JP2019163497A - 成膜装置およびそれに用いる載置台 - Google Patents
成膜装置およびそれに用いる載置台 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019163497A JP2019163497A JP2018050938A JP2018050938A JP2019163497A JP 2019163497 A JP2019163497 A JP 2019163497A JP 2018050938 A JP2018050938 A JP 2018050938A JP 2018050938 A JP2018050938 A JP 2018050938A JP 2019163497 A JP2019163497 A JP 2019163497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- mounting
- adjustment member
- forming apparatus
- 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
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical group O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 115
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 15
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- -1 silane compound Chemical class 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜するにあたり、被処理体のエッジ部分の膜厚の不均一を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜する成膜装置であって、被処理体を収容する処理容器と、処理容器内で被処理体を載置する載置台と、処理容器内に成膜のための処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成機構とを具備し、載置台は、上面に被処理体載置領域を有する載置台本体と、被処理体載置領域を取り囲むように環状に設けられ、被処理体載置領域に載置された被処理体よりも高い高さを有する、プラズマ調整用の調整部材とを備える。【選択図】図1
Description
本開示は、成膜装置およびそれに用いる載置台に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、種々の薄膜を成膜するプロセスが存在し、このような成膜を行う成膜装置として枚葉式のプラズマCVD装置が存在する。しかし、枚葉式のプラズマCVD装置は、被処理体である半導体ウエハ(単にウエハとも表記する)のエッジ部分のプラズマが不均一となって、エッジ部分の膜厚が内側部分よりも厚くなる傾向にある。
このようなプラズマの不均一を解消するための技術として、ウエハにガスを吐出するシャワープレートのエッジ形状を調整する技術が提案されている(特許文献1)。
また、プラズマエッチング装置の例ではあるが、ウエハの外側にフォーカスリングを設け、その材質や内径(ウエハエッジとの距離)、形状等がプラズマに及ぼす影響が検討されている(非特許文献1)。
さらに、特許文献2〜6には、フォーカスリングをTi膜やW膜のような金属膜の成膜に用いることが記載されている。
Journal of Applied Physics 101, 113307(2007)
本開示は、プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜するにあたり、被処理体のエッジ部分の膜厚の不均一を抑制することができる技術を提供する。
本開示の一態様に係る成膜装置は、プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜する成膜装置であって、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台と、前記処理容器内に成膜のための処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成機構とを具備し、前記載置台は、上面に被処理体載置領域を有する載置台本体と、前記被処理体載置領域を取り囲むように環状に設けられ、前記被処理体載置領域に載置された被処理体よりも高い高さを有する、プラズマ調整用の調整部材とを備える。
本開示によれば、プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜する際に、被処理体のエッジ部分の膜厚の不均一を抑制することができる。
以下、添付図面を参照して実施の形態について具体的に説明する。
<経緯>
最初に、本開示の成膜装置に至った経緯について説明する。
本開示の成膜装置が前提とする枚葉式のプラズマCVD装置により所定の膜を成膜する場合には、被処理体(例えば半導体ウエハ)のエッジ部分の膜厚が、内側部分よりも数%以上増加する傾向がある。特に、窒化珪素(SiN)膜や酸化珪素(SiO2)膜等の絶縁膜を成膜する際には1%以下の膜厚均一性が求められており、このようなエッジ部分の膜厚が厚くなることによる膜厚の均一性に及ぼす影響が大きい。
