JPH0758101A - シリコン酸化膜の成膜方法およびｃｖｄ装置 - Google Patents
シリコン酸化膜の成膜方法およびｃｖｄ装置Info
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- JPH0758101A JPH0758101A JP21703793A JP21703793A JPH0758101A JP H0758101 A JPH0758101 A JP H0758101A JP 21703793 A JP21703793 A JP 21703793A JP 21703793 A JP21703793 A JP 21703793A JP H0758101 A JPH0758101 A JP H0758101A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 均一な膜厚分布を有するシリコン酸化膜の成
膜方法およびシャワー電極にフレークが生成・付着しに
くい構造の上部電極を備えたＣＶＤ装置を提供する。 【構成】 シャワー電極の下面表面温度を１５０℃以下
に維持しながら成膜処理を行う。シャワー電極と当接す
るように該シャワー電極の上部に配設された電極板の上
面に冷媒循環溝を設け、該溝内に冷媒を循環させること
によりシャワー電極下面表面温度を１５０℃以下に維持
する。
膜方法およびシャワー電極にフレークが生成・付着しに
くい構造の上部電極を備えたＣＶＤ装置を提供する。 【構成】 シャワー電極の下面表面温度を１５０℃以下
に維持しながら成膜処理を行う。シャワー電極と当接す
るように該シャワー電極の上部に配設された電極板の上
面に冷媒循環溝を設け、該溝内に冷媒を循環させること
によりシャワー電極下面表面温度を１５０℃以下に維持
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン酸化膜の成膜方
法および該方法の実施に使用されるＣＶＤ装置に関す
る。更に詳細には、本発明は上部電極にフレークが付着
しにくい電極構造を有するＣＶＤ装置に関する。
法および該方法の実施に使用されるＣＶＤ装置に関す
る。更に詳細には、本発明は上部電極にフレークが付着
しにくい電極構造を有するＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣの製造においては、ウエハの
表面に酸化シリコンなどの薄膜を形成する工程がある。
薄膜の形成方法には化学的気相成長法（ＣＶＤ）が用い
られており、ＣＶＤ法は大別すると、常圧法、減圧法お
よびプラズマ法の３種類がある。最近の超ＬＳＩにおい
ては高集積化に対応して高品質で高精度な薄膜が要求さ
れ続けている。
表面に酸化シリコンなどの薄膜を形成する工程がある。
薄膜の形成方法には化学的気相成長法（ＣＶＤ）が用い
られており、ＣＶＤ法は大別すると、常圧法、減圧法お
よびプラズマ法の３種類がある。最近の超ＬＳＩにおい
ては高集積化に対応して高品質で高精度な薄膜が要求さ
れ続けている。
【０００３】従来からシリコン酸化膜の形成材料には例
えば、ＳｉＨ4 （別名、モノシラン）などが使用されて
きたが、半導体デバイスの微細化に伴ってステップカバ
レージの低下が問題となってきた。このモノシランガス
の代わりに、最近、液体のテトラエチルオルソシリケー
ト（ＴＥＯＳ）［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ］が使用される
ようになってきた。ＴＥＯＳはステップカバレージに優
れた緻密な膜を形成できるためである。ＴＥＯＳを用い
てシリコン酸化膜を成膜する場合、ＴＥＯＳを加熱して
気化させ、ＴＥＯＳガスとし、これにオゾンガスを混合
して反応チャンバに供給する。チャンバ内に送入された
ＴＥＯＳガスとオゾンガスは約１００〜７６０Torrの亜
真空〜常圧状態の非プラズマ雰囲気下で反応し、基板上
にシリコン酸化膜を成膜する。また、ＴＥＯＳガスと酸
素ガスを０．１Torrのような高真空状態でプラズマ放電
雰囲気中で反応させてシリコン酸化膜を成膜することも
できる。
えば、ＳｉＨ4 （別名、モノシラン）などが使用されて
きたが、半導体デバイスの微細化に伴ってステップカバ
レージの低下が問題となってきた。このモノシランガス
の代わりに、最近、液体のテトラエチルオルソシリケー
ト（ＴＥＯＳ）［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ］が使用される
ようになってきた。ＴＥＯＳはステップカバレージに優
れた緻密な膜を形成できるためである。ＴＥＯＳを用い
てシリコン酸化膜を成膜する場合、ＴＥＯＳを加熱して
