JP2003188162A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

Info

Publication number
JP2003188162A
JP2003188162A JP2002320338A JP2002320338A JP2003188162A JP 2003188162 A JP2003188162 A JP 2003188162A JP 2002320338 A JP2002320338 A JP 2002320338A JP 2002320338 A JP2002320338 A JP 2002320338A JP 2003188162 A JP2003188162 A JP 2003188162A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
vacuum
vacuum chamber
slit
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002320338A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Nakamura
恒夫 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002320338A priority Critical patent/JP2003188162A/ja
Publication of JP2003188162A publication Critical patent/JP2003188162A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空排気通路の設ける排気の穴形状をスリッ
ト状にすることにより、シャワー電極から吹き出された
プロセスガスの流れを真空チャンバ全周に渡り均一にす
る。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、真空状態
維持可能な真空チャンバ1内に、プラズマを発生させる
ための平行平板型の高周波電極及びプロセスガス吹き出
し口(シャワー電極2部)とガス排気口6とを有するプ
ラズマ処理装置において、前記真空チャンバ1内に設け
られ、真空チャンバ1内のその他の領域とは分離する形
で設けられた前記排気口6に繋がる真空排気のための真
空排気通路5に、ほぼ前記真空チャンバ1の全周にわた
るスリット状の排気穴24aを備えていることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ処理装
置に関するものであり、更に詳細には、その真空チャン
バ内に形成される真空排気通路の構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI、TFT液晶等に代表され
る薄膜応用デバイスの製造には、プラズマCVD装置
(以下P−CVD装置と記す)、スパッタ装置、及び、
エッチング装置等各種のプラズマ処理装置が用いられて
いる。
【0003】プラズマCVD装置は、高速成膜、低温成
膜、段差被覆性、及び、密着性等に優れ、有望な薄膜デ
バイス製造装置である。
【0004】図6は、P−CVD装置の一例を示す概略
断面図である。真空チャンバ1内に、ガス導入部を兼ね
るシャワー電極2と、ウエハー加熱ヒーターを兼ねる下
部電極3が対向して備わっている。真空排気系は、真空
チャンバ内の真空排気経路を制限する排気邪魔板4及
び、真空チャンバ内壁で形成される真空排気経路5、真
空チャンバ1下方に設けられたガス排気口6、排気配管
経路に設けられた排気経路の開閉バルブ8、排気コンダ
クタンス調整バルブ9、及び、真空排気ポンプ10等に
より構成されている。
【0005】ウエハー15がロードロック室より搬送ロ
ボット(図示せず)により250〜450℃に保持され
た下部電極3上に移載され、5〜50mmの所定の放電
ギャップ長に調整される。次に、シリコン窒化膜(Si
N膜)の場合、モノシラン(SiH4)、アンモニア
(NH3)、及び、窒素(N2)ガスが、各々、10〜5
00SCCM、10〜500SCCM、及び、100〜
7000SCCM、シャワー電極2を通して真空チャン
バ内1内に導入される。その後、真空排気系に設けられ
たコンダクタンス調整バルブ9により、0.1〜8To
rrの圧力に調整され、高周波電源12より、高周波整
合器11を通してシャワー電極2に、50〜1000W
の13.56MHzの高周波電力が供給され、シャワー
電極2と下部電極3の間にプラズマを発生させ膜形成を
行う。
【0006】なお、シリコン酸化膜の場合には、導入ガ
スが、SiH4、N2O等に変わるだけで同様のプロセス
となる。
【0007】上記において、シャワー電極2より導入さ
れたプロセスガスは、図6において矢印Aで示された様
に、排気邪魔板4にほぼ等間隔で開けられた4〜12個
の穴4a、真空排気経路5を通り、排気口6から真空排
気ポンプ10へと引かれていく。このように排気邪魔板
4を設けることにより、シャワー電極2から真空チャン
バ1に導入されたプロセスガスが等方的に排気口6に向
かうようになり、ウエハー面内の分布が改善されてい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
排気邪魔板4では、真空排気通路5に繋がる排気穴4a
が限定されており、シャワー電極2から吹き出したガス
は最終的には限定された排気穴4aに集まって排気され
ていくことになる。従って、図7に示すように、排気穴
4a間のガス密度が少なくなり、それに対応して膜厚分
布が生じていた。図7中、曲線Aは、ガス密度を模式的
に表したもので、外周側に山になっているところが高
く、内側に谷になっているところがガス密度が低いこと
を表している。又、このような限られた排気穴4aで近
年の厳しい膜厚分布要求を達成するためにはチャンバ外
径を大きくし、ガスが集中する領域を遠く離す方法も考
えられるが、装置の大型化になり、製造コスト、設置面
積の増大という課題が生じるようになる。
【0009】本発明は、上記点に鑑み、さらにガス密度
