JP2005175242A - 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 - Google Patents
薄膜作製装置及び薄膜作製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005175242A JP2005175242A JP2003414225A JP2003414225A JP2005175242A JP 2005175242 A JP2005175242 A JP 2005175242A JP 2003414225 A JP2003414225 A JP 2003414225A JP 2003414225 A JP2003414225 A JP 2003414225A JP 2005175242 A JP2005175242 A JP 2005175242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- thin film
- chamber
- substrate
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 47
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- 238000003852 thin film production method Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 227
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 22
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】 簡易な装置構成で均一な薄膜を作製可能な薄膜作製装置及び薄膜作製方法を提供する。
【解決手段】 真空チャンバ1の内部にガスノズルからガス13を供給すると共に、高周波アンテナ7に給電して当該ガスをプラズマ化して、基板6に薄膜15を成膜する薄膜作製装置において、ガスノズルを、真空チャンバ1の側壁から中心に向けてガス13を供給する第1ガスノズル20と、真空チャンバ1の側壁から中心まで伸びて、真空チャンバ1の中心において基板6に向けてガス13を供給する第2ガスノズル21とから構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 真空チャンバ1の内部にガスノズルからガス13を供給すると共に、高周波アンテナ7に給電して当該ガスをプラズマ化して、基板6に薄膜15を成膜する薄膜作製装置において、ガスノズルを、真空チャンバ1の側壁から中心に向けてガス13を供給する第1ガスノズル20と、真空チャンバ1の側壁から中心まで伸びて、真空チャンバ1の中心において基板6に向けてガス13を供給する第2ガスノズル21とから構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、均一な薄膜を作製することができる薄膜作製装置及び薄膜作製方法に関する。
近年、マイクロプロセッサチップの生産効率を向上させる等を目的として、チップの土台であるウエハの大型化(大径化)が進み、これに伴い、大型ウエハに金属膜等を成膜する薄膜作製装置も大型化(大口径化)が進んでいる。
このように、成膜面積の大きい薄膜作製装置の開発が急務となっている中、成膜面積を大きくする場合、いかに均一に薄膜を作製することができるかが問題となる。これに対して、成膜される膜の原料となるガスを大面積の基板に対して均一に噴射することを目的として、薄膜作製装置を構成する真空チャンバの側面から原料ガスを噴射すると共に、ガス供給が希薄となりがちな基板中央付近にチャンバの天井部分の中央に設けたガス供給システムからガスを噴射する技術が提案されている(例えば、下記、特許文献1参照)。
しかしながら、上述する技術では、天井部分はプラズマを発生させる装置等も存在するため、その構造が複雑になってしまうと共に、真空チャンバの交換やチャンバ内のクリーニング等のメンテナンスを行う際に、作業に時間がかかってしまう。また、原料ガスの供給制御のみでは、より精度の高い均一性が要求された場合に、対応できないおそれがある。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡易な装置構成で均一な薄膜を作製することができると共に、より精度の高い均一成膜に対応することができる薄膜作製装置及び薄膜作製方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明に係る薄膜作製装置は、
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバの内圧を制御する圧力制御手段と、
前記チャンバの上部に設置され、チャンバの内部に前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内の下方に設置され、前記薄膜が成膜される基板を支持する支持台とを有する薄膜作製装置において、
前記ガスノズルは、前記チャンバの側壁から中心に向けて前記ガスを供給する第1ガスノズルと、前記チャンバの側壁から中心まで伸びて、前記チャンバの中心において前記基板に向けて前記ガスを供給する第2ガスノズルとからなることを特徴とする薄膜作製装置である。
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバの内圧を制御する圧力制御手段と、
前記チャンバの上部に設置され、チャンバの内部に前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内の下方に設置され、前記薄膜が成膜される基板を支持する支持台とを有する薄膜作製装置において、