気化させ、ＴＥＯＳガスとし、これにオゾンガスを混合
して反応チャンバに供給する。チャンバ内に送入された
ＴＥＯＳガスとオゾンガスは約１００〜７６０Torrの亜
真空〜常圧状態の非プラズマ雰囲気下で反応し、基板上
にシリコン酸化膜を成膜する。また、ＴＥＯＳガスと酸
素ガスを０．１Torrのような高真空状態でプラズマ放電
雰囲気中で反応させてシリコン酸化膜を成膜することも
できる。
【０００４】図６は従来から使用されてきたＣＶＤ装置
の一例の模式的断面図である。図６に示されるように、
ＣＶＤ装置１は反応室（チャンバ）１０を有する。反応
室１０の一部に反応室内部の状況を観察するための石英
ガラス製のぞき窓１２を配設し、更にウエハを反応室へ
搬入したり、搬出したりするための予備室１４が固設さ
れている。反応室１０と予備室１４とはゲート１６によ
り遮断・連通可能に構成できる。反応室の下部には真空
排気ダクト１８が配設されている。反応室の天井には高
周波電極機構２０が取付られている。高周波電極機構２
０は下部に、サセプタの直径より大きな、円盤状で、多
数の貫通孔が配設された金属製シャワー電極２２を有す
る。この金属製シャワー電極２２は、内部に反応ガス導
路２４を有する金属導体２６と接触されている。また、
この金属導体２６は高周波電源２８に接続されている。
金属製シャワー電極２２および金属導体２６は絶縁リン
グ３０により保持されている。金属製シャワー電極２２
に対峙して、この直下に、金属製の均熱板すなわちサセ
プタ３４があり、その周囲に酸化アルミニウムの絶縁カ
バー３６が配設されている。サセプタ（均熱板）３４を
加熱するためのヒータ３８が炉壁を介して配設されてい
る。サセプタ３４の上にはウエハ３５が載置される。前
記反応ガス導路２４には反応ガス供給メインパイプ４０
が接続されている。サセプタ上のウエハとシャワー電極
下面との間隔は１０〜２０ｍｍ、好ましくは、１５〜２
０ｍｍの範囲内で変化させることができる。１５ｍｍが
最も好ましい。
の一例の模式的断面図である。図６に示されるように、
ＣＶＤ装置１は反応室（チャンバ）１０を有する。反応
室１０の一部に反応室内部の状況を観察するための石英
ガラス製のぞき窓１２を配設し、更にウエハを反応室へ
搬入したり、搬出したりするための予備室１４が固設さ
れている。反応室１０と予備室１４とはゲート１６によ
り遮断・連通可能に構成できる。反応室の下部には真空
排気ダクト１８が配設されている。反応室の天井には高
周波電極機構２０が取付られている。高周波電極機構２
０は下部に、サセプタの直径より大きな、円盤状で、多
数の貫通孔が配設された金属製シャワー電極２２を有す
る。この金属製シャワー電極２２は、内部に反応ガス導
路２４を有する金属導体２６と接触されている。また、
この金属導体２６は高周波電源２８に接続されている。
金属製シャワー電極２２および金属導体２６は絶縁リン
グ３０により保持されている。金属製シャワー電極２２
に対峙して、この直下に、金属製の均熱板すなわちサセ
プタ３４があり、その周囲に酸化アルミニウムの絶縁カ
バー３６が配設されている。サセプタ（均熱板）３４を
加熱するためのヒータ３８が炉壁を介して配設されてい
る。サセプタ３４の上にはウエハ３５が載置される。前
記反応ガス導路２４には反応ガス供給メインパイプ４０
が接続されている。サセプタ上のウエハとシャワー電極
下面との間隔は１０〜２０ｍｍ、好ましくは、１５〜２
０ｍｍの範囲内で変化させることができる。１５ｍｍが
最も好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図６に示されるような
ＣＶＤ装置では、成膜処理の進行につれて、シャワー電
極の下面にフレークが付着し、微小貫通孔を目詰まりさ
せるようになる。シャワー電極の微小貫通孔が目詰まり
するとウエハ表面に成膜されるシリコン酸化膜の膜厚均
一性が劣化し、製品不良の原因となる。このため、図６
に示されるようなＣＶＤ装置では、所定枚数の成膜処理
が終了した段階で、チャンバ内にＣＦ4 などのクリーニ
ングガスを送入し、上部電極に高周波を印加しプラズマ
放電を起こさせることによりシャワー電極に付着してい
るフレークを分解除去する作業を行っている。更に、図
６の装置の場合、ＣＦ4 クリーニングだけではフレーク
を完全に分解除去することはできず、電極部を分解し、
水洗等を別途行わなければならない。
ＣＶＤ装置では、成膜処理の進行につれて、シャワー電
極の下面にフレークが付着し、微小貫通孔を目詰まりさ
せるようになる。シャワー電極の微小貫通孔が目詰まり
するとウエハ表面に成膜されるシリコン酸化膜の膜厚均
一性が劣化し、製品不良の原因となる。このため、図６
