JPH07172985A - ジクロロシランガスを用いて半導体ウエハ上に珪化タングステンを形成するプロセス及び装置 - Google Patents
ジクロロシランガスを用いて半導体ウエハ上に珪化タングステンを形成するプロセス及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 珪化タングステン被覆物のCVDによる形成
操作において、ウエハの直径を変更したときに処理変数
または利用するハードウェアの変更の必要のないプロセ
ス、装置を提供する。 【構成】 ウエハ102のサイズに無関係に不変の大き
さのサセプタ上にウエハ102を配置し、ジクロロシラ
ンとガス状のタングステンを、レセプタクルに形成され
た不変のガス流入パターンを通して流すことにより、ウ
エハ102のサイズに無関係な均一なガス流れをチャン
バ内に維持して、一定なチャンバ内の堆積条件を提供す
る。全てのウエハサイズに対して同一のシャワーヘッド
2が用いられるが、サセプタについては、処理されるウ
エハ102のサイズに応じたクラウン112が具備され
るが外径は同一なサセプタが用いられ、サセプタとサセ
プタを包囲するバッフル板80との間のギャップ84
が、ウエハの直径に無関係に、同じ大きさで同じ位置を
占める。
操作において、ウエハの直径を変更したときに処理変数
または利用するハードウェアの変更の必要のないプロセ
ス、装置を提供する。 【構成】 ウエハ102のサイズに無関係に不変の大き
さのサセプタ上にウエハ102を配置し、ジクロロシラ
ンとガス状のタングステンを、レセプタクルに形成され
た不変のガス流入パターンを通して流すことにより、ウ
エハ102のサイズに無関係な均一なガス流れをチャン
バ内に維持して、一定なチャンバ内の堆積条件を提供す
る。全てのウエハサイズに対して同一のシャワーヘッド
2が用いられるが、サセプタについては、処理されるウ
エハ102のサイズに応じたクラウン112が具備され
るが外径は同一なサセプタが用いられ、サセプタとサセ
プタを包囲するバッフル板80との間のギャップ84
が、ウエハの直径に無関係に、同じ大きさで同じ位置を
占める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ上に珪化
タングステンを形成するプロセス及び装置に関する。本
発明は、特に、堆積チャンバ内においてガス流れの状態
がウエハの直径に関わらず一定に保たれている条件で、
ジクロロシランとタングステン含有ガスとを含む気体混
合物から珪化タングステンを形成するプロセスに関す
る。
タングステンを形成するプロセス及び装置に関する。本
発明は、特に、堆積チャンバ内においてガス流れの状態
がウエハの直径に関わらず一定に保たれている条件で、
ジクロロシランとタングステン含有ガスとを含む気体混
合物から珪化タングステンを形成するプロセスに関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、珪化タングステンCVDプロセ
ス等、ウエハ上に物質を堆積するためのCVDプロセス
においては、処理しようとするウエハのサイズに応じ
て、ある程度そのウエハの直径に合うように、流入ガス
流れの一つ一つのパターン(a separate pattern)を提供
することが一般に行われている。例えば、直径約200
mm(〜8インチ)のウエハに対しては、通常、シャワ
ーヘッドとよく呼ばれている図1(a)の2で大きく示
されるような直径200mm(〜7.92インチ)のガ
ス流入構造体が、直径0.71mm(0.028イン
チ)の流入開口が約4.57mm(0.18インチ)の
間隔で置かれて成る200mm(〜7.92インチ)の
直径パターンを持って具備される。
ス等、ウエハ上に物質を堆積するためのCVDプロセス
においては、処理しようとするウエハのサイズに応じ
て、ある程度そのウエハの直径に合うように、流入ガス
流れの一つ一つのパターン(a separate pattern)を提供
することが一般に行われている。例えば、直径約200
mm(〜8インチ)のウエハに対しては、通常、シャワ
ーヘッドとよく呼ばれている図1(a)の2で大きく示
されるような直径200mm(〜7.92インチ)のガ
ス流入構造体が、直径0.71mm(0.028イン
チ)の流入開口が約4.57mm(0.18インチ)の
間隔で置かれて成る200mm(〜7.92インチ)の
直径パターンを持って具備される。
【0003】直径約150mm(〜6インチ)のウエハ
を処理する場合、同じサイズ(内径)の堆積チャンバを
用いているのであっても、図1(b)の4で大きく示さ
れるような外径の変わらないシャワーヘッドが従来から
用いられており、ここでは、このシャワーヘッドは、プ
ロセスガスを堆積チャンバ内に流入するための開口のパ
ターンが、これに対応して小さくなって(個々の開口の
サイズは変わらない)具備されている。よって、直径1
50mmのウエハに対しては、ガス流入開口のパターン
の直径も、通常、150mmである。同様に、直径約1
25mm(〜5インチ)のウエハに対しては、図1
(c)の6で大きく示されるように、外径が同じでチャ
ンバ内にプロセスガスを流入するための開口パターンの
直径が125mmのシャワーヘッドが提供され、直径約
100mm(〜4インチ)のウエハに対しては、図1
(d)の8で大きく示されるように、流入ガス開口パタ
ーンの直径が100mmの(外径は同一)シャワーヘッ
ドが提供される。矢印で示されるような各シャワーヘッ
ドからの各々の流れにより、図1(a)〜(d)に示さ
れている従来技術による4通りのサセプタのガス流れを
並べて比較する。ガス流れのパターン及び堆積チャンバ
内に流入するガスの総量は、堆積チャンバの直径及び容
積が同じであっても、従来技術における珪化タングステ
ン堆積プロセスにおいては、ウエハの直径によって大き
く変わることが、容易に理解されよう。
を処理する場合、同じサイズ(内径)の堆積チャンバを
用いているのであっても、図1(b)の4で大きく示さ
れるような外径の変わらないシャワーヘッドが従来から
用いられており、ここでは、このシャワーヘッドは、プ
ロセスガスを堆積チャンバ内に流入するための開口のパ
ターンが、これに対応して小さくなって(個々の開口の
サイズは変わらない)具備されている。よって、直径1
50mmのウエハに対しては、ガス流入開口のパターン
の直径も、通常、150mmである。同様に、直径約1
25mm(〜5インチ)のウエハに対しては、図1
(c)の6で大きく示されるように、外径が同じでチャ
ンバ内にプロセスガスを流入するための開口パターンの
直径が125mmのシャワーヘッドが提供され、直径約
100mm(〜4インチ)のウエハに対しては、図1
(d)の8で大きく示されるように、流入ガス開口パタ
ーンの直径が100mmの(外径は同一)シャワーヘッ
ドが提供される。矢印で示されるような各シャワーヘッ
ドからの各々の流れにより、図1(a)〜(d)に示さ
れている従来技術による4通りのサセプタのガス流れを
並べて比較する。ガス流れのパターン及び堆積チャンバ
内に流入するガスの総量は、堆積チャンバの直径及び容
積が同じであっても、従来技術における珪化タングステ
ン堆積プロセスにおいては、ウエハの直径によって大き
く変わることが、容易に理解されよう。
【0004】このように、従来からウエハの直径に応じ
てガス流入開口のパターンを使い分けてきた理由は、い
ろいろな直径のウエハに関してそのエッジに応じた外側
空間を有する反応領域を、ウエハのすぐ上方に維持する
ためであり、またウエハ上方の反応ガス濃度を同一に保
つためである。また、ウエハのサイズによらず一律に同
じガス流れを使った場合、直径の小さなウエハを処理す
る際はチャンバ内に流入するガスの大部分がウエハ上に
堆積せずに外部に排出されてしまうため、使い分けた方
