば、流体供
給槽１３ａ、１３ｂの温度は流体温度・流量制御部１２
によって制御され、流体の温度を変更して恒温化させる
には一定の時間を要する。したがって、より迅速にシャ
ワーヘッドの温度を変化させたい場合には、流量の変更
が容易である。しかしながら、シャワーヘッドの温度を
大幅に低下させたい場合には、流体温度を下げたり、流
量と流体温度の両方を変更したりする必要が生じる。そ
こで、上記のように２つのしきい値ｉ、ｊを設定してい
る。また、流通路９ａ、９ｂに流体を循環させない場合
は、前述したようにｔa ＞ｔb となるが、初期設定に従
って流通路９ａ、９ｂに流体を循環させた場合、ｔ a ＜
ｔb となることもあり得る。そこで、ＳＴ６が設けられ
ている。
給槽１３ａ、１３ｂの温度は流体温度・流量制御部１２
によって制御され、流体の温度を変更して恒温化させる
には一定の時間を要する。したがって、より迅速にシャ
ワーヘッドの温度を変化させたい場合には、流量の変更
が容易である。しかしながら、シャワーヘッドの温度を
大幅に低下させたい場合には、流体温度を下げたり、流
量と流体温度の両方を変更したりする必要が生じる。そ
こで、上記のように２つのしきい値ｉ、ｊを設定してい
る。また、流通路９ａ、９ｂに流体を循環させない場合
は、前述したようにｔa ＞ｔb となるが、初期設定に従
って流通路９ａ、９ｂに流体を循環させた場合、ｔ a ＜
ｔb となることもあり得る。そこで、ＳＴ６が設けられ
ている。
【００４８】図３の制御例の場合、流体供給槽１３ａ、
１３ｂをそれぞれ加熱あるいは冷却することにより流体
の温度を変更する。したがって、流体の恒温化に要する
時間を考慮して、流量の変更が優先して行われる。しか
しながら、流体供給槽１３ａ、１３ｂの温度を変化させ
ずに、流体温度の変更が可能である構成の場合、図３に
示す以外の制御例も可能である。例えば、多様な温度で
それぞれ恒温化された多数の流体供給源がある場合に
は、流体供給源を選択することにより、迅速に流体の温
度を変化させることが可能である。
１３ｂをそれぞれ加熱あるいは冷却することにより流体
の温度を変更する。したがって、流体の恒温化に要する
時間を考慮して、流量の変更が優先して行われる。しか
しながら、流体供給槽１３ａ、１３ｂの温度を変化させ
ずに、流体温度の変更が可能である構成の場合、図３に
示す以外の制御例も可能である。例えば、多様な温度で
それぞれ恒温化された多数の流体供給源がある場合に
は、流体供給源を選択することにより、迅速に流体の温
度を変化させることが可能である。
【００４９】あるいは、互いに異なる温度で恒温化され
た２つの流体供給源から、所定の混合比で流体を混合し
て、１つの流通路に供給することも可能である。この場
合、流体の混合比を変化させることにより、迅速に流体
の温度を変化させることができる。しかしながら、シャ
ワーヘッド内を循環した流体を回収して再び流体供給源
に戻したときに、流体供給源の容量や流量等の諸条件に
よっては、流体供給源の温度が変動する。このような場
合、流体の回収と再利用を行わない。
た２つの流体供給源から、所定の混合比で流体を混合し
て、１つの流通路に供給することも可能である。この場
合、流体の混合比を変化させることにより、迅速に流体
の温度を変化させることができる。しかしながら、シャ
ワーヘッド内を循環した流体を回収して再び流体供給源
に戻したときに、流体供給源の容量や流量等の諸条件に
よっては、流体供給源の温度が変動する。このような場
合、流体の回収と再利用を行わない。
【００５０】また、上記の本実施形態のＣＶＤ装置は、
シャワーヘッドの温度センサおよび流体の流量計を有す
るが、これらの温度センサや流量計は省略することも可
能である。予め、流体の温度および流量と、シャワーヘ
ッド表面への堆積量（あるいは堆積量のばらつきの程
度）との相関を経験的に調べておき、それに基づいて一
定の温度および流量で流体を供給する。これにより、シ
ャワーヘッドの周縁部に堆積物が偏在しなくなり、クリ
ーニングによってシャワーヘッド全面の堆積物を除去す
ることが可能となる。
シャワーヘッドの温度センサおよび流体の流量計を有す
るが、これらの温度センサや流量計は省略することも可
能である。予め、流体の温度および流量と、シャワーヘ
ッド表面への堆積量（あるいは堆積量のばらつきの程
度）との相関を経験的に調べておき、それに基づいて一
定の温度および流量で流体を供給する。これにより、シ
ャワーヘッドの周縁部に堆積物が偏在しなくなり、クリ
ーニングによってシャワーヘッド全面の堆積物を除去す
ることが可能となる。
【００５１】（実施形態２）次に、上記の実施形態１に
示すＣＶＤ装置を用いてコンタクトホールを形成する方
法を、図４〜図６を参照して説明する。まず、図４
