(57)【要約】【課題】基板面内の膜厚分布の良好な、化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置を提供する。【解決手段】チャンバー１０内で生成ガス６を用いて化学気相成長により基板５上に薄膜を成膜するＣＶＤ装置１において、生成ガス６を導入するガス導入管２０がチャンバー１０の内壁に接して配管され、チャンバー１０内に配置され基板５に生成ガス６を供給する上部プレート１１に接続されている。このことから、チャンバー１０内部の温度とほぼ等しい生成ガス６が上部プレート１１のシャワープレート１３から吐出される。このことから、生成ガス６の吐出が所定の温度に保持された基板５の温度に影響を与えることなく、基板５面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とする。【選択図】図１
2009191281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内で生成ガスを用いて化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記生成ガスを導入するガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して配管され、前記チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記ガス吐出部としての第１のプレートと、
前記基板が載置される第２のプレートと、を備え、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとが対向して配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置において、
前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、らせん状に配管されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の成膜装置において、
前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、前記チャンバーの上部および下部で折り返すように連続して前記チャンバーの内周に配管されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置において、
前記チャンバー内に配管された前記ガス導入管を覆うアルミニウムの保護板が設けられたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、電気光学装置などの製造において、化学気相成長法を用いた成膜装置が用いられている。
例えば成膜装置として、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置が知られている。枚葉式の平行平板型のＣＶＤ装置は、チャンバー内に第１のプレートと第２のプレートが対向して配置され、第１のプレートには生成ガスを第２のプレートに向かって噴出するシャワープレートが設けられている。第２のプレートには基板が載置され、基板の温度を２００〜８００℃に保持されている。この状態で生成ガスをチャンバー内に流入させ、加熱された基板表面で化学気相反応を行わせて基板に所望の薄膜を成膜している。また、減圧雰囲気で第１のプレートと第２のプレートの間にプラズマを発生させて、熱エネルギーだけでなくプラズマエネルギーを併用して成膜を行うプラズマＣＶＤ装置も同様な化学気相反応を利用している。
ＣＶＤ装置において、基板の温度と成長する膜の膜厚とには相関があり、基板面内の膜厚ばらつきを少なくするために、特許文献１には基板の加熱に用いるヒータを複数のゾーンに分割して、ヒータ温度を独立させて制御することで、基板面内温度の均一化を図る技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０９２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＣＶＤ装置では、基板に対向する第１のプレートのシャワープレートから生成ガスが基板に向かって噴出する構造となっている。生成ガスはチャンバーの外部からガス導入管にてシャワープレートに供給している。このため、基板温度と噴出する生成ガスの温度に大きな差がある場合には、基板の温度が部分的に低下して面内で不均一な分布となり、基板面内の膜厚ばらつきが大きくなる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる成膜装置は、チャンバー内で生成ガスを用いて化学気相成長により基板上に薄膜が成膜される成膜装置であって、前記生成ガスを導入するガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して配管され、前記チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、生成ガスを導入するガス導入管がチャンバーの内壁に接して配管され、チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されている。このため、ガス導入管の中の生成ガスはほぼチャンバーの温度に近い温度に上昇し、ガス吐出部から吐出される。つまり、チャンバー内部の温度とほぼ等しい生成ガスがガス吐出部から吐出される。このことから、生成ガスの吐出が所定の温度に保持された基板の温度に影響を与えることなく、基板面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とする。