前記ガスノズルは、前記チャンバの側壁から中心に向けて前記ガスを供給する第1ガスノズルと、前記チャンバの側壁から中心まで伸びて、前記チャンバの中心において前記基板に向けて前記ガスを供給する第2ガスノズルとからなることを特徴とする薄膜作製装置である。
薄膜の形成する成分を含む原料ガスのガスノズルとして、チャンバの側壁から中心に向けて原料ガスを供給する第1ガスノズルに加えて、チャンバの側壁から中心まで伸びて、チャンバの中心において基板に向けて原料ガスを供給する第2ガスノズルを設け、大面積の基板(ウエハ)における外周部分と中心部分とに作用するガスプラズマ濃度(ガス濃度)を均一にする。これにより、簡易な装置構成で高い均一性を有する薄膜を作製する。更に、簡易な装置構成とすることで、真空チャンバの交換やチャンバ内のクリーニング等のメンテナンスを短時間で行うことができるようにする。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記第1ガスノズル及び前記第2ガスノズルから供給されるガスの流量を制御する流量制御手段と、前記基板の高さを調整する基板高さ調整手段とを有し、
当該流量制御手段及び基板高さ調整手段は、前記基板の全面に亘って均一に成膜するようにガス流量及び基板高さを調整することを特徴とする薄膜作製装置である。
更に、前記第1ガスノズル及び前記第2ガスノズルから供給されるガスの流量を制御する流量制御手段と、前記基板の高さを調整する基板高さ調整手段とを有し、
当該流量制御手段及び基板高さ調整手段は、前記基板の全面に亘って均一に成膜するようにガス流量及び基板高さを調整することを特徴とする薄膜作製装置である。
流量制御手段により、主として基板の外周部分の成膜に寄与する第1ガスノズルからのガス供給と主として基板の中心部分の成膜に寄与する第2ガスノズルからのガス供給とを適切に制御すると共に、基板高さ調整手段により、薄膜の均一性と成膜速度との関係が最適となる基板高さに調整して、より均一性の高い薄膜を自動制御により再現性よく作製する。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給の後に他方のガスノズルからのガス供給を行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置である。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給の後に他方のガスノズルからのガス供給を行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置である。
第1ガスノズル及び第2ガスノズルの得意とする成膜部分を考慮して各ガスノズルから順番に原料ガスを供給して、両ガスノズルからの原料ガスの同時供給と比較して簡易な成膜制御とする。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給と他方のガスノズルからのガス供給とを交互に行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置である。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給と他方のガスノズルからのガス供給とを交互に行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置である。
各ガスノズルからのガス供給を交互に行うことにより、簡易な成膜制御とすると共により均一性の高い薄膜を作製する。
上記課題を解決する本発明に係る薄膜作製方法は、
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給し、当該ガスのプラズマを発生させ、基板に薄膜を成膜する薄膜作製方法において、
前記ガスを、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと、前記チャンバの側壁から導入され、前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスとから構成することを特徴とする薄膜作製方法である。
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給し、当該ガスのプラズマを発生させ、基板に薄膜を成膜する薄膜作製方法において、
前記ガスを、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと、前記チャンバの側壁から導入され、前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスとから構成することを特徴とする薄膜作製方法である。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記基板の全面に亘って均一に成膜するように、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスの流量と前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスの流量とを制御すると共に、前記基板の高さを調整することを特徴とする薄膜作製方法である。
更に、前記基板の全面に亘って均一に成膜するように、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスの流量と前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスの流量とを制御すると共に、前記基板の高さを調整することを特徴とする薄膜作製方法である。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとの、いずれか一方を行った後に、他方を行うことを特徴とする薄膜作製方法である。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとの、いずれか一方を行った後に、他方を行うことを特徴とする薄膜作製方法である。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとを交互に行うことを特徴とする薄膜作製方法である。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとを交互に行うことを特徴とする薄膜作製方法である。
