JP2006128529A - 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 - Google Patents
成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006128529A JP2006128529A JP2004317547A JP2004317547A JP2006128529A JP 2006128529 A JP2006128529 A JP 2006128529A JP 2004317547 A JP2004317547 A JP 2004317547A JP 2004317547 A JP2004317547 A JP 2004317547A JP 2006128529 A JP2006128529 A JP 2006128529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film forming
- heating means
- processed
- auxiliary heating
- mounting table
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
- H01L21/0212—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC the material being fluoro carbon compounds, e.g.(CFx) n, (CHxFy) n or polytetrafluoroethylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
Abstract
【課題】 膜厚の面内均一性を大幅に向上させることができる成膜装置を提供する。
【解決手段】 真空引き可能になされた処理容器２４と、被処理体Ｗを載置するために前記処理容器内に設けられた載置台２６と、前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段６０と、前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段４０と、前記被処理体を加熱するための加熱手段８８と、装置全体の動作を制御するための制御手段１０８と、を有することを成膜装置において、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段９４を設けるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】 真空引き可能になされた処理容器２４と、被処理体Ｗを載置するために前記処理容器内に設けられた載置台２６と、前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段６０と、前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段４０と、前記被処理体を加熱するための加熱手段８８と、装置全体の動作を制御するための制御手段１０８と、を有することを成膜装置において、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段９４を設けるように構成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やプラズマＣＶＤによって薄膜を堆積させる成膜装置、成膜方法及び上記成膜装置を制御するコンピュータ用のプログラムを記憶する記憶媒体に関する。
一般に、半導体製品の集積回路を形成するには、半導体ウエハ等の被処理体に対して、成膜処理、改質処理、酸化拡散処理、エッチング処理等の各種の処理を行うが、近年の半導体集積回路の更なる高密度化、高微細化、薄膜化及び製品歩留まり向上の要請に応じて、膜厚の面内均一性の向上は益々重要になっている。この半導体ウエハ等に薄膜を形成する成膜処理には、熱ＣＶＤ処理やプラズマを利用したプラズマＣＶＤ処理が用いられており、特に、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数１０ｍＴｏｒｒ（数Ｐａ）程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができ、しかも比較的低温でも成膜処理ができることからマイクロ波を用いて高密度プラズマを発生させるプラズマ処理装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特許文献１〜４等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図９を参照して概略的に説明する。図９は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
このようなプラズマ処理装置は、特許文献１〜４等に開示されている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図９を参照して概略的に説明する。図９は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
図９において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６内に加熱ヒータ７を設けると共に、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板８を気密に設けている。
そして、この天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、この平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。この遅波材１２の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路が形成された天井冷却ジャケット１４が設けられており、遅波材１２等を冷却するようになっている。そして、平面アンテナ部材１０には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１６が形成されている。このマイクロ波放射孔１６は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管１８の内部ケーブル２０を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導くようになっている。
そして、この天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、この平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。この遅波材１２の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路が形成された天井冷却ジャケット１４が設けられており、遅波材１２等を冷却するようになっている。そして、平面アンテナ部材１０には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１６が形成されている。このマイクロ波放射孔１６は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管１８の内部ケーブル２０を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導くようになっている。
そして、ＡｒガスやＣ５ Ｆ８ ガスを処理ガスとして処理容器４内へ供給した状態でマイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状に伝搬させつつ平面アンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１６からマイクロ波を放出させてこれを天板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて所定の温度に加熱された半導体ウエハＷにプラズマＣＶＤにより例えばフッ化炭素（ＣＦ）膜を成膜するようになっている。尚、ウエハＷの外周側にウエハの位置決めを行うガイドリングやプラズマを中央部に集中させるフォーカスリングを設ける場合もある。