また、チャンバーに伝導される熱を利用して生成ガスを温めることから、生成ガスの加熱のためにヒータを使用することがなく、省エネルギーを促進することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス吐出部としての第１のプレートと、前記基板が載置される第２のプレートと、を備え、前記第１のプレートと前記第２のプレートとが対向して配置されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、第１のプレートと第２のプレートとが対向して配置され、第１のプレートのシャワープレートから、第２のプレートに載置された基板に均等に生成ガスが供給され、面内における膜厚ばらつきの少ない成膜処理が可能となる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、らせん状に配管されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、ガス導入管がチャンバーの内壁に接してらせん状に配管されているため、ガス導入管の経路をチャンバー内で長く引き回せ、ガス吐出部から吐出するガスの温度をチャンバーの温度に近い温度で保つことが容易となる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、前記チャンバーの上部および下部で折り返すように連続して前記チャンバーの内周に配管されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、ガス導入管がチャンバーの内壁に接してチャンバーの上部および下部で折り返すように連続して配管されているため、ガス導入管の経路をチャンバー内で長く引き回せ、ガス吐出部から吐出するガスの温度をチャンバーの温度に近い温度で保つことが容易となる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる成膜装置において、前記チャンバー内の前記ガス導入管を覆うアルミニウムの保護板が設けられたことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、チャンバー内のクリーニングなどでプラズマを生成する場合に、プラズマの生成にガス導入管の材質が影響することがなく、安定的にプラズマを生成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。本実施形態では、成膜装置としてＣＶＤ装置を例にとり説明する。
（実施形態）
【００１７】
図１は本実施形態のＣＶＤ装置を説明する模式説明図である。図２は、チャンバーに配管されたガス導入管の配管状態を示す説明図である。
ＣＶＤ装置１は、枚葉式の平行平板型であり、アルミニウムを母材とするチャンバー１０に第１のプレート１１と第２のプレート１４とが対向して配置されている。
チャンバー１０には、生成ガス６をチャンバー１０外部から内部に導入する銅、アルミニウムなどで形成されたガス導入管２０が設けられている。チャンバー１０の下方の外壁からガス導入管２０が貫通し、チャンバー１０の内壁に接して、チャンバー１０の上方に向かってガス導入管２０が配管され、ガス吐出部である第１のプレート１１の接続口２３に接続されている。なお、チャンバー１０内のガス導入管２０の配管は図２に示すように、らせん状に配管されている。
さらに、ガス導入管２０を覆う、アルミニウムで形成された保護板２５が設けられ、この保護板２５の表面は、アルマイト処理されている。
【００１８】
第１のプレート１１には拡散プレート１２とシャワープレート１３が設けられている。拡散プレート１２は接続口２３から導入された生成ガス６を拡散させ、多数のガス噴出口を有するシャワープレート１３から均等に生成ガス６を吐出するように設けられている。そして、シャワープレート１３から第２のプレート１４に向かって生成ガス６が噴出する構造となっている。
【００１９】
第２のプレート１４は、基板５を載置する載置台１５を含んでおり、載置台１５にはリフトピン穴１６が設けられている。リフトピン穴１６にはチャンバー１０内に基板５を搬入・搬出させる際に基板５を支持するリフトピン１７が挿入されている。リフトピン１７を昇降させることで、基板の受け渡しが行われている。
また、第２のプレート１４の下方にはランプ３０が配置され、ランプ３０で載置台１５を照射することで基板５の加熱が行われる。
チャンバー１０には排気口３１が設けられ、この排気口３１には真空ポンプ３２が接続され、チャンバー１０内の気体を外部に排出可能に構成されている。
【００２０】
上記の構成のＣＶＤ装置１における成膜は、以下のように行われる。
