JPH0936046A - 気相化学処理装置及び方法 - Google Patents
気相化学処理装置及び方法Info
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- JPH0936046A JPH0936046A JP7182626A JP18262695A JPH0936046A JP H0936046 A JPH0936046 A JP H0936046A JP 7182626 A JP7182626 A JP 7182626A JP 18262695 A JP18262695 A JP 18262695A JP H0936046 A JPH0936046 A JP H0936046A
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- gas
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- phase chemical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェーハ上のガス濃度とプラズマ密度を均一
化し，成膜の際の膜厚分布を均一にし，且つプラズマク
リーニングの際の反応生成物のエッチング残渣を低減す
る。 【構成】 １）反応室内にウェーハを載置する保持板
と，該ウェーハを挟んで処理ガスの噴出面が該保持板に
ほぼ平行に置かれたガスシャワーヘッドと，該保持板と
該ガスシャワーヘッドとが互いに反対方向に回転する手
段とを有する， ２）前記ガスシャワーヘッドを上部電極とし，前記保持
板を下部電極として，両電極の間に印加する高周波電源
を有する， ３）前記１または２記載の気相化学処理装置を用いて，
前記ウェーハ上の成膜またはエッチングを行う， ４）前記２記載の気相化学処理装置を用いて，反応室内
のクリーニングを行う。
化し，成膜の際の膜厚分布を均一にし，且つプラズマク
リーニングの際の反応生成物のエッチング残渣を低減す
る。 【構成】 １）反応室内にウェーハを載置する保持板
と，該ウェーハを挟んで処理ガスの噴出面が該保持板に
ほぼ平行に置かれたガスシャワーヘッドと，該保持板と
該ガスシャワーヘッドとが互いに反対方向に回転する手
段とを有する， ２）前記ガスシャワーヘッドを上部電極とし，前記保持
板を下部電極として，両電極の間に印加する高周波電源
を有する， ３）前記１または２記載の気相化学処理装置を用いて，
前記ウェーハ上の成膜またはエッチングを行う， ４）前記２記載の気相化学処理装置を用いて，反応室内
のクリーニングを行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長(CVD) 装置, プ
ラズマ気相成長(PCVD)装置, ドライエッチング装置等の
気相化学処理装置及び気相化学処理方法に関する。
ラズマ気相成長(PCVD)装置, ドライエッチング装置等の
気相化学処理装置及び気相化学処理方法に関する。
【０００２】気相化学処理装置の典型例として, 本発明
では化学気相成長法による枚葉式プラズマ装置について
説明する。この例では１度の処理で１枚のウェーハへの
成膜を行うため，複数枚同時処理を行うバッチ式装置で
は得難い面内膜厚の均一性を得ることができる。しか
し，このような枚葉式においても反応室内の僅かな条件
の変化により膜質，膜厚に変動を与える。
では化学気相成長法による枚葉式プラズマ装置について
説明する。この例では１度の処理で１枚のウェーハへの
成膜を行うため，複数枚同時処理を行うバッチ式装置で
は得難い面内膜厚の均一性を得ることができる。しか
し，このような枚葉式においても反応室内の僅かな条件
の変化により膜質，膜厚に変動を与える。
【０００３】近年，半導体産業ではウェーハの大口径
化，デバイスの微細化が進み，化学気相成長法で枚葉式
処理を行った際でも，膜質，膜厚の均一性がさらに重要
となっている。
化，デバイスの微細化が進み，化学気相成長法で枚葉式
処理を行った際でも，膜質，膜厚の均一性がさらに重要
となっている。
【０００４】
【従来の技術】従来の枚葉式プラズマ気相成長装置を図
２に示す。図２(A) は装置全体の構成を示す断面図，図
２(B) はガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極 2の断面
図，図２(C) はその平面図である。
２に示す。図２(A) は装置全体の構成を示す断面図，図
２(B) はガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極 2の断面
図，図２(C) はその平面図である。
【０００５】この装置では，１枚のウェーハ 8を反応室
1内に設けられたガスを噴出するガスシャワーヘッドを
兼ねる上部電極 2と下部電極 3との間に置き，反応室 1
を外部からヒータ 6で加熱し，その内部をポンプ 5で排
気しながらガス流量コントロールユニット 7で流量制御
された処理ガスを反応室内に流し込み，さらに電極間に
高周波（ＲＦ）電源 4よりＲＦ電力を印加して処理ガス
のプラズマを発生させて，ウェーハ 8上に成膜が行われ
る。
1内に設けられたガスを噴出するガスシャワーヘッドを
兼ねる上部電極 2と下部電極 3との間に置き，反応室 1
を外部からヒータ 6で加熱し，その内部をポンプ 5で排
気しながらガス流量コントロールユニット 7で流量制御
された処理ガスを反応室内に流し込み，さらに電極間に
高周波（ＲＦ）電源 4よりＲＦ電力を印加して処理ガス
のプラズマを発生させて，ウェーハ 8上に成膜が行われ
る。
【０００６】また，プラズマクリーニングは，成膜後反
応室 1からウェーハを取り出し，反応室 1内をプラズマ
でクリーニングして反応室 1内に付着した反応生成物を
除去する。
応室 1からウェーハを取り出し，反応室 1内をプラズマ
でクリーニングして反応室 1内に付着した反応生成物を
