JP2003309075A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置および半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハ１１上に供給される材料ガスの化学気
相反応により成膜するＣＶＤ装置において、ウェハ１１
の中心から径方向に沿って変化する膜厚分布を、膜質を
均一に保ちつつ、均一に制御可能にする。 【解決手段】 多数のガス噴出穴１３を備えて材料ガス
をウェハ１１上に供給するシャワーヘッド１２を中心か
ら径方向に沿って複数に分割し、各ブロック毎にガス流
量を独立に制御することにより、材料ガスの径方向のガ
ス濃度分布を制御可能にして、均一な膜厚で成膜する。
相反応により成膜するＣＶＤ装置において、ウェハ１１
の中心から径方向に沿って変化する膜厚分布を、膜質を
均一に保ちつつ、均一に制御可能にする。 【解決手段】 多数のガス噴出穴１３を備えて材料ガス
をウェハ１１上に供給するシャワーヘッド１２を中心か
ら径方向に沿って複数に分割し、各ブロック毎にガス流
量を独立に制御することにより、材料ガスの径方向のガ
ス濃度分布を制御可能にして、均一な膜厚で成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板など
の被処理基板表面に材料ガスを供給して、化学気相反応
により成膜するＣＶＤ装置に関するものである。
の被処理基板表面に材料ガスを供給して、化学気相反応
により成膜するＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において、ウェハ表面
の膜形成にＣＶＤ装置が広く用いられている。ＣＶＤ装
置は、被処理基板であるウェハ上に材料ガスを供給し、
化学気相反応を利用してウェハ表面に成膜する。図５は
従来の枚葉式のＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す断
面図である。図において、１は表面に膜形成を行うウェ
ハ、２はウェハ１と対向する側に配設され、ウェハ２に
対し材料ガスを供給するシャワーヘッド、３はシャワー
ヘッド２のガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴、４
はウェハ１を保持し均一に加熱するためのサセプタ、５
は加熱手段となるランプ、６はサセプタ４に設けられた
温度制御用の熱電対である。なお、７は載置されたウェ
ハ１のほぼ中心を通る中心線であり、中心線７より向か
って右側におけるガス噴出穴３の図示を便宜上省略す
る。このように構成される従来のＣＶＤ装置において、
ランプ５（或いは抵抗加熱）等により加熱されたウェハ
１上に、シャワーへッド２に多数設けられたガス噴出穴
３より材料ガスを供給し、この材料ガスの化学気相反応
を利用してウェハ１上に膜形成を行う。材料ガスはウェ
ハ１の中心から外周方向に流れ、外周方面に排気され
る。
の膜形成にＣＶＤ装置が広く用いられている。ＣＶＤ装
置は、被処理基板であるウェハ上に材料ガスを供給し、
化学気相反応を利用してウェハ表面に成膜する。図５は
従来の枚葉式のＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す断
面図である。図において、１は表面に膜形成を行うウェ
ハ、２はウェハ１と対向する側に配設され、ウェハ２に
対し材料ガスを供給するシャワーヘッド、３はシャワー
ヘッド２のガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴、４
はウェハ１を保持し均一に加熱するためのサセプタ、５
は加熱手段となるランプ、６はサセプタ４に設けられた
温度制御用の熱電対である。なお、７は載置されたウェ
ハ１のほぼ中心を通る中心線であり、中心線７より向か
って右側におけるガス噴出穴３の図示を便宜上省略す
る。このように構成される従来のＣＶＤ装置において、
ランプ５（或いは抵抗加熱）等により加熱されたウェハ
１上に、シャワーへッド２に多数設けられたガス噴出穴
３より材料ガスを供給し、この材料ガスの化学気相反応
を利用してウェハ１上に膜形成を行う。材料ガスはウェ
ハ１の中心から外周方向に流れ、外周方面に排気され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＶＤ装置は以
上の様に構成され、ウェハ１上に供給される材料ガスは
ウェハ１の中心から外周方向に流れる。このため、材料
ガスの濃度分布や速度分布が同心円状の分布となり、形
成された膜の膜厚分布も同心円状の分布となり、均一と
ならない。このため、ウェハ１を加熱する際、ウェハ１
面内の温度分布に、ウェハ１の中心から径方向に温度勾
配を持たせて成膜速度を補償し、形成された膜の膜厚分
布が均一となるように補正していた。しかしながら、こ
のような温度勾配を持たせた温度分布により、形成され
た膜の膜質が変化してしまうという問題点があった。
上の様に構成され、ウェハ１上に供給される材料ガスは
ウェハ１の中心から外周方向に流れる。このため、材料
ガスの濃度分布や速度分布が同心円状の分布となり、形
成された膜の膜厚分布も同心円状の分布となり、均一と
ならない。このため、ウェハ１を加熱する際、ウェハ１
面内の温度分布に、ウェハ１の中心から径方向に温度勾
配を持たせて成膜速度を補償し、形成された膜の膜厚分
布が均一となるように補正していた。しかしながら、こ
のような温度勾配を持たせた温度分布により、形成され
た膜の膜質が変化してしまうという問題点があった。
【０００４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、材料ガスの濃度分布や
速度分布を制御可能にして、膜質が変化することなく均
一な膜厚で成膜可能なＣＶＤ装置の構造を提供すること
を目的とする。
るために成されたものであって、材料ガスの濃度分布や
速度分布を制御可能にして、膜質が変化することなく均
一な膜厚で成膜可能なＣＶＤ装置の構造を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
記載の半導体製造装置は、処理室内に載置される被処理
基板に対向する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被
処理基板表面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッド
を備え、上記シャワーヘッドを中心から径方向に沿って
複数のブロックに分割し、該ブロック毎に上記ガス噴出
穴からの噴出ガス流量を独立に制御可能としたものであ
る。
記載の半導体製造装置は、処理室内に載置される被処理
基板に対向する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被
処理基板表面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッド
を備え、上記シャワーヘッドを中心から径方向に沿って
複数のブロックに分割し、該ブロック毎に上記ガス噴出
穴からの噴出ガス流量を独立に制御可能としたものであ
る。
【０００６】この発明に係る請求項２記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドを中心から径方向に沿って複数のブロックに
分割し、上記被処理基板上の上記材料ガスのガス速度分
布が均一となるように、各ブロック内の上記ガス噴出穴
の穴径寸法を該ブロック毎に変化させたものである。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドを中心から径方向に沿って複数のブロックに
分割し、上記被処理基板上の上記材料ガスのガス速度分
布が均一となるように、各ブロック内の上記ガス噴出穴
の穴径寸法を該ブロック毎に変化させたものである。
【０００７】この発明に係る請求項３記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドの上記ガス噴出穴と反対側の面で該ガス噴出
穴に対応する位置に、該ガス噴出穴に向かって栓を挿入
するための穴を設け、該穴を塞ぎ上記ガス噴出穴に到達
して該ガス噴出穴の開口の全部または一部を塞ぐ調整栓
と、該穴のみを塞ぎ上記ガス噴出穴に到達しない短い固
定栓とのいずれか一方を、上記各穴に挿入する上記栓と
して選択して用いるものである。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドの上記ガス噴出穴と反対側の面で該ガス噴出
穴に対応する位置に、該ガス噴出穴に向かって栓を挿入
するための穴を設け、該穴を塞ぎ上記ガス噴出穴に到達
して該ガス噴出穴の開口の全部または一部を塞ぐ調整栓
と、該穴のみを塞ぎ上記ガス噴出穴に到達しない短い固
定栓とのいずれか一方を、上記各穴に挿入する上記栓と
して選択して用いるものである。
【０００８】この発明に係る請求項４記載の半導体製造
装置は、請求項３において、調整栓の径寸法を変更する
ことで、ガス噴出穴の開口面積を調整可能とするもので
ある。
装置は、請求項３において、調整栓の径寸法を変更する
ことで、ガス噴出穴の開口面積を調整可能とするもので
ある。
【０００９】この発明に係る請求項５記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記被処
理基板表面に膜形成を行う装置構成であって、シャワー
ヘッドのガス噴出面と上記被処理基板との間隔を中心か
ら径方向に沿って変化させたものである。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記被処
理基板表面に膜形成を行う装置構成であって、シャワー
ヘッドのガス噴出面と上記被処理基板との間隔を中心か
ら径方向に沿って変化させたものである。
【００１０】この発明に係る請求項６記載の半導体装置
の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
製造装置を用いたものである。
の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
製造装置を用いたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による半導体製造装置としての枚葉式ＣＶ
Ｄ装置のチャンバ内の構造を示す断面図である。図にお
いて、１１は表面に膜形成を行う被処理基板としてのウ
ェハ、１２はウェハ１１と対向する側に配設され、ウェ
ハ１１に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドで、中
心から径方向に沿って、複数のブロックに分割され、１
２ａは中央部の第１の分割シャワーヘッドブロック、１
２ｂ、１２ｃは第１の分割シャワーヘッドブロック１２
ａの外側ブロックでリング状の第２、第３の分割シャワ
ーヘッドブロックである。１３はシャワーヘッド１２の
ガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴、１４はウェハ
１１を保持し均一に加熱するためのサセプタ、１６はサ
セプタ１４に設けられた温度制御用の熱電対である。ま
た、１７は材料ガスの流量制御のための制御系（以下、
ガス流量制御器と称す）で、第１、第２、第３の分割シ
ャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞ
れ対応して設けられて、ブロック毎にガス流量制御を行
う第１、第２、第３のガス流量制御器１７ａ、１７ｂ、
１７ｃで構成される。なお、１０は載置されたウェハの
ほぼ中心を通る中心線であり、中心線１０より向かって
右側におけるガス噴出穴１３の図示を便宜上省略する。
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による半導体製造装置としての枚葉式ＣＶ
Ｄ装置のチャンバ内の構造を示す断面図である。図にお
いて、１１は表面に膜形成を行う被処理基板としてのウ
ェハ、１２はウェハ１１と対向する側に配設され、ウェ
ハ１１に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドで、中
心から径方向に沿って、複数のブロックに分割され、１
２ａは中央部の第１の分割シャワーヘッドブロック、１
２ｂ、１２ｃは第１の分割シャワーヘッドブロック１２
ａの外側ブロックでリング状の第２、第３の分割シャワ
ーヘッドブロックである。１３はシャワーヘッド１２の
ガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴、１４はウェハ
１１を保持し均一に加熱するためのサセプタ、１６はサ
セプタ１４に設けられた温度制御用の熱電対である。ま
た、１７は材料ガスの流量制御のための制御系（以下、
