JP2004335591A

JP2004335591A - Ｃｖｄ装置及び半導体装置の製造方法及び半導体装置

Info

Publication number: JP2004335591A
Application number: JP2003126577A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Iwama; 隆悦岩間
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】ウェハ中心部と外周部で温度差が生じにくく、より均一な膜質の成膜を実現するＣＶＤ装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】処理チャンバ１０は、内部にウェハＷａｆを収容し、少なくとも放電ガスの供給系１１及び排気系１２が繋がる。サセプタ１３は、処理チャンバ１０内に配備され、ウェハＷａｆ配置の基礎となる。サセプタ１３は、カーボンなど赤外線を糖化させる部材で構成される。ランプ加熱機構１５は、このサセプタ１３を裏側から加熱する。サセプタ１３とランプ加熱機構１５との間に石英性のプレート１４が配されている。ランプ加熱機構１５は、ランプ１６が複数配置されたテーブル１７を有する。ランプ加熱機構１５下方には駆動制御機構１８が配備されている。駆動制御機構１８はこのランプ加熱機構１５のテーブルを自転しつつ公転させるため、少なくとも２つの駆動系Ｍ１，Ｍ２を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェハの成膜工程に係り、特に枚葉式のＣＶＤ装置及び半導体装置の製造方法及びこれを用いて成膜される半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は薄膜形成法の一つであり、基板表面に原料となるガスを供給し、化学反応により膜を形成する方法である。ＬＳＩ製作においては主として多結晶Ｓｉ、Ｓｉ酸化膜などのＳｉ系薄膜の他、Ｗ（タングステン）等の金属膜の成膜にも適用され、重要な技術となっている。
【０００３】
ウェハに精度の高いＣＶＤ成膜を達成するためには、ＣＶＤ装置においてウェハを均一に加熱する必要があった。成膜中、ウェハ面内の温度がばらつくと、成膜自体の膜質がばらつく。すなわち、成膜される反応スピードが変動してしまう。例えば、膜を構成する原子の疎密に関係してくる。温度が高いと反応スピードは高く、より厚く緻密な膜ができ易い。温度が低いと反応スピードも低く、より薄い疎な膜ができ易い。絶縁膜であれば、不純物が入り易くなってしまうなどの不具合が起こる。金属の成膜なら、配線抵抗やコンタクト抵抗のばらつきが顕著になる。
【０００４】
対策として、成膜の均一性を向上させるため、加熱用の複数のランプを配置する。さらに複数のランプを適当な間隔でターンテーブルに配置し、ターンテーブルを駆動軸で回転させるといった形態を採用していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ランプ自体加熱して破損する恐れがあるため、ランプの配置間隔には制限があった。これにより、ウェハの加熱領域において温度差が大きい領域も少なくない。ターンテーブルで回転してもランプの配置されない領域にはランプが移動してくることはないため、やはり、ウェハの加熱領域において温度差が大きい領域が生じる懸念がある。特に、加熱が集中し易いウェハ中心部と放熱し易いウェハ外周部では温度差が大きくなる。よって、成膜の均一性を向上させることは困難である。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、ウェハ中心部と外周部で温度差が生じにくく、より均一な膜質の成膜を実現するＣＶＤ装置及び半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＣＶＤ装置は、ウェハを収容し真空中で少なくとも放電用ガス供給及び排気がなされる処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配備され前記ウェハ配置の基礎となるサセプタと、前記サセプタを裏側から加熱するランプが複数配置されたテーブルを有するランプ加熱機構と、前記ランプ加熱機構のテーブルを自転しつつ公転させる駆動制御機構と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係るＣＶＤ装置によれば、ランプ加熱機構のテーブルを自転しつつ公転させる駆動制御機構によって、ランプの配置されない領域にもランプが移動してくる。これにより、ウェハ加熱面全面に均一にランプ加熱温度が伝達される。