除去する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】高温，減圧状態にある
反応室へ送られるガスは，シャワーヘッドを通し，ウェ
ーハ上で常にその濃度が均一になるようにしてウェーハ
上に供給される。しかしながら，シャワーヘッドの孔は
劣化や目詰まりで常に均一ではなく必ずしもガスは均一
に噴出されているとは限らない。また，プラズマを発生
させる両電極の平行度が多少なりともずれていると，ウ
ェーハ上のプラズマ密度は不均一となる。
反応室へ送られるガスは，シャワーヘッドを通し，ウェ
ーハ上で常にその濃度が均一になるようにしてウェーハ
上に供給される。しかしながら，シャワーヘッドの孔は
劣化や目詰まりで常に均一ではなく必ずしもガスは均一
に噴出されているとは限らない。また，プラズマを発生
させる両電極の平行度が多少なりともずれていると，ウ
ェーハ上のプラズマ密度は不均一となる。
【０００８】これらの理由により，成膜した被膜の膜質
や膜厚は所望の均一性が得られなくなり，また，クリー
ニング時に反応生成物が残り，パーテイクル発生の原因
となっていた。
や膜厚は所望の均一性が得られなくなり，また，クリー
ニング時に反応生成物が残り，パーテイクル発生の原因
となっていた。
【０００９】本発明は，ウェーハ上のガス濃度とプラズ
マ密度を短時間で均一化し，成膜の際の膜厚分布を均一
にし，且つプラズマクリーニングの際の反応生成物のエ
ッチング残渣を低減することを目的とする。
マ密度を短時間で均一化し，成膜の際の膜厚分布を均一
にし，且つプラズマクリーニングの際の反応生成物のエ
ッチング残渣を低減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）反応室内にウェーハを載置する保持板と，該ウェー
ハを挟んで処理ガスの噴出面が該保持板にほぼ平行に置
かれたガスシャワーヘッドと，該保持板と該ガスシャワ
ーヘッドとが互いに反対方向に回転する手段とを有する
気相化学処理装置，あるいは ２）前記ガスシャワーヘッドを上部電極とし，前記保持
板を下部電極として，両電極の間に印加する高周波電源
を有する前記１）記載の気相化学処理装置。 ３）前記１または２記載の気相化学処理装置を用いて，
前記ウェーハ上の成膜またはエッチングを行う気相化学
処理方法，あるいは ４）前記２記載の気相化学処理装置を用いて，前記反応
室内のクリーニングを行う気相化学処理方法により達成
される。
ハを挟んで処理ガスの噴出面が該保持板にほぼ平行に置
かれたガスシャワーヘッドと，該保持板と該ガスシャワ
ーヘッドとが互いに反対方向に回転する手段とを有する
気相化学処理装置，あるいは ２）前記ガスシャワーヘッドを上部電極とし，前記保持
板を下部電極として，両電極の間に印加する高周波電源
を有する前記１）記載の気相化学処理装置。 ３）前記１または２記載の気相化学処理装置を用いて，
前記ウェーハ上の成膜またはエッチングを行う気相化学
処理方法，あるいは ４）前記２記載の気相化学処理装置を用いて，前記反応
室内のクリーニングを行う気相化学処理方法により達成
される。
【００１１】
【作用】ウェーハ面内で膜厚を均一化するためには, ウ
ェーハ面内でガス濃度及びプラズマ密度を均一にする必
要がある。そのために, 本発明では上部電極兼ガスシャ
ワヘッドとウェーハを載置した下部電極を互いに反対方
向に回転するようにしている。
ェーハ面内でガス濃度及びプラズマ密度を均一にする必
要がある。そのために, 本発明では上部電極兼ガスシャ
ワヘッドとウェーハを載置した下部電極を互いに反対方
向に回転するようにしている。
【００１２】図１は本発明の原理説明図である。図にお
いて，１枚のウェーハ 8を反応室 1内に設けられた処理
ガスを噴出するガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極 2
と下部電極 3との間に置き，反応室 1を外部からヒータ
6で加熱し，その内部をポンプ 5で排気しながらガス流
量コントロールユニット 7で流量制御された処理ガスを
反応室内に噴出し，さらに電極間にＲＦ電源 4よりＲＦ
電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて，ウェ
ーハ 8上に成膜が行われる。この際，ウェーハ上のガス
濃度及びプラズマ密度を均一化させるために，ガスシャ
ワーヘッドを兼ねる上部電極 2をモータ 9により回転さ
せ，さらにウェーハを載置した下部電極 3をモータ10に
より上部電極 2と反対方向に回転させる。
いて，１枚のウェーハ 8を反応室 1内に設けられた処理
ガスを噴出するガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極 2
と下部電極 3との間に置き，反応室 1を外部からヒータ
6で加熱し，その内部をポンプ 5で排気しながらガス流
量コントロールユニット 7で流量制御された処理ガスを
反応室内に噴出し，さらに電極間にＲＦ電源 4よりＲＦ
電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて，ウェ
ーハ 8上に成膜が行われる。この際，ウェーハ上のガス
濃度及びプラズマ密度を均一化させるために，ガスシャ
ワーヘッドを兼ねる上部電極 2をモータ 9により回転さ
せ，さらにウェーハを載置した下部電極 3をモータ10に
より上部電極 2と反対方向に回転させる。
【００１３】このように，下部電極上に置かれたウェー
ハにガスを噴射し，プラズマを発生させながら, 上下両
電極を反対方向に回転させることで，ウェーハに対し同
一濃度のガスと同一密度のプラズマを供給でき，且つウ
ェーハ上の温度分布も均一化できるため，ウェーハ面内
での膜質, 膜厚を均一化できる。
ハにガスを噴射し，プラズマを発生させながら, 上下両
電極を反対方向に回転させることで，ウェーハに対し同
一濃度のガスと同一密度のプラズマを供給でき，且つウ