ところで、前述したようにウエハ表面に形成された堆積膜の膜厚の面内均一性は、製品の歩留まり向上等の点より非常に重要であり、この堆積膜の膜厚はプロセス温度やプロセス圧力等の種々の要因によって大きく変動するが、中でもプロセス中のウエハ温度の面内均一性を高く維持することは重要である。
しかしながら、上述したようなプラズマ処理装置にあっては、ウエハ温度の面内均一性をある程度以上高く維持しても、特にウエハの周辺部における膜厚が、それ以外のウエハ部分の膜厚よりも僅かに薄くなる傾向にあり、その結果、ウエハ面内における膜厚の面内均一性が劣化する場合があった。この理由は、成膜中におけるウエハ周辺部の上方において気相反応途中のプリカーサ（先駆物質）の存在量がウエハ中央部側と比較して少なくなるからではないか、と考えられる。特に、ウエハサイズが大口径化して直径２００ｍｍから３００ｍｍへ移行する現在の状況下においては、上記した問題の早期解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、膜厚の面内均一性を大幅に向上させることができる成膜装置、成膜方法及び上記成膜処理を制御するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。
しかしながら、上述したようなプラズマ処理装置にあっては、ウエハ温度の面内均一性をある程度以上高く維持しても、特にウエハの周辺部における膜厚が、それ以外のウエハ部分の膜厚よりも僅かに薄くなる傾向にあり、その結果、ウエハ面内における膜厚の面内均一性が劣化する場合があった。この理由は、成膜中におけるウエハ周辺部の上方において気相反応途中のプリカーサ（先駆物質）の存在量がウエハ中央部側と比較して少なくなるからではないか、と考えられる。特に、ウエハサイズが大口径化して直径２００ｍｍから３００ｍｍへ移行する現在の状況下においては、上記した問題の早期解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、膜厚の面内均一性を大幅に向上させることができる成膜装置、成膜方法及び上記成膜処理を制御するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。
本発明者等は、プラズマＣＶＤ処理中に発生するプリカーサの動向について鋭意研究した結果、ウエハの周辺部の外側上方に位置するプリカーサは、このウエハ周辺部の外側領域を加熱することによりウエハ周辺部の上方へ移動する傾向がある、という知見を得ることにより、本発明に至ったものである。
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、装置全体の動作を制御するための制御手段と、を有することを成膜装置において、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けるように構成したことを特徴とする成膜装置である。
このように、載置台の上面の周辺部に、この載置台上に載置された被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて設けた補助加熱手段を設け、この補助加熱手段により被処理体に対してはほとんど熱的影響を与えることなくこの補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を加熱し、これによってこの雰囲気中に存在する比較的重い分子であって成膜に寄与するプリカーサを被処理体の周辺部の上方へ移動させることができるので、中央部分と比較して膜厚が減少気味になる被処理体の周辺部における膜厚の減少を補償して十分な厚さの薄膜を形成でき、もって、膜厚の面内均一性を高く維持することが可能となる。
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記プラズマ形成手段は、前記処理容器内へマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材を有する。
また例えば請求項３に規定するように、前記補助加熱手段の表面にはイットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）よりなる保護膜が形成されている。
このように、補助加熱手段の表面にイットリアの保護膜を形成するようにしたので、例えばプラズマ耐性が向上し、プラズマによる削れがなくなって、その分、パーティクルの発生を抑制することができる。
また例えば請求項４に規定するように、前記ガス供給手段は、アルミニウム製のシャワーヘッド部を有する。
また例えば請求項３に規定するように、前記補助加熱手段の表面にはイットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）よりなる保護膜が形成されている。
このように、補助加熱手段の表面にイットリアの保護膜を形成するようにしたので、例えばプラズマ耐性が向上し、プラズマによる削れがなくなって、その分、パーティクルの発生を抑制することができる。
また例えば請求項４に規定するように、前記ガス供給手段は、アルミニウム製のシャワーヘッド部を有する。
請求項５に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、装置全体の動作を制御するための制御手段と、を有することを成膜装置において、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けるように構成したことを特徴とする成膜装置である。
また例えば請求項６に規定するように、前記補助加熱手段は、リング状に形成されている。
また例えば請求項７に規定するように、前記補助加熱手段は、抵抗加熱ヒータの全体を耐熱性材料で覆うことにより形成されている。
また例えば請求項６に規定するように、前記補助加熱手段は、リング状に形成されている。
また例えば請求項７に規定するように、前記補助加熱手段は、抵抗加熱ヒータの全体を耐熱性材料で覆うことにより形成されている。
また例えば請求項８に規定するように、前記補助加熱手段の上面は、前記載置台上に載置された被処理体の上面の水平レベル以下になるように設定されている。
また例えば請求項９に規定するように、前記隙間の幅は０．３〜２．０ｍｍの範囲内に設定されている。
また例えば請求項１０に規定するように、前記制御手段は、前記補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高くする。
また例えば請求項９に規定するように、前記隙間の幅は０．３〜２．０ｍｍの範囲内に設定されている。
また例えば請求項１０に規定するように、前記制御手段は、前記補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高くする。
請求項１１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、加熱手段により前記被処理体を所定の温度に加熱しつつ前記処理容器内に成膜用ガスを供給して前記被処理体の表面に成膜処理を施すようにした成膜方法において、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設け、前記補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高く設定することにより、前記補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を前記被処理体の周辺部の上方へ移動させるようにして成膜処理を施すようにしたことを特徴とする成膜方法である。
請求項１２に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、加熱手段により前記被処理体を所定の温度に加熱しつつ前記処理容器内に成膜用ガスを供給して前記被処理体の表面に成膜処理を施すに際して、前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けられた補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高く設定することにより、前記補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を前記被処理体の周辺部の上方へ移動させるようにして成膜処理を施すように成膜装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体である。
