JP2000223429A - 成膜装置、成膜方法及びクリ―ニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常にガス流れを安定させてクリーニング時間
と発生したごみ処理時間が短時間で処理し、かつ、使用
する処理ガスや処理条件、処理チャンバの構造や内部の
圧力の変化に係りなく、かつ、排気口の位置に依存しな
い均一な排気を実現すると同時に、堆積物の付着面積を
最小にすることにより処理ガスの利用効率を高めてエッ
チングレートを均一にし、半導体基板へのダストの付着
を低減した成膜装置ト成膜方法とクリーニング方法。 【解決手段】 ＣＶＤリアクタの処理ガスを排出する経
路であるポンピングギャップ部１２は、ポンピング流路
１３が連通する排気ポンプ１７に近い側とその反対側と
では、断面積が排気ポンプ１７側の方を小さく設定す
る。又は、ポンピングギャップ部１２の一側を形成する
排気板２０に立上り部２１を設ける。または、排気口２
４のに上方に障壁板２８を設置する。

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ＣＶＤ
（ＣｈｅｍｉｃａＩ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）装置の、チャンバ内のクリーニングに要する時間を
短縮し、特に半導体基板上からの処理ガスの高均一排気
を可能とし、かつ、半導体基板上へのダスト付着の少な
い排気構造の成膜装置と、半導体基板面でのエッチング
レートの均一性の良いプロセスチャンバの構造を有する
成膜装置と成膜方法とクリーニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造ＣＶＤ装置の一例とし
て、特開平１０−７００８８号公報に開示されている技
術では、主チャンバとポンピング流路の間に、熱やプラ
ズマを遮蔽するために、絶縁体で形成されたライナを設
け、ポンピング流路内の堆積物の生成を抑えていた。

【０００３】同公報の図面を援用して要部を説明する
と、図１１は処理チャンバの断面である。すなわち、サ
セプタ（ペデスタル）１４０はその上面１４４でウエハ
１４２を載置し支持している。処理ガス入口４４から入
る処理ガスは、下部マニホルド５４内に分配され、シャ
ワーヘッド（シャワーヘッド）４０のノズル４２を通っ
て処理領域のチャンバに流入する。チャンバに流入した
処理ガスは、その後、ウエハ１４２の縁を横切って半径
方向の外方に流れ、サセプタ１４０の上部外周に形成さ
れた環状棚部１４８に配置されたセンタリング１４５を
横切る。

【０００４】処理ガスは、そこから、改良型の環状アイ
ソレータ１５２の底部と改良型チャンバ壁インサート１
５４の頂部の間に形成されたチョーク開口部１５０を通
って、改良型ポンピング流路１６０に流入する。チャン
バ壁インサート１５４は、図示しないロボットブレード
がウエハをＣＶＤリアクタに出し入れするための、内部
を貫通すると共に主チャンバ本体７２を貫通する封止可
能な通路１５８が形成されている。

【０００５】処理ガスは、一旦、ポンピング流路１６０
に入ると、処理チャンバの外周を通って進み、処理チャ
ンバに接続された真空ポンプ装置８２によつて排気され
る。

【０００６】全体的に図示したチャンバ壁インサート１
５４は、主チャンバ本体７２の内側に着座するＬ形絶縁
セラミックリング１６４を含むと共に、Ｌ形絶縁リング
１６４の内側に着座してサセプタ１４０とセンタリング
リングｌ４５とから僅かな隙間を空けて配置された環状
または帯状シールド１６６も含む。帯状シールド１６６
はアルミニウム等の金属製であることが望ましく、Ｌ形
絶縁リング１６４の頂部のほぼ上に垂直に上方に延びる
と共に、サセプタ１４０の支持面１４４より上に僅かに
延在する。

【０００７】環状ポンピング流路１６０は、帯状シール
ド１６６、Ｌ形絶縁リング１６４、主チャンバ本体７２
と蓋リム６６の前部に置かれたライナ１７０、１７２、
ならびにアイソレータ１５２によって全体的に画成され
た側面を持ち、チョーク開口部１５０がアイソレータ１
５２と帯状シールド１６６の間に形成されている。しか
し、蓋ライナ１７０は、蓋リム６６に面したポンピング
流路１６０の側面に置かれ、その形状に整合している。
チャンバライナ１７２は主チャンバ本体７２に面したポ
ンピング流路１６０の側面に置かれている。両ライナ１
７０、１７２はアルミニウム等の金属製であることが望
ましく、その表面に堆積する薄膜の接着力を増すため
に、ビード吹付け（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｅ）が行なわ
れる。蓋ライナ１７０は、多数のピンによって蓋リム６
６に取外し可能に固定され、蓋リム６６に電気的に接地
されている。

【０００８】しかしながら、チャンバライナ１７２は、
Ｌ形絶縁リング１６４の外側頂部に支持されると共に、
半径方向間隙をチャンバライナ１７２と主チャンバ本体
７２の間に形成する直径を持つように正確に形成され、
また、軸方向間隙が蓋とチャンバのライナ１７０、１７
２の間に形成される。すなわち、チャンバライナ１７２
は電気的に遊離して設けられている。

【０００９】これらの構成による処理ガスの流れは、シ
ャワーヘッド４０とサセプタ１４０との距離がと異なる
クリーニング時と成膜時とでは、それぞれ以下のように
なる。

