JP2021195580A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パーティクルの影響を抑制した成膜を行うことができる成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】基板に膜を形成する成膜装置は、チャンバーと、チャンバー内に設けられ、基板を載置するとともに基板を成膜温度に保持する基板載置台と、成膜原料ガスを含むガスを供給するガス供給部と、基板載置台に対向して設けられ、ガス供給部から供給された成膜原料ガスを含むガスを吐出するガス吐出エリアを有するガス吐出部材と、ガス吐出部材の基板載置台との対向面と反対側の面の少なくともガス吐出エリアを覆うように設けられ、成膜原料ガスを含むガスを通過させてその中のパーティクルをトラップするフィルターとを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、成膜装置および成膜方法に関する。
基板上に膜を形成する技術として、基板上に原料ガスを供給して熱分解または反応ガスとの反応により膜形成を行う化学蒸着（ＣＶＤ）法が存在する。常温で固体の原料を用いてＣＶＤ法による成膜を行う場合は、原料を気化させて生成した原料ガスを供給して成膜する。例えば特許文献１には、常温で固体のＲｕ３（ＣＯ）１２を容器内で気化させ、気体状のＲｕ３（ＣＯ）１２をチャンバー内に供給し、基板上で熱分解させてＲｕ膜を成膜する技術が記載されている。
特開２０１５−１６０９６３号公報
本開示は、パーティクルの影響を抑制した成膜を行うことができる成膜装置および成膜方法を提供する。
本開示の一態様に係る成膜装置は、基板に膜を形成する成膜装置であって、チャンバーと、チャンバー内に設けられ、基板を載置するとともに基板を成膜温度に保持する基板載置台と、成膜原料ガスを含むガスを供給するガス供給部と、前記基板載置台に対向して設けられ、前記ガス供給部から供給された前記成膜原料ガスを含むガスを吐出するガス吐出エリアを有するガス吐出部材と、前記ガス吐出部材の前記基板載置台との対向面と反対側の面の少なくともガス吐出エリアを覆うように設けられ、前記成膜原料ガスを含むガスを通過させてその中のパーティクルをトラップするフィルターと、を有する、
本開示によれば、パーティクルの影響を抑制した成膜を行うことができる成膜装置および成膜方法が提供される。
一実施形態に係る成膜装置を示す断面図である。 一実施形態に係る成膜装置のシャワーヘッドの部分を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る成膜装置に用いたフィルターの構造例を示す写真である。
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
図１は一実施形態に係る成膜装置を示す断面図である。
成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には半導体ウエハ等の基板Ｗを水平に載置する基板載置台としてのサセプタ２が、チャンバー１の底壁中央に設けられた円筒状の支持部材３により支持されて配置されている。サセプタ２にはヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５はヒーター電源６から給電されることにより発熱し、サセプタ２が加熱される。そして、サセプタ２により基板Ｗが所望の温度に加熱される。このときのサセプタ２の加熱温度は、熱電対等の温度センサ（図示せず）の検出値に基づいて後述する制御部５０で制御される。すなわち、サセプタ２は基板Ｗを成膜温度に保持する機能を有する。なお、サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるための複数のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられている。
チャンバー１の天壁（ＬＩＤ）には、成膜のための処理ガスをチャンバー１内にシャワー状に導入するためのシャワーヘッド１０がサセプタ２と対向するように設けられている。シャワーヘッド１０の詳細は後述する。
チャンバー１の底壁には、下方に向けて突出する排気室２１が設けられている。排気室２１の側面には排気配管２２が接続されており、この排気配管２２には真空ポンプや自動圧力制御バルブ等を有する排気装置２３が接続されている。そして、この排気装置２３を作動させることによりチャンバー１内を予め定められた真空圧力に制御することが可能となっている。
