JP2900725B2 - プラズマcvd法 - Google Patents

プラズマcvd法

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JP2900725B2 JP27271592A JP27271592A JP2900725B2 JP 2900725 B2 JP2900725 B2 JP 2900725B2 JP 27271592 A JP27271592 A JP 27271592A JP 27271592 A JP27271592 A JP 27271592A JP 2900725 B2 JP2900725 B2 JP 2900725B2
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孝浩 中東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜室内に設置した高
周波電極とこれに対向する接地電位の基体ホルダのうち
該ホルダに基体を支持させ、前記成膜室内を所定成膜真
空度に維持しつつ前記高周波電極と前記基体間にプロセ
スガスを導入するとともに前記高周波電極に高周波電圧
を印加して該ガスをプラズマ化し、該プラズマに前記基
体を曝すことで該基体上に成膜するプラズマCVD法に
関する。
【0002】
【従来の技術】この種のプラズマCVD法は、各種半導
体デバイスの製造、基体上への超伝導膜の形成、機械部
品等への耐食性、耐摩耗性膜の形成等に広く利用されて
いる。その従来例を図4を参照して説明する。図4は従
来のプラズマCVD装置の代表的な例を示している。こ
の装置は、成膜室1内に高周波電極2と、これに対向す
る接地された基体ホルダ3とを設けた平行平板型プラズ
マCVD装置である。電極2にはマッチングボックス2
1を介して高周波電源(RF電源)22が接続されてい
る。ホルダ3にはこれに支持される被成膜基体の成膜温
度を制御するヒータ31が付設されている。
【0003】高周波電極2にはプロセスガスの導入管4
1が一体的に形成されており、これにはマスフローコン
トローラ421、422・・・及び電磁開閉弁431、
432・・・を介してプロセスガス源441、442・
・・が接続されている。これらコントローラ、弁及びガ
ス源は使用ガス種に応じ準備され、導入管41に接続さ
れる。また、成膜室1には電磁開閉弁51を介して排気
ポンプ52が接続されている。
【0004】この従来装置により例えばシリコン(S
i)ウェハ上にアモルファスシリコン膜や窒化シリコン
(SiNx)膜を形成するには次のように行う。すなわ
ち、先ず、基体ホルダ3にSiウェハ9を取り付ける。
次いで、成膜室1内を弁51を開き、ポンプ52を運転
して所定の成膜真空度に維持しつつ該成膜室1内にプロ
セスガスを導入し、電源22をオンして電極2に高周波
電圧を印加する。
【0005】プロセスガスはアモルファスシリコン膜の
成膜では、例えばガス源441をSi無機化合物(シラ
ンSiH4 、ジシランSi2 6 等)のガス源として用
い、ガス源442を水素ガス源として用い、SiNx膜
の成膜では、例えばガス源441をSi無機化合物のガ
ス源とし、ガス源442を例えばアンモニア(NH3
ガス源として用いる等する。そして弁431、432等
を開き、マスフローコントローラ421、422等にて
各ガスの流量を所定のものに制御しつつ導入する。
【0006】また、Siウェハ9を必要に応じ、ヒータ
31にて所定温度に加熱する。かくして、導入したガス
をプラズマ化して分解し、このプラズマにウェハ9を曝
してその表面にアモルファスシリコン膜やSiNx膜を
形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この成
膜方法では、形成された膜にプラズマ中で発生したパー
ティクルが付着したり、混入したりして膜欠陥を生じさ
せるという問題がある。本発明者は、この膜欠陥発生の
原因の一つは、成膜終了後、RF電源22の停止時に、
プラズマ生成中、換言すれば成膜中に成膜室内に発生