に示されるようなＣＶＤ装置では、所定枚数の成膜処理
が終了した段階で、チャンバ内にＣＦ4 などのクリーニ
ングガスを送入し、上部電極に高周波を印加しプラズマ
放電を起こさせることによりシャワー電極に付着してい
るフレークを分解除去する作業を行っている。更に、図
６の装置の場合、ＣＦ4 クリーニングだけではフレーク
を完全に分解除去することはできず、電極部を分解し、
水洗等を別途行わなければならない。
【０００６】しかし、クリーニング作業および電極分解
水洗作業などを行う場合、成膜処理を中断せざるを得な
いので、全体的には、このクリーニング作業はスループ
ットを低下させる原因の一つである。従って、できるだ
けクリーニングおよび分解水洗頻度を低下させることが
望ましい。
水洗作業などを行う場合、成膜処理を中断せざるを得な
いので、全体的には、このクリーニング作業はスループ
ットを低下させる原因の一つである。従って、できるだ
けクリーニングおよび分解水洗頻度を低下させることが
望ましい。
【０００７】従って、本発明の目的は、均一な膜厚分布
を有するシリコン酸化膜の成膜方法およびシャワー電極
にフレークが生成・付着しにくい構造の上部電極を備え
たＣＶＤ装置を提供することである。
を有するシリコン酸化膜の成膜方法およびシャワー電極
にフレークが生成・付着しにくい構造の上部電極を備え
たＣＶＤ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、シャワー電極に対峙して配設された、
高周波電源に接続されている金属製電極板に冷媒循環手
段を配設したＣＶＤ装置を提供する。
に、本発明では、シャワー電極に対峙して配設された、
高周波電源に接続されている金属製電極板に冷媒循環手
段を配設したＣＶＤ装置を提供する。
【０００９】
【作用】前記のように電極板を冷却することにより、こ
の電極板に接して配設されているシャワー電極も冷却さ
れ、結果的にシャワー電極の表面にフレークが生成・付
着しなくなる。このため、クリーニングおよび分解水洗
頻度が大幅に延長され、成膜処理のスループットを向上
させることができる。
の電極板に接して配設されているシャワー電極も冷却さ
れ、結果的にシャワー電極の表面にフレークが生成・付
着しなくなる。このため、クリーニングおよび分解水洗
頻度が大幅に延長され、成膜処理のスループットを向上
させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１１】図１は本発明のＣＶＤ装置で使用される上
部電極５０の模式的断面図である。この上部電極５０の
中心部には高周波シャフト５２が存在する。この高周波
シャフト５２は例えば、アルミニウムなどの金属で形成
されている。高周波シャフト５２の上端には高周波電源
５４との接点端子５６が配設されている。高周波シャフ
ト５２の大部分は絶縁フランジ６０で被包されている。
絶縁フランジ６０は例えば、アルミナなどの絶縁材料で
形成されている。絶縁フランジ６０と高周波シャフト５
２の中空部には反応ガス導入路５８が形成されている。
高周波シャフト５２の下端部にはアルミニウムなどの金
属材料からなる電極板６２が配設されており、この電極
板６２に対峙してシャワー電極６４が配設されている。
図示されていないが、電極板６２とシャワー電極６４と
の間に、多数の貫通孔を有する比較的薄い邪魔板を間挿
させることもできる。この邪魔板の存在により反応ガス
の流下分布が一層均一になり、均一な膜厚を有するシリ
コン酸化膜を得ることができる。シャワー電極６４は例
えば、アルミニウムなどの金属材料から形成されてい
る。電極板６２の外周縁には下方向きの突出部が存在
し、また、シャワー電極６４の外周縁には上方向きの突
出部が存在する。従って、この両方の突出部を互いに当
接させるとシャワー電極６４との間にガス拡散空間６６
が形成される。電極板６２およびシャワー電極６４は絶
縁リング６８により包囲されている。絶縁リング６８は
例えば、アルミナなどの絶縁材料から形成されている。
シャワー電極６４には微小内径の貫通孔７０が多数開設
されている。
部電極５０の模式的断面図である。この上部電極５０の
中心部には高周波シャフト５２が存在する。この高周波
シャフト５２は例えば、アルミニウムなどの金属で形成
されている。高周波シャフト５２の上端には高周波電源
５４との接点端子５６が配設されている。高周波シャフ
ト５２の大部分は絶縁フランジ６０で被包されている。
絶縁フランジ６０は例えば、アルミナなどの絶縁材料で
形成されている。絶縁フランジ６０と高周波シャフト５
２の中空部には反応ガス導入路５８が形成されている。
高周波シャフト５２の下端部にはアルミニウムなどの金