ガス流量制御器と称す）で、第１、第２、第３の分割シ
ャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞ
れ対応して設けられて、ブロック毎にガス流量制御を行
う第１、第２、第３のガス流量制御器１７ａ、１７ｂ、
１７ｃで構成される。なお、１０は載置されたウェハの
ほぼ中心を通る中心線であり、中心線１０より向かって
右側におけるガス噴出穴１３の図示を便宜上省略する。
【００１２】このように構成されるＣＶＤ装置におい
て、均一に加熱されたウェハ１１上に、シャワーへッド
１２に多数設けられたガス噴出穴１３より材料ガスを供
給し、この材料ガスの化学気相反応を利用してウェハ１
１上に膜形成を行う。材料ガスはウェハ１１の中心から
外周方向に流れ、外周方面に排気されるが、ガス噴出穴
１３から吹き出される材料ガスは、第１、第２、第３の
ガス流量制御器１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより第１、第
２、第３の分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２
ｂ、１２ｃに対しガス流量がそれぞれ制御される。即
ち、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ毎に、そのブロック内のガス噴出穴１３から吹き出
されるガス流量が独立に制御される。このようなガス流
量等の材料ガス制御は例えば、各分割シャワーヘッドブ
ロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対して各々にマスフロ
ーコントローラおよびエアオペレーションバルブなどが
組み込まれたガスシステムを有して、装置コントローラ
からの制御でマイクロコンピュータなどによりガス流
量、温度、圧力などのパラメータを制御することで行
う。通常はレシピと呼ばれる制御パラメータをシーケン
シャルに組み合わせた内容に合うように、装置コントロ
ーラにより制御する。
て、均一に加熱されたウェハ１１上に、シャワーへッド
１２に多数設けられたガス噴出穴１３より材料ガスを供
給し、この材料ガスの化学気相反応を利用してウェハ１
１上に膜形成を行う。材料ガスはウェハ１１の中心から
外周方向に流れ、外周方面に排気されるが、ガス噴出穴
１３から吹き出される材料ガスは、第１、第２、第３の
ガス流量制御器１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより第１、第
２、第３の分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２
ｂ、１２ｃに対しガス流量がそれぞれ制御される。即
ち、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ毎に、そのブロック内のガス噴出穴１３から吹き出
されるガス流量が独立に制御される。このようなガス流
量等の材料ガス制御は例えば、各分割シャワーヘッドブ
ロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対して各々にマスフロ
ーコントローラおよびエアオペレーションバルブなどが
組み込まれたガスシステムを有して、装置コントローラ
からの制御でマイクロコンピュータなどによりガス流
量、温度、圧力などのパラメータを制御することで行
う。通常はレシピと呼ばれる制御パラメータをシーケン
シャルに組み合わせた内容に合うように、装置コントロ
ーラにより制御する。
【００１３】ところで、シャワーヘッド１２のガス噴出
穴１３からウェハ１１に供給される材料ガスは、化学反
応、熱分解などによりウェハ１１表面に成膜されて消費
されるため、ガス流れ方向に進むにつれてガス濃度は減
少する。材料ガスはウェハ１１の中心から外周方向に流
れるため、ウェハ１１の中心から径方向にガス濃度の勾
配が発生する。このガス濃度の勾配を補正するため、シ
ャワーヘッド１２の外周部のガス噴出穴１３からも材料
ガスを供給するが、材料ガスの消費が激しい場合は、ウ
ェハ１１の外周部でガス濃度が薄くなって、成膜された
膜厚が薄くなる。逆に、材料ガスの消費が少ない場合に
は、ウェハ１１の外周部でガス濃度が濃くなり、成膜さ
れた膜厚が厚くなる。
穴１３からウェハ１１に供給される材料ガスは、化学反
応、熱分解などによりウェハ１１表面に成膜されて消費
されるため、ガス流れ方向に進むにつれてガス濃度は減
少する。材料ガスはウェハ１１の中心から外周方向に流
れるため、ウェハ１１の中心から径方向にガス濃度の勾
配が発生する。このガス濃度の勾配を補正するため、シ
ャワーヘッド１２の外周部のガス噴出穴１３からも材料
ガスを供給するが、材料ガスの消費が激しい場合は、ウ
ェハ１１の外周部でガス濃度が薄くなって、成膜された
膜厚が薄くなる。逆に、材料ガスの消費が少ない場合に
は、ウェハ１１の外周部でガス濃度が濃くなり、成膜さ
れた膜厚が厚くなる。
【００１４】このため、ウェハ外周部でガス濃度が薄
く、成膜された膜厚が薄い場合には、ウェハ外周部に対
応する第３の分割シャワーヘッドブロック１２ｃのガス
流量を中央部の第１の分割シャワーヘッドブロック１２
ａのガス流量よりも多くすることにより、ガス濃度を補
償し、ウェハ外周部での薄膜化を補正する。また、ウェ
ハ外周部でガス濃度が濃く、成膜された膜厚が厚い場合
には、ウェハ外周部に対応する第３の分割シャワーヘッ
ドブロック１２ｃのガス流量を中央部の第１の分割シャ
ワーヘッドブロック１２ａのガス流量よりも少なくする
ことにより、ウェハ外周部での厚膜化を補正する。ま
た、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１
２ｃに流れるガス流量を段階的に増加または減少させる
ことで、より精密にウェハ１１の径方向における膜厚分
布を均一にすることも可能になる。このように、実績デ
ータなどを参照して膜厚分布が均一になるように、各分
割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃ毎に
所定のガス流量を設定して成膜することで、信頼性良く
均一な膜厚で成膜できる。
く、成膜された膜厚が薄い場合には、ウェハ外周部に対
応する第３の分割シャワーヘッドブロック１２ｃのガス
流量を中央部の第１の分割シャワーヘッドブロック１２
ａのガス流量よりも多くすることにより、ガス濃度を補
