JPH0925586A

JPH0925586A - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JPH0925586A
Application number: JP7174651A
Authority: JP
Inventors: Kei Ikeda; 圭池田
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】基板面を均一に処理することが可能な、基板
処理装置を提供すること。【構成】ＲＩＥ装置１００は、真空容器１２、基板支
持電極１４から成る基板支持機構、対向電極１６および
ガス供給系１６から成るガス導入機構から主として構成
されている。ここで、基板支持電極１４は真空容器１２
の外部で、高周波電源２０と接続している。また、対向
電極１６とガス供給系１８とはガス導入路２２を介して
つながっており、対向電極１６にはシャワーヘッドが設
けられている。また、基板支持面１４ａとシャワーヘッ
ド２４のガス導入面２４ａとは、対向しており、シャワ
ーヘッド２４のガス導入面２２ａと基板支持面１４ａに
支持される基板１０との間隔は５０ｍｍである。そし
て、ガス導入面２４ａの外径、すなわちシャワーヘッド
２４の外径Ｗ₂ は基板支持面１４ａに支持される基板１
０の外径Ｗ₁ より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基板処理装置および
基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板処理を行なう装置として、例
えば、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置、表面改質装
置などがある。このような基板処理装置は、ドライエッ
チング装置のようにプラズマプロセスを利用する場合
や、ＣＶＤ装置のようにプラズマプロセスを利用しない
場合があるが、いずれの装置においても、基板を処理す
るためにプロセスガスを用いている。ここで、プロセス
ガスとは、基板を処理する際に、装置内に導入するガス
のことである。プロセスガスの導入方法は数多くあり、
例えば、1 つのガス導入口からガスを導入する方法や、
シャワーヘッドと呼ばれる多数の孔を有する円板からガ
スを導入する方法がある。１つのガス導入口からガスを
導入する方法を用いる装置では、ガス導入口の場所は様
々であり、設計者によって異なるのが普通である。ま
た、シャワーヘッドからガスを導入する方法を用いる装
置、例えば平行平板型のＲＩＥ装置では、基板に対向し
て設置されたシャワーヘッドから、ガスを導入する方法
がしばしば採用される。

【０００３】そして、基板処理を行なう上で、基板面内
の均一性の確保は重要な課題の１つである。面内均一性
の良い基板処理を行なうために、基板面近傍のガス密度
分布の均一性を良くする必要があり、ガスの導入方法
や、プラズマパラメータ等のプロセス条件がプロセス開
発者によって検討されている。

【０００４】例えば、アルミニウム膜を表面に有する基
板をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置を用
いてエッチングする場合、プロセスガスとして、Ｃｌ₂
のような反応ガスの他に、ＢＣｌ₃ などの添加ガスや、
ＡｒまたはＨｅのような不活性な希釈ガスが導入される
場合がある。そして、添加ガスや希釈ガスは、通常、基
板処理を行う真空容器に導入される前に反応ガスと混合
され、前述したガス導入口から導入される。そして、導
入ガスをプラズマ発生機構によりプラズマ化し、基板の
処理を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】面内均一性の良い基板
処理を行なうために、基板面上のガス密度分布を制御す
る必要があるが、従来の装置のガス導入方法には、明確
な指針があるわけではなく、通常の場合、プロセス開発
者の経験と試行錯誤に依存している。例えば、ＲＩＥ装
置では、プラズマ特性の面内分布を不均一にしたり、シ
ャワーヘッドに配置された孔の大きさや数を調整するこ
とにより、均一性の制御を行っていた。そして、プロセ
スマージンを大きくとれないため、プロセス条件、基板
寸法、プラズマ生成方法などが変わる毎に最適化を行う
必要があった。そのため、装置開発に非常に長い時間と
費用を要するという問題があった。特に、近年、低圧力
でのプロセスが多くなり、その最適化の方法が検討され
ている。

【０００６】従って、基板面を均一に処理することが可
能な基板処理装置および基板処理方法の出現が望まれて
いた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この出願に係る
発明者は、基板処理装置として、従来の平行平板型のＲ
ＩＥ装置を用いて、基板面上でのエッチング速度分布を
測定し、上述の問題点を解決するための指針について検
討した。