属材料からなる電極板６２が配設されており、この電極
板６２に対峙してシャワー電極６４が配設されている。
図示されていないが、電極板６２とシャワー電極６４と
の間に、多数の貫通孔を有する比較的薄い邪魔板を間挿
させることもできる。この邪魔板の存在により反応ガス
の流下分布が一層均一になり、均一な膜厚を有するシリ
コン酸化膜を得ることができる。シャワー電極６４は例
えば、アルミニウムなどの金属材料から形成されてい
る。電極板６２の外周縁には下方向きの突出部が存在
し、また、シャワー電極６４の外周縁には上方向きの突
出部が存在する。従って、この両方の突出部を互いに当
接させるとシャワー電極６４との間にガス拡散空間６６
が形成される。電極板６２およびシャワー電極６４は絶
縁リング６８により包囲されている。絶縁リング６８は
例えば、アルミナなどの絶縁材料から形成されている。
シャワー電極６４には微小内径の貫通孔７０が多数開設
されている。
【００１２】図２は電極板６２の平面図である。電極板
６２の上面には冷媒（例えば、冷却水）循環用の溝７２
が刻設されている。図示されているように、冷媒循環溝
７２は不連続な一本の溝であり、一端が循環冷媒の入口
となり、他端が循環冷媒の出口になる。また、冷却水な
どの液状冷媒を循環させる際、電極板６２と絶縁リング
６８との間から液状冷媒が漏洩することを防止するため
に、電極板６２の上面には、冷媒循環溝を取り囲むよう
に、外周側Ｏリング収納溝７４と内周側Ｏリング収納溝
７６が設けられており、これらの溝内にＯリングが収納
されている。絶縁フランジ６０および上部絶縁リング６
８を貫通する冷媒送入路７８が設けられており、この冷
媒送入路７８は前記冷媒循環路７２の一端に連接してい
る。図示されていないが、この冷媒送入路７８と同円周
で別位置に冷媒返送路が設けられており、この冷媒返送
路は前記冷媒循環路７２の他端に連接している。
６２の上面には冷媒（例えば、冷却水）循環用の溝７２
が刻設されている。図示されているように、冷媒循環溝
７２は不連続な一本の溝であり、一端が循環冷媒の入口
となり、他端が循環冷媒の出口になる。また、冷却水な
どの液状冷媒を循環させる際、電極板６２と絶縁リング
６８との間から液状冷媒が漏洩することを防止するため
に、電極板６２の上面には、冷媒循環溝を取り囲むよう
に、外周側Ｏリング収納溝７４と内周側Ｏリング収納溝
７６が設けられており、これらの溝内にＯリングが収納
されている。絶縁フランジ６０および上部絶縁リング６
８を貫通する冷媒送入路７８が設けられており、この冷
媒送入路７８は前記冷媒循環路７２の一端に連接してい
る。図示されていないが、この冷媒送入路７８と同円周
で別位置に冷媒返送路が設けられており、この冷媒返送
路は前記冷媒循環路７２の他端に連接している。
【００１３】再び図１を参照する。図１に図示されてい
るように、シャワー電極６４のサセプタ側表面の適当な
箇所に温度検出手段（例えば、熱電対）８０が配設され
ている。温度検出手段の配設位置は図示された位置に限
定されない。例えば、上部絶縁リング６８内で電極板６
２に近い適当な箇所に埋設することもできる。その他の
位置も当然可能であり、また、温度検出手段は図示され
たように１箇所だけでなく、複数箇所に設けることもで
きる。この温度検出手段８０は温調器８２に接続されて
いる。温調器８２の内部には、図示されていないが、イ
ンタフェース、メモリ、ＭＰＵなどのコンピュータシス
テムが設けられており、更に、温度制御回路および冷却
器駆動回路などの必要な回路類が設けられている。温度
検出手段８０により送られてきた温度検出信号を処理
し、シャワー電極表面の温度が設定値よりも高い場合に
は、温調器８２から冷却器８４を駆動させる信号が送ら
れる。冷却器８４で冷却された冷媒はポンプ８６により
冷媒送入路７８へ吐出され、冷媒循環路７２を一巡して
再び冷却器８４に戻ってくる。シャワー電極表面の温度
が設定値よりも低い場合には、冷却器８４の冷却能力を
抑える信号が温調器８２より送られる。冷却器８４の種
類は特に限定されない。一般的に使用されている、圧縮
式冷却器、電子冷熱式（例えば、ペルチェ素子）冷却
器、熱交換式冷却器など任意の冷却器を使用できる。
るように、シャワー電極６４のサセプタ側表面の適当な
箇所に温度検出手段（例えば、熱電対）８０が配設され
ている。温度検出手段の配設位置は図示された位置に限
定されない。例えば、上部絶縁リング６８内で電極板６
２に近い適当な箇所に埋設することもできる。その他の
位置も当然可能であり、また、温度検出手段は図示され
たように１箇所だけでなく、複数箇所に設けることもで
きる。この温度検出手段８０は温調器８２に接続されて