が効率が良いと考えられていた。
てガス流入開口のパターンを使い分けてきた理由は、い
ろいろな直径のウエハに関してそのエッジに応じた外側
空間を有する反応領域を、ウエハのすぐ上方に維持する
ためであり、またウエハ上方の反応ガス濃度を同一に保
つためである。また、ウエハのサイズによらず一律に同
じガス流れを使った場合、直径の小さなウエハを処理す
る際はチャンバ内に流入するガスの大部分がウエハ上に
堆積せずに外部に排出されてしまうため、使い分けた方
が効率が良いと考えられていた。
【0005】また従来より、このようなCVDプロセス
においては、ウエハの直径に応じてサセプタとして知ら
れるウエハ支持体の直径も使い分けている。その上面に
少し高くなった部分又はクラウンを有するサセプタが提
供される例が少なくとも存在し、通常、この少し高くな
った部分又はクラウンは、処理されるウエハの直径より
も少しだけ大きな円の中に配置される。ウエハ支持体上
にこのようなクラウンのパターンをつける目的は、堆積
のプロセス中にウエハが横方向に動いたり浮いたりしな
いようにするためである。従って、直径200mm(8
インチ)のウエハに対しては、直径が200mmより僅
かだけ大きな、例えば直径約210mmから219mm
(〜81/4 から〜9インチ)で、直径200mm(8イ
ンチ)のウエハがサセプタ上のクラウンの間に配置され
るに充分な直径の円内に配置されるクラウンのパターン
を有するサセプタが利用される。しかし、150mm
(6インチ)のウエハでは、大きなサセプタは、より小
さなサセプタ、例えば、直径約165mmから約178
mm(〜61/2 から〜7インチ)で、直径150mmの
ウエハをクラウンの間に配置可能なクラウンパターンが
表面に形成されたサセプタに取り替えられる。直径が1
25mm(5インチ)や100mm(4インチ)のウエ
ハの処理には、更に小さなサセプタが従来から用いられ
ている。
においては、ウエハの直径に応じてサセプタとして知ら
れるウエハ支持体の直径も使い分けている。その上面に
少し高くなった部分又はクラウンを有するサセプタが提
供される例が少なくとも存在し、通常、この少し高くな
った部分又はクラウンは、処理されるウエハの直径より
も少しだけ大きな円の中に配置される。ウエハ支持体上
にこのようなクラウンのパターンをつける目的は、堆積
のプロセス中にウエハが横方向に動いたり浮いたりしな
いようにするためである。従って、直径200mm(8
インチ)のウエハに対しては、直径が200mmより僅
かだけ大きな、例えば直径約210mmから219mm
(〜81/4 から〜9インチ)で、直径200mm(8イ
ンチ)のウエハがサセプタ上のクラウンの間に配置され
るに充分な直径の円内に配置されるクラウンのパターン
を有するサセプタが利用される。しかし、150mm
(6インチ)のウエハでは、大きなサセプタは、より小
さなサセプタ、例えば、直径約165mmから約178
mm(〜61/2 から〜7インチ)で、直径150mmの
ウエハをクラウンの間に配置可能なクラウンパターンが
表面に形成されたサセプタに取り替えられる。直径が1
25mm(5インチ)や100mm(4インチ)のウエ
ハの処理には、更に小さなサセプタが従来から用いられ
ている。
【0006】図2(a)〜2(d)は、直径がそれぞれ
100、125、150、200mm(4、5、6、8
インチ)のウエハに対してのCVD処理に従来より用い
られる、4つの異なる直径の既存技術によるサセプタに
ついて、それぞれの側面図を表し、それぞれのガス流れ
を矢印で例示する。図2(a)では、直径200mmの
ウエハの処理に従来より用いられるサセプタは10で表
され、それはクラウン12を有して、配置される200
mmのウエハ101の横方向への移動を防止し、またフ
ィンガ開口14を有し、そこにフィンガ(図示せず)が
挿入されてウエハ101をサセプタ10から持ち上げて
離すことにより、サセプタ10からのウエハ101の除
去(又は設置)を容易にする。図2(a)に示されるよ
うに、バッフル板16はサセプタ10を取り囲み、チャ
ンバの側壁52に達するか又はその付近に位置してもよ
い。バッフル板16は、内部に直径約200mmから約
240mm(〜8.65から〜9.5インチ)の中央開
口17を有し、サセプタ10とバッフル板16との間の
約5.1mmから約7.6mm(〜200milsから
〜300mils)の空間18を画成し、サセプタがシ
ャワーヘッドに近付いたり遠ざかるような動きを可能に
する。プロセスガスをシャワーヘッド2(図1(a)に
図示)及びウエハ101上方の空間を通過させてチャン
バ側面の真空排気口(図示せず)に流せしめるために、
バッフル板16には開口(図示せず)が具備されてもよ
い。
100、125、150、200mm(4、5、6、8
インチ)のウエハに対してのCVD処理に従来より用い
られる、4つの異なる直径の既存技術によるサセプタに
ついて、それぞれの側面図を表し、それぞれのガス流れ
を矢印で例示する。図2(a)では、直径200mmの
ウエハの処理に従来より用いられるサセプタは10で表
され、それはクラウン12を有して、配置される200
mmのウエハ101の横方向への移動を防止し、またフ
ィンガ開口14を有し、そこにフィンガ(図示せず)が
挿入されてウエハ101をサセプタ10から持ち上げて
離すことにより、サセプタ10からのウエハ101の除
去(又は設置)を容易にする。図2(a)に示されるよ
うに、バッフル板16はサセプタ10を取り囲み、チャ
ンバの側壁52に達するか又はその付近に位置してもよ
い。バッフル板16は、内部に直径約200mmから約
240mm(〜8.65から〜9.5インチ)の中央開
口17を有し、サセプタ10とバッフル板16との間の
約5.1mmから約7.6mm(〜200milsから
〜300mils)の空間18を画成し、サセプタがシ
ャワーヘッドに近付いたり遠ざかるような動きを可能に
する。プロセスガスをシャワーヘッド2(図1(a)に
図示)及びウエハ101上方の空間を通過させてチャン
バ側面の真空排気口(図示せず)に流せしめるために、
バッフル板16には開口(図示せず)が具備されてもよ
い。
【0007】同様に、図2(b)においては、直径15
0mm(6インチ)のウエハの処理に従来より用いられ
るサセプタが20で表され、それはクラウン22を有し
て、配置される150mmのウエハ102の横方向への
移動を防止し、またフィンガ開口24を有し、そこにフ
ィンガ(図示せず)が挿入されてウエハ102をサセプ
タ20から持ち上げて離すことにより、サセプタ20か
らのウエハ102の除去(又は設置)を容易にする。図
2(b)に示されるように、バッフル板26はサセプタ
20を取り囲み、チャンバの側壁52に達するか又はそ
の付近に位置してもよい。バッフル板26は、サセプタ
20の直径よりも充分に大きい中央開口27を内部に有
し、図2(a)の空間18と同様の幅の、即ち、約5.
1mmから約7.6mm(〜200milsから〜30
0mils)の範囲の、サセプタ20とバッフル板26
との間の空間28を画成し、サセプタの動きを可能にす
る。
0mm(6インチ)のウエハの処理に従来より用いられ
るサセプタが20で表され、それはクラウン22を有し
て、配置される150mmのウエハ102の横方向への
移動を防止し、またフィンガ開口24を有し、そこにフ
ィンガ(図示せず)が挿入されてウエハ102をサセプ
タ20から持ち上げて離すことにより、サセプタ20か
らのウエハ102の除去(又は設置)を容易にする。図
2(b)に示されるように、バッフル板26はサセプタ
20を取り囲み、チャンバの側壁52に達するか又はそ
の付近に位置してもよい。バッフル板26は、サセプタ
20の直径よりも充分に大きい中央開口27を内部に有
し、図2(a)の空間18と同様の幅の、即ち、約5.