本発明に係る成膜装置、成膜方法及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
載置台の上面の周辺部に、この載置台上に載置された被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて設けた補助加熱手段を設け、この補助加熱手段により被処理体に対してはほとんど熱的影響を与えることなくこの補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を加熱し、これによってこの雰囲気中に存在する比較的重い分子であって成膜に寄与するプリカーサを被処理体の周辺部の上方へ移動させることができるので、中央部分と比較して膜厚が減少気味になる被処理体の周辺部における膜厚の減少を補償して十分な厚さの薄膜を形成でき、もって、膜厚の面内均一性を高く維持することが可能となる。
また、補助加熱手段の表面にイットリアの保護膜を形成するようにした場合には、例えばプラズマ耐性が向上し、プラズマによる削れがなくなって、その分、パーティクルの発生を抑制することができる。
載置台の上面の周辺部に、この載置台上に載置された被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて設けた補助加熱手段を設け、この補助加熱手段により被処理体に対してはほとんど熱的影響を与えることなくこの補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を加熱し、これによってこの雰囲気中に存在する比較的重い分子であって成膜に寄与するプリカーサを被処理体の周辺部の上方へ移動させることができるので、中央部分と比較して膜厚が減少気味になる被処理体の周辺部における膜厚の減少を補償して十分な厚さの薄膜を形成でき、もって、膜厚の面内均一性を高く維持することが可能となる。
また、補助加熱手段の表面にイットリアの保護膜を形成するようにした場合には、例えばプラズマ耐性が向上し、プラズマによる削れがなくなって、その分、パーティクルの発生を抑制することができる。
以下に、本発明に係る成膜装置、成膜方法及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置の一例を示す構成図、図２はガス供給手段であるシャワーヘッド部を示す下面図、図３は載置台上に載置された被処理体と補助加熱手段との位置関係を示す平面図、図４は載置台の一部を示す部分拡大断面図、図５は載置台上のプリカーサの挙動を説明するための模式図である。ここでは成膜装置としてマイクロ波によりプラズマを形成してプラズマＣＶＤにより成膜を行うプラズマ処理装置を例にとって説明する。
図示するように成膜装置であるこのプラズマ処理装置２２は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器２４を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間Ｓにプラズマが形成される。この処理容器２４自体は接地されている。
図１は本発明に係る成膜装置の一例を示す構成図、図２はガス供給手段であるシャワーヘッド部を示す下面図、図３は載置台上に載置された被処理体と補助加熱手段との位置関係を示す平面図、図４は載置台の一部を示す部分拡大断面図、図５は載置台上のプリカーサの挙動を説明するための模式図である。ここでは成膜装置としてマイクロ波によりプラズマを形成してプラズマＣＶＤにより成膜を行うプラズマ処理装置を例にとって説明する。
図示するように成膜装置であるこのプラズマ処理装置２２は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器２４を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間Ｓにプラズマが形成される。この処理容器２４自体は接地されている。
この処理容器２４内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台２６が収容される。この載置台２６は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により平坦になされた略円板状に形成されており、或いは後述するようにＡｌＮ等のセラミックにより形成されており、例えばアルミニウム等よりなる支柱２８を介して容器底部より起立されている。
この処理容器２４の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ３０が設けられている。また、容器底部には、排気口３２が設けられると共に、この排気口３２には、圧力制御弁３５及び真空ポンプ３７が順次介接された排気路３４が接続されており、必要に応じて処理容器２４内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器２４の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌ２ Ｏ３ 等のセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板３６がＯリング等のシール部材３８を介して気密に設けられる。この天板３６の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。
この処理容器２４の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ３０が設けられている。また、容器底部には、排気口３２が設けられると共に、この排気口３２には、圧力制御弁３５及び真空ポンプ３７が順次介接された排気路３４が接続されており、必要に応じて処理容器２４内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
そして、処理容器２４の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌ２ Ｏ３ 等のセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板３６がＯリング等のシール部材３８を介して気密に設けられる。この天板３６の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。
そして、この天板３６の上面に上記処理容器２４内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段４０が設けられている。具体的には、このプラズマ形成手段４０は、上記天板３６の上面に設けられた円板状の平面アンテナ部材４２を有しており、この平面アンテナ部材４２上に高誘電率特性を有する遅波材４４が設けられる。この平面アンテナ部材４２は、上記遅波材４４の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱４６の底板として構成され、前記処理容器２４内の上記載置台２６に対向させて設けられる。この導波箱４６の上部には、これを冷却するために冷媒を流す冷却ジャケット４８が設けられる。
この導波箱４６及び平面アンテナ部材４２の周辺部は共に処理容器２４と導通すると共に、この導波箱４６の上部の中心には、同軸導波管５０の外管５０Ａが接続され、内部の内部ケーブル５０Ｂは、上記遅波材４４の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材４２の中心部に接続される。そして、この同軸導波管５０は、モード変換器５２及び導波管５４を介してマッチング（図示せず）を有する例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器５６に接続されており、上記平面アンテナ部材４２へマイクロ波を伝搬するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。この導波管５４としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。そして、上記導波箱４６内であって、平面アンテナ部材４２の上面側に設けた高誘電率特性を有する遅波材４４は、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材４４としては、例えば窒化アルミ等を用いることができる。
