JPH02175879A

JPH02175879A - 化学的気相成長方法及び化学的気相成長装置

Info

Publication number: JPH02175879A
Application number: JP32995288A
Authority: JP
Inventors: Susumu Tanaka; 進田中; Hiroshi Iizuka; 浩飯塚; Shinji Miyazaki; 伸治宮崎; Takahiko Moriya; 守屋　孝彦
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-09
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714580B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、化学的気相成長方法に関する。

（従来の技術）被処理基板例えば半導体ウェハの化学的気相成長処理に
は、例えばバッチ式のプラズマＣＶＤ処理が行なわれて
いる。このプラズマＣＶＤ処理は表面及び裏面に各１枚
ずつのウェハが設置された円板状グラファイト電極を、
石英製で内部に給電体が設けられている石英製ボート上
の長平方向に、夫々所定の間隔を開けて複数枚積載し、
隣り合う電極で極性が異なる如く上記給電体から電力を
印加して各電極間で放電を発生させる。この放電により
、導入された反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ化
した反応ガスにより上記ウェハをＣＶＤ処理するもので
ある。このようなプラズマＣＶＤ処理技術は、例えば特
開昭５５−１２３１３０号、特開昭６２−４５０３４号
、特開昭６２−９８７２０号、特開昭６２−９９４７８
号、実開昭６２−２２３８号、実開昭６２−２２３９号
、実開昭６２−２２４０号公報等に開示されている。

（発明が解決しようとする課ｍ）しかしながら上記従来の技術では、各電極を反応管内に
設け、こ、の電極間にプラズマ放電を発生させるため、
上記プラズマにより電極がスパッタリングされて電極か
ら塵埃が発生し、この塵埃により上記反応管内部及びウ
ニへが汚染されてしまた、上記反応管内に電極を設けて
いるため、この電極に供給する給電体即ちリード線を上
記°反応管内の気密を保ちつつ外部へ引き出す必要があ
り、装置構成が複雑になり、高価なものとなっていた。

また、電極の表面にウェハを設置する必要があるために
上記ウェハを１枚ずつ移替えなければならず、移替え速
度が遅いという問題があった。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、簡単な構
成で、反応炉及ぶ被処理基板の汚染を防止した状態で処
理することを可能とした化学的気相成長方法を提供しよ
うとするものである。

Ｃ発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、反応管外周に設けられた複数の電極間に電力
を印加し、この電力により上記反応管内に導入した反応
ガスをプラズマ化し、このプラズマ化したガスにより上
記反応管内に設けられた被処理基板の気相成長処理を行
なうことを特徴とする、゛化学的気相成長方法を得るも
のである。

（作　用）即ち、本発明は、反応管外周に設けられた複数の電極間
に電力を印加し、この電力により上記反応管内に導入し
た反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ化したガスに
より上記反応管内に設けられた彼処ＰＪ！基板の気相成
長処理を行なうことにより、上記電極にプラズマ化した
反応ガスが接触することはなく、そのため、電極のスパ
ッタリングは発生せず、このスパッタリング１とよる上
記反応管内及び被処理基板の汚染を防止することができ
る。また、上記反応管内に電極を設けないため、この反
応管内に給電体を外部から導入する必要はなく、上記反
応管内の気密をｎ中な構成で容品に行なうことができる
。

また、上記反応管内に設ける支持体へ上記複数枚の被処
理基板を移替える際には、この被処理基板をバッチ式で
移替えることができるため、移替え速度を速くでき、ス
ルーブツトの向上が可能となる。

（実施例）以下、本発明方法の一実施例につき、図面を参照して説
明する。

まず、ＣＶＤ装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図に示すように縦型反応炉で、
軸方向を垂直軸とする反応管１から成る処理部２と、こ
の処理部２に設定可能な被処理基板例えば半導体ウェハ
３を板厚方向に複数枚例えば１５０枚所定間隔を設けて
積載された支持体例えばボート４と、このボート４を、
上記反応管１下方の予め定められたボート４受は渡し位
置５から上記反応管１にロード・アンロードする搬送機
構６とから構成されている。

上記処理部２には、耐熱性で反応ガスに対して反応しに
くい材質例えば石英から成る上面が封止された筒状反応
管１が設けられ、この反応管ｌ内に上記ボート４を設置
可能な如く、ボート４より大口径で縦長に形成されてい
る。このような反応管１の周囲には、この反応管１内部
を所望する温度例えば３００℃に加熱可能な加熱機構例
えばコイル状のヒータ７が反応管１と所定の間隔を設け
て巻回されている。そして、上記反応管１とヒータ７と
の間には、上記反応管１の外周形状に適応させた円筒形
の導Ｗｕ体を、所定の角度間隔を設けて縦方向に複数分
割例えば対向する如く２分割させた電極８が上記ヒータ
７と常に非接触状態で設けられている。この電極８は、
導電性で上記反応管１内部の均熱効果をＨし、さらに重
金属例えばＮ　ａ　ｓ　Ｋ　ＳＭ　ｇ　ＳＦ　ｅ　ＳＣ
ｕ　ｓ　Ｎ　を等を透過しない材質例えばシリコンカー
バイト、導電性セラミック、グラファイト等で形成され
ている。そして、上記電極８には、第２図Ａ、Ｂに示す
ようにバランストランス９及びマツチングボックス１ｏ
を有したＲＦｔ源１１により、電力が供給可能とされて
いる。