【０００８】図６は、ＲＩＥ装置を用いて、基板をエッ
チングする状態を概略的に示した断面図（ただし切り口
の図）である。図６に示すように、従来のＲＩＥ装置５
００は、真空容器１２、基板支持電極１４、高周波電源
２０、対向電極１６、およびガス供給系１８から主とし
て構成されている。ここで、高周波電源２０は基板支持
電極１４と接続し、ガス供給系１８はガス導入路２２お
よびガス供給弁２６を介して対向電極１６とつながって
いる。また、対向電極１６には、シャワーヘッド２４が
設けられている。基板１０を支持するための基板支持面
１４ａとシャワーヘッド２４のガス導入面２４ａとは対
向している。なお、真空容器１２の内部を減圧状態に保
持するための排気装置と、高周波電源２０の整合をとる
整合器と、真空容器１２と基板支持電極１４および対向
電極１６の温度コントロールを行う温度調整機構、及び
基板１０を真空容器１２に搬送する基板搬送機構は図示
していない。

【０００９】例えば、アルミニウム膜を表面に有する、
外径Ｗ₁ が６インチの基板１０をエッチングする場合、
基板１０を基板支持電極１４上に配置し、真空容器１２
の内部を減圧する。図６中には、排気装置に接続する２
つの排気口２８からガスが排気される様子を矢印で示し
ている。その後、対向電極１６に設けられたシャワーヘ
ッド２４からはプロセスガス（Ｃｌ₂ 、ＢＣｌ₃ および
Ｈｅの混合ガス）を基板１０に向けて導入し、真空容器
１０を、通常０．１〜１００Ｐａの所定の圧力に保持す
る。図６中には、シャワーヘッド２４からプロセスガス
が基板１０に向けて導入される様子を矢印で示してい
る。また、基板支持電極１２には高周波を印加する。こ
の時、基板支持電極１２と対向電極１６との間にプラズ
マが生成する。このため、Ｃｌ₂ ガスがアルミニウム膜
と反応し、例えばＡｌＣｌ_x ガス（ｘ＝１，２，３）、
Ａｌ₂ Ｃｌ₆ などが生成し、基板１０の表面上に設けら
れたアルミニウム膜がエッチングされる。

【００１０】図３は、その際のアルミニウム膜のエッチ
ング速度を、縦軸にエッチング速度（任意単位）を取
り、横軸に基板中心からの距離を取って示した特性図で
ある。図３中の曲線ａは、シャワーヘッド２４の外径Ｗ
₂ が基板１０の外径Ｗ₁ よりも大きい場合をについて示
し、曲線ｂは、シャワーヘッド２４の外径Ｗ₂ が基板１
０と同程度の場合について示している。曲線ａおよびｂ
から理解出来るように、基板１０の中央付近では基板１
０の周辺と比較してエッチング速度が遅く、十分な面内
均一性を確保していない。これは、基板１０の周辺より
も相対的にＣｌ₂ガス密度即ちＣｌ₂ ガスの分圧が低
く、その結果、Ｃｌ₂ ガスとアルミニウム膜との反応が
阻害されるためである。

【００１１】ここで、この出願に係る発明者は、基板１
０の周辺よりも相対的にＣｌ₂ ガス密度即ちＣｌ₂ ガス
の分圧が低くなる理由を以下のように考えた。圧力が低
くなるにつれて、ガス分子の輸送は、マクロ的なガスの
流れよりも、ガス中に拡散するスピードの影響の方が次
第に大きくなる。従って、基板の周辺では、反応生成物
が拡散し易く、基板の外側からの拡散により主たるプロ
セスガスが補われるのに対し、基板の中央付近では、反
応によって生じた反応生成物が拡散するのに時間を要
し、プロセスガスが基板中央部に供給されにくくなる。
その結果、基板近傍の主たるプロセスガスの密度分布
は、基板中央で低く、基板の周辺で高くなる傾向があ
る。要するに、主たるプロセスガスの分圧が、基板の中
央付近の方が基板周辺よりも低くなる。ここで、主たる
プロセスガスとは、プロセスガスのうち、基板を処理す
る際の反応に寄与するガスを指す。上述の従来の例で
は、Ｃｌ_２ガスが主たるプロセスガスとなる。

【００１２】その結果、この出願に係る発明者は、面内
均一性良く基板を処理するためには、基板の中央付近で
の主たるプロセスガスの密度を従来より高くするか、ま
たは基板の周辺での主たるプロセスガスの密度を従来よ
り低くすればよいという結論に達した。

