JP2007067296A - 成膜装置、ステージ、絶縁膜cvd装置および絶縁物を堆積する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好なギャップフィルを提供可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置11は、シャワーヘッド13と、ステージ15と、ホルダ17と、チャンバ19とを備える。シャワーヘッド13は、原料ガスGを供給するものである。ステージ15は、基板Wを搭載するものである。ホルダ17は、ステージ15上に基板Wを取り付けるために用いられる。チャンバ19は、シャワーヘッド13、ステージ15およびホルダ17を収容する。ステージ15およびシャワーヘッド13は、この順に所定の軸Axに沿って配置されており、ステージ15は、基板Wの裏面WBを支持するための支持面15aを有している。支持面15aは、所定の軸Axの方向に盛り上がる曲面を含む。
【選択図】図4
【解決手段】成膜装置11は、シャワーヘッド13と、ステージ15と、ホルダ17と、チャンバ19とを備える。シャワーヘッド13は、原料ガスGを供給するものである。ステージ15は、基板Wを搭載するものである。ホルダ17は、ステージ15上に基板Wを取り付けるために用いられる。チャンバ19は、シャワーヘッド13、ステージ15およびホルダ17を収容する。ステージ15およびシャワーヘッド13は、この順に所定の軸Axに沿って配置されており、ステージ15は、基板Wの裏面WBを支持するための支持面15aを有している。支持面15aは、所定の軸Axの方向に盛り上がる曲面を含む。
【選択図】図4
Description
本発明は、成膜装置、ステージ、絶縁膜CVD装置および絶縁物を堆積する方法に関する。
特許文献1には、厚さの均一性、良好なギャップフィル性能、高密度、低水分を有する誘電膜を形成する高温堆積のための方法及び装置が記載されている。この方法では、約100〜760トルの圧力のチャンバ内で、シリコン、酸素及びドーパントの反応から少なくとも温度約500℃のヒータ上の基板上に、ドーパント原子を含むドープ酸化シリコン膜を堆積させる工程と、ドーパント原子を基板内に拡散させるためにドープ酸化シリコン膜を加熱して超薄ドープ領域を形成する工程とを含む。
特開平10−154703号公報
良好なギャップフィル性能を有する誘電膜を形成する高温堆積のための方法及び装置が求められている。基板上のギャップの物理的な寸法は、設計ルールの微細化に伴って小さくなる。ギャップフィルは、ギャップの開口をボトムに比べて僅かに大きくすることによって改善されるので、良好なギャップフィルを得るためには、ギャップの開口の寸法は重要な値である。
良好なギャップフィルを得るためのこれまでの手法は、製造プロセスの条件を最適化することに依っている。しかしながら、近い将来において、設計ルールの微細化に伴って増加するギャップフィルへの負担は、製造プロセスの条件の最適化のみでは応じることができなくなる可能性がある。また、現在においても、良好なギャップフィルを実現するための製造プロセスの条件を見出すことは決して容易なことではない。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、良好なギャップフィルを提供可能な成膜装置および絶縁膜CVD装置、この成膜装置および絶縁膜CVD装置のためのステージ、および成膜装置および絶縁膜CVD装置を用いて絶縁物を堆積する方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面は、基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための成膜装置である。この装置は、(a)原料ガスを供給するためのシャワーヘッドと、(b)前記基板のためのステージと、(c)前記シャワーヘッドおよび前記ステージを収容するチャンバとを備え、前記ステージおよび前記シャワーヘッドは、この順に所定の軸に沿って配置されており、前記ステージは、前記基板の裏面を支持するための支持面を有しており、前記支持面は、前記ステージから前記シャワーヘッドに向かう方向に盛り上がる曲面を含む。
この成膜装置によれば、基板がステージの支持面に取り付けられるので、基板の裏面は、所定の軸の方向に盛り上がる曲面に沿って延在する。これ故に、基板はステージの曲面に応じて反る。チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、ギャップへの原料ガスの供給が良好になり好適なギャップフィルが提供される。
本発明に係る成膜装置は、(d)前記ステージ上に前記基板を取り付けるためのホルダを更に備えることができる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
本発明に係る成膜装置では、前記所定の軸の方向に伸びており前記支持面のエッジ上の第1および第2の点を通過する第1の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線であり、前記所定の軸の方向に伸びており前記支持面のエッジ上の第3および第4の点を通過する第2の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線または線分である。また本発明に係る成膜装置では、前記シャワーヘッドは、前記原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、前記フェイスプレートの前記曲面は、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びる。この成膜装置によれば、支持面が盛り上がる形状を有する場合でも、成膜の均一性を保つことができる。
本発明に係る成膜装置では、前記支持面は円筒形の側面の一部分からなるエリアを有することができる。この支持面によれば、円筒形が伸びる方向に基板の反りが形成される。或いは、本発明に係る成膜装置では、前記支持面は球形の表面の一部分からなるエリアを有することができる。この支持面によれば、基板の中心から外側に向けて基板の反りが形成される。