いる。温調器８２の内部には、図示されていないが、イ
ンタフェース、メモリ、ＭＰＵなどのコンピュータシス
テムが設けられており、更に、温度制御回路および冷却
器駆動回路などの必要な回路類が設けられている。温度
検出手段８０により送られてきた温度検出信号を処理
し、シャワー電極表面の温度が設定値よりも高い場合に
は、温調器８２から冷却器８４を駆動させる信号が送ら
れる。冷却器８４で冷却された冷媒はポンプ８６により
冷媒送入路７８へ吐出され、冷媒循環路７２を一巡して
再び冷却器８４に戻ってくる。シャワー電極表面の温度
が設定値よりも低い場合には、冷却器８４の冷却能力を
抑える信号が温調器８２より送られる。冷却器８４の種
類は特に限定されない。一般的に使用されている、圧縮
式冷却器、電子冷熱式（例えば、ペルチェ素子）冷却
器、熱交換式冷却器など任意の冷却器を使用できる。
【００１４】シャワー電極表面の温度が１５０℃以下、
好ましくは、１４０℃以下、一層好ましくは１３０℃以
下、最も好ましくは１２０℃以下になるように、電極板
中に冷媒を循環させることが望ましい。成膜条件にもよ
るが、本発明者等の実験によればシャワー電極の表面温
度を１２０℃以下に保てば、シャワー電極の微小貫通孔
を目詰まりさせるようなフレーク生成を効果的に防止で
きるものと思われる。
好ましくは、１４０℃以下、一層好ましくは１３０℃以
下、最も好ましくは１２０℃以下になるように、電極板
中に冷媒を循環させることが望ましい。成膜条件にもよ
るが、本発明者等の実験によればシャワー電極の表面温
度を１２０℃以下に保てば、シャワー電極の微小貫通孔
を目詰まりさせるようなフレーク生成を効果的に防止で
きるものと思われる。
【００１５】図１に示される上部電極５０を使用し、電
極板６２の溝７２内に冷媒を循環させてシャワー電極６
４を冷却しながら成膜した場合と冷却しないで成膜した
場合の、シャワー電極表面の温度、膜厚分布などを測定
した。成膜条件は、ＴＥＯＳ１５ｓｃｃｍ，Ｎ2 ６００
０ｓｃｃｍ，Ｏ2 ３０００ｓｃｃｍ（Ｏ2 中のＯ3 濃度
６．５ｍｏｌ％），電極間隔１５ｍｍ，ヒータ温度４５
０℃，生成圧力６００Torrであった。この条件で、連続
１８枚成膜した。
極板６２の溝７２内に冷媒を循環させてシャワー電極６
４を冷却しながら成膜した場合と冷却しないで成膜した
場合の、シャワー電極表面の温度、膜厚分布などを測定
した。成膜条件は、ＴＥＯＳ１５ｓｃｃｍ，Ｎ2 ６００
０ｓｃｃｍ，Ｏ2 ３０００ｓｃｃｍ（Ｏ2 中のＯ3 濃度
６．５ｍｏｌ％），電極間隔１５ｍｍ，ヒータ温度４５
０℃，生成圧力６００Torrであった。この条件で、連続
１８枚成膜した。
【００１６】図３はヒータ、ウエハおよびシャワー電極
下面表面の温度と時間の関係を示す特性図である。図
中、▽は電極板中に冷媒を循環させてシャワー電極を冷
却した場合のシャワー電極下面表面の温度を示し、■は
冷却しない場合のシャワー電極下面表面の温度を示す。
図から明らかなように、冷却しない場合、シャワー電極
下面表面温度は９０分後には２５０℃以上に上昇する
が、冷却すると３０分後に約１４０℃付近に達し、その
ままの温度で安定する。図３には、ヒータ温度およびウ
エハ温度も併せて示した。
下面表面の温度と時間の関係を示す特性図である。図
中、▽は電極板中に冷媒を循環させてシャワー電極を冷
却した場合のシャワー電極下面表面の温度を示し、■は
冷却しない場合のシャワー電極下面表面の温度を示す。
図から明らかなように、冷却しない場合、シャワー電極
下面表面温度は９０分後には２５０℃以上に上昇する
が、冷却すると３０分後に約１４０℃付近に達し、その
ままの温度で安定する。図３には、ヒータ温度およびウ
エハ温度も併せて示した。
【００１７】図４（ａ）は電極板中に冷媒を循環させて
シャワー電極を冷却しながら前記の条件で成膜処理して
得られた１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示し、図
４（ｂ）は１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示
す。これらの図から明らかなように、１枚目も１８枚目
も膜厚分布は殆ど一定である。成膜の再現性として、ガ
スヘッド部の転写（曇り）などは無く、１８枚連続成膜
後もシャワー電極表面における膜の堆積やシャワー電極
の微小貫通孔の目詰まりなどは認められなかった。
シャワー電極を冷却しながら前記の条件で成膜処理して
得られた１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示し、図