ェーハ上の温度分布も均一化できるため，ウェーハ面内
での膜質, 膜厚を均一化できる。
【００１４】また, 反応室内のプラズマクリーニングを
行う際にも，同様の理由により反応生成物を残さないよ
うに均一な処理が可能となる。次に, 処理の際に通常行
われるウェーハのみを回転させる場合よりも本発明が優
れている点を説明する。
行う際にも，同様の理由により反応生成物を残さないよ
うに均一な処理が可能となる。次に, 処理の際に通常行
われるウェーハのみを回転させる場合よりも本発明が優
れている点を説明する。
【００１５】それは，ウェーハ上でのガス濃度, プラズ
マ密度を均一化させる時間を短縮できることである。片
方のみを１回転させるのに比べて両方を逆回転させると
同じガス濃度，プラズマ密度を得るのに１／２回転です
む。デバイスの微細化に伴い成長膜の薄膜化が進み，成
長時間が以前に比しかなり短縮されてきており，そのた
め瞬時にウェーハ上のガス濃度, プラズマ密度を均一化
させる必要がある。また，ウェーハを回転させる場合，
減圧状態のチャンバ内では真空チャックが使用できない
ため，高回転数で回転させることはできない。そのた
め，本発明ではもう一方のガス噴出電極を逆回転させる
ことで，ウェーハの回転数の増加を行わなくてもガス濃
度, プラズマ密度の均一化のための時間短縮を可能とし
ている。
マ密度を均一化させる時間を短縮できることである。片
方のみを１回転させるのに比べて両方を逆回転させると
同じガス濃度，プラズマ密度を得るのに１／２回転です
む。デバイスの微細化に伴い成長膜の薄膜化が進み，成
長時間が以前に比しかなり短縮されてきており，そのた
め瞬時にウェーハ上のガス濃度, プラズマ密度を均一化
させる必要がある。また，ウェーハを回転させる場合，
減圧状態のチャンバ内では真空チャックが使用できない
ため，高回転数で回転させることはできない。そのた
め，本発明ではもう一方のガス噴出電極を逆回転させる
ことで，ウェーハの回転数の増加を行わなくてもガス濃
度, プラズマ密度の均一化のための時間短縮を可能とし
ている。
【００１６】
【実施例】図１の装置を用いて，成膜例及びクリーニン
グ例を説明する。 (1) 成膜の例１ 被膜の種類：プラズマ二酸化シリコン(P-SiO2)膜 処理ガス： SiH4 90 SCCM N2O 500 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 4.0 Torr ＲＦ電力： 520 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm 成膜の結果は, 成長速度が5500±500 Å／分，膜厚の面
内分布が 3％, ストレスが(-3.0 ±0.5)×109dyne/cm2,
屈折率が1.500 である。 (1) 成膜の例２ 被膜の種類： P-SiON 膜 処理ガス： SiH4 90 SCCM N2O 110 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 4.0 Torr ＲＦ電力： 400 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm 成膜の結果は, 成長速度が3700Å／分，膜厚の面内分布
が 3％, ストレスが(-2.0 ±0.5)×109 dyne/cm2, 屈折
率が1.650 である。 (3）クリーニングの例 処理ガス： NF3 90 SCCM N2O 100 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 0.6 Torr ＲＦ電力： 700 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm このクリーニングにより，上記の(1),(2) の成膜でチャ
ンバ内に付着した被膜を除去することが可能である。
グ例を説明する。 (1) 成膜の例１ 被膜の種類：プラズマ二酸化シリコン(P-SiO2)膜 処理ガス： SiH4 90 SCCM N2O 500 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 4.0 Torr ＲＦ電力： 520 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm 成膜の結果は, 成長速度が5500±500 Å／分，膜厚の面
内分布が 3％, ストレスが(-3.0 ±0.5)×109dyne/cm2,
屈折率が1.500 である。 (1) 成膜の例２ 被膜の種類： P-SiON 膜 処理ガス： SiH4 90 SCCM N2O 110 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 4.0 Torr ＲＦ電力： 400 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm 成膜の結果は, 成長速度が3700Å／分，膜厚の面内分布
が 3％, ストレスが(-2.0 ±0.5)×109 dyne/cm2, 屈折
率が1.650 である。 (3）クリーニングの例 処理ガス： NF3 90 SCCM N2O 100 SCCM N2 4500 SCCM ガス圧力： 0.6 Torr ＲＦ電力： 700 W 基板温度： 350℃ 上部電極回転数： 120 rpm 下部電極回転数： 120 rpm このクリーニングにより，上記の(1),(2) の成膜でチャ
ンバ内に付着した被膜を除去することが可能である。
【００１７】実施例では，プラズマ気相成長装置及びプ
ラズマ気相成長方法について説明したが，本発明はプラ
ズマを用いたエッチングにも，あるいは熱分解による気
相成長にも適用できることは明らかである。
ラズマ気相成長方法について説明したが，本発明はプラ
ズマを用いたエッチングにも，あるいは熱分解による気