チャンバー１の側壁には、真空搬送室（図示せず）との間でウエハＷを搬入出するための搬入出口２７が設けられており、搬入出口２７はゲートバルブ２８により開閉されるようになっている。
また、成膜装置１００は、成膜原料ガスを含むガスをシャワーヘッド１０へ供給するガス供給部３０を有する。ガス供給部３０は、常温で固体状の成膜原料Ｓを収容する成膜原料容器３１を有している。常温で固体状の成膜原料としては、例えばルテニウムカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）を用いることができるが、Ｒｕ３（ＣＯ）１２に限らず、８０℃における蒸気圧が０．１〜１００Ｐａであれば別の成膜原料であってもよい。このような原料としては、例えばヘキサカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）を挙げることができる。
成膜原料容器３１の周囲にはヒーター３２が設けられており、成膜原料容器３１内の固体状の成膜原料Ｓを昇華させるように構成される。成膜原料ＳがＲｕ３（ＣＯ）１２の場合は、Ｒｕ３（ＣＯ）１２は昇華可能な８０℃程度（例えば、６０〜１００℃）に加熱される。成膜原料容器３１には、上方からキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管３３が挿入されている。キャリアガス供給配管３３にはキャリアガスを供給するキャリアガス供給源３４が接続されている。キャリアガスとしては、ＡｒガスやＮ２ガス等の不活性ガスを用いることができる。また、固体原料がＲｕ３（ＣＯ）１２のようなカルボニルの場合は、分解抑制のためにＣＯガスを用いてもよい。
また、成膜原料容器３１には、成膜原料ガス供給配管３５が挿入されている。この成膜原料ガス供給配管３５は、シャワーヘッド１０に接続されている。したがって、キャリアガス供給配管３３を介して成膜原料容器３１内にキャリアガスが吹き込まれることにより、成膜原料容器３１内で固体状の成膜原料Ｓが昇華して生成された原料ガスが成膜原料ガス供給配管３５へ搬送される。そして、成膜原料ガス供給配管３５へ搬送された原料ガスは、シャワーヘッド１０を介してチャンバー１内に供給される。
キャリアガス供給配管３３には、流量制御用のマスフローコントローラ３６とその前後のバルブ３７ａ、３７ｂが設けられている。また、成膜原料ガス供給配管３５には、バルブ３９ａ，３９ｂが設けられている。
成膜装置１００は、さらに制御部５０を有している。制御部５０は、成膜装置１００の各構成部、例えば、排気装置２３、ガス供給部３０のバルブ、マスフローコントローラを制御する。
次に、シャワーヘッド１０について詳細に説明する。
図２は成膜装置１００のシャワーヘッド１０の部分を拡大して示す断面図である。図２に示すように、シャワーヘッド１０は、有天井で下部が開放された円筒状をなす本体１１と、本体１１の下部開口を塞ぐように設けられ、複数のガス吐出孔１３を有するシャワープレート１２とを有する。なお、ガス吐出孔１３はガスを吐出する機能を有すれば形状に限定はなく、円形の孔やスリット状に形成された孔を含み得る。シャワープレート１２は、ガス供給部３０からの成膜原料ガスを含むガスを吐出するガス吐出部材を構成する。また、本体１１の上部中央にはガス導入口１４が設けられ、本体１１とシャワープレート１２の間の空間はガス拡散空間１５となっている。
ガス拡散空間１５には、外周部にリング状の貫通孔１６ａを有する第１バッフル板１６と、中央部に円形の貫通口１７ａを有する第２バッフル板１７とが上から順に水平に設けられている。
第２バッフル板１７の直下には、フィルター１８が水平に設けられている。フィルター１８は円板状をなし、シャワープレート１２のサセプタ２の対向面と反対側の面に、少なくともガス吐出孔１３が形成されたガス吐出エリアを覆うように設けられている。フィルター１８の端部は本体１１の側壁に嵌め込まれている。フィルター１８の外周には外周枠体１８ａが設けられており、外周枠体１８ａはその下のシャワープレート１２の枠体１２ａに支持されている。フィルター１８は、ガス導入口１４から導入されたガス中のパーティクル成分を除去する機能を有する。
フィルター１８は、例えば、図３の写真に示すような、金属繊維を用いた金属メッシュで構成されている。金属メッシュとしては、金属繊維の不織布を積層し焼結したものを挙げることができる。