４（ｂ）は１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示
す。これらの図から明らかなように、１枚目も１８枚目
も膜厚分布は殆ど一定である。成膜の再現性として、ガ
スヘッド部の転写（曇り）などは無く、１８枚連続成膜
後もシャワー電極表面における膜の堆積やシャワー電極
の微小貫通孔の目詰まりなどは認められなかった。
【００１８】図５（ａ）は電極板中に冷媒を循環させ
ず、従来のＣＶＤ装置のようにシャワー電極がヒータの
輻射熱で加熱される状態のまま、前記の条件で成膜処理
して得られた１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示
し、図５（ｂ）は１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布
を示す。これらの図から明らかなように、１枚目も１８
枚目も膜厚分布のバラツキが顕著である。また、シャワ
ー電極を冷却しない場合、成膜の再現性としてガスヘッ
ドの転写（曇り）が認められ、更に、１８枚連続成膜
後、シャワー電極表面における膜の堆積やシャワー電極
の微小貫通孔の目詰まりなどが認められた。
ず、従来のＣＶＤ装置のようにシャワー電極がヒータの
輻射熱で加熱される状態のまま、前記の条件で成膜処理
して得られた１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示
し、図５（ｂ）は１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布
を示す。これらの図から明らかなように、１枚目も１８
枚目も膜厚分布のバラツキが顕著である。また、シャワ
ー電極を冷却しない場合、成膜の再現性としてガスヘッ
ドの転写（曇り）が認められ、更に、１８枚連続成膜
後、シャワー電極表面における膜の堆積やシャワー電極
の微小貫通孔の目詰まりなどが認められた。
【００１９】本発明のＣＶＤ装置はＴＥＯＳおよびＯ3
を反応チャンバに送入し、４００〜７６０Torrのような
亜真空〜常圧状態の非プラズマ雰囲気で反応させてシリ
コン酸化膜を成膜することもできるし、あるいは、ＴＥ
ＯＳおよびＯ2 を反応チャンバに送入し、０．１Torrの
ような高真空状態で、電極に高周波を印加してプラズマ
放電を起こさせながらシリコン酸化膜を成膜することも
できる。また、反応ガスはＴＥＯＳとＯ3 （又はＯ2 ）
に限らず、従来と同様なモノシランガスも同等に使用で
きる。
を反応チャンバに送入し、４００〜７６０Torrのような
亜真空〜常圧状態の非プラズマ雰囲気で反応させてシリ
コン酸化膜を成膜することもできるし、あるいは、ＴＥ
ＯＳおよびＯ2 を反応チャンバに送入し、０．１Torrの
ような高真空状態で、電極に高周波を印加してプラズマ
放電を起こさせながらシリコン酸化膜を成膜することも
できる。また、反応ガスはＴＥＯＳとＯ3 （又はＯ2 ）
に限らず、従来と同様なモノシランガスも同等に使用で
きる。
【００２０】亜真空〜常圧状態の非プラズマ雰囲気で成
膜処理する場合および高真空状態のプラズマ雰囲気で成
膜処理する場合の何れの場合もシャワー電極を冷却しな
がら成膜処理することができる。亜真空〜常圧状態で成
膜する場合、成膜処理自体には高周波電極は不要である
が、反応チャンバを高真空状態にし、ＣＦ4 などのクリ
ーニングガスを送入しながらプラズマ放電を起こさせて
シャワー電極をクリーニングするのに必要となる。クリ
ーニング中はシャワー電極を冷却する必要はない。
膜処理する場合および高真空状態のプラズマ雰囲気で成
膜処理する場合の何れの場合もシャワー電極を冷却しな
がら成膜処理することができる。亜真空〜常圧状態で成
膜する場合、成膜処理自体には高周波電極は不要である
が、反応チャンバを高真空状態にし、ＣＦ4 などのクリ
ーニングガスを送入しながらプラズマ放電を起こさせて
シャワー電極をクリーニングするのに必要となる。クリ
ーニング中はシャワー電極を冷却する必要はない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、電極板に冷媒を循
環させることにより、これに当接するシャワー電極下面
表面の温度を１５０℃以下、最も好ましくは１２０℃以
下に維持しながら成膜処理することにより、シャワー電
極表面にフレークが生成・付着したり、シャワー電極の
微小貫通孔が目詰まりしたりすることが効果的に防止さ
れる。その結果、得られたシリコン酸化膜の膜厚分布の
均一性が向上され、膜品質が改善されるばかりか、シャ
ワー電極のクリーニングおよび分解水洗頻度が延長さ
れ、成膜処理全体のスループットも大幅に向上される。