上記本発明に係る薄膜作製装置よれば、
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバの内圧を制御する圧力制御手段と、
前記チャンバの上部に設置され、チャンバの内部に前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内の下方に設置され、前記薄膜が成膜される基板を支持する支持台とを有する薄膜作製装置において、
前記ガスノズルは、前記チャンバの側壁から中心に向けて前記ガスを供給する第1ガスノズルと、前記チャンバの側壁から中心まで伸びて、前記チャンバの中心において前記基板に向けて前記ガスを供給する第2ガスノズルとからなることとしたので、
大面積の基板(ウエハ)における外周部分と中心部分とに作用するガスプラズマ濃度(ガス濃度)を均一にして、簡易な装置構成で高い均一性を有する薄膜を作製することができる。更に、簡易な装置構成とすることにより、真空チャンバの交換やチャンバ内のクリーニング等のメンテナンスを短時間で行うことができる。
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバの内圧を制御する圧力制御手段と、
前記チャンバの上部に設置され、チャンバの内部に前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内の下方に設置され、前記薄膜が成膜される基板を支持する支持台とを有する薄膜作製装置において、
前記ガスノズルは、前記チャンバの側壁から中心に向けて前記ガスを供給する第1ガスノズルと、前記チャンバの側壁から中心まで伸びて、前記チャンバの中心において前記基板に向けて前記ガスを供給する第2ガスノズルとからなることとしたので、
大面積の基板(ウエハ)における外周部分と中心部分とに作用するガスプラズマ濃度(ガス濃度)を均一にして、簡易な装置構成で高い均一性を有する薄膜を作製することができる。更に、簡易な装置構成とすることにより、真空チャンバの交換やチャンバ内のクリーニング等のメンテナンスを短時間で行うことができる。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記第1ガスノズル及び前記第2ガスノズルから供給されるガスの流量を制御する流量制御手段と、前記基板の高さを調整する基板高さ調整手段とを有し、
当該流量制御手段及び基板高さ調整手段は、前記基板の全面に亘って均一に成膜するようにガス流量及び基板高さを調整することとしたので、
流量制御手段により、主として基板の外周部分の成膜に寄与する第1ガスノズルからのガス供給と主として基板の中心部分の成膜に寄与する第2ガスノズルからのガス供給とを適切に制御すると共に、基板高さ調整手段により、薄膜の均一性と成膜速度との関係が最適となる基板高さに調整して、より均一性の高い薄膜を自動制御により再現性よく作製することができる。
更に、前記第1ガスノズル及び前記第2ガスノズルから供給されるガスの流量を制御する流量制御手段と、前記基板の高さを調整する基板高さ調整手段とを有し、
当該流量制御手段及び基板高さ調整手段は、前記基板の全面に亘って均一に成膜するようにガス流量及び基板高さを調整することとしたので、
流量制御手段により、主として基板の外周部分の成膜に寄与する第1ガスノズルからのガス供給と主として基板の中心部分の成膜に寄与する第2ガスノズルからのガス供給とを適切に制御すると共に、基板高さ調整手段により、薄膜の均一性と成膜速度との関係が最適となる基板高さに調整して、より均一性の高い薄膜を自動制御により再現性よく作製することができる。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給の後に他方のガスノズルからのガス供給を行うガス供給方法制御手段を有することとしたので、
第1ガスノズル及び第2ガスノズルの得意とする成膜部分を考慮して各ガスノズルから順番に原料ガスを供給して、両ガスノズルからの原料ガスの同時供給と比較して簡易な成膜制御とすることができる。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給の後に他方のガスノズルからのガス供給を行うガス供給方法制御手段を有することとしたので、
第1ガスノズル及び第2ガスノズルの得意とする成膜部分を考慮して各ガスノズルから順番に原料ガスを供給して、両ガスノズルからの原料ガスの同時供給と比較して簡易な成膜制御とすることができる。
また、上記薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給と他方のガスノズルからのガス供給とを交互に行うガス供給方法制御手段を有することとしたので、
各ガスノズルからのガス供給を交互に行うことにより、簡易な成膜制御とすると共により均一性の高い薄膜を作製することができる。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給と他方のガスノズルからのガス供給とを交互に行うガス供給方法制御手段を有することとしたので、
各ガスノズルからのガス供給を交互に行うことにより、簡易な成膜制御とすると共により均一性の高い薄膜を作製することができる。
上記本発明に係る薄膜作製方法よれば、
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給し、当該ガスのプラズマを発生させ、基板に薄膜を成膜する薄膜作製方法において、