本発明に係る成膜装置の好適な実施例では、前記支持面は円筒形の側面の一部分からなるエリアを有する。また、前記シャワーヘッドは、原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、前記フェイスプレートは、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面を含み、前記フェイスプレートは円筒形の側面の一部分からなるエリアを有する。この成膜装置によれば、フェイスプレートが、支持面の盛り上がりに合わせて窪む曲面を含むので、所定の軸の方向に盛り上がる支持面のステージを用いても、良好な成膜均一性が提供される。
或いは、本発明に係る成膜装置の好適な実施例では、前記支持面は球形の表面の一部分からなるエリアを有する。前記シャワーヘッドは、前記原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、前記フェイスプレートは、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面を含み、前記フェイスプレートは球形の表面の一部分からなるエリアを有する。この成膜装置によれば、フェイスプレートが、支持面の盛り上がりに合わせて窪む曲面を含むので、所定の軸の方向に盛り上がる支持面のステージを用いても、良好な成膜均一性が提供される。
本発明の別の側面は、ステージおよびシャワーヘッドを有する成膜装置を用いて、基板上に設けられたギャップを埋め込むための絶縁物を堆積する方法である。前記ステージおよび前記シャワーヘッドは、この順に所定の軸の方向に配置されており、前記ステージは、前記所定の軸の方向に盛り上がる曲面を有する支持面を含む。この方法は、(a)前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける工程と、(b)前記成膜装置のシャワーヘッドから原料ガスを供給して、前記支持面に沿って反った基板上に堆積物を形成する工程とを備える。
この方法によれば、ステージ上において、基板の裏面は盛り上がる曲面に沿って延在するので、基板はステージの支持面に沿って反る。これ故に、チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、良好なギャップフィルが提供される。
本発明に係る方法では、前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける前記工程において、前記基板は、前記成膜装置のホルダを用いて前記ステージの前記支持面に取り付けられる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
本発明に係る方法の好適な実施例では、前記支持面の前記曲面は円筒形の側面の一部分からなることが好ましい。この支持面によれば、円筒形の側面に沿って基板の反りが形成される。或いは、本発明に係る方法では、前記支持面は球形の表面の一部分からなるエリアを有することが好ましい。この支持面によれば、基板の中心から外側に向けて基板の反りが形成される。
本発明に係る方法では、前記原料ガスは、前記シャワーヘッドのフェイスプレートに設けられた複数の供給口を介して供給されており、前記フェイスプレートは、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びる。この方法によれば、フェイスプレートがステージからシャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びるので、盛り上がる支持面のステージを用いても良好な成膜均一性が提供される。
本発明に係る方法では、前記ギャップは、前記基板に設けられた複数のトランジスタの一方を他方から分離するためのトレンチであることができる。この方法によれば、トレンチによるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。また、本発明に係る方法では、前記ギャップは、前記基板に設けられた複数のトランジスタのゲート間に位置することができる。この方法によれば、ゲートによるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。さらに、本発明に係る方法では、前記ギャップは、前記基板に設けられた複数の導電ライン間に位置する。この方法によれば、導電ラインによるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。
本発明の更なる別の側面は、基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための成膜装置用のステージである。このステージは、前記基板の裏面を支持するための支持面を備え、前記支持面は、前記ステージの内部から外部に向かう方向に盛り上がる曲面を含む。
本発明に係るステージでは、前記支持面のエッジ上の第1および第2の点を通過する第1の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線であり、前記支持面のエッジ上の第3および第4の点を通過する第2の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線または線分である。また、本発明に係るステージでは、前記支持面は円筒形の側面の一部分からなることが好ましい。さらに、本発明に係るステージでは、前記支持面は球形の表面の一部分からなることが好ましい。
本発明の更なる別の側面は、基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための絶縁膜CVD装置である。絶縁膜CVD装置は、(a)上記のステージと、(b)前記ステージを収容するチャンバとを備える。
この絶縁膜CVD装置によれば、基板がステージの支持面に取り付けられるので、基板の裏面は、所定の軸の方向に盛り上がる曲面に沿って延在する。これ故に、基板はステージの曲面に応じて反る。チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、ギャップへの原料ガスの供給が良好になり好適なギャップフィルが提供される。