【００１０】すなわち、成膜時の処理ガスの流れは図１
２（ａ）に示すようにサセプタ１４０の中心部から放射
状に形成されてポンピング流路１６０に流入するが、ク
リーニング時の処理ガスの流れは、図１２（ｂ）に示す
ように処理ガスがサセプタ１４０の中心からサセプタ１
４０を横切るように流れてポンピング流路１６０に流入
する。

【００１１】また、別の例としては、図１３（ａ）に処
理チャンバの要部の断面側面図を、図１３（ｂ）に同図
のＡ−Ａ断面での平面図を示すように、処理チャンバ６
１の内部から未反応ガス等を排気口の位置によらずに、
処理チャンバ６１の外部へ均一に排気する為、ウエハＷ
表面から流れる処理ガス流の下流に相当する位置に、ポ
ンピングギャップを形成するガス供給孔６７を設けた構
造を形成している。

【００１２】すなわち、処理チャンバ６１の内部のウエ
ハＷを載置したサセプタ６２の上方にはガス供給孔６７
が形成された対向電極６６が設けられている。また、対
向電極６６と主チャンバ壁との間にはガス供給孔６７が
設けられ、このガス供給孔６７は排気口６４へ連通して
いる。

【００１３】また、さらに別の例としては、図１４
（ａ）に処理チャンバの要部の断面側面図を、図１４
（ｂ）に同図のＡ−Ａ断面での平面図を示すように、処
理チャンバ６１ａの外部へ均一に排気する為、ウエハＷ
からの処理ガス流れの下流に相当する位置に、排気孔６
３ａ、ｂ、ｃ…ｎが設けられた排気板６０を設置してい
る。複数個の排気孔６３ａ、ｂ、ｃ…ｎを有する排気板
６０を設けてその上流側と下流側の間に差圧を生じさ
せ、ガス流速が均一になるように設定することにより、
排気口６４ａの位置によって変化する排気の不均一性の
影響がウエハＷに影響しないようにするものである。

【００１４】なお、図１５（ａ）に処理チャンバの要部
の断面側面図を、図１５（ｂ）に同図のＡ−Ａ断面での
平面図を示すように、排気板と排気孔については構造を
種々変形して用いた例もある。この場合は、排気板６０
ｂに設けられている排気孔６３ａ、ｂ、ｃ…ｎが上下２
段になっており、かつ、その位置をずらして処理ガス流
れを制御している。

【００１５】なお、図１５（ａ）および（ｂ）ではの符
号は、図１４（ａ）および（ｂ）の符号のａをｂに置き
換えたもので、個々の説明は省略する。

【００１６】また、処理チャンバ内の半導体基板の表面
におけるガス流速の影響は、処理するエッチングレート
にも大きく関係し、形成される膜の膜特性の均一性は被
処理基板上のガス流速の均一性に大きく依存している。

【００１７】これらの装置では、処理チャンバ内でガス
供給口から導入された処理ガスは上部電極とサセプタ
（下部電極）間に印加されたＲＦ電源によりプラズマに
励起されて、このプラズマで生成された活性原子（ラジ
カル）、イオンなどの活性種は、排気口へ向かうガス流
に運ばれ、サセプタ上のウエハをプロセス加工する。

【００１８】通常、これらの装置では排気口側でのガス
流速が高いため、プロセスによつてはエッチングレート
が半導体基板の面内で片寄るという問題が発生すること
がある。また、半導体基板の面内で均一なエッチングレ
ートが得られているプロセスでも、長期間のランニング
でガス流れの遅い部分でエッチングレートの変動が大き
くなり、ガス流れが均一なプロセスチャンバーが望まれ
ている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】プラズマ方式の成膜装
置（例えばＣＶＤリアクタ）では、プラズマ処理の間に
プラズマの均一性が変動すると、生成した薄膜の表面は
均一性について悪影響を受ける。発生したプラズマを取
り巻くアイソレータの導電性（絶縁特性の逆数）は、そ
の表面に導電性薄膜が形成されるにつれて、また、その
導電性薄膜が異なる電位の隣接する導電性エレメントに
対して導電性経路を形成するにつれて変化する。外見上
は絶縁性のエレメントでも、導電特性のこの変動がプラ
ズマの変動をもたらし、これがプロセスの再現性を低滅
する。

【００２０】そのため、ＣＶＤリアクタでは、チャンバ
内のサセプタ（ペデスタル）の周辺等に望ましくない厚
さの膜が蓄積すると、それらを定期的にクリーニングし
て、短絡や、受け入れ難いプラズマ処理変動の防止が必
要になる。望ましくない或る厚さ以上の膜蓄積は、処理
ガスをプラズマ状態に励起する電界の強さによる短絡の
リスクを発生させる。そのため、導電またはアーク発生
の危険が高まると、電界の本来の分布を回復するために
所定個所のクリーニングやメンテナンスのサイクルを行
なうことが必要になる。

【００２１】しかし、上記の構成による方法では、処理
ガスが排気ポンプの反対側のポンピング流路内には到達
しないため、その個所のクリーニングは進行しないし、
その個所に存在しているごみを処理することも困難であ
る。