この導波箱４６及び平面アンテナ部材４２の周辺部は共に処理容器２４と導通すると共に、この導波箱４６の上部の中心には、同軸導波管５０の外管５０Ａが接続され、内部の内部ケーブル５０Ｂは、上記遅波材４４の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材４２の中心部に接続される。そして、この同軸導波管５０は、モード変換器５２及び導波管５４を介してマッチング（図示せず）を有する例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器５６に接続されており、上記平面アンテナ部材４２へマイクロ波を伝搬するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。この導波管５４としては、断面円形或いは矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。そして、上記導波箱４６内であって、平面アンテナ部材４２の上面側に設けた高誘電率特性を有する遅波材４４は、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材４４としては、例えば窒化アルミ等を用いることができる。
上記平面アンテナ部材４２は、大きさが３００ｍｍサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３５０〜５００ｍｍ、厚みが０．５ｍｍ程度の導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔５８が形成されている。このマイクロ波放射孔５８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよいし、アンテナ部材全面に均一になるように分布させてもよい。またこのマイクロ波放射孔５８は、この２個を僅かに離間させて略Ｔの字状に配置して一対の組を形成して上述のように例えば同心円状、或いは渦巻状のように配置してもよい。
また上記載置台２６の上方には、この処理容器２４内へ成膜用ガス等を供給するためのガス供給手段６０が設けられている。具体的には、このガス供給手段６０は、図２にも示すようにガス流路６２を格子状に形成してこのガス流路６２の途中に多数のガス噴射孔６４を形成してなるシャワーヘッド部６６を有している。この場合、上記格子状のガス流路６２の各両端部はリング状に形成されたガス流路６２Ａに接続されて、各ガス流路６２に十分にガスを流し得るようになっている。このシャワーヘッド部６６には、上記各ガス流路６２、６２Ａを避けるような位置において上下方向に抜ける多数の開口部６８が形成されており、この開口部６８を介して上下方向にガスが流通できるようになっている。このシャワーヘッド部６６の全体は、成膜用ガスとの関係で耐久性を維持するために、石英やアルミニウム等で形成できるが、特に、成膜用ガスとしてＣＦ系ガスを用いる場合にはアルミニウムが好ましい。これによれば、ＣＦ系ガスのフッ素とアルミニウムにより耐食性のあるフッ化アルミニウムの皮膜がシャワーヘッド部６６の表面に形成され、より耐久性を向上させることができる。
また上記載置台２６の上方には、この処理容器２４内へ成膜用ガス等を供給するためのガス供給手段６０が設けられている。具体的には、このガス供給手段６０は、図２にも示すようにガス流路６２を格子状に形成してこのガス流路６２の途中に多数のガス噴射孔６４を形成してなるシャワーヘッド部６６を有している。この場合、上記格子状のガス流路６２の各両端部はリング状に形成されたガス流路６２Ａに接続されて、各ガス流路６２に十分にガスを流し得るようになっている。このシャワーヘッド部６６には、上記各ガス流路６２、６２Ａを避けるような位置において上下方向に抜ける多数の開口部６８が形成されており、この開口部６８を介して上下方向にガスが流通できるようになっている。このシャワーヘッド部６６の全体は、成膜用ガスとの関係で耐久性を維持するために、石英やアルミニウム等で形成できるが、特に、成膜用ガスとしてＣＦ系ガスを用いる場合にはアルミニウムが好ましい。これによれば、ＣＦ系ガスのフッ素とアルミニウムにより耐食性のあるフッ化アルミニウムの皮膜がシャワーヘッド部６６の表面に形成され、より耐久性を向上させることができる。
そして、上記ガス流路６２Ａには、外部に延びるガス路７０が接続されており、このガス路７０は途中で複数に分岐され、各分岐路には開閉弁７２やマスフローコントローラのような流量制御器７４がそれぞれ介設されて各ガス源に接続されている。ここでガス源としては、プラズマ用の不活性ガスとして例えばＡｒガスを貯留するＡｒガス源７６Ａ、Ｈ２ ガスを貯留するＨ２ ガス源７６Ｂ及び成膜用ガスとして例えばＣ５ Ｆ８ ガスを貯留するＣ５ Ｆ８ ガス源７６Ｃが用いられている。尚、上記したようなシャワーヘッド部６６を上下２段に設け、その一方からＡｒガスとＨ２ ガスを流し、他方よりＣ５ Ｆ８ ガスを流すようにしてもよい。
また、上記載置台２６の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン７８（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン７８は、伸縮可能なベローズ８０を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド８２により昇降される。また上記載置台２６には、上記昇降ピン７８を挿通させるためのピン挿通孔８４が形成されている。
また、上記載置台２６の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン７８（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン７８は、伸縮可能なベローズ８０を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド８２により昇降される。また上記載置台２６には、上記昇降ピン７８を挿通させるためのピン挿通孔８４が形成されている。
上記載置台２６の全体は耐熱材料、例えばＡｌＮ等のセラミックにより構成されており、このセラミック中に加熱手段８６が設けられる。この加熱手段８６は、載置台２６の略全域に亘って埋め込まれた薄板状の抵抗加熱ヒータ８８を有しており、この抵抗加熱ヒータ８８は、支柱２８内を通る配線９０を介してヒータ電源９２に接続されている。尚、上記載置台２６上にウエハＷを吸着保持する静電チャックを設けるようにしてもよい。
そして、このように形成された載置台２６に、本発明の特徴とする補助加熱手段９４が設けられている。具体的には、この補助加熱手段９４は、上記載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷの周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間９６を介して配置されている。この補助加熱手段９４は、図３にも示すように、ウエハＷの周囲を囲むようにリング状に成形されており、この全体は、耐熱性材料９８により形成されている。この耐熱性材料９８としては、例えばＡｌＮやＳｉＣよりなるセラミックを用いることができる。そして、図４にも示すように、この耐熱性材料９８中に、例えば薄板状の抵抗加熱ヒータ１００が埋め込むようにして設けられている。この抵抗加熱ヒータ１００は、上記載置台２６中及び支柱２８中を介して配設された配線１０２によりヒータ電源１０４に接続されている。
そして、このように形成された載置台２６に、本発明の特徴とする補助加熱手段９４が設けられている。具体的には、この補助加熱手段９４は、上記載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷの周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間９６を介して配置されている。この補助加熱手段９４は、図３にも示すように、ウエハＷの周囲を囲むようにリング状に成形されており、この全体は、耐熱性材料９８により形成されている。この耐熱性材料９８としては、例えばＡｌＮやＳｉＣよりなるセラミックを用いることができる。そして、図４にも示すように、この耐熱性材料９８中に、例えば薄板状の抵抗加熱ヒータ１００が埋め込むようにして設けられている。この抵抗加熱ヒータ１００は、上記載置台２６中及び支柱２８中を介して配設された配線１０２によりヒータ電源１０４に接続されている。