本発明に係る絶縁膜CVD装置は、(c)前記ステージ上に前記基板を取り付けるためのホルダを更に備えることができる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
本発明のまた更なる別の側面は、絶縁膜CVD装置を用いて、基板上に設けられたギャップを埋め込むための絶縁物を堆積する方法である。前記絶縁膜CVD装置は、上記のステージを含む。この方法は、(a)前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける工程と、(b)前記絶縁膜CVD装置に原料ガスを供給して、前記支持面に沿って反った基板上に堆積物を形成する工程とを備える。
この方法によれば、ステージ上において、基板の裏面は盛り上がる曲面に沿って延在するので、基板はステージの支持面に沿って反る。これ故に、チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、良好なギャップフィルが提供される。
本発明に係る方法では、前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける前記工程において、前記基板は、前記絶縁膜CVD装置のホルダを用いて前記ステージの前記支持面に取り付けられる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
以上説明したように、本発明によれば、良好なギャップフィルを提供可能な成膜装置が提供され、この成膜装置のためのステージが提供され、また成膜装置を用いて絶縁物を堆積する方法が提供される。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の成膜装置、および基板上に設けられたギャップを埋め込む方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す図面である。成膜装置11は、基板の表面上に絶縁物を堆積してこの表面に設けられたギャップを満たすために用いられる絶縁膜CVD装置であることができる。成膜装置11は、例えば平行平板型のCVD(化学的気相成長)装置として用いられる。図2は、ステージ、ホルダおよび基板を示す図面である。図3(A)は、ホルダでステージにしっかりと取り付けられた基板Wを示す図面であり、図3(B)は、図3(A)に示された破線BOXの拡大図である。図4(A)は、図2に示されたI−I線に沿ってとられたステージの断面図であり、図4(B)は、図2に示されたII−II線に沿ってとられたステージの断面図である。
図1は、本実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す図面である。成膜装置11は、基板の表面上に絶縁物を堆積してこの表面に設けられたギャップを満たすために用いられる絶縁膜CVD装置であることができる。成膜装置11は、例えば平行平板型のCVD(化学的気相成長)装置として用いられる。図2は、ステージ、ホルダおよび基板を示す図面である。図3(A)は、ホルダでステージにしっかりと取り付けられた基板Wを示す図面であり、図3(B)は、図3(A)に示された破線BOXの拡大図である。図4(A)は、図2に示されたI−I線に沿ってとられたステージの断面図であり、図4(B)は、図2に示されたII−II線に沿ってとられたステージの断面図である。
図1および図2を参照すると、成膜装置11は、シャワーヘッド13と、ステージ15と、ホルダ17と、チャンバ19とを備える。シャワーヘッド13は、原料ガスGを供給するものであり、また電極を含む。ステージ15は、基板Wを搭載するものであり、また電極を含む。チャンバ19は、シャワーヘッド13、ステージ15およびホルダ17を収容する。ステージ15およびシャワーヘッド13は、この順に所定の軸Axに沿って配置されており、ステージ15は、基板Wの裏面WBを支持するための支持面15aを有している。支持面15aは、図4(A)および図4(B)に示されるように、所定の軸Axの方向に盛り上がる曲面を含む。ホルダ17は、ステージ15上に基板Wをしっかりと取り付けるために用いられる。なお、ホルダ17に替えて、ステージ15上に基板Wをしっかりと取り付けるために静電チャックを用いることができる。
この成膜装置11によれば、図3(A)に示されるように、基板Wがステージ15の支持面15aにホルダ17を用いて固定されるので、基板Wの裏面WBは、所定の軸の方向に盛り上がる曲面に沿って延在する。これ故に、図4(B)に示されるように、基板はステージの曲面に応じて反る。チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、原料ガスはギャップGapに容易に供給されるので良好なギャップフィルが提供される。
再び図1を参照すると、成膜装置11は、原料供給システム21を有する。原料供給システム21は、成膜のための原料を供給する原料源21a、21b、21cを有する。例えば、原料供給システム21は、シリコンソース21a、酸素ソース21b、フッ素ソース21cを含み、必要な場合には、窒素ソース、水素ソースを含むことができる。これらの原料源21a、21b、21cは、配管系23(23a。23b、23c)を介して成膜装置11に接続されており、シャワーヘット13に成膜のためのガスGSを供給している。また、シャワーヘッド13には、高周波電源25が接続されており、ステージ15はキャパシタ27を介して接地線に接続されている。高周波電源25からの高周波電力を用いて、原料ガスのプラズマがシャワーヘッド13とステージ15との間に形成される。チャンバ19には、減圧のためのポンプ29が接続されている。ポンプ29は、チャンバ19内を排気するだけでなく、成膜の反応生成物および原料ガスの残りを排気する。
再び図2を参照すると、ステージ15は、基板Wをガイドするためのガイド面15bを有する。ガイド面15bは、支持面15aの外周に沿って設けられている。ステージ15は、ホルダ17を支持する別の支持面15cを有する。ガイド面15bは、支持面15aと別の支持面15cとの間に位置しており、段差15dを形成している。段差15dは、支持面15aを別の支持面15cから区別している。段差15dの深さは、基板Wの厚みにほぼ等しい。ガイド面15bは、支持面15aに基板Wを配置したときに基板Wを受け入れる収容領域15eの周縁を規定している。一実施例のステージ15では、ガイド面15bは、支持面15aと別の支持面15cとを接続している。ステージ15の表面は、AlN、Al2O3、Al、ステンレス(SUS)といった材料から成る。