し、気相中のシース部に捕獲されていたパーティクルが
ウェハ9上に降り注ぐことによると考え、次の実験を行
った。その結果、RF電源停止時にシース部に捕獲され
ていたパーティクルがウェハ9上に降り注ぐことを確認
した。
【0008】すなわち、電極2とウェハ9との間にレー
ザビームを照射しつつ該レーザビーム照射プラズマ領域
をCCDカメラにて観測することで、プラズマ消滅後、
換言すればRF電源22のオフ後、数秒を経てパーティ
クルがウェハ9に衝突することを確認した。この実験に
おける成膜条件等は次のとおりであった。 RF電源 13.56MHz、500W プロセスガス SiH4 :28sccm、NH3
200sccm 室内ガス圧 1.0Torr ウェハ温度 室温 入射レーザ 0.5W 形成膜 SiNx そこで本発明は、成膜室内に設置した高周波電極とこれ
に対向する接地電位の基体ホルダのうち該ホルダに基体
を支持させ、前記成膜室内を所定成膜真空度に維持しつ
つ前記高周波電極と前記基体間にプロセスガスを導入す
るとともに前記高周波電極に高周波電圧を印加して該ガ
スをプラズマ化し、該プラズマに前記基体を曝すことで
該基体上に成膜するプラズマCVD法であって、成膜室
内気相中のシース部に捕獲されたパーティクルが成膜終
了後、基体に付着したり、混入したりすることを抑制し
て該基体を搬出できるプラズマCVD法を提供すること
を課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明プラズマCVD法は、少なくとも次のいずれかの工程
を含むことを特徴とする。 成膜終了後、前記高周波
電極への高周波電圧印加を停止するとともに高周波電極
及び前記ホルダ上の基体の間にパージガスを導入して前
記成膜室から排気することにより気相中パーティクルを
排出し、その後前記基体を前記成膜室から搬出する工
程。 成膜終了後、前記高周波電極に正バイアスを印
加しつつ前記基体を前記成膜室から搬出する工程。
成膜終了後、前記基体に負バイアスを印加しつつ該基体
を前記成膜室から搬出する工程。
【0010】前記〜の各工程は、これを適宜組み合
わせて実施することも考えられる。前記の工程で使用
するパージガスとしては、例えば窒素ガス、Arガス等
の不活性ガスが考えられる。前記及びの各工程は、
パーティクルがプラズマ停止後も長く、例えば10 5
-3の密度では数秒のオーダで負に帯電して存在するこ
とによる。
【0011】
【作用】本発明プラズマCVD法のうち、前記工程を
採用するものでは、成膜終了後、高周波電極への高周波
電圧印加を停止するととに成膜室内に導入されたパージ
ガスと共にパーティクルが成膜室外へ排出され、それに
よって基体へのパーティクル付着、混入が抑制される。
前記工程を採用するものでは、成膜終了後、高周波電
極に正バイアスが印加されることで負に帯電したパーテ
ィクルが該電極に吸引され、それによって基体へのパー
ティクルの付着、混入が抑制される。
【0012】前記工程を採用するものでは、成膜終了
後、前記基体に負バイアスが印加されることで、負に帯
電したパーティクルが該基体から斥けられ、それによっ
て基体へのパーティクルの付着、混入が抑制される。
【0013】
【実施例】以下、本発明プラズマCVD法の実施の例を
その実施のための装置例とともに説明する。図1はかか
る装置の1例の概略断面図、図2はかかる装置の他の例
の概略断面図、図3はかかる装置のさらに他の例の概略
断面図である。図1の装置は、成膜室1にマスフローコ
ントローラ61及び電磁開閉弁62を介してパージガス
源63が接続され、これによって高周波電極2とホルダ
3上の基体90との間にパージガスを導入できる点を除
き、図4の装置と実質上同構成である。なお、この装置
の場合、成膜室1のパージガス導入口aと排気口bと
は、共に電極2とホルダ3の間の領域に臨んでおり、且
つ、互いに対向する位置に配置されている。
【0014】図2の装置は、高周波電極2をスイッチ2
3の切り替えによりRF電源22又は電圧可変の正バイ
アス電源24に接続できる点を除いて図4の装置と実質