【００１３】このため、この発明の基板処理装置によれ
ば、基板の中央付近での主たるプロセスガスの密度を従
来より高くするため、内部を減圧状態に保持できる真空
容器と、真空容器の内部にプロセスガスを導入するガス
導入機構と、基板を支持する基板支持機構とを具え、ガ
ス導入機構が有するガス導入面と基板支持機構が有する
基板支持面とが真空容器の内部で対向している基板処理
装置において、ガス導入面の外径が、基板支持面に支持
される円状の基板の外径より小さいことを特徴とする。

【００１４】また、望ましくは、基板の中央付近での主
たるプロセスガスの密度を従来より高くすることに加え
て、基板の周辺での主たるプロセスガスの密度を従来よ
り低くするため、ガス導入機構として、内径が基板支持
面に支持される基板の外径より大きなガス導入リング
を、ガス導入面と基板支持面との間に有するのが良い。
そして、この基板処理装置を用いて、基板を処理する場
合、プロセスガスのうち基板を処理する際の反応に寄与
するもの、すなわち主たるプロセスガスを、主にガス導
入面から基板支持面上に支持される基板に向けて導入
し、基板を処理する際の反応に寄与するもの以外のも
の、すなわち主たるプロセスガス以外のものを、主にガ
ス導入リングから基板に向けて導入する。

【００１５】

【作用】上述したこの発明の基板処理装置によれば、ガ
ス導入面の外径が、基板支持面に支持される基板の外径
より小さい。このため、このガス導入面からプロセスガ
スを導入した場合、プロセスガスの供給が基板の中央付
近の上部に限られる。そして、基板の中央付近で、主た
るプロセスガスとの反応によって生じた反応生成物が拡
散するのに時間を要する場合でも、基板の中央付近の上
部にプロセスガスの導入を限るため、基板の中央付近で
の主たるプロセスガスの密度を従来より高くすることが
出来る。その結果、基板上での主たるプロセスガス密度
分布の均一性が良くなる。

【００１６】また、内径が、支持基板面に支持される基
板の外径より大きなガス導入リングを、ガス導入面と基
板支持面との間に設けた、この発明の基板処理装置およ
びそれを用いた基板処理方法によれば、プロセスガスの
うち基板を処理する際の反応に寄与するもの、すなわち
主たるプロセスガスを、主にガス導入面から基板支持面
上に支持される基板に向けて導入し、プロセスガスのう
ち基板を処理する際の反応に寄与するもの以外のもの、
すなわち主たるプロセスガス以外のものを、主にガス導
入リングから基板に向けて導入する。このため、基板の
外側から主たるプロセスガスが補われることがない。そ
の結果、基板の周辺での主たるプロセスガスの密度を従
来より低くすることができ、基板上での主たるプロセス
ガス密度分布の均一性がさらに良くなる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。これらの図面において、各構成成分は、この
発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ、お
よび配置関係を概略的に示しているにすぎない。また、
説明に用いる各図において、同様な構成成分については
同一の番号を付して示してある。また、以下の説明で述
べる、使用材料および圧力等の数値的条件はこの発明の
好適例にすぎない。従って、この発明がこれらの条件に
のみ限定されるものではないことは理解されたい。

【００１８】１．第１実施例平行平板型のＲＩＥ装置を用いて、この発明の基板処理
装置の第１実施例を説明する。なお、ここでは、基板と
して、表面にアルミニウム膜を有する外径Ｗ_１が６イン
チの円状のシリコン基板を用い、アルミニウム膜をエッ
チングする。

【００１９】図１は、第１実施例の平行平板型のＲＩＥ
装置１００を用いて、基板１０をエッチングする状態を
概略的に示す断面図（ただし切り口の図）である。

【００２０】図１に示すように、第１実施例のＲＩＥ装
置１００は、内部を減圧状態に保持できる真空容器１
２、基板支持電極１４から成る基板支持機構、対向電極
１６およびガス供給系１８から成るガス導入機構から主
として構成されている。

【００２１】ここで、基板支持電極１４は、基板１０を
支持するための基板支持面１４ａを真空容器１２の内部
に有している。また、真空容器１２の外部では、高周波
電源２０と接続している。そして、基板支持電極１４に
は、基板１０をエッチングする際に高周波が印加され
る。

【００２２】また、対向電極１６は真空容器１２の内部
に設置されており、対向電極１６とガス供給系１８とは
ガス導入路２２を介してつながっている。そして、ガス
供給系１８から供給されるプロセスガスは対向電極１６
に設けられたシャワーヘッド２４から真空容器１２の内
部に導入される。なお、プロセスガスを真空容器１２の
内部に導入する際には、ガス導入路２２に設けられたガ
ス供給弁２６によって流量が調節される。