償し、ウェハ外周部での薄膜化を補正する。また、ウェ
ハ外周部でガス濃度が濃く、成膜された膜厚が厚い場合
には、ウェハ外周部に対応する第３の分割シャワーヘッ
ドブロック１２ｃのガス流量を中央部の第１の分割シャ
ワーヘッドブロック１２ａのガス流量よりも少なくする
ことにより、ウェハ外周部での厚膜化を補正する。ま
た、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１
２ｃに流れるガス流量を段階的に増加または減少させる
ことで、より精密にウェハ１１の径方向における膜厚分
布を均一にすることも可能になる。このように、実績デ
ータなどを参照して膜厚分布が均一になるように、各分
割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃ毎に
所定のガス流量を設定して成膜することで、信頼性良く
均一な膜厚で成膜できる。
【００１５】この実施の形態では、材料ガスを供給する
シャワーヘッド１２を、中心から径方向に沿って複数の
分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃに
分割して、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ毎に独立に材料ガスの流量制御できるように
したため、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合
のように膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、
均一な膜厚の成膜が可能になる。また、材料ガスの径方
向のガス濃度分布は、成膜条件によって変化するもので
あるが、この実施の形態におけるガス流量制御によるガ
ス濃度分布の補償は、自由度が大きく、様々な成膜条件
においても容易にガス濃度分布を補償することができ
る。
シャワーヘッド１２を、中心から径方向に沿って複数の
分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２ｂ、１２ｃに
分割して、各分割シャワーヘッドブロック１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ毎に独立に材料ガスの流量制御できるように
したため、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合
のように膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、
均一な膜厚の成膜が可能になる。また、材料ガスの径方
向のガス濃度分布は、成膜条件によって変化するもので
あるが、この実施の形態におけるガス流量制御によるガ
ス濃度分布の補償は、自由度が大きく、様々な成膜条件
においても容易にガス濃度分布を補償することができ
る。
【００１６】なお、シャワーヘッド１２の分割数、およ
びそれに対応する各ガス流量制御器１７の個数は、３つ
のものを示したが、これに限らず２以上であれば良い。
びそれに対応する各ガス流量制御器１７の個数は、３つ
のものを示したが、これに限らず２以上であれば良い。
【００１７】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を図について説明する。図２はこの発明の実施の形
態２による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０〜１２、１４、１６は
上記実施の形態１と同じもの、１３はシャワーヘッド１
２のガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴であり、配
設位置により穴径寸法が異なる第１、第２、第３のガス
噴出穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃで構成される。なお、中
心線１０より向かって右側におけるガス噴出穴１３の図
示を便宜上省略する。図に示すように、シャワーヘッド
１２は中心から径方向に沿って、複数のブロックに分割
され、各ブロック毎に穴径を変化させた第１、第２、第
３のガス噴出穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備える。この
場合、中央部のブロックには比較的大きな穴径の第１の
ガス噴出穴１３ａが、その外側のリング状の各ブロック
には穴径を段階的に小さくした第２、第３のガス噴出穴
１３ｂ、１３ｃを備える。
態２を図について説明する。図２はこの発明の実施の形
態２による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０〜１２、１４、１６は
上記実施の形態１と同じもの、１３はシャワーヘッド１
２のガス噴出面に多数設けられたガス噴出穴であり、配
設位置により穴径寸法が異なる第１、第２、第３のガス
噴出穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃで構成される。なお、中
心線１０より向かって右側におけるガス噴出穴１３の図
示を便宜上省略する。図に示すように、シャワーヘッド
１２は中心から径方向に沿って、複数のブロックに分割
され、各ブロック毎に穴径を変化させた第１、第２、第
３のガス噴出穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備える。この
場合、中央部のブロックには比較的大きな穴径の第１の
ガス噴出穴１３ａが、その外側のリング状の各ブロック
には穴径を段階的に小さくした第２、第３のガス噴出穴
１３ｂ、１３ｃを備える。
【００１８】このように構成されるＣＶＤ装置におい
て、均一に加熱されたウェハ１１上に、シャワーへッド
１２に多数設けられたガス噴出穴１３より材料ガスを供
給し、この材料ガスの化学気相反応を利用してウェハ１
１上に膜形成を行う。材料ガスはウェハ１１の中心から
外周方向に流れ、外周方面に排気される。ところで、シ
ャワーヘッド１２のガス噴出穴１３からウェハ１１に供
給される材料ガスは、中心から外周方向に進むにつれて
ガス流域面積が拡大されるためにガス速度が減少する。
このガス速度の減少によっても成膜速度は変化し、膜厚
が変化するものである。この実施の形態では、中心から
径方向に沿ってガス噴出穴１３の穴径寸法を段階的に小
さくしたため、例えば外周部の第３のガス噴出穴１３ｃ
