JP2000173927A - 平行平板型ｃｖｄ成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＶＤ膜の膜剥がれによるパーティクル発生
を防止するようにした平行平板型ＣＶＤ成膜装置を提供
する。 【解決手段】 本ＣＶＤ成膜装置は、内部に中空部３８
を有する上部平行平板６０と、上部平行平板と対向して
下方に配置され、ウエハを載置する下部平行平板２８
と、下部平行平板を上部平行平板に向けて昇降させるリ
フター３０とを反応室内に有する。上部平行平板は、上
面にそれぞれ設けられた第１のガス入口３６及び第２の
ガス入口６２と、下面のほぼ全面にわたり延在するシャ
ワーヘッド６４とを備える。シャワーヘッドは、周辺領
域と中央領域とを区画する隔壁７４を有する。第１のガ
ス入口は第１のクリーニング用ガスを導入し、中空部を
経由して、シャワーヘッドの中央領域から分散させつつ
流出させる。第２のガス入口は、中空部を貫通してシャ
ワーヘッド周辺領域にガス出口６８を有するガス導入管
６６に接続され、第１のクリーニング用ガスとは異なる
組成の第２のクリーニング用ガスをシャワーヘッドの周
辺領域から反応室に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平行平板型ＣＶＤ
成膜装置及びＣＶＤ膜の成膜方法に関し、更に詳細に
は、ＣＶＤ膜の膜剥がれによるパーティクルの発生を防
止した平行平板型ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜の成膜方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ上にＣＶＤ法により薄膜を成膜す
るＣＶＤ成膜装置は、種々の形式があって、それぞれ、
特徴を有するものの、ＣＶＤ成膜装置の一つとして、構
造が比較的簡易で操作が容易な平行平板型ＣＶＤ成膜装
置が広く使用されている。

【０００３】ここで、図４から図７を参照して、従来の
平行平板型ＣＶＤ成膜装置の構成を説明する。図４はＣ
ＶＤ成膜装置の全体的構成を説明する平面図、図５は従
来の平行平板型ＣＶＤ成膜装置の反応室の構造を示す模
式的断面図、図６は上部平行平板及び下部平行平板の構
造を示す模式的断面図、及び図７（ａ）はシャワーヘッ
ドの斜視図、図７（ｂ）はシャワーヘッドの平面図であ
る。従来のＣＶＤ成膜装置１０は、ＣＶＤ法によりＣＶ
Ｄ膜を成膜する反応室１２と、反応室１２に第１のゲー
トバルブ１４を介して連通し、かつウエハの搬送ロボッ
ト１５を備えたロードロック室１６と、ロードロック室
１２に隣接するウエハ位置合わせ室１８と、ロードロッ
ク室１６のウエハ搬入出口に設けられた第２のゲートバ
ルブ２０とを有する。ウエハ位置合わせ室１８では、ウ
エハのオリエンテーション・フラットを基準にして、反
応室１２に送入するウエハの向きを調整する部屋であ
る。ウエハＷを収容したカセット２２は、第２のゲート
バルブ２０を介してロードロック室１２の前方に配置さ
れる。

【０００４】反応室１２は、図５に示すように、第１の
ゲートバルブ１４を介してロードロック室１６と連通す
る開口を側壁の一方に有するチャンバ２４と、チャンバ
２４内の上部に配置された上部平行平板２６と、上部平
行平板２６と対をなして、上部平行平板２６と対向して
下方に配置され、ウエハを載置させる下部平行平板２８
と、下部平行平板２８を上部平行平板２６に向けて昇降
させるリフター３０を有する。また、第１のゲートバル
ブ１４とは反対側の反応室１２の側壁には、反応室１２
を真空吸引する排気系が接続されており、排気系は真空
ポンプ（図示せず）と、真空ポンプと反応室１２とを接
続する排気管３２と、排気管３２に設けられたＡＰＣ装
置３４（反応室１２の自動圧力制御装置）とから構成さ
れている。平行平板２６の内部中空部を経由し反応室１
２にガスを導入するガス入口３６が、上部平行平板２６
の上面に設けてある。