【００２３】また、基板支持面１４ａとシャワーヘッド
２４のガス導入面２４ａとは、対向しており、シャワー
ヘッド２４のガス導入面２４ａと基板支持面１４ａに支
持される基板１０との間隔は５０ｍｍである。円状のガ
ス導入面２４ａの外径（以下、ガス導入面２４ａの外径
のことを、シャワーヘッド２４の外径と称する場合があ
る。）Ｗ_２は５インチであり、基板支持面１４ａに支
持される円状の基板１０の外径（６インチ）Ｗ₁ より小
さい。そして、基板支持面１４ａに支持される基板１
０、およびガス導入面２４ａが平行であって、それぞれ
の中心が、各面に垂直な方向から見て一致している。こ
の場合、エッチング速度の面内均一性が最も良い。その
際、シャワーヘッド２４の外径Ｗ₂ やシャワーヘッド２
４のガス導入面２４ａと基板支持面１４ａに支持される
基板１０との間隔は、基板１０の外径の２〜９割であれ
ば、主たるプロセスガスの密度分布の均一性が良くな
る。

【００２４】なお、真空容器１２の内部を減圧状態に保
持するための排気装置と、高周波電源１４の整合をとる
整合器と、真空容器１２と基板支持電極１４及び対向電
極１６の温度コントロールを行う温度調整機構、及び基
板１０を真空容器１２に搬送する基板搬送機構は図示し
ていない。

【００２５】以下に、以上のようなＲＩＥ装置１００を
用いて、アルミニウム膜をエッチングする方法につて説
明する。

【００２６】先ず、基板１０を基板支持電極１４の基板
支持面１４ａ上に配置し、真空容器１２の内部を減圧す
る。図１中には、排気装置に接続する２つの排気口２８
からガスが排気される様子を矢印で示している。その
後、対向電極１６に設けられたシャワーヘッド２４から
Ｃｌ₂ 、添加ガスであるＢＣｌ₃ 、および希釈ガスであ
るＨｅをプロセスガスとして基板１０に向けて導入し、
真空容器１２を、０．１〜１００Ｐａの所定の圧力に保
持する。その際、それぞれのガス流量は、Ｃｌ₂：１０
〜１０００ｓｃｃｍ、ＢＣｌ₃ ：２〜５００ｓｃｃｍ、
Ｈｅ：１〜１００ｓｃｃｍとする。図１中には、シャワ
ーヘッド２４からプロセスガスが基板１０に向けて導入
される様子を矢印で示している。

【００２７】また、基板支持電極１４には５００〜３０
００Ｗの高周波電力を印加する。この時、基板支持電極
１４と対向電極１６との間にプラズマが生成する。この
ため、Ｃｌ₂ ガスがアルミニウム膜と反応し、例えばＡ
ｌＣｌ_x （ｘ＝１，２，３）、Ａｌ₂ Ｃｌ₆ などが生成
し、基板１０の表面上に設けられたアルミニウム膜がエ
ッチングされる。

【００２８】図３は、その際のアルミニウム膜のエッチ
ング速度を、縦軸にエッチング速度（任意単位）を取
り、横軸に基板中心からの距離を取って示した特性図で
ある。上述したように、図３中の曲線ａは、シャワーヘ
ッド２４の外径Ｗ₂ が基板１０の外径Ｗ₁ よりも大きい
場合について示し、曲線ｂは、シャワーヘッド２４の外
径Ｗ₂ が基板１０と同程度の場合について示している。
一方、曲線ｃはこの第１実施例の場合であり、シャワー
ヘッド２４の外径Ｗ₂ が基板１０の外径Ｗ₁ よりも小さ
い場合について示ている。

【００２９】図３中の曲線ａ〜ｃから理解出来るよう
に、シャワーヘッド２４の外径Ｗ₂ が基板１０の外径Ｗ
₁ より小さい場合（曲線ｃ）は、シャワーヘッド２４の
外径Ｗ₂ が基板１０の外径Ｗ₁ よりも大きい場合（曲線
ａ）や、シャワーヘッド２４の外径Ｗ₂ が基板１０と同
程度の場合（曲線ｂ）に比べて、エッチング速度の面内
均一性が良い。