ホルダ17は、ステージ15の収容領域15eに位置する基板Wを押さえるための支持面17aを有している。ホルダ17は、基板Wの表面WF上に成膜を可能にする開口17bを有する。開口17bのサイズD1INは基板WのサイズDWより僅かに小さい。開口17bは、所定の軸Axの回りを周回する内側面17cによって規定される。ホルダ17のサイズD1OUTは、所定の軸Axの回りを周回する外側面17dによって規定される。ホルダ17のサイズは基板WのサイズDWより僅かに大きい。一実施例のホルダ17は、リング状部材である。ホルダ17はAlN、Al2O3、Al、ステンレス(SUS)といった材料から成る。ホルダ17を用いると、支持面17aが基板Wの周囲を押さえることができる。
図3(A)に示されるように、基板Wのエッジは、ステージ15上においてホルダ17によってしっかりと固定される。この固定により、基板Wの裏面WBは、支持面15aに沿って伸びることになると共に、基板Wはステージ15上において移動できなくなる。
ステージ15の支持面15aの盛り上がりを説明する。図4(A)は、図2に示されたI−I線に沿ってとられた断面図であり、支持面15aのエッジ上の第1の点A1および第2の点A2を通過しており所定の軸Axに沿って伸びる第1の基準面と支持面15aとの交差線を表している。この交差線は、ステージ15の支持面15aの盛り上がりを表しており、図4(A)に示されるように凸曲線である。図4(B)は、図2に示されたII−II線に沿ってとられた断面図であり、支持面15aのエッジ上の第3の点A3および第4の点A4を通過しており所定の軸Axに沿って伸びる第2の基準面と支持面15aとの交差線を表している。この交差線は、ステージ15の支持面15aの盛り上がりを表しており、図4(B)に示されるように凸曲線である。
図4(A)および図4(B)を参照すると、ステージ15の支持面15aは、所定の軸Axに直交する仮想平面Rrefを基準にして凸状に湾曲している。図4(A)に示されるように、支持面15aのエッジ上の点A1から点A2に支持面15a上を移動する点と仮想平面Rrefとの距離は、まず、支持面15aのエッジ上の点A1から離れるにつれて大きくなり、ある位置で最大値をとり、次いで、支持面15aのエッジ上の点A2に近づくにつれて小さくなる。また、図4(B)に示されるように、支持面15aのエッジ上の点A3から点A4に支持面15a上を移動する点と仮想平面Rrefとの距離は、まず、支持面15aのエッジ上の点A3から離れるにつれて大きくなり、ある位置で最大値をとり、次いで、支持面15aのエッジ上の点A4に近づくにつれて小さくなる。
一実施例では、図4(A)に示される凸曲線は曲率半径R1を有しており、図4(B)に示される凸曲線は曲率半径R2を有している。好適な実施例では、支持面15aは、曲率半径R3(=R1、R2)を有する球面の一部であることが好ましい。ほぼ等しい曲率で基板Wを反らせることができる。この支持面によれば、基板の中心から外側に向けて基板の反りが形成される。
次いで、シャワーヘッド13を説明する。図1に示されるように、シャワーヘッド13はフェイスプレート13aを有しており、フェイスプレート13aは原料ガスGを供給するための複数の供給口13bを有する。また、フェイスプレート13aは、ステージ15からシャワーヘッド13への向きに窪む曲面に沿って伸びる。この成膜装置11によれば、支持面15aの盛り上がりに対応して、フェイスプレート13aの表面は窪む。これ故に、盛り上がる支持面15aのステージを用いることに起因する成膜の均一性の低下を縮小できる。例えば、支持面15aが曲率半径R3(=R1、R2)を有する球面の一部である場合、フェイスプレート13aの表面は、支持面15aが曲率半径R3に対応した凹面に沿って伸びることが好ましい。ほぼ等しい曲率で基板Wを反らせることができると共に、成膜の均一性が維持される。
第1の実施の形態において、基板Wを反らせて基板Wの表面WFを凸状に変形させると、基板W上にギャップGapの開口のサイズがやや広がる。この広がりにより原料ガスがギャップGap内に導入されやすくなる。これにより、ギャップGapの開口部における堆積物が減り、オーバハング量が小さくなる。結果として、シリコン酸化物、USG(Undoped Silicate Glass)、BPSG(Boron&Phosphorus Silicate Glass)、BSG(Boron Silicate Glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、FSG(Fluorine Doped Silicate Glass)、a−C(Amorphous Catrbon)、SiN、SiONといった絶縁物による良好なギャップフィルが提供される。特に、アスペクト比が大きなギャップでは、ギャップフィルのための時間も相対的に長くなり、ギャップGapの開口部は長時間の成膜中に原料ガスに晒される。僅かではあるがギャップGapの開口の物理的な変形により、大きなアスペクト比のギャップGapにおいて原料ガスがギャップGap内に侵入しやすくなる。
(第2の実施の形態)
図5は、本実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す図面である。成膜装置31は、基板の表面上に絶縁物を堆積してこの表面に設けられたギャップを満たすために用いられる。成膜装置31は、例えば化学的気相成長(CVD)装置として用いられる。図6は、ステージ、ホルダおよび基板を示す図面である。図7(A)は、ホルダでステージにしっかりと取り付けられた基板Wを示す図面であり、図7(B)は、図7(A)に示された破線BOX1の拡大図である。図7(C)は、図7(A)に示された破線BOX2の拡大図である。図8(A)は、図6に示されたIII−III線に沿ってとられたステージの断面図であり、図8(B)は、図6に示されたIV−IV線に沿ってとられたステージの断面図である。