から噴出される噴出時のガス速度が、最も大きくなる。
このように、ウェハ１１上で外周方向に進むにつれて減
少するガス速度を補償することができ、ガス速度の均一
性が高まり、ウェハ１１の径方向における膜厚分布の均
一性を高めることができる。
て、均一に加熱されたウェハ１１上に、シャワーへッド
１２に多数設けられたガス噴出穴１３より材料ガスを供
給し、この材料ガスの化学気相反応を利用してウェハ１
１上に膜形成を行う。材料ガスはウェハ１１の中心から
外周方向に流れ、外周方面に排気される。ところで、シ
ャワーヘッド１２のガス噴出穴１３からウェハ１１に供
給される材料ガスは、中心から外周方向に進むにつれて
ガス流域面積が拡大されるためにガス速度が減少する。
このガス速度の減少によっても成膜速度は変化し、膜厚
が変化するものである。この実施の形態では、中心から
径方向に沿ってガス噴出穴１３の穴径寸法を段階的に小
さくしたため、例えば外周部の第３のガス噴出穴１３ｃ
から噴出される噴出時のガス速度が、最も大きくなる。
このように、ウェハ１１上で外周方向に進むにつれて減
少するガス速度を補償することができ、ガス速度の均一
性が高まり、ウェハ１１の径方向における膜厚分布の均
一性を高めることができる。
【００１９】このように、この実施の形態では、材料ガ
スを供給するシャワーヘッド１２を、中心から径方向に
沿って複数のブロックに分割して、ウェハ１１上のガス
速度分布が均一となるように各ブロック毎のガス噴出穴
１３の穴径寸法を変化させたため、温度勾配を持たせて
成膜速度を補償する場合のように膜質が不均一になるこ
となく、均一な膜質で、均一性の良好な膜厚の成膜が可
能になる。
スを供給するシャワーヘッド１２を、中心から径方向に
沿って複数のブロックに分割して、ウェハ１１上のガス
速度分布が均一となるように各ブロック毎のガス噴出穴
１３の穴径寸法を変化させたため、温度勾配を持たせて
成膜速度を補償する場合のように膜質が不均一になるこ
となく、均一な膜質で、均一性の良好な膜厚の成膜が可
能になる。
【００２０】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３を図について説明する。図３はこの発明の実施の形
態３による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０、１１、１３、１４、
１６は上記実施の形態１と同じもの、１２はシャワーヘ
ッドで、ガス噴出穴１３と反対側の面（上面）でガス噴
出穴１３に対応する位置に、後述する栓１８、１９を挿
入するための穴を備える。１８は、シャワーヘッド１２
上面の穴を塞ぐための固定栓、１９はシャワーヘッド１
２上面の穴を塞ぎガス噴出穴１３に到達して開口を塞ぐ
調整栓である。なお、中心線１０より向かって右側にお
けるガス噴出穴１３の図示を便宜上省略する。図に示す
ように、シャワーヘッド１２は多数のガス噴出穴１３が
開口された噴出板の上層は材料ガスの流路となってお
り、この流路部分を上から覆うシャワーヘッド１２上面
にガス噴出穴１３に対応して配設された穴に、シャワー
ヘッド１２の外部から固定栓１８あるいは調整栓１９の
いずれか一方が挿入されて該穴は塞がれる。固定栓１８
は、ガス噴出穴１３の上端に達しない短い栓で、材料ガ
スは固定栓１８下方のガス噴出穴１３から噴出される。
調整栓１９はガス噴出穴１３に到達して開口を塞ぐもの
で、材料ガスは調整栓１９下方のガス噴出穴１３からは
噴出されない。
態３を図について説明する。図３はこの発明の実施の形
態３による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０、１１、１３、１４、
１６は上記実施の形態１と同じもの、１２はシャワーヘ
ッドで、ガス噴出穴１３と反対側の面（上面）でガス噴
出穴１３に対応する位置に、後述する栓１８、１９を挿
入するための穴を備える。１８は、シャワーヘッド１２
上面の穴を塞ぐための固定栓、１９はシャワーヘッド１
２上面の穴を塞ぎガス噴出穴１３に到達して開口を塞ぐ
調整栓である。なお、中心線１０より向かって右側にお
けるガス噴出穴１３の図示を便宜上省略する。図に示す
ように、シャワーヘッド１２は多数のガス噴出穴１３が
開口された噴出板の上層は材料ガスの流路となってお
り、この流路部分を上から覆うシャワーヘッド１２上面
にガス噴出穴１３に対応して配設された穴に、シャワー
ヘッド１２の外部から固定栓１８あるいは調整栓１９の
いずれか一方が挿入されて該穴は塞がれる。固定栓１８
は、ガス噴出穴１３の上端に達しない短い栓で、材料ガ
スは固定栓１８下方のガス噴出穴１３から噴出される。
調整栓１９はガス噴出穴１３に到達して開口を塞ぐもの
で、材料ガスは調整栓１９下方のガス噴出穴１３からは
噴出されない。
【００２１】上述したように、ＣＶＤ装置では、シャワ
ーヘッド１２のガス噴出穴１３からウェハ１１に供給さ
れる材料ガスは、ウェハ１１の中心から外周方向に流
れ、外周方面に排気されるため、材料ガスの濃度分布や
速度分布が中心から径方向に沿って不均一となるもので
あった。この実施の形態では、上記のような固定栓１８
と調整栓１９とをシャワーヘッド１２上面に設けた各穴
に対して選択して用いることにより、調整栓１９により
所望のガス噴出穴１３を塞ぐことができ、材料ガスの濃
度分布および速度分布を調整することができる。これに
より、膜厚分布を均一に制御することが可能になる。こ
のため、実績データなどを参照して膜厚分布が均一にな
るように、固定栓１８と調整栓１９と選択して用いるこ
とで、信頼性良く均一な膜厚で成膜できる。これによ
り、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合のよう
に膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、均一な
膜厚の成膜が可能になる。また、材料ガスの径方向のガ
ス濃度、ガス速度の分布は、成膜条件によって変化する
ものであるが、この実施の形態では、シャワーへッド１
２の外側から固定栓１８と調整栓１９とを交換すること
で容易に制御条件を変更できるため、自由度が大きく、
様々な成膜条件においても容易に膜厚を均一に制御する
ことができる。
ーヘッド１２のガス噴出穴１３からウェハ１１に供給さ
れる材料ガスは、ウェハ１１の中心から外周方向に流
れ、外周方面に排気されるため、材料ガスの濃度分布や
速度分布が中心から径方向に沿って不均一となるもので