【００３０】これは、シャワーヘッド２４の外径Ｗ₂ が
基板１０の外径Ｗ₁ よりも小さい場合、Ｃｌ₂ ガスの供
給は基板１０の中央付近の上部に限られるため、基板の
周辺のＣｌ₂ ガス密度の分圧が、シャワーヘッドの外径
Ｗ₂ が基板と同程度の場合よりも低くなる。その結果と
して、基板１０上のＣｌ₂ ガス密度分布の均一性が良く
なり、エッチング速度の面内分布均一性が良くなったこ
とによる。

【００３１】２．第２実施例第１実施例の場合と同様に、平行平板型のＲＩＥ装置を
用いて、この発明の基板処理装置の第２実施例を説明す
る。なお、第１実施例の場合と同様に、ここでは、基板
として、表面にアルミニウム膜を有する外径Ｗ₁ が６イ
ンチの円状のシリコン基板を用い、アルミニウム膜をエ
ッチングする。

【００３２】図２は、平行平板型のＲＩＥ装置２００を
用いて、基板１０をエッチングする状態を概略的に示す
断面図（ただし切り口の図）である。

【００３３】図２に示すように、第２実施例のＲＩＥ装
置２００は、第１実施例のＲＩＥ装置１００と同様に、
内部を減圧状態に保持できる真空容器１２、基板支持電
極１４から成る基板支持機構、対向電極１６、ガス導入
リング３０、およびガス供給系１８から成るガス導入機
構から主として構成されている。このように、この第２
実施例のＲＩＥ装置２００では、ガス導入機構にガス導
入リング３０を有していることのみが、第１実施例のＲ
ＩＥ装置１００と比較して構成上相違している。

【００３４】ここで、ガス導入リング３０は真空容器１
２の内部に設置けられており、ガス導入リング３０とガ
ス供給系１８とはガス導入路２２を介してつながってい
る。そして、ガス供給系１８から供給されるプロセスガ
スはガス導入リング３０に設けられた孔およびまたは溝
から真空容器１２の内部に導入される。ガス導入リング
３０として、内径Ｗ₃ が基板支持面１４ａに支持される
基板１０の外径Ｗ₁ より大きいもの、例えば内径２２４
ｍｍであり、管径６ｍｍのものを用いる。そして、リン
グに沿って、１５°おきに孔が設けられている。この孔
の位置および寸法は、ある特定の放電圧力やガス流量に
対して、基板１０の表面上でＣｌ₂ ガス密度の分布が良
好となるように調整される。なお、プロセスガスを真空
容器１２の内部に導入する際には、ガス導入路２２に設
けられたガス供給弁２６によって流量が調節される。

【００３５】また、ガス導入リング３０は、基板支持面
１４ａとガス導入面２４ａとの間に設置されている。そ
して、基板支持面１４ａに支持される基板１０、ガス導
入面２４ａおよびガス導入リング３０から形成される面
が平行であって、それぞれの中心が、各面に垂直な方向
から見て一致している。この場合、エッチング速度の面
内均一性が最も良い。

【００３６】なお、真空容器１２の内部を減圧状態に保
持するための排気装置と、高周波電源１４の整合をとる
整合器と、真空容器１２と基板支持電極１４及び対向電
極１６の温度コントロールを行う温度調整機構、及び基
板１０を真空容器１２に搬送する基板搬送機構は、第１
実施例の場合と同様に図示していない。

【００３７】以下に、以上のようなＲＩＥ装置２００を
用いて、アルミニウム膜をエッチングする方法につて説
明する。

【００３８】先ず、基板１０を基板支持電極１４の基板
支持面１４ａ上に設置し、真空容器１２の内部を減圧す
る。図２中には、排気装置に接続する排気口２８からガ
スが排気される様子を矢印で示している。その後、対向
電極１６に設けられたシャワーヘッド２４およびガス導
入リング３０から所定のプロセスガスを基板１０に向け
て導入し、真空容器１２を、０．１〜１００Ｐａの所定
の圧力に保持する。ここでは、シャワーヘッド２４から
基板を処理する際の反応に寄与するＣｌ₂ を導入し、ガ
ス導入リング３０から添加ガスであるＢＣｌ₃ および希
釈ガスであるＨｅを導入する。その際、シャワーヘッド
２４から導入するＣｌ₂ ガスのガス流量は１０〜１００
０ｓｃｃｍ、ガス導入リング３０から導入するＢＣｌ₃
ガスおよびＨｅガスのガス流量は、ＢＣｌ₃ ：２〜５０
０ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１〜１００ｓｃｃｍとする。図２中
には、シャワーヘッド２４およびガス導入リング３０か
らプロセスガスが基板１０に向けて導入される様子を矢
印で示している。

