JPH1154440A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH1154440A
JPH1154440A JP22062597A JP22062597A JPH1154440A JP H1154440 A JPH1154440 A JP H1154440A JP 22062597 A JP22062597 A JP 22062597A JP 22062597 A JP22062597 A JP 22062597A JP H1154440 A JPH1154440 A JP H1154440A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の微細穴を有するシャワープレートから反
応ガスをウエハ表面に流出することによりウエハ表面に
形成される膜の膜厚の面内均一性の調整を可能にする半
導体製造装置の提供。 【解決手段】シャワープレート3上部に不活性ガスを流
入する不活性ガス吹出ノズル17を設け、不活性ガスの
流量をコントロールすることにより、高周波導通板5と
シャワープレート3により狭窄された空間に拡散した反
応ガスの濃度を、前記空間の特定エリアにおいて希釈
し、前記空間の他エリアと比べて希釈された反応ガスを
シャワープレート3の微細穴からウエハ10表面に流出
し、ウエハ10表面で反応する反応ガスに濃度差を付け
ることにより、ウエハ10表面に形成される膜の成膜速
度をウエハ10表面の特定エリアにおいて制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関
し、特にウェハ表面に多数の微細穴よりガスを流出し成
膜またはエッチング等の処置を行う半導体製造装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の半導体製造装置は、反応
ガスをウェハ表面に供給し、ウェハ表面に均一な膜を生
成、もしくはエッチングすることを目的として用いられ
ている。
【0003】図4に、従来の半導体製造装置の一例とし
て、プラズマCVD(chemical vapor deposition)
装置の反応室の断面図を示す。図4を参照すると、反応
室上蓋2内には、高周波を導通させるためのユニット
(以下「高周波導通板」という)5と、ガスを流出する
ための多数の微細穴が規則的に開いてるプレート(以下
「シャワープレート」という)3とが組み込まれてお
り、シャワープレート3は、サセプター8と平行に反応
室上蓋2内の高周波導通板5に固定されている。シャワ
ープレート3は、高周波発振器16の電極を兼ね備えて
おり、グランド側にあたるサセプター8に向けて高周波
を発振する。サセプター8にはヒータ9が埋め込まれて
おり、サセプター8表面に置かれるウェハ10の加熱を
行う。
【0004】反応ガスは、マスフローコントローラ7に
て流量制御され、反応ガス導入管6を流れ、高周波導通
板5とシャワープレート3に狭窄された空間に流入す
る。流入した反応ガスは、緩衝板4により、前記空間中
を拡散しながら、シャワープレート3に多数開いている
微細穴より、反応室1内に流入する。
【0005】反応室1内に流入した反応ガスは、プラズ
マおよび熱により反応し、排気管11へ流出する。な
お、図4において、12は圧力調整器、13は真空ポン
プ、14は真空ゲージ、15は湿度測定器である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術は下記記載の問題点を有している。
【0007】第1の問題点は、シャワープレートの個体
差により、ウェハ表面に形成される膜の膜厚面内均一性
にバラツキが生じる、ということである。
【0008】その理由は、シャワープレートの製造工程
における加工精度のバラツキにより、シャワープレート
の形状および寸法精度に相違がある、ためである。
【0009】第2の問題点は、新品のシャワープレート
を用いてウェハ表面に成膜を行った場合、ウェハの中央
部が周辺部より厚くなる傾向があるが、同一のシャワー
プレートを長期間使用してウェハ表面に成膜を行うと、
ウェハに形成される膜はウェハ表面周辺部がウェハ中央
部より膜厚が厚くなり、膜厚面内均一性が悪化する傾向
がある、ということである。
【0010】その理由は、シャワープレートが長期間に
