JP2007081404A

JP2007081404A - マスクを備えたプラズマｃｖｄ成膜装置

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Publication number: JP2007081404A
Application number: JP2006246571A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kaido; 進太郎海道; Masashi Yamaguchi; 正史山口; Yoshinori Morisada; 佳紀森貞; Nobuo Matsuki; 信雄松木; Kyu Tae Na; ナ・キュータエ; Eun Kyung Baek; バエク・エウン・キュン
Original assignee: ASM Japan KK; Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: ASM Japan KK; Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-29
Also published as: US20070065597A1

Abstract

【課題】ウエハの上面外周部及び側面部への膜形成を防止し、さらに均一な膜厚及び均一な特性を有する膜を形成するプラズマCVD成膜装置及び方法を与える。
【解決手段】直径Dw及び厚さTwを有するウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置１は、真空チャンバ６と、シャワープレート２１と、ウエハ４の外周上面を覆うためのマスク上部と、ウエハ４の側面部を覆うためのマスク側部を有するマスク２２を含む。マスク側部はDw+αの内径を有し、マスク上部はマスク上部の底面とトッププレート３のウエハ支持面との間にTw+βのクリアランスで配置され、ここでαはゼロ以上であり、βはゼロ以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、半導体製造装置に関し、特に、トッププレート付近の構造に特徴を有するプラズマCVD成膜装置に関する。

図１は、従来のプラズマ処理装置を略示したものである。プラズマ処理装置1は、反応チャンバ6、ガス給気口5、円形上部電極9並びにトッププレート3及びヒータ2から構成される下部電極から成る。ガス配管（図示せず）から、ガスがガス給気口5を通じて導入される。円形上部電極9はガス給気口5の直下に設けられている。上部電極9は中空構造を有し、その底面には多くの給気孔が設けられ、そこからガスがウエハ4へ向けて噴射される。この場合、上部電極9は、複数のガス給気孔を有するシャワープレート11がメンテナンス作業を容易にしかつコンポーネントのコストを削減するために取外し可能であるような構造を有する。

付加的に、反応チャンバ6の底部には、排気口10が設けられている。この排気口は外部の真空ポンプ（図示せず）に結合され、その結果、反応チャンバ6の内部が真空排気される。トッププレート3は上部電極9と平行に対向して配置されている。トッププレートはウエハ4を支持し、ヒータ2により連続的にウエハ4を加熱し、ウエハ4を所定温度（−５０℃〜６５０℃）に維持する。ガス給気口5及び上部電極19は反応チャンバ6から電気的に絶縁され、外部の第１高周波電源7に接続されている。この図では、第２高周波電源8も接続されている。符号12は接地を示す。こうして、上部電極9及び下部電極は高周波電極として機能し、ウエハ4近傍にプラズマ反応場を形成する。ウエハ4の表面に形成される膜の種類及び特性は、原料ガスの種類及び流量、温度、RF周波数、プラズマ空間分布並びに電気的ポテンシャル分布に依存して変化する。

しかし、従来技術では、膜がウエハの外周部上面及び側面部に形成されかつプロセスによってはパーティクルが形成されるため、これらの部分への膜形成を防止する必要がある。ここに参考文献として組み込む米国特許第4,932,358号、特開平４−２６８７２４及び米国特許第5,304,248号には、熱CVDに関してであるが、ウエハ外周部がシールドまたはシールリングにより覆われ、該リングがウエハの少なくとも一部と接触する方法が開示されている。
特開平４−２６８７２４号

しかし、ウエハのエッジ部にリングを設置するこの方法をプラズマCVDで使用すれば、マスク近傍で異常な膜成長が生じ、その結果、例えば、膜厚の均一性が損なわれることになる。

したがって、ひとつの態様において、本発明の目的は、ウエハの外周部上面及び側面部への膜形成を防止し、さらに均一な膜厚及び均一な特性を有する膜を形成するプラズマCVD成膜装置を与えることである。

また、本発明の他の目的は、製造コストが廉価でかつ構造がシンプルなプラズマCVD成膜装置を与えることである。

さらに、本発明の他の目的は、ウエハの外周部に膜が蒸着することなく、高い膜厚均一性で成膜するプラズマCVD成膜方法を与えることである。

本発明はさまざまな実施例で上記目的のひとつまたはそれ以上を達成できる。しかし、本発明は上記目的及び実施例に限定されず、本発明はこれらの目的以上の効果を示すものである。

ひとつの態様において、本発明は、直径Dw及び厚さTwを有するウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置を与え、当該装置は、(i)真空チャンバと、(ii)真空チャンバ内に設置され、２つの電極の一方として機能するシャワープレートと、(iii)該シャワープレートと実質的に平行に対向して設置され、ウエハを載置するためのトッププレートであって、該トッププレートはもう一方の電極として機能し、下部位置と上部位置との間で移動可能であるところのトッププレートと、(iv)ウエハの外周部上面を覆うためのマスク上部であり、該マスク上部はマスク上部の底面とトッププレートのウエハ支持面との間で、Tw+βのクリアランスで配置されており、ここで、βはゼロ以上であり、好ましくはβ＝０.０５〜０.７５mmであり、０.１mm、０.２mm、０.４mm、０.６mm、０.７mm及びこれらの任意の２数間の値を含む、ところのマスク上部と、(v)トッププレートが上部位置にある際にウエハの側面部を覆うためのマスク側部であって、該マスク側部はDw+αの内径を有し、ここでαはゼロ以上であり、例えば、０.０３〜４mmであって、好ましくはα＝０.０５〜２mmであり、０.１mm、０.５mm、１.０mm、１.５mm及びこれらの任意の２数間の値を含む、ところのマスク側部と、から成る。マスク上部及びマスク側部により、ウエハのエッジ部での不所望な膜形成は、膜厚均一性を犠牲にすることなく効果的に防止される（例えば、１０％またはそれ以下に維持される）。不均一性は、中心での膜厚（Tc）とエッジ部近傍での膜厚（Te）を比較することにより測定され、Te/Tcで表される。ウエハは外周部に沿ってフラットな部分を有するオリエンタルフラット付きウエハであってもよい。その場合、Dwはウエハの最も外側の直径として定義される。

上記実施例は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。

マスク上部は約１０^−５Ω・cmから約１０^３Ω・cmのバルク抵抗率を有する。上記バルク抵抗率を有するシリコンのような材料がマスク上部として使用される場合、ウエハのエッジ部での不所望なマスク形成は膜厚均一性を低下させることなく防止される。しかしながら、ある実施例において、シリコンはプラズマクリーニング処理中にエッチングにより侵食されやすく、その結果マスクはダメージを受ける。セラミックス（例えば、Al2O3）のような材料がベベルマスクとして使用される場合、エッチングによる侵食の問題は解消される。例えば、マスク上部は約１０^６Ω・cmまたはそれ以上のバルク抵抗率を有してもよい。しかしながら、膜厚の非均一性はプラズマCVDにより、例えば、約１５％に増加する。よって、ひとつの実施例において、シャワープレートはガス放出部及びベース部から成り、ガス放出部は直径Dwを有し、それはDw-d＜Ds＜Dw+３d（ここで、dはシャワープレートとトッププレートとの間の距離）を充たし、それは、Dw-0.5d＜Ds＜Dw+２.５d、Dw＜Ds＜Dw+２d、Dw+0.5d＜Ds＜Dw+１.５d、及び上記任意の組み合わせにより定義される範囲を含む。ひとつの実施例において、不等式Dw＜Ds＜Dw+２dを充たす。上記において、強化プラズマ領域が制御可能であり、それにより膜厚均一性が増加する。ひとつの実施例において、ｄは約３ｍｍから約５０ｍｍ（ひとつの実施例において７〜２５ｍｍまたは１０〜２０ｍｍ）の範囲内にある。