また上記耐熱性材料９８は、例えば断面長方形状に成形されており、この表面全体にはプラズマ耐久性及びクリーニングガスを用いたプラズマクリーニング耐久性のある保護膜１０６が形成されている。この保護膜１０６としては、イットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）を用いることができ、これを例えば溶射により表面全体に付着形成する。ここで上記補助加熱手段９４の幅Ｈ３は、２０ｍｍ程度であり、載置台２６と天板３６との距離Ｈ１は１００ｍｍ程度である。
また上記隙間９６の幅Ｈ２は、ウエハＷの移載時の位置決め精度、補助加熱手段９４がウエハ自体に熱的影響を与えないような距離及びこの補助加熱手段９４の上方のプリカーサの挙動を考慮して、例えば０．３〜２．０ｍｍの範囲内に設定する。ここで上記隙間９６の幅Ｈ２が０．３ｍｍより小さいと、ウエハの移載が適正にできなくなる恐れが生じ、また２．０ｍｍよりも大きいと、この補助加熱手段９４の上方に浮遊するプリカーサを適正な位置に浮遊移動させることができなくなる恐れがある。
また上記隙間９６の幅Ｈ２は、ウエハＷの移載時の位置決め精度、補助加熱手段９４がウエハ自体に熱的影響を与えないような距離及びこの補助加熱手段９４の上方のプリカーサの挙動を考慮して、例えば０．３〜２．０ｍｍの範囲内に設定する。ここで上記隙間９６の幅Ｈ２が０．３ｍｍより小さいと、ウエハの移載が適正にできなくなる恐れが生じ、また２．０ｍｍよりも大きいと、この補助加熱手段９４の上方に浮遊するプリカーサを適正な位置に浮遊移動させることができなくなる恐れがある。
更に、この補助加熱手段９４の上面は、上記載置台２６上に載置されたウエハＷの上面の水平レベルと同じか、それ以下となるように設定する。すなわち、ウエハＷの上面より水平方向に補助加熱手段９４を見た場合、この補助加熱手段９４を視認できないような状態に設定する。これにより、ウエハＷの周辺部上面が、上記補助加熱手段９４からの輻射熱を受けないようにして、このウエハＷの周辺部が補助加熱手段９４から受ける熱的影響をできるだけ抑制するようになっている。
そして、このプラズマ処理装置２２の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段１０８により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリ等の記憶媒体１１０に記憶されている。具体的には、この制御手段１０８からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波の供給や電力制御、各加熱手段８６、９４の温度制御、プロセス圧力の制御等が行われる。
そして、このプラズマ処理装置２２の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段１０８により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリ等の記憶媒体１１０に記憶されている。具体的には、この制御手段１０８からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波の供給や電力制御、各加熱手段８６、９４の温度制御、プロセス圧力の制御等が行われる。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置２２を用いて行なわれる成膜方法について説明する。
まず、ゲートバルブ３０を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器２４内に収容し、昇降ピン７８を上下動させることによりウエハＷを載置台２６の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器２４内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、ガス供給手段６０のシャワーヘッド部６６から例えばアルゴンガスと成膜用ガスとしてＣ５ Ｆ８ ガスとをそれぞれ流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器５６にて発生したマイクロ波を、導波管５４及び同軸導波管５０を介して平面アンテナ部材４２に供給して処理空間Ｓに、遅波材４４によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマＣＶＤ処理を行う。尚、この時、載置台２６上のウエハＷは加熱手段８６の抵抗加熱ヒータ８８によって略面内均一に所定のプロセス温度に維持されている。
まず、ゲートバルブ３０を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器２４内に収容し、昇降ピン７８を上下動させることによりウエハＷを載置台２６の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器２４内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、ガス供給手段６０のシャワーヘッド部６６から例えばアルゴンガスと成膜用ガスとしてＣ５ Ｆ８ ガスとをそれぞれ流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器５６にて発生したマイクロ波を、導波管５４及び同軸導波管５０を介して平面アンテナ部材４２に供給して処理空間Ｓに、遅波材４４によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマＣＶＤ処理を行う。尚、この時、載置台２６上のウエハＷは加熱手段８６の抵抗加熱ヒータ８８によって略面内均一に所定のプロセス温度に維持されている。
ここで、上述のように平面アンテナ部材４２の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入しているので、このマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ化し、この下方に拡散してここで成膜用ガスであるＣ５ Ｆ８ ガスを活性化して活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面にＣＦ膜が形成されることになる。
この場合、プロセス温度にもよるが、一般的には、ウエハＷは処理空間Ｓに生じたプラズマからの輻射熱を受けるために加熱手段８６により加熱されるのみならず、上記プラズマからのイオン照射によっても加熱される。上記処理空間Ｓのガスは、この処理空間Ｓを流下しつつウエハＷの周辺部に略均等に拡散して容器底部の排気口３２から排気される。
この際、成膜用ガスは気相反応を生じ、この気相反応は上記活性種により促進されることになるが、この気相反応の過程において、比較的重い分子である例えばＣ４ Ｆ６ 等よりなるプリカーサが生じ、このプリカーサが更に反応してＣＦ膜となってウエハ表面に堆積することになる。この時のプロセス条件の一例は、Ａｒガスの流量が５００ｓｃｃｍ程度、Ｃ５ Ｆ８ ガスの流量が３００ｓｃｃｍ程度、プロセス圧力が７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）程度である。また、載置台２６の加熱手段８６の設定温度が３８０℃程度、補助加熱手段９４の設定温度が上記加熱手段８６の設定温度よりも高い４００℃程度である。尚、この時のウエハ温度は３５０℃程度である。
この場合、プロセス温度にもよるが、一般的には、ウエハＷは処理空間Ｓに生じたプラズマからの輻射熱を受けるために加熱手段８６により加熱されるのみならず、上記プラズマからのイオン照射によっても加熱される。上記処理空間Ｓのガスは、この処理空間Ｓを流下しつつウエハＷの周辺部に略均等に拡散して容器底部の排気口３２から排気される。
この際、成膜用ガスは気相反応を生じ、この気相反応は上記活性種により促進されることになるが、この気相反応の過程において、比較的重い分子である例えばＣ４ Ｆ６ 等よりなるプリカーサが生じ、このプリカーサが更に反応してＣＦ膜となってウエハ表面に堆積することになる。この時のプロセス条件の一例は、Ａｒガスの流量が５００ｓｃｃｍ程度、Ｃ５ Ｆ８ ガスの流量が３００ｓｃｃｍ程度、プロセス圧力が７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）程度である。また、載置台２６の加熱手段８６の設定温度が３８０℃程度、補助加熱手段９４の設定温度が上記加熱手段８６の設定温度よりも高い４００℃程度である。尚、この時のウエハ温度は３５０℃程度である。