最初に、本開示の成膜装置に至った経緯について説明する。
本開示の成膜装置が前提とする枚葉式のプラズマCVD装置により所定の膜を成膜する場合には、被処理体(例えば半導体ウエハ)のエッジ部分の膜厚が、内側部分よりも数%以上増加する傾向がある。特に、窒化珪素(SiN)膜や酸化珪素(SiO2)膜等の絶縁膜を成膜する際には1%以下の膜厚均一性が求められており、このようなエッジ部分の膜厚が厚くなることによる膜厚の均一性に及ぼす影響が大きい。
被処理体のエッジ部分の膜厚が内側部分よりも厚い原因は、被処理体のエッジが不連続構造であり、この不連続構造により被処理体のエッジ部分のプラズマ密度が局所的に増加したためと考えられる。
この局所的なプラズマの不均一性を解消するには、被処理体のエッジ部分近傍に存在する構造物の形状や材質の調整が考えられる。例えば、上記特許文献1では、ウエハにガスを吐出するシャワープレートのエッジ形状を調整している。しかし、シャワープレートはコストが高く、エッジ形状の最適化は困難である。
一方、被処理体のエッジ部分のプラズマの不均一性を解消する技術として、被処理体の外側領域にフォーカスリングを設置することが知られている。フォーカスリングは、主にプラズマエッチング装置に用いられており、ウエハ上方に生じるプラズマの分布域を外側に拡大してプラズマの均一性を高めるためのものである。上記非特許文献1には、プラズマエッチング装置において、フォーカスリングの材質や内径、形状等がプラズマに及ぼす影響が検討されているが、プラズマCVDにおける膜厚均一性については検討されていない。
また、フォーカスリングをTi膜やW膜のような金属膜の成膜に用いることは、上記特許文献2〜6に記載されているが、被処理体のエッジ部分の膜厚の不均一性については言及されていない。
そこで、発明者らは、被処理体のエッジ部分の膜厚の不均一性を解消するために、フォーカスリングのような被処理体のエッジの外側部分に配置する部材について種々の検討を行った。その結果、被処理体のエッジの外側部分に従来のフォーカスリングと同様のプラズマを調整するための環状部を配置し、その高さを被処理体よりも高くすることが有効であることを見出した。
<成膜装置>
次に、一実施形態に係る成膜装置について説明する。
図1は、一実施形態に係る成膜装置を概略的に示す断面図である。
次に、一実施形態に係る成膜装置について説明する。
図1は、一実施形態に係る成膜装置を概略的に示す断面図である。
本例の成膜装置100は、平行平板電極に高周波電界を形成することによりプラズマを形成しつつSiN膜またはSiO2膜を成膜する容量結合型の枚葉式プラズマCVD装置として構成される。なお、成膜手法はCVDに限らずALDも許容される。
この成膜装置100は、略円筒状の処理容器1を有している。処理容器1の底部には、被処理体としてのウエハWを載置する載置台2が設けられている。載置台2は、上面にウエハ載置領域を有し、窒化アルミニウム(AlN)等の絶縁性セラミックスで構成された載置台本体2aと、載置台本体2aのウエハ載置領域の外側に設けられた環状(リング状)をなす、プラズマ調整用の調整部材50とを有する。載置台本体2aの内部には、平行平板電極の下部電極として機能する電極3が設けられている。また、載置台本体2a内には、ウエハWを加熱するための加熱ヒータ4が設けられている。調整部材50の詳細については後述する。
処理容器1の天壁には、絶縁部材9を介して平行平板電極の上部電極としても機能するシャワーヘッド5が設けられている。シャワーヘッド5は内部にガス拡散空間6が設けられており、シャワーヘッド5の下面のシャワープレート5aには多数のガス吐出孔7が形成されている。処理容器1の天壁中央には、ガス導入孔8が形成されており、このガス導入孔8を介してガス拡散空間6にガスが導入され、ガス吐出孔7から処理容器1内にガスが吐出されるようになっている。シャワーヘッド5にはガス拡散板を設けてもよい。
なお、載置台2には、上部電極であるシャワーヘッド5との間のギャップを調節することができる機構(図示せず)が設けられている。
シャワーヘッド5には、整合器11を介してプラズマを生成するための高周波電源10が接続されている。高周波電源10からシャワーヘッド5に高周波電力が供給されることにより、シャワーヘッド5と載置台2(電極3)との間に高周波電界が形成され、それにより処理容器1内に容量結合プラズマが生成される。高周波電源10の周波数は例えば13.56MHzである。なお、シャワーヘッド5と載置台2(電極3)との間に高周波電界が形成されれば、高周波電力の供給部位はシャワーヘッド5に限らない。
成膜装置100は、上記ガス導入孔8からシャワーヘッド5にガスを供給するためのガス供給機構20を有している。ガス供給機構20は、Si原料ガス供給源、酸化剤供給源、窒化剤供給源、不活性ガス供給源、クリーニングガス供給源(いずれも図示せず)を有し、これら供給源からSi原料ガス、酸化剤、窒化剤、不活性ガス、クリーニングガスが個別配管(図示せず)および配管21を経てシャワーヘッド5に供給されるようになっている。個別配管には開閉バルブ、およびマスフローコントローラ等の流量制御器(いずれも図示せず)が設けられている。