ひとつの実施例において、マスク上部及びマスク側部は一体となり、ベベルマスクを構成する。他の実施例において、マスク側部はトッププレートの一部であってもよい。さらに他の実施例において、マスク側部はトッププレートの外周に設置された絶縁リング構造体の一部であってもよい。ひとつの実施例において、マスク側部はリング構造体またはベベルマスクにより、完全にまたは部分的に構成される。便宜上、マスク上部を含む一体部を“ベベルマスク”または“マスク”と呼ぶ。よって、ベベルマスクは少なくともマスク上部を含み、マスク側部の全部または一部をさらに含んでもよい。

マスク側部がトッププレートの一部により構成される際、トッププレート自身は絶縁体であってもよい（例えば、AlN製トッププレート）。ヒータ及び電極は、絶縁トッププレートが載置されている他のブロック内に設置される。他に、ヒータ及び／または電極は絶縁トッププレート内に埋設されてもよい。

ひとつの実施例において、ガス流出部は平坦である。他の実施例において、ガス放出部は複数のガス給気孔及び、複数のガス給気孔が形成されている面から下方に突起するプラズマ強化スパイクにより構成され、ここで、Dsはプラズマ強化スパイクの最も外側のスパイクにより画定される領域の外径である。ひとつの実施例において、複数のガス給気孔の最も外側の給気孔により画定される領域は直径Dhを有し、これはDs-２d＜Dh（ひとつの実施例において、Ds-d＜Dh）を充たす。給気孔は約０.２mmから約２mm（ひとつの実施例では約０.４ｍｍから約１.０ｍｍ）の直径を有し、スパイクは約１ｍｍから約１０ｍｍ（ひとつの実施例では、約２ｍｍから約６ｍｍ）の長さを有する。プラズマ強化スパイクを有するシャワープレートは、ここに参考文献として組み込む本願出願人のひとりである日本エー・エス・エム株式会社に譲渡された、２００５年２月１８日出願の米国特許出願第11/061,986号に開示されており、本発明のひとつの実施例において使用可能である。

ひとつの実施例において、トッププレートは導体であり、その外周の周りの外側環状リセス及びウエハを支持するための該環状リセス上に配置された絶縁リング構造体を有する。絶縁リング構造体は内側環状リセスを有してもよい。絶縁リング構造体の外周上面により形成される平面は導体トッププレートの上面により形成される平面より高い。絶縁リング構造体は０.８Dwから１.２Dw（ひとつの実施例では、０.９Dwから１.１Dw）の内径を有する。上記において、強化プラズマ領域が制御可能であり、それにより膜均一性が向上する。

ひとつの実施例において、マスク上部は、内周部において、約２ｍｍまたはそれ以下（０.３ｍｍ、０.５ｍｍ、１.０ｍｍ、１.５ｍｍ及びこれらの任意の２数間の値を含む）の厚さを有し、内側に先細りした（好ましくは環状）部分を有する。ひとつの実施例において、マスク上部は、ウエハの最も外周から約０.３ｍｍから約３ｍｍ（０.５ｍｍ、１.０ｍｍ、１.５ｍｍ、２.０ｍｍ、２.５ｍｍ及びこれらの任意の２数間の値を含む）の範囲のウエハ上面を覆う。

上記において、数値範囲が２数により定義される場合、その数値はその範囲に包含されてもされなくてもよい。

ひとつの実施例において、ベベルマスクは、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン及び金属含浸セラミックから成る集合から選択されるひとつまたはそれ以上の材料から成る。

ひとつの実施例において、トッププレートは外径Dssを有し、それは１.０４Dw＜Dss＜１.５Dw（好ましくは１.１Dw＜Dss＜１.３Dw）を充たす。ひとつの実施例において、トッププレートが上部位置にある際、マスク側部はウエハの外側のトッププレートの外周上面の上に載る（外周上面が最上面である必要がなく、トッププレートの最下面であってもよい）。他の実施例において、マスク側部はウエハの外側の絶縁リング構造体の外周上面の上に載ってもよい。

上記すべての実施例において、ひとつの実施例で使用された任意の構成要件は、置換が容易ではなく逆効果である場合を除き、他の実施例において相互に交換して使用可能である。また、本発明は装置及び方法に等しく適用される。

他の態様において、本発明は、プラズマCVDによりウエハ上に、例えば、１０％またはそれ以下の膜厚非均一性を有する薄膜を形成するための方法を与え、当該方法は、(i)シャワープレートと実質的に平行に対向して設置されたトッププレート上にウエハを載置する工程と、(ii)ウエハ上にマスク上部を配置する工程であって、マスク上部がゼロ以上（好ましくは０.０５〜０.７５mm）のクリアランス間隔でウエハの外周部上面を覆い、マスク側部がトッププレートの外周に配置され、ゼロ以上（好ましくは０.０５〜２mm）のクリアランスでウエハの側面部を覆うところの工程と、(iii)プラズマCVDによりウエハ上に薄膜を形成するべくトッププレートとシャワープレートとの間に高周波電力を印加する工程とから成る。

例えば、上記実施例は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。

当該方法はさらに、ガス放出部及びベース部から構成されるシャワープレートを与える工程を含み、該ガス放出部は直径Dsを有し、Dw-d＜Ds＜Dw+３dを充たし、ここでDwはウエハの直径であり、ｄはシャワープレートとトッププレートとの間の距離である。当該方法はさらに、導体であり、その外周の周りに外側環状リセスを有するトッププレート及びウエハを支持するための該環状リセス上に配置される絶縁リング構造体を与える工程を含む。当該方法はさらに、内側外周で約２mmまたはそれ以下の厚さを有しかつ内側に先細りした部分を有するマスク上部を与える工程を含む。当該方法はさらに、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン、及び金属含浸セラミックから成る集合から選択されるひとつまたはそれ以上の材料から成るベベルマスクを与える工程を含む。当該方法はさらに、外径Dssを有するトッププレートを与える工程を含み、ここで、Dssは１.０４Dw＜Dss＜１.５Dwを充たし、Dwはウエハの直径である。

上記方法において、装置の任意の実施例で使用された構成要件が、単独でまたは任意に組み合わせて使用可能である。

発明及び従来技術に対する利点を要約する目的で、発明のいくつかの目的及び利点が説明された。もちろん、これらすべての目的または利点が必ずしも本発明の任意の特定の実施例に従って達成されるものではない。よって、例えば、発明は、ここに教示または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなくここに教示されるようなひとつまたは複数の利点を達成しまたは最適化する方法で実施または実行され得ることは当業者の知るところである。

