JP2532401Z - - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、バイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置、特にＣＶＤ反応室内で発生し
て基板（ウエハー）上に形成される膜に付着するパーティクル（粒子）個数を低
減することができるバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 近年、ＵＬＳＩの開発において、高集積化、高速化に伴い、微細加工技術及び
クリーン化技術への要求は、益々厳しいものとなっている。 【０００３】 特に、基板（ウエハー）上に形成された膜上に付着する不純物、異物としての
パーティクル（粒子）が絶縁破壊、リーク等の問題をひきおこし、歩留の低下、
信頼性の低下を招いている。従って、各製造プロセスにおいてパーティクルの低
減化がこれまで以上に必要となっている。 【０００４】 約２００〜３５０℃の低温で絶縁膜その他を平坦に形成できる成膜法であるバ イアスＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ（以下、単にＥＣＲ−
ＣＶＤと記す）装置を用いる方法においても、上記パーティクルの問題は例外で
ない。 【０００５】 【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置では、上記パーティクルを低減する
ための機構がほとんど皆無であった。 【０００６】 従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、図４に示されているように、ＥＣＲプラズマ発
生室２０とプラズマＣＶＤ室２１とからなり、マイクロ（μ）波（２．４５ＧＨ
ｚ）１を導入する導波管２をコイル３で囲み、Ｎ2Ｏ及びＡｒ１０を供給し、電
磁界をマイクロ波１に与えることによってプラズマを発生させ（プラズマ発生室
：４）、石英からなるプラズマ引出し窓５を介してプラズマＣＶＤ反応を起こす
プラズマ反応室（以下、チャンバーと記す）６へプラズマを送り、一方、成膜の
ための原料ガス（例えばＳｉＨ4）を原料ガスリング７を介してチャンバー６へ
送り、イオン及び電子の衝突効果によって反応ガスを活性化し、基板としてのウ
エハー８表面に所定の膜を成膜するものである。プラズマ発生室４の内壁は石英
コート１３が施されており、ＳＵＳからのＣｒ，Ｆｅ，Ｎｉ等の汚染物、パーテ
ィクルの防止を行なう。また、μ波導入部には石英製のガラス窓がついている。
ウエハー８は支持台としての試料台（サセプター）９上に支持されている。ＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ法は電子サイクロトロン共鳴を応用しているので電力吸収効率が高く
、また磁場による閉じ込め効果があり、高密度のプラズマ発生を行なうことがで
きる。 【０００７】 このような従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置での成膜では原料ガスがチャンバー６全
体に広がるため、ウエハー８表面に反応生成物が堆積するだけでなく、図４に破
線で示したようにチャンバー壁１１の内面その他プラズマ引出し窓５、サセプタ
ー９のそれぞれの露出面（以下、チャンバー内面と記す）にも同様に堆積して膜
１２を形成する。その膜１２が適時剥離し、上記問題のパーティクルが発生する と考えられる。 【０００８】 このパーティクルの発生原因と考えられるチャンバー６内面に形成される膜１
２の剥離は、成膜時のプラズマ中に存在するイオン及び電子の衝突によりチャン
バー６内の温度が上昇し、成膜後の温度降下によって生ずる堆積膜とＳＵＳ３０
８等のチャンバー内面下地金属のそれぞれの熱収縮率の差によるものと考えられ
る。 【０００９】 そこで、本考案は所定の膜を基板上に形成している際に基板表面に付着するパ
ーティクル個数を低減できるバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ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】 この発明においては、基板を支持する試料台と、該試料台を固定するクランプ
部と、プラズマＣＶＤ室の内壁部、及びＥＣＲプラズマ発生室からプラズマを引
き出す引き出し部のそれぞれに、基板及びその近傍をプラズマによる発熱量を補