また、フィルター１８としては、原料ガスの基板Ｗへの供給量が不足しない程度のコンダクタンスを有するものが好ましく、適切なコンダクタンスが得られるように圧損や空隙率等の他のパラメータが適切に調整されたものが用いられる。
さらに、フィルター１８としては、適切に原料ガスを供給できる程度の厚さのものが用いられ、例えば、０．３〜０．５ｍｍの範囲の厚さのものを用いることができる。
さらにまた、フィルター１８は、シャワーヘッド１０内で生成されたパーティクルを確実にトラップできるように、シャワープレート１２に極力近接していることが好ましく、接していてもよい。ただし、フィルター１８がシャワープレート１２に接している場合は、フィルター１８のガス吐出孔１３に接している部分以外はほとんどフィルターとして機能しない。このため、フィルター１８は、その全面がフィルターとして機能できるように、シャワープレート１２から３〜６ｍｍ離間していることが好ましい。
チャンバー１の天壁（ＬＩＤ）の上にはＬＩＤヒーター１９が設けられており、ＬＩＤヒーター１９はヒーター電源２０から給電されることにより発熱し、シャワーヘッド１０が加熱されるように構成されている。このときの加熱温度は制御部５０で制御される。ＬＩＤヒーター１９の熱はシャワープレート１２の枠体１２ａおよび外周枠体１８ａを介してフィルター１８に伝熱され、フィルター１８も加熱されるように構成されている。これにより、フィルター１８にトラップされたパーティクルを昇華させることができる。このときの温度は、成膜原料を昇華できる温度であればよく、成膜原料がＲｕ３（ＣＯ）１２の場合は、加熱温度は８０℃程度に設定される。ヒーターとしてはフィルター１８の加熱専用のものであってもよい。
このように構成される成膜装置１００においては、ゲートバルブ２８を開にして搬入出口２７から基板Ｗをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。サセプタ２はヒーター５により所望の成膜温度に加熱されている。チャンバー１内は排気装置２３により真空引きされた状態で、不活性ガスが導入され、不活性ガスを介して基板Ｗが加熱される。そして、自動圧力制御バルブによりチャンバー１内が所望の圧力に調圧される。この時のチャンバー内の圧力は、成膜原料によって適宜調整されるが、例えば、０．０１３〜１３３．３Ｐａ（０．１ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ）の範囲が用いられる。
次いで、ヒーター３２により成膜原料容器３１を成膜原料Ｓの昇華温度以上の温度で加熱した状態とし、バルブ３７ａ，３７ｂを開にしてキャリアガス供給配管３３を介して成膜原料容器３１にキャリアガスを吹き込む。
これにより、成膜原料容器３１内でヒーター３２の加熱により固体状の成膜原料Ｓが昇華して生成された成膜原料ガス、例えばＲｕ３（ＣＯ）１２ガスが、キャリアガスにより成膜原料ガス供給配管３５へ搬送される。そして、成膜原料ガスは、成膜原料ガス供給配管３５を経てシャワーヘッド１０へ供給され、シャワーヘッド１０のガス吐出孔１３からチャンバー１内へ吐出される。チャンバー１に吐出された原料ガスは、サセプタ２に載置された基板Ｗ上で熱分解され、基板Ｗ上に所望の膜が成膜される。成膜原料ガスとしてＲｕ３（ＣＯ）１２ガスを用いた場合は、基板Ｗ上でＲｕ３（ＣＯ）１２ガスが熱分解してＲｕ膜が成膜される。
成膜の際のサセプタ２の温度（基板温度）は、用いる成膜原料や成膜しようとする膜に応じて適宜設定される。本実施形態では、成膜原料ガスが基板上で熱分解することにより成膜されるため、少なくとも成膜原料ガスが熱分解可能な温度に設定される。成膜原料ガスとしてＲｕ３（ＣＯ）１２ガスを用いた場合には、成膜温度は１００〜３００℃とすることができる。
ところで、プロセスの都合により低温成膜が要求される場合があるが、その場合には基板Ｗ上のパーティクルが多くなる傾向があることが判明した。Ｒｕ３（ＣＯ）１２を用いてＲｕ膜を成膜する場合を例にとると、サセプタ２の温度が１７５℃では、パーティクルが少ないのに対し、サセプタ２の温度を１５５℃以下の低温にするとパーティクルが増加する。そして、特に、サセプタ２の温度の低温化にともない、Ｒｕ３（ＣＯ）１２が固化して生成されたものと考えられるファイバー状のパーティクルが増加することが判明した。