本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の好適実施例の詳細な説明により明らかとなる。

以下、本発明を、好適実施例を参照して、詳細に説明する。しかし、この好適実施例は本発明を限定するものではない。

本発明で処理されるウエハは、これに限定されないが、厚さが０.７２５±０.０２５mmで直径が２００ｍｍのウエハ及び厚さが０.７７５±０.０２５mmで直径が３００ｍｍのウエハを含む。被処理ウエハに適した寸法を有するベベルマスクを選択することにより、ウエハサイズに対する制限は課されない。さらに、必要により、トッププレート及びシャワープレートはウエハサイズに応じて適宜選択可能である。オリエンタルフラット付きウエハの場合、マスク及びシャワープレートはオリエンタルフラット付きウエハの外形に対応するように構成されてもよい。また、ノッチ付きウエハの場合、マスクは、ノッチ部分に対応する局所的に内側に伸張する部分によりノッチ部分を覆うように構成されてもよい。上記において、“直径”は通常最大の直径を意味する。

本発明において、ベベルマスクはウエハのいずれの部分とも接触しない。マスクがウエハと接触すると、パーティクルが生成されやすいからである。ウエハ及びマスクが離れていると、異常なプラズマ放電が発生する可能性がある。ウエハとマスクとの間のクリアランスが大きくなると、ウエハの外周部上面への膜形成を防止できない。上記に鑑み、ひとつの実施例において、クリアランスβ（マスク上部の底面とウエハの上面との間のクリアランス）はゼロ以上（好ましくは、０.０５〜０.７５mm）である（図５の例３参照）。ひとつの実施例において、クリアランスα（マスク側部の内側面とウエハの側面との間のクリアランス）はゼロ以上（好ましくは、０.０５〜２ｍｍ）である。

マスク側部62は、図１３のA1、B1及びC1に示されるように、ベベルマスク60により構成される（この図面は、説明の都合上、簡略化してある）。この実施例において、マスク側部62及びマスク上部61はベベルマスク60を構成するように一体的に形成または鋳造される。他の実施例において、マスク側部62’は、図１３のA2、B2及びC2に示されるように、マスク60’及びリング構造体90’/80’またはトッププレート70’の外周凸部91の両方により構成されてもよい。さらに他の実施例において、マスク側部62’’は、図１３のA3、B3及びC3に示されるように、リング構造体90’’/80’’または外周凸部91’により構成されてもよい。すべての場合において、クリアランスαは、ウエハの側面部とマスク側部62、62’及び62’’の面との間の距離として適正に決定される。

ベベルマスク60、60’及び60’’は、図１３のA1、A2及びA3に示すように、トレンチを有しないリング構造体90、90’及び90’’上にそれぞれ載っている。他の実施例において、ベベルマスク60、60’及び60’’は図１３のB1、B2及びB3に示すように、トレンチ82を有するリング構造体80、80’及び80’’上にそれぞれ載っていてもよい。さらに他の実施例において、ベベルマスク60、60’及び60’’は図１３のC1、C2及びC3に示されるように、トッププレート70、70’及び70’’上にそれぞれ載っていてもよい。さらに他の実施例において、ベベルマスクはリング構造体またはトッププレートの表面に載ることなく、リフトピンのような他の構造体により支持されてもよい。図１３のC2及びC3において、トッププレート70’または70’’は、ウエハ支持部92の上面より高い上面を有する外周凸部91または91’を含み、外周領域でのプラズマ励起を調節するために、トッププレートは好適にAlNのような絶縁材料から成るが、図１３のA1〜A3及びB1〜B3のトッププレートは導体であってもよい（リング構造体は絶縁体であってもよい）。また、図１３のC3において、ヒータ85（及び電極）はトッププレート70’’内に埋設されている。図１３のC2において、ヒータ（及び電極）は絶縁体トッププレートが載置されている他のブロック内に設置されている。

図１３のA1、B1及びC1は、図１１、図８及び図７でそれぞれさらに詳細に説明する。

マスクは、トッププレート、または該トッププレートの周りに垂直に設置されたマスク支持部材若しくはウエハ配置領域の外側のトッププレートの外周近傍に設けられた穴を通じて挿入されるマスクリフトピンのような他の部材上に載っていてもよい。マスクはリアクタの上側から吊り下げられてもよく、あるいはリアクタの側壁から伸張した支持体により支持されてもよい。マスクは構造的に支持部材に結合することも可能であるが、いずれの部材にも結合せず部材上に載っていてもよい。

マスクは、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン及び金属含浸セラミックから成る集合から選択されるひとつまたはそれ以上の材料から成る。バルク抵抗率が約１０^−５Ω・ｃｍから約１０^３Ω・ｃｍのシリコンのようなウエハと同様のバルク抵抗率を有する材料がベベルマスクとして使用される場合、ウエハのエッジ部への不所望な膜形成は膜厚不均一性を低下させることなく防止できる（図３の例１を参照）。

しかし、シリコンはプラズマクリーニング処理中にエッチングにより侵食されやすく、その結果マスクがダメージを受ける。セラミック（例えば、Al2O3）のような材料がベベルマスクとして使用される場合、エッチングによる侵食の問題は解決可能である。例えば、ベベルマスクは約１０^６Ω・ｃｍまたはそれ以上のバルク抵抗率を有してもよく、他の実施例において、バルク抵抗率は１０^−５Ω・ｃｍまたは１０^６Ω・ｃｍであってもよい。しかし、膜厚非均一性は、プラズマCVDにより例えば約１５％まで増加する（図３の例１参照）。

ベベルマスクの上面はシャワープレート（上部電極）と対向し、プラズマに晒される。マスクが絶縁体の場合、絶縁体マスクにより一部が覆われるひとつの実施例において、厚さ約０.８ｍｍのシリコンウエハがトッププレート（下部電極）上に載置され、例えば厚さ約０.５〜１ｍｍの絶縁体マスクによりその上を覆われる。付加的に、マスクはウエハの外側の外周部で例えば約２〜５ｍｍの厚さを有し、プロセス上の観点から十分な強度を与えることが要求される。その結果、マスクの内側エッジ内側のSiウエハ面及びマスクの内側エッジ外側のセラミック部分は、対向する電極及びプラズマに対して電気的に非均一となる。このため、プラズマが局所的に集中し、マスクの内側エッジから例えば約０.５〜１.０ｍｍ付近ではシリコンウエハ上に通常ではない膜厚の膜が成長する。

ひとつの実施例において、プラズマ集中が生じるマスクの内側エッジ外側の部分に関して、上部電極と下部電極との間の実効距離を増加することにより、マスクの内側エッジ付近外側のプラズマ集中は緩和され、それによって、膜厚の均一性が実現される。実効距離は、キャパシタと考えられる上部電極と下部電極との間の電気的距離であり、実際のまたは物理的な距離である必要はない。