（ａ）に示すように、シリコン基板２１上に例えばシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁膜２２を形成する。あるい
は、シリコン基板２１のかわりに金属からなる配線層で
あってもよい。
示すＣＶＤ装置を用いてコンタクトホールを形成する方
法を、図４〜図６を参照して説明する。まず、図４
（ａ）に示すように、シリコン基板２１上に例えばシリ
コン酸化膜からなる層間絶縁膜２２を形成する。あるい
は、シリコン基板２１のかわりに金属からなる配線層で
あってもよい。
【００５２】次に、図４（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ工程によりレジスト２３を形成する。レジス
ト２３をマスクとして層間絶縁膜２２にエッチングを行
い、開口部２４を形成する。その後、図４（ｃ）に示す
ように、レジスト２３を除去する。開口部２４底部のシ
リコン基板２１の表面には、自然酸化膜２５が形成され
る。次に、図５（ｄ）に示すように、開口部２４を形成
する際のエッチングにより斜線部分に堆積した反応生成
物や、自然酸化膜２５を例えばプラズマ処理を行って除
去する。
ソグラフィ工程によりレジスト２３を形成する。レジス
ト２３をマスクとして層間絶縁膜２２にエッチングを行
い、開口部２４を形成する。その後、図４（ｃ）に示す
ように、レジスト２３を除去する。開口部２４底部のシ
リコン基板２１の表面には、自然酸化膜２５が形成され
る。次に、図５（ｄ）に示すように、開口部２４を形成
する際のエッチングにより斜線部分に堆積した反応生成
物や、自然酸化膜２５を例えばプラズマ処理を行って除
去する。
【００５３】続いて、図５（ｅ）に示すように、開口部
２４内および層間絶縁膜２２上に例えばＣＶＤによりバ
リアメタル層２６を形成する。ソースガスとして例えば
ＴｉＣｌ4 を用いる。このとき、図２に示す内周側の流
通路９ａには例えば流速４Ｌ／分で８０℃の流体を供給
する。一方、外周側の流通路９ｂには例えば流速４Ｌ／
分で１００℃の流体を供給する。
２４内および層間絶縁膜２２上に例えばＣＶＤによりバ
リアメタル層２６を形成する。ソースガスとして例えば
ＴｉＣｌ4 を用いる。このとき、図２に示す内周側の流
通路９ａには例えば流速４Ｌ／分で８０℃の流体を供給
する。一方、外周側の流通路９ｂには例えば流速４Ｌ／
分で１００℃の流体を供給する。
【００５４】これにより、シャワーヘッドの温度が一様
となり、特にシャワーヘッド周縁部への反応生成物の堆
積が防止される。したがって、シリコン基板２１上に均
一な膜厚のバリアメタル層２６を形成することができ
る。その後、図５（ｆ）に示すように、バリアメタル層
２６上に例えばＷ等の高融点金属からなるプラグ金属層
２７ａをスパッタリングにより形成する。
となり、特にシャワーヘッド周縁部への反応生成物の堆
積が防止される。したがって、シリコン基板２１上に均
一な膜厚のバリアメタル層２６を形成することができ
る。その後、図５（ｆ）に示すように、バリアメタル層
２６上に例えばＷ等の高融点金属からなるプラグ金属層
２７ａをスパッタリングにより形成する。
【００５５】次に、図６（ｇ）に示すように、プラグ金
属層２７ａおよびバリアメタル層２６をエッチバックす
る。これにより、開口部２４内にバリアメタル層２６を
介してプラグ２７が形成される。続いて、図６（ｈ）に
示すように、開口部２４上を含む全面に例えばＡｌまた
はＡｌ合金からなる配線金属層２８ａを形成する。ここ
で、配線金属層２８ａを形成する前に、層間絶縁膜２２
上およびプラグ２７上に、開口部２４内のバリアメタル
層２６と同様に、Ｔｉ等からなるバリアメタル層を形成
してもよい。
属層２７ａおよびバリアメタル層２６をエッチバックす
る。これにより、開口部２４内にバリアメタル層２６を
介してプラグ２７が形成される。続いて、図６（ｈ）に
示すように、開口部２４上を含む全面に例えばＡｌまた
はＡｌ合金からなる配線金属層２８ａを形成する。ここ
で、配線金属層２８ａを形成する前に、層間絶縁膜２２
上およびプラグ２７上に、開口部２４内のバリアメタル
層２６と同様に、Ｔｉ等からなるバリアメタル層を形成
してもよい。
【００５６】その後、図示しないレジストをマスクとし
て配線金属層２８ａにエッチングを行うことにより、図
６（ｉ）に示すように、配線２８が形成される。以上の
工程により、シリコン基板２１あるいは導電体層と上層
の配線２８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
て配線金属層２８ａにエッチングを行うことにより、図
６（ｉ）に示すように、配線２８が形成される。以上の
工程により、シリコン基板２１あるいは導電体層と上層
の配線２８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