【０００９】
なお、上記本発明に係るＣＶＤ装置におけるより好ましい実施態様として次のような特徴を有する。
前記サセプタと前記ランプ加熱機構との間に設けられる石英製プレートをさらに具備したことを特徴とする。熱伝導に寄与する。
前記ランプ加熱機構のランプは前記駆動制御機構の移動で少なくとも前記ウェハ加熱面全面を網羅するよう前記テーブルに配置されていることを特徴とする。ランプ配置に余裕ができる。昇温しあって破損する恐れがないように配置できる。
前記ランプ加熱機構のテーブルに前記ランプへの冷却ガスを供給する冷却機構をさらに具備したことを特徴とする。ランプ配置に余裕ができる。昇温しあって破損する恐れがないように配置できる。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェハの載置されるサセプタの下部よりランプ加熱されＣＶＤ成膜される半導体装置の製造方法において、ランプ加熱は自転しつつ公転する駆動系によって常に移動しつつウェハの加熱面全面がサセプタを介して所定温度に保持され成膜が達成されることを特徴とする。これにより、成膜の均一性は良好となり、ウェハ面内でばらつきのない製品が取得できる。
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、上記いずれかに記載したＣＶＤ装置の利用を経て形成されたことを特徴とする。ウェハ面内でばらつきのない品質の製品が取得でき、高歩留りでの量産が期待できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置の要部構成を示す概観図である。処理チャンバ１０は、内部にウェハＷａｆを収容し、少なくとも反応ガスの供給系１１及び排気系１２が繋がる。サセプタ１３は、処理チャンバ１０内に配備され、ウェハＷａｆ配置の基礎となる。サセプタ１３は、カーボンなど赤外線を透過させる部材で構成される。ランプ加熱機構１５は、このサセプタ１３を裏側から加熱する。サセプタ１３とランプ加熱機構１５との間に石英性のプレート１４が配されている。ランプ加熱機構１５は、ランプ１６が複数配置されたテーブル１７を有する。ランプ加熱機構１５下方には駆動制御機構１８が配備されている。
【００１３】
駆動制御機構１８はこのランプ加熱機構１５のテーブル１７を自転しつつ公転させるため、少なくとも２つの駆動系Ｍ１，Ｍ２を有する。ここでいう公転とは、テーブル１７中心の回転軸１９からランプ配置間隔の半分程度ずれた回転軸２０を設定しテーブル１７全体を小さく周回させる形態をいう。すなわち、駆動系Ｍ１はテーブル１７の中心の回転軸１９を回転させ、駆動系Ｍ２はテーブル１７の中心軸からずれた上記回転軸２０を回転させる。
【００１４】
図２は、ランプ加熱機構のランプが配置されたテーブルの一例を示し、テーブルの任意の移動軌跡を破線で示している。図１と同様の箇所には同一の符号を付す。ランプ１６の配置は、ランプの性能等により、間隔が制限される。ランプ１６は、図１に示した駆動制御機構１８によるテーブル１７の回転移動（自転Ａ、公転Ｂ）で少なくともランプ配置間隔が見かけ上埋められるように配置されていることが重要である。自転Ａ、公転Ｂはそれぞれ、ウェハ加熱面全面により温度均一性ひいては成膜均一性が得られるような最適な回転数を選べばよい。自転Ａ、公転Ｂの制御でランプ１６の冷却にも寄与する。ランプ１６の配置個数や配置形態は駆動制御機構１８の形態によって考慮されるため、この図２に限定されることはない。
【００１５】
例えばＷ（タングステン）の成膜はＷＨ_６、Ｈ_２ガスの供給により達成されるが、処理チャンバ１０内の雰囲気は５８０〜６００℃程度で、ウェハの反応面は５５０℃程度にされる必要がある。このとき、ランプ加熱機構１５により、ランプ１６が配置されたテーブル１７を自転しつつ公転させるので、ランプの配置されない領域にもランプ１６が移動してくる。これにより、ウェハ加熱面全面においてより均一にランプ加熱温度が伝達される。ウェハの加熱領域において温度差がほとんどなくなり、ウェハ中心部やウェハ外周部での温度差なく、成膜の均一性を向上させることができる。