【０００５】上部平行平板２６は、図６に示すように、
内部が中空の平板状の電極であって、上部中央にガス入
口３６を有し、内部の中空部３８にはガス入口３６と対
向する位置に邪魔板４０、邪魔板４０の下方には、シャ
ワーヘッド４２を備え、ガスを分散しつつ流出させるよ
うになっている。ガス入口３６は、成膜用反応ガスを導
入する反応ガス入口４４、不活性ガスを導入する不活性
ガス入口４６、及びクリーニング用ガスを導入するクリ
ーニング用ガス入口４８から構成されている。シャワー
ヘッド４２は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、球
面の一部からなる皿状の曲面板に多数のガス出口孔５０
を有するもので、図７に示すように、多数のガス出口孔
５０をほぼ一様な分布で有する。下部平行平板２８は、
図６に示すように、ウエハＷの成膜面を上にして中央の
凹部に収容するようになっている。

【０００６】ガス入口３６から導入されたガスは、邪魔
板４０に衝突して中空部３８の周辺に向け一様に分散
し、チャンバ２４の側壁と邪魔板４０の外縁との間を通
ってシャワーヘッド４２に向かい、シャワーヘッド４２
の多数のガス出口孔５０を通って一様な分布でウエハに
衝突し、次いで排気系によりチャンバ２４から排気され
る。

【０００７】以下に、図４から図６を参照して、上述の
平行平板型ＣＶＤ成膜装置１０（以下、ＣＶＤ成膜装置
１０と言う）を使って、ＣＶＤ膜を成膜する従来の成膜
方法を説明する。 （１）ＣＶＤ成膜装置１０のロードロック室１６の第２
のゲートバルブ２０の前に、Ｓｉウエハを収容したカセ
ット２２をセットする。 （２）先ず、第２のゲートバルブ２０を開放してロード
ロック室１５に、ウエハＷを搬入する。 （３）ロードロック室１２専用の真空ポンプ（図示せ
ず）を起動してロードロック室１２内の圧力を反応室１
２内の圧力とほぼ同じ圧力になるように真空吸引する。 （４）ロードロック室１２を真空引きして減圧にした
後、ウエハＷのオリエンテーション・フラットの位置合
わせをウエハ位置合わせ室１８で行う。

【０００８】（５）第１のゲートバルブ１４を開放し、
搬送ロボット１５により反応室１２内にウエハＷを搬送
する。ウエハＷは、図６に示すように、反応室１２内の
下部平行平板２８に配置される。 （６）反応室１２内の圧力をＣＶＤ膜、例えばメタルＣ
ＶＤ膜の成膜に適した圧力に調整し、反応室１２に反応
ガスを流して、ＣＶＤ膜をウエハＷ上に成膜する。 （７）ＣＶＤ膜の成膜が終了したら、反応室１２内を排
気系によって真空引きする。 （８）反応室１２内の反応ガスを完全に除去するため
に、不活性ガス入口４６から不活性ガスを導入して反応
室１２内をパージする。

【０００９】（９）再度、反応室１２内を真空引きし、
ロードロック室１６と同じ圧力にする。 （１０）第１のゲートバルブ１４を開放して、反応室１
２からロードロック室１６にウエハＷを搬出する。 （１１）不活性ガスをロードロック室１６に導入するこ
とにより、ロードロック室１６内を大気圧と同じ圧力に
する。 （１２）ロードロック室１６からウエハＷを搬出して、
カセット２２に回収する。 （１３）反応室１２内でウエハ上にメタルＣＶＤ膜を成
膜する過程で、同時に反応室１２の側壁にも、膜が生
成、付着する。そこで、少なくとも１枚のウエハのＣＶ
Ｄ膜の成膜終了毎に、クリーニング用ガス入口４８から
反応室１２内にクリーニングガスを導入して、反応室１
２の側壁の付着物を除去する。以上により、一枚のウエ
ハに対するＣＶＤ膜の成膜工程が終了する。

【００１０】ところで、上述した従来の平行平板型ＣＶ
Ｄ成膜装置では、ＣＶＤ膜が、図８に示すように、ウエ
ハの上面に加えて側面まで成膜される一方、ウエハ裏面
には成膜されない。そのために、ウエハの搬送時にウエ
ハの側面に与えられる種々の衝撃により、ＣＶＤ膜の膜
剥がれが生じるという問題があった。特に、ストレスの
大きいメタル系のＣＶＤ膜では、膜剥がれの現象が著し
かった。膜剥がれが生じると、パーティクルの発生を招
き、後続のプロセスの支障となることが多い。