1mmから約7.6mm(〜200milsから〜30
0mils)の範囲の、サセプタ20とバッフル板26
との間の空間28を画成し、サセプタの動きを可能にす
る。
【0008】図2(c)には、直径125mm(5イン
チ)のウエハの処理に従来より用いられるサセプタが3
0で表され、それはクラウン32を有して、配置される
125mmのウエハ103の横方向への移動を防止し、
またフィンガ開口34を有し、そこにフィンガ(図示せ
ず)が挿入されてウエハ103をサセプタ30から持ち
上げて離すことにより、サセプタ30からのウエハ10
3の除去(又は設置)を容易にする。図2(c)に示さ
れるように、バッフル板36はサセプタ30を取り囲
み、チャンバの側壁52に達するか又はその付近に位置
してもよい。バッフル板36は、サセプタ30の直径よ
りも充分に大きい中央開口37を内部に有し、空間18
及び28と同じ幅の空間38をサセプタ30とバッフル
板36との間に画成し、サセプタの動きを可能にする。
チ)のウエハの処理に従来より用いられるサセプタが3
0で表され、それはクラウン32を有して、配置される
125mmのウエハ103の横方向への移動を防止し、
またフィンガ開口34を有し、そこにフィンガ(図示せ
ず)が挿入されてウエハ103をサセプタ30から持ち
上げて離すことにより、サセプタ30からのウエハ10
3の除去(又は設置)を容易にする。図2(c)に示さ
れるように、バッフル板36はサセプタ30を取り囲
み、チャンバの側壁52に達するか又はその付近に位置
してもよい。バッフル板36は、サセプタ30の直径よ
りも充分に大きい中央開口37を内部に有し、空間18
及び28と同じ幅の空間38をサセプタ30とバッフル
板36との間に画成し、サセプタの動きを可能にする。
【0009】同様に、図2(d)には、直径100mm
(4インチ)のウエハの処理に従来より用いられるサセ
プタが40で表され、それはクラウン42を有して、配
置される100mmのウエハ104の横方向への移動を
防止し、またフィンガ開口44を有し、そこにフィンガ
(図示せず)が挿入されてウエハ104をサセプタ40
から持ち上げて離すことにより、サセプタ40からのウ
エハ104の除去(又は設置)を容易にする。図2
(d)に示されるように、バッフル板46はサセプタ4
0を取り囲み、チャンバの側壁52に達するか又はその
付近に位置してもよい。バッフル板46は、サセプタ4
0の直径よりも充分に大きい中央開口47を内部に有
し、空間18、28及び38と同じ幅の空間48をサセ
プタ40とバッフル板46との間に画成し、サセプタの
動きを可能にする。
(4インチ)のウエハの処理に従来より用いられるサセ
プタが40で表され、それはクラウン42を有して、配
置される100mmのウエハ104の横方向への移動を
防止し、またフィンガ開口44を有し、そこにフィンガ
(図示せず)が挿入されてウエハ104をサセプタ40
から持ち上げて離すことにより、サセプタ40からのウ
エハ104の除去(又は設置)を容易にする。図2
(d)に示されるように、バッフル板46はサセプタ4
0を取り囲み、チャンバの側壁52に達するか又はその
付近に位置してもよい。バッフル板46は、サセプタ4
0の直径よりも充分に大きい中央開口47を内部に有
し、空間18、28及び38と同じ幅の空間48をサセ
プタ40とバッフル板46との間に画成し、サセプタの
動きを可能にする。
【0010】200mmウエハから150、125若し
くは100mmウエハに変更する場合に、各ウエハに対
して規格化された1つの直径のものを用いるのではな
く、サセプタの直径を変更することの理由は、ウエハの
サイズに応じてシャワーヘッド開口のパターンを変更す
る理由と同様であり、即ちそれは、ガス流れ/高温のサ
セプタ空間をウエハ直径に応じて一定に維持するためで
ある。また、小さなウエハ上へ堆積する場合には小さな
サセプタを用いることにより、サセプタのコストを減ら
すことが可能となり、また全堆積量が少なくなるため、
チャンバを洗浄する時間が減りスループットが増加す
る。
くは100mmウエハに変更する場合に、各ウエハに対
して規格化された1つの直径のものを用いるのではな
く、サセプタの直径を変更することの理由は、ウエハの
サイズに応じてシャワーヘッド開口のパターンを変更す
る理由と同様であり、即ちそれは、ガス流れ/高温のサ
セプタ空間をウエハ直径に応じて一定に維持するためで
ある。また、小さなウエハ上へ堆積する場合には小さな
サセプタを用いることにより、サセプタのコストを減ら
すことが可能となり、また全堆積量が少なくなるため、
チャンバを洗浄する時間が減りスループットが増加す
る。
【0011】このように、ある特定のサイズのチャンバ
内に流入するガスに対して、開口のパターンを変えた別
々のシャワーヘッドを用いることで、堆積チャンバ内で
処理されるウエハの各サイズに対して、別々の流入処理
ガス流れを提供する。更に、このようなプロセスガスの
流入流れの差は、サセプタの外径を変えバッフルの内径
を変えて用いることと結び付き、これらサセプタ及びバ
ッフルは、堆積チャンバの一方の端における流入流れと
チャンバの他方の端における真空ポンプへの流出流れと
の間に置かれているため、サセプタとバッフルとの間の
環状の空間が配置される位置がウエハのサイズ毎に異な
り、その結果、直径が100mm、125mm、150
mm、200mmの各ウエハにおいて、従来技術のガス
流れのパターンが大きく異なることになる。
内に流入するガスに対して、開口のパターンを変えた別
々のシャワーヘッドを用いることで、堆積チャンバ内で
処理されるウエハの各サイズに対して、別々の流入処理
ガス流れを提供する。更に、このようなプロセスガスの
流入流れの差は、サセプタの外径を変えバッフルの内径
を変えて用いることと結び付き、これらサセプタ及びバ
ッフルは、堆積チャンバの一方の端における流入流れと
チャンバの他方の端における真空ポンプへの流出流れと
の間に置かれているため、サセプタとバッフルとの間の
環状の空間が配置される位置がウエハのサイズ毎に異な
り、その結果、直径が100mm、125mm、150
mm、200mmの各ウエハにおいて、従来技術のガス
流れのパターンが大きく異なることになる。
【0012】しかし、CVD珪化タングステン堆積操作
等の、従来からの物質の堆積操作においては、ウエハ直
径に対して用いられる流量及び流れのパターンがこのよ
うに一致しないことは、問題にはならなかった。六弗化
タングステン(WF6 )等のタングステン供給源(sourc
e)とシラン(SH4 )等の珪素供給源とを用いたCVD
プロセスによって珪化タングステンを形成する場合、珪
化タングステンの堆積操作を、例えば直径200mm
(〜8インチ)のウエハから直径100mm(4イン
チ)のウエハへと変更した場合に、流量及び流れのパタ
ーンが変更されるにもかかわらず、おそらくは、シラン
ガスの活性化エネルギーが充分高いために、シランは再
現性及び信頼性をもってタングステンと反応できるのだ
ろう。
等の、従来からの物質の堆積操作においては、ウエハ直
径に対して用いられる流量及び流れのパターンがこのよ
うに一致しないことは、問題にはならなかった。六弗化
タングステン(WF6 )等のタングステン供給源(sourc
e)とシラン(SH4 )等の珪素供給源とを用いたCVD
プロセスによって珪化タングステンを形成する場合、珪
化タングステンの堆積操作を、例えば直径200mm
(〜8インチ)のウエハから直径100mm(4イン
チ)のウエハへと変更した場合に、流量及び流れのパタ
ーンが変更されるにもかかわらず、おそらくは、シラン
ガスの活性化エネルギーが充分高いために、シランは再
現性及び信頼性をもってタングステンと反応できるのだ
ろう。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、珪化タングス
テン中の弗素含有量を減らし、更に堆積され珪化タング
ステンのステップカバレージを向上させるためには、従
来からの処理に用いられるシランガスの代わりに、化学
式SiH2 Cl2 のジクロロシラン(DCS)が用いら
れてきた。このことにより堆積された珪化タングステン
膜の品質が向上した例はあったが、珪素供給源にDCS
を用いた珪化タングステン堆積のためのCVDプロセス
は、堆積中のチャンバ内のガス流量及びガスが上述の如
く変更されることに対して非常に敏感であり、その結
果、ウエハの直径を変更する場合は、温度、圧力及び流
量を常に調整し直す必要のあることがわかっていた。そ
して、このような制限は、DCSを珪素供給源として用
いた場合に、堆積の均一性の最適化を制約する。
テン中の弗素含有量を減らし、更に堆積され珪化タング
ステンのステップカバレージを向上させるためには、従
来からの処理に用いられるシランガスの代わりに、化学
式SiH2 Cl2 のジクロロシラン(DCS)が用いら
れてきた。このことにより堆積された珪化タングステン
膜の品質が向上した例はあったが、珪素供給源にDCS
を用いた珪化タングステン堆積のためのCVDプロセス
は、堆積中のチャンバ内のガス流量及びガスが上述の如
く変更されることに対して非常に敏感であり、その結
果、ウエハの直径を変更する場合は、温度、圧力及び流
量を常に調整し直す必要のあることがわかっていた。そ
して、このような制限は、DCSを珪素供給源として用
いた場合に、堆積の均一性の最適化を制約する。
【0014】従って、珪素の供給源にジクロロシランを
用いた珪化タングステン被覆物のCVDによる形成にお
いて、ウエハの直径を変更したときに処理変数若しくは
利用するハードウェアの変更の必要のないプロセス若し
くは装置を提供することが望ましい。
用いた珪化タングステン被覆物のCVDによる形成にお
いて、ウエハの直径を変更したときに処理変数若しくは
利用するハードウェアの変更の必要のないプロセス若し
くは装置を提供することが望ましい。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、ジクロロシラ
ンを珪素供給源として用いて、堆積チャンバ内で数種の
直径の半導体ウエハの上に珪化タングステン層を形成す
るプロセスであって、チャンバ内で処理されるウエハの
直径にかかわらずある決まった外径を有し、チャンバ内
でサセプタを包囲するバッフル手段に対してある一定の
距離の間隔をおくサセプタ上に、ウエハを配置する操作
と、ジクロロシランとタングステンのガス状供給源とを
含むガス混合物を堆積チャンバ内に流入させる操作とを
含み、処理されるウエハの直径にかかわらずに一定のガ
ス流れのパターンを維持して、ウエハの直径に依存しな
い堆積チャンバ内の均一な珪化タングステン堆積条件を
提供するプロセスである。
ンを珪素供給源として用いて、堆積チャンバ内で数種の
直径の半導体ウエハの上に珪化タングステン層を形成す
るプロセスであって、チャンバ内で処理されるウエハの
直径にかかわらずある決まった外径を有し、チャンバ内
でサセプタを包囲するバッフル手段に対してある一定の
距離の間隔をおくサセプタ上に、ウエハを配置する操作
と、ジクロロシランとタングステンのガス状供給源とを
含むガス混合物を堆積チャンバ内に流入させる操作とを
含み、処理されるウエハの直径にかかわらずに一定のガ
ス流れのパターンを維持して、ウエハの直径に依存しな
い堆積チャンバ内の均一な珪化タングステン堆積条件を
提供するプロセスである。
【0016】
【実施例】本発明は、ジクロロシランを珪素供給源とし
て用いて、堆積チャンバ内で半導体ウエハの上に珪化タ