あった。この実施の形態では、上記のような固定栓１８
と調整栓１９とをシャワーヘッド１２上面に設けた各穴
に対して選択して用いることにより、調整栓１９により
所望のガス噴出穴１３を塞ぐことができ、材料ガスの濃
度分布および速度分布を調整することができる。これに
より、膜厚分布を均一に制御することが可能になる。こ
のため、実績データなどを参照して膜厚分布が均一にな
るように、固定栓１８と調整栓１９と選択して用いるこ
とで、信頼性良く均一な膜厚で成膜できる。これによ
り、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合のよう
に膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、均一な
膜厚の成膜が可能になる。また、材料ガスの径方向のガ
ス濃度、ガス速度の分布は、成膜条件によって変化する
ものであるが、この実施の形態では、シャワーへッド１
２の外側から固定栓１８と調整栓１９とを交換すること
で容易に制御条件を変更できるため、自由度が大きく、
様々な成膜条件においても容易に膜厚を均一に制御する
ことができる。
【００２２】なお、調整栓１９は、ガス噴出穴１３の開
口を全て塞ぐ径寸法でなくても良く、径寸法を調整する
ことによりガス噴出穴１３の開口面積を調整することが
できる。また、複数種の穴径を有する調整栓１９を用意
して、選択して用いても良く、ガス噴出穴１３の配置だ
けでなく、穴径も擬似的に調整するものとなる。
口を全て塞ぐ径寸法でなくても良く、径寸法を調整する
ことによりガス噴出穴１３の開口面積を調整することが
できる。また、複数種の穴径を有する調整栓１９を用意
して、選択して用いても良く、ガス噴出穴１３の配置だ
けでなく、穴径も擬似的に調整するものとなる。
【００２３】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４を図について説明する。図４はこの発明の実施の形
態４による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０、１１、１３、１４、
１６は上記実施の形態１と同じもの、２０は、ウェハ１
１に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドで、中心か
ら径方向に沿って、ガス噴出面とウェハ１１表面との間
隔を変化させたものである。図に示すように、この場
合、シャワーヘッド２０はガス噴出面を傘状にして中心
から外周に向かって徐々にウェハ１１表面との間隔を狭
める。このため、シャワーヘッド２０のガス噴出穴１３
からウェハ１１に供給される材料ガスは、中心から外周
方向に進むにつれてガス流域面積が拡大されるのが抑制
され、ガス速度の均一性が高まり、ウェハ１１の径方向
における膜厚分布の均一性を高めることができる。この
ため、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合のよ
うに膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、均一
性の良好な膜厚の成膜が可能になる。
態４を図について説明する。図４はこの発明の実施の形
態４による枚葉式ＣＶＤ装置のチャンバ内の構造を示す
断面図である。図において、１０、１１、１３、１４、
１６は上記実施の形態１と同じもの、２０は、ウェハ１
１に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドで、中心か
ら径方向に沿って、ガス噴出面とウェハ１１表面との間
隔を変化させたものである。図に示すように、この場
合、シャワーヘッド２０はガス噴出面を傘状にして中心
から外周に向かって徐々にウェハ１１表面との間隔を狭
める。このため、シャワーヘッド２０のガス噴出穴１３
からウェハ１１に供給される材料ガスは、中心から外周
方向に進むにつれてガス流域面積が拡大されるのが抑制
され、ガス速度の均一性が高まり、ウェハ１１の径方向
における膜厚分布の均一性を高めることができる。この
ため、温度勾配を持たせて成膜速度を補償する場合のよ
うに膜質が不均一になることなく、均一な膜質で、均一
性の良好な膜厚の成膜が可能になる。
【００２４】なお、中心から径方向に沿って変化させ
る、ガス噴出面とウェハ１１表面との間隔は、段階的に
変化させても、また、他の成膜条件によって部分的に変
化させても良く、中心から径方向に変化するガス速度分
布が制御でき、これにより、膜厚分布を均一に制御する
ことが可能になる。また、上記実施の形態１〜４では、
枚葉式のＣＶＤ装置について示したが、バッチ式のＣＶ
Ｄ装置にも適用することができる。
る、ガス噴出面とウェハ１１表面との間隔は、段階的に
変化させても、また、他の成膜条件によって部分的に変
化させても良く、中心から径方向に変化するガス速度分
布が制御でき、これにより、膜厚分布を均一に制御する
ことが可能になる。また、上記実施の形態１〜４では、
枚葉式のＣＶＤ装置について示したが、バッチ式のＣＶ
Ｄ装置にも適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項１記
載の半導体製造装置は、処理室内に載置される被処理基
板に対向する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処
理基板表面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを
備え、上記シャワーヘッドを中心から径方向に沿って複
数のブロックに分割し、該ブロック毎に上記ガス噴出穴
からの噴出ガス流量を独立に制御可能としたため、材料
ガスの径方向のガス濃度分布の均一性を高め、膜質が不
均一になることなく均一な膜厚の成膜が可能になる。
載の半導体製造装置は、処理室内に載置される被処理基
板に対向する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処
理基板表面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを
備え、上記シャワーヘッドを中心から径方向に沿って複
数のブロックに分割し、該ブロック毎に上記ガス噴出穴
からの噴出ガス流量を独立に制御可能としたため、材料
ガスの径方向のガス濃度分布の均一性を高め、膜質が不
均一になることなく均一な膜厚の成膜が可能になる。