の均一化が図れる排気通路を備えたプラズマ処理装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、真空状態維持可能な真空チャンバ内に、プラズマ
を発生させるための平行平板型の高周波電極、プロセス
ガス吹き出し口、及び、ガス排気口を有するプラズマ処
理装置であって、前記真空チャンバ内に設けられ、真空
チャンバ内のその他の領域とは分離する形で設けられた
前記排気口に繋がる真空排気のための真空排気通路に、
ほぼ前記真空チャンバの全周にわたるスリット状の排気
穴を備えていることを特徴としている。
【0011】また、本発明のプラズマ処理装置は、上記
のプラズマ処理装置において、前記真空チャンバ内に設
けられた真空排気通路は、前記真空チャンバ内壁の一部
と少なくとも1個以上の排気邪魔板により構成され、該
排気邪魔板に前記真空排気通路のスリット状の排気穴が
形成されていてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を基
に説明する。
【0013】図1は、本発明の第1の実施例のP−CV
D装置の概略断面図である。図1において、1は真空チ
ャンバ、2はガス導入口を兼ねるシャワー電極、3はヒ
ータを兼ねる下部電極、6はガス排気口、7はウエハー
移載機構(いわゆるリフトピン)である。
【0014】真空排気経路5は、真空チャンバ内壁5
b、真空チャンバ1と同一体に構成されている対向壁5
a、及び、排気邪魔板24で構成されている。又、真空
排気経路5はガス排気口6、排気経路の開閉バルブ8、
排気コンダクタンス調整バルブ9、及び、真空排気ポン
プ10等に繋がっている。又、シャワー電極12には、
高周波整合器11を介して、13.56MHzの高周波
電源12に接続されている。排気邪魔板24に形成した
排気スリット24aは、ガス流量に対する排気コンダク
タンスを考慮し、且つ、真空チャンバ1内のガス流を均
一にするよう真空チャンバのほぼ全周にわたり開けてい
る。
【0015】このような構成のP−CVD装置では、シ
ャワー電極2から吹き出したプロセスガスは、真空チャ
ンバ1のほぼ全周にわたる排気邪魔板の排気スリット2
4aに向かって排気されていくため、ガス流の面内分布
が大幅に改善され、結果、ウエハーの膜厚分布等の改善
が達成できた。
【0016】図2に排気邪魔板24の一部拡大斜視図を
示す。排気邪魔板24は、例えば、厚さTは、1〜10
mmで、アルミナ等のセラミックス、又は、Al、Al
合金、SUS等の金属等で形成される。又、金属製の場
合には、耐プラズマ性を考慮し、アルマイト、セラミッ
クス溶射、フッ化処理、めっき等の表面処理を施しても
良い。排気スリット24aの幅Wは、余り狭いと、反応
生成物の付着により穴詰まりになる危険性があり、又、
加工歪み、及び、加工精度によるスリット幅の不均一性
の影響が顕著になる等の理由により、0.2mm、より
好ましくは、0.5mm以上が好ましい。又、広すぎる
と排気邪魔板の役割が薄れ、排気口6直上へのガス流の
集中に繋がる。
【0017】図3は、排気邪魔板24aの厚さが2mm
の場合で、SiH4流量250SCCM、NH3流量85
SCCM、N2流量3500SCCM、ガス圧4.5T
orr、RFパワー750Wにより形成したウエハー上
の膜厚分布と、排気邪魔板24の厚さTを排気スリット
24aの幅Wで除したK=T/Wの関係を示すものであ
る。K<0.4のスリット幅では、上述のようにガス流
の集中が生じ、膜厚分布の劣化に繋がり2%を越えてし
まいスリット形状にした効果が失われる。又、Kの上限
値は、上述のスリット幅0.5mm以上、又は、真空排
気邪魔板の排気コンダクタンスにより決定され、一義的
には定まらない。
【0018】なお、本実施例で用いた排気邪魔板24
は、図2に示されるように、1枚の平板状の板で形成さ
れ、排気邪魔板24が分断しないように24bで示した
スリットが形成していない領域は存在するが、ほぼ全周
にわたりスリットを形成している。スリットを形成しな
い幅は高々2〜5mmであり、ガス流を殆ど乱すことは
ない。排気邪魔板24は、複数枚に分割されたものでも
取付時に隙間を開けないよう留意する、又は、その為の
機構を設けておけば支障はない。又、スリット24aは
図1で示される対向壁5aに形成する事も可能である
が、真空チャンバ1の下方になりガス流を乱しやすく、
又、中央シャワー電極3に近くガス流の乱れをウエハー
15に及ぼしやすい。その為、スリット24aは、排気
邪魔板24の真空チャンバ1の内壁に近い方に設ける方
がより好ましい。
【0019】上記実施例のP−CVD装置による成膜プ
ロセスを説明する。まず、真空排気された真空チャンバ
1にSiウエハー15を搬入し、成膜用のプロセスガス
として、SiH4(シラン)、NH3(アンモニア)、N
2(窒素)を、各々10〜500SCCM、10〜50
0SCCM、100〜7000SCCM、シャワー電極
2を通して導入し、0.1〜8Torrのガス圧に排気
系に設けられた排気コンダクタンス調整バルブ9により
調整する。基板温度は、250〜450℃、放電ギャッ
プ(シャワー電極2と下部電極3間距離)は、5〜50
mmに設定されている。その後、高周波電源系12よ
り、高周波整合器111を通してシャワー電極に13.
56MHzの高周波電力が100〜1000W供給する
SiN膜を形成する。
【0020】このようにして成膜されたSiN膜は、従
来の膜厚分布±3〜5%以下から±0.5〜2%以下に
改善できたことが確かめられた。
【0021】図4は、本発明の第2の実施例を示すの排
気邪魔板である。真空排気邪魔板24の形状がL字形を
なし、これを直接真空チャンバ1内に挿入する事により
真空排気通路5を形成できる形になっている。第1の実
施例の排気通路5は削り込みによる溝の上部に平板状の
真空排気邪魔板24を載せる形で形成されているが、真
空チャンバ1の加工が煩雑であり、メンテナンスがやり
にくいと言う課題もあった。これに対し、第2の実施例
の真空排気邪魔板24を用いることにより、図1で示し
たような対向壁5aが不要になり、真空チャンバ1の形
状がシンプルになり、又、メンテナンス時には真空排気
邪魔板24を取り除くことにより、広いスペースが確保
でき作業がやり易い利点が得られた。同図では、一部の