渡りサセプターに埋め込まれたヒータからの熱輻射およ
びプラズマに起因して熱変形が生じるためである。
【0011】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、ウェハ表面に形成
される膜の膜厚の面内均一性の調整を可能とし、膜厚の
面内均一性が悪化した場合にも膜厚の面内均一性を改善
可能とする半導体製造装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の半導体製造装置は、反応ガスをウェハ表面に供
給する微細穴の流出口の直前に、少なくとも1つ以上の
不活性ガスの吹き出し口を具備したことを特徴とする。
【0013】また、本発明においては、前記不活性ガス
が吹き出る箇所近傍における前記微細穴の配置が他の部
位よりも密である、ことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明の半導体製造装置は、その好ましい実施の
形態において、シャワープレート上部に不活性ガスを流
入するノズル(「不活性ガス吹出ノズル」という)を設
け、不活性ガスの流量をコントロールすることにより、
高周波導通板とシャワープレートに狭窄された空間で拡
散した反応ガスの濃度を、前記空間の特定エリアにおい
て希釈し、前記空間の他エリアと比べて希釈された反応
ガスをシャワープレートの微細穴からウェハ表面に流出
し、このように、ウェハ表面で反応する反応ガスに濃度
差を付けることにより、ウェハ表面に形成される膜の成
膜速度をウェハ表面の特定エリアにおいて制御する手段
を備えたものである。
【0015】本発明の実施の形態においては、ウェハ表
面に流出する反応ガスの濃度を、ウェハ表面の特定エリ
アに対し、ウェハ表面の他のエリアと比べて希釈された
反応ガスをウェハ表面に流出することができる。このた
め、ウェハ表面に形成された膜の膜厚の面内均一性を調
整することができる。
【0016】
【実施例】上記した実施の形態について更に詳細に説明
すべく、本発明の実施例について図面を参照して以下に
説明する。図1は、本発明の一実施例をなすプラズマC
VD装置の反応室の断面図である。なお図1において、
図4と同一又は同等の要素には同一の参照番号が付され
ている。
【0017】図1を参照すると、本実施例において、反
応室上蓋2内の高周波導通板5にシャワープレート3を
取り付け、高周波導通板5とシャワープレート3により
狭窄した空間を設ける。また、反応室上蓋2上部に、反
応ガスを流入するための反応ガス導入管6を接続する。
【0018】高周波導通板5とシャワープレート3によ
り狭窄された空間に、反応ガスを前記空間内で拡散させ
るための緩衝板4を設け、その緩衝板4の中央部に、不
活性ガス吹出ノズル17を取り付ける。
【0019】シャワープレート3には、ガスを反応室1
内に流出させるための多数の微細穴が設けられている。
またシャワープレート3は、導電性の材質で製作されて
おり、グランド側であるサセプター8に対して高周波を
発振する電極を兼ね備えている。
【0020】またサセプター8には、ヒータ9が埋め込
まれており、サセプター8表面に置かれるウェハ10を
加熱する。
【0021】図2は、不活性ガス吹出ノズル17の詳細
を示す断面図である。緩衝板4の中央部に取り付けられ
た不活性ガス吹出ノズル17は、セラミック等の絶縁材
料で製作され、不活性ガス吹出ノズル17の先端部の側
面周囲には複数の微細穴が開いている。
【0022】不活性ガス吹出ノズル17の上端部は、不
活性ガス導入管18に挿入されており、マスフローコン
トローラ19により流量制御された不活性ガスを流入す
る。
【0023】次に、本実施例における反応室1内へのガ
スの流れについて説明する。反応ガス導入管6より反応
室上蓋2内に流入した反応ガスは、緩衝板4により高周
波導通板5とシャワープレート3で狭窄された空間に拡
散する。一方、流量制御した不活性ガスを不活性ガス吹
出ノズル17よりシャワープレート3上面に流すことに
より、シャワープレート3中央部の反応ガス濃度は希釈
され、ウェハ10中央部はウェハ10表面周辺部と比べ
て成膜速度が遅くなり、ウェハ10表面に形成される膜
厚を薄くすることが可能である。
【0024】さらに、不活性ガスの流量をマスフローコ
ントローラ19で調整することにより、ウェハ10表面
に形成される膜の膜厚の面内均一性が悪い場合、および
