JP3356654B2 - 半導体ウエハ成膜装置 - Google Patents

半導体ウエハ成膜装置

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JP3356654B2 JP18852297A JP18852297A JP3356654B2 JP 3356654 B2 JP3356654 B2 JP 3356654B2 JP 18852297 A JP18852297 A JP 18852297A JP 18852297 A JP18852297 A JP 18852297A JP 3356654 B2 JP3356654 B2 JP 3356654B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハに成
膜を行う装置に係り、特に半導体ウエハを収納する真空
チャンバ内に堆積した不要な形成膜を除去する機能を有
する半導体ウエハ成膜装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体基板上に成膜する装置と
しては、ターゲットとプラズマ放電を用いて半導体ウエ
ハに成膜するスパッタリング装置や、プロセスガス雰囲
気の中で、プラズマ放電や加熱によって半導体基板上に
成膜するCVD(Chemical Vapor Deposition )装置等
が知られている。
【0003】図2には、一般的なCVD装置の概略的な
構成を示す。このCVD装置は、排気系27により真空
引きされるチャンバ21と、そのチャンバ21内に設け
られる導入されたプロセスガスを整流するための複数の
孔を有する整流板22と、前記整流板22と対向して配
置される半導体ウエハを載置する載置台23と、前記チ
ャンバ21内の半導体ウエハ載置台23の周囲に設けら
れたガス排気口24と、チャンバ21内にプロセスガス
を導入するガス導入口25と、所望のプロセスガス等を
供給するためのガス供給部26とで構成される。また前
記整流板22及び載置台23を電極として、放電を行う
ための図示しない電源が設けられているものとする。
【0004】この構成において、半導体ウエハが載置台
23に装填され、排気系により真空引きされるチャンバ
21内に、整流板22を経て半導体ウエハの表面に所定
のプロセスガスを供給しつつ、プラズマ放電を行い、そ
の半導体ウエハの表面に成膜する。
【0005】このような成膜工程を終了した後、半導体
ウエハをチャンバ外に取り出し、チャンバ21の内壁に
付着した不要な膜を取り除くためのクリーニング処理を
施す。このクリーニング処理は、ガス供給部26から所
定のクリーニング用ガスをチャンバ21内に導入し、プ
ラズマ放電を行い、不要な膜をエッチングしチャンバ外
に排気する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の成膜装
置の構造では、半導体ウエハへの成膜時にプロセスガス
がチャンバ21内の全体に広がり、半導体ウエハ上への
成膜の効率が悪い。また、チャンバ21が大きいほど、
プロセスガスの流れが影響して濃度分布が異なり、成膜
されたウエハ内の膜厚分布に差が生じる。
【0007】また、チャンバ21の内壁に付着した不要
な膜を除去する際に、チャンバ内全体にその不要な膜が
付着していると、その全体をクリーニングエッチングす
るこことなり、時間を要したり、クリーニングの効率が
悪くなる。
【0008】また、プロセスガスがチャンバ内全体に広
がると、プロセスガスの回り込みにより、クリーニング
されづらい箇所に不要な膜が付着されこともあり、クリ
ーニングエッチングで除去できない場合には、ゴミとな
ってチャンバ内に残ってしまいう。この様な場合には、
作業者がチャンバを開けて、部品交換や薬液による洗浄
等のクリーニング作業を行っていた。
【0009】そこで本発明は、チャンバ内でプロセスガ
スを半導体ウエハに集中させてプラズマを発生させるこ
とにより、効率的に半導体ウエハに成膜して、チャンバ
内に付着する不要な膜を減少させつつ、且つチャンバク
リーニングを効率的に行うことによって、スループット
向上及び低生産コスト化を実現する半導体ウエハ成膜装
置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、排気系により真空引きされるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、半導体ウエハを載置装着
し、下部電極を兼ねる載置手段と、前記載置手段と対向
して配置され、外部から導入されたプロセスガスを均一
に前記半導体ウエハに供給し、上部電極を兼ねるガス整
流手段と、前記プロセスガスを前記ガス整流手段に供給
するガス供給手段と、前記載置手段とガス整流手段との
間に放電を生じさせる電源とを備え、半導体ウエハ表面
に膜を形成する半導体ウエハ成膜装置において、前記載
置手段に載置される前記半導体ウエハの周囲を囲むよう
に配置される壁と、前記壁を前記ガス整流手段の近傍ま
で移動させる移動機構とを具備し、前記半導体ウエハへ
成膜時に前記壁を前記ガス整流手段の近傍まで移動させ
て前記プロセスガスの流れを制御する半導体ウエハ成膜
装置を提供する。
【0011】前記半導体ウエハ成膜装置において、前記
載置手段が前記ガス整流手段に対して半導体ウエハを載
置する部位を遠近方向に移動する移動手段と、前記ガス
供給手段がクリーニング用エッチングガスを供給する手
段とをさらに備え、前記載置手段を前記移動手段でガス
整流手段から遠ざけ、前記壁を前記ガス整流手段の近傍
まで移動させた状態で、前記チャンバ内に前記クリーニ
ング用エッチングガスを供給して放電し、前記壁に堆積
した膜を除去した後、前記壁を前記ガス整流手段から遠
ざけるように移動させて、前記チャンバ内に堆積した膜
を除去することにより前記チャンバ内をクリーニングす
る。
【0012】以上のような構成の半導体ウエハ成膜装置
により、チャンバ内で導入されたプロセスガスを均一化
する整流板と対向して配置する半導体ウエハを載置する
半導体ウエハ載置台の周囲に、上下移動可能な壁を設
け、成膜時には、壁の上端を整流板に近接させ、プロセ
スガスが半導体ウエハ上に多く溜まらせて効率的に成膜
する。
【0013】前記壁によりプロセスガスの流れとプラズ
マを制限することにより、チャンバ内壁等への不要な膜
の付着を低減し、クリーニング処理の際に、上昇させた
状態の壁に付着した不要な膜を集中的に除去し、壁に付
着した不要な膜が除去された時を見計らって、壁を下降
させて、クリーニング用のプラズマがチャンバ全体に広
がるようにして、チャンバ壁面やその他の箇所に堆積し
た不要な膜を除去する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図1には、本発明によ
る半導体ウエハ成膜装置の一実施形態としての構成例を
示し説明する。本実施形態における半導体ウエハ成膜装
置は、CVD装置を例とする。
【0015】図1(a)に示す半導体ウエハ成膜装置
は、排気系2により真空引きされるチャンバ1と、その
チャンバ1内に設けられ導入されたプロセスガスを整流
するための複数の孔を有する整流板3(上部電極)と、
前記整流板3と対向して配置され半導体ウエハ4を載置
装着し、上下移動可能な半導体ウエハ載置台5(下部電
極)と、前記チャンバ1内の半導体ウエハ載置台5の周
囲のチャンバ壁に設けられたガス排気口6と、チャンバ
1内にプロセスガスを導入するガス導入口7と、チャン
バ1までの配管やバルブ等を備え、所望のプロセスガス
等や後述するクリーニング用エッチングガスを供給する
ためのガス供給部8と、また前記整流板3及び半導体ウ
エハ載置台5を電極として、放電を行うための電源9
と、半導体ウエハ載置台5の周囲で半導体ウエハ4を取
り囲むような壁10aを有し、その壁10aを上下駆動
機構10bにより、上下に移動可能な発明の特徴となる
気流制御部10とで構成される。
【0016】このように構成された半導体ウエハ成膜装
置において図1(a)を参照して、半導体ウエハ3に成
膜する状態における前記気流制御部10の作用について
説明する。
【0017】本実施形態の初期状態として、気流制御部
10の壁10aは下降した状態であり、半導体ウエハ載
置台5は、半導体ウエハ4が載置可能な状態で有れば上
昇しててもよいし下降しててもよい。
【0018】まず、半導体ウエハ4を半導体ウエハ載置
台5に載置装着した後、チャンバ1を所定真空度まで真
空引きする。次にチャンバ1内で上下駆動機構10bを
駆動して、壁10aを上昇させて、壁10aの上端を整
流板3にプロセスガスが排気可能な隙間になる程度まで
近接させる。この壁10aの上昇により、導入されたプ
ロセスガスが半導体ウエハ4上に多く溜まることとな
る。
【0019】次に、真空引きされるチャンバ1内にガス
供給部8によりガス導入口7からプロセスガスを導入
し、整流板3の孔により均一に半導体ウエハ4に供給す
る。そして電源9により、上部電極及び下部電極となる
整流板3と半導体ウエハ載置台5との間に高周波電流を
印加し、プラズマ放電を行い、プロセスガスによる堆積
膜を半導体ウエハ4上に成膜する。
【0020】この成膜時には、気流制御部10の壁10
aを上昇させて、半導体ウエハ4により多くのプロセス
ガスが集まるように、半導休ウエハ4上への成膜効率を
高めている。
【0021】特に、壁10aを上昇させている状態によ
り、プロセスガスやプラズマがチャンバ1内の他の箇所
に回り込むことが少なくなり、不要な膜が付着し難くな
っている。
【0022】尚、壁10aを整流板3に近接させてプラ
ズマ放電を行うと、壁10aが導電性の部材の場合、プ
ラズマ放電に影響を与えるため、壁10aは、アルミナ
セラミックス等の絶縁材で形成されている。
【0023】次に図1(b)を参照して、チャンバー内
に堆積した不要な膜を除去するクリーニング処理を行う
場合について説明する。まず、成膜された半導体ウエハ
4をチャンバ外に取り出した後、気流制御部10の壁1
0aを上昇させた状態で、半導体ウエハ載置台5を下降
させる。そして、フッ素系のクリーニング用のエッチン
グガス例えば、CF4 、C2 F6 、NF3 等のいずれか
が、若しくは他のガスとの混合によりガス供給部8から
チャンバ1内に導入され、放電が開始される。
【0024】この放電により、壁10aに付着する不要
な膜は除去されて、チャンバ外に排気される。前記壁1
0aに付着した不要な膜が除去された時を見計らって、
上下駆動機構10bにより、壁10aを下降させて、ク
リーニング用のエッチングガスによるプラズマがチャン
バ1全体に広がるようにして、チャンバ1の壁面やその
他の箇所に付着した不要な膜を除去する。尚、本実施形
態における半導体ウエハ載置台5や、気流制御部10の
位置や形状は、チャンバ内の形状や圧カ、使用ガスの種
類、流量等によって決まるのでここでは限定されない。
【0025】以上説明したように本実施形態によれば、
半導体ウエハに膜を形成する時、プロセスガスを半導体
ウエハ上により多く集めることができ、膜形成が効率的
となり、成膜時間を短くすることができ、若しくはプロ
セスガス使用量を削減することができる。
【0026】また、本実施形態では、成膜時に壁で半導
体ウエハの周囲を囲むことで、従来に比べてチャンバ内
壁等に付着する不要な膜の量(厚さ)が減少でき、クリ
ーニング処理の際は、壁に付着した不要な膜を集中的に
エッチングする事が可能で、クリーニング(メンテナン
ス)時間の短縮化を実現し、さらにエッチングガス使用
量も削減する事が容易にできる。
【0027】尚、本実施形態では、クリーニング処理の
エッチングの際に、半導体ウエハ載置台を下降させて、
退避させたが、ダミーウエハを半導体ウエハ載置台に載
置して、クリーニングを実施しても良い。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、チ
ャンバ内でプロセスガスを半導体ウエハに集中させるプ
ラズマを発生させることにより、プロセスガスを効率的
に半導体ウエハに用いることができ、半導体ウエハへの
成膜効率を高め、チャンバ内に付着する不要な膜を減少
させつつ、且つチャンバクリーニングを効率的に行うこ
とによって、スループット向上及び低生産コスト化を実
現する半導体ウエハ成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の半導体ウエハ成膜装置の構成例を
示す図である。
【図2】従来の成膜装置(CVD装置)の概略的な構成
を示す図である。
【符号の説明】
1…チャンバ 2…排気系 3…整流板(上部電極) 4…半導体ウエハ 5…半導体ウエハ載置台(下部電極) 6…ガス排気口 7…ガス導入口 8…ガス供給部 9…電源 10…気流制御部 10a…壁 10b…上下駆動機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 勉 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (72)発明者 土屋 忠利 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (72)発明者 井口 幸治 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (72)発明者 山田 明弘 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (56)参考文献 特開 平3−183128(JP,A) 特開 平7−235523(JP,A) 特開 平8−260158(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/44 C23C 16/455

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系により真空引きされるチャンバ
    と、 前記チャンバ内に配置され、半導体ウエハを載置装着
    し、下部電極を兼ねる載置手段と、 前記載置手段と対向して配置され、外部から導入された
    プロセスガスを均一に前記半導体ウエハに供給し、上部
    電極を兼ねるガス整流手段と、 前記プロセスガスを前記ガス整流手段に供給するガス供
    給手段と、 前記載置手段とガス整流手段との間に放電を生じさせる
    電源と、を備え、半導体ウエハ表面に膜を形成する半導
    体ウエハ成膜装置において、 前記載置手段に載置される前記半導体ウエハの周囲を囲
    むように配置される壁と、 前記壁を前記ガス整流手段の近傍まで移動させる移動機
    構とを具備し、 前記半導体ウエハへ成膜時に前記壁を前記ガス整流手段
    の近傍まで移動させて前記プロセスガスの流れを制御す
    ることを特徴とする半導体ウエハ成膜装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体ウエハ成膜装置において、 前記載置手段が前記ガス整流手段に対して、半導体ウエ
    ハを載置する部位を遠近方向に移動させる移動手段と、 前記ガス供給手段がクリーニング用エッチングガスを供
    給する手段と、をさらに具備し、 前記載置手段を前記移動手段でガス整流手段から遠ざ
    け、前記壁を前記ガス整流手段の近傍まで移動させた状
    態で、前記チャンバ内に前記クリーニング用エッチング
    ガスを供給して放電し、前記壁に堆積した膜を除去した
    後、前記壁を前記ガス整流手段から遠ざけるように移動
    させて、前記チャンバ内に堆積した膜を除去することに
    より前記チャンバ内をクリーニングすることを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体ウエハ成膜装置。
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