突起（プラズマ強化スパイク）が配置されるシャワープレートが使用される場合には、マスクの内側エッジ外側部分のプラズマ強度を和らげるために、マスクの内側エッジにより包囲される内側領域に対応する内側にのみ突起を配置することにより、マスクの内側エッジ近傍のプラズマ集中を緩和できる。

付加的に、突起を有しないシャワープレートが使用される場合、マスクの内側エッジの外側領域において上部電極と下部電極との間の実効距離を広げることにより、マスクの内側エッジ近傍のプラズマ集中を緩和できる。

また、上部電極と下部電極との間の実効距離は、トッププレート（下部電極）の外周に絶縁リング構造体を配置することにより調節することができる。

ひとつの実施例において、シャワープレートはガス放出部及びベース部から成り、ここでガス放出部は直径Dsを有し、それはDw-d＜Ds＜Dw+3d（Dwはウエハの直径を示し、ｄはシャワープレートとトッププレートとの間の距離を示す）を充たす。他の実施例において、Dw-0.5d＜Ds＜Dw+2.5d、Dw＜Ds＜Dw+2d、Dw+0.5d＜Ds＜Dw+1.5dまたはこれらの最大値と最小値の任意の組み合わせが使用されてもよい。上記において、強化プラズマ領域は制御可能であり、それにより膜厚均一性は向上する（図１０の例５及び図６及び１３の例４及び６を参照）。上記において、“バルク抵抗率”はマスクを構成する材料の抵抗率を意味し、その上に形成される被膜ではない。

ひとつの実施例において、ベベルマスクの上部（マスク上部）は内周部で約２ｍｍまたはそれ以下（例えば、０.５〜１ｍｍ）の厚さを有し、内側に先細りした部分（好ましくは環状）を有する。ひとつの実施例において、テーパー角度は、ウエハまたはトッププレートの上面に対して１０°〜４５°または２０°〜３０°である。ひとつの実施例において、ベベルマスクはウエハの最も外周から約０.３ｍｍから約３ｍｍの範囲でウエハの上面を覆う。この範囲はテーパー部分の長さに対応してもよい。これらの構成はウエハエッジ近傍のプラズマ強度に影響を及ぼし、膜厚の高い均一性に寄与する。

実施例において、あらゆる適当なシャワープレートが使用可能である。ひとつの実施例において、シャワープレートの表面には、複数のガス給気孔及び表面から突起した突起部が形成される。図７はこの実施例の部分断面図を示す。この図は説明上簡略化してある。例えば、実際にはマスク60は、この実施例ではトッププレート70の外周部上面と接触している。また、ヒータがこの図には示されていない。ヒータは図１３のC3に示されるように、トッププレート内に埋設されるか、またはトッププレートから分離される（例えば、トッププレートはヒータ上に配置される）。シャワープレート21はベース部40及びガス放出部41から成る。突起（プラズマ強化スパイク）42がガスを導入するための給気孔43の周囲に均等に配置され、例えば六角柱及び四角錐のような多角柱または多角錐の形状を有する。突起42が配置されている領域の直径（Ds）をベベルマスク60の内径（Dm）にほぼ一致させることにより、マスクの内側エッジ部近傍での異常な膜厚の成長は防止され、それにより均一な膜厚の膜が得られる。上記したように、Dsは不等式、Dw-d＜Ds＜Dw+3dを充たし、方程式（Dw-Dm）＝２γ（例えば、γ＝０.５〜２.５mm）も充たす。よって、不等式Dm+2γ-d＜Ds＜Dw+2γ+3dを充たす。ここで、γはDmの約１％でありかつｄの約１０％であり、よってひとつの実施例において、不等式Dm-d＜Ds＜Dm+3dを実質的に充たす。

ひとつの実施例において、給気孔43の大きさは約０.２ｍｍから約２ｍｍであり、突起42の高さは約２ｍｍから約１０ｍｍである。シャワープレートは例えば、表面が陽極酸化されたアルミニウムから成る。この実施例のシャワープレートに関する詳細は、ここに参考文献として組み込む、本願出願人の一人である日本エー・エス・エム株式会社に譲渡された２００５年２月１８日出願の米国特許出願第11/061,986号に開示されている。

上部電極と下部電極との間隔（この実施例では、シャワープレート11とトッププレート70との間隔）がｄで表されかつウエハ30の直径がDwで表される際、シャワープレート11の突起41を有する領域の直径Dsはひとつの実施例においてDw-d＜Ds＜Dw+3dを充たす。Dsがこの範囲内にある場合、膜厚均一性が改善される。また、複数のガス給気孔43を有する領域の直径Dhはひとつの実施例においてDs-2d＜Dhを充たす。他の実施例において、DwはDhとほぼ同じである。上記において、ｄは約３ｍｍから約５０ｍｍ（好ましくは、１０ｍｍから２５ｍｍ）である。

ウエハの外周部上面及び側面部への膜形成を防止するために、マスクとウエハの上面との間にクリアランスを設けることは本質的であり、直接的接触及び異常放電を避けるために、クリアランスは特定の範囲内にあることが必要である。ベベルマスク60の上部61（マスク上部）の底面とトッププレート70のウエハ支持面との間の距離は、ウエハ30の厚さTwにギャップβを足したものと実質的に等しい（ここで、βはマスクの上部61とウエハ30の上面との間の距離である）。βはゼロ以上（好ましくは、０.０５ｍｍ〜０.７５ｍｍ）である。内径DhはDw+２×αと実質的に等しい（ここで、αはウエハ30の側面部とマスク60の側部62、すなわちマスク側部との間の距離である）。αはゼロ以上（好ましくは、０.０５ｍｍ〜２ｍｍ）である。

また、この実施例において、マスク60の上部61の内周部64は約２ｍｍまたはそれ以下（例えば、０.５ｍｍ〜１ｍｍ）の厚さを有し、上部61は内側に先細りした部分63を有する。テーパー部分63はウエハ30の外周を覆う長さを有する。テーパー部分63により、実効電極距離がウエハの外周方向に向かって徐々に大きくなり、それによりウエハの外周部でのプラズマ集中が減少する。

ひとつの実施例において、オリエンタルフラット付きウエハが円形シリコンウエハの替わりに使用される場合、ベベルマスクの内側エッジがオリエンタルフラット付きウエハの外周に沿った形状を有するベベルマスクが使用され、その結果、マスクはひとつの実施例でエッジから約０.５ｍｍから約２.５ｍｍだけウエハの外周全体を覆うことができる。付加的に、シャワープレートに突起が配置される領域に対しても同じ修正が加えられる。すなわち、ベベルマスクの内側エッジに沿った形状を有するシャワープレートが使用されてもよい。ウエハの中心から外周までの距離をRwとすると、ひとつの実施例において、シャワープレートの突起が配置されている領域は中心からRw+Tの内側領域内にある。ここで、Tは好適には-ｄ/2＜T＜3ｄ/2の範囲の値である（ひとつの実施例において、０＜T＜ｄ）。