【００５７】上記の本実施形態のコンタクトホールの形
成方法によれば、均一な膜厚のバリアメタル層を形成で
きることから、コンタクトを低抵抗化し、コンタクトホ
ールの接続不良を防止することが可能となる。また、上
記の本実施形態のコンタクトホールの形成方法によれ
ば、シャワーヘッドが常時冷却されるため、コンタクト
ホール形成のスループットを向上させることができる。
成方法によれば、均一な膜厚のバリアメタル層を形成で
きることから、コンタクトを低抵抗化し、コンタクトホ
ールの接続不良を防止することが可能となる。また、上
記の本実施形態のコンタクトホールの形成方法によれ
ば、シャワーヘッドが常時冷却されるため、コンタクト
ホール形成のスループットを向上させることができる。
【００５８】（実施形態３）上記の実施形態１のＣＶＤ
装置と同様の、図２に示すようなシャワーヘッド構造
を、他の枚葉式ウェハ処理装置に適用することも可能で
ある。例えばプラズマエッチング装置等、シャワーヘッ
ドを用いて反応室にガスが供給される装置に図２に示す
シャワーヘッド構造を適用すれば、シャワーヘッドの温
度を均一化させ、ウェハ上に均一な処理を行うことが可
能となる。
装置と同様の、図２に示すようなシャワーヘッド構造
を、他の枚葉式ウェハ処理装置に適用することも可能で
ある。例えばプラズマエッチング装置等、シャワーヘッ
ドを用いて反応室にガスが供給される装置に図２に示す
シャワーヘッド構造を適用すれば、シャワーヘッドの温
度を均一化させ、ウェハ上に均一な処理を行うことが可
能となる。
【００５９】本発明の成膜装置および処理装置の実施形
態は、上記の説明に限定されない。例えば、３系統以上
の流通路を形成し、それぞれに異なる温度の流体を循環
させることも可能である。また、本発明の成膜装置をＴ
ｉ層やＴｉＮ層の形成以外に、Ｔｉシリサイド層の形成
に適用することも可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
態は、上記の説明に限定されない。例えば、３系統以上
の流通路を形成し、それぞれに異なる温度の流体を循環
させることも可能である。また、本発明の成膜装置をＴ
ｉ層やＴｉＮ層の形成以外に、Ｔｉシリサイド層の形成
に適用することも可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】本発明の成膜装置によれば、ガス供給用
のヘッド部の温度を均一化させ、ヘッド部への固形物の
不均一な堆積を防止することができる。したがって、被
成膜基板上に均一な膜厚および膜質で成膜することが可
能となる。本発明の処理装置によれば、ガス供給用のヘ
ッド部の温度を均一化させ、ヘッド部への固形物の不均
一な堆積を防止することができる。したがって、被処理
基板に均一に処理を行うことが可能となる。
のヘッド部の温度を均一化させ、ヘッド部への固形物の
不均一な堆積を防止することができる。したがって、被
成膜基板上に均一な膜厚および膜質で成膜することが可
能となる。本発明の処理装置によれば、ガス供給用のヘ
ッド部の温度を均一化させ、ヘッド部への固形物の不均
一な堆積を防止することができる。したがって、被処理
基板に均一に処理を行うことが可能となる。
【図１】図１は本発明の実施形態１に係るＣＶＤ装置の
概略図である。
概略図である。
【図２】図２は図１の分散板３部分の上面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態１に係るＣＶＤ装置に
おける流体の温度・流量制御を示すフローチャートであ
る。
おける流体の温度・流量制御を示すフローチャートであ
る。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態２ある
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図である。
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図である。
【図５】図５（ｄ）〜（ｆ）は本発明の実施形態２ある
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図であり、図４（ｃ）に続く工程を示す。
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図であり、図４（ｃ）に続く工程を示す。
【図６】図６（ｇ）〜（ｉ）は本発明の実施形態２ある
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図であり、図５（ｆ）に続く工程を示す。
いは従来のコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図であり、図５（ｆ）に続く工程を示す。