【００３９】また、基板支持電極１４には５００〜３０
００Ｗの高周波電力を印加する。この時、基板支持電極
１４と対向電極１６との間にプラズマが生成する。この
ため、Ｃｌ₂ ガスがアルミニウム膜と反応し、例えばＡ
ｌＣｌ_x （ｘ＝１，２，３）、Ａｌ₂ Ｃｌ₆ などが生成
し、基板１０の表面上に設けられたアルミニウム膜がエ
ッチングされる。

【００４０】図３は、その際のアルミニウム膜のエッチ
ング速度を、縦軸にエッチング速度（任意単位）を取
り、横軸に基板中心からの距離を取って示した特性図で
ある。上述したように、図３中の曲線ａは、シャワーヘ
ッド２４の外径Ｗ₂ が基板１０の外径Ｗ₁ よりも大きい
場合について示し、曲線ｂは、シャワーヘッド２４の外
径Ｗ₂ が基板１０と同程度の場合について示し、曲線ｃ
は、第１実施例の場合について示ている。一方、曲線ｄ
は、この第２実施例の場合であり、内径Ｗ₃ が、基板１
０の外径Ｗ₁ より大きなガス導入リング３０を基板支持
面１４ａとガス導入面とガス導入面２４ａとの間に設置
した場合について示している。

【００４１】この第２実施例では、ガス供給リング３０
からＢＣｌ₃ ガスおよびＨｅガスが基板１０に向けて導
入される。そして、基板１０の外径Ｗ₁ よりもガス導入
リング３０の内径Ｗ₃ が大きいために、ガス導入リング
３０がない場合に比較して、基板１０の周辺部のＣｌ₂
ガス密度を減少させることができる。要するに、Ｃｌ₂
ガス密度の分布の均一性を、さらに向上させることが可
能となる。

【００４２】図３中の曲線ｃおよびｄから、以上のこと
が理解出来る。すなわち、ガス導入リング３０を有する
場合（曲線ｄ）には、ガス導入リング３０を有していな
い第１実施例の場合（曲線ｃ）に比べて、基板１０の周
辺でのＣｌ₂ ガス密度がわずかに下がるため、Ｃｌ₂ ガ
ス密度の分布が良好となる。その結果、エッチング速度
の面内均一性がさらに向上している。

【００４３】また、Ｃｌ₂ ガス流量を増やし、基板１０
の処理速度を大きくしたいという要求に対し、ガス供給
リング１０の構造の最適化のみ検討することにより、基
板１０の面内均一性を確保することが可能である。従っ
て、基板処理の各種プロセスに対し、シャワーヘッド２
４の構造を共通化することができ、装置設計、製造の生
産性が向上する。

【００４４】３．第３実施例ＣＶＤ装置を用いて、この発明の基板処理装置の第３実
施例を説明する。なお、ここでは、基板として、外径Ｗ
₁ が６インチの円状のシリコン基板を用い、Ｃｕ膜の成
膜を行う。

【００４５】図４は、第３実施例のＣＶＤ装置３００を
用いて、基板５０上にＣｕ膜の成膜する状態を概略的に
示す断面図（ただし切り口の図）である。

【００４６】図４に示すように、第３実施例のＣＶＤ装
置３００は、内部を減圧状態に保持できる真空容器５
２、サセプター５４から成る基板支持機構、ガス導入部
５６、ガス導入リング５８、およびガス供給系６０から
成るガス導入機構から主として構成されている。

【００４７】ここで、サセプター５４は、基板５０を支
持するための基板支持面５４ａを真空容器５２の内部に
有している。

【００４８】また、ガス導入部５６は真空容器５２の内
部に設置されており、ガス導入部５６とガス供給系６０
とはガス導入路６２を介してつながっている。そして、
ガス供給系６０から供給されるプロセスガスはガス導入
部５６に設けられたシャワーヘッド６４から真空容器５
２の内部に導入される。なお、プロセスガスを真空容器
５２の内部に導入する際には、ガス導入路６２に設けら
れたガス供給弁６４によって流量が調節される。

【００４９】また、基板支持面５４ａとシャワーヘッド
６６のガス導入面６６ａとは、対向しており、シャワー
ヘッド６６のガス導入面６６ａと基板支持面５４ａに支
持される基板５０との間隔は５０ｍｍである。そして、
円状のガス導入面６６ａの外径（以下、ガス導入面６６
ａの外径のことを、シャワーヘッド６６の外径と称する
場合がある。）Ｗ₂ は５インチであり、基板支持面５４
ａに支持される円状の基板５０の外径Ｗ₁ より小さい。