ひとつの実施例において、ノッチ付きウエハが使用される場合、ウエハエッジから中心に向かって長さが１〜１.２５ｍｍのマーキングが通常存在する。この場合、ノッチを完全に覆うように、ノッチを覆うベベルマスクの内側寸法を局所的に１.３ｍｍから２.０ｍｍだけ長くすることにより、ノッチ近傍での膜の堆積は防止される。

図８は説明上簡略化した一つの実施例の部分断面図である。この実施例において、ウエハ30が載置されるトッププレート70’は、内側部73及び外周部80（リング構造）から成り、該内側部73は導電材料から成り、外周部80は絶縁材料から成る。他の実施例として、ここに参考文献として組み込む、本願出願人の一人である日本エー・エス・エム株式会社に譲渡された米国特許出願公開第2003-0192478号に開示されているものも使用可能である。外周部81はリング形構造体であり、リング形構造体の内径はウエハの直径の８０％またはそれ以上、１２０％またはそれ以下である。

付加的に、ひとつの実施例において、プラズマ集中が発生するマスク60のエッジ部近傍に関して、ウエハの直径の８０％またはそれ以上であって１００％以下の内径を有するリング形リセスまたはトレンチ82が形成されたトッププレート70’が使用可能である。トレンチを配置することにより、約０.２〜１.５ｍｍ（好適には、０.５〜１.０ｍｍ）の空間がウエハ30の下側に形成される。リング構造80がトッププレート70’の外周に配置される場合、深さ０.５ｍｍから１０ｍｍ（好適には２〜６ｍｍ）の環状外周リセス72が形成され、リング構造80を構成するセラミックのような絶縁材料がそこに装着される。また、この実施例において、マスクの内側エッジ近傍のプラズマ集中を緩和するために、ウエハはリング構造80の外周上面81と接触するが、トッププレート70’の内側部73の上面またはトレンチ82とは接触せず、それにより膜厚均一性が達成される。好適には、ウエハエッジ近傍でのプラズマ集中を緩和するために、マスク60はリング構造80の上の載っておりかつトレンチ82はマスクの内側エッジ64のわずかに内側に配置される。

ひとつの実施例において、上部電極と下部電極との間の実効距離を調節するのにリング構造は使用されず、トレンチがトッププレート内部に形成されてもよい。

ひとつの実施例において、リング構造80はセラミックのような絶縁材料から成る。マスクに使用可能な材料または特性はリング構造にも使用可能である。絶縁リング構造は、プラズマが集中するマスクの内側エッジ及びその外周近傍に効果的に配置される。トッププレート70’（またはトッププレート70）の内側部73は例えば、陽極酸化若しくは表面処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金から成る。

トレンチ82を有するリング構造80の替わりに、図１１に示すようなトレンチを有しないリング構造90が使用されてもよい（ヒータは図示せず）。この図において、リング構造90はトッププレート74の外周に装着され、トッププレート74の内側部75とレベル合わせされている。マスク60はリング構造90の外周上面に載っている。リング構造90はリング構造80と同じ材料で構成されてもよく、リング構造90の構成はトレンチが形成されないことを除いて、リング構造80の構成と同一でも異なっても良い。例えば、リング構造90の厚さは約１mmから約５mm（好ましくは、約１.５mmから約３mm）の範囲にあり、それはトレンチが形成されないためリング構造80より薄い（例えば、１／３〜２／３）。内径はウエハより大きい。

ひとつの実施例において、リング構造90は内側部75とレベル合わせされず、内側部75より高い上面を有してもよい（図１３のC1参照）。図１３のC1において、ウエハ30はリング構造90’’により包囲され、トッププレート74はAlNのようなセラミックから成る。

ひとつの実施例において、リングの内径はウエハより小さく、ウエハは内側部75と接触せずにリング構造90と接触する。他の実施例において、リング構造90の外周上面は内側部75の上面より低くてもよい。マスク60及びシャワープレート21にリング構造90を組み合わせて使用することにより、ウエハ30の外周またはその付近での電極間実効距離が減少する。

ひとつの実施例において、図２に示すように、下部電極は、トッププレート3とヒータ2が分離せずに一体として構成されている。一体的下部電極の実質的材料は陽極酸化または表面処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、ひとつの実施例で約１５０℃から約４５０℃の使用温度を与える。一体的下部電極は窒化アルミニウムから作成されてもよく、それは表面処理され、ひとつの実施例で約１５０℃から約６５０℃の使用温度を与える。他に、ヒータはトッププレート内に埋設してもよい。

また、ひとつの実施例において、下部電極に形成されたギャップまたは孔を通じて、マスクの内側エッジ面からウエハ表面方向へガスを流通させることにより、プラズマ集中を緩和でき、それによりシリコンウエハ上に形成される膜の異常成長が制御される。付加的に、マスクが吊下げられ、トッププレートの外周上面に載っていなければ、マスクとトッププレートとの間のギャップは上記目的用のガス流路として使用可能である。ひとつの実施例において、マスクはトッププレートの外周上面に載っており、外周上面はウエハの外周またはその付近に貫通孔を具備し、その結果ガスは貫通孔及びマスクとウエハとの間のクリアランスを流通することができる。

流通ガスとして、膜形成に使用されるソースガスと同じガスが効果的に使用される。他の実施例において、流通ガスは、炭化水素CxHy（ｘ及びｙは１またはそれ以上の整数で、好ましくはｘは５またはそれ以上）及び不活性ガス（N2、Ar、He等）から選択される。これらのガスの流量は１０sccmから３０００sccmであり、好ましくは約２０sccmから約１０００sccmである。

図２は、装置の実施例の略示図である。図は説明上簡略化されている。プラズマCVD膜形成装置1は、反応チャンバ6、ガス給気口5、上部電極9並びにトッププレート3及びヒータ2から構成される下部電極から成る。ガス配管（図示せず）から、ガスがガス給気口5を通じて導入される。円形の上部電極9がガス給気口5の直下に配置される。上部電極9は中空構造及び底面に設けられた多数の給気孔を有し、そこからガスがウエハ4に向けて噴射される。付加的に、上部電極9は、メンテナンス作業を容易にしかつコンポーネントコストを減少させるために、複数のガス給気孔を有するシャワープレート21が取外し可能であるような構造を有する。

付加的に、反応チャンバ6の底には、排気口10が設けられる。この排気口は外部の真空ポンプ（図示せず）に結合され、その結果反応チャンバ6の内部は真空排気される。トッププレート3は上部電極9と平行に対向して配置される。トッププレートはウエハ4を載置し、ヒータ2により連続的にウエハ4を加熱し、所定の温度（例えば、−５０℃〜６５０℃）にウエハ4を維持する。トッププレート3の外周部24（リング構造）は、ひとつの実施例においてアルミナである。また、ウエハ4の近傍に、マスク22が設けられる。トッププレート3が垂直移動機構（図示せず）により下方に移動する際、マスク22はマスク支持スタンド23上に配置され、トッププレート3が上方へ移動する際、マスク22はトッププレート3の外周部24上に配置される。ガス給気口5及び上部電極9は反応チャンバ6から電気的に絶縁されており、外部の第１高周波電源7に接続される。第２高周波電源8がさらに接続されてもよい。符号12は接地を示す。よって、上部電極9及び下部電極は高周波電極として機能し、ウエハ4の近傍にプラズマ反応場を形成する。ウエハの表面上に形成される膜の種類及び特性はソースガスの種類及び流量、温度、RF周波数、プラズマ空間分布、及び電気的ポテンシャル分布に依存して変化する。