上同構成である。図3の装置は、ホルダ3をスイッチ3
2の切り替えによりグランド又は電圧可変の負バイアス
電源33のいずれかに接続できる点を除いて図4の装置
と実質上同構成である。
【0015】図1から図3の各装置を用い、次のように
プラズマCVD法を実施した。いずれの装置による場合
でも、シリコン基板(ウェハ)90上にアモルファスシ
リコン(a−Si)膜の成膜と、窒化シリコン(SiN
x)膜の成膜を行った。成膜条件は次のとおりである。 a−Si成膜 1)成膜条件 成膜真空度:0.5Torr 基板温度 :300℃ 高周波電力:200W、13.56MHz 使用ガス :SiH4 28ccm H2 200ccm 基板 :200×200mm コーニング70
59 高周波電極、基板ホルダサイズ:300×300m
m 2)結果 成膜速度 :120Å/min 膜厚 :1000Å SiNx成膜 1)成膜条件 成膜真空度:0.85Torr 基板温度 :350℃ 高周波電力:400W、13.56MHz 使用ガス :SiH4 28ccm NH3 200ccm N2 50ccm 基板 :200×200mm コーニング70
59 高周波電極、基板ホルダサイズ:300×300m
m 2)結果 成膜速度 :200Å/min 膜厚 :3000Å 図1の装置による成膜では、成膜終了後、RF電源22
を停止するとともに、弁62を開き、パージガス源63
から窒素ガス(N2 )を500ccm成膜室1内へ導入
するとともに弁51は開いたままとし、排気ポンプ52
を運転し続けた。これを約30秒間続けたのち、基板を
搬出した。
【0016】図2の装置による成膜では、成膜終了後、
RF電源22を停止するとともに、高周波電源2を正バ
イアス電源24に接続し、+80Vの正バイアスを印加
しつつ基板を搬出した。図3の装置による成膜では、成
膜終了後、RF電源22を停止するとともに、ホルダ3
を負バイアス電源33に接続することで基板90に−7
0Vの負バイアスを印加しつつ基板を搬出した。
【0017】また、図には示していないが、別途、図2
及び図3の装置を組み合わせた装置、すなわち、電極2
への正バイアス印加、ホルダ3への負バイアス印加を共
に可能にした装置を準備し、成膜終了後、電極2への正
バイアス(+80V)印加とホルダ3への負バイアス
(−70V)印加を同時に行いつつ、基板を搬出するこ
とも行った。
【0018】さらに比較のため、前記いずれの実施例も
採用しない、前記と同成膜条件の従来成膜も行った。搬
出した基板の6インチSiウエハにおける0.3μm以
上のパーティクル数を測定したところ次のとおりであっ
た。 パーティクルの数 a−Si成膜 SiNx成膜 (1) N2 パージ有り 80 120 (2) 高周波電極への正バイアス印加 20 30 (3) 基板ホルダへの負バイアス印加 30 45 (2)、(3) の併用 10 20 (1)、(2)、(3) のいずれも採用しない場合 200 300 以上の結果より、本発明実施例による場合は、従来法よ
りも基板へのパーティクル付着が抑制されることが分か
る。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、成
膜室内に設置した高周波電極とこれに対向する接地電位
の基体ホルダのうち該ホルダに基体を支持させ、前記成
膜室内を所定成膜真空度に維持しつつ前記高周波電極と
前記基体間にプロセスガスを導入するとともに前記高周
波電極に高周波電圧を印加して該ガスをプラズマ化し、
該プラズマに前記基体を曝すことで該基体上に成膜する
プラズマCVD法であって、成膜室内気相中のシース部
に捕獲されたパーティクルが成膜終了後、基体に付着し
たり、混入したりすることを抑制して該基体を搬出でき
るプラズマCVD法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明プラズマCVD法を実施する装置の1例
の概略断面図である。
【図2】本発明プラズマCVD法を実施する装置の他の
例の概略断面図である。
【図3】本発明プラズマCVD法を実施する装置のさら