償して一定温度に保持するための加熱装置と冷却装置とを具備し、該加熱装置と
冷却装置を同時に作動可能に設定するものである。 【００１１】 【作用】 本考案では、基板８上に膜を形成してる間は勿論、膜を形成する前及び形成し
た後も、少なくとも基板８の近傍が常に一定温度に保持できるため、プラズマＣ
ＶＤ室２１内面と該内面のぞれぞれの熱収縮率の差を小さくすることが可能とな
り、基板上に付着するパーティクル個数を低減させることができる。 【００１２】 【実施例】 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 【００１３】 図１は、本考案に係るバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略断面図を示す 。 【００１４】 図１において、図４と同一部分は同一符号で示す。すなわち、本実施例装置は
ＥＣＲプラズマ発生室２０とプラズマＣＶＤ室２１からなり、１はマイクロ波、
２は導波管、３はコイル、４はプラズマ発生室、５はプラズマ引出し窓、６はプ
ラズマ反応室（チャンバー）、７は原料ガスリング、８は基板としてのウエハー
、９は試料台（サセプター）、１０はＮ2Ｏ及びＡｒ、１１はチャンバー壁、１
３は石英コート、１４はヒーター、１５は冷却水供給管である。 【００１５】 このように、図１に示したＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、図４に示した従来のＥＣＲ
−ＣＶＤ装置において、ウエハー８（基板）を支持する試料台（サセプター）９
内にヒーター１４と冷却水供給管１５を設けた構造となっている。ヒーター１４
は抵抗加熱である。 【００１６】 本実施例では、ウエハー８表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を成長させる
ためプラズマ発生室４内に原料ガスとしてのＮ2Ｏ及びＡｒ１０を供給し、プラ
ズマ反応室６内に原料ガスとしてＳｉＨ4を原料ガスリング７を介して供給する
。 【００１７】 本実施例では、まずＳｉＯ2膜をウエハー８上に形成する前に予めヒーター１
４を動作させたチャンバー６内部全体を所定の温度に加熱し、恒温状態に保持す
る。 【００１８】 成膜中はプラズマ中のイオンや電子の衝突による発熱量を十分に熱交換が行え
る条件で冷却水供給管１５を介して冷却水を供給する。なお、冷却水を供給して
いる間もヒーター１４を上記恒温条件に保持した状態にしておく。 【００１９】 このようにして、サセプター９を３１０℃及び４４０℃に加熱した場合、及び
サセプター９を全く加熱しない場合、それぞれについてウエハー８表面に付着し たパーティクル（粒子）の数をパーティクルカウンターを用いて測定し、その結
果を表１に示す。 【００２０】 【表１】 【００２１】 なお、上記本考案実施例、従来例の成膜条件は下記の通りとした （イ）原料ガス流量ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ＝２０／３５［ＳＣＣＭ］ （ロ）ＲＦパワー＝４００［Ｗ］ （ハ）マイクロ（μ）波（２．４５ＧＨｚ）パワー＝１０００［Ｗ］ （ニ）チャンバー内圧力＝８．０×１０-4［Ｔｏｒｒ］ （ホ）生成時間＝９［分］ 上記従来例（サセプター９加熱無し）でサセプター９の温度は成膜中７５〜１
０５℃の範囲を示した。また、上記表１のパーティクル個数は本考案実施例、従
来例はいずれもメンテナンス後のデータである。また、本考案の実施例のうちサ
セプター９を４４０℃の温度に加熱した場合、ウエハー表面への付着のパーティ
クル個数はウエハー８枚連続成膜を行なったうち、抜き取りで３枚を測定した結
果である。 【００２２】 表１からサセプター９を３１０℃、４４０℃に加熱した本考案実施例の方が、
ウエハー８表面に付着するパーティクル個数が従来例より低減されているのがわ
かる。 【００２３】 図２はウエハーをおさえる装置としてメカクランプを設けた場合のヒーター、
冷却水供給機構を示す模式図である。 【００２４】 図２に示すように、試料台（サセプター）９内のウエハー８近傍には図１と同
様にヒーター１４、冷却水供給管１５が設けられ、更にメカクランプ１６ａ内に
もヒーター１７ａ、及びメカクランプホルダー１６ｂ内にもヒーター１７ｂ、冷
却水供給管１９が設けられている。メカクランプ１６ａ及びメカクランプホルダ