ングステン層を堆積するプロセスであって、チャンバ内
で処理されるウエハの直径にかかわらずある決まった外
径を有し、チャンバ内でサセプタを包囲するバッフル手
段に対してある一定の距離の間隔をおくサセプタ上に、
ウエハを配置する操作と、ジクロロシランとタングステ
ンのガス状供給源とを含むガス混合物を堆積チャンバ内
に流入させる操作とにより、処理されるウエハの直径に
かかわらずに一定のガス流れのパターンを維持して、ウ
エハの直径に依存しない堆積チャンバ内の均一な珪化タ
ングステン堆積条件を提供するCVDプロセス及び装置
を含んでいる。
て用いて、堆積チャンバ内で半導体ウエハの上に珪化タ
ングステン層を堆積するプロセスであって、チャンバ内
で処理されるウエハの直径にかかわらずある決まった外
径を有し、チャンバ内でサセプタを包囲するバッフル手
段に対してある一定の距離の間隔をおくサセプタ上に、
ウエハを配置する操作と、ジクロロシランとタングステ
ンのガス状供給源とを含むガス混合物を堆積チャンバ内
に流入させる操作とにより、処理されるウエハの直径に
かかわらずに一定のガス流れのパターンを維持して、ウ
エハの直径に依存しない堆積チャンバ内の均一な珪化タ
ングステン堆積条件を提供するCVDプロセス及び装置
を含んでいる。
【0017】図3及び図7を参照すれば、従来技術のC
VDチャンバは、符号50で広く示され、ジクロロシラ
ンガスを用いウエハ直径にかかわらない一般的な処理条
件により、ウエハ上に珪化タングステンを堆積するため
に、本発明のプロセス及び装置と共に用いられるだろ
う。チャンバ50は、略円柱状の側壁52、クオーツウ
ィンドウ56を自身に有する底壁54及び上壁58を有
する。放射加熱ランプリフレクタ59が、クオーツウィ
ンドウ56と隣り合うようにチャンバ50の外側部分に
設置されて、堆積プロセスの間に内部のウエハを加熱す
る加熱源を具備していてもよい。
VDチャンバは、符号50で広く示され、ジクロロシラ
ンガスを用いウエハ直径にかかわらない一般的な処理条
件により、ウエハ上に珪化タングステンを堆積するため
に、本発明のプロセス及び装置と共に用いられるだろ
う。チャンバ50は、略円柱状の側壁52、クオーツウ
ィンドウ56を自身に有する底壁54及び上壁58を有
する。放射加熱ランプリフレクタ59が、クオーツウィ
ンドウ56と隣り合うようにチャンバ50の外側部分に
設置されて、堆積プロセスの間に内部のウエハを加熱す
る加熱源を具備していてもよい。
【0018】約210mm(81/4 インチ)〜約229
mm(9インチ)の範囲の直径を有するウエハ支持体又
はサセプタ60が、チャンバ50の中央に設置される。
サセプタ60の表面には、200mmより僅かに大きな
直径の円上に並べられたクラウン62が具備され、サセ
プタに設置された200mm(8インチ)ウエハが横方
向に動くことを防止する。また、サセプタ60にはフィ
ンガ開口64が具備されており、フィンガ72がこのフ
ィンガ開口を通して挿入されてウエハをサセプタ60か
ら持ち上げることができるので、ウエハのサセプタ60
への脱着を容易にする(これは、後に説明する)。フィ
ンガ開口64は、半径約5cm(2インチ)〜約10c
m(4インチ)、更に特徴的には半径7.5mmの、略
円形若しくは多角形のパターンにより、サセプタ60に
配備され、直径200mm(8インチ)のウエハの下面
の係合を容易にする。
mm(9インチ)の範囲の直径を有するウエハ支持体又
はサセプタ60が、チャンバ50の中央に設置される。
サセプタ60の表面には、200mmより僅かに大きな
直径の円上に並べられたクラウン62が具備され、サセ
プタに設置された200mm(8インチ)ウエハが横方
向に動くことを防止する。また、サセプタ60にはフィ
ンガ開口64が具備されており、フィンガ72がこのフ
ィンガ開口を通して挿入されてウエハをサセプタ60か
ら持ち上げることができるので、ウエハのサセプタ60
への脱着を容易にする(これは、後に説明する)。フィ
ンガ開口64は、半径約5cm(2インチ)〜約10c
m(4インチ)、更に特徴的には半径7.5mmの、略
円形若しくは多角形のパターンにより、サセプタ60に
配備され、直径200mm(8インチ)のウエハの下面
の係合を容易にする。
【0019】サセプタ60は、中央支持部66に設置さ
れ、そして中央支持部66はサセプタリフトアーム68
に支持される。サセプタリフトアーム68は、ベローズ
手段69を介して昇降機構(図示せず)に接続される。
この昇降機構は、サセプタ60及びこの上に載るウエハ
を堆積のポジションまで上昇させるとともに、処理終了
後ウエハを搬出するポジションまでサセプタ60を下降
させるために使われる。
れ、そして中央支持部66はサセプタリフトアーム68
に支持される。サセプタリフトアーム68は、ベローズ
手段69を介して昇降機構(図示せず)に接続される。
この昇降機構は、サセプタ60及びこの上に載るウエハ
を堆積のポジションまで上昇させるとともに、処理終了
後ウエハを搬出するポジションまでサセプタ60を下降
させるために使われる。
【0020】チャンバ50は更に、ウエハをサセプタ6
0まで降下させる(または、サセプタから持ち上げて離
す)ための手段が具備される。この手段は、取り外し可
能な3本以上のフィンガ72を有する円筒リング70を
備え、上述のフィンガ開口64を通ってサセプタ60を
通過し、ウエハの下面と係合して、ウエハを持ち上げて
サセプタ60から離したり、あるいはウエハを下ろして
サセプタ60に載せたりする。円筒リング70は、約2
2.8cm(9インチ)〜約28cm(11インチ)の
直径を有していてもよく、また、フィンガ72の側部7
3は、リング70の直径に比例して、フィンガ開口64
のパターンの実際の直径に順応させるような寸法を与え
られてもよい。下降した円筒リング70及びその上にあ
るフィンガ72とを上昇させるため、円筒リング70は
ベローズ手段74を通して昇降機構(図示せず)と接続
される。
0まで降下させる(または、サセプタから持ち上げて離
す)ための手段が具備される。この手段は、取り外し可
能な3本以上のフィンガ72を有する円筒リング70を
備え、上述のフィンガ開口64を通ってサセプタ60を
通過し、ウエハの下面と係合して、ウエハを持ち上げて
サセプタ60から離したり、あるいはウエハを下ろして
サセプタ60に載せたりする。円筒リング70は、約2
2.8cm(9インチ)〜約28cm(11インチ)の
直径を有していてもよく、また、フィンガ72の側部7
3は、リング70の直径に比例して、フィンガ開口64
のパターンの実際の直径に順応させるような寸法を与え
られてもよい。下降した円筒リング70及びその上にあ
るフィンガ72とを上昇させるため、円筒リング70は
ベローズ手段74を通して昇降機構(図示せず)と接続
される。
【0021】また、チャンバ50には、バッフル板80
を支持する内部環状ショルダ55が具備される。バッフ
ル板80には、サセプタ60の外径よりも僅かに大きな
中央円形開口82が具備されるが、これは、約5.1m
m(200mils)〜約7.6mm(300mil
s)のギャップ84が提供されてサセプタ60及びフィ
ンガ72が動けるようにするためである。後述すること
であるが、チャンバ50内に流入するプロセスガスは、
バッフル板80内の、真空ポンプに通じている開口85
を流れ抜ける。サセプタ60及びフィンガ72が動ける
ようにするためにバッフル板にギャップ84が具備され
ているが、図3の矢印83で示されるように、このギャ
ップの中を流通してサセプタ60の下の空間に渦を生じ
るようなものもプロセスガスの中にあることは注目され
るべきであり、これはチャンバ内のプロセスガス流れの
パターンに影響を与える。後述する発明に従えば、全て
のウエハサイズに対して同一直径のサセプタを提供する
ことによってギャップ84は処理されるウエハのサイズ
にかかわらず同じ位置を占めることとなり、このこと
は、堆積操作中にチャンバ内においてどのような流れパ
ターンが生じようとも、ウエハサイズに関係なく持続性
を提供する。
を支持する内部環状ショルダ55が具備される。バッフ
ル板80には、サセプタ60の外径よりも僅かに大きな
中央円形開口82が具備されるが、これは、約5.1m
m(200mils)〜約7.6mm(300mil
s)のギャップ84が提供されてサセプタ60及びフィ
ンガ72が動けるようにするためである。後述すること
であるが、チャンバ50内に流入するプロセスガスは、
バッフル板80内の、真空ポンプに通じている開口85
を流れ抜ける。サセプタ60及びフィンガ72が動ける
ようにするためにバッフル板にギャップ84が具備され
ているが、図3の矢印83で示されるように、このギャ
ップの中を流通してサセプタ60の下の空間に渦を生じ
るようなものもプロセスガスの中にあることは注目され
るべきであり、これはチャンバ内のプロセスガス流れの
パターンに影響を与える。後述する発明に従えば、全て
のウエハサイズに対して同一直径のサセプタを提供する
ことによってギャップ84は処理されるウエハのサイズ
にかかわらず同じ位置を占めることとなり、このこと
は、堆積操作中にチャンバ内においてどのような流れパ
ターンが生じようとも、ウエハサイズに関係なく持続性
を提供する。
【0022】ガス流入口又はシャワーヘッド2は、サセ
プタ60の真上に位置し、プロセスガス及びキャリアガ
スが、この中を通ってサセプタ60に配備されたウエハ
に接触する。シャワーヘッド2は、前に説明し図1
(a)で例示したように、通常は直径約200mm
(7.92インチ)のガス流入口構造物であるが、この
直径は約180mm(7.1インチ)〜約220mm
(8.66インチ)の範囲であってもよい。シャワーヘ
ッド2は、直径0.71mm(0.028インチ)の流
入穴のパターンが具備され、このパターンは通常直径2
00mm(7.92インチ)内に配置されるが、この直
径は、シャワーヘッド2の直径により、約180mm
(7.1インチ)〜約220mm(8.66インチ)の
範囲であってもよく、また、それぞれの穴は約4.57
mm(0.18インチ)の間隔をとり具備される。
プタ60の真上に位置し、プロセスガス及びキャリアガ
スが、この中を通ってサセプタ60に配備されたウエハ
に接触する。シャワーヘッド2は、前に説明し図1
(a)で例示したように、通常は直径約200mm
(7.92インチ)のガス流入口構造物であるが、この
直径は約180mm(7.1インチ)〜約220mm
(8.66インチ)の範囲であってもよい。シャワーヘ
ッド2は、直径0.71mm(0.028インチ)の流
入穴のパターンが具備され、このパターンは通常直径2
00mm(7.92インチ)内に配置されるが、この直
径は、シャワーヘッド2の直径により、約180mm
(7.1インチ)〜約220mm(8.66インチ)の
範囲であってもよく、また、それぞれの穴は約4.57
mm(0.18インチ)の間隔をとり具備される。
【0023】本発明に従い、チャンバ50内において、
直径200mmのウエハ101にかわって直径150m
m(6インチ)のウエハ102が処理される場合、サセ
プタ60はチャンバ50より取り去られ、図4に示され
るようなサセプタ110に置き換えられる。サセプタ1
10は、サセプタ60と同じ外径を有しているが、15
0mmよりも少しだけ大きな直径のクラウンパターン1
12が具備されており、その中に直径150mmのウエ
ハを収容して、処理の間サセプタ110上でのウエハ1
02が横方向に動くことを制限する。また、サセプタ1
10には、半径約3.8cm(1.5インチ)〜約7.