相成長にも適用できることは明らかである。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば，ウェーハ上のガス濃度
とプラズマ密度を短時間のうちに均一化できる。この結
果，成膜の際の膜質及び膜厚分布を均一にし，且つプラ
ズマクリーニングの際の反応生成物のエッチング残渣を
低減できる。
とプラズマ密度を短時間のうちに均一化できる。この結
果，成膜の際の膜質及び膜厚分布を均一にし，且つプラ
ズマクリーニングの際の反応生成物のエッチング残渣を
低減できる。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 従来例の説明図
1 反応室 2 ガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極 3 下部電極 4 ＲＦ電源 5 ポンプ 6 ヒータ 7 ガス流量コントロールユニット 8 ウェーハ 9 上部電極を回転させるモータ 10 下部電極を回転させるモータ
Claims (4)
- 【請求項１】 反応室内にウェーハを載置する保持板
と，該ウェーハを挟んで処理ガスの噴出面が該保持板に
ほぼ平行に置かれたガスシャワーヘッドと，該保持板と
該ガスシャワーヘッドとが互いに反対方向に回転する手
段とを有することを特徴とする気相化学処理装置。 - 【請求項２】 前記ガスシャワーヘッドを上部電極と
し，前記保持板を下部電極として，両電極の間に印加す
る高周波電源を有することを特徴とする請求項１記載の
気相化学処理装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の気相化学処理装
置を用いて，前記ウェーハ上の成膜またはエッチングを
行うことを特徴とする気相化学処理方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の気相化学処理装置を用い
て，前記反応室内のクリーニングを行うことを特徴とす
る気相化学処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18262695A JP3257356B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 気相成長装置及び気相成長方法並びに気相成長装置のクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18262695A JP3257356B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 気相成長装置及び気相成長方法並びに気相成長装置のクリーニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936046A true JPH0936046A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3257356B2 JP3257356B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16121583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18262695A Expired - Fee Related JP3257356B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 気相成長装置及び気相成長方法並びに気相成長装置のクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257356B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001083852A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for distributing gas within high density plasma process chamber to ensure uniform plasma |
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| KR20040011862A (ko) * | 2002-07-31 | 2004-02-11 | (주)알파플러스 | 화학증착 시스템에서 분산판과 회전체를 갖는 샤워 헤드 구조 |
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| KR100749545B1 (ko) * | 2006-06-12 | 2007-08-14 | 세메스 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 |
| CN100377301C (zh) * | 2005-12-08 | 2008-03-26 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 气体注入及扩散系统 |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010012214A1 (de) | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Khs Gmbh | Deckelsichttulpe |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP18262695A patent/JP3257356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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