本発明のひとつの実施例において、複数の突起部がシャワープレート21に配置されている。当該突起部は、ガスを導入するための給気孔の周りに均等に配置され、六角柱及び四角錐のような多角柱及び多角錐の形状を有する。付加的に、突起部の形状は六角柱及び四角錐に限定されるものではなく、任意の形状が使用可能である。例えば、円柱形状または半球形状が使用されてもよい。付加的に、微小突起を使用せずに、所定の幅を有するバンク形状が使用されてもよい。バンク形状が使用される場合、それは、複数の直線が平行に配置される平行線形状、複数の直線が互いに交差する格子形状、または円形状等であってもよい。また、これらの場合、バンク形状を有する突起部はガスを導入するための給気孔の回りに配置される。突起部が機械的作業で形成されることを考慮すれば、六角柱または四角錐形状を有する突起が好ましい。

実施例
本発明の実施例を以下で説明する。しかし、これらの実施例は本発明を限定するものではない。ハードウエア条件及びプロセス条件は以下のとおりである。

＜ハードウエア条件＞（ウエハサイズ：φ２００ｍｍ）：
マスク材料：アルミナ、シリコン
トッププレート：表面が陽極酸化されたアルミニウム
トッププレート外周（アルミナ）：平坦部（内径：ウエハより大きくφ２０３ｍｍ、厚さ２ｍｍ；図１１参照）、トレンチ部（内径：ウエハより小さくφ１８０ｍｍ、厚さ４ｍｍ、トレンチ長さ６ｍｍ、深さ１ｍｍ；図８参照）
マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ、０.３２５ｍｍ、０.５７５ｍｍ、０.７７５ｍｍ
マスクとウエハ側面との間のクリアランス：１ｍｍ
シャワープレート：表面が陽極酸化されたアルミニウム
シャワープレートサイズ：φ２５０ｍｍ
シャワープレートタイプ：六角柱突起
突起部領域：φ２００ｍｍ、φ２２０ｍｍ、φ２５０ｍｍ（ガス給気孔領域：φ２００ｍｍ、φ２２０ｍｍ、φ２０５ｍｍ）
シャワープレート温度：１８０℃
トッププレート温度：４３０℃
電極距離：１６ｍｍ
被覆範囲：１.５ｍｍ
マスク材料：アルミナ、シリコン
＜プロセス条件＞
1,3,5-トリメチルベンゼン(TMB)：１３０sccm
He：２００sccm
RF電力：１３.５６MHz；５５０W、４３０kHz；１５０W
圧力：８００Pa
目標膜厚：２００nm

［実施例１］（マスク材料：アルミナ、シリコン）
突起部領域：φ２５０ｍｍ（ガス給気孔領域：φ２０５ｍｍ）
トッププレート外周部（アルミナ）：平坦
マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ
膜厚プロファイルを図３に示す。アルミナ製マスクの場合はシリコン製マスクに比べ、膜厚は最も外周付近が中心に比べ約１５％だけ急激に増加しているのがわかる。

［実施例２］（トッププレート外周（アルミナ）：平坦、トレンチ）
マスク材料：アルミナ
突起部領域：φ２５０ｍｍ（ガス給気孔領域：φ２０５ｍｍ）
マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ
膜厚プロファイルを図４に示す。平坦タイプと比べ、トレンチタイプの場合には、外周部での膜厚は２５％から１５％まで減少する。このことは、ウエハを絶縁材料及びギャップ上に配置することによりウエハ外周での実効電極距離が大きくなった結果であると思われる。

［実施例３］（マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ、０.３２５ｍｍ、０.５７５ｍｍ、０.７７５ｍｍ）
突起部領域：φ２５０ｍｍ（ガス給気孔領域：φ２０５ｍｍ）
マスク材料：アルミナ
トッププレート外周部（アルミナ）：トレンチ
膜厚プロファイルを図５に示す。０.０７５〜０.５７５ｍｍのクリアランスまでは、ウエハの外周上面部及び側面部への膜形成は観測されなかった。しかし、０.７７５ｍｍのクリアランスで、時々異常放電が発生し、膜形成が許容できないと判断された。この結果より、膜形成は、マスクとウエハ上面との間のクリアランスが約０.０５ｍｍ〜０.７ｍｍである時、満足できることがわかった。

［実施例４］（突起領域：φ２００、φ２２０、φ２５０ｍｍ）
マスク材料：アルミナ
トッププレート外周部（アルミナ）：トレンチ
マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ
膜厚プロファイルを図６に示す。φ２５０ｍｍ（Ds＝Dw+3.125d）の場合、中心と外周との間の膜厚の差は＋１２％であり、φ２２０ｍｍ（Ds＝Dw+1.25d）の場合、中心と外周との間の膜厚の差は−５％であり、φ２００ｍｍ（Ds＝Dw）の場合、中心と外周との間の膜厚の差は−１７％であった。よって、シャワープレートの突起領域を制御することにより、膜厚分布を制御可能であり、膜厚はφ２２０ｍｍ付近が満足できるものであった。

［実施例５］
付加的に、突起領域の直径DsをDw、Dw+d、Dw+2d及びDw+3dとしたことを除き、実施例４と同じ条件の下で、膜厚分布が測定された。その結果を図１０に示す。中心部の厚さに対するエッジ部の厚さの比率はDsに比例し、DsがDw+2dの場合、中心と外周の間で膜厚の差はほとんど観測されなかった。エッジ部により厚い膜が成長するのを防止するために、DsはDwとDw+2dの間であるのが好ましい。しかし、DsがDw+3dである場合でも、膜厚の差は小さく約１０％ほどであった。

［実施例６］（突起領域：φ２００、φ２２０、φ２５０ｍｍ）
マスク材料：アルミナ
トッププレート外周部（アルミナ）：平坦
マスクとウエハ上面との間のクリアランス：０.０７５ｍｍ
膜厚プロファイルを図１２に示す。φ２５０ｍｍ（Ds＝Dw+3.125d）の場合、中心と外周部との間の膜厚の差は＋１５％であり、φ２２０ｍｍ（Ds＝Dw+1.25d）の場合、中心と外周部との間の膜厚の差は５％であり、φ２００ｍｍ（Ds＝Dw）の場合、中心と外周部との間の膜厚の差は−１５％であった。よって、シャワープレートの突起領域を制御することにより、膜厚分布を制御することが可能であり、膜厚はφ２２０ｍｍ近傍で満足できるものであった。

本発明はある好適実施例について説明されてきたが、発明の態様の範囲内で他の実施例が存在することは当業者の知るところである。したがって、発明の態様は特許請求の範囲によってのみ画定されるべきものである。本発明はさまざまな実施例を含み、上記好適実施例に限定されるものではない。