【図７】図７は従来のＣＶＤ装置の概略図である。
【図８】図８は図７の分散板３部分の上面図である。
１…反応室、２…ガス導入管、３…分散板、４…孔、５
…上部電極、６…基板、７…下部電極、８…サセプタ、
９ａ、９ｂ…流通路、１０…ヒーター、１１ａ、１１ｂ
…温度センサ、１２…流体温度・流量制御部、１３ａ、
１３ｂ…流体供給槽、１４ａ、１４ｂ…流量計、１５…
高周波電圧、２１…シリコン基板、２２…層間絶縁膜、
２３…レジスト、２４…開口部、２５…自然酸化膜、２
６…バリアメタル層、２７…プラグ、２７ａ…プラグ金
属層、２８…配線、２８ａ…配線金属層。
…上部電極、６…基板、７…下部電極、８…サセプタ、
９ａ、９ｂ…流通路、１０…ヒーター、１１ａ、１１ｂ
…温度センサ、１２…流体温度・流量制御部、１３ａ、
１３ｂ…流体供給槽、１４ａ、１４ｂ…流量計、１５…
高周波電圧、２１…シリコン基板、２２…層間絶縁膜、
２３…レジスト、２４…開口部、２５…自然酸化膜、２
６…バリアメタル層、２７…プラグ、２７ａ…プラグ金
属層、２８…配線、２８ａ…配線金属層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA05 AA13 AA17 AA18 BA18 BA38 CA04 EA05 FA03 JA10 KA26 KA41 LA15 5F004 AA01 AA15 BA06 BB18 BB28 BC03 CA08 5F045 BB02 DP03 EB02 EB05 EB06 EF05 EJ04 EJ05 EJ09 EK10 EK30 GB05
Claims (13)
- 【請求項１】反応室内に形成された、被成膜基板が載置
される基体と、 前記基体の上部に前記基体と対向するように配置され、
供給されるガスを分散させるヘッド部と、 前記基体上に載置された前記被成膜基板を加熱する加熱
手段とを有し、 前記ヘッド部から前記反応室内にガスを供給し、前記基
体と前記ヘッド部との間で放電させて前記被成膜基板に
成膜する成膜装置であって、 前記ヘッド部に、所定温度の流体が流通する流通路が形
成されている成膜装置。 - 【請求項２】前記流通路は前記ヘッド部の温度がほぼ一
様となるような経路をもって形成されている請求項１記
載の成膜装置。 - 【請求項３】前記流通路は前記ヘッド部の中心部に設け
られた、所定温度の第１の流体が流通する第１の流通路
であり、 前記第１の流通路よりも外側の前記ヘッド部に設けられ
た、前記第１の流体よりも高温の第２の流体が流通する
第２の流通路をさらに有する請求項２記載の成膜装置。 - 【請求項４】前記第１および第２の流通路から隔てて前
記ヘッド部に設けられた、前記第１および第２の流体と
温度の異なる流体が通過する、少なくとも一つの流通路
をさらに有する請求項３記載の成膜装置。 - 【請求項５】前記基体と一体化して形成された下部電極
と、 前記ヘッド部と一体化して形成された上部電極と、 前記下部電極と前記上部電極との間を放電させる電圧印
加手段とをさらに有する請求項１記載の成膜装置。 - 【請求項６】前記ヘッド部の互いに異なる位置に形成さ
れた複数の温度センサと、 前記温度センサの測定値に基づいて前記流体の温度を制
御する流体温度制御手段とをさらに有する請求項１記載
の成膜装置。 - 【請求項７】前記第１の流通路が形成されている部分の
前記ヘッド部に設けられた第１の温度センサと、 前記第２の流通路が形成されている部分の前記ヘッド部
に設けられた第２の温度センサと、 前記第１および第２の温度センサの測定値に基づいて前
記第１および第２の流体の温度を制御する流体温度制御
手段とをさらに有する請求項３記載の成膜装置。 - 【請求項８】前記流通路にそれぞれ形成された流量セン
サと、 前記流量センサの測定値に基づいて前記流体の流量を制
御する流体流量制御手段とをさらに有する請求項１記載
の成膜装置。 - 【請求項９】前記被成膜基板上に化学気相成長により成
膜する請求項１記載の成膜装置。 - 【請求項１０】前記ガスは金属化合物を含む請求項１記
載の成膜装置。 - 【請求項１１】前記ガスはチタン化合物を含む請求項１
０記載の成膜装置。 - 【請求項１２】反応室内に形成された、被処理基板が載
置される基体と、 前記基体の上部に前記基体と対向するように配置され、
供給されるガスを分散させるヘッド部と、 前記基体上に載置された前記被処理基板を加熱する加熱
手段とを有し、 前記ヘッド部から前記反応室内にガスを供給し、前記基
体と前記ヘッド部との間で放電させて前記被処理基板を
処理する処理装置であって、 前記ヘッド部に、所定温度の流体が所定流量で流通する
流通路が形成されている処理装置。 - 【請求項１３】前記処理はエッチングを含む請求項１２