【００１６】
図３は、駆動制御機構１８の構成の一例を示す概略図である。テーブル１７内に配線されるランプ配線と共に、モータを駆動するための配線が構成されている。モータＭ１はテーブル１７の自転用として、テーブル１７の中心の回転軸１９を回転させるために配備されている。モータＭ２はテーブル１７の公転用として、ランプ配置間隔の半分程度ずれた回転軸２０を回転させるために配備されている。回転軸にブラシ２１が設けられ配電される。
【００１７】
図４は、ランプ加熱機構のランプが配置されたテーブルの他の例を示し、テーブルの任意の移動軌跡を破線で示している。前記図２と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。テーブル１７の中心部に冷却ガスの供給部２２が設けられている。冷却ガスが供給されることによってランプ１６の配置間隔が狭められる利点がある。ランプ１６は、駆動制御機構１８によるテーブル１７の回転移動（自転Ａ、公転Ｂ）で少なくともランプ配置間隔が見かけ上埋められるように配置されていることが重要である。自転Ａ、公転Ｂそれぞれ、ウェハ加熱面全面により温度均一性ひいては成膜均一性が得られるような最適な回転数を選べばよい。自転Ａ、公転Ｂの制御でランプ１６の冷却にも寄与する。ランプ１６の配置個数や配置形態は駆動制御機構１８の形態によって考慮されため、この図４に限定されることはない。
【００１８】
以上の実施形態によれば、ランプ加熱機構のテーブルを自転しつつ公転させる駆動制御機構によって、ランプの配置されない領域にもランプが移動してくる。これにより、ウェハ加熱面全面においてより均一にランプ加熱温度が伝達される。ウェハの加熱領域において温度差がほとんどなくなり、ウェハ中心部やウェハ外周部での温度差なく、成膜の均一性を向上させることができる。ウェハ面内でばらつきのない品質の製品が取得でき、高歩留りでの半導体装置の量産が期待できる。この結果、ウェハ中心部と外周部で温度差が生じにくく、より均一な膜質の成膜を実現するＣＶＤ装置及び半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係るＣＶＤ装置の要部構成を示す概観図である。
【図２】図１の一部でテーブル及びその移動軌跡の一例を示す平面図。
【図３】図１の一部で駆動制御機構の構成例を示す概略図。
【図４】図１の一部でテーブル及びその移動軌跡の他の例を示す平面図。
【符号の説明】
１０…処理チャンバ、１１…放電ガス供給系、１２…排気系、１３…サセプタ、１５…ランプ加熱機構、１６…ランプ、１７…テーブル、１８…駆動制御機構、１９，２０…回転軸、２１…ブラシ、２２…冷却ガス供給部、Ｍ１，Ｍ２…駆動系（モータ）。

Claims

ウェハを収容し真空中で少なくとも放電用ガス供給及び排気がなされる処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配備され前記ウェハ配置の基礎となるサセプタと、
前記サセプタを裏側から加熱するランプが複数配置されたテーブルを有するランプ加熱機構と、
前記ランプ加熱機構のテーブルを自転しつつ公転させる駆動制御機構と、
を具備したことを特徴とするＣＶＤ装置。
前記サセプタと前記ランプ加熱機構との間に設けられる石英製プレートをさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
前記ランプ加熱機構のランプは前記駆動制御機構の移動で少なくとも前記ウェハ加熱面全面を網羅するよう前記テーブルに配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のＣＶＤ装置。
前記ランプ加熱機構のテーブルに前記ランプへの冷却ガスを供給する冷却機構をさらに具備したことを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載のＣＶＤ装置。
ウェハの載置されるサセプタの下部よりランプ加熱されＣＶＤ成膜される半導体装置の製造方法において、ランプ加熱は自転しつつ公転する駆動系によって常に移動しつつウェハの加熱面全面がサセプタを介して所定温度に保持され成膜が達成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記請求項１〜４いずれかに記載のＣＶＤ装置の利用を経て形成されたことを特徴とする半導体装置。