Si原料ガスとしては、CVD法に適用可能なSi含有化合物全般を用いることができ、特に限定されないが、シラン系化合物、アミノシラン系化合物、クロロシラン系化合物等を好適に用いることができる。SiO2膜を成膜する際には、テトラエトキシシラン(TEOS)などのアルコキシド系化合物も用いることができる。また、窒化剤としては、NH3ガス、N2ガスを好適に用いることができる。また、酸化剤としては、O2ガス、O3ガス、H2O、NO2ガス等を用いることができる。不活性ガスは、パージガスやプラズマ生成ガスとして用いられ、Arガス等の希ガスを好適に用いることができる。クリーニングガスは、成膜後の処理容器内や排気系をクリーニングするものであり、例えばNF3ガスのプラズマが用いられる。
処理容器1の底壁には、排気口30が設けられており、排気口30には排気配管31が接続されている。排気配管31には、処理容器1内の圧力を制御するための自動圧力制御バルブ(APC)32と、真空ポンプ33とが接続されている。そして、真空ポンプ33により処理容器1内が排気され、成膜処理中、自動圧力制御バルブ(APC)32の開度を調整することにより処理容器1内の圧力が制御される。
また、処理容器1の側壁の排気口30の反対側には、隣接する真空搬送室(図示せず)に対してウエハWを搬入出するための搬入出口34およびそれを開閉するためのゲートバルブ35が設けられている。
成膜装置100は、制御部40を有する。制御部40は、成膜装置100の各構成部、例えばバルブ類、流量制御器であるマスフローコントローラ、ヒータ電源、高周波電源等を制御する、CPUからなる主制御部と、キーボードやマウス等の入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置とを有している。制御部40の主制御部は、記憶装置に処理レシピが記憶された記憶媒体をセットすることにより、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて成膜装置100に所定の動作を実行させる。
次に、上述した載置台2の調整部材50について詳細に説明する。
上述したように、調整部材50は、載置台本体2a上面のウエハ載置領域の外側にウエハ載置領域を取り囲むように環状(リング状)に設けられている。調整部材50は、従来のフォーカスリングと同様、ウエハエッジ部のプラズマを調整する機能を有する。調整部材50は、図2にも示すように、ウエハ載置領域にウエハWが載置された際に、その高さが、ウエハWの高さよりも高くなるように設けられている。
上述したように、調整部材50は、載置台本体2a上面のウエハ載置領域の外側にウエハ載置領域を取り囲むように環状(リング状)に設けられている。調整部材50は、従来のフォーカスリングと同様、ウエハエッジ部のプラズマを調整する機能を有する。調整部材50は、図2にも示すように、ウエハ載置領域にウエハWが載置された際に、その高さが、ウエハWの高さよりも高くなるように設けられている。
調整部材50は、酸化アルミニウム(Al2O3)、AlN等の絶縁性セラミックスで形成されることが好ましい。絶縁性セラミックスは、ウエハWのエッジ部の膜厚調整効果が高く、かつクリーニングに用いるNF3プラズマに対する耐性が高い。これらの中ではNF3プラズマに対する耐性がより高いAl2O3が好ましい。載置台本体2aがAlN製の場合には、熱膨張差による昇温中の位置ずれを防止するために、調整部材50を載置台本体2aと同じAlNで同じ材料で構成してもよい。なお、載置台本体2aおよび調整部材50は、材料にかかわらず、同じ材料で構成することにより、熱膨張差による昇温中の位置ずれを防止することができる。
調整部材50の高さとウエハ表面の高さの差は0.3〜2.5mmの範囲であることが好ましい。この範囲の高さで、ウエハエッジ部の膜厚の調整効果を高くすることができる。この高さの差のより好ましい範囲は、0.8〜2.0mmの範囲である。
図2に示すように、調整部材50を1枚の部材で構成して、その厚さにより高さを調整してもよいが、図3に示すように、第1部材51および第2部材52を重ねることにより、所定高さの調整部材50を構成してもよい。重ねる枚数は特に限定されない。このとき、第1部材51と第2部材52は同じ材質でも異なる材質でもよい。載置台本体2aがAlN製の場合は、それに隣接する第1部材51をAlNで構成し、その上の第2部材52をAl2O3で構成してもよい。これにより、第1部材51により熱膨張差による位置ずれを防止し、第2部材52によりプラズマ耐性を高めることができる。
また、図4に示すように、載置台本体2aのウエハ載置領域の外側部分を、ウエハ表面より高い環状凸部53とし、その環状凸部53を調整部材50として用いてもよい。
さらに、図5に示すように、載置台本体2aのウエハ載置領域の外側部分を環状部54とするとともに、環状部54の上に環状部材55を配置し、環状部54と環状部材55とで調整部材50を構成してもよい。環状部材55もAl2O3やAlN等の絶縁性セラミックスで構成されることが好ましい。
調整用部材50とウエハWとの間の距離は、狭いほど好ましく、その距離は1mm以下が好ましく、0.5mm以下がより好ましい。また、調整用部材50とウエハWとの間の距離が均一になるように、その距離を0.1mm単位で厳密に調整することが好ましい。