【００５０】また、ガス導入リング５８は真空容器５２
の内部に設置けられており、ガス導入リング５８とガス
供給系６０とはガス導入路６２を介してつながってい
る。そして、ガス供給系６０から供給されるプロセスガ
スはガス導入リング５８に設けられた孔およびまたは溝
から真空容器５２の内部に導入される。ガス導入リング
５８として、内径Ｗ₃ が基板支持面５４ａに支持される
基板５０の外径Ｗ₁ より大きいもの、例えば内径２２４
ｍｍであり、管径６ｍｍのものを用いる。そして、リン
グに沿って、１５°おきに孔が設けられている。

【００５１】また、ガス導入リング５８は、基板支持面
５４ａとガス導入面６６ａとの間に設置されている。そ
して、基板支持面５４ａに支持される基板５０、ガス導
入面６６ａおよびガス導入リング５８から形成される面
が平行であって、それぞれの中心が、各面に垂直な方向
から見て一致している。

【００５２】なお、真空容器５２の内部を減圧状態に保
持するための排気装置と、真空容器１２とサセプター５
４およびガス導入部５６の温度コントロールを行う温度
調整機構、および基板５０を真空容器５２に搬送する基
板搬送機構は図示していない。

【００５３】以下に、以上のようなＣＶＤ装置３００を
用いて、Ｃｕ膜を成膜する方法につて説明する。

【００５４】先ず、基板５０をサセプター５４の基板支
持面５４ａ上に設置し、真空容器５２の内部を減圧す
る。図４中には、排気装置に接続する２つの排気口６８
からガスが排気される様子を矢印で示している。その
後、ガス導入部５６に設けられたシャワーヘッド６６お
よびガス導入リング５８から所定のプロセスガスを基板
５０に向けて導入し、真空容器５２を、０．１〜１００
Ｐａの所定の圧力に保持する。ここでは、シャワーヘッ
ド６６からＣｕのプリカーサーであるＣｕ（ｔｍｖｓ）
（ｈｆａｃ）およびそのキャリアーガスとしてＮ₂ を導
入し、ガス導入リング５８から希釈ガスであるＮ₂ およ
びＡｒを導入する。その際、シャワーヘッド６６から導
入するＣｕ（ｔｍｖｓ）（ｈｆａｃ）ガスおよびＮ₂ ガ
スのガス流量は、Ｃｕ（ｔｍｖｓ）（ｈｆａｃ）：５〜
５００ｓｃｃｍ、Ｎ₂ ：１００〜２０００ｓｃｃｍ、ガ
ス導入リング５８から導入するＮ₂ ガスおよびＡｒガス
のガス流量は、Ｎ₂ ：１０〜１０００ｓｃｃｍ、Ａｒ：
０〜１０００ｓｃｃｍとする。図４中には、シャワーヘ
ッド６４およびガス導入リング５８からプロセスガスが
基板５０に向けて導入される様子を矢印で示している。

【００５５】また、サセプター５４を加熱して、基板５
０の温度を１５０〜４００℃とする。このため、Ｃｕ
（ｔｍｖｓ）（ｈｆａｃ）ガスが基板５０の表面で反応
し、Ｃｕ膜が生成し、反応生成物としてＣｕ（ｈｆａ
ｃ）₂ ガスが発生する。Ｃｕ（ｈｆａｃ）₂ ガスは基板
５０の近傍でプロセスガスと混合する。

【００５６】この場合、シャワーヘッド６６の外径Ｗ₂
が基板５０の外径Ｗ₁ よりも小さいため、Ｃｕ（ｔｍｖ
ｓ）（ｈｆａｃ）ガスの供給は基板５０の中央付近の上
部に限られる。そのため、基板５０の周辺のＣｕ（ｔｍ
ｖｓ）（ｈｆａｃ）ガス密度の分圧が、シャワーヘッド
の外径が基板５０と同程度の場合よりも低くなる。その
結果として、基板５０上のＣｕ（ｔｍｖｓ）（ｈｆａ
ｃ）ガス密度分布の均一性が良くなり、Ｃｕ膜の成膜速
度の面内分布均一性が良くなる。