【００２２】また、成膜時とクリーニング時で、ガス流
量やシャワーヘッドとサセプタの距離等が変化する場
合、ガスの流れ方が変化し、ポンピング流路内にクリー
ニングされにくい箇所ができてしまい、そのためにクリ
ーニング時間が長くなってしまう。また、ポンピング流
路内でガス流が停滞している個所が存在し、その個所で
はごみが発生しやすい。

【００２３】また、前述のスリツトを設けた排気構造で
は、以下の二点の問題点が生じる。

【００２４】第一の問題点は、前述のスリツト幅は、使
用する処理ガスや処理条件、構造により最適な大きさに
設定する必要があるにも関わらず、実際には処理条件、
電極と基板の間の距離等の変更に対して調整が不可能で
ある。特に枚葉ＣＶＤ装置においては、所定枚数の膜堆
積を経た後、膜堆積条件とは異なる処理ガス、処理条
件、電極−基板間距離で反応室内の堆積物を除去するこ
とが通常行なわれている。そのため、反応室内の堆積量
の分布と、堆積物除去速度の分布とが必ずしも一致しな
いので、図１６（ａ）および（ｂ）に図１３（ｂ）にお
けるガス流速分布の模式図を示すように、膜堆積時のガ
ス流速分布と堆積物除去時のガス流速分布とが変化する
結果、堆積物の除去効率が低下するという問題が生じ
る。

【００２５】また、第二の問題点は、処理終了直後に処
理ガスの導入を停止し、到達圧力まで排気する際にガス
流速分布が図１６（ｃ）に図１３（ｂ）におけるガス流
速分布の模式図を示すように、排気口の位置に依存して
不均一な排気となることである。その結果、処理中にウ
エハＷ上の空間に生成したダストが到達圧力まで排気す
る際に、ウエハ上を通過する距離が長くなることにより
ウエハ表面へのダストの付着確率が高まる。

【００２６】また、前述の複数個の排気孔を有する排気
板を設けた排気構造では、以下の二点が問題となる。

【００２７】第一は、堆積物の付着し得る面積が広いた
めに、前述の堆積物除去に要する時問が長くなることで
ある。特にプラズマＣＶＤ装置では、放電領域に近い部
分ほと堆積量が多いため、放電領域が広い排気構造によ
ると広い面積にわたり堆積物が付着するため、これを除
去するために長時間を要すると同時に処理ガスの利用効
率が低い。

【００２８】第二の問題点は、ウエハの対向電極以外
の、処理チャンバの内壁等の面に堆積した膜が剥れたダ
ストや表面に付着したパーティクルが、ウエハの処理中
或いはその前後においてウエハに付着する確率が高いこ
とである また、処理チャンバ内のウエハの表面におけるガス流速
とエッチングレートとの関係については、図１７に示す
ように対向電極６６ａのガス供給口６７ａ、ｂ、ｃ…ｎ
から供給された処理ガスは処理チャンバ６１ｃ内でガス
供給口６７ａ、ｂ、ｃ…ｎから供給されたガスは、サセ
プタ６２ｃ上のウエハＷの表面を通過して排気口６４ｃ
から排気されるため、処理ガスは図１８の矢印方向に流
れる。ウエハ面での処理ガスの流れは、排気口６４ｃ側
で速く、反対側で遅くなる。活性種が十分に供給される
プロセスでは、面内で均一なエッチングレートが得られ
るが、活性種の発生が少ないプロセスでは図１９に示さ
れるように流れの速い部分Ａを多くの活性種が横切りエ
ッチングレートが高くなる。

【００２９】このため、プロセスによつては、ウエハ８
面内のエッチングレートの均一性は±１０％前後と大き
くなることがある。

【００３０】これを解決するために、図２０に示される
ように（チャンバを構成する各部は図１７と同様なので
説明は省略する）、小さな孔が複数個明けたパンチング
プレート方式の整流板６８を取り付けることが検討され
たが、この方式では整流板６８の孔が目詰まりして定期
的な洗浄が必要である。さらに、整流板の前後で、例え
ば１５ｍＴｏｒｒ以上の大きな差圧が発生するため、排
気口側で圧力調整している多くのチャンバーではリアク
タの圧力を制御するのが困難となるなどの問題点があ
る。

【００３１】本発明は、これらの事情に基づいてなされ
たもので、常にガス流れを安定させて、クリーニング時
間を短くし、また、使用する処理ガスや処理条件、処理
チャンバの構造や内部の圧力の変化に係りなく、かつ、
排気口の位置に依存しない均一な排気を実現すると同時
に、堆積物の付着面積を最小にすることにより処理ガス
の利用効率を高めエッチングレートを均一にし、半導体
基板へのダストの付着を低減した成膜装置ト成膜方法と
クリーニング方法とを提供することを目的としている

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、 チャンバ内で被処理基板を保持する保持
手段と、この保持手段の被処理基板の載置面に対向して
設けられ前記保持手段に載置された前記被処理基板に処
理ガスを供給する供給手段と、前記保持手段外周側を囲
んで形成されたポンピング流路が設けられた成膜装置に
おいて、前記保持手段と前記供給手段との間に形成され
た処理空間と前記ポンピング流路とを連通するポンピン
グギャップ部は、前記ポンピング流路が排気口に接続す
る排気口側と反対側とでは、ギャップの長さが異なるこ
とを特徴とする成膜装置である。