前記ガスを、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと、前記チャンバの側壁から導入され、前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスとから構成することとしたので、
大面積の基板(ウエハ)における外周部分と中心部分とに作用するガスプラズマ濃度(ガス濃度)を均一にして、簡易な成膜方法で高い均一性を有する薄膜を作製することができる。
チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給し、当該ガスのプラズマを発生させ、基板に薄膜を成膜する薄膜作製方法において、
前記ガスを、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと、前記チャンバの側壁から導入され、前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスとから構成することとしたので、
大面積の基板(ウエハ)における外周部分と中心部分とに作用するガスプラズマ濃度(ガス濃度)を均一にして、簡易な成膜方法で高い均一性を有する薄膜を作製することができる。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記基板の全面に亘って均一に成膜するように、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスの流量と前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスの流量とを制御すると共に、前記基板の高さを調整することとしたので、
ガス流量の制御により、主として基板の外周部分の成膜に寄与するチャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと主として基板の中心部分の成膜に寄与するチャンバの中心において基板に向けて供給するガスとを適切に制御すると共に、基板の高さ調整により、薄膜の均一性と成膜速度との関係が最適となる基板高さに調整して、より均一性の高い薄膜を自動制御により再現性よく作製することができる。
更に、前記基板の全面に亘って均一に成膜するように、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスの流量と前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスの流量とを制御すると共に、前記基板の高さを調整することとしたので、
ガス流量の制御により、主として基板の外周部分の成膜に寄与するチャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと主として基板の中心部分の成膜に寄与するチャンバの中心において基板に向けて供給するガスとを適切に制御すると共に、基板の高さ調整により、薄膜の均一性と成膜速度との関係が最適となる基板高さに調整して、より均一性の高い薄膜を自動制御により再現性よく作製することができる。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとの、いずれか一方を行った後に、他方を行うこととしたので、
各ガス供給の得意とする成膜部分を考慮して各ガス供給を順番に行って、両ガス供給を同時に行う場合と比較して簡易な成膜制御とすることができる。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとの、いずれか一方を行った後に、他方を行うこととしたので、
各ガス供給の得意とする成膜部分を考慮して各ガス供給を順番に行って、両ガス供給を同時に行う場合と比較して簡易な成膜制御とすることができる。
また、上記薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとを交互に行うこととしたので、
各ガス供給を交互に行うことにより、簡易な成膜制御とすると共により均一性の高い薄膜を作製することができる。
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとを交互に行うこととしたので、
各ガス供給を交互に行うことにより、簡易な成膜制御とすると共により均一性の高い薄膜を作製することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて例示的に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置の概略透視側断面図である。
同図に示すように、円筒状の真空チャンバ1内には成膜室2が形成され、真空チャンバ1の上部には円形の天井板3が設けられている。成膜室2の中心には基板6を支持する支持台4が備えられ、例えば、静電チャック等により半導体の基板6が支持台4の上面に静電的に吸着保持されるようになっている。
天井板3の上には、例えば、円形リング状の高周波アンテナ7が配置され、高周波アンテナ7には整合器8を介して高周波電源9が接続されている。高周波アンテナ7に電力を供給することにより電磁波が真空チャンバ1の成膜室2に入射される(プラズマ発生手段)。一方、真空チャンバ1の側壁部分における天井板3より低く、支持台4より高い位置には水平にガスノズルが設けられ、ガス13が成膜室2内に導入される。
成膜室2内に導入されたガス13は、成膜室2に入射された電磁波によりイオン化され、プラズマ状態となる。ガス13は、薄膜15の材料となる元素成分を含むガス、例えばSiH4ガス等であり、プラズマ状態となった後、基板6に吸着等することにより薄膜15を形成する。例えば、有機金属錯体のガスからは金属薄膜が形成され、SiH4ガスとO2ガスとの組み合わせからはSiOx膜が形成され、ガス種を変更することにより種々の薄膜15を成膜することができる。ここで、添加ガスのO2については、膜厚分布に対して流れの影響を受けないため、チャンバへのガス供給ではノズルを使っても使わなくても良い。