6cm(3インチ)、典型的には半径約5.7cm
(2.25インチ)の、略円形又は多角形のパターン内
に並べられたフィンガ開口114が具備され、フィンガ
72aを収容してウエハ102のサセプタ110に対す
る脱着を可能にする。そして、フィンガ72はリング7
0(図3に図示)から取り去られて別のフィンガ72a
に交換される。フィンガ72aは、小さめの側部73a
を有し、ウエハの直径が小さくなったことに対応したサ
セプタ110に具備される小さめのフィンガ開口114
パターンに順応する。
直径200mmのウエハ101にかわって直径150m
m(6インチ)のウエハ102が処理される場合、サセ
プタ60はチャンバ50より取り去られ、図4に示され
るようなサセプタ110に置き換えられる。サセプタ1
10は、サセプタ60と同じ外径を有しているが、15
0mmよりも少しだけ大きな直径のクラウンパターン1
12が具備されており、その中に直径150mmのウエ
ハを収容して、処理の間サセプタ110上でのウエハ1
02が横方向に動くことを制限する。また、サセプタ1
10には、半径約3.8cm(1.5インチ)〜約7.
6cm(3インチ)、典型的には半径約5.7cm
(2.25インチ)の、略円形又は多角形のパターン内
に並べられたフィンガ開口114が具備され、フィンガ
72aを収容してウエハ102のサセプタ110に対す
る脱着を可能にする。そして、フィンガ72はリング7
0(図3に図示)から取り去られて別のフィンガ72a
に交換される。フィンガ72aは、小さめの側部73a
を有し、ウエハの直径が小さくなったことに対応したサ
セプタ110に具備される小さめのフィンガ開口114
パターンに順応する。
【0024】図7と図4とを比較すれば、200mmウ
エハ101にかわって150mmウエハ102を処理可
能にするために、本発明に従ってサセプタ60をサセプ
タ110に置き換えたにもかかわらず、ガス流れが本質
的に変化しなかったことは注目されよう。このことは、
ウエハ101と102の両方が同じシャワーヘッド2を
使って処理され、サセプタ60及び110について同じ
外径が維持され、同じバッフル板80が使われたため、
結果としてギャップ84が同じであったということであ
る。このギャップの大きさは、約5mm(200mil
s)〜7.5mm(300mils)の間にあった。そ
して、このギャップは図4において、図7で示されてい
るバッフル板80とサセプタ60との間のギャップ84
と同じ位置で、バッフル板80とサセプタ110との間
に維持される。
エハ101にかわって150mmウエハ102を処理可
能にするために、本発明に従ってサセプタ60をサセプ
タ110に置き換えたにもかかわらず、ガス流れが本質
的に変化しなかったことは注目されよう。このことは、
ウエハ101と102の両方が同じシャワーヘッド2を
使って処理され、サセプタ60及び110について同じ
外径が維持され、同じバッフル板80が使われたため、
結果としてギャップ84が同じであったということであ
る。このギャップの大きさは、約5mm(200mil
s)〜7.5mm(300mils)の間にあった。そ
して、このギャップは図4において、図7で示されてい
るバッフル板80とサセプタ60との間のギャップ84
と同じ位置で、バッフル板80とサセプタ110との間
に維持される。
【0025】このように、堆積チャンバ内のガス流れが
持続され、処理されるウエハのサイズによらないこと
は、本発明の重要な部分であると考えられる。本発明者
らは、この発明のプロセスの操作のいかなる理論にも制
約されることを望むものではないが、処理されるウエハ
の全てのサイズに対して、即ちウエハの直径に関係なく
大きな流入口パターンを直径200mm(8インチ)の
シャワーヘッドに用いることにより、堆積チャンバ内に
大きな混合領域(mixing area) を提供することにより、
SiH2 Cl2 /WSix 反応の開始が改善される。
持続され、処理されるウエハのサイズによらないこと
は、本発明の重要な部分であると考えられる。本発明者
らは、この発明のプロセスの操作のいかなる理論にも制
約されることを望むものではないが、処理されるウエハ
の全てのサイズに対して、即ちウエハの直径に関係なく
大きな流入口パターンを直径200mm(8インチ)の
シャワーヘッドに用いることにより、堆積チャンバ内に
大きな混合領域(mixing area) を提供することにより、
SiH2 Cl2 /WSix 反応の開始が改善される。
【0026】本発明に従った図5を参照すれば、珪素供
給源としてジクロロシランを用い、直径125mm(5
インチ)のウエハ103に珪化タングステンを堆積する
場合、サセプタ120が用いられるが、このサセプタ1
20は、サセプタ60と直径が同じであるが、円形のパ
ターンで配置されたクラウン122を有して直径125
mmのウエハ103を収容し、サセプタ120上におけ
る横方向の移動に対してウエハ103を拘束する。ま
た、サセプタ120には、フィンガ開口124が、半径
約3.18cm(1.25インチ)〜約6.35cm
(2.5インチ)の、典型的には約4.75cm(1.
87インチ)の略円形若しくは多角形のパターンで具備
され、フィンガ72aを収容し、125mm(5イン
チ)のウエハ103の下面が係合できるようになる。フ
ィンガ72bは、適当な寸法の側部73bを有し、リン
グ70に取り付けられて、サセプタ120のフィンガ開
口124に収容される。上述したように図4によれば、
同一のサセプタが使用され、サセプタ120とバッフル
板80との間に約5mm(200mils)〜約7.5
mm(300mils)の間の同一のギャップ84が、
堆積チャンバ内の同一の位置に維持され、その結果、ガ
ス流れのパターンが、先のウエハ101及び102への
処理の場合と同じになった。
給源としてジクロロシランを用い、直径125mm(5
インチ)のウエハ103に珪化タングステンを堆積する
場合、サセプタ120が用いられるが、このサセプタ1
20は、サセプタ60と直径が同じであるが、円形のパ
ターンで配置されたクラウン122を有して直径125
mmのウエハ103を収容し、サセプタ120上におけ
る横方向の移動に対してウエハ103を拘束する。ま
た、サセプタ120には、フィンガ開口124が、半径
約3.18cm(1.25インチ)〜約6.35cm
(2.5インチ)の、典型的には約4.75cm(1.
