JP2007053359A - 均一な膜を形成するためのプラズマcvd装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマCVD膜形成装置は、反応チェンバーと、反応チェンバー内に設置されたシャワープレートと、シャワープレートと実質的に平行に対向して設置された、ウエハを載置するためのサセプタとを含む。シャワープレートはサセプタに対向する面を有し、それは中心が凸となった形状を基本形状として、その上に少なくともひとつの式を重畳して形成され、該サセプタは、周辺部と、中心部と周辺部との間の位置でウエハを支持する。
【選択図】図7
Description
図3に、比較サセプタと比較ヒーターエレメント位置を示す。ウエハは外周で保持され、サセプタの中心の凹みは1.2mmである。外周で保持する部分はφ270mm〜φ300mmの範囲内にあり、サセプタの中心からウエハ径の90〜100%の範囲内である。ヒーターエレメントはφ220mm〜φ300mmの範囲内にある。
図6に、図5の基本形状のシャワープレートと図4の態様における本発明サセプタ・本発明ヒーターエレメント位置の組み合わせで、膜厚分布を測定した結果を示す。膜種は低誘電率Cドープ酸化シリコン膜であり、成膜条件は以下の通りであった。
第1電極:170℃
チェンバー壁:150℃
ヒーター:390℃
原料ガス:DM-DMOS (ジメチル・ジメトキシシラン) 175sccm
架橋ガス:イソプロピルアルコール 320sccm
添加ガス:He 150sccm
第1高周波電源:27.12MHz 2.3W/cm2
ウエハ:300mm
図7に本実施例で使った本発明の実施態様によるシャワープレートの形状を示す。図7の形状は、図6で膜厚の厚い部分に凸の二次関数を、膜厚の薄い部分には凹の二次関数を重畳した形状であり、以下の式で表される。
0≦R<66;h=−10, i=4356, j=0
66≦R<84;h=0, i=0, j=0
84≦R<130;h=−0.5, i=529, j=107
130≦R<160;h=0.5, i=225, j=145
160≦R≦163;h=0, i=0, j=0
また、163≦R≦175では、Zs=0である。
本実施例による膜厚分布プロファイルを図8及び図9に示す。成膜条件は、以下の通りである。
成膜条件
第1電極:170℃
チェンバー壁:150℃
ヒーター:390℃
原料ガス:DM-DMOS (ジメチル・ジメトキシシラン) 175sccm
架橋ガス:イソプロピルアルコール 320sccm
添加ガス:He 150sccm
第1高周波電源:27.12MHz 2.3W/cm2
ウエハ:300mm
Claims (28)
- ウエハ上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置であって、
反応チェンバーと、
反応チェンバー内に設置された、ウエハを載置するためのサセプタであって、同心状に形成された内側環状凸部及び外側環状凸部から成る凹凸面を有し、前記内側環状凸部はウエハの中心と周辺との間の位置でウエハを支持するように構成され、外側環状凸部はその周辺でウエハを支持するように構成されている、ところのサセプタと、
プラズマを生成するべく、反応チェンバー内部で前記サセプタと実質的に平行に対向して設置された、ガスを放出するためのシャワープレートであって、前記シャワープレートは、半径Rの関数である凸式L及びその上に重畳された第2の式Mから構成された凹凸面を有し、式Mは半径Rの関数でありかつ中心領域では凹式から成り、周辺領域では凸式から成る、ところのシャワープレートと、
から成る装置。 - 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、シャワープレートの前記凹凸面は、式M中の凹式により定義される領域と凸式により定義される領域との間に形成される内側環状突出部と、式M中の凸式により形成されかつ定義される外側突出部から成る、ところの装置。
- 請求項2に記載のプラズマCVD装置であって、半径Rを使って定義されたサセプタの前記内側環状凸部及び外側環状凸部のそれぞれの位置は、半径Rを使って定義されたシャワープレートの内側環状突出部と外側環状突出部のそれぞれの位置と重複する、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、式M中の凹式及び凸式が重畳されるところのシャワープレートのそれぞれの位置は、式Lにより構成される表面を有するシャワープレートを使って、ウエハ上に形成される膜の相対的に薄い部分及び相対的に厚い部分のそれぞれの位置に対応している、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、式MはRの二次関数である、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、式Lは、中心でのシャワープレートの凸部の高さが0.5mmから3.5mmであるようなものである、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、前記サセプタの内側凸部は中心からの距離により定義される領域内に配置され、その領域はウエハの半径の40%から60%であり、サセプタの外側凸部は中心からの距離により定義される領域内に配置され、その領域はウエハの半径の90%から100%である、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、前記サセプタは中心からの距離により定義される領域内に埋設されたヒーターエレメントを含み、その領域はウエハの半径の20%から60%である、ところの装置。