詳細な装置制御としては、圧力制御手段としての真空ポンプ(図示せず)等により成膜室2内を所定の圧力に調整すると共に、ガスノズル20,21からガス13を所定流量で導入する。高周波電源9から高周波アンテナ7に整合器8を介して高周波電力(1MHz〜100MHz,1kW〜10kW)を印加することにより、成膜室2内でガス13が励起されてプラズマ状態となり、基板6上に薄膜15が成膜される。このとき、基板6の温度は温度制御手段としてのヒーター(図示せず)等により200℃から450℃に設定される。
ガスノズルは、第1ガスノズル20と第2ガスノズル21とからなる。基板高さ調整手段である支持台昇降装置22は支持台4(基板6)を昇降する装置であり、ガスノズル20,21と支持台4(基板6)との距離を調整することができるようになっている。
図2は、本発明の実施形態に係る薄膜作製装置におけるガスノズル20,21の概略配置図である。同図は、支持台4側から天井板3を見た場合の真空チャンバ1におけるガスノズル20,21の配置を概略的に示したものである。同図に示すように、断面円形の真空チャンバ1の側壁部分に8本の第1ガスノズル20が等間隔で配置されている。第1ガスノズル20は、側壁部分から断面円形の真空チャンバ1における中心に向かって半径の半分ほどの位置まで伸びており、第1ガスノズル20の先端には、ガス13が真空チャンバ1の中心に向かって噴射されるように噴射口20aが設けられている。
また、断面円形の真空チャンバ1の側壁部分における適当な位置に1本の第2ガスノズル21が配置されている。第2ガスノズル21は、側壁部分から断面円形の真空チャンバ1における径方向に沿って、真空チャンバ1の中心まで伸びており、第2ガスノズル21の先端には、ガス13が真空チャンバ1の中心から支持台4の方向に向かって噴射されるように噴射口21aが設けられている。
図1にも示すように、第1ガスノズル20の方が第2ガスノズル21よりも低い位置、すなわち支持台4に近い位置に配置されているため、図2では、第2ガスノズル21よりも手前に第1ガスノズル20が見えている。なお、第1ガスノズル20と第2ガスノズル21の設置位置の高さについては、両ノズルを同じ高さにしても良く、また第1ガスノズル20の方が第2ガスノズル21よりも高い位置となるように設置しても良い。
図3は、本発明に実施形態に係る薄膜作製方法により得られる均一な薄膜を説明するための図である。同図(a)には、支持台昇降装置22により基板6の高さを変化させた場合において、第1ガスノズル20からのガス噴射のみによる成膜分布を示してある。また、同図(b)には、支持台昇降装置22により基板6の高さを変化させた場合において、第2ガスノズル21からのガス噴射のみによる成膜分布を示してある。
第1ガスノズル20は、真空チャンバ1の側壁部分から真空チャンバ1における中心に向かって伸び、噴射口20aからガス13が真空チャンバ1の中心に向かって噴射されるようになっているが、第1ガスノズル20から成膜室2内に噴射されるガス13は基板6の外周部分の上部ほど濃度が高く、基板6の中心部分の上部あたりでは希薄である。このため、同図(a)に示すように、第1ガスノズル20からのガス13供給のみでは、基板6の高さ(高位置、中位置、低位置)に関係なく、基板6の外周部分ほど厚く成膜される一方、中心部分ほど薄く成膜され、不均一な薄膜15a〜15cが成膜される。
しかしながら、基板6の高さにより薄膜15の不均一性が異なり、基板6を比較的高位置として第1ガスノズル20に近づけた場合には極めて不均一な薄膜15aとなる一方、基板6を比較的中位置(薄膜15b)、低位置(薄膜15c)とするにつれて薄膜の均一性が高くなることが分かる。これは、基板6を第1ガスノズル20に近づける(高位置とする)ほど、第1ガスノズル20から噴射されるガス13の、基板6の外周部分の上部ほど濃度が高く基板6の中心部分の上部あたりでは希薄となるというガス分布(すなわち、プラズマ分布)の影響を受ける一方、基板6を第1ガスノズル20から遠ざける(低位置とする)ほど、ガスが拡散し前記ガス分布の影響が少なくなるからである。
第2ガスノズル21は、真空チャンバ1の側壁部分から真空チャンバ1における中心まで伸び、噴射口21aからガス13が真空チャンバ1の中心から支持台4(基板6)に向かって噴射されるようになっているが、第2ガスノズル21から成膜室2内に噴射されるガス13は基板6の中心部分の上部ほど濃度が高く、基板6の外周部分の上部あたりでは希薄である。このため、同図(b)に示すように、第2ガスノズル21からのガス13供給のみでは、基板6の高さ(高位置、中位置、低位置)に関係なく、基板6の中心部分ほど厚く成膜される一方、外周部分ほど薄く成膜され、不均一な薄膜15d〜15fが成膜される。
しかしながら、基板6の高さにより薄膜15の不均一性が異なり、基板6を比較的高位置として第2ガスノズル21に近づけた場合には極めて不均一な薄膜15dとなる一方、基板6を比較的中位置(薄膜15e)、低位置(薄膜15f)とするにつれて薄膜の均一性が高くなることが分かる。これは、基板6を第2ガスノズル21に近づける(高位置とする)ほど、第2ガスノズル21から噴射されるガス13の、基板6の中心部分の上部ほど濃度が高く基板6の外周部分の上部あたりでは希薄となるというガス分布(すなわち、プラズマ分布)の影響を受ける一方、基板6を第2ガスノズル21から遠ざける(低位置とする)ほど、ガスが拡散し前記ガス分布の影響が少なくなるからである。成膜速度と高さの関係としては、低位置になるほどチャンバ内壁への膜付着が増加するためにガスの利用効率が下がり、成膜速度は下がることになる。