図5は、本実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す図面である。成膜装置31は、基板の表面上に絶縁物を堆積してこの表面に設けられたギャップを満たすために用いられる。成膜装置31は、例えば化学的気相成長(CVD)装置として用いられる。図6は、ステージ、ホルダおよび基板を示す図面である。図7(A)は、ホルダでステージにしっかりと取り付けられた基板Wを示す図面であり、図7(B)は、図7(A)に示された破線BOX1の拡大図である。図7(C)は、図7(A)に示された破線BOX2の拡大図である。図8(A)は、図6に示されたIII−III線に沿ってとられたステージの断面図であり、図8(B)は、図6に示されたIV−IV線に沿ってとられたステージの断面図である。
図5および図6を参照すると、成膜装置31は、シャワーヘッド33と、ステージ35と、ホルダ37と、チャンバ19とを備える。シャワーヘッド33は、原料ガスG2を供給するものであり、また電極を含む。ステージ35は、基板Wを搭載するものであり、また電極を含む。チャンバ19は、シャワーヘッド33、ステージ35およびホルダ37を収容する。ステージ35およびシャワーヘッド33は、この順に所定の軸Axに沿って配置されており、ステージ35は、基板Wの裏面WBを支持するための支持面35aを有している。支持面35aは、図8(A)および図7(B)に示されるように、所定の軸Axの方向に盛り上がる曲面を含む。ホルダ37は、ステージ35上に基板Wを取り付けるために用いられる。なお、ホルダ37に替えて、ステージ35上に基板Wをしっかりと取り付けるために静電チャックを用いることができる。
また、成膜装置31は、原料供給システム22を有する。原料供給システム22は、成膜のための原料を供給する原料源22a、22b、22cを有する。例えば、原料供給システム22は、ソース22a(例えば、メインガスとしてSiH4、TEOS、C3H6)、ソース22b(例えば、添加ガスとしてSiF4、NF3、O3)、ソース22c(例えば、添加ガスとしてTEB、TEPO)を含み、必要な場合には、追加のソースを含むことができる。これらの原料源22a、22b、22cは、配管系24を介して成膜装置11に接続されており、シャワーヘット33に成膜のためのガスGS2を供給している。
この成膜装置31によれば、図8(A)に示されるように、基板Wがステージ35の支持面35aにホルダ37を用いて取り付けられるので、基板Wの裏面WBは、所定の軸の方向に盛り上がる曲面に沿って延在する。これ故に、図8(B)に示されるように、基板Wはステージ35の曲面に応じて反る。チャンバ19内に原料ガスG2を供給して支持面35a上の基板Wの表面WFに成膜すれば、原料ガスはギャップに容易に供給されるので良好なギャップフィルが提供される。
成膜装置31は、第1の実施の形態と同様に、シャワーヘット13に成膜のためのガスGSを供給するための原料供給システム21と、シャワーヘッド33に接続された高周波電源25と、ステージ15に接続されたキャパシタ27、チャンバ19に接続されたポンプ29とを有する。
再び図6を参照すると、ステージ35は、基板Wをガイドするためのガイド面35bを有する。ガイド面35bは、支持面35aの外周に沿って設けられている。ステージ35は、ホルダ37を支持する別の支持面35cを有する。ガイド面35bは、支持面35aと別の支持面35cとの間に位置しており、段差35dを形成している。段差35dは、支持面35aを別の支持面35cから区別している。段差35dの深さは、基板Wの厚みにほぼ等しい。ガイド面35bは、支持面35aに基板Wを配置したときに基板Wを受け入れる収容領域35eの周縁を規定している。一実施例のステージ35では、ガイド面35bは、支持面35aと別の支持面35cとを接続している。
ホルダ37は、ステージ35の収容領域35eに位置する基板Wを押さえるための支持面37aを有している。ホルダ37は、基板Wの表面WF上に成膜を可能にする開口37bを有する。開口37bのサイズD2INは基板WのサイズDWより僅かに小さい。開口37bは、所定の軸Axの回りを周回する内側面37cによって規定される。ホルダ37のサイズD2OUTは、所定の軸Axの回りを周回する外側面37dによって規定される。ホルダ37のサイズは基板WのサイズDWより僅かに大きい。一実施例のホルダ37は、板状部材である。ホルダ37を用いると、支持面37aが基板Wの縁部を押さえる。
図7(A)に示されるように、基板Wのエッジは、ステージ35上においてホルダ37によってしっかりと固定される。この固定により、基板Wの裏面WBは、支持面35aに沿って伸びることになると共に、基板Wはステージ35上において移動できなくなる。
ステージ35の支持面35aの盛り上がりを説明する。図8(A)は、図6に示されたIII−III線に沿ってとられた断面を示しており、支持面35aのエッジ上の第1の点B1および第2の点B2を通過しており所定の軸Axに沿って伸びる第1の基準面と支持面35aとの交差線を表している。この交差線は、ステージ35の支持面35aの盛り上がりを表しており、図8(A)に示されるように凸曲線である。図8(B)は、図6に示されたIV−IV線に沿ってとられた断面を示しており、支持面35aのエッジ上の第3の点B3および第4の点B4を通過しており所定の軸Axに沿って伸びる第2の基準面と支持面35aとの交差線を表している。この交差線は、ステージ35の支持面35aの盛り上がりを表しており、図8(B)に示されるように線分(直線)である。この実施例は、一様に盛り上がっている。
図8(A)および図8(B)を参照すると、ステージ35の支持面35aは、所定の軸Axに直交する仮想平面Rrefを基準にして凸状に湾曲している。図8(A)に示されるように、支持面35aのエッジ上の点B1から点B2に支持面35a上を移動する点と仮想平面Rrefとの距離は、まず、支持面35aのエッジ上の点B1から離れるにつれて大きくなり、ある位置(以下、点B5として参照する)で最大値をとり、次いで、支持面35aのエッジ上の点B2に近づくにつれて小さくなる。また、図8(B)に示されるように、支持面35aのエッジ上の点B3から点B4に支持面35a上を移動する点と仮想平面Rrefとの距離は、一定である。その距離は、点B5における値に等しい。