87インチ)の略円形若しくは多角形のパターンで具備
され、フィンガ72aを収容し、125mm(5イン
チ)のウエハ103の下面が係合できるようになる。フ
ィンガ72bは、適当な寸法の側部73bを有し、リン
グ70に取り付けられて、サセプタ120のフィンガ開
口124に収容される。上述したように図4によれば、
同一のサセプタが使用され、サセプタ120とバッフル
板80との間に約5mm(200mils)〜約7.5
mm(300mils)の間の同一のギャップ84が、
堆積チャンバ内の同一の位置に維持され、その結果、ガ
ス流れのパターンが、先のウエハ101及び102への
処理の場合と同じになった。
【0027】同様に、図6を参照すれば、珪素供給源と
してジクロロシランを用い、直径100mm(4イン
チ)のウエハ104に珪化タングステンを堆積する場
合、サセプタ130が用いられるが、このサセプタ13
0は、サセプタ60と直径が同じであるが、円形のパタ
ーンで配置されたクラウン132を有して直径100m
mのウエハ104を収容し、サセプタ130上における
横方向の移動に対してウエハ104を拘束する。また、
サセプタ130には、フィンガ開口134が、半径約
2.54cm(1インチ)〜約5.1cm(2インチ)
の、典型的には約3.8cm(1.5インチ)の略円形
若しくは多角形のパターンで具備され、フィンガ72a
を収容し、100mm(4インチ)のウエハ104の下
面が係合できるようになる。フィンガ72cは、適当な
寸法の側部73cを有し、リング70に取り付けられ
て、サセプタ130のフィンガ開口134に収容され
る。図4及び5によれば、同一のシャワーヘッド2が使
用され、サセプタ130とバッフル板80との間に約5
mm(200mils)〜約7.5mm(300mil
s)の間の同一のギャップ84が、堆積チャンバ内の同
一の位置に維持され、その結果、直径100mmのウエ
ハ104を処理する場合、ガス流れのパターンが、先の
ウエハの場合と同じになった。
してジクロロシランを用い、直径100mm(4イン
チ)のウエハ104に珪化タングステンを堆積する場
合、サセプタ130が用いられるが、このサセプタ13
0は、サセプタ60と直径が同じであるが、円形のパタ
ーンで配置されたクラウン132を有して直径100m
mのウエハ104を収容し、サセプタ130上における
横方向の移動に対してウエハ104を拘束する。また、
サセプタ130には、フィンガ開口134が、半径約
2.54cm(1インチ)〜約5.1cm(2インチ)
の、典型的には約3.8cm(1.5インチ)の略円形
若しくは多角形のパターンで具備され、フィンガ72a
を収容し、100mm(4インチ)のウエハ104の下
面が係合できるようになる。フィンガ72cは、適当な
寸法の側部73cを有し、リング70に取り付けられ
て、サセプタ130のフィンガ開口134に収容され
る。図4及び5によれば、同一のシャワーヘッド2が使
用され、サセプタ130とバッフル板80との間に約5
mm(200mils)〜約7.5mm(300mil
s)の間の同一のギャップ84が、堆積チャンバ内の同
一の位置に維持され、その結果、直径100mmのウエ
ハ104を処理する場合、ガス流れのパターンが、先の
ウエハの場合と同じになった。
【0028】よって、ジクロロシランを用い、堆積がな
されるウエハのサイズによらず、数種の直径のウエハに
対して珪化タングステンを堆積させるための従来技術の
試みとは対照的に、堆積操作のパラメータは一定に保た
れる。即ち、珪化タングステンの堆積操作中において温
度の範囲は約550℃〜約600℃の範囲に維持され
る;堆積チャンバ内の圧力は約500ミリリトール(mil
liTorr) 〜約10トール(Torr)の範囲、好適には約1〜
2トールの範囲に維持される;チャンバ内へのWF6 の
流入は、約3〜5スタンダード立方センチメートルパー
ミニッツ(sccm)の範囲に、好適には約4sccmに維持
される;ジクロロシラン(SiH2 Cl2)の流れは、
約130sccm〜約300sccmの範囲、好適には
約130sccm〜約175sccmの範囲、典型的に
は約150sccmに維持される;アルゴン等のキャリ
アガスの流れは、約200sccm〜約1000scc
mの範囲、好適には約400sccm〜800sccm
の範囲に維持される。
されるウエハのサイズによらず、数種の直径のウエハに
対して珪化タングステンを堆積させるための従来技術の
試みとは対照的に、堆積操作のパラメータは一定に保た
れる。即ち、珪化タングステンの堆積操作中において温
度の範囲は約550℃〜約600℃の範囲に維持され
る;堆積チャンバ内の圧力は約500ミリリトール(mil
liTorr) 〜約10トール(Torr)の範囲、好適には約1〜
2トールの範囲に維持される;チャンバ内へのWF6 の
流入は、約3〜5スタンダード立方センチメートルパー
ミニッツ(sccm)の範囲に、好適には約4sccmに維持
される;ジクロロシラン(SiH2 Cl2)の流れは、
約130sccm〜約300sccmの範囲、好適には
約130sccm〜約175sccmの範囲、典型的に
は約150sccmに維持される;アルゴン等のキャリ
アガスの流れは、約200sccm〜約1000scc
mの範囲、好適には約400sccm〜800sccm
の範囲に維持される。
【0029】本発明のプロセス及び装置を更に例示する
ために、200mm(8インチ)ウエハ及び150mm
(6インチ)ウエハのそれぞれに対して、約100枚ず
つを連続で、ジクロロシランを珪素供給源として、同一
の装置において処理を行い珪化タングステンのCVD層
をウエハ上に形成した。それぞれの場合において、上の
温度は約550℃〜約600℃の範囲に維持され、圧力
は約1〜2トールに維持され、WF6 ガスの流量は約4
sccm、SiH2 Cl2 ガスの流量は約200scc
m、アルゴンキャリアガスの流量は約600sccmで
あった。片方の直径のウエハ処理から他方の直径のウエ
ハ処理へと変更する場合において、サセプタ及びフィン
ガを変更したのみであって、全てのプロセス条件は本質
的に同一のままで行われた。
ために、200mm(8インチ)ウエハ及び150mm
(6インチ)ウエハのそれぞれに対して、約100枚ず
つを連続で、ジクロロシランを珪素供給源として、同一
の装置において処理を行い珪化タングステンのCVD層
をウエハ上に形成した。それぞれの場合において、上の
温度は約550℃〜約600℃の範囲に維持され、圧力
は約1〜2トールに維持され、WF6 ガスの流量は約4
sccm、SiH2 Cl2 ガスの流量は約200scc
m、アルゴンキャリアガスの流量は約600sccmで
あった。片方の直径のウエハ処理から他方の直径のウエ
ハ処理へと変更する場合において、サセプタ及びフィン
ガを変更したのみであって、全てのプロセス条件は本質
的に同一のままで行われた。
【0030】直径200mmのウエハ100枚と、直径
150mmのウエハ100枚について、それぞれ施され
た珪化タングステンの被覆物は、ラザフォード後方散乱
分光計(Rutherford Backscattering Spectroscopy)(R
BS)によって評価され、200mmウエハ及び150
mmウエハの双方にそれぞれ形成された最終フィルム(f
inal film)(組成物)のタングステン/珪素の比が測定
された。このウエハ200枚の評価結果によれば、ウエ
ハに形成された最終フィルム(組成物)のタングステン
/珪素の比は、処理されたウエハの直径に関係なく厚さ
方向及び品質において均一であることが示された。従っ
て、本発明のプロセスにおけるウエハ−ウエハ間の再現
性が示された。
150mmのウエハ100枚について、それぞれ施され
た珪化タングステンの被覆物は、ラザフォード後方散乱
分光計(Rutherford Backscattering Spectroscopy)(R
BS)によって評価され、200mmウエハ及び150
mmウエハの双方にそれぞれ形成された最終フィルム(f
inal film)(組成物)のタングステン/珪素の比が測定
された。このウエハ200枚の評価結果によれば、ウエ
ハに形成された最終フィルム(組成物)のタングステン
/珪素の比は、処理されたウエハの直径に関係なく厚さ
方向及び品質において均一であることが示された。従っ
て、本発明のプロセスにおけるウエハ−ウエハ間の再現
性が示された。
【0031】
【発明の効果】従って、本発明のプロセス及び装置によ
れば、流入ガス流れに対して同じシャワーヘッドを用
い、同じバッフル手段とサセプタ外径とを用いて、サイ
ズが同一なだけではなく位置も同一なギャップを堆積チ
ャンバ内に提供して、処理されるウエハの直径にかかわ
らずチャンバ内を流通するガス流れの均一性を維持する
ことにより、ウエハ直径に関係なく一定のガス流れのパ
ターンを維持し、そのガス流れのパターンを維持によっ
て、ウエハの直径に応じて温度、圧力及びガス流れ等の
数種のパラメータを適正化する必要のない、ジクロロシ
ラン(SiH2 Cl2 )を珪素供給源として用いて数種
の直径のウエハに対して珪化タングステンのCVD堆積
物を提供する均一な処理を提供する。
れば、流入ガス流れに対して同じシャワーヘッドを用
い、同じバッフル手段とサセプタ外径とを用いて、サイ
ズが同一なだけではなく位置も同一なギャップを堆積チ
ャンバ内に提供して、処理されるウエハの直径にかかわ
らずチャンバ内を流通するガス流れの均一性を維持する
ことにより、ウエハ直径に関係なく一定のガス流れのパ
ターンを維持し、そのガス流れのパターンを維持によっ
て、ウエハの直径に応じて温度、圧力及びガス流れ等の
数種のパラメータを適正化する必要のない、ジクロロシ
ラン(SiH2 Cl2 )を珪素供給源として用いて数種
の直径のウエハに対して珪化タングステンのCVD堆積
物を提供する均一な処理を提供する。
【図1】図1(a)は、直径200mm(〜8インチ)
のウエハ上への珪化タングステンの堆積中においてプロ
セスガスの堆積チャンバ内への流入に用いられる、従来
技術のシャワーヘッドの縦断面図である。図1(b)
は、直径150mm(〜6インチ)のウエハ上への珪化