ところで、この成膜量を促進させることになるプリカーサは、ガスの流れ方向に沿って流れるのは勿論であるが、熱拡散によってもその動向が規定され、一般的は、比較的温度が低い領域に集まる傾向にある。このため、従来の成膜装置にあっては、ウエハ温度の面内均一性を高く維持した場合にあっても、ウエハのエッジの外側の載置台部分が比較的温度が低いことから、ウエハ周辺部の上方のプリカーサがこの温度の低い部分であるウエハエッジ外側領域の上方に移動してプリカーサが集まり、この結果、ウエハ周辺部の上方の領域においてプリカーサの濃度が低くなった分だけ、ウエハ周辺部における成膜量が低下して膜厚の面内均一性を低下させる原因になっていた。
これに対して、本発明の場合には、載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷの周囲を囲むようにして、しかもウエハＷに接することなく、これより僅かな隙間９６を隔てて補助加熱手段９４を設けており、しかもこの補助加熱手段９４の温度を載置台２６に設けた加熱手段８６よりも少し高く設定しているので、図５に示すように、補助加熱手段９４の上方の領域Ｍ１の雰囲気はこの補助加熱手段９４により加熱されている。これにより、この領域Ｍ１の部分の雰囲気は、従来装置の場合よりも加熱されて温度が高い状態になるので、この領域Ｍ１に存在するプリカーサが、ウエハＷの周辺部の上方の温度が少し低い領域Ｍ２へ移動することになる。この結果、このウエハＷの周辺部における成膜量を補償して成膜量が低下することを防止することができるので、ウエハ上の膜厚の面内均一性の低下を防止してこれを高く維持することができる。すなわち、上記補助加熱手段９４の作用により、ウエハＷの上方の領域におけるプリカーサの濃度を略均一化させることができる。尚、ウエハＷの周辺部より内側部分の上方の領域Ｍ３には、十分な量のプリカーサが熱拡散によって存在している。
これに対して、本発明の場合には、載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷの周囲を囲むようにして、しかもウエハＷに接することなく、これより僅かな隙間９６を隔てて補助加熱手段９４を設けており、しかもこの補助加熱手段９４の温度を載置台２６に設けた加熱手段８６よりも少し高く設定しているので、図５に示すように、補助加熱手段９４の上方の領域Ｍ１の雰囲気はこの補助加熱手段９４により加熱されている。これにより、この領域Ｍ１の部分の雰囲気は、従来装置の場合よりも加熱されて温度が高い状態になるので、この領域Ｍ１に存在するプリカーサが、ウエハＷの周辺部の上方の温度が少し低い領域Ｍ２へ移動することになる。この結果、このウエハＷの周辺部における成膜量を補償して成膜量が低下することを防止することができるので、ウエハ上の膜厚の面内均一性の低下を防止してこれを高く維持することができる。すなわち、上記補助加熱手段９４の作用により、ウエハＷの上方の領域におけるプリカーサの濃度を略均一化させることができる。尚、ウエハＷの周辺部より内側部分の上方の領域Ｍ３には、十分な量のプリカーサが熱拡散によって存在している。
この場合、上記補助加熱手段９４は、ウエハＷのエッジから僅かに離間させて設置されているので、ウエハの周辺部（エッジ部分）を加熱することがほとんどなく、載置台２６に設けた加熱手段８６によって面内温度の均一性が高い状態で加熱維持されているウエハＷに対して、熱的に悪影響を与えることがほとんどない。換言すれば、ウエハの面内温度の均一性を崩すことがない。特に、この補助加熱手段９４の上面を、ウエハＷの上面の水平レベル以下に設定してウエハＷの上面から補助加熱手段９４を視認できないような状態にしているので、この補助加熱手段９４からウエハ上面に受ける輻射熱を略完全に遮断することができ、その分、熱的な悪影響を受けることを略確実になくすことができる。
ここでウエハＷに堆積した膜厚分布について検討したので、その検討結果について説明する。図６はウエハ上に堆積した膜厚の分布を示す模式図であり、図６（Ａ）は従来装置を用いて成膜した時の膜厚分布を示し、図６（Ｂ）は本発明装置を用いて成膜した時の膜厚分布を示す。ここでは共に３００ｍｍサイズのウエハに対して膜厚の検討を行っている。図６（Ａ）から明らかなように、従来装置の場合にはウエハ中心側の膜厚は略一定であるが、ウエハの周辺部において膜厚が急激に小さくなっており、膜厚の面内均一性は低下している。この時、膜厚の低下は、ウエハエッジから略２０ｍｍ程度の位置から開始しており、最終的な膜厚低下の比率は１０％程度に達している。
これに対して、本発明装置の場合には、図６（Ｂ）に示すように、ウエハ周辺部における膜厚低下の量は改善されており、最終的な膜厚低下の比率は４％程度まで抑制できることが確認できた。従って、本発明装置の場合には、ウエハ上面に形成される堆積膜の膜厚の面内均一性を大幅に改善してこれを高く維持できることが確認できた。
ここでウエハＷに堆積した膜厚分布について検討したので、その検討結果について説明する。図６はウエハ上に堆積した膜厚の分布を示す模式図であり、図６（Ａ）は従来装置を用いて成膜した時の膜厚分布を示し、図６（Ｂ）は本発明装置を用いて成膜した時の膜厚分布を示す。ここでは共に３００ｍｍサイズのウエハに対して膜厚の検討を行っている。図６（Ａ）から明らかなように、従来装置の場合にはウエハ中心側の膜厚は略一定であるが、ウエハの周辺部において膜厚が急激に小さくなっており、膜厚の面内均一性は低下している。この時、膜厚の低下は、ウエハエッジから略２０ｍｍ程度の位置から開始しており、最終的な膜厚低下の比率は１０％程度に達している。
これに対して、本発明装置の場合には、図６（Ｂ）に示すように、ウエハ周辺部における膜厚低下の量は改善されており、最終的な膜厚低下の比率は４％程度まで抑制できることが確認できた。従って、本発明装置の場合には、ウエハ上面に形成される堆積膜の膜厚の面内均一性を大幅に改善してこれを高く維持できることが確認できた。
また、この種の成膜装置では定期的に、或いは所定枚数のウエハを成膜処理する毎に、処理容器２４内にクリーニングガスを流して容器内部の余分な付着膜を除去するクリーニング処理を行うが、この際、上記補助加熱手段９４の表面全体には、イットリアよりなる保護膜１０６を形成しているので、プラズマクリーニングに対する耐性が高くなっており、その結果、発生するパーティクル（コンタミ量）を抑制することができる。
ここでイットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）を保護膜１０６として用いた時の効果について検討を行ったので、その検討結果について説明する。ここでは図１に示す成膜装置を用い、載置台２６に載置されたウエハＷ上にセラミック板（５０×５０ｍｍ程度）を置いておく。このセラミック板はイットリアコートされたものと、アルミナコートされたものとの２種類を用意し、それぞれに対しＡｒによるプラズマで照射を行い、スパッタされてウエハＷ上に堆積したイットリウム、アルミニウムのコンタミ量を測定した。図７はイットリアよりなる保護膜を用いた時のコンタミ量の変化を示すグラフであり、縦軸はコンタミ量、横軸は処理容器内の圧力を示している。ここでは比較例では保護膜としてアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）を用いた時の比較例も示している。
図示するように、保護膜がイットリアの場合もアルミナの場合も共に、圧力が高くなる程、発生するコンタミ量は少なくなるが、同じ圧力下ではイットリアの場合は、アルミナの場合よりも２桁程度もコンタミ量が少なくなっており、その分、イットリアを保護膜として用いると、コンタミ（パーティクル）の発生を抑制できることが確認できた。
尚、このような保護膜１０６は、補助加熱手段９４の表面のみならず、天板３６やシャワーヘッド部６６の表面にも形成するようにしてもよい。
また、上記実施例では、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるプラズマＣＶＤ成膜装置を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明は、高周波を用いてプラズマを発生させるようにしたプラズマＣＶＤ成膜装置や処理容器２４の外で発生させたプラズマを処理容器２４内へ導入するようにした、いわゆるリモートプラズマＣＶＤ成膜装置でも適用することができる。