【００１１】そこで、従来は、この膜剥がれを防止する
ために、次のような方法が採用されていた。即ち、ウエ
ハ全面にレジスト膜を成膜した後、フォトリソグラフィ
・プロセスを用いてウエハ周辺部のレジスト膜のみを除
去してウエハ周辺部のＣＶＤ膜を露出させ、次いで露出
したウエハ周辺部のＣＶＤ膜をドライエッチング装置に
よって除去する。このように、膜剥がれを引き起こすウ
エハ周辺部のＣＶＤ膜を予め除去しておくことにより、
ＣＶＤ膜の膜剥がれの発生を未然に防止する方法が、従
来、取られて来た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の膜剥がれ防止方法では、ＣＶＤ成膜工程からドライエ
ッチング工程までの間に、いくつかの装置による処理を
要し、その間にＣＶＤ膜の膜剥がれが起こり、パーティ
クル発生の原因になるという問題があった。また、フォ
トリソグラフィ・プロセス、ドライエッチング・プロセ
スで、それぞれ、露光装置、ドライエッチング装置を使
用しなければならず、設備費及び運転費の増大を招き、
ＣＶＤ膜を経済的に成膜することが難しいという問題が
あった。

【００１３】そこで、本発明の目的は、ＣＶＤ膜の膜剥
がれによるパーティクル発生を防止するようにした平行
平板型ＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ膜の成膜方法を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る平行平板型ＣＶＤ成膜装置は、内部に
中空部を有する上部平行平板と、上部平行平板と対向し
て下方に配置され、ウエハを載置させる下部平行平板
と、下部平行平板を上部平行平板に向けて昇降させるリ
フターとを反応室内に有し、上部平行平板が、第１のク
リーニング用ガスを含むガスを導入するために上面の中
央に設けられた第１のガス入口と、下面のほぼ全面にわ
たり延在するシャワーヘッドとを備え、ガスをガス入口
から導入し、中空部を経由して、シャワーヘッドから分
散させつつ流出させるようにしている、平行平板型ＣＶ
Ｄ成膜装置において、上部平行平板は、第１のガス入口
とは別に設けられた第２のガス入口と、第２のガス入口
に接続され、中空部を貫通してシャワーヘッド周辺領域
にガス出口を有するガス導入管と、シャワーヘッド周辺
領域とシャワーヘッド中央領域とを区画する隔壁を有す
シャワーヘッドとを備え、第２のガス入口から第１のク
リーニング用ガスとは異なる組成の第２のクリーニング
用ガスを導入することを特徴としている。

【００１５】本発明の平行平板型ＣＶＤ成膜装置では、
反応室内でＣＶＤ膜をウエハ上に成膜した後、不活性ガ
スを導入してシャワーヘッドの中央領域から流出させ、
反応室内をパージして、反応ガスを反応室から除去す
る。次いで、リフターを起動して下部平行平板を上部平
行平板に接近させた後、シャワーヘッドからの不活性ガ
スの流出を継続しつつ、第２のクリーニング用ガス入口
から第１のクリーニング用ガスとは異なる第２のクリー
ニング用ガスを導入し、シャワーヘッドの周辺領域から
流出させる。ウエハ中央領域は不活性ガスの流出により
正圧に維持されているので、第２のクリーニング用ガス
は圧力の低いウエハ周辺部に沿って流れるので、これに
より、ウエハ周辺部に成膜されたＣＶＤ膜は、エッチン
グ除去される。好適には、第２のクリーニング用ガスと
して、平行平板型ＣＶＤ成膜装置でウエハ上に成膜する
ＣＶＤ膜をエッチングするエッチングガスを導入する。

【００１６】本発明に係るＣＶＤ膜の成膜方法は、上述
の本発明に係る平行平板型ＣＶＤ成膜装置を使ってウエ
ハ上にＣＶＤ膜を成膜する方法であって、反応室内でＣ
ＶＤ膜をウエハ上に成膜するステップと、不活性ガスを
導入してシャワーヘッドの中央領域から流出させて反応
室内をパージし、反応ガスを反応室から除去するステッ
プと、リフターを起動して下部平行平板を上部平行平板
に接近させるステップと、下部平行平板を上部平行平板
に接近させた状態で、シャワーヘッドの中央領域から不
活性ガスの流出を継続しつつ、第２のクリーニング用ガ
ス入口から第１のクリーニング用ガスとは異なる第２の
クリーニング用ガスを導入し、シャワーヘッドの周辺領
域から流出させるステップと、ウエハを反応室から搬出
した後、第１のクリーニング用ガスを導入して、反応室
の室壁をクリーニングするステップとを備えることを特
徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係るＣＶＤ成膜装置の実施形
態の一例であって、図１は本実施形態例のＣＶＤ成膜装
置の要部、即ち上部平行平板の構成を示す模式的断面
図、及び図２（ａ）は本実施形態例の上部平行平板に設
けるシャワーヘッドの斜視図、図２（ｂ）はシャワーヘ
ッドの平面図である。本実施形態例のＣＶＤ成膜装置
は、上部平行平板及びシャワーヘッドの構成を除いて、
図４から図６に示した従来のＣＶＤ成膜装置１０と同じ
構成を備えている。