【００２６】この発明に係る請求項２記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドを中心から径方向に沿って複数のブロックに
分割し、上記被処理基板上の上記材料ガスのガス速度分
布が均一となるように、各ブロック内の上記ガス噴出穴
の穴径寸法を該ブロック毎に変化させたため、材料ガス
の径方向のガス速度分布の均一性を高め、膜質が不均一
になることなく均一性の良好な膜厚の成膜が可能にな
る。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドを中心から径方向に沿って複数のブロックに
分割し、上記被処理基板上の上記材料ガスのガス速度分
布が均一となるように、各ブロック内の上記ガス噴出穴
の穴径寸法を該ブロック毎に変化させたため、材料ガス
の径方向のガス速度分布の均一性を高め、膜質が不均一
になることなく均一性の良好な膜厚の成膜が可能にな
る。
【００２７】この発明に係る請求項３記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドの上記ガス噴出穴と反対側の面で該ガス噴出
穴に対応する位置に、該ガス噴出穴に向かって栓を挿入
するための穴を設け、該穴を塞ぎ上記ガス噴出穴に到達
して該ガス噴出穴の開口の全部または一部を塞ぐ調整栓
と、該穴のみを塞ぎ上記ガス噴出穴に到達しない短い固
定栓とのいずれか一方を、上記各穴に挿入する上記栓と
して選択して用いるため、ガス噴出穴の開口状態を容易
に変更でき、材料ガスのガス濃度分布およびガス速度分
布が制御できる。これにより均一な膜質で、均一性の良
好な膜厚の成膜が可能になる。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、上記シャ
ワーヘッドの上記ガス噴出穴と反対側の面で該ガス噴出
穴に対応する位置に、該ガス噴出穴に向かって栓を挿入
するための穴を設け、該穴を塞ぎ上記ガス噴出穴に到達
して該ガス噴出穴の開口の全部または一部を塞ぐ調整栓
と、該穴のみを塞ぎ上記ガス噴出穴に到達しない短い固
定栓とのいずれか一方を、上記各穴に挿入する上記栓と
して選択して用いるため、ガス噴出穴の開口状態を容易
に変更でき、材料ガスのガス濃度分布およびガス速度分
布が制御できる。これにより均一な膜質で、均一性の良
好な膜厚の成膜が可能になる。
【００２８】この発明に係る請求項４記載の半導体製造
装置は、請求項３において、調整栓の径寸法を変更する
ことで、ガス噴出穴の開口面積を調整可能とするため、
膜厚の制御性が向上する。
装置は、請求項３において、調整栓の径寸法を変更する
ことで、ガス噴出穴の開口面積を調整可能とするため、
膜厚の制御性が向上する。
【００２９】この発明に係る請求項５記載の半導体製造
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、シャワー
ヘッドのガス噴出面と上記被処理基板との間隔を中心か
ら径方向に沿って変化させたため、材料ガスの径方向の
ガス速度分布が制御可能となり、膜質が不均一になるこ
となく均一性の良好な膜厚の成膜が可能になる。
装置は、処理室内に載置される被処理基板に対向する側
に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表面に対
し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備え、シャワー
ヘッドのガス噴出面と上記被処理基板との間隔を中心か
ら径方向に沿って変化させたため、材料ガスの径方向の
ガス速度分布が制御可能となり、膜質が不均一になるこ
となく均一性の良好な膜厚の成膜が可能になる。
【００３０】この発明に係る請求項６記載の半導体装置
の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
製造装置を用いてるため、半導体基板上に、膜質、膜厚
が共に良好な均一性を有する膜を成膜でき、信頼性の高
い半導体装置が製造できる。
の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
製造装置を用いてるため、半導体基板上に、膜質、膜厚
が共に良好な均一性を有する膜を成膜でき、信頼性の高
い半導体装置が製造できる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるＣＶＤ装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるＣＶＤ装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるＣＶＤ装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるＣＶＤ装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図５】 従来のＣＶＤ装置の構造を示す断面図であ
る。
る。
１１ 被処理基板としてのウェハ、１２ シャワーヘッ
ド、１２ａ〜１２ｃ 第１〜第３の分割シャワーヘッド
ブロック、１３ ガス噴出穴、１３ａ〜１３ｃ 第１〜
第３のガス噴出穴、１７ ガス流量制御器、１７ａ〜１
７ｃ 第１〜第３のガス流量制御器、１８ 固定栓、１
９ 調整栓、２０ シャワーヘッド。
ド、１２ａ〜１２ｃ 第１〜第３の分割シャワーヘッド
ブロック、１３ ガス噴出穴、１３ａ〜１３ｃ 第１〜
第３のガス噴出穴、１７ ガス流量制御器、１７ａ〜１
７ｃ 第１〜第３のガス流量制御器、１８ 固定栓、１
９ 調整栓、２０ シャワーヘッド。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K030 CA04 EA05 JA03 JA05 KA41
LA15
5F045 AA03 AA06 BB02 DP03 EF05
EF09
Claims (6)
- 【請求項１】 処理室内に載置される被処理基板に対向
する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表
面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備えた半
導体製造装置であって、上記シャワーヘッドを中心から
径方向に沿って複数のブロックに分割し、該ブロック毎
に上記ガス噴出穴からの噴出ガス流量を独立に制御可能
としたことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 処理室内に載置される被処理基板に対向
する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表
面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備えた半
導体製造装置であって、上記シャワーヘッドを中心から
径方向に沿って複数のブロックに分割し、上記被処理基
板上の上記材料ガスのガス速度分布が均一となるよう
に、各ブロック内の上記ガス噴出穴の穴径寸法を該ブロ
ック毎に変化させたことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項３】 処理室内に載置される被処理基板に対向
する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表
面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備えた半
導体製造装置であって、上記シャワーヘッドの上記ガス
噴出穴と反対側の面で該ガス噴出穴に対応する位置に、
該ガス噴出穴に向かって栓を挿入するための穴を設け、
該穴を塞ぎ上記ガス噴出穴に到達して該ガス噴出穴の開
口の全部または一部を塞ぐ調整栓と、該穴のみを塞ぎ上
記ガス噴出穴に到達しない短い固定栓とのいずれか一方
を、上記各穴に挿入する上記栓として選択して用いるこ
とを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項４】 調整栓の径寸法を変更することで、ガス
噴出穴の開口面積を調整可能とすることを特徴とする請
求項３記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】 処理室内に載置される被処理基板に対向
する側に、多数のガス噴出穴を有して上記被処理基板表
面に対し材料ガスを供給するシャワーヘッドを備えた半
導体製造装置であって、シャワーヘッドのガス噴出面と
上記被処理基板との間隔を中心から径方向に沿って変化
させたことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
製造装置を用いたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115932A JP2003309075A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115932A JP2003309075A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309075A true JP2003309075A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29396990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002115932A Pending JP2003309075A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003309075A (ja) |
Cited By (15)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2010225644A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Sharp Corp | カバープレートユニット、及びそれを備えた気相成長装置 |
| GB2437693B (en) * | 2005-02-23 | 2011-02-09 | Bridgelux Inc | Chemical vapor deposition reactor having multiple inlets |
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| KR101162510B1 (ko) | 2004-05-27 | 2012-07-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | 샤워헤드를 포함하는 화학기상 증착장치 |
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| KR20210024111A (ko) | 2018-06-28 | 2021-03-04 | 메이덴샤 코포레이션 | 샤워 헤드 및 처리 장치 |
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| JP7572846B2 (ja) | 2020-11-25 | 2024-10-24 | 株式会社アルバック | プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法 |
-
2002
- 2002-04-18 JP JP2002115932A patent/JP2003309075A/ja active Pending
Cited By (19)
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|---|---|---|---|---|
| KR101162510B1 (ko) | 2004-05-27 | 2012-07-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | 샤워헤드를 포함하는 화학기상 증착장치 |
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| JP7572846B2 (ja) | 2020-11-25 | 2024-10-24 | 株式会社アルバック | プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法 |
| JP7540958B2 (ja) | 2021-01-06 | 2024-08-27 | 株式会社堀場エステック | 濃度制御システム、濃度制御プログラム、及び濃度制御方法 |
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