尚、このような保護膜１０６は、補助加熱手段９４の表面のみならず、天板３６やシャワーヘッド部６６の表面にも形成するようにしてもよい。
また、上記実施例では、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるプラズマＣＶＤ成膜装置を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明は、高周波を用いてプラズマを発生させるようにしたプラズマＣＶＤ成膜装置や処理容器２４の外で発生させたプラズマを処理容器２４内へ導入するようにした、いわゆるリモートプラズマＣＶＤ成膜装置でも適用することができる。
更には、本発明は、プラズマＣＶＤ成膜装置に限定されず、プラズマを用いない熱ＣＶＤ成膜装置にも適用することができる。図８は本発明を適用した熱ＣＶＤ方式の成膜装置を示す概略断面図を示す。図８中においては、図１に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付されている。
この図８に示す場合にも、載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷのエッジから僅かに離間させて、これを囲むようにして補助加熱手段９４を設けている。そして、この実施例の場合には、当然のこととして、図１に示すプラズマ形成手段４０は設けておらず、また、ガス供給手段６０を構成するシャワーヘッド部６６は、例えば通常のアルミニウム製のものが用いられ、処理容器２４の天井部に設置されている。この場合にも、図１において説明した実施例と同様な作用効果を示すことができる。
尚、以上の実施例では、ＣＦ膜を形成するために成膜用ガスとしてＣ５ Ｆ８ を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、他のＣＦ系ガス、例えばＣ３ Ｆ６ ガス、Ｃ４ Ｆ６ ガス、Ｃ４ Ｆ８ ガス等を用いることができる。更に、形成する膜種は、ＣＦ膜に限定されず、他の全ての膜種を形成する場合について本発明を適用することができる。
また被処理体としては半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも本発明を適用することができる。
この図８に示す場合にも、載置台２６の上面の周辺部に、ウエハＷのエッジから僅かに離間させて、これを囲むようにして補助加熱手段９４を設けている。そして、この実施例の場合には、当然のこととして、図１に示すプラズマ形成手段４０は設けておらず、また、ガス供給手段６０を構成するシャワーヘッド部６６は、例えば通常のアルミニウム製のものが用いられ、処理容器２４の天井部に設置されている。この場合にも、図１において説明した実施例と同様な作用効果を示すことができる。
尚、以上の実施例では、ＣＦ膜を形成するために成膜用ガスとしてＣ５ Ｆ８ を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、他のＣＦ系ガス、例えばＣ３ Ｆ６ ガス、Ｃ４ Ｆ６ ガス、Ｃ４ Ｆ８ ガス等を用いることができる。更に、形成する膜種は、ＣＦ膜に限定されず、他の全ての膜種を形成する場合について本発明を適用することができる。
また被処理体としては半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも本発明を適用することができる。
２２ プラズマ処理装置（成膜装置）
２４ 処理容器
２６ 載置台
４０ プラズマ形成手段
４２ 平面アンテナ部材
５６ マイクロ波発生器
６０ ガス供給手段
６６ シャワーヘッド部
８６ 加熱手段
８８ 抵抗加熱ヒータ
９４ 補助加熱手段
９６ 隙間
９８ 耐熱性材料
１０６ 保護膜
１０８ 制御手段
１１０ 記憶媒体
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
２４ 処理容器
２６ 載置台
４０ プラズマ形成手段
４２ 平面アンテナ部材
５６ マイクロ波発生器
６０ ガス供給手段
６６ シャワーヘッド部
８６ 加熱手段
８８ 抵抗加熱ヒータ
９４ 補助加熱手段
９６ 隙間
９８ 耐熱性材料
１０６ 保護膜
１０８ 制御手段
１１０ 記憶媒体
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (12)
- 真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、
前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
装置全体の動作を制御するための制御手段と、
を有することを成膜装置において、
前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けるように構成したことを特徴とする成膜装置。 - 前記プラズマ形成手段は、前記処理容器内へマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 前記補助加熱手段の表面にはイットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
- 前記ガス供給手段は、アルミニウム製のシャワーヘッド部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
- 真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、
前記処理容器内へ成膜用ガスを含む所定のガスを供給するためのガス供給手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
装置全体の動作を制御するための制御手段と、
を有することを成膜装置において、
前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けるように構成したことを特徴とする成膜装置。 - 前記補助加熱手段は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記補助加熱手段は、抵抗加熱ヒータの全体を耐熱性材料で覆うことにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記補助加熱手段の上面は、前記載置台上に載置された被処理体の上面の水平レベル以下になるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記隙間の幅は０．３〜２．０ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記制御手段は、前記補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高くすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜装置。
- 真空引き可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、加熱手段により前記被処理体を所定の温度に加熱しつつ前記処理容器内に成膜用ガスを供給して前記被処理体の表面に成膜処理を施すようにした成膜方法において、
前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設け、
前記補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高く設定することにより、前記補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を前記被処理体の周辺部の上方へ移動させるようにして成膜処理を施すようにしたことを特徴とする成膜方法。 - 真空引き可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、加熱手段により前記被処理体を所定の温度に加熱しつつ前記処理容器内に成膜用ガスを供給して前記被処理体の表面に成膜処理を施すに際して、