すなわち、原料ガスは、基板Ｗ上で加熱されて熱分解されるまでの間、気体状態に保持される必要があるが、低温成膜の場合は、原料ガスが基板Ｗに到達するまでの間に温度が低下して固化し、それがパーティクルの主成分となると考えられる。
そこで、本実施形態では、シャワーヘッド１０のガス拡散空間１５に、シャワープレート１２のガス吐出エリアを覆うようにフィルター１８を設ける。これにより、ガス拡散空間１５内で第１および第２のバッフルプレート１６，１７を経た成膜原料を含むガスがフィルター１８を通過し、パーティクルがフィルター１８にトラップされる。このため、基板Ｗに付着するパーティクルを抑制することができる。フィルター１８は、特に、成膜原料ガスが固化して生成されたパーティクルが多い低温成膜の場合に有効である。成膜原料がＲｕ３（ＣＯ）１２の場合には、成膜温度が１００〜１５５℃と低温の場合に有効である。
上述したように、フィルター１８は、シャワーヘッド１０内で生成されたパーティクルを確実にトラップでき、フィルターの機能を有効に発揮させる観点から、ガス拡散空間１５内のシャワープレート１２から３〜６ｍｍ程度離間していることが好ましい。シャワープレート１２の基板Ｗ側の領域では、サセプタ２から十分に熱が供給され、原料ガスが再固化するおそれはないため、フィルター１８はシャワープレート１２の基板Ｗ側へ設ける必要はない。
また、フィルター１８はＬＩＤヒーター１９により加熱されるようになっており、ＬＩＤヒーター１９によりフィルター１８をパーティクルの昇華温度より高い温度に加熱することにより、トラップされたパーティクルを昇華させることができる。これにより、パーティクルが基板Ｗに到達することをより確実に防止することができるとともに、フィルター１８にパーティクルが残存しないので、フィルター１８の目詰まりが生じない。
次に、フィルター１８を設けた効果を実証する実験結果について説明する。ここでは、図１の概略構成を有する成膜装置を用い、成膜原料としてＲｕ３（ＣＯ）１２を用いて、サセプタ温度を１５５℃とし、フィルターの加熱温度を８０℃として基板である半導体ウエハ上にＲｕ膜の成膜を行った。また、比較として、図１の成膜装置からフィルターを除いた装置を用いて、同様に成膜原料としてＲｕ３（ＣＯ）１２を用いて、同じくサセプタ温度を１５５℃としてＲｕ膜の成膜を行った。半導体ウエハとしては表面がＴａＮのものおよびＳｉのものを２枚ずつ合計４枚用いた。
フィルターを用いない場合、４枚の半導体ウエハに対し、合計のパーティクル個数は１７９個であり、その中で気体状のＲｕ３（ＣＯ）１２が固化して形成されたファイバー状のパーティクルは１４７個であった。これに対し、フィルターを用いた場合、４枚の半導体ウエハに対し、合計のパーティクル個数は４４個であり、その中でファイバー状のパーティクルは４０個であった。
この結果から、フィルターを用いることにより、トータルのパーティクルの個数および気体状のＲｕ３（ＣＯ）１２が固化して形成されたファイバー状のパーティクルの個数を大幅に低減できることが確認された。パーティクルの主体であるファイバー状パーティクルについては、フィルターを用いることにより７３％低減された。
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、成膜原料として、Ｒｕ３（ＣＯ）１２のような熱分解により成膜可能なものを用いた例を示したが、反応ガスとの反応により膜形成を行うものであってもよい。
また、成膜装置として図１のものを例示したが、シャワーヘッドからサセプタ上の基板に成膜原料ガスを供給して成膜するものであればよく、またシャワーヘッドも供給された成膜原料ガスがフィルターを通過する構造を有していればよく、図１の成膜装置に限定されるものではない。
１；チャンバー
２；サセプタ（基板載置台）
５；ヒーター
１０；シャワーヘッド
１５；ガス拡散空間
１８；フィルター
１９；ＬＩＤヒーター
２３；排気装置
３０；ガス供給部
３１；成膜原料容器
３５；成膜原料ガス供給配管
５０；制御部
１００；成膜装置
Ｗ；基板

Claims (10)

  1. 基板に膜を形成する成膜装置であって、
    チャンバーと、
    チャンバー内に設けられ、基板を載置するとともに基板を成膜温度に保持する基板載置台と、
    成膜原料ガスを含むガスを供給するガス供給部と、
    前記基板載置台に対向して設けられ、前記ガス供給部から供給された前記成膜原料ガスを含むガスを吐出するガス吐出エリアを有するガス吐出部材と、