【００１８】本実施形態例のＣＶＤ成膜装置に設ける上
部平行平板６０は、図６に示す上部平行平板２６の構成
に加えて、図１に示すように、クリーニング用ガス入口
４８とは別に、上部平行平板２６の対向する上面周辺部
２箇所に設けられた第２のクリーニング用ガス入口６２
と、図７に示す従来のシャワーヘッド４２とは構成の異
なるシャワーヘッド６４とを備えている。第２のクリー
ニングガス入口６２に接続された導入管６６は、上部平
行平板６０内の中空部３８を貫通して、ガス出口６８を
シャワーヘッド６４の周辺部に有する。

【００１９】シャワーヘッド６４は、図２に示すよう
に、図７に示す従来のシャワーヘッド４２の構成に加え
て、シャワーヘッド周辺領域７０をシャワーヘッド中央
領域７２から区画する円筒状の隔壁７４を備えている。
シャワーヘッド周辺領域７０及びシャワーヘッド中央領
域７４には、多数のガス出口孔５０が従来のシャワーヘ
ッド４２と同様に一様な分布で設けてある。

【００２０】次に、図１及び図４を参照して、本実施形
態例のＣＶＤ成膜装置を使ってＣＶＤ膜を成膜する方法
を説明する。先ず、前述した従来の成膜方法と同じ手順
で、反応室１２内でＣＶＤ膜をウエハ上に成膜する。 （１）ＣＶＤ膜の成膜の終了後、反応室１２内の反応ガ
スを完全に除去するために、不活性ガス入口４６から不
活性ガス、例えば窒素ガスを導入して反応室１２内をパ
ージする。 （２）次に、リフター３０を起動して下部平行平板２８
を上部平行平板６０に近づけ、その間隔を広くとも１ｍ
ｍ以下にする。 （３）次に、シャワーヘッド６４の中央領域７２から不
活性ガスを流出させつつ、第２のクリーニング用ガス入
口６２から第１のクリーニング用ガスとは異なる第２の
クリーニング用ガスを導入し、シャワーヘッド６４の周
辺領域７０から流出させる。この際、ウエハ中央領域
は、不活性ガスの流出により正圧になっており、第２の
クリーニング用ガスは、圧力の低いウエハ周辺部に沿っ
て流れ、圧力の高いウエハ中央領域に流れ込むようなこ
とは生じない。したがって、第２のクリーニング用ガス
は、ウエハ周辺部に沿って流れる。これにより、ウエハ
周辺部に成膜されたＣＶＤ膜は、図３に示すように、エ
ッチング除去される。

【００２１】以下、前述した従来の成膜方法と同様な手
順で同様にして、ウエハＷを反応室１２から搬出し、次
いで反応室１２を第１のクリーニング用ガスでクリーニ
ングする。本実施形態例では、ウエハ周辺部のＣＶＤ膜
の除去のために、第２のクリーニング用ガスを既に導入
しているので、それにより反応室１２のチャンバ２４の
壁面がかなりクリーニングされているので、第１のクリ
ーニング用ガスの導入量が少なくて済み、かつクリーニ
ング時間が短くなる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ周辺部のＣＶＤ
膜が反応室内で予め除去されるので、ＣＶＤ膜の膜剥が
れによるパーティクルの発生が抑制される。しかも、ウ
エハを反応室から搬出する前に、反応室側壁に付着して
いるＣＶＤ膜をも第２のクリーニング用ガスで除去する
ので、パーティクルの発生を最少限に抑えることができ
る。また、本発明方法は、従来のフォトリソグラフィ及
びエッチングによるウエハ周辺部のＣＶＤ膜除去方法に
比べて、遙に容易で単純なプロセスによりウエハ周辺部
のＣＶＤ膜を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例のＣＶＤ成膜装置の要部、即ち上部
平行平板の構成を示す模式的断面図である。