【００３３】また請求項２の発明による手段によれば、
前記ポンピングギャップ部のギャップの長さは、排気口
の側がその反対側より狭いことを特徴とする成膜装置で
ある。

【００３４】また請求項３の発明による手段によれば、
前記ポンピングギャップ部の前記ギャップの長さは、前
記排気ポンプ側とその反対側との比が２：５程度に設定
されていることを特徴とする成膜装置である。

【００３５】また請求項４の発明による手段によれば、
前記ポンピングギャップ部は、前記排気口側からその反
対側に向かって複数の段階状に変化していることを特徴
とする成膜装置である。

【００３６】また請求項５の発明による手段によれば、
チャンバ内で被処理基板を保持する保持手段と、この
保持手段の被処理基板の載置面に対向して設けられ前記
保持手段に載置された前記被処理基板に処理ガスを供給
する供給手段と、前記チャンバ内の排気を行う排気口
と、前記保持手段外周側を囲んで形成されたポンピング
流路が設けられた成膜装置において、前記保持手段と前
記供給手段との間に形成された処理空間と前記ポンピン
グ流路とを連通するポンピングギャップ部は、前記保持
手段の表面と平行に設けられ、前記ポンピングギャップ
と前記排気口との間には、複数個の排気孔が孔設された
排気板が設けられていることを特徴とする成膜装置であ
る。

【００３７】また請求項６の発明による手段によれば、
前記排気板の前記複数の各排気孔は、前記保持手段上で
の処理ガスの流れが均一となるように、前記排気口側の
孔径が反対側の孔径より小さく孔設されていることを特
徴とする成膜装置である。

【００３８】また請求項７の発明による手段によれば、
前記排気板の前記複数の各排気孔は、前記保持手段上で
の処理ガスの流れが均一となるように、前記排気口側で
粗、反対側で密となるように孔設されていることを特徴
とする成膜装置である。

【００３９】また請求項８の発明による手段によれば、
チャンバ内で被処理基板を保持する保持手段と、この保
持手段の被処理基板の載置面に対向して設けられ前記保
持手段に載置された前記被処理基板に処理ガスを供給す
る供給手段と、前記チャンバ内の排気を行う排気口を有
する成膜装置において、前記排気口の上流には、前記排
気口を覆う障壁板が設けられていることを特徴とする成
膜装置である。

【００４０】また請求項９の発明による手段によれば、
前記障壁板は、前記排気口を中心に７０度から１８０度
の範囲に形成されていることを特徴とする成膜装置であ
る。

【００４１】また請求項１０の発明による手段によれ
ば、前記障壁板は導電性材科で構成され上記チャンバと
電気的に接続されていることを特徴とする成膜装置であ
る。

【００４２】また請求項１１の発明による手段によれ
ば、チャンバ内に搬送されてきた被処理基板を保持する
工程と、前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
前記チャンバ内にプラズマを生成する工程と、前記プラ
ズマにより前記処理ガスを活性化させて前記被処理基板
表面に成膜する工程と、前記被処理基板上での前記処理
ガスの流れが均一になるように前記処理ガスを排気する
工程とを有する成膜方法である。

【００４３】また請求項１２の発明による手段によれ
ば、チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、前記チャ
ンバ内にプラズマを生成する工程と、前記プラズマによ
り前記処理ガスを活性化させて前記チャンバ内をクリー
ニングする工程と、前記チャンバ内での前記処理ガスの
流れが均一になるように前記処理ガスを排気する工程と
を有するクリーニング方法である。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。成膜装置であるプラズマＣＶＤ装
置は、反応室（チャンバ）内に原料の低圧気体ガスを導
入し、電気エネルギーを加えてプラズマ状態を作り出
し、それによって反応を起こさせて基板上に薄膜を生成
する装置で、一般に広く用いられているものを使用して
いる。

【００４５】図１の側断面図に図示されるように、真空
容器であるチャンバ１は、内部に下部電極でもあるサセ
プタ（保持手段）２を内蔵している。このサセプタ２
は、その支持表面上でＣＶＤ処理によって薄膜を堆積処
理するためのウエハ３を所定位置に載置して支持する。

【００４６】このサセプタ２には突没可能にリフトピン
４が設けられている。リフトピン４の上端は、脱落しな
いように円錐ヘッドに形成されている。リフトピン４の
下端は垂直方向に可動なリフトリング５と係合可能なの
で、ウエハ３をサセプタ２の表面の上方に持ち上げるこ
とができる。

【００４７】サセプタ２も垂直方向に可動で、リフトピ
ン４およびリフトリング５と共働して、図示しないロボ
ットハンドがウエハ３をチャンバ１内に移動し、リフト
ピン４がウエハ３をロボツトハンドから持ち上げた後、
サセプタ２が上昇してウエハ３を、その支持表面に載置
する。

【００４８】チャンバ１内のサセプタ２に対向する側に
は、サセプタ２に載置されたウエハ３に処理ガスを噴射
するための多数の通過孔６が孔設されたシャワーヘッド
７（供給手段）が設けられている。これにより、図示し
ない処理ガス源から供給された処理ガスである例えばＴ
Ｅ０Ｓガス等は、通過孔６を通過してウエハ３方向へ流
れ処理空間８の内部に流入する。