    前記ガス吐出部材の前記基板載置台との対向面と反対側の面の少なくともガス吐出エリアを覆うように設けられ、前記成膜原料ガスを含むガスを通過させてその中のパーティクルをトラップするフィルターと、
    を有する、成膜装置。
  2. 前記ガス吐出部材は、シャワーヘッドを構成する、複数のガス吐出孔を有するシャワープレートとして構成され、前記ガス吐出部材は、前記シャワーヘッドの本体の下部開口を塞ぐように設けられ、前記本体と前記ガス吐出部材との間にガス拡散空間が形成され、前記フィルターは前記ガス拡散空間に設けられる、請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記フィルターは、前記ガス吐出部材に近接または接触して設けられる、請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記フィルターは、前記ガス吐出部材から３〜６ｍｍ離間している、請求項３に記載の成膜装置。
  5. 前記フィルターは、金属繊維を用いた金属メッシュで構成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記ガス供給部は、常温で固体状の成膜原料を昇華させて成膜原料ガスを生成し、前記パーティクルは、前記成膜原料ガスが再固化して生成されたものである、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 前記成膜原料は、Ｒｕ３（ＣＯ）１２である、請求項６に記載の成膜装置。
  8. 前記基板載置台は、１００〜１５５℃の範囲の温度に保持される、請求項７に記載の成膜装置。
  9. 前記フィルターを加熱するヒーターをさらに有し、前記ヒーターにより前記フィルターを加熱することにより、前記成膜原料ガスが再固化して生成された前記パーティクルを昇華させる、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の成膜装置。
  10. 基板に膜を形成する成膜方法であって、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の成膜装置を準備することと、
    前記基板載置台に基板を載置することと、
    前記ガス供給部から前記成膜原料ガスを含むガスを前記基板載置台上の基板に向けて供給することと、
    前記成膜原料ガスを含むガスが、前記基板載置台上の基板に至る前に、前記フィルターを通過するようにして、前記成膜原料ガスを含むガスの中のパーティクルをトラップすることと、
    前記フィルターを通過した前記成膜原料ガスを含むガスを用いて基板上に膜を形成することと、
    を含む成膜方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4218942B2 (ja) * 2003-03-07 2009-02-04 株式会社アルバック 薄膜製造装置及び薄膜製造方法
JP5179476B2 (ja) * 2007-04-17 2013-04-10 株式会社アルバック 成膜装置
KR101173645B1 (ko) * 2007-12-31 2012-08-20 (주)에이디에스 가스 분사 유닛 및 이를 구비하는 박막 증착 장치
JP5408819B2 (ja) * 2008-01-29 2014-02-05 国立大学法人長岡技術科学大学 堆積装置および堆積方法
JP2015160963A (ja) 2014-02-26 2015-09-07 東京エレクトロン株式会社 ルテニウム膜の成膜方法および成膜装置、ならびに半導体装置の製造方法
JP2016004834A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置
JP7094172B2 (ja) * 2018-07-20 2022-07-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、原料供給装置及び成膜方法
US11380523B2 (en) * 2019-02-14 2022-07-05 Hitachi High-Tech Corporation Semiconductor manufacturing apparatus

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