載置台１５の上に基板５を載置した後、各種材料の生成ガス６をシャワープレート１３から基板５上へ送り出す。このとき、生成ガス６はチャンバー１０の内壁をらせん状に配管されたガス導入管２０に導かれて、第１のプレート１１の拡散プレート１２を通ってシャワープレート１３から吐出する。チャンバー１０内における第２のプレート１４の載置台１５が高温に加熱されることから、その熱がチャンバー１０に伝導されて温まった状態にあり、その内壁に配管されたガス導入管２０は、チャンバー１０とほぼ同じ温度に保たれる。そして、そのガス導入管２０内を流動する生成ガス６も温められて、チャンバー１０とほぼ同じ温度となる。このことから、シャワープレート１３から基板５上に吐出される生成ガス６はチャンバー１０とほぼ同じ温度となる。
【００２１】
そして、２００〜８００℃に保持された基板５の主面で分解、還元、酸化、または置換などの化学気相反応を行わせて、基板５の主面に所望の薄膜を成膜する。例えば、ＳｉＨ4ガス、Ｏ2ガスなどの生成ガスを導入してＳｉＯ2膜を基板５上に成膜する。
成膜に寄与しない余分な生成ガス６はチャンバー１０の底部に形成された排気口３１から真空ポンプ３２を用いて排気される。
【００２２】
以上、本実施形態のＣＶＤ装置１は、生成ガス６を導入するガス導入管２０がチャンバー１０の内壁に接して配管され、チャンバー１０内に配置された第１のプレート１１に接続されている。このため、ガス導入管２０の中の生成ガス６はほぼチャンバー１０の温度に近い温度に上昇し、シャワープレート１３から吐出される。つまり、チャンバー１０の温度とほぼ等しい生成ガス６がシャワープレート１３から吐出される。このことから、生成ガス６の吐出が所定の温度に保持された基板５の温度に影響を与えることはない。このようにして、基板５面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とするＣＶＤ装置１を提供できる。
また、チャンバー１０に伝導される熱を利用することから、生成ガス６の加熱のためにヒータを使用することがなく、省エネルギーを促進することができる。
【００２３】
また、ガス導入管２０がチャンバー１０の内壁に接してらせん状に配管されているため、ガス導入管２０の経路をチャンバー１０内で長く引き回せ、シャワープレート１３から吐出するガスの温度をチャンバー１０の温度に近い温度で保つことが容易となる。
さらに、ガス導入管２０を覆うアルミニウムの保護板２５が設けられていることから、チャンバー１０内のクリーニングなどでプラズマを生成する場合に、プラズマの生成にガス導入管２０の材質が影響することがなく、安定的にプラズマを生成することが可能である。
【００２４】
なお、本実施形態ではガス導入管２０のチャンバー１０内壁への配管をらせん状としたが、他の配管として、図３に示すように、チャンバー１０内壁に接してチャンバー１０の上部および下部で折り返して配管してもよい。
このようにすれば、らせん状の配管と同様に、ガス導入管２０の経路をチャンバー１０内で長く引き回せ、シャワープレート１３から吐出する生成ガス６の温度をチャンバー１０の温度に近い温度で保つことが容易となる。
【００２５】
なお、本実施形態ではＣＶＤ装置にて説明したが、本発明は成膜に熱エネルギーとプラズマエネルギーとを利用するプラズマＣＶＤ装置においても実施することが可能である。
例えば、枚葉式の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置は、減圧雰囲気中において１対の電極の間に基板が置かれ、この電極に高周波の電圧をかけることで放電状態を作り、ここに生成ガスを流すことでプラズマを発生させ、基板に所定の膜を堆積させて成膜が行われる。このようなプラズマＣＶＤ装置では、膜の成長を促進させるために基板の温度を２００〜５００℃に設定しており、シャワープレートから生成ガスが基板に吐出される。
生成ガスを導入するガス導入管がチャンバーの内壁に接して配管することで、チャンバーの温度とほぼ等しい生成ガスがシャワープレートから吐出され、生成ガスの吐出が所定の温度に保持された基板の温度に影響を与えることはない。このようにして、基板面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とするプラズマＣＶＤ装置を提供できる。
【００２６】
以上、本発明は上記のようなＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置の他に、ドライエッチング装置、アニール炉などにも利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態のＣＶＤ装置を説明する模式説明図。
【図２】本実施形態のガス導入管の配管状態を説明する説明図。
【図３】他の実施形態におけるガス導入管の配管状態を説明する説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１…ＣＶＤ装置、５…基板、６…生成ガス、１０…チャンバー、１１…ガス吐出部としての第１のプレート、１２…拡散プレート、１３…シャワープレート、１４…第２のプレート、１５…載置台、１６…リフトピン穴、１７…リフトピン、２０…ガス導入管、２３…接続口、２５…保護板、３０…ランプ、３１…排気口、３２…真空ポンプ。
【図１】
2009191281.tif 000003
【図２】
2009191281.tif 000004
【図３】
2009191281.tif 000005