好適な実施例では、図8(A)に示される凸曲線は曲率半径R4を有している。支持面35aは、曲率半径R4を有する円筒側面の一部であることが好ましい。一方向に関して、ほぼ等しい曲率で基板Wを反らせることができる。
次いで、シャワーヘッド33を説明する。図5に示されるように、シャワーヘッド33はフェイスプレート33aを有しており、フェイスプレート33aは原料ガスG2を供給するための複数の供給口33bを有する。また、フェイスプレート33aは、ステージ35からシャワーヘッド33への向きに窪む曲面に沿って伸びる。この成膜装置31によれば、支持面35aの盛り上がりに応じて、フェイスプレート33aの表面は窪む。これ故に、盛り上がる支持面35aのステージを用いても良好な成膜均一性が得られる。例えば、支持面35aが曲率半径R4を有する円筒側面の一部である場合、フェイスプレート33aの表面は、支持面35aが曲率半径R4に対応した凹面に沿って伸びることが好ましい。一方向に関してほぼ等しい曲率で基板Wを反らせることができると共に、成膜の均一性が維持される。
第2の実施の形態においては、図7(A)および図7(B)に示されるように、基板Wを反らせて基板Wの表面WFを凸状に変形させると、基板W上にギャップGapの開口のサイズがやや広がり、原料ガスがギャップGap内に導入されやすくなる。これにより、ギャップGapの開口部における堆積物が減り、オーバハング量が小さくなる。結果として、良好なギャップフィルが提供される。特に、アスペクト比が大きなギャップでは、ギャップフィルのための時間も相対的に長くなり、ギャップGapの開口部は長時間の成膜中に原料ガスに晒される。しかしながら、僅かではあるがギャップGapの開口の物理的な変形により、大きなアスペクト比ギャップGapにおいて原料ガスがギャップGap内に導入されやすくなる。
(第3の実施の形態)
図9〜図11は、本実施の形態に係る成膜装置を用いて絶縁物を堆積する方法の主要な工程を示す図面である。本実施の形態では、成膜装置を用いて絶縁物を堆積する方法の一例として素子分離用のトレンチに絶縁物を堆積する方法を説明する。
図9〜図11は、本実施の形態に係る成膜装置を用いて絶縁物を堆積する方法の主要な工程を示す図面である。本実施の形態では、成膜装置を用いて絶縁物を堆積する方法の一例として素子分離用のトレンチに絶縁物を堆積する方法を説明する。
図9を参照すると、トランジスタの素子分離のためのトレンチを基板51に形成する工程が示されている。基板51上には、トレンチのためのマスク53が形成されている。マスク53の材料は、レジスト、或いはシリコン酸化膜といった誘電体を用いることができる。また、基板51は、例えばシリコンウエハである。エッチング装置55を用いて、マスク53を用いて基板51をエッチングして、トレンチT1、T2を形成する。トレンチT1、T2のアスペクト比は、例えば3以上20以下であることが好ましい。また、トレンチT1、T2の開口サイズは例えば50ナノメートル程度であり、トレンチT1、T2の深さは例えば0.25マイクロメートル程度である。トレンチT1、T2を形成した後、基板51をエッチング装置55から取り出す。
マスク63を除去した後に、図10に示されるように、CVD装置といった成膜装置11(或いは成膜装置31)にセットする。詳述すれば、成膜装置11のホルダ17を用いて成膜装置11のステージ15に基板51を取り付ける。次いで、成膜装置11のシャワーヘッド17から原料ガスG3を供給すると共に、シャワーヘッド17とステージ15との間に高周波電力Pを印加して、ステージ15の支持面15aに沿って反った基板51上に堆積物を形成する。原料ガスG3としては、例えばTEOS、O2を供給して、USG(Undoped Silicate Glass)を堆積する。高周波電力Pのパワーとしては13.56MHz、350kHz帯で100Wから3000Wを用いることができる。図11に示されるように、トレンチT1、T1のギャップを満たすことができる程度の膜厚、例えば0.5マイクロメートル程度の堆積物57を形成する。また、本実施例では、ステージ15は、曲率半径1mを有する支持面15aを備える。なお、好適な曲率半径の範囲は、0.1m以上10m以下である。なお、ホルダ1に替えて、ステージ15上に基板Wをしっかりと取り付けるために静電チャックを用いることができる。
この工程によれば、基板51の裏面51aがステージ15の支持面15a(盛り上がる曲面)に沿って延在するので、基板51はステージ15の支持面15aに沿って反る。故に、チャンバ内に原料ガスG3を供給して支持面15a上の基板51の表面51bに成膜すれば、良好なギャップフィルが提供される。
また、フェイスプレート13aが、ステージ15の盛り上がりに対応する曲面に沿って伸びていれば、盛り上がる支持面15aを有するステージ15を用いても良好な成膜均一性を得ることができる。
次いで、例えばCMP法を用いて余敏な堆積物を除去して、トレンチT1、T2を埋め込む。この結果、余分な絶縁物が除去されてシリコンウエハの表面が露出すると共に、トレンチT1、T2に絶縁物が満たされる。この後に、トレンチにより分離された領域にトランジスタを形成する。
図12は、このように形成された半導体装置の一例を示す図面である。半導体装置61は、シリコン基板63に形成されており絶縁物で埋め込まれたトレンチ65a、65bを含む。トレンチ65aとトレンチ65bとの間には、電界効果トランジスタ67a、67bが形成されている。電界効果トランジスタ67a、67bは、それぞれ、ゲート69a、68bおよびゲート絶縁膜71a、71bを有する。電界効果トランジスタ67a、67bのために、ソース/ドレイン領域73a、73b、73cがシリコン基板63中に形成されている。ソース/ドレイン領域73a、73b、73cは、それぞれ、金属製の導電体75a、75b、75cに接続されている。これらの導電体75a、75b、75cは、絶縁物77a、77b、77cからなる層間絶縁領域77により電気的に絶縁されている。