【００４９】つまり、処理ガスは、ガス供給のカバープ
レート９の中央に設けられたガス入口１０を通って円板
状マニホールド１１に、そして、シャワーヘッド７に近
接して離隔配置されたウエハ３の表面で反応するよう
に、シャワーヘッド７の通過孔６を経由してシャワーヘ
ッド７とサセプタ２の間の処理空間８に噴出する。

【００５０】その結果、未反応の処理ガスと反応によっ
て発生したごみ等の副産物はサセプタ２の半径方向の外
方に流れて、サセプタ２の上部周辺を取り囲むポンピン
グギャップ部１２を経由して環状のポンピング流路（ｐ
ｕｍｐｉｎｇ ｃｈｕｎｎｅｌ）１３へと流れる。ポン
ピング流路１３の内側上縁は、金属製のシャワーヘッド
７をチャンバ１の本体から絶縁するセラミツクその他の
電気絶縁材料から成るアイソレータリング１４で形成さ
れている。

【００５１】ポンピングギャップ部１２近傍の処理ガス
の流れについて、さらに詳細に図２に基づいて説明する
と、ポンピングギャップ部１２はアイソレータリング１
４とこのアイソレータリング１４の下方に対向して近接
して設けられたライナ１５の頂部１６との間で形成され
ている。ライナ１５のアイソレータリング１４への近接
距離は排気ポンプ１７側とその反対側では異なって設定
されている。それによってポンピングギャップ部１２の
ギャップ長が異なるように形成されている。

【００５２】すなわち、排気ポンプ１７側はその反対側
に比べてギャップ長が狭く設定されており、そのギャッ
プ長の比は排気ポンプ１７側とその反対側では、２：５
程度に設定されており、従って、ポンピングギャップ部
１２に流入するガス量に差が生じるようにしている。ま
た、このポンピングギャップ部１２は排気ポンプ１７側
からその反対側に向かうに従って複数の段階で徐々に変
化するように形成されている。これらは、場合によって
は、段階状ではなくて連続したスロープ状でもよい。更
には、段階状とスロープ状とを組合わせたものでも同様
な作用が得られる。

【００５３】以下にこれらの構成による処理空間８から
ポンピング流路１３への処理ガスの流れを説明する。通
常、ＣＶＤリアクタは成膜時とクリーニング時とでシャ
ワーヘッド７とサセプタ２との距離が異なっている。つ
まり、クリーニング時には距離を広げてＣ_２Ｆ_６等のガ
スを大量に流している。上述の構成によればその場合で
も、処理ガスの流れは、成膜時には図３（ａ）に示すよ
うに処理空間８からポンピング流路１３を排気ポンプ１
７側へ流れ、クリーニング時には図３（ｂ）に示すよう
に処理空間８からポンピング流路１３を排気ポンプ１７
側へ流れる。両図から明らかなように、いずれも処理空
間８内では、サセプタ２の中心部から外周部に向かって
放射状のガス流れが形成され、ポンピング流路１３全体
にわたって一様な処理ガスの供給が行われている。

【００５４】従って、ポンピング流路内１３でのクリー
ニングを行なう際にもクリーニングを均一に行なうこと
ができる。また、ポンピング流路１３内の各部を一様に
処理ガスが流れるので、各部のクリーニングも一様に進
行するためクリーニング時間を短縮することもできる。
クリーニングは通常、ウエハ３を２〜３枚処理する毎に
行なうので、クリーニング時間の短縮はＣＶＤリアクタ
の処理能力に大きく貢献する。

【００５５】なお、処理ガスが案内されるライナ１５の
頂部１６は適当な丸みがついているので、処理ガス等の
流れを層流状態でスムースに導くことができる。

【００５６】また、図１に示すＣＶＤリアクタは、熱モ
ードとプラズマ促進モ−ドの２つのモードで運転され
る。熱モードでは、電源は電力をサセプタ２の上部の図
示しない抵抗ヒータに供給することにより、サセプタ２
とそれに載置されているウエハ３を、ＣＶＤ堆積反応を
熱的に活性化するために十分な高温まで加熱する。

【００５７】一方、プラズマ促進モードでは、ＲＦ電源
が図示しないスイッチによって金属性のシャワーヘッド
７に連通するので、シャワーヘッド７が電極として働
く。シャワーヘッド７は、通常、非導電性のセラミツク
で形成された環状アイソレータリング１４によつて、チ
ャンバ１の本体とから電気的に絶縁されている。サセプ
タ２は、ＲＦ電源に関連されるバイアスエレメントに接
続され、ＲＦ電力はシャワーヘッド７とサセプタ２の間
で分割される。

【００５８】従って、シャワーヘッド７とサセプタ２と
の間の処理空間８の内部へ処理ガスを放電してプラズマ
を形成させるために、十分な電圧と電力がＲＦ電源から
印加される。

【００５９】上述の構成によれば、ポンピングギャップ
部１２の高さを排気ポンプ１７側とその反対側で差をつ
けることにより、ポンピング流路１３内でクリーニング
されにくい場所をなくすことができる。また、ポンピン
グ流路１３内のガス流がスムーズに流れるので、発生し
たごみの処理も極めて効率的に行なうことができる。

【００６０】また、排気ポンプ１７側とその反対側で流
入面積に差をつけることによって、成膜時とクリーニン
グ時のガス流れを相似にすることができ、クリーニング
に要する時間を短縮することができる。