タングステンの堆積中においてプロセスガスの堆積チャ
ンバ内への流入に用いられる、従来技術のシャワーヘッ
ドの縦断面図である。図1(c)は、直径125mm
(〜5インチ)のウエハ上への珪化タングステンの堆積
中においてプロセスガスの堆積チャンバ内への流入に用
いられる、従来技術のシャワーヘッドの縦断面図であ
る。図1(d)は、直径100mm(〜4インチ)のウ
エハ上への珪化タングステンの堆積中においてプロセス
ガスの堆積チャンバ内への流入に用いられる、従来技術
のシャワーヘッドの縦断面図である。
のウエハ上への珪化タングステンの堆積中においてプロ
セスガスの堆積チャンバ内への流入に用いられる、従来
技術のシャワーヘッドの縦断面図である。図1(b)
は、直径150mm(〜6インチ)のウエハ上への珪化
タングステンの堆積中においてプロセスガスの堆積チャ
ンバ内への流入に用いられる、従来技術のシャワーヘッ
ドの縦断面図である。図1(c)は、直径125mm
(〜5インチ)のウエハ上への珪化タングステンの堆積
中においてプロセスガスの堆積チャンバ内への流入に用
いられる、従来技術のシャワーヘッドの縦断面図であ
る。図1(d)は、直径100mm(〜4インチ)のウ
エハ上への珪化タングステンの堆積中においてプロセス
ガスの堆積チャンバ内への流入に用いられる、従来技術
のシャワーヘッドの縦断面図である。
【図2】図2(a)は、珪化タングステンの堆積中にお
いて堆積チャンバ内に配置される直径200mmのウエ
ハを支持するための、従来技術のサセプタ及びバッフル
の縦断面の断片図であって、サセプタの外側エッジとそ
れを包囲するバッフル板の内側エッジとの間にあり、プ
ロセスガスが通過するギャップの側面位置を表す。図2
(b)は、珪化タングステンの堆積中において堆積チャ
ンバ内に配置される直径150mmのウエハを支持する
ための、従来技術のサセプタ及びバッフルの縦断面の断
片図であって、サセプタの外側エッジとそれを包囲する
バッフル板の内側エッジとの間にあり、プロセスガスが
通過するギャップの側面位置を表す。図2(c)は、珪
化タングステンの堆積中において堆積チャンバ内に配置
される直径125mmのウエハを支持するための、従来
技術のサセプタ及びバッフルの縦断面の断片図であっ
て、サセプタの外側エッジとそれを包囲するバッフル板
の内側エッジとの間にあり、プロセスガスが通過するギ
ャップの側面位置を表す。図2(d)は、珪化タングス
テンの堆積中において堆積チャンバ内に配置される直径
100mmのウエハを支持するための、従来技術のサセ
プタ及びバッフルの縦断面の断片図であって、サセプタ
の外側エッジとそれを包囲するバッフル板の内側エッジ
との間にあり、プロセスガスが通過するギャップの側面
位置を表す。
いて堆積チャンバ内に配置される直径200mmのウエ
ハを支持するための、従来技術のサセプタ及びバッフル
の縦断面の断片図であって、サセプタの外側エッジとそ
れを包囲するバッフル板の内側エッジとの間にあり、プ
ロセスガスが通過するギャップの側面位置を表す。図2
(b)は、珪化タングステンの堆積中において堆積チャ
ンバ内に配置される直径150mmのウエハを支持する
ための、従来技術のサセプタ及びバッフルの縦断面の断
片図であって、サセプタの外側エッジとそれを包囲する
バッフル板の内側エッジとの間にあり、プロセスガスが
通過するギャップの側面位置を表す。図2(c)は、珪
化タングステンの堆積中において堆積チャンバ内に配置
される直径125mmのウエハを支持するための、従来
技術のサセプタ及びバッフルの縦断面の断片図であっ
て、サセプタの外側エッジとそれを包囲するバッフル板
の内側エッジとの間にあり、プロセスガスが通過するギ
ャップの側面位置を表す。図2(d)は、珪化タングス
テンの堆積中において堆積チャンバ内に配置される直径
100mmのウエハを支持するための、従来技術のサセ
プタ及びバッフルの縦断面の断片図であって、サセプタ
の外側エッジとそれを包囲するバッフル板の内側エッジ
との間にあり、プロセスガスが通過するギャップの側面
位置を表す。
【図3】本発明のプロセスの実施にも使用可能である、
典型的な従来技術のCVD処理装置の縦断面図であり、
これは、直径200mmのウエハに用いられるが、同様
に直径150、125及び100mmのウエハの処理を
可能にする装置変更も可能である。
典型的な従来技術のCVD処理装置の縦断面図であり、
これは、直径200mmのウエハに用いられるが、同様
に直径150、125及び100mmのウエハの処理を
可能にする装置変更も可能である。
【図4】珪素供給源としてジクロロシランを用い、且つ
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、150mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、150mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
【図5】珪素供給源としてジクロロシランを用い、且つ
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、125mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、125mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
【図6】珪素供給源としてジクロロシランを用い、且つ
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、100mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
本発明に従い200mmウエハ上への珪化タングステン
の堆積に用いられるプロセス条件と実質的に同一なプロ
セス条件で、100mmウエハ上へ珪化タングステンを
堆積することに用いられる、シャワーヘッド、変更され
たサセプタ及び変更されたバッフル板の縦断面の断片図
である。
【図7】珪素供給源としてジクロロシランを用いて20
0mmウエハ上へ従来技術により珪化タングステンを堆
積することに用いられる、シャワーヘッド、サセプタ及
びバッフル板の縦断面の断片図である。
0mmウエハ上へ従来技術により珪化タングステンを堆
積することに用いられる、シャワーヘッド、サセプタ及
びバッフル板の縦断面の断片図である。
2、4、6、8…シャワーヘッド、10、20、30、
40…サセプタ、12、22、32、42…クラウン、
14、24、34、44…フィンガ開口、16、26、
36、46…バッフル板、17、27、37、47…中
央開口、18、28、38、48…空間、50…チャン
バ、52…側壁、54…底壁、55…内部環状ショル
ダ、56…ウィンドウ、58…上壁、59…放射加熱ラ
ンプリフレクタ、60、110、120、130…サセ
プタ、62、112、122、132…クラウン、6
4、114、124、134…フィンガ開口、66…中
央支持部、68…サセプタリフトアーム、69…ベロー
ズ手段、70…円筒リング、72、72a、72b、7
2c…フィンガ、73、73a、73b、73c…側
部、74…ベローズ手段、80…バッフル板、82…中
央円形開口、83…矢印、84…ギャップ、85…開
口、101、102、103、104…ウエハ。
40…サセプタ、12、22、32、42…クラウン、
14、24、34、44…フィンガ開口、16、26、
36、46…バッフル板、17、27、37、47…中
央開口、18、28、38、48…空間、50…チャン
バ、52…側壁、54…底壁、55…内部環状ショル
ダ、56…ウィンドウ、58…上壁、59…放射加熱ラ
ンプリフレクタ、60、110、120、130…サセ
プタ、62、112、122、132…クラウン、6
4、114、124、134…フィンガ開口、66…中
央支持部、68…サセプタリフトアーム、69…ベロー
ズ手段、70…円筒リング、72、72a、72b、7
2c…フィンガ、73、73a、73b、73c…側
部、74…ベローズ手段、80…バッフル板、82…中
央円形開口、83…矢印、84…ギャップ、85…開
口、101、102、103、104…ウエハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スーザン テルフォード アメリカ合衆国, カリフォルニア州 95014, キュパティノ, メイプル ト ゥリー プレイス 20606 (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国, カリフォルニア州 95014, キュパティノ, イースト エ ステイツ ドライヴ 863
Claims (18)
- 【請求項1】 堆積チャンバ内で半導体ウエハ上に珪化
タングステン層を形成するCVDプロセスであって、 a)前記チャンバ内で処理されるウエハの直径に無関係
な不変の外径を有するサセプタの上にウエハを配置する
ステップと、 b)ジクロロシランガスとタングステンのガス状供給源
とを含むガス混合物を、不変の直径の流入レセプタクル
に形成された不変のガス流入口パターンを通して堆積チ
ャンバに流入させるステップと、 c)前記ウエハ上に珪化タングステンの層を堆積するス
テップと を含み、前記堆積チャンバ内において一定のガス流れパ
ターンが、処理されるウエハの直径に無関係に維持され
て、前記堆積チャンバ内に均一な堆積条件をウエハの直
径に無関係に与える珪化タングステン形成プロセス。 - 【請求項2】 前記ガスが前記ウエハに面し穴の円形パ
ターンを有する穴開き板を通して前記チャンバ内に流入
し、前記円形パターンは直径が約180mm〜約220
mmである請求項1に記載の珪化タングステン形成プロ
セス。 - 【請求項3】 前記穴開き板が約180mm〜約220
mmの直径を有する請求項2に記載の珪化タングステン
形成プロセス。 - 【請求項4】 前記チャンバ内に流入する前記ジクロロ
シランの流量が約130sccm〜約300sccmの
範囲である請求項1に記載の珪化タングステン形成プロ