既に説明したように、ギャップは、基板51に設けられた複数のトランジスタ67a、67bを別のトランジスタから分離するためのトレンチT1、T2であることができる。この方法によれば、トレンチによるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。また、ギャップは、基板に設けられた複数のトランジスタのためのゲート電極間に位置することができる。この方法によれば、ゲート電極によるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。さらに、ギャップは、前記基板に設けられた複数の導電ライン間に位置する。この方法によれば、導電ラインによるギャップに対して良好なギャップフィルが提供される。
成膜装置は、上記の実施の形態の一例として示された平行平板型CVD装置だけでなく、誘導結合型プラズマCVD装置といった絶縁膜CVD装置であることができる。絶縁膜CVD装置は、上記のステージと、このステージを収容するチャンバとを備える。この絶縁膜CVD装置によれば、基板がステージの支持面に取り付けられるので、基板の裏面は、所定の軸の方向に盛り上がる曲面に沿って延在する。これ故に、基板はステージの曲面に応じて反る。チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、ギャップへの原料ガスの供給が良好になり好適なギャップフィルが提供される。また、この絶縁膜CVD装置は、ステージ上に基板を取り付けるためのホルダを更に備えることができる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
この絶縁膜CVD装置は、基板上に設けられたギャップを埋め込むための絶縁物を堆積するために用いることができる。この堆積の方法は、ステージの支持面に基板を取り付ける。この後に、絶縁膜CVD装置に原料ガスを供給して、支持面に沿って反った基板上に堆積物を形成する。この方法によれば、ステージ上において、基板の裏面は盛り上がる曲面に沿って延在するので、基板はステージの支持面に沿って反る。これ故に、チャンバ内に原料ガスを供給して支持面上の基板の表面に成膜すれば、良好なギャップフィルが提供される。また、この方法では、基板は、絶縁膜CVD装置のホルダを用いてステージの支持面に取り付けられる。ホルダを用いれば、基板をステージに十分にしっかりと取り付けることができる。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるもので はない。また、本実施の形態では、成膜のための原料ガスを例示的に示しているけれども、これらの限定されること無い。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
11…成膜装置、13…シャワーヘッド、13a…フェイスプレート、13b…供給口、15…ステージ、15b…ガイド面、15c…別の支持面、15d…段差、15e…収容領域、17…ホルダ、17a…支持面、17b…開口、17c…内側面、17d…外側面、D1OUT…ホルダサイズ、D1IN…開口サイズ、19…チャンバ、G…原料ガス、W…基板、WB…基板の裏面、WF…基板の表面、DW…基板サイズ、15a…支持面、Gap…ギャップ、21…原料供給システム、21a、21b、21c…原料源、23(23a。23b、23c)…配管系、27…キャパシタ、25…高周波電源、29…ポンプ、Rref…仮想平面、R3、R1、R2…曲率半径、31…成膜装置、33…シャワーヘッド、33a…フェイスプレート、33b…供給口、35…ステージ、35a…支持面、35b…ガイド面、35c…別の支持面、35d…段差、35e…収容領域、37…ホルダ、G2…原料ガス、22…原料供給システム、22a、22b、22c…原料源、37a…支持面、37b…開口、37c…内側面、37d…外側面、D2IN…開口サイズ、D2OUT…ホルダサイズ、R4…曲率半径、G2…原料ガス、51…基板、51a…基板裏面、51b…基板表面、53…マスク、55…エッチング装置、T1、T2…トレンチ、57…堆積物、61…半導体装置、63…シリコン基板、65a、65b…トレンチ、67a、67b…電界効果トランジスタ、69a、68b…ゲート、71a、71b…ゲート絶縁膜、73a、73b、73c…ソース/ドレイン領域、75a、75b、75c…導電体、77a、77b、77c…絶縁物、77…層間絶縁領域
Claims (23)
- 基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための成膜装置であって、
原料ガスを供給するためのシャワーヘッドと、
前記基板のためのステージと、
前記シャワーヘッドおよび前記ステージを収容するチャンバと
を備え、
前記ステージおよび前記シャワーヘッドは、この順に所定の軸に沿って配置されており、
前記ステージは、前記基板の裏面を支持するための支持面を有しており、
前記支持面は、前記ステージから前記シャワーヘッドに向かう方向に盛り上がる曲面を含む、ことを特徴とする成膜装置。 - 前記ステージに前記基板を取り付けるためのホルダを更に備える、ことを特徴とする請求項1に記載された成膜装置。
- 前記所定の軸の方向に伸びており前記支持面のエッジ上の第1および第2の点を通過する第1の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線であり、
前記所定の軸の方向に伸びており前記支持面のエッジ上の第3および第4の点を通過する第2の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線または線分であり、
前記シャワーヘッドは、前記原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、
前記フェイスプレートの表面は、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びる、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された成膜装置。 - 前記支持面は円筒形の側面の一部分からなるエリアを有する、ことを特徴とする請求項1に記載された成膜装置。