このように構成される成膜装置100においては、まず、処理容器1内を所定の圧力に調整した後、ゲートバルブ35を開放して、搬送手段(図示せず)によって搬入出口34を介して隣接する真空搬送室(図示せず)からウエハWを搬入する。そして、ウエハWを載置台2の載置台本体2a上面のウエハ載置領域に載置する。その後、搬送手段を処理容器1から退避させ、ゲートバルブ35を閉じる。
この状態で、パージガスとして不活性ガス、例えばArガスを処理容器1内に供給し、真空ポンプ33により排気しつつ自動圧力制御バルブ(APC)32により処理容器1内の圧力を66.7〜1333Pa(0.5〜10Torr)に調整し、ヒータ4によりウエハWの温度を200〜600℃の範囲の所定温度に制御する。そして、高周波電源10から上部電極であるシャワーヘッド5に高周波電力を印加するとともに、Si原料と窒化剤、あるいはSi原料と酸化剤を処理容器1内に導入する。これにより、上部電極であるシャワーヘッド5と下部電極であるウエハ載置台2(電極3)との間に高周波電界が形成され、プラズマCVDにより、SiN膜またはSiO2膜が成膜される。
調整部材50が存在しない場合、ウエハエッジの不連続構造によりシャワーヘッド5と載置台2(電極3)との間の高周波電界が局所的に変化し、ウエハエッジ部分でプラズマ密度が局所的に増加する。これにより、ウエハエッジ部分で膜厚の不均一が生じると考えられる。
本実施形態では、このようなウエハエッジ部分におけるプラズマ密度の局所的増加を抑制するため、載置台本体2aのウエハ載置領域に載置されたウエハWの外側に、ウエハWよりも高さが高い環状をなす調整部材50を設ける。これにより、ウエハエッジ部分のプラズマを調整し、ウエハエッジ部分の膜厚の増加を抑制して、膜厚の均一性を高めることができる。
ウエハエッジ部の膜厚の調整効果を高くする観点からは、調整部材50の高さとウエハ表面の高さの差は0.3〜2.5mmの範囲であることが好ましく、0.8〜2.0mmの範囲であることがより好ましい。
膜厚均一性には、調整部材50の上面の高さの他に、上部電極であるシャワーヘッド5と下部電極であるウエハ載置台2との間のギャップ、シャワーヘッドに設けられたガス拡散板のコンダクタンス分布、プロセスパラメータ(圧力、温度、ガス流量等)、調整部材50とウエハWとの距離等が影響を及ぼし、これらを最適化した上で、調整部材50の上面の高さ位置を調整することにより、極めて高い膜厚均一性を得ることができる。
特に、SiN膜やSiO2膜等の絶縁膜を成膜する際には1%以下の膜厚均一性が求められており、ウエハよりも高さが高い調整部材50による膜厚均一化が有効である。
<実験例>
以下、実験例について説明する。
[実験例1]
ここでは、図1に示す成膜装置を用い、上面がフラットなAlN製の載置台本体のウエハ載置領域の外側に、厚さ1mmのAl2O3製部材からなる調整部材(調整部材A)、または、厚さ1mmのAlN部材の上に厚さ1mmのAl2O3製部材を重ねた調整部材(調整部材B)を配置して、SiO2膜、SiN膜を成膜し、径方向の膜厚分布を測定した。ウエハとしては直径300mm厚さ約0.8mm(0.775mm)のものを用い、調整部材は、内径が301mmのリング状のものとした。調整部材Aの高さとウエハの高さとの差は約0.2mmであり、調整部材Bの高さとウエハの高さとの差は約1.2mmである。
以下、実験例について説明する。
[実験例1]
ここでは、図1に示す成膜装置を用い、上面がフラットなAlN製の載置台本体のウエハ載置領域の外側に、厚さ1mmのAl2O3製部材からなる調整部材(調整部材A)、または、厚さ1mmのAlN部材の上に厚さ1mmのAl2O3製部材を重ねた調整部材(調整部材B)を配置して、SiO2膜、SiN膜を成膜し、径方向の膜厚分布を測定した。ウエハとしては直径300mm厚さ約0.8mm(0.775mm)のものを用い、調整部材は、内径が301mmのリング状のものとした。調整部材Aの高さとウエハの高さとの差は約0.2mmであり、調整部材Bの高さとウエハの高さとの差は約1.2mmである。
上部電極であるシャワーヘッドと下部電極である載置台との間の電極間ギャップに関しては、SiO2膜の成膜の際には10mmおよび15mmとし、SiN膜の成膜の際には15mmのみとした。
図6は電極間ギャップ10mmでSiO2膜を成膜した際の径方向の膜厚分布を示す図である。また、図7は電極間ギャップ15mmでSiO2膜を成膜した際の径方向の膜厚分布を示す図である。さらに、図8は電極間ギャップ15mmでSiN膜を成膜した際の径方向の膜厚分布を示す図である。
これらの図に示すように、調整部材Aおよび調整部材Bにより、ウエハエッジ部の膜厚増大を抑制する効果は見られたが、その効果は、ウエハとの高さの差が1.2mmの調整部材Bを用いたほうが大きいことが確認された。
具体的には、図6に示すように、電極間ギャップ10mmでSiO2膜を成膜した際には、高さの差が0.2mmの調整部材Aを用いた場合は、ウエハエッジ部で膜厚が若干増加する傾向が見られたが、高さの差が1.2mmの調整部材Bを用いた場合は、ウエハ最エッジ部ではむしろ膜厚が低下した。
図7に示すように、電極間ギャップ15mmでSiO2膜を成膜した際には、調整部材Aを用いた場合のウエハエッジ部での膜厚増加の傾向が電極間ギャップ10mmのときよりも大きくなった。一方、調整部材Bを用いた場合は、やはりウエハ最エッジ部での膜厚が低下した。