環させることにより、これに当接するシャワー電極下面
表面の温度を１５０℃以下、最も好ましくは１２０℃以
下に維持しながら成膜処理することにより、シャワー電
極表面にフレークが生成・付着したり、シャワー電極の
微小貫通孔が目詰まりしたりすることが効果的に防止さ
れる。その結果、得られたシリコン酸化膜の膜厚分布の
均一性が向上され、膜品質が改善されるばかりか、シャ
ワー電極のクリーニングおよび分解水洗頻度が延長さ
れ、成膜処理全体のスループットも大幅に向上される。
【図１】本発明による上部電極の一例のシステム構成図
である。
である。
【図２】図１における電極板の一例の平面図である。
【図３】本発明によりシャワー電極を冷却した場合と、
しない場合のシャワー電極下面表面温度を示す特性図で
ある。
しない場合のシャワー電極下面表面温度を示す特性図で
ある。
【図４】（ａ）は、本発明の上部電極を使用し、シャワ
ー電極を冷却しながら１８枚連続的に成膜処理した場合
の、１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示す特性図で
あり、（ｂ）は同じく１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚
分布を示す特性図である。
ー電極を冷却しながら１８枚連続的に成膜処理した場合
の、１枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示す特性図で
あり、（ｂ）は同じく１８枚目のシリコン酸化膜の膜厚
分布を示す特性図である。
【図５】（ａ）は、シャワー電極を冷却することなく１
８枚連続的に成膜処理した場合の、１枚目のシリコン酸
化膜の膜厚分布を示す特性図であり、（ｂ）は同じく１
８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示す特性図であ
る。
８枚連続的に成膜処理した場合の、１枚目のシリコン酸
化膜の膜厚分布を示す特性図であり、（ｂ）は同じく１
８枚目のシリコン酸化膜の膜厚分布を示す特性図であ
る。
【図６】従来の高周波印加上部電極機構を有するＣＶＤ
装置の一例の模式的断面図である。
装置の一例の模式的断面図である。
５０ 上部電極 ５２ 高周波シャフト ５４ 高周波電源 ５６ 接点端子 ５８ 反応ガス導入路 ６０ 絶縁フランジ ６２ 電極板 ６４ シャワー電極 ６６ ガス拡散空間 ６８ 絶縁リング ７０ 貫通孔 ７２ 冷媒循環溝 ７４ Ｏリング収納溝 ７６ Ｏリング収納溝 ７８ 冷媒送入路 ８０ 温度検出手段 ８２ 温調器 ８４ 冷却器 ８６ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長崎 恵一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 本間 喜夫 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 斉藤 政良 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中西 成彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 反応室を有し、該反応室内に、ウエハを
載置し加熱するためのサセプタと、該サセプタに対峙す
る上部電極を有し、該上部電極は微小な貫通孔が多数配
設されたシャワー電極を有するＣＶＤ装置の前記反応室
内に反応ガスを送入し、前記ウエハ表面にシリコン酸化
膜を生成させることからなるシリコン酸化膜の成膜方法
において、前記シャワー電極の下面表面温度を１５０℃
以下に維持しながら成膜処理を行うことを特徴とするシ
リコン酸化膜の成膜方法。 - 【請求項２】 前記シャワー電極は高周波電源に接続さ
れており、反応ガスはＴＥＯＳと、オゾンガスまたは酸
素ガスとからなり、前記シャワー電極の下面表面温度を
１４０℃以下に維持しながら成膜処理を行う請求項１の
シリコン酸化膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記シャワー電極の下面表面温度を１３
０℃以下に維持しながら成膜処理を行う請求項２のシリ
コン酸化膜の成膜方法。 - 【請求項４】 前記シャワー電極の下面表面温度を１２
０℃以下に維持しながら成膜処理を行う請求項２のシリ
コン酸化膜の成膜方法。 - 【請求項５】 反応室を有し、該反応室内に、ウエハを
載置し加熱するためのサセプタと、該サセプタに対峙す
る上部電極を有するＣＶＤ装置において、前記上部電極
は、高周波電源に接続され、内部に反応ガス導入路を有