本発明は以下の実施例を含む。

１）ウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマCVD薄膜形成装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設置された上部電極として機能するシャワープレートと、該シャワープレートと実質的に平行に対向して設置されその上にウエハを載置するための下部電極として機能するトッププレートと、該トッププレート及びその上に載置されたウエハを垂直に移動する垂直移動機構と、トッププレート及びその上に載置されたウエハが上方に移動する際、ウエハの外周上面部及び側面部を覆うことにより、ウエハの外周部上面及び側面部上への膜形成を防止するマスクであって、該マスクとウエハの上面との間のクリアランスが０.０５〜０.７ｍｍであり、かつ、マスクとウエハの側面との間のクリアランスが０.０５〜２ｍｍである点に特徴を有するマスクと、から成る。

２）項目１）に記載の装置であって、シャワープレートの表面上には、複数のガス給気孔及び表面から突起した突起が形成されており、また上部電極と下部電極との間の間隔を“ｄ”とし、かつ、ウエハの直径を“Dw”として、１ｍｍまたはそれ以上、１０ｍｍまたはそれ以下のプラズマ強化スパイクを有する領域の直径“Ds”が、Dw-d＜Ds＜Dw+3dの範囲内にあるシャワープレートが使用され、φ０.２〜２ｍｍの複数のガス孔を有する領域の直径“Dh”がDs-2d＜Dhの範囲にあるシャワープレートが使用される点に特徴を有するところの装置。

３）項目１）に記載の装置であって、電極近傍の間隔を“ｄ”、ウエハの直径を“Dw”とし、シャワープレートはDw-d＜Ds＜Dw+3dである直径“Ds”の領域を有し、それは２〜１０ｍｍだけ下部電極との間隔を広げるように構成された形状を有する外周部を有する平坦面であり、φ０.２〜２ｍｍの複数のガス孔を有する領域の直径“Dh”はDs-2d＜Dhの範囲内にある点に特徴を有するところの装置。

４）項目２または３に記載の装置であって、突起を有する面または直径“Ds”の隆起面の外周部は絶縁材料により覆われていることを特徴とする装置。

５）項目１から４のいずれかに記載の装置であって、マスクは最も内側の内周部で２ｍｍまたはそれ以下の厚さを有し、最も内側の内周部と最も外側の外周部との間に少なくともひとつ以上のテーパー部が形成されている点を特徴とするところの装置。

６）項目１から５のいずれかに記載の装置であって、マスクはウエハの最も外側の外周部から０.３〜３ｍｍの範囲でウエハの上面を覆う点を特徴とするところの装置。

７）項目１から６のいずれかに記載の装置であって、マスクは、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン及び金属含浸セラミックからなる集合から選択されたひとつまたはそれ以上の材料から成る点を特徴とするところの装置。

８）項目１から７のいずれかに記載の装置であって、下部電極は実質的にAlNから成り、その使用温度は１５０℃〜６５０℃である点を特徴とするところの装置。

９）項目１から７のいずれかに記載の装置であって、下部電極は実質的にAlから成り、その使用温度は１５０℃〜４５０℃である点を特徴とするところの装置。

１０）項目２から９のいずれかに記載の装置であって、隆起領域または突起領域において、ウエハの中心から外周部までの距離をRwとすれば、隆起領域の中心から外周部までの距離Rw+Toにおいて“To”は-ｄ/2から3ｄ/2であり、複数のガス給気孔を有する領域の中心からその外周部までの距離Rw＋ThのThは-ｄまたはそれ以上である点を特徴とするところの装置。

１１）項目１から１０のいずれかに記載の装置であって、ウエハを載置するためのトッププレートは内側部及び外周部から成り、内側部は導電材料から成りかつ外周部は絶縁材料から成る点を特徴とするところの装置。

１２）項目１から１１のいずれかに記載の装置であって、ウエハが配置されている下部電極の一部にトレンチが形成されている点を特徴とするところの装置。

１３）項目１から１１のいずれかに記載の装置であって、トレンチはトッププレートの外周部に配置されたリング形状構造体内の一部に形成されており、その部分の上にウエハが配置される点を特徴とするところの装置。

１４）項目１から１１のいずれかに記載の装置であって、外周部はリング形状構造体であり、該リング形状構造体の内径はウエハの直径の８０％またはそれ以上、１２０％またはそれ以下である点を特徴とするところの装置。

１５）項目１４に記載の装置であって、リング形状構造体の内径は、８０％またはそれ以上で１００％以下であり、さらにウエハが載置されるリング形状構造体の一部内にトレンチが形成される点を特徴とするところの装置。

１６）項目１から１５のいずれかに記載の装置であって、ガスが、下部電極の内部を通過して、マスクの内側エッジ面からウエハ表面方向へ流れる点を特徴とするところの装置。

１７）項目１から１６のいずれかに記載の装置であって、マスクのバルク抵抗率は１０^６Ω・ｃｍまたはそれ以上である点を特徴とするところの装置。

１８）項目１から１６のいずれかに記載の装置であって、マスクのバルク抵抗率は１０^−５〜１０^６Ω・ｃｍまたはそれ以上である点を特徴とするところの装置。

本発明の思想から離れることなくさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の形式は例示に過ぎず、本発明の態様を限定するものではない。

図１は、従来のプラズマCVD装置の略示図である。図２は、本発明の一つの実施例の略示図である。図３は、本発明の実施例に従い、シリコン製ベベルマスク及びセラミック製ベベルマスクが使用された場合の膜厚分布を示すグラフである。図４は、本発明の実施例に従い、平坦リング及びトレンチ形リングが使用された場合の膜厚分布を示すグラフである。図５は、本発明の実施例に従い、クリアランスαが０.０７５mm、０.３２５mm及び０.５７５mmに設定された場合の膜厚分布を示すグラフである。図６は、本発明の実施例に従い、トレンチ形トッププレートとともに直径が２５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び２００ｍｍのプラズマ強化スパイク付きシャワープレートが使用された場合の膜厚分布を示すグラフである。図７は、本発明のひとつの実施例を示す部分断面略示図である。図８は、本発明の他の実施例を示す部分断面略示図である。図９は、本発明の実施例に従い、マスクが使用されなかった場合（STD）及びセラミック製ベベルマスクが使用された場合の膜厚分布を示すグラフである。図１０は、クリアランスCsが、Dw、Dw+d、Dw+2d及びDw+3dに設定された場合の膜厚分布を示すグラフである。図１１は、本発明の他の実施例を示す部分断面略示図である。図１２は、本発明の実施例に従い、平坦トッププレートとともに直径が２５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び２００ｍｍのプラズマ強化スパイク付きシャワープレートが使用された場合の膜厚分布を示すグラフである。図１３は、本発明のさまざまな他の実施例を示す部分断面略示図である。