セス。 - 【請求項5】 前記チャンバ内に流入する前記ジクロロ
シランの流量が約130sccm〜約175sccmの
範囲である請求項4に記載の珪化タングステン形成プロ
セス。 - 【請求項6】 前記チャンバ内に流入する前記タングス
テンのガス状供給源が六弗化タングステンを含み、且つ
前記チャンバ内に前記六弗化タングステンが流入する流
量が約3sccm〜約5sccmの範囲である請求項4
に記載の珪化タングステン形成プロセス。 - 【請求項7】 更にキャリアガスが、前記ジクロロシラ
ン及び前記六弗化タングステンと共に前記チャンバ内に
流入し、且つ前記チャンバ内に前記キャリアガスが流入
する流量が約400sccm〜約800sccmの範囲
である請求項6に記載の珪化タングステン形成プロセ
ス。 - 【請求項8】 前記堆積チャンバには前記サセプタの近
傍にバッフル手段が具備され、前記バッフル手段は前記
サセプタを包囲する内部開口を有して前記サセプタの外
側エッジと前記バッフル手段の前記内部開口との間にギ
ャップを具備し、前記ギャップは、前記チャンバ内で処
理されるウエハの直径と無関係に、前記チャンバ内にお
いて同一の位置を占めて、ウエハの直径とは無関係に同
一なガス流れのパターンを維持する請求項1に記載の珪
化タングステン形成プロセス。 - 【請求項9】 堆積チャンバ内で半導体ウエハ上に珪化
タングステン層を形成するCVDプロセスであって、 a)前記サセプタの外側エッジを囲む前記チャンバ内の
バッフル板より小さな不変の直径を有するサセプタ上に
ウエハを配置して、それらの間に、前記チャンバ内で処
理されるウエハの直径に無関係に同一の大きさ及びチャ
ンバ内で同一の位置を占める、プロセスガスが流通する
ためのギャップを形成するステップと、 b)ウエハサイズに無関係な不変の直径の流入レセプタ
クルに形成された不変のガス流入の穴のパターンを通し
て、 i)ジクロロシランガスと、 ii)タングステンのガス状供給源と、 iii)キャリアガスと を含むガス混合物を、堆積チャンバ内に流入させるステ
ップと、 c)前記ウエハ上に珪化タングステンの層を堆積するス
テップと を含み、一定のガス流れパターンが前記堆積チャンバ内
において処理されるウエハの直径に無関係に維持され
て、ウエハの直径に無関係に前記堆積チャンバ内におい
て均一な堆積条件を与える珪化タングステン形成プロセ
ス。 - 【請求項10】 前記ガス混合物を前記チャンバ内に流
入させる前記ステップが、 a)約130sccm〜約300sccmのジクロロシ
ランガスと、 b)約3sccm〜約5sccmのタングステンのガス
状供給源と、 c)約200sccm〜約1000sccmのキャリア
ガスと を前記チャンバ内に流入させる工程を更に含む請求項9
に記載の珪化タングステン形成プロセス。 - 【請求項11】 前記チャンバ内に流入する前記ジクロ
ロシランの流量が約130sccm〜約175sccm
の範囲である請求項10に記載の珪化タングステン形成
プロセス。 - 【請求項12】 前記チャンバ内に流入する前記ジクロ
ロシランの流量が約150sccmであり、且つ前記タ
ングステンのガス状供給源が六弗化タングステンを含
み、且つ前記六弗化タングステンの流量が約4sccm
である請求項10に記載の珪化タングステン形成プロセ
ス。 - 【請求項13】 前記ガス混合物を前記不変のガス流入
の穴のパターンを通して前記チャンバ内に流入させる前
記ステップが、直径約180mm〜約220mmの範囲
をもつ前記穴のパターンを通して前記ガスを前記チャン
バに流入させる工程を更に含む請求項9に記載の珪化タ
ングステン形成プロセス。 - 【請求項14】 前記バッフル手段が、前記サセプタの
外側エッジを包囲する中央開口を有して前記ギャップを
画成する請求項9に記載の珪化タングステン形成プロセ
ス。 - 【請求項15】 前記サセプタの前記外側エッジと前記
バッフル手段の前記中央開口との間の前記ギャップが約
5.1mm〜約7.6mmの範囲である請求項14に記
載の珪化タングステン形成プロセス。 - 【請求項16】 ジクロロシランを珪素供給源として用
い、バッフル手段には中央開口が具備されて堆積中にお
いてウエハの支持に用いられるサセプタを包囲する、珪
化タングステン層のCVD形成のための堆積装置であっ
て、 前記堆積装置内で150mm(6インチ)ウエハを支持
するサセプタが、約210mm(81/4 インチ)〜約2
29mm(9インチ)の外径を有して前記サセプタと前
記バッフルとの間に約5.1mm(200mils)〜
約7.6mm(300mils)の幅を有するプロセス
ガスが通過するギャップを提供し、 前記サセプタが表面に前記ウエハを支持する略円形の突
起部を有して150mmより僅かに小さな円を画成し、
前記直径150mmのウエハが前記突起部により前記サ
セプタ上で横方向の移動を抑制され、 前記サセプタが前記ウエハの下に開口を有してフィンガ
を挿入せしめ、前記ウエハの前記サセプタの前記表面か
らの上昇を容易にする堆積装置。 - 【請求項17】 ジクロロシランを珪素供給源として用
い、バッフル手段には中央開口が具備されて堆積中にお
いてウエハの支持に用いられるサセプタを包囲する、珪
化タングステン層のCVD形成のための堆積装置であっ
て、 前記堆積装置内で125mm(5インチ)ウエハを支持
するサセプタが、約210mm(81/4 インチ)〜約2
29mm(9インチ)の外径を有して前記サセプタと前
記バッフルとの間に約5.1mm(200mils)〜
約7.6mm(300mils)の幅を有するプロセス
ガスが通過するギャップを提供し、 前記サセプタが表面に前記ウエハを支持する略円形の突
起部を有して125mmより僅かに小さな円を画成し、
前記直径125mmのウエハが前記突起部により前記サ
セプタ上で横方向の移動を抑制され、 前記サセプタが前記ウエハの下に開口を有してフィンガ
を挿入せしめ、前記ウエハの前記サセプタの前記表面か
らの上昇を容易にする堆積装置。 - 【請求項18】 ジクロロシランを珪素供給源として用
い、バッフル手段には中央開口が具備されて堆積中にお
いてウエハの支持に用いられるサセプタを包囲する、珪
化タングステン層のCVD形成のための堆積装置であっ
て、 前記堆積装置内で100mm(4インチ)ウエハを支持
するサセプタが、約210mm(81/4 インチ)〜約2
29mm(9インチ)の外径を有して前記サセプタと前
記バッフルとの間に約5.1mm(200mils)〜
約7.6mm(300mils)の幅を有するプロセス
ガスが通過するギャップを提供し、 前記サセプタが表面に前記ウエハを支持する略円形の突
起部を有して100mmより僅かに小さな円を画成し、
前記直径100mmのウエハが前記突起部により前記サ
セプタ上で横方向の移動を抑制され、 前記サセプタが前記ウエハの下に開口を有してフィンガ
を挿入せしめ、前記ウエハの前記サセプタの前記表面か
らの上昇を容易にする堆積装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/135,202 US5565382A (en) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Process for forming tungsten silicide on semiconductor wafer using dichlorosilane gas |
US08/135202 | 1993-10-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07172985A true JPH07172985A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=22466995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6242828A Withdrawn JPH07172985A (ja) | 1993-10-12 | 1994-10-06 | ジクロロシランガスを用いて半導体ウエハ上に珪化タングステンを形成するプロセス及び装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5565382A (ja) |
EP (1) | EP0647728A1 (ja) |
JP (1) | JPH07172985A (ja) |
KR (1) | KR950012635A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014070249A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置 |
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-
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- 1993-10-12 US US08/135,202 patent/US5565382A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-06 JP JP6242828A patent/JPH07172985A/ja not_active Withdrawn
- 1994-10-12 KR KR1019940026028A patent/KR950012635A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-10-12 EP EP94116080A patent/EP0647728A1/en not_active Withdrawn
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---|---|
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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