ー１６ｂは石英ガラス等で作られている。 【００２５】 図３は図１で示された実施例に更にチャンバー６の壁及びプラズマ引出し窓５
等にヒーター１８、冷却水供給管１９を交互に配設して恒温効果を高めるように
した構造を示した実施例概略図である。 【００２６】 本装置を用いた場合も上記と同様にパーティクルの低減が確認された。 【００２７】 【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、ウエハー近傍は勿論、チャンバー内を
予め恒温条件に保持しているため成膜時チャンバー内面に付着した成膜とチャン
バー壁の熱収縮率の差が小さくなり、その成膜剥離を防止でき、ウエハー表面へ
のパーティクル付着を低減することができる。
て基板（ウエハー）上に形成される膜に付着するパーティクル（粒子）個数を低
減することができるバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 近年、ＵＬＳＩの開発において、高集積化、高速化に伴い、微細加工技術及び
クリーン化技術への要求は、益々厳しいものとなっている。 【０００３】 特に、基板（ウエハー）上に形成された膜上に付着する不純物、異物としての
パーティクル（粒子）が絶縁破壊、リーク等の問題をひきおこし、歩留の低下、
信頼性の低下を招いている。従って、各製造プロセスにおいてパーティクルの低
減化がこれまで以上に必要となっている。 【０００４】 約２００〜３５０℃の低温で絶縁膜その他を平坦に形成できる成膜法であるバ イアスＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ（以下、単にＥＣＲ−
ＣＶＤと記す）装置を用いる方法においても、上記パーティクルの問題は例外で
ない。 【０００５】 【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置では、上記パーティクルを低減する
ための機構がほとんど皆無であった。 【０００６】 従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、図４に示されているように、ＥＣＲプラズマ発
生室２０とプラズマＣＶＤ室２１とからなり、マイクロ（μ）波（２．４５ＧＨ
ｚ）１を導入する導波管２をコイル３で囲み、Ｎ2Ｏ及びＡｒ１０を供給し、電
磁界をマイクロ波１に与えることによってプラズマを発生させ（プラズマ発生室
：４）、石英からなるプラズマ引出し窓５を介してプラズマＣＶＤ反応を起こす
プラズマ反応室（以下、チャンバーと記す）６へプラズマを送り、一方、成膜の
ための原料ガス（例えばＳｉＨ4）を原料ガスリング７を介してチャンバー６へ
送り、イオン及び電子の衝突効果によって反応ガスを活性化し、基板としてのウ
エハー８表面に所定の膜を成膜するものである。プラズマ発生室４の内壁は石英
コート１３が施されており、ＳＵＳからのＣｒ，Ｆｅ，Ｎｉ等の汚染物、パーテ
ィクルの防止を行なう。また、μ波導入部には石英製のガラス窓がついている。
ウエハー８は支持台としての試料台（サセプター）９上に支持されている。ＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ法は電子サイクロトロン共鳴を応用しているので電力吸収効率が高く
、また磁場による閉じ込め効果があり、高密度のプラズマ発生を行なうことがで
きる。 【０００７】 このような従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置での成膜では原料ガスがチャンバー６全
体に広がるため、ウエハー８表面に反応生成物が堆積するだけでなく、図４に破
線で示したようにチャンバー壁１１の内面その他プラズマ引出し窓５、サセプタ
ー９のそれぞれの露出面（以下、チャンバー内面と記す）にも同様に堆積して膜
１２を形成する。その膜１２が適時剥離し、上記問題のパーティクルが発生する と考えられる。 【０００８】 このパーティクルの発生原因と考えられるチャンバー６内面に形成される膜１
２の剥離は、成膜時のプラズマ中に存在するイオン及び電子の衝突によりチャン
バー６内の温度が上昇し、成膜後の温度降下によって生ずる堆積膜とＳＵＳ３０
８等のチャンバー内面下地金属のそれぞれの熱収縮率の差によるものと考えられ
る。 【０００９】 そこで、本考案は所定の膜を基板上に形成している際に基板表面に付着するパ