長期間の使用により面内均一性が悪化した場合に、シャ
ワープレート3を交換せずに、膜厚の面内均一性を改善
できる。
【0025】図3は、本発明の第二の実施例の構成を示
す図である。図3において、図1と同一の要素には同一
の参照番号が付されている。図3を参照すると、本発明
の第二の実施例においては、シャワープレート3に多数
設けられている微細穴を不活性ガス吹出ノズル17下部
近傍に多数設け、ウェハ表10面に流れるガスを制御し
やすくするようにしたものである。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウェハ表面に形成される膜の膜厚およびエッチレート等
の面内均一性を改善するという効果を奏する。
【0027】その理由は、本発明においては、反応室に
流入する反応ガスをシャワープレートの特定エリアにお
いて流量調整した不活性ガスを混入させることにより、
ウェハ表面に流出する反応ガスの濃度を、ウェハ表面の
特定エリアで調整する機能を備えたことによる。
【0028】本発明によれば、不活性ガスの流量を調整
することにより、ウェハ表面に形成される膜の膜厚の面
内均一性が悪い場合、および長期間の使用により面内均
一性が悪化した場合に、シャワープレートを交換せず
に、膜厚の面内均一性を改善することができ、歩留り及
び信頼性を向上すると共に、生産性、操作性、及び作業
効率を特段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のプラズマCVD装置反応室
の断面を示す図である。
【図2】図1の不活性ガス吹出ノズル部の詳細を示す断
面図である。
【図3】本発明の第2二の実施例のプラズマCVD装置
反応室の断面を示す図である。
【図4】従来のプラズマCVD装置反応室の断面を示す
図である。
【符号の説明】
1 反応室 2 反応室上蓋 3 シャワープレート 4 緩衝板 5 高周波導通板 6 反応ガス導入管 7 マスフローコントローラ 8 サセプター 9 ヒータ 10 ウェハ 11 排気配管 12 圧力調整器 13 真空ポンプ 14 真空ゲージ 15 温度測定器 16 高周波発振器 17 不活性ガス吹出ノズル 18 不活性ガス導入管 19 マスフローコントローラ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応ガスをウェハ表面に供給する微細穴の
    流出口の直前に、少なくとも1つ以上の不活性ガスの吹
    き出し口を具備したことを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】前記不活性ガスが吹き出る箇所の近傍にお
    ける前記微細穴の配置が他の部位よりも密である、こと
    を特徴とする請求項1記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】シャワープレートの所定の領域にその流量
    が調整可能な不活性ガスを混入させることにより、反応
    室のウェハ表面に流出する反応ガスの濃度を、前記ウェ
    ハ表面の前記所定の領域で調整する手段を備えたことを
    特徴とする半導体製造装置。
  4. 【請求項4】反応室上蓋内の高周波導通板に取り付けら
    れたシャワープレート上部に不活性ガスを流入する不活
    性ガス吹出ノズルを設け、 前記不活性ガスの流量をコントロールすることにより、
    前記高周波導通板と前記シャワープレートにより区画さ
    れる空間に拡散した反応ガスの濃度を、前記空間の前記
    不活性ガス吹出ノズルが配置される領域で希釈し、前記
    空間の他の領域と比べて希釈された反応ガスを前記シャ
    ワープレートの微細穴から反応室のウェハ表面に流出さ
    せ、前記ウェハ表面へ流出する反応ガスの濃度を、前記
    ウェハ表面の特定領域で調整可能としたことを特徴とす
    る半導体製造装置。
  5. 【請求項5】前記シャワープレートの微細穴が、前記不
    活性ガス吹出ノズル下部近傍において前記シャワープレ
    ートの他の領域の微細穴よりも密に設けられた、ことを
    特徴とする請求項3記載の半導体製造装置。
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