記載の処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000324776A JP2002129331A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 成膜装置および処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000324776A JP2002129331A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 成膜装置および処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002129331A true JP2002129331A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18802246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000324776A Pending JP2002129331A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 成膜装置および処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002129331A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006216830A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Furukawa Co Ltd | 気相成長装置 |
| JP2006352040A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Tokyo Electron Ltd | 上部電極、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
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| KR20190069602A (ko) * | 2016-11-09 | 2019-06-19 | 램 리써치 코포레이션 | 액티브 샤워헤드 |
| US11145505B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-10-12 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and recording medium |
-
2000
- 2000-10-24 JP JP2000324776A patent/JP2002129331A/ja active Pending
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| KR101737474B1 (ko) * | 2010-06-11 | 2017-05-18 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 구역에 의존하는 열 효율들을 가지는 온도 제어된 플라즈마 프로세싱 챔버 컴포넌트 |
| JP2013535099A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-09-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ゾーン依存熱効率性を備えた温度制御されたプラズマ処理チャンバ部品 |
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| JP2019536268A (ja) * | 2016-11-09 | 2019-12-12 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | アクティブシャワーヘッド |
| KR102419627B1 (ko) * | 2016-11-09 | 2022-07-08 | 램 리써치 코포레이션 | 액티브 샤워헤드 |
| KR20220103191A (ko) * | 2016-11-09 | 2022-07-21 | 램 리써치 코포레이션 | 액티브 샤워헤드 |
| JP7113010B2 (ja) | 2016-11-09 | 2022-08-04 | ラム リサーチ コーポレーション | アクティブシャワーヘッド |
| KR102649016B1 (ko) | 2016-11-09 | 2024-03-18 | 램 리써치 코포레이션 | 액티브 샤워헤드 |
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