みを示しているが、排気邪魔板24が分断しないように
24bで示したスリットが形成していない領域は存在す
るが、ほぼ全周にわたりスリットを形成していること
は、第1の実施例と同様である。
【0022】図5は、反応性イオンエッチング装置への
適用例を示す概略断面図である。装置の基本構成は、図
1のP−CVD装置と同じであるが、高周波電源12が
ウエハー保持電極を兼ねる下部電極3に接続されてい
る。真空排気経路5は、第1、第2の実施例のどちらの
排気邪魔板24を用いても良い。
【0023】CF4、C26、NF3等のフッ素系のガ
ス、及び、必要に応じて、O2、N2O等の酸素を含むガ
スを、シャワー電極2を通して、真空チャンバ1内に導
入し、0.01〜1Torrのガス圧に調整し、13.
56MHzの高周波電力100〜1000Wを下部電極
3に供給し、SiN膜、又は、SiO2膜等のエッチン
グを行ったところ、エッチング均一性が向上した。
【0024】以上、本発明の実施例では、主にSiN膜
に関するプロセスを基に説明してきたが、SiO2、ア
モルファスSi等の成膜装置、反応性エッチング装置に
も適用可能である。又、本発明の実施例では、主たる放
電が、13.56MHzの高周波放電の実施例を示した
が、50kHzからの低周波による放電でもマイクロ波
による放電でも適用可能である。又、装置が半導体用、
液晶用、又は、薄膜太陽電池、薄膜磁気ヘッド等の他の
薄膜デバイス用であっても、装置の大きさ等の変化であ
って、基本構成要素は変わらず、本発明が適用出来る。
【0025】さらに、真空排気邪魔板24の排気スリッ
ト幅を場所により変えてもよい。例えば、図1又は図5
において、排気スリット24aの幅が全周にわたり同一
であれば、ガス排気口6直上が排気能力が高くガス流が
集中し易くなる。これに対処して、さらに、全周に渡り
より均一な排気コンダクタンスにする為には、平面的に
見て、ガス排気口6の直上から離れた位置にかけ排気ス
リット24aの幅を順次を広げるようにするとよい。排
気スリット24aの幅の広げ方は、ほぼ連続的に広げる
ことも、段階的に広げることも可能である。又、広げ方
は、ガス排気口直上で最も狭く、最も離れた位置で最も
広くなるようにし、ガス排気口の数、位置、及び、薄膜
プロセス条件を基に決定すればよい。
【0026】このように、本発明のプラズマ処理装置
は、真空排気通路に形成されたスリット状の排気穴の幅
が、場所により変えられてなるものであってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上の通り、本発明の請求項1に記載の
プラズマ処理装置では、真空チャンバのほぼ全周にわた
る真空排気のためのスリット状の穴により、ガス流の真
空チャンバ内の分布を均一にすることができ、その結
果、例えば、P−CVD又装置では、膜厚、及び、膜特
性の均一性を向上させることができる。又、反応性イオ
ンエッチング装置への適用では、エッチング分布を向上
させることができる。請求項2に記載のプラズマ処理装
置によれば、簡便に真空排気スリットを備えた真空排気
経路を形成できる。又、請求項3に記載のプラズマ処理
装置では、より真空チャンバ内のガス流の分布を均一に
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すP−CVD装置の
概略断面図である。
【図2】第1の実施例における排気邪魔板の構成を示す
一部拡大斜視図である。
【図3】本発明の排気スリットによる膜厚分布を説明す
る図である。
【図4】本発明の第2の実施例における排気邪魔板の他
の構成例を示す一部拡大斜視図である。
【図5】本発明の反応性イオンエッチング装置への適用
例を示す概略断面図である。
【図6】従来のP−CVD装置を示す概略断面図であ
る。
【図7】従来のP−CVD装置の排気邪魔板及びガス密
度模式図である。
【符号の説明】
1 真空チャンバ 2 シャワー電極 3 下部電極 24 排気邪魔板 24a 排気用スリット 5 真空排気経路 6 ガス排気口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空状態維持可能な真空チャンバ内に、プ
    ラズマを発生させるための平行平板型の高周波電極、プ
    ロセスガス吹き出し口、及び、ガス排気口を有するプラ
    ズマ処理装置において、前記真空チャンバ内に設けら
    れ、真空チャンバ内のその他の領域とは分離する形で設
    けられた前記排気口に繋がる真空排気のための真空排気
    通路に、ほぼ前記真空チャンバの全周にわたるスリット
    状の排気穴を備えていることを特徴とするプラズマ処理
    装置。
  2. 【請求項2】前記真空チャンバ内に設けられた真空排気
    通路は、前記真空チャンバ内壁の一部と少なくとも1個
    以上の排気邪魔板により構成され、該排気邪魔板に前記
    真空排気通路のスリット状の排気穴が形成されてなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
JP2002320338A 2002-11-01 2002-11-01 プラズマ処理装置 Pending JP2003188162A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002320338A JP2003188162A (ja) 2002-11-01 2002-11-01 プラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002320338A JP2003188162A (ja) 2002-11-01 2002-11-01 プラズマ処理装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01629398A Division JP3450173B2 (ja) 1998-01-29 1998-01-29 プラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003188162A true JP2003188162A (ja) 2003-07-04

Family

ID=27606760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002320338A Pending JP2003188162A (ja) 2002-11-01 2002-11-01 プラズマ処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003188162A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016149526A (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 エーエスエム アイピー ホールディング ビー.ブイ. 半導体製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016149526A (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 エーエスエム アイピー ホールディング ビー.ブイ. 半導体製造装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4217299B2 (ja) 処理装置
US9263298B2 (en) Plasma etching apparatus and plasma etching method
JP5202486B2 (ja) ガスディフューザのホールデザインによるプラズマ均一性制御
JP2003324072A (ja) 半導体製造装置
TWI744673B (zh) 負載鎖定整合斜面蝕刻器系統
US6849131B2 (en) Truncated dummy plate for process furnace
KR101928969B1 (ko) 성막 장치
KR20210057669A (ko) 플라즈마 처리 장치
JP3350433B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4151308B2 (ja) 処理装置のガス導入方法
JP2003188162A (ja) プラズマ処理装置
JP2000223429A (ja) 成膜装置、成膜方法及びクリ―ニング方法
JPH11312672A (ja) プラズマcvd装置及び成膜方法並びにクリーニング方法
JP3675065B2 (ja) ドライエッチング方法
JP3450173B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2004186404A (ja) プラズマ処理装置
JPH11317396A (ja) エッチング装置
JP3485505B2 (ja) 処理装置
JP2630089B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP3282326B2 (ja) プラズマ処理装置
JPH03224222A (ja) 成膜方法
US20220301827A1 (en) Substrate processing apparatus including shower head and edge ring and related methods of manufacturing semiconductor devices
JP3261795B2 (ja) プラズマ処理装置
JP3279466B2 (ja) 半導体ウエハの処理装置及び半導体素子
JPH11329975A (ja) 枚葉式エピタキシャル成長装置及びそのクリーニング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Effective date: 20050727

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060307

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060427

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20060427

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

A02 Decision of refusal

Effective date: 20060704

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02