Claims

直径Dw及び厚さTwを有するウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置であって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内部に設置され、２つの電極の一方として機能するシャワープレートと、
シャワープレートと実質的に平行に対向して設置されたウエハを載置するためのトッププレートであって、前記トッププレートは他方の電極として機能し、下部位置と上部位置との間で移動可能であるところのトッププレートと、
ウエハの外周部上面を覆うためのマスク上部であり、前記マスク上部はマスク上部の底面とトッププレートのウエハ支持面との間にTw+βのクリアランスで配置されており、ここでβはゼロ以上であるところのマスク上部と、
前記トッププレートが上部位置にある際ウエハの側面部を覆うためにマスク上部の下に配置されたマスク側部であって、前記マスク側部はDw+αの内径を有し、ここでαはゼロ以上であるところのマスク側部と、
から成る装置。
請求項１に記載の装置であって、αは０.０５〜２ｍｍであり、βは０.０５〜０.７５ｍｍである、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、シャワープレートはガス放出部及びベース部から成り、前記ガス放出部は直径Dsを有し、それはDw-d＜Ds＜Dw+3dを充たし、ここでｄはシャワープレートとトッププレートとの間の距離である、ところの装置。
請求項３に記載の装置であって、DsはDw＜Ds＜Dw+2dを充たすところの装置。
請求項３に記載の装置であって、ガス放出部は、複数のガス給気孔及び前記複数のガス給気孔が形成される面から下方に突起したプラズマ強化スパイクにより構成され、ここでDsはプラズマ強化スパイクの最も外側のスパイクにより画定される領域の外径である、ところの装置。
請求項３に記載の装置であって、マスク上部は１０^６Ω・ｃｍまたはそれ以上のバルク抵抗率を有するところの装置。
請求項５に記載の装置であって、複数のガス給気孔の最も外側の給気孔により画定される領域は直径Dhを有し、それはDs-2d＜Dhを充たす、ところの装置。
請求項５に記載の装置であって、前記給気孔は０.２ｍｍから２ｍｍの直径を有し、スパイクは１ｍｍから１０ｍｍの長さを有する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク上部は１０^−５Ω・ｃｍから１０^３Ω・ｃｍのバルク抵抗率を有する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク上部及びマスク側部は一体であり、ベベルマスクを構成する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、トッププレートは導体であり、その外周の周りに外側環状リセスを有し、ウエハを支持するための絶縁リング構造体が前記環状リセス上に配置される、ところの装置。
請求項１１に記載の装置であって、マスク側部は前記リング構造体により、完全にまたは部分的に構成されている、ところの装置。
請求項１１に記載の装置であって、絶縁リング構造体は内側環状リセスを有する、ところの装置。
請求項１３に記載の装置であって、絶縁リング構造体の外周上面により形成される面は導体トッププレートの上面により形成される面より高い、ところの装置。
請求項１３に記載の装置であって、絶縁リング構造体は０.８Dwから１.２Dwの内径を有する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク上部は内周部で２ｍｍまたはそれ以下の厚さを有し、内側に先細りした部分を有する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク上部はウエハの最も外側の外周から０.３ｍｍから３ｍｍの範囲でウエハの上面を覆う、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク上部は、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン、及び金属含浸セラミックから成る集合から選択されるひとつまたはそれ以上の材料から成る、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、トッププレートは外径Dssを有し、それは1.04Dw＜Dss＜1.5Dwを充たす、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、マスク側部は上部位置にある際にトッププレートの外周上面と接触する、ところの装置。
請求項１１に記載の装置であって、マスク側部は絶縁リング構造体の外周上面と接触する、ところの装置。
請求項１に記載の装置であって、前記トッププレートはAlNから成り、当該トッププレート内にヒータ及び／または電極が埋設されている、ところの装置。
プラズマCVDによりウエハ上に薄膜を形成するための方法であって、
シャワープレートと実質的に平行に対向して設置されたトッププレート上にウエハを配置する工程と、
ウエハ上にマスク上部を配置する工程であって、マスク上部はゼロ以上のクリアランス（β）でウエハの外周部上面を覆い、ここでマスク側部はトッププレートの外周部に配置されゼロ以上のクリアランス（α）でウエハの側面部を覆う、ところの工程と、
プラズマCVDによりウエハ上に薄膜を形成するべく、トッププレートとシャワープレートとの間に高周波電力を印加する工程と、
から成る方法。
請求項２３に記載の方法であって、クリアランスβは０.０５〜０.７５ｍｍ、クリアランスαは０.０５〜２ｍｍである、ところの方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、ガス放出部及びベース部から成るシャワープレートを含み、前記ガス放出部はDw-d＜Ds＜Dw+3dを充たす直径Dsを有し、ここでDwはウエハの直径であり、ｄはシャワープレートとトッププレートとの間の距離である、ところの方法。
請求項２４に記載の方法であって、Dsは、Dw＜Ds＜Dw+2dを充たす、ところの方法。
請求項２４に記載の方法であって、ガス放出部は複数のガス給気孔及び複数のガス給気孔が形成された面から下方に突起したプラズマ強化スパイクにより構成され、ここでDsはプラズマ強化スパイクの最も外側のスパイクにより画定される領域の外径である、ところの方法。
請求項２４に記載の方法であって、ベベルマスクは１０^６Ω・ｃｍまたはそれ以上のバルク抵抗率を有する、ところの方法。
請求項２６に記載の方法であって、複数のガス給気孔の最も外側の給気孔により画定される領域は、Ds-2d＜Dhを充たす直径Dhを有する、ところの方法。
請求項２６に記載の方法であって、給気孔は０.２から２ｍｍの直径を有し、スパイクは１から１０ｍｍの長さを有する、ところの方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、１０^−５Ω・ｃｍから１０^３Ω・ｃｍのバルク抵抗率を有するマスク上部を与える工程を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、導体でありかつその外周の周りに外側環状リセスを有するトッププレート、及びウエハを支持するための前記環状リセス上に配置された絶縁リング構造体を与える工程を含む方法。
請求項３１に記載の方法であって、絶縁リング構造体は内側環状リセスを有する、ところの方法。
請求項３２に記載の方法であって、ウエハは絶縁リング構造体の外周上面ともっぱら接触する、ところの方法。
請求項３２に記載の方法であって、絶縁リング構造体は０.８Dwから１.２Dwの内径を有する、ところの方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、内周部で２ｍｍまたはそれ以下の厚さを有しかつ内側に先細りした部分を有するマスク上部を与える工程を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、マスク側部と一体となりベベルマスクを構成するマスク上部を与える工程を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、ウエハの上面はウエハの最も外周から０.３ｍｍから３ｍｍの範囲でマスク上部により覆われる、ところの方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化ボロン、及び金属含浸セラミックから成る集合から選択されるひとつまたはそれ以上の材料から成るマスク上部を与える工程を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、さらに、1.04Dw＜Dss＜1.5Dwを充たす外径Dssを有するトッププレートを与える工程であって、ここでDwはウエハの直径であるところの工程を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、マスク側部はトッププレートの外周上面と接触する、ところの方法。
請求項３１に記載の方法であって、マスク側部は絶縁リング構造体の外周上面と接触する、ところの方法。
請求項２３に記載の方法であって、ウエハ上に形成される膜は１０％またはそれ以下の膜厚非均一性を有する、ところの方法。