に他の例の概略断面図である。
【図4】従来プラズマCVD装置例の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 成膜室 2 高周波電極 21 マッチングボックス 22 RF電源 23 切り替えスイッチ 24 正バイアス電源 3 基体ホルダ 31 ヒータ 32 切り替えスイッチ 33 負バイアス電源 41 ガス導入管 421、422 マスフローコントローラ 431、432 電磁開閉弁 441、442 プロセスガス源 51 電磁開閉弁 52 排気ポンプ 61 マスフローコントローラ 62 電磁開閉弁 63 パージガス源 90 基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成膜室内に設置した高周波電極とこれに
    対向する接地電位の基体ホルダのうち該ホルダに基体を
    支持させ、前記成膜室内を所定成膜真空度に維持しつつ
    前記高周波電極と前記基体間にプロセスガスを導入する
    とともに前記高周波電極に高周波電圧を印加して該ガス
    をプラズマ化し、該プラズマに前記基体を曝すことで該
    基体上に成膜するプラズマCVD法において、成膜終了
    後、前記高周波電極への高周波電圧印加を停止するとと
    もに該高周波電極及び前記ホルダ上の基体の間にパージ
    ガスを導入して前記成膜室から排気することにより気相
    中パーティクルを排出し、その後前記基体を前記成膜室
    から搬出する工程を含むことを特徴とするプラズマCV
    D法。
  2. 【請求項2】 成膜室内に設置した高周波電極とこれに
    対向する接地電位の基体ホルダのうち該ホルダに基体を
    支持させ、前記成膜室内を所定成膜真空度に維持しつつ
    前記高周波電極と前記基体間にプロセスガスを導入する
    とともに前記高周波電極に高周波電圧を印加して該ガス
    をプラズマ化し、該プラズマに前記基体を曝すことで該
    基体上に成膜するプラズマCVD法において、成膜終了
    後、前記高周波電極に正バイアスを印加しつつ前記基体
    を前記成膜室から搬出する工程を含むことを特徴とする
    プラズマCVD法。
  3. 【請求項3】 成膜室内に設置した高周波電極とこれに
    対向する接地電位の基体ホルダのうち該ホルダに基体を
    支持させ、前記成膜室内を所定成膜真空度に維持しつつ
    前記高周波電極と前記基体間にプロセスガスを導入する
    とともに前記高周波電極に高周波電圧を印加して該ガス
    をプラズマ化し、該プラズマに前記基体を曝すことで該
    基体上に成膜するプラズマCVD法において、成膜終了
    後、前記基体に負バイアスを印加しつつ該基体を前記成
    膜室から搬出する工程を含むことを特徴とするプラズマ
    CVD法。
  4. 【請求項4】 成膜室内に設置した高周波電極とこれに
    対向する接地電位の基体ホルダのうち該ホルダに基体を
    支持させ、前記成膜室内を所定成膜真空度に維持しつつ
    前記高周波電極と前記基体間にプロセスガスを導入する
    とともに前記高周波電極に高周波電圧を印加して該ガス
    をプラズマ化し、該プラズマに前記基体を曝すことで該
    基体上に成膜するプラズマCVD法において、 成膜終了後、前記高周波電極への高周波電圧印加を停止
    するとともに該高周波電極及び前記ホルダ上の基体の間
    にパージガスを導入して前記成膜室から排気することに
    より気相中パーティクルを排出し、その後前記基体を前
    記成膜室から搬出する工程、 成膜終了後、前記高周波電極に正バイアスを印加しつつ
    前記基体を前記成膜室から搬出する工程、 成膜終了後、前記基体に負バイアスを印加しつつ該基体
    を前記成膜室から搬出する工程のうち少なくとも二つを
    併用することを特徴とするプラズマCVD法。
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