する中空状の金属シャフトと、該金属シャフトの下端部
に固着された金属製電極板と、該金属製電極板と当接す
る、微小な貫通孔が多数配設されたシャワー電極とから
なり、前記金属製電極板の上面には冷媒循環用の溝が配
設されており、該冷媒循環用溝内に冷媒を循環させて前
記シャワー電極下面の表面温度を１５０℃以下に維持す
る手段を有することを特徴とするＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703793A JPH0758101A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | シリコン酸化膜の成膜方法およびｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703793A JPH0758101A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | シリコン酸化膜の成膜方法およびｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758101A true JPH0758101A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16697855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21703793A Pending JPH0758101A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | シリコン酸化膜の成膜方法およびｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758101A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001210621A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| KR100328820B1 (ko) * | 1999-02-25 | 2002-03-14 | 박종섭 | 화학기상증착 장비의 가스분사장치 |
| KR100714889B1 (ko) * | 2000-11-20 | 2007-05-04 | 삼성전자주식회사 | 화학기상 증착시스템의 리드 |
| WO2009119285A1 (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | シャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置 |
| JP2011071187A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ処理装置 |
| WO2013105730A1 (ko) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | 주식회사 유진테크 | 냉각 방식의 샤워헤드 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 |
| CN103377868A (zh) * | 2012-04-14 | 2013-10-30 | 靖江先锋半导体科技有限公司 | 一种刻蚀电极机中的下电极装置 |
| US9449859B2 (en) * | 2009-10-09 | 2016-09-20 | Applied Materials, Inc. | Multi-gas centrally cooled showerhead design |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP21703793A patent/JPH0758101A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2015503248A (ja) * | 2012-01-10 | 2015-01-29 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 冷却式シャワーヘッド及びそれを具備する基板処理装置 |
| TWI496943B (zh) * | 2012-01-10 | 2015-08-21 | Eugene Technology Co Ltd | 具有冷却系統的噴頭以及包含該噴頭的基板處理裝置 |
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