ーティクル個数を低減できるバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ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】 この発明においては、基板を支持する試料台と、該試料台を固定するクランプ
部と、プラズマＣＶＤ室の内壁部、及びＥＣＲプラズマ発生室からプラズマを引
き出す引き出し部のそれぞれに、基板及びその近傍をプラズマによる発熱量を補
償して一定温度に保持するための加熱装置と冷却装置とを具備し、該加熱装置と
冷却装置を同時に作動可能に設定するものである。 【００１１】 【作用】 本考案では、基板８上に膜を形成してる間は勿論、膜を形成する前及び形成し
た後も、少なくとも基板８の近傍が常に一定温度に保持できるため、プラズマＣ
ＶＤ室２１内面と該内面のぞれぞれの熱収縮率の差を小さくすることが可能とな
り、基板上に付着するパーティクル個数を低減させることができる。 【００１２】 【実施例】 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 【００１３】 図１は、本考案に係るバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略断面図を示す 。 【００１４】 図１において、図４と同一部分は同一符号で示す。すなわち、本実施例装置は
ＥＣＲプラズマ発生室２０とプラズマＣＶＤ室２１からなり、１はマイクロ波、
２は導波管、３はコイル、４はプラズマ発生室、５はプラズマ引出し窓、６はプ
ラズマ反応室（チャンバー）、７は原料ガスリング、８は基板としてのウエハー
、９は試料台（サセプター）、１０はＮ2Ｏ及びＡｒ、１１はチャンバー壁、１
３は石英コート、１４はヒーター、１５は冷却水供給管である。 【００１５】 このように、図１に示したＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、図４に示した従来のＥＣＲ
−ＣＶＤ装置において、ウエハー８（基板）を支持する試料台（サセプター）９
内にヒーター１４と冷却水供給管１５を設けた構造となっている。ヒーター１４
は抵抗加熱である。 【００１６】 本実施例では、ウエハー８表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を成長させる
ためプラズマ発生室４内に原料ガスとしてのＮ2Ｏ及びＡｒ１０を供給し、プラ
ズマ反応室６内に原料ガスとしてＳｉＨ4を原料ガスリング７を介して供給する
。 【００１７】 本実施例では、まずＳｉＯ2膜をウエハー８上に形成する前に予めヒーター１
４を動作させたチャンバー６内部全体を所定の温度に加熱し、恒温状態に保持す
る。 【００１８】 成膜中はプラズマ中のイオンや電子の衝突による発熱量を十分に熱交換が行え
る条件で冷却水供給管１５を介して冷却水を供給する。なお、冷却水を供給して
いる間もヒーター１４を上記恒温条件に保持した状態にしておく。 【００１９】 このようにして、サセプター９を３１０℃及び４４０℃に加熱した場合、及び
サセプター９を全く加熱しない場合、それぞれについてウエハー８表面に付着し たパーティクル（粒子）の数をパーティクルカウンターを用いて測定し、その結
果を表１に示す。 【００２０】 【表１】 【００２１】 なお、上記本考案実施例、従来例の成膜条件は下記の通りとした （イ）原料ガス流量ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ＝２０／３５［ＳＣＣＭ］ （ロ）ＲＦパワー＝４００［Ｗ］ （ハ）マイクロ（μ）波（２．４５ＧＨｚ）パワー＝１０００［Ｗ］ （ニ）チャンバー内圧力＝８．０×１０-4［Ｔｏｒｒ］ （ホ）生成時間＝９［分］ 上記従来例（サセプター９加熱無し）でサセプター９の温度は成膜中７５〜１
０５℃の範囲を示した。また、上記表１のパーティクル個数は本考案実施例、従
来例はいずれもメンテナンス後のデータである。また、本考案の実施例のうちサ
セプター９を４４０℃の温度に加熱した場合、ウエハー表面への付着のパーティ
クル個数はウエハー８枚連続成膜を行なったうち、抜き取りで３枚を測定した結
果である。 【００２２】 表１からサセプター９を３１０℃、４４０℃に加熱した本考案実施例の方が、
ウエハー８表面に付着するパーティクル個数が従来例より低減されているのがわ
かる。 【００２３】 図２はウエハーをおさえる装置としてメカクランプを設けた場合のヒーター、