前記載置台の上面の周辺部に、前記被処理体の周辺部よりも外側へ僅かに離間させて隙間を介して補助加熱手段を設けられた補助加熱手段の設定温度を前記加熱手段の設定温度よりも高く設定することにより、前記補助加熱手段の上方に位置する雰囲気を前記被処理体の周辺部の上方へ移動させるようにして成膜処理を施すように成膜装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004317547A JP2006128529A (ja) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
| PCT/JP2005/020004 WO2006049125A1 (ja) | 2004-11-01 | 2005-10-31 | 成膜装置及び成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004317547A JP2006128529A (ja) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006128529A true JP2006128529A (ja) | 2006-05-18 |
Family
ID=36319132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004317547A Pending JP2006128529A (ja) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006128529A (ja) |
| WO (1) | WO2006049125A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112007002459T5 (de) | 2006-10-16 | 2009-11-05 | Tokyo Electron Limited | Plasmafilmbildungsvorrichtung und Plasmafilmbildungsverfahren |
| WO2011071073A1 (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 静電チャック装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5837733B2 (ja) * | 2009-04-24 | 2015-12-24 | 国立大学法人東北大学 | 水分発生用反応炉 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3665672B2 (ja) * | 1995-11-01 | 2005-06-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP4686867B2 (ja) * | 2001-02-20 | 2011-05-25 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2002270598A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-20 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
-
2004
- 2004-11-01 JP JP2004317547A patent/JP2006128529A/ja active Pending
-
2005
- 2005-10-31 WO PCT/JP2005/020004 patent/WO2006049125A1/ja active Application Filing
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112007002459T5 (de) | 2006-10-16 | 2009-11-05 | Tokyo Electron Limited | Plasmafilmbildungsvorrichtung und Plasmafilmbildungsverfahren |
| WO2011071073A1 (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 静電チャック装置 |
| TWI470691B (zh) * | 2009-12-10 | 2015-01-21 | Tokyo Electron Ltd | 靜電式夾持裝置 |
| US8981263B2 (en) | 2009-12-10 | 2015-03-17 | Tokyo Electron Limited | Electrostatic chuck apparatus |
| US9721822B2 (en) | 2009-12-10 | 2017-08-01 | Tokyo Electron Limited | Electrostatic chuck apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006049125A1 (ja) | 2006-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100635975B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 방법과, 플라즈마 처리 장치용 링 부재 | |
| US9252001B2 (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium | |
| US8658951B2 (en) | Heat treatment apparatus | |
| KR101256120B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 | |
| KR100980519B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| JP4979389B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| WO2010032750A1 (ja) | 基板処理装置および基板載置台 | |
| KR20090066222A (ko) | 플라즈마 ｃｖｄ 반응기의 샤워 플레이트 전극 | |
| US6729261B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
| JP2017228708A (ja) | プラズマ成膜装置および基板載置台 | |
| JP4093212B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2008311438A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法、ならびにマイクロ波透過板 | |
| US20180350567A1 (en) | Member and plasma processing apparatus | |
| JP4583618B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2008235611A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| US20090194237A1 (en) | Plasma processing system | |
| JP2017010993A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP5479013B2 (ja) | プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板 | |
| JP5155790B2 (ja) | 基板載置台およびそれを用いた基板処理装置 | |
| WO2006049125A1 (ja) | 成膜装置及び成膜方法 | |
| JP2008243844A (ja) | 載置台構造及び処理装置 | |
| JP4747404B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| CN112166490A (zh) | 基板处理装置及喷淋头 | |
| JP5728565B2 (ja) | プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板 | |
| JP2009152233A (ja) | 半導体製造装置 |