- 請求項1に記載のプラズマCVD装置であって、前記サセプタの内側及び外側凸部はそれぞれ0.3mmから1.5mmの高さを有する、ところの装置。
- ウエハ上に薄膜を形成するための方法であって、
反応チェンバー内に設置された、ウエハを載置するためのサセプタであって、同心状に形成された内側環状凸部及び外側環状凸部から成る凹凸面を有し、前記内側環状凸部はウエハの中心と周辺との間の位置でウエハを支持するように構成され、外側環状凸部はその周辺でウエハを支持するように構成されている、ところのサセプタを与える工程と、
プラズマを生成するべく、反応チェンバー内部で前記サセプタと実質的に平行に対向して設置された、ガスを放出するためのシャワープレートであって、前記シャワープレートは、半径Rの関数である凸式L及びその上に重畳された第2の式Mから構成された凹凸面を有し、式Mは半径Rの関数でありかつ中心領域では凹式から成り、周辺領域では凸式から成る、ところのシャワープレートを与える工程と、
前記サセプタの温度を調節する工程と、
前記サセプタ上にウエハを配置する工程と、
前記シャワープレートを通じて前記反応チェンバーにガスを供給する工程と、
前記シャワープレートと前記サセプタとの間にRF電力を印加する工程であって、それによりウエハ上に膜を堆積するところの工程と、
から成る方法。 - 請求項12に記載の方法であって、シャワープレートの凹凸面は、式M中の凹式により定義される領域と凸式により定義される領域との間に形成される内側環状突出部と、式M中の凸式により形成及び定義される外側環状突出部から成る、ところの方法。
- 請求項13に記載の方法であって、半径Rを使って定義されたサセプタの内側環状凸部及び外側環状凸部のそれぞれの位置は、半径Rを使って定義されたシャワープレートの内側環状突出部と外側環状突出部のそれぞれの位置と重複する、ところの方法。
- 請求項12に記載の方法であって、式M中の凹式及び凸式が重畳されるところのシャワープレートのそれぞれの位置は、式Lにより構成される表面を有するシャワープレートを使ってウエハ上に形成される膜の相対的に薄い部分と相対的に厚い部分のそれぞれの位置に対応する、ところの方法。
- 請求項12に記載の方法であって、式MはRの二次関数である、ところの装置。
- 請求項12に記載の方法であって、式Lは、中心でのシャワープレートの凸部の高さが0.5mmから3.5mmであるようなものである、ところの方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記サセプタの内側凸部は中心からの距離により定義される領域内に配置され、その領域はウエハの半径の40%から60%であり、サセプタの外側凸部は中心からの距離により定義される領域内に配置され、その領域はウエハの半径の90%から100%である、ところの方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記サセプタは中心からの距離により定義される領域内に埋設されたヒーターエレメントを含み、その領域はウエハの半径の20%から60%である、ところの方法。
- 請求項12に記載の方法であって、前記サセプタの内側及び外側凸部はそれぞれ0.3mmから1.5mmの高さを有する、ところの方法。
- プラズマCVD装置用のシャワープレートを設計する方法であって、
反応チェンバー内に設置された、ウエハを載置するためのサセプタであって、同心状に形成された内側環状凸部及び外側環状凸部から成る凹凸面を有し、前記内側環状凸部はウエハの中心と周辺との間の位置でウエハを支持するように構成され、外側環状凸部はその周辺でウエハを支持するように構成されている、ところのサセプタを与える工程と、
プラズマを生成するべく、反応チェンバー内部で前記サセプタと実質的に平行に対向して設置された、ガスを放出するためのシャワープレートであって、前記シャワープレートは、半径Rの関数である凸式Lにより構成される凸面を有するところのシャワープレートを与える工程と、
ウエハ上に形成される膜の膜厚分布を決定する工程であって、それはウエハ上に形成される膜の相対的に薄い部分及び相対的に厚い部分を含む、ところの工程と、
それぞれが半径Rの関数であり、式Mを構成する凹式及び凸式が式Lに重畳されるところのシャワープレートのそれぞれの位置を決定する工程であって、その位置は、膜の相対的に薄い部分及び相対的に厚い部分のそれぞれの位置に対応している、ところの工程と、
式Mを決定する工程と、
式L及びその上に重畳された第2の式Mから構成されるシャワープレートの凹凸面を与えるところの工程と、
から成る方法。 - 請求項23に記載の方法であって、シャワープレートの凹凸面は、式M中の凹式により定義される領域と凸式により定義される領域との間に形成される内側環状突出部と、式M中の凸式により形成及び定義される外側環状突出部から成る、ところの方法。
- 請求項23に記載の方法であって、式MはRの二次関数である、ところの方法。
- 請求項23に記載の方法であって、式Lは、中心でのシャワープレートの凸部の高さが0.5mmから3.5mmであるようなものである、ところの方法。
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