図8に示すように、電極間ギャップ15mmでSiN膜を成膜した際には、調整部材Aおよび調整部材Bを用いた場合のいずれも、ウエハエッジ部での膜厚増加は見られなかった。調整部材Bを用いた場合は、ウエハ最エッジ部での膜厚低下が見られた。
このように調整部材の高さにより、ウエハエッジ部の膜厚を調整して、膜厚均一性を向上させ得ることが確認された。
なお、ウエハ最エッジ部の膜厚低下は、調整部材とウエハとの距離により調整することができ、ウエハ内側部の傾きは、シャワーヘッドに設けられたガス拡散板のコンダクタンス分布の最適化、プロセスパラメータの最適化等により調整することができる。
なお、ウエハ最エッジ部の膜厚低下は、調整部材とウエハとの距離により調整することができ、ウエハ内側部の傾きは、シャワーヘッドに設けられたガス拡散板のコンダクタンス分布の最適化、プロセスパラメータの最適化等により調整することができる。
[実験例2]
ここでは、ウエハ載置領域の周囲に0.8mmの高さの環状凸部を有する載置台本体を用い、その凸部をそのまま調整部材とした場合(調整部材C)、環状凸部の上に厚さ1mmのAl2O3製部材を配置して調整部材を構成した場合(調整部材D、高さ1.8mm)、環状凸部の上に厚さ1.5mmのAl2O3製部材を配置して調整部材を構成した場合(調整部材E、高さ2.3mm)について、SiO2膜およびSiN膜を成膜し、径方向の膜厚分布を測定した。ウエハとしては直径300mm厚さ約0.8mm(0.775mm)のものを用い、調整部材は、内径が301mmのリング状のものとした。調整部材Cの高さとウエハの高さとの差はほぼ0であり、調整部材Dの高さとウエハの高さとの差は1mmであり、調整部材Eの高さとウエハの高さとの差は1.5mmである。
ここでは、ウエハ載置領域の周囲に0.8mmの高さの環状凸部を有する載置台本体を用い、その凸部をそのまま調整部材とした場合(調整部材C)、環状凸部の上に厚さ1mmのAl2O3製部材を配置して調整部材を構成した場合(調整部材D、高さ1.8mm)、環状凸部の上に厚さ1.5mmのAl2O3製部材を配置して調整部材を構成した場合(調整部材E、高さ2.3mm)について、SiO2膜およびSiN膜を成膜し、径方向の膜厚分布を測定した。ウエハとしては直径300mm厚さ約0.8mm(0.775mm)のものを用い、調整部材は、内径が301mmのリング状のものとした。調整部材Cの高さとウエハの高さとの差はほぼ0であり、調整部材Dの高さとウエハの高さとの差は1mmであり、調整部材Eの高さとウエハの高さとの差は1.5mmである。
図9はSiO2膜を成膜した際の径方向の膜厚分布を示す図、図10はSiN膜を成膜した際の径方向の膜厚分布を示す図である。いずれの図も、ウエハ中心からエッジの膜厚分布とエッジ部分のみの膜厚分布の両方を示している。
SiO2膜の成膜においては、環状凸部のみでウエハの高さとの差がほぼ0の調整部材Cを用いた場合には、ウエハエッジ部の膜厚増加が大きかったが、環状凸部の上にAl2O3製部材を配置した調整部材D、Eを用いた場合には、ウエハエッジ部の膜厚増加が見られるものの、調整部材の高さに依存してウエハエッジ部の膜厚を下げる効果が見られた。
SiN膜の成膜においては、環状凸部のみでウエハの高さとの差がほぼ0の調整部材Cを用いた場合には、やはりウエハエッジ部の膜厚増加が大きかったが、環状凸部の上にAl2O3製部材を配置した調整部材D、Eを用いた場合には、ウエハエッジ部の膜厚増加がほとんどみられず、むしろ最エッジ部では膜厚が低下していた。そして、ウエハとの高さの差が1.0mmの調整部材Dを用いた場合に膜厚分布がほぼ最適化された。
<他の適用>
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、絶縁膜であるSiO2膜やSiN膜を成膜する成膜装置の例を示したが、これに限ることなく、他の膜を成膜する装置にも適用することができる。
また、上記実施形態では、成膜装置として、平行平板電極間に高周波電界を形成してプラズマを生成する容量結合型のプラズマCVD装置を例示したが、これに限るものではない。
また、成膜する被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限るものではない。
1;処理容器
2;載置台
2a;載置台本体
3;電極
5;シャワーヘッド
10;高周波電源
50;調整部材
W;半導体ウエハ(被処理体)
2;載置台
2a;載置台本体
3;電極
5;シャワーヘッド
10;高周波電源
50;調整部材
W;半導体ウエハ(被処理体)
Claims (20)
- プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜する成膜装置であって、
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内に成膜のための処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、
前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と
を具備し、
前記載置台は、
上面に被処理体載置領域を有する載置台本体と、
前記被処理体載置領域を取り囲むように環状に設けられ、前記被処理体載置領域に載置された被処理体よりも高い高さを有する、プラズマ調整用の調整部材と
を備える、成膜装置。 - 前記調整部材の高さは、前記被処理体載置領域に載置された被処理体の高さよりも0.3〜2.5mm高い、請求項1に記載の成膜装置。
- 前記調整部材は、前記載置台本体と同じ材料で形成されている、請求項1または請求項2に記載の成膜装置。
- 前記調整部材は、絶縁性セラミックスで形成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の成膜装置。
- 前記調整部材を形成する絶縁性セラミックスは、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムである、請求項4に記載の成膜装置。
- 前記調整部材は、前記載置台本体上に配置された第1部材と、前記第1部材の上に配置された第2部材とを有する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の成膜装置。
- 前記第1部材および前記第2部材は、いずれも酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムで形成されている、請求項6に記載の成膜装置。
- 前記載置台本体および前記第1部材は窒化アルミニウムで形成され、前記第2部材は酸化アルミニウムで形成されている、請求項7に記載の成膜装置。
- 前記調整部材は、前記載置台本体の前記被処理体載置領域の外側部分に形成された環状凸部により形成されている、請求項1または請求項2に記載の成膜装置。
- 前記調整部材は、前記載置台本体の前記被処理体載置領域の外側部分に形成された環状凸部と、前記環状凸部の上に配置された環状部材とで構成されている、請求項1または請求項2に記載の成膜装置。
- 前記調整部材と前記被処理体載置領域に載置された被処理体との間の隙間は、1mm以下である、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の成膜装置。
- 前記処理ガス導入機構は、前記載置台に対向して設けられたシャワーヘッドであり、前記プラズマ生成機構は、前記シャワーヘッドと前記載置台との間に高周波電界を形成して容量結合プラズマを生成する、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の成膜装置。
- 前記所定の膜は絶縁膜である、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の成膜装置。
- プラズマを用いて被処理体上に所定の膜を成膜する成膜装置の処理容器内で被処理体を載置する載置台であって、
上面に被処理体載置領域を有する載置台本体と、
前記被処理体載置領域を取り囲むように環状に設けられ、前記被処理体載置領域に載置された被処理体よりも高い高さを有する、プラズマ調整用の調整部材と
を備える、載置台。 - 前記調整部材の高さは、前記被処理体載置領域に載置された被処理体の高さよりも0.3〜2.5mm高い、請求項14に記載の載置台。
- 前記調整部材は、絶縁性セラミックスで形成されている、請求項14または請求項15に記載の載置台。
- 前記調整部材を形成する絶縁性セラミックスは、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムである、請求項16に記載の載置台。
- 前記調整部材は、前記載置台本体上に配置された第1部材と、前記第1部材の上に配置された第2部材とを有する、請求項14から請求項17のいずれか1項に記載の載置台。
- 前記調整部材は、前記載置台本体の前記被処理体載置領域の外側部分に形成された環状凸部により形成されている、請求項14または請求項15に記載の載置台。
- 前記調整部材は、前記載置台本体の前記被処理体載置領域の外側部分に形成された環状凸部と、前記環状凸部の上に配置された環状部材とで構成されている、請求項14または請求項15に記載の載置台。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018050938A JP2019163497A (ja) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
PCT/JP2019/008093 WO2019181438A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-03-01 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018050938A JP2019163497A (ja) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019163497A true JP2019163497A (ja) | 2019-09-26 |
Family
ID=67987143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018050938A Pending JP2019163497A (ja) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 成膜装置およびそれに用いる載置台 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019163497A (ja) |
WO (1) | WO2019181438A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3173693B2 (ja) * | 1993-10-04 | 2001-06-04 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びその方法 |
JPH08339895A (ja) * | 1995-06-12 | 1996-12-24 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
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 |
JP4640922B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2011-03-02 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
-
2018
- 2018-03-19 JP JP2018050938A patent/JP2019163497A/ja active Pending
-
2019
- 2019-03-01 WO PCT/JP2019/008093 patent/WO2019181438A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019181438A1 (ja) | 2019-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101991574B1 (ko) | 성막 장치, 및 그것에 이용하는 가스 토출 부재 | |
JP5941491B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法並びにプログラム | |
US9523150B2 (en) | Substrate processing apparatus, method for manufacturing semiconductor device and computer-readable recording medium | |
US9508546B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US9062376B1 (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer readable recording medium | |
US10388511B2 (en) | Method of forming silicon nitride film, film forming apparatus and storage medium | |
WO2018154823A1 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム | |
US9546422B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing method including a cleaning method | |
JP2017011234A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
KR101965154B1 (ko) | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 | |
US20150361554A1 (en) | Substrate processing apparatus | |
US10577689B2 (en) | Sputtering showerhead | |
KR20150075362A (ko) | 콘택트층의 형성 방법 | |
KR101759769B1 (ko) | Ti막의 성막 방법 | |
JP2009057638A (ja) | 処理方法 | |
JP2014192484A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
WO2019181438A1 (ja) | 成膜装置およびそれに用いる載置台 | |
US11515193B2 (en) | Etching apparatus | |
US11955333B2 (en) | Methods and apparatus for processing a substrate | |
WO2022059505A1 (ja) | SiN膜埋め込み方法及び成膜装置 | |
JP2009152233A (ja) | 半導体製造装置 | |
WO2022203763A1 (en) | Methods and apparatus for processing a substrate | |
JP2022118471A (ja) | 基板処理装置、電極及び半導体装置の製造方法 | |
JP2022066871A (ja) | 基板処理方法及び基板処理装置 | |
JPWO2007123212A1 (ja) | Ti膜の成膜方法 |