【００６１】また、ポンピング流路１３を構成するライ
ナ１５を図４に示すように、分割型のライナ１５a、１
５bにする構成にしても同様な作用が得られる。なお、
図４においてＣＶＤリアクタの各部を図２と同一部分に
は同符号を付しているので、その部分の説明は省略す
る。

【００６２】次に本発明の変形例を説明する。図５
（ａ）は本発明のチャンバ内部の排気構造部を模式的に
示す断面側面図、図５（ｂ）は同要部の平面図である。

【００６３】すなわち、チャンバ１ａの対向電極２６ａ
の下方にはウエハＷを載置し、上下方向に移動するサセ
プタ２ａが設けられている。サセプタ２ａの周囲には所
定間隔を隔てて排気板２０が設けられている。この排気
板２０はサセプタ２ａへの隣接側がセラミックスのよう
な誘電体で形成され対向電極２６ａ側への立上り部２１
を形成している。この立上り部２１の先端は曲面を形成
し対向電極２６ａと所定の距離（例えば６ｍｍ）が離間
してポンピングギャップ部であるスリット１２ａが形成
されている。また、排気板２０には仮想円周上に複数の
排気孔２３ａ、ｂ、ｃ…ｎが設けられている。この排気
孔２３ａ、ｂ、ｃ…ｎの孔径は排気口２４側が径小（例
えば直径φ５ｍｍ）に設定されており、その他の部分は
それよりは径大（例えば直径φ８ｍｍ）に設定されてい
る。

【００６４】これらの構成により、対向電極２６ａを通
過してサセプタ２ａ上のウエハＷに導入された処理ガス
はスリット１２ａ及び排気板２０に設けられた排気孔２
３ａ、ｂ、ｃ…ｎを経て排気口２４より排出される。排
気孔２３ａ、ｂ、ｃ…ｎは、ウエハＷ上のガス流速分布
がウエハ面内で均一になるようにその孔径及び配置が設
定されている。

【００６５】したがって、この構造によれば、使用する
処理ガスや処理条件、対向電極２６ａとウエハＷ間距離
等の変化によらず均一なガス流速分布が得られる。ま
た、スリット１２ａによりプラズマの放電領域がウエハ
Ｗと対向電極２６ａの間の空間に限定されるため、対向
電極面以外の面である対向電極２６ａの内側面２５等へ
の堆積物の堆積量が少なくなる。

【００６６】これらの効果により、堆積物除去に要する
時間が短くなると同時に処理ガスの利用効率が高まる。
また、ウエハＷと対向電極２６ａとの間の空間と、それ
以外の空間がスリット１２ａにより隔てられているた
め、対向電極２６ａの面以外の面２５などに付着した堆
積物の剥離などにより生じるるダストがウエハＷへ付着
する確率が低減される。

【００６７】つまり、ウエハＷに対して処理ガスの流れ
の下流に相当する位置にウエハＷの周囲に全周にわたり
備えられたスリット１２ａと排気板２０ａに設けられた
複数個の排気孔２３ａ、ｂ、ｃ…ｎを経て処理ガス等が
排気される際、排気板２０の整流効果により排気板２０
より下流側の排気口２４の位置に依存する流速分布の影
響が相殺される結果、使用する処理ガスや処理条件、構
造、圧力の変化に係りなく、スリット１２ａを通過する
処理ガスの流速分布が均一となる。

【００６８】また、圧力の変化に関わりなく均一排気が
可能であるので、処理中にウエハＷ上の空間や対向電極
２６ａの表面に生成したダストが到達圧力まで排気する
際にウエハＷ上を通過する距離が最短となることや、堆
積物やパーティクルが付着した対向電極以外の壁面等が
スリツト１２ａによりウエハＷと隔てられているため、
ウエハＷへのダストの付着確率を減ずることができる。

【００６９】以上の作用により、実際に堆積物除去時間
が短く、且つウエハに付着するダスト量が低減されるこ
とを確認した。

【００７０】以下、本発明の他の実施例を図６（ａ）お
よび（ｂ）にもとづき詳細に説明する。

【００７１】図６（ａ）は本発明の、プラズマＣＶＤ装
置のチャンバの排気構造の断面側面図で、図６（ｂ）は
同Ａ−Ａ′断面の平面図である。対向電極２６ｂのガス
供給口２７ａ、ｂ、ｃ…ｎより導入された処理ガスは、
サセプタ２ｂ上のウエハＷの表面を通過して排気口２４
ｂより排気される。なお、排気口２４ｂの上側に障壁板
２８が設けられている。障壁板２８は、例えば厚さ１ｍ
ｍ程度のアルミ板で形成され、処理ガスによるアルミの
表面変化を抑制するためのアルマイト処理が施される。
障壁板２８の範囲は、排気口２４ｂの全面を覆う角度
θ、例えば７０〜１８０度、好ましくは１００〜１５０
度の範囲に設けられ、チャンバ１ｂの側壁との隙間はガ
ス流れの制御効果が得られる例えば５ｍｍ以下に設定さ
れている。