【００５７】また、ガス導入リング５８からＮ₂ ガスお
よびＡｒガスが基板５０に向けて導入される。そして、
基板５０の外径Ｗ₁ よりもガス導入リング５８の内径Ｗ
₃ が大きいために、ガス導入リング５８がない場合に比
較して、基板５０の周辺部のＣｕ（ｔｍｖｓ）（ｈｆａ
ｃ）ガス密度を減少させることができる。要するに、Ｃ
ｕ（ｔｍｖｓ）（ｈｆａｃ）ガス密度の分布の均一性
を、さらに向上させることが可能となる。その際、ガス
導入リング５８に設けられる孔や溝の寸法は、ある特定
のガス流量に対して、基板５０の表面上でＣｕ（ｔｍｖ
ｓ）（ｈｆａｃ）ガス密度の分布が良好となるように調
整される。

【００５８】この発明は、上述した実施例に限定される
ものではないことは明らかである。例えば、第１〜第３
実施例では排気口を２つ有する装置について説明したが
真空容器内のガスを均一に排気することを考慮して２つ
以上の排気口を有していても良い。図５は、ＲＩＥ装置
において、排気口２８の配置を概略的に示す平面図であ
って、図５（Ａ）は排気口２８を基板支持電極１４の周
囲に４つ設けた場合であり、図５（Ｂ）は排気口２８を
基板支持電極１４の全周に設けた場合である。

【００５９】また、主たるプロセスガスとの反応によっ
て生成するガスが基板表面での処理速度の分布に影響を
与えるのであれば、定性的に同じであり、プラズマを利
用するしないに関わらず、他の方式のエッチング装置や
ＣＶＤ装置、表面改質装置等に関しても、同様に本発明
が応用できる。

【００６０】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の基板処理装置および基板処理方法によれば、基板
処理に対する面内均一性を向上させ、基板処理速度の制
御が可能となる。また、基板処理条件が異なる場合にお
いても、速やかに対応することが可能である．また、装
置構成の変更や基板寸法の変更にともなうガス導入機構
の変更を行なう際に、ガス導入方法の最適化に要する時
間や費用を最小限におさえることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の説明に供する、ＲＩＥ装置を用い
て基板をエッチングする際の状態を概略的に示す断面図
である。

【図２】第２実施例の説明に供する、ＲＩＥ装置を用い
て基板をエッチングする際の状態を概略的に示す断面図
である。

【図３】エッチング速度の基板面内分布を示す特性図で
ある。

【図４】第３実施例の説明に供する、ＣＶＤ装置を用い
て成膜する際の状態を概略的に示す断面図である。

【図５】排気口の配置を概略的に示す平面図である。

【図６】従来の説明に供する、ＲＩＥ装置を用いて基板
をエッチングする際の状態を概略的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０：基板１２：真空容器１４：基板支持電極１４ａ：基板支持面１６：対向電極１８：ガス供給系２０：高周波電源２２：ガス導入路２４：シャワーヘッド２４ａ：ガス導入面２６：ガス供給弁２８：排気口３０：ガス導入リング５０：基板５２：真空容器５４：サセプター５４ａ：基板支持面５６：ガス導入部５８：ガス導入リング６０：ガス供給系６２：ガス導入路６４：ガス供給弁６６：シャワーヘッド６６ａ：ガス導入面６８：排気口１００：第１実施例のＲＩＥ装置２００：第２実施例のＲＩＥ装置３００：第３実施例のＣＶＤ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を減圧状態に保持できる真空容器
と、該真空容器の内部にプロセスガスを導入するガス導
入機構と、基板を支持する基板支持機構とを具え、前記
ガス導入機構が有するガス導入面と前記基板支持機構が
有する基板支持面とが前記真空容器の内部で対向してい
る基板処理装置において、前記ガス導入面の外径が、前記基板支持面に支持される
基板の外径より小さいことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の基板処理装置におい
て、前記ガス導入機構は、内径が前記基板支持面に支持
される基板の外径より大きなガス導入リングを、前記ガ
ス導入面と前記基板支持面との間に有することを特徴と
する基板処理装置。
【請求項３】請求項２に記載の基板処理装置を用いて
基板を処理するに当たり、プロセスガスのうち基板を処
理する際の反応に寄与するものを、主に前記ガス導入面
から前記基板支持面上に支持される基板に向けて導入
し、プロセスガスのうち基板を処理する際の反応に寄与
するもの以外のものを、主にガス導入リングから前記基
板に向けて導入することを特徴とする基板処理方法。