【図２】図２（ａ）は実施形態例のＣＶＤ成膜装置の上
部平行平板に設けるシャワーヘッドの斜視図、図２
（ｂ）はシャワーヘッドの平面図である。

【図３】実施形態例のＣＶＤ成膜装置で成膜したＣＶＤ
膜の形状を示すウエハ断面図である。

【図４】ＣＶＤ成膜装置の全体的構成を説明する模式的
平面図である。

【図５】従来の平行平板型ＣＶＤ成膜装置の反応室の構
造を示す模式的断面図である。

【図６】従来の平行平板型ＣＶＤ成膜装置の反応室に設
けた上部平行平板及び下部平行平板の構造を示す模式的
断面図である。

【図７】図７（ａ）はシャワーヘッドの斜視図、図７
（ｂ）はシャワーヘッドの平面図である。

【図８】従来のＣＶＤ成膜装置で成膜したＣＶＤ膜の形
状を示すウエハ断面図である。

【符号の説明】

１０……従来のＣＶＤ成膜装置、１２……反応室、１４
……第１のゲートバルブ、１５……搬送ロボット、１６
……ロードロック室、１８……ウエハ位置合わせ室、２
０……第２のゲートバルブ、２２……カセット、２４…
…チャンバ、２６……上部平行平板、２８……下部平行
平板、３０……リフター、３２……排気管、３４……Ａ
ＰＣ装置、３６……ガス入口、３８……中空部、４０…
…邪魔板、４２……シャワーヘッド、４４……反応ガス
入口、４６……不活性ガス入口、４８……クリーニング
用ガス入口、５０……ガス出口孔、６０……実施形態例
のＣＶＤ成膜装置に設けた上部平行平板、６２……第２
のクリーニング用ガス入口、６４……シャワーヘッド、
６６……導入管、６８……ガス出口、７０……シャワー
ヘッド周辺領域、７２……シャワーヘッド中央領域、７
４……隔壁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に中空部を有する上部平行平板と、
   上部平行平板と対向して下方に配置され、ウエハを載置
   させる下部平行平板と、下部平行平板を上部平行平板に
   向けて昇降させるリフターとを反応室内に有し、上部平
   行平板が、第１のクリーニング用ガスを含むガスを導入
   するために上面の中央に設けられた第１のガス入口と、
   下面のほぼ全面にわたり延在するシャワーヘッドとを備
   え、ガスをガス入口から導入し、中空部を経由して、シ
   ャワーヘッドから分散させつつ流出させるようにしてい
   る、平行平板型ＣＶＤ成膜装置において、 上部平行平板は、第１のガス入口とは別に設けられた第
   ２のガス入口と、第２のガス入口に接続され、中空部を
   貫通してシャワーヘッド周辺領域にガス出口を有するガ
   ス導入管と、シャワーヘッド周辺領域とシャワーヘッド
   中央領域とを区画する隔壁を有すシャワーヘッドとを備
   え、 第２のガス入口から第１のクリーニング用ガスとは異な
   る組成の第２のクリーニング用ガスを導入することを特
   徴とする平行平板型ＣＶＤ成膜装置。
2. 【請求項２】 第２のクリーニング用ガスが、平行平板
   型ＣＶＤ成膜装置によってウエハ上に成膜するＣＶＤ膜
   をエッチングするエッチングガスであることを特徴とす
   る請求項１に記載の平行平板型ＣＶＤ成膜装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の平行平板型ＣＶ
   Ｄ成膜装置を使ってウエハ上にＣＶＤ膜を成膜する方法
   であって、 反応室内でＣＶＤ膜をウエハ上に成膜するステップと、 不活性ガスを導入してシャワーヘッドの中央領域から流
   出させて反応室内をパージし、反応ガスを反応室から除
   去するステップと、 リフターを起動して下部平行平板を上部平行平板に接近
   させるステップと、 下部平行平板を上部平行平板に接近させた状態で、シャ
   ワーヘッドの中央領域から不活性ガスの流出を継続しつ
   つ、第２のクリーニング用ガス入口から第１のクリーニ
   ング用ガスとは異なる第２のクリーニング用ガスを導入
   し、シャワーヘッドの周辺領域から流出させるステップ
   とウエハを反応室から搬出した後、第１のクリーニング
   用ガスを導入して、反応室の室壁をクリーニングするス
   テップとを備えることを特徴とするＣＶＤ膜の成膜方
   法。
4. 【請求項４】 第２のクリーニング用ガスが、平行平板
   型ＣＶＤ成膜装置によってウエハ上に成膜するＣＶＤ膜
   をエッチングするエッチングガスであることを特徴とす
   る請求項３に記載のＣＶＤ膜の成膜方法。