本実施形態では、薄膜15を成膜するにあたって、ガスノズル20,21から同時にガス13を噴射する。すなわち、図3に示すように、主として第1ガスノズル20により基板6の外周部分を成膜すると共に、主として第2ガスノズル21により基板6の中心部分を成膜することにより基板6の全面に亘って均一な薄膜15を成膜する。第1ガスノズル20及び第2ガスノズル21から噴射されるガス13の流量は個別に制御することができ、均一な薄膜15を成膜するためには両ノズル20,21からのガス流量を相互に関連付けて制御する(ガス流量調整手段)。
更に、支持台昇降装置22により基板6の高さを調整して成膜を行う。同図に示すように、基板6を高位置とすることにより不均一な薄膜15aと薄膜15dとからなる薄膜が成膜されるが、この場合、当該最終的に成膜される薄膜は不均一性が解消されないおそれが高い一方、成膜速度が速いため短時間で成膜を行うことができるメリットが得られる。逆に、基板6を低位置とすることにより比較的均一な薄膜15cと薄膜15fとからなる薄膜が成膜されるが、この場合、当該最終的に成膜される薄膜は均一な薄膜となる一方、成膜速度が遅いため成膜に時間がかかるというデメリットがある。したがって、基板6の高さは、当該状況を考慮して適切な高さに調整する。
次に、本実施形態に係る薄膜作製方法を実施する薄膜作製装置を用いて基板上にSiOx膜を作製し、成膜された薄膜の膜厚を分光エリプソンメータにより計測(基板上の49箇所を計測)して均一性を調べた。その結果、両ガスノズル20,21からのガス流量及び基板高さを最適な状態として作製された薄膜は、最小膜厚3565.4オングストローム、最大膜厚3730.6オングストローム、平均膜厚3657.5オングストロームであり、均一性2.3%((最大膜厚−最小膜厚)/(2×平均膜厚)×100)であることが確認された。一方、従来の成膜方法(本実施形態の第1ガスノズル20に相当するガスノズルのみからガスを供給)で作製した薄膜は、最小膜厚3538.9オングストローム、最大膜厚3805.9オングストローム、平均膜厚3671.8オングストロームであり、均一性3.6%であった。これらの結果から、本願発明によれば均一な薄膜を作製することができることが分かる。
なお、ガス13の供給方法としては、両ガスノズル20,21から同時に噴射せずに、第1ガスノズル20からガス13を供給した後に第2ガスノズル21からガス13を供給したり、この順序を逆にしたり、ガス13を供給するガスノズルを交互に変更したりしてもよい。すなわち、主として基板6の外周部分を成膜する第1ガスノズル20と、主として基板6の中心部分を成膜する第2ガスノズル21とを互いに補完的に使用すれば、均一な薄膜15を得ることができる。このようなガス13の供給方法は、手動又は制御装置(ガス供給方法制御手段)により実施することができる。
1 真空チャンバ
2 成膜室
3 天井板
4 支持台
6 基板
7 高周波アンテナ
8 整合器
9 高周波電源
13 ガス
15 薄膜
15a〜15f 薄膜
20 第1ガスノズル
20a 噴射口
21 第2ガスノズル
21a 噴射口
22 支持台昇降装置
2 成膜室
3 天井板
4 支持台
6 基板
7 高周波アンテナ
8 整合器
9 高周波電源
13 ガス
15 薄膜
15a〜15f 薄膜
20 第1ガスノズル
20a 噴射口
21 第2ガスノズル
21a 噴射口
22 支持台昇降装置
Claims (8)
- チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバの内圧を制御する圧力制御手段と、
前記チャンバの上部に設置され、チャンバの内部に前記ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内の下方に設置され、前記薄膜が成膜される基板を支持する支持台とを有する薄膜作製装置において、
前記ガスノズルは、前記チャンバの側壁から中心に向けて前記ガスを供給する第1ガスノズルと、前記チャンバの側壁から中心まで伸びて、前記チャンバの中心において前記基板に向けて前記ガスを供給する第2ガスノズルとからなることを特徴とする薄膜作製装置。 - 請求項1に記載する薄膜作製装置において、
更に、前記第1ガスノズル及び前記第2ガスノズルから供給されるガスの流量を制御する流量制御手段と、前記基板の高さを調整する基板高さ調整手段とを有し、
当該流量制御手段及び基板高さ調整手段は、前記基板の全面に亘って均一に成膜するようにガス流量及び基板高さを調整することを特徴とする薄膜作製装置。 - 請求項1又は2に記載する薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給の後に他方のガスノズルからのガス供給を行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。 - 請求項1又は2に記載する薄膜作製装置において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記第1ガスノズル又は前記第2ガスノズルのいずれか一方のガスノズルからのガス供給と他方のガスノズルからのガス供給とを交互に行うガス供給方法制御手段を有することを特徴とする薄膜作製装置。 - チャンバの内部に薄膜の原料となる元素成分を含むガスを供給し、当該ガスのプラズマを発生させ、基板に薄膜を成膜する薄膜作製方法において、
前記ガスを、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスと、前記チャンバの側壁から導入され、前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスとから構成することを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項5に記載する薄膜作製方法において、
更に、前記基板の全面に亘って均一に成膜するように、前記チャンバの側壁から中心に向けて供給するガスの流量と前記チャンバの中心において前記基板に向けて供給するガスの流量とを制御すると共に、前記基板の高さを調整することを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項5又は6に記載する薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとの、いずれか一方を行った後に、他方を行うことを特徴とする薄膜作製方法。 - 請求項5又は6に記載する薄膜作製方法において、