- 前記シャワーヘッドは、前記原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、
前記フェイスプレートの表面は、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びており、
前記フェイスプレートは円筒形の側面の一部分からなるエリアを有する、ことを特徴とする請求項4に記載された成膜装置。 - 前記支持面は球形の表面の一部分からなるエリアを有する、ことを特徴とする請求項1に記載された成膜装置。
- 前記シャワーヘッドは、前記原料ガスを供給するための複数の供給口を有するフェイスプレートを有しており、
前記フェイスプレートの表面は、前記ステージから前記シャワーヘッドへの向きに窪む曲面に沿って伸びており、
前記フェイスプレートは球形の表面の一部分からなるエリアを有する、ことを特徴とする請求項6に記載された成膜装置。 - ステージおよびシャワーヘッドを有する成膜装置を用いて、基板上に設けられたギャップを埋め込むための絶縁物を堆積する方法であって、前記ステージおよび前記シャワーヘッドは、この順に所定の軸の方向に配置されており、前記ステージは、前記所定の軸の方向に盛り上がる曲面を有する支持面を含み、
前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける工程と、
前記成膜装置のシャワーヘッドから原料ガスを供給して、前記支持面に沿って反った基板上に堆積物を形成する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける前記工程では、前記基板は、前記成膜装置のホルダを用いて前記ステージの前記支持面に取り付けられる、ことを特徴とする請求項8に記載された方法。
- 前記支持面の前記曲面は円筒形の側面の一部分からなる、ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載された方法。
- 前記支持面の前記曲面は球形の表面の一部分からなる、ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載された方法。
- 前記原料ガスは、前記シャワーヘッドのフェイスプレートに設けられた複数の供給口を介して供給されており、
前記フェイスプレートは、前記支持面の盛り上がりに合わせて窪む曲面に沿って伸びる、ことを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載された方法。 - 前記ギャップは、前記基板に設けられた複数のトランジスタの一方を他方から分離するためのトレンチである、ことを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載された方法。
- 前記ギャップは、前記基板に設けられた複数のトランジスタのゲート間に位置する、ことを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載された方法。
- 前記ギャップは、前記基板に設けられた複数の導電ライン間に位置する、ことを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載された方法。
- 基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための成膜装置用のステージであって、
前記基板の裏面を支持するための支持面を備え、
前記支持面は、前記ステージの内部から外部に向かう方法に盛り上がる曲面を含む、ことを特徴とするステージ。 - 前記支持面のエッジ上の第1および第2の点を通過する第1の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線であり、
前記支持面のエッジ上の第3および第4の点を通過する第2の基準面と前記支持面との交差線は、凸曲線または線分である、ことを特徴とする請求項16に記載されたステージ。 - 前記支持面の曲面は円筒形の側面の一部分からなる、ことを特徴とする請求項16または17に記載されたステージ。
- 前記支持面の曲面は球形の表面の一部分からなる、ことを特徴とする請求項16または17に記載されたステージ。
- 基板の表面上に絶縁物を堆積して前記表面に設けられたギャップを満たすための絶縁膜CVD装置であって、
請求項16〜19のいずれか一項に記載されたステージと、
前記ステージを収容するチャンバと
を備える、ことを特徴とする絶縁膜CVD装置。 - 前記ステージに前記基板を取り付けるためのホルダを更に備える、ことを特徴とする請求項20に記載された絶縁膜CVD装置。
- 絶縁膜CVD装置を用いて、基板上に設けられたギャップを埋め込むための絶縁物を堆積する方法であって、前記絶縁膜CVD装置は、請求項16〜19のいずれか一項に記載されたステージを含み、
前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける工程と、
前記絶縁膜CVD装置に原料ガスを供給して、前記支持面に沿って反った基板上に堆積物を形成する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記ステージの前記支持面に前記基板を取り付ける前記工程では、前記基板は、前記絶縁膜CVD装置のホルダを用いて前記ステージの前記支持面に取り付けられる、ことを特徴とする請求項22に記載された方法。
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JP2005253925A JP2007067296A (ja) | 2005-09-01 | 2005-09-01 | 成膜装置、ステージ、絶縁膜cvd装置および絶縁物を堆積する方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011054910A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Asahi Glass Co Ltd | プラズマ処理装置 |
-
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