【００７２】すなわち、図７（ａ）にエッチングレート
の均一性と障壁板２８の角度θとの関係のグラフを示し
た様に、障壁板２８の角度が７０度以下の領域と、１８
０度以上の領域では排気口２４ｂ側のガス流速が上昇す
る。このため、エッチングレートは排気口２４ｂ側で高
くなりエッチングレートの均一性が低下する。なお、７
０度と１８０度との間の領域でも、特に、１００〜１５
０度の範囲の領域がエッチングレートの均一性が最も保
たれており良好である。

【００７３】また、図７（ｂ）にエッチングレートの均
一性と障壁板２８の隙間ｄとの関係のグラフを示した様
に、障壁板２８の角度が１８０度の際に隙間ｄを変化さ
せてエッチングレートの均一性について関係を測定した
結果、隙間ｄがｄ≦５ｍｍの領域でエッチングレートの
改善効果が大きくなることが確認できた。

【００７４】また、障壁板２８は、リアクタ部でのプラ
ズマへの影響を小さくするため、リアクタ部からできる
だけ離れた位置、例えば排気口２４ｂから２〜３ｃｍの
位置に取付けられる。さらに、障壁板２８はチャンバ１
ｂに電気的に接続されている。それにより、プラズマ電
位の安定が保たれてリアクタ部へのプラズマへの影響を
小さくしている。

【００７５】これらの構成の装置では、障壁板２８が排
気口２４ｂ方向への処理ガスの流れの妨げとなり、この
方向へのガス流れが制限される。処理ガスの流れは排気
口２４ｂとその反対方向へとほぼ均等に流れ、ウエハＷ
上での処理ガス流れは、図８のように中心から同心円上
に広がる流れなる。このため、ウエハＷ面でのエッチン
グレートの分布は、図９に示されるように同心円状の分
布となり、ウエハＷ面内の均一性は±５％以下に維持さ
れた。

【００７６】図１０は、変形例を示すもので、障壁板２
８ａとチャンバ１ｃとの隙間を２段階に変化させたタイ
プの障壁板２８ａである。チャンバーの底面近傍で見た
場合、ガスを下方向に排気する流れは排気口２ｃが一番
大きく、排気口２ｃから離れるに伴い小さくなる。

【００７７】ガス流れをより均一化するためには、障壁
板２８ａの流れに対する抵抗を排気口２ｃ上で大きく
し、離れたとろこで小さくすればよい。このタイプの障
壁板２８ａを用いることで、ウエハＷ面での処理ガス流
れの均一性はより高くなり、ウエハＷ面内で均一なエッ
チングレートが得られる。

【００７８】このように障壁板２８ａを取り付けたこと
で、エッチングレートの面内の均一性は±１０％前後か
ら±５％以下と大幅に向上した。これにより、生産プロ
セスが安定しデバイス製造における歩留りが向上するな
どの効果が得られた。

【００７９】また、障壁板２８、２８ａを用いたこと
で、従来方式の整流板で発生していた孔目詰まりによる
洗浄が無くなり、チャンバーのメンテナンス回数を低減
できるという効果も得られる。

【００８０】

【発明の効果】本発明では、ＣＶＤリアクタの処理ガス
が流れるポンピングギャップ部を排気ポンブ側とその反
対側で制御することにより、成膜時とクリーニング時の
流れを相似にすることが可能となり、クリーニング対象
個所のクリーニングを確実に行なえると共に発生するご
みの除去も確実に行なうことができる。また、それらに
要する時間を短縮できる。

【００８１】また、また、処理中にウエハ上の空間に生
成したダストが到達圧力まで排気する際にウエハ上を通
過する距離が最短となり、且つ堆積物やパーテイクルが
付着した対抗電極以外の壁面などガスリットによりウエ
ハと隔てられているため、ウエハへのダストの付着確率
を減ずることができる。

【００８２】また、障壁板を取り付けたことで、エッチ
ングレートの面内均一性を大幅に向上させ、これによ
り、プロセスが安定してデバイス製造における歩留りが
向上するなどの効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すＣＶＤリアクタのの
側面断面図。

【図２】本発明の実施の形態を示すポンピングギャップ
部近傍の構造を示す側面断面図。

【図３】（ａ）本発明での成膜時の処理ガスの流れを示
す説明図。（ｂ）本発明でのクリーニング時の処理ガス
の流れを示す説明図。

【図４】本発明の実施の形態を示すポンピングギャップ
部近傍の変形例の構造を示す側面断面図。

【図５】（ａ）は本発明の変形例のチャンバ内部の排気
構造部を模式的に示す断面側面図、（ｂ）は同要部の平
面図。

【図６】（ａ）は本発明別の変形例のプラズマＣＶＤ装
置のチャンバの排気構造の断面側面図、（ｂ）は同Ａ−
Ａ′断面の平面図。

【図７】（ａ）は本発明の装置でのエッチングレートの
均一性と障壁板の角度との関係を示すグラフで、（ｂ）
は同エッチングレートの均一性と障壁板の隙間との関係
を示すグラフ。

【図８】本発明のプラズマＣＶＤ装置によるウエハ面上
の処理ガスの流れを示す説明図。

【図９】本発明のプラズマＣＶＤ装置によるウエハ面上
のエッチングレートを示す説明図。

【図１０】本発明の障壁板の変形例を示す平面図。

【図１１】従来のＣＶＤリアクタのの側面断面図。

【図１２】（ａ）従来のＣＶＤリアクタでのサセスプタ
からポンピング流路への処理ガスの流れの説明図、
（ｂ）同処理ガスのサセプタ表面での流れの説明図。

【図１３】（ａ）従来の処理チャンバの要部の断面側面
図、（ｂ）は同図のＡ−Ａ断面での平面図。

【図１４】（ａ）従来の別の処理チャンバの要部の断面
側面図、（ｂ）は同図のＡ−Ａ断面での平面図。

【図１５】（ａ）従来の別の処理チャンバの要部の断面
側面図を、（ｂ）に同図のＡ−Ａ断面での平面図。

【図１６】（ａ）は図１３（ｂ）における膜堆積時のガ
ス流速分布の模式図、（ｂ）は堆積物除去時のガス流速
分布の模式図、（ｃ）は到達圧力まで排気する際のガス
流速分布の模式図。

【図１７】従来の処理チャンバ内の処理ガスの流れの説
明図。

【図１８】ウエハ面での処理ガスの流れの説明図。

【図１９】ウエハ面での処理ガスの流れの速い部分Ａを
示す説明図。

【図２０】従来の処理チャンバの断面側面図。

【符号の説明】 １…チャンバ、２…サセプタ、３…ウエハ、７…シャワ
ーヘッド、８…処理空間、１２…ポンピングギャップ
部、１３…ポンピング流路、１５、１５a、１５b…ライ
ナ、２０…排気板、２１…立上り部、２８…障壁板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 茂行 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 西村 博司 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内で被処理基板を保持する保持
   手段と、この保持手段の被処理基板の載置面に対向して
   設けられ前記保持手段に載置された前記被処理基板に処
   理ガスを供給する供給手段と、前記保持手段外周側を囲
   んで形成されたポンピング流路が設けられた成膜装置に
   おいて、 前記保持手段と前記供給手段との間に形成された処理空
   間と前記ポンピング流路とを連通するポンピングギャッ
   プ部は、前記ポンピング流路が排気口に接続する排気口
   側と反対側とでは、ギャップの長さが異なることを特徴
   とする成膜装置。
2. 【請求項２】 前記ポンピングギャップ部のギャップの
   長さは、排気口の側がその反対側より狭いことを特徴と
   する請求項１記載の成膜装置。
3. 【請求項３】 前記ポンピングギャップ部の前記ギャッ
   プの長さは、前記排気ポンプ側とその反対側との比が
   ２：５程度に設定されていることを特徴とする請求項１
   記載の成膜装置。
4. 【請求項４】 前記ポンピングギャップ部は、前記排気
   口側からその反対側に向かって複数の段階状に変化して
   いることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
5. 【請求項５】 チャンバ内で被処理基板を保持する保持
   手段と、この保持手段の被処理基板の載置面に対向して
   設けられ前記保持手段に載置された前記被処理基板に処
   理ガスを供給する供給手段と、前記チャンバ内の排気を
   行う排気口と、前記保持手段外周側を囲んで形成された
   ポンピング流路が設けられた成膜装置において、 前記保持手段と前記供給手段との間に形成された処理空
   間と前記ポンピング流路とを連通するポンピングギャッ
   プ部は、前記保持手段の表面と平行に設けられ、前記ポ
   ンピングギャップと前記排気口との間には、複数個の排
   気孔が孔設された排気板が設けられていることを特徴と
   する成膜装置。
6. 【請求項６】 前記排気板の前記複数の各排気孔は、前
   記保持手段上での処理ガスの流れが均一となるように、
   前記排気口側の孔径が反対側の孔径より小さく孔設され
   ていることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
7. 【請求項７】 前記排気板の前記複数の各排気孔は、前
   記保持手段上での処理ガスの流れが均一となるように、
   前記排気口側で粗、反対側で密となるように孔設されて
   いることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
8. 【請求項８】 チャンバ内で被処理基板を保持する保持
   手段と、この保持手段の被処理基板の載置面に対向して
   設けられ前記保持手段に載置された前記被処理基板に処
   理ガスを供給する供給手段と、前記チャンバ内の排気を
   行う排気口を有する成膜装置において、 前記排気口の上流には、前記排気口を覆う障壁板が設け
   られていることを特徴とする成膜装置。
9. 【請求項９】 前記障壁板は、前記排気口を中心に７０
   度から１８０度の範囲に形成されていることを特徴とす
   る請求項８記載の成膜装置。
10. 【請求項１０】 前記障壁板は導電性材科で構成され上
    記チャンバと電気的に接続されていることを特徴とする
    請求項８或いは９に記載の成膜装置。
11. 【請求項１１】 チャンバ内に搬送されてきた被処理基
    板を保持する工程と、前記チャンバ内に処理ガスを供給
    する工程と、前記チャンバ内にプラズマを生成する工程
    と、前記プラズマにより前記処理ガスを活性化させて前
    記被処理基板表面に成膜する工程と、前記被処理基板上
    での前記処理ガスの流れが均一になるように前記処理ガ
    スを排気する工程とを有する成膜方法。
12. 【請求項１２】 チャンバ内に処理ガスを供給する工程
    と、前記チャンバ内にプラズマを生成する工程と、前記
    プラズマにより前記処理ガスを活性化させて前記チャン
    バ内をクリーニングする工程と、前記チャンバ内での前
    記処理ガスの流れが均一になるように前記処理ガスを排
    気する工程とを有するクリーニング方法。