更に、前記チャンバの内部にガスを供給する際に、前記チャンバの側壁から中心に向けてガスを供給することと、前記チャンバの中心において前記基板に向けてガスを供給することとを交互に行うことを特徴とする薄膜作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003414225A JP2005175242A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003414225A JP2005175242A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005175242A true JP2005175242A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34734091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003414225A Withdrawn JP2005175242A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005175242A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007277723A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Genus Inc | 反応炉に均一な気体運搬を行う方法および装置 |
JP2013225655A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-10-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
JP2014231636A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 小島プレス工業株式会社 | プラズマcvd装置及びプラズマcvd膜の形成方法 |
JP2015094011A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 東レエンジニアリング株式会社 | 薄膜形成装置 |
US9171734B1 (en) | 2014-08-25 | 2015-10-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium |
JP2015220293A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
KR20160057338A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-23 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 |
WO2018189413A1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-18 | Picosun Oy | Uniform deposition |
WO2020188744A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
CN112863987A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和气体导入方法 |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003414225A patent/JP2005175242A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007277723A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Genus Inc | 反応炉に均一な気体運搬を行う方法および装置 |
JP2013225655A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-10-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
JP2014231636A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 小島プレス工業株式会社 | プラズマcvd装置及びプラズマcvd膜の形成方法 |
JP2015094011A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 東レエンジニアリング株式会社 | 薄膜形成装置 |
KR101922757B1 (ko) * | 2014-05-15 | 2018-11-27 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
JP2015220293A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
JP5840268B1 (ja) * | 2014-08-25 | 2016-01-06 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 |
US9171734B1 (en) | 2014-08-25 | 2015-10-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium |
KR20160057338A (ko) * | 2014-11-13 | 2016-05-23 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 |
CN105603389A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置 |
KR101943693B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2019-01-29 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 |
TWI744502B (zh) * | 2017-04-10 | 2021-11-01 | 芬蘭商皮寇桑公司 | 基板處理設備及方法 |
WO2018189413A1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-18 | Picosun Oy | Uniform deposition |
CN110475906A (zh) * | 2017-04-10 | 2019-11-19 | 皮考逊公司 | 均一沉积 |
CN110475906B (zh) * | 2017-04-10 | 2022-05-13 | 皮考逊公司 | 均一沉积 |
WO2020188744A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
JPWO2020188744A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2021-12-02 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
JP7203950B2 (ja) | 2019-03-19 | 2023-01-13 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
JP2021086940A (ja) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びガス導入方法 |
CN112863987A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和气体导入方法 |
JP7330079B2 (ja) | 2019-11-28 | 2023-08-21 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102535094B1 (ko) | 반도체 제조에서 플라즈마 프로세스 공간을 제어하도록 전기적 비대칭 효과를 사용하기 위한 시스템들 및 방법들 | |
TWI731078B (zh) | 下游反應器中之邊緣蝕刻率控制用可調整側邊氣體充氣部 | |
CN106906453B (zh) | 喷头组件 | |
US9095038B2 (en) | ICP source design for plasma uniformity and efficiency enhancement | |
US20180155836A1 (en) | Substrate processing apparatus and method of processing substrate | |
US20060196420A1 (en) | High density plasma chemical vapor deposition apparatus | |
US20080283086A1 (en) | Substrate processing apparatus and cleaning method therefor | |
US20060096540A1 (en) | Apparatus to manufacture semiconductor | |
KR20160137403A (ko) | 에지 플레넘 샤워헤드 어셈블리를 포함한 증착 장치 | |
CN115584488A (zh) | 用于膜轮廓调节的喷头帘式气体方法和系统 | |
JP2014505362A (ja) | 半導体基板の可変密度プラズマ処理 | |
WO2006092997A1 (ja) | プラズマ処理装置 | |
KR102015698B1 (ko) | 플라즈마 성막 장치 및 기판 배치대 | |
TWI675933B (zh) | 成膜方法 | |
US20200194235A1 (en) | Apparatus for manufacturing semiconductor device | |
JP2005175242A (ja) | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 | |
CN102234791B (zh) | 气体分布喷洒模块与镀膜设备 | |
KR101197020B1 (ko) | 균일한 플라즈마 방전을 위한 기판처리장치 및 이를이용하여 플라즈마 방전세기를 조절하는 방법 | |
KR20090041488A (ko) | 돔이 형성된 디퓨저커버를 포함하는 기판처리장치 | |
JP4707403B2 (ja) | パルス分割供給によるプラズマ処理方法及び装置並びにプラズマcvd方法 | |
CN101472384B (zh) | 大气压等离子反应器 | |
US20210035780A1 (en) | Substrate treatment device | |
JP2020510307A (ja) | 流動性cvdのためのディフューザー設計 | |
JP2006128446A (ja) | プラズマcvd方法及び装置 | |
KR20210006286A (ko) | 플라스마 처리 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |