JPH06177056A - ガス処理装置 - Google Patents
ガス処理装置Info
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- JPH06177056A JPH06177056A JP35205392A JP35205392A JPH06177056A JP H06177056 A JPH06177056 A JP H06177056A JP 35205392 A JP35205392 A JP 35205392A JP 35205392 A JP35205392 A JP 35205392A JP H06177056 A JPH06177056 A JP H06177056A
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Abstract
をヒータの制御する。 【構成】 処理室2と、ガス供給路14と、ウエハ1を
保持するサセプタ7と、サセプタを介してウエハを加熱
するヒータ22と、ヒータを制御するコントローラ23
とを備えたプラズマCVD装置において、処理室2の外
部にウエハ1上に形成された処理膜26の膜厚を測定す
る膜厚測定装置25が設備され、この測定装置25がコ
ントローラ23に接続されている。ヒータ22はサセプ
タ7の中央部7aを加熱する内側ヒータ22aと、その
周辺部7bを加熱する外側ヒータ22bとに分割されて
いる。コントローラ23は膜厚測定装置25からの測定
データに対応して内外のヒータ22a、22bの加熱出
力をそれぞれ制御する。 【効果】 膜厚データに対応してサセプタ7の内外が内
外のヒータ22a、22bによって加熱されるため、温
度分布に依存する膜厚分布は均一になる。
Description
被処理物を所定の温度に加熱して、処理ガスによって所
望のガス処理を施すガス処理技術に関し、例えば、半導
体装置の製造工程において、半導体ウエハ(以下、ウエ
ハという。)に所望の薄膜を形成するプラズマCVD装
置に利用して有効な技術に関する。
マCVD装置によって、ウエハ上に酸化膜や窒化膜およ
び金属膜が生成される場合、膜生成に必要なエネルギー
を得るためにウエハを所望の温度に加熱する必要があ
る。
れる枚葉式のプラズマCVD装置においては、ウエハが
載置されるサセプタの裏側に円形のヒータが配設され、
この円形のヒータによりサセプタ上のウエハが全体的に
均一に加熱されることが実施されている。
成した膜の均一性や反射率、異物、不純物濃度といった
膜の質が重要視されている。そして、これらの膜質はウ
エハの温度と密接な関係があることが知られている。し
たがって、ウエハの温度分布を全体にわたって制御する
ことは、非常に重要な事項になる。
てある例としては、特開昭63−128717号公報、
がある。
プラズマCVD装置におけるウエハの加熱は、円形のヒ
ータによって全体的に均一になるように制御されている
ため、次のような問題点がある。
形のヒータが大径化されることになるが、ヒータ全体の
重量や構造の増加量はヒータ外径の増加の比例値よりも
遙かに大きくなる。
を全体にわたって均一に加熱するための制御はきわめて
困難になり、ウエハの温度分布が不均一になる。このた
め、ウエハに形成された膜質が低下する。
状態変化により、ウエハの中央部と周辺部とにおいてガ
スの流れが異なるため、ウエハ内において膜質が低下す
る。
測定はオフライン作業によって実施されているため、ウ
エハの温度分布の均一性の低下や、ガスの流れの不均一
による膜質の低下に素早く対応することができない。
一になるように加熱を制御することができるガス処理装
置を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。すなわち、被処理物が出し入れされる出し入れ
口を有する処理室と、処理室に接続されて処理ガスが供
給されるガス供給路と、処理室内に設備されて被処理物
を保持するサセプタと、サセプタの被処理物と反対側に
設備されて被処理物を加熱するヒータと、ヒータを制御
するコントローラとを備えているガス処理装置におい
て、前記処理室の外部に処理室で処理された被処理物に
ついての処理状態を測定する処理状態測定装置が設けら
れているとともに、この処理状態測定装置はその測定デ
ータを前記コントローラに送信するように構成されてお
り、また、前記ヒータが前記サセプタの各別のゾーンを
加熱する複数の分割ヒータによって構成されており、さ
らに、前記コントローラは前記処理状態測定装置から送
られて来た測定データに対応して分割ヒータを各別に制
御するように構成されていることを特徴とする。
送られて来た処理状態に関するデータに基づいて、コン
トローラは被処理物内における処理状態の均一性を求め
る。この均一性が悪い場合には、コントローラは均一性
を改善するための処理温度の分布を求めるとともに、こ
の温度分布が得られるように、各ゾーンの加熱を担当す
るヒータのそれぞれの出力を制御する。
された加熱制御によって、処理状態を均一に形成させる
温度分布になるため、被処理物に対する処理状態は均一
になる。
D装置を示す正面断面図である。図2はその作用を説明
するための線図である。
装置はプラズマCVD装置として構成されており、この
プラズマCVD装置はシリコンウエハ(以下、ウエハと
いう。)1の上にシリコン酸化膜を形成するのに使用さ
れている。
被処理物としてのウエハ1を処理するための処理室2を
構成するチャンバ3を備えており、チャンバ3にはその
側壁にウエハ1を出し入れするための搬入口4および搬
出口5が、また、その底壁に処理室2内を排気するため
の排気口6がそれぞれ開設されている。
極7、8が互いに平行平板電極を構成するようにそれぞ
れ水平に配設されている。下部電極7はチャンバ3の底
壁に絶縁体9を介して摺動自在に挿入された支軸10に
より上下動かつ回転可能に支持されている。下部電極7
はその上面においてウエハ1を1枚、載置状態に保持し
得るように構成されており、したがって、下部電極(以
下、サセプタということがある。)7は被処理物として
のウエハ1を保持するためのサセプタを実質的に構成し
ている。
して挿入された支軸12により固定的に吊持されてお
り、下部電極7との間に高周波電源13が接続されてい
る。また、上部電極8およびその支軸12の内部にはガ
ス供給路14が開設されており、上部電極8の下面には
複数のガス吹出口15がガス供給路14の処理ガス16
をウエハに向けて吹き出せるように開設されている。
断熱材21および抵抗加熱方式のヒータ22が設備され
ている。ヒータ22はサセプタ7の内部における上側に
配置されており、サセプタ7に載置状態に保持されたウ
エハ1を加熱するように構成されている。断熱材21は
サセプタ7の内部におけるヒータ22の下側に配置され
て充填されており、断熱材21はヒータ22の加熱がチ
ャンバ3を向かうのを抑制するようになっている。
7の第1ゾーンとしての中央部7aを加熱するための第
1の分割ヒータである内側ヒータ22aと、サセプタ7
の第2ゾーンとしての周辺部7bを加熱するための第2
の分割ヒータである外側ヒータ22bとによって構成さ
れている。すなわち、内側ヒータ22aは被加熱物であ
るウエハ1の外径よりも小径の外径を有する円板形状に
形成されており、外側ヒータ22bは内側ヒータ22a
の外径と等しい円径と、サセプタ7の外径と等しい外径
とを有する円形リング形状に形成されている。
ているが、内側ヒータ22aと外側ヒータ22bとに分
割されていることにより、大重量化および構造の複雑化
が抑制されている。しかも、ヒータ22は全体として大
径のウエハ7をも均一に加熱し得るようになっている。
ヒータ22bはマイクロコンピュータやシーケンサ等か
ら構成されているコントローラ23にそれぞれ接続され
ており、内外のヒータ22aおよび22bはサセプタ7
に載置されたウエハ1を指定された温度に加熱すべく、
このコントローラ23のシーケンス制御によって運転さ
れるように構成されている。また、コントローラ23に
は後記する各温度計がそれぞれ接続されており、これら
温度計の測定データに基づいて、コントローラ23は内
外のヒータ22aおよび22bをそれぞれフィードバッ
ク制御し得るように構成されている。
計としての内外2組の熱電対24a、24bがヒータ2
2内外のヒータ22aおよび22bの上側にそれぞれ位
置するように挿入されており、これらの熱電対24aお
よび24bはヒータ22のコントローラ23に接続され
ている。内外の熱電対24aおよび24bは内外のヒー
タ22aおよび22bによってそれぞれ加熱されたサセ
プタ7における中央部7aおよび周辺部7bの現在の温
度をそれぞれ測定して、それらの測定データをリアルタ
イムでコントローラ23にそれぞれ送信するように構成
されている。そして、後述するように、コントローラ2
3は内外の熱電対24aおよび24bからそれぞれ送信
されて来る測定データに基づいて内外のヒータ22aお
よび22bをそれぞれフィードバック制御し得るように
構成されている。
理状態測定装置としての膜厚測定装置25が、搬出口5
に対向するように配されて設備されており、この膜厚測
定装置25は前記コントローラ23に膜厚に関する測定
データを送信するように接続されている。ちなみに、こ
の膜厚測定装置25としては、エリプリメトリ法(偏光
解析法)による膜厚測定装置や、干渉法による膜厚測定
装置、およびシート抵抗法による膜厚測定装置等を使用
することができる。
7上に載置されて処理室2内が排気されると、ガス供給
路14に処理ガス(例えば、SiH4 +O2 等)16が
供給されて上部電極8の吹出口15から吹き出されると
ともに、両電極7、8間に高周波電圧が電源13により
印加される。これにより、プラズマCVD反応が惹起さ
れ、例えば、ウエハ1上にプラズマシリコン酸化膜が堆
積される。
際して、予め設定されているプラズマCVD反応に最適
の温度がコントローラ23において、コントローラ23
自体に構成されているシーケンサ等によって指定され
る。コントローラ23はウエハ1が指定された目標温度
になるようにヒータ22の加熱作動をシーケンス制御す
る。
よって加熱されたサセプタ7の現在の実際の温度は、そ
の中央部7aの温度が内側の熱電対24aによって、そ
の周辺部7bの温度が外側の熱電対24bによってそれ
ぞれ測定される。内外の熱電対24aおよび24bによ
って測定されたサセプタ7の現実の温度は、コントロー
ラ23にリアルタイムで送信される。
bから送信されて来た現実の温度と、指定された目標温
度とを比較し、現実の温度が目標温度になるように信号
をヒータ22に指令する。ヒータ22はこの指令信号に
よって駆動されてサセプタ7を介してウエハ1を加熱す
る。
の形成処理が終了した後、ウエハ1は搬出口5から処理
室2の外部へ搬出されるとともに、膜厚測定装置25に
搬送される。膜厚測定装置25はウエハ1に形成された
シリコン酸化膜26の厚さを測定し、その測定データを
コントローラ23に送信する。
送られて来た膜厚データに基づいて、ウエハ1内におけ
る酸化膜26の膜厚の均一性を求める。この膜厚の均一
性が悪い場合には、コントローラ23は膜厚分布を改善
するための温度分布を求めるとともに、この温度分布が
得られるように内側ヒータ22aおよび外側ヒータ22
bの加熱出力を制御する。
均一に改善するための温度分布の制御方法の一実施例を
示す線図であり、(a)は改善前の膜厚分布を示す線
図、(b)は温度分布を示す線図、(c)は改善後の膜
厚分布を示す線図である。図2中、横軸にはウエハの位
置が示され、縦軸には膜厚および温度がそれぞれ示され
ている。
データに基づいてウエハ1内の膜厚分布を求めた結果
が、図2(a)に実線で示されているように、膜厚がウ
エハの中央部において厚く、周辺部に行くに従って薄く
なる傾向であったと仮定する。この場合には、コントロ
ーラ23はウエハにおける温度分布が図2(b)に示さ
れている状態になるように内側ヒータ22aおよび外側
ヒータ22bをそれぞれ制御することになる。すなわ
ち、内側ヒータ22aの出力が抑制され、外側ヒータ2
2bの出力が高められる制御が実行されることになる。
マシリコン酸化膜26の形成処理に際して、内側ヒータ
22aおよび外側ヒータ22bがこのように制御される
と、図2(c)に示されているように、ウエハ1上に生
成されるプラズマシリコン酸化膜26の膜厚分布は全体
にわたって均一になる。
に基づくコントローラ23を介しての内側ヒータ22a
および外側ヒータ22bによる温度分布制御は、各ウエ
ハ1に対する成膜処理の都度実行してもよいし、複数枚
毎に定期的に実行してもよく、さらには、膜厚測定装置
25の測定データによる膜厚分布の均一性が予め設定さ
れた設定値よりも低下した際に実行する等、不定期的に
実行してもよい。
が得られる。 膜厚測定装置25によって測定された膜厚分布デー
タに基づいて、その膜厚分布がウエハ1の全体にわたっ
て均一になるように改善するための温度分布を求め、こ
の温度分布が創り出されるように内側ヒータ22aおよ
び外側ヒータ22bの加熱出力をコントローラ23によ
ってそれぞれ制御することにより、ウエハ1上にプラズ
マシリコン酸化膜26をその膜厚が全体にわたって均一
になるように分布させることができる。
26をその膜厚が全体にわたって均一になるように分布
させることにより、ウエハ1内のシリコン酸化膜26の
膜質を安定させることができるため、製品歩留りを高め
ることができる。 ヒータ22を内側ヒータ22aおよび外側ヒータ2
2bに分割することにより、ヒータ22全体としての重
量増や構造の複雑化を抑制しつつ、被処理物としてのウ
エハ1の大径化に対処することができ、しかも、被加熱
物上の温度分布を変更調整することができる。
VD装置を示す正面断面図である。図4はその作用を説
明するための線図である。
処理状態測定装置としての膜厚測定装置の代わりに処理
状況測定装置としてのプラズマモニタリング装置27が
設備されており、かつ、このプラズマモニタリング装置
27によって測定されたモニタリングデータがコントロ
ーラ23に送信されるように構成されている点にある。
ちなみに、プラズマモニタリング装置27としては、静
電探針法によるプラズマモニタリング装置や、レーザ誘
起蛍光法によるプラズマモニタリング装置を使用するこ
とができる。
るプラズマシリコン酸化膜の形成処理中、プラズマモニ
タリング装置27によってプラズマ28の生成状態がモ
ニタリングされ、そのモニタリングデータがコントロー
ラ23に送信される。
装置27から送られた来たモニタリングデータに基づい
て、このプラズマ28の生成状態においてウエハ1上に
形成される膜厚分布が均一になるように制御するための
ウエハ1上の温度分布を求めるとともに、ウエハ1上に
おいてこの温度分布が得られるように内側ヒータ22a
および外側ヒータ22bの加熱出力を制御する。
均一に改善するための温度分布の制御方法の一実施例を
示す線図であり、(a)はプラズマの濃度分布を示す線
図、(b)は温度分布を示す線図、(c)は膜厚分布を
示す線図である。図4中、横軸にはウエハの位置が示さ
れ、縦軸にはプラズマ濃度、温度および膜厚がそれぞれ
示されている。
らのモニタリングデータに基づいて得られたプラズマ2
8の濃度の分布は、図4(a)に示されているように、
ウエハの中央部に対応する領域で濃く、周辺部に対応す
る領域で薄くなる傾向であったと仮定する。この場合に
は、コントローラ23はウエハにおける温度分布が図4
(b)に示されている状態になるように、内側ヒータ2
2aおよび外側ヒータ22bをそれぞれ制御する。すな
わち、内側ヒータ22aの出力が抑制され、外側ヒータ
22bの出力が高められる制御が実行されることにな
る。
タ22bがこのように制御されると、図4(c)に示さ
れているように、ウエハ1上に形成されるプラズマシリ
コン酸化膜26の膜厚分布は全体にわたって均一にな
る。このプラズマモニタリング装置27のモニタリング
データに基づくコントローラ23によるヒータ22a、
22bの制御は、プラズマ成膜処理中にリアルタイムで
実行してもよいし、過去のモニタリングデータを現在の
処理において実行するようにしてもよい。
効果が得られる。
VD装置を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)
はランプヒータ部分を示す平面断面図である。
ウエハを加熱するためのヒータとして内側ランプヒータ
29aおよび外側ランプヒータ29bが設備されてお
り、かつ、これらランプヒータ29a、29bがコント
ローラ23によって制御されるように構成されている点
にある。
様の作用および効果が奏される。さらに、本実施例3に
よれば、ヒータを分割し易く、かつ、各別に制御し易い
という特有の効果が得られる。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
らず、3重以上に分割してもよいし、さらには、同心円
状に分割するに限らず、前後左右や放射状等に分割して
もよい。
限らないし、放射温度計等の非接触式温度計によって被
処理物であるウエハの温度を直接的に測定するように構
成してもよい。さらに、温度計は省略してもよい。
口を各別に構成するに限らず、兼用するように構成して
もよい。
や液晶パネル等であってもよい。
なされた発明をその背景となった利用分野であるプラズ
マCVD装置に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、減圧CVD装置や常圧CV
D装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置等
の加熱下でガスが使用された処理が実施されるガス処理
装置全般に適用することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。処理状態測定装置によって測定された処
理状態の分布データに基づいて、その分布が被処理物の
全体にわたって均一になるように改善するための温度分
布を求め、この温度分布が創り出されるように各ゾーン
の加熱をそれぞれ担当する分割ヒータの加熱出力をそれ
ぞれ制御することにより、被処理物に施される処理の状
態を全体にわたって均一に分布させることができる。そ
の結果、被処理物内の処理状態の質を安定させることが
できるため、製品歩留りを高めることができる。
の分割ヒータによって構成することにより、ヒータ全体
としての重量増や構造の複雑化を抑制しつつ、被処理物
の大径化に対処することができ、しかも、被処理物上に
おける温度分布を変更調整することができる。
示す正面断面図である。
御方法の一実施例を示す線図であり、(a)は改善前の
膜厚分布を示す線図、(b)は温度分布を示す線図、
(c)は改善後の膜厚分布を示す線図である。
示す正面断面図である。
御方法の一実施例を示す線図であり、(a)はプラズマ
の濃度分布を示す線図、(b)は温度分布を示す線図、
(c)は膜厚分布を示す線図である。
示す図であり、(a)は正面断面図、(b)はランプヒ
ータ部分を示す平面断面図である。
4…搬入口、5…搬出口、6…排気口、7…下部電極
(サセプタ)、7a…内側ゾーン、7b…外側ゾーン、
8…上部電極、9、11…絶縁体、10、12…支軸、
13…高周波電源、14…ガス供給路、15…ガス吹出
口、16…処理ガス、21…断熱材、22…ヒータ、、
22a…内側ヒータ、、22b…外側ヒータ、23…コ
ントローラ、24a、24b…熱電対(接触式温度
計)、25…膜厚測定装置(処理状態測定装置)、26
…プラズマシリコン酸化膜(処理膜)、27…プラズマ
モニタリング装置(処理状況測定装置)、28…プラズ
マ、29a、29b…ランプヒータ。
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理物が出し入れされる出し入れ口を
有する処理室と、処理室に接続されて処理ガスが供給さ
れるガス供給路と、処理室内に設備されて被処理物を保
持するサセプタと、サセプタの被処理物と反対側に設備
されて被処理物を加熱するヒータと、ヒータを制御する
コントローラとを備えているガス処理装置において、 前記処理室の外部に処理室で処理された被処理物につい
ての処理状態を測定する処理状態測定装置が設けられて
いるとともに、この処理状態測定装置はその測定データ
を前記コントローラに送信するように構成されており、 また、前記ヒータが前記サセプタの各別のゾーンを加熱
する複数の分割ヒータによって構成されており、 さらに、前記コントローラは前記処理状態測定装置から
送られて来た測定データに対応して分割ヒータを各別に
制御するように構成されていることを特徴とするガス処
理装置。 - 【請求項2】 前記ヒータが内側に配された第1ゾーン
を加熱する内側ヒータと、第1ゾーンの外側を取り囲む
第2ゾーンを加熱する外側ヒータとにより構成されてお
り、 また、前記サセプタの内側ゾーンの温度を測定する内側
温度計と、前記サセプタの外側ゾーンの温度を測定する
外側温度計が前記コントローラにそれぞれ接続されてい
るとともに、コントローラは内側温度計および外側温度
計の測定データによって前記内側ヒータおよび外側ヒー
タをそれぞれフィードバック制御するように構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載のガス処理装置。 - 【請求項3】 被処理物が出し入れされる出し入れ口を
有する処理室と、処理室に接続されて処理ガスが供給さ
れるガス供給路と、処理室内に設備されて被処理物を保
持するサセプタと、サセプタの被処理物と反対側に設備
されて被処理物を加熱するヒータと、ヒータを制御する
コントローラとを備えているガス処理装置において、 前記処理室の外部に処理室の処理状況を測定する処理状
況測定装置が設けられているとともに、この処理状況測
定装置はこの測定データを前記コントローラに送信する
ように構成されており、 また、前記ヒータが前記サセプタの各別のゾーンを加熱
する複数の分割ヒータによって構成されており、 さらに、前記コントローラは前記処理状況測定装置から
送られて来た測定データに対応して各分割ヒータを各別
に制御するように構成されていることを特徴とするガス
処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04352053A JP3103227B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04352053A JP3103227B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06177056A true JPH06177056A (ja) | 1994-06-24 |
JP3103227B2 JP3103227B2 (ja) | 2000-10-30 |
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ID=18421465
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04352053A Expired - Fee Related JP3103227B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3103227B2 (ja) |
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