冷却水供給機構を示す模式図である。 【００２４】 図２に示すように、試料台（サセプター）９内のウエハー８近傍には図１と同
様にヒーター１４、冷却水供給管１５が設けられ、更にメカクランプ１６ａ内に
もヒーター１７ａ、及びメカクランプホルダー１６ｂ内にもヒーター１７ｂ、冷
却水供給管１９が設けられている。メカクランプ１６ａ及びメカクランプホルダ
ー１６ｂは石英ガラス等で作られている。 【００２５】 図３は図１で示された実施例に更にチャンバー６の壁及びプラズマ引出し窓５
等にヒーター１８、冷却水供給管１９を交互に配設して恒温効果を高めるように
した構造を示した実施例概略図である。 【００２６】 本装置を用いた場合も上記と同様にパーティクルの低減が確認された。 【００２７】 【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、ウエハー近傍は勿論、チャンバー内を
予め恒温条件に保持しているため成膜時チャンバー内面に付着した成膜とチャン
バー壁の熱収縮率の差が小さくなり、その成膜剥離を防止でき、ウエハー表面へ
のパーティクル付着を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本考案に係るバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の一実施例の概略断面図であ
る。 【図２】 ウエハーをおさえる装置としてメカクランプを設けた場合のヒーター、冷却水
供給機構を示す模式図である。 【図３】 本考案に係るバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の他の実施例の概略断面図で
ある。 【図４】 従来のバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略断面図である。 【符号の説明】 １ マイクロ（μ）波 ２ 導波管 ３ コイル ４ プラズマ発生室 ５ プラズマ引出し窓 ６ プラズマ反応室（チャンバー） ７ 原料ガスリング ８ ウエハー（基板） ９ 試料台（サセプター） １０ Ｎ2Ｏ、Ａｒ １１ チャンバー壁 １２ 付着形成された膜 １３ 石英コート １４ ヒーター（加熱装置） １５，１９ 冷却水供給管（冷却装置） １６ａ メカクランプ １６ｂ メカクランプホルダー １７ａ，１７ｂ，１８ ヒーター ２０ ＥＣＲプラズマ発生室 ２１ プラズマＣＶＤ室
る。 【図２】 ウエハーをおさえる装置としてメカクランプを設けた場合のヒーター、冷却水
供給機構を示す模式図である。 【図３】 本考案に係るバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の他の実施例の概略断面図で
ある。 【図４】 従来のバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略断面図である。 【符号の説明】 １ マイクロ（μ）波 ２ 導波管 ３ コイル ４ プラズマ発生室 ５ プラズマ引出し窓 ６ プラズマ反応室（チャンバー） ７ 原料ガスリング ８ ウエハー（基板） ９ 試料台（サセプター） １０ Ｎ2Ｏ、Ａｒ １１ チャンバー壁 １２ 付着形成された膜 １３ 石英コート １４ ヒーター（加熱装置） １５，１９ 冷却水供給管（冷却装置） １６ａ メカクランプ １６ｂ メカクランプホルダー １７ａ，１７ｂ，１８ ヒーター ２０ ＥＣＲプラズマ発生室 ２１ プラズマＣＶＤ室
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ＥＣＲプラズマ発生室と、プラズマＣＶＤ反応により基板上に
膜を形成するプラズマＣＶＤ室からなるバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置にお
いて、 前記基板を支持する試料台と、該試料台を固定するクランプ部と、前記プラズ
マＣＶＤ室の内壁部、及び前記ＥＣＲプラズマ発生室からプラズマを引き出す引
き出し部のそれぞれに、前記基板及びその近傍をプラズマによる発熱量を補償し
て一定温度に保持するための加熱装置と冷却装置とを具備し、該加熱装置と冷却
装置を同時に作動可能に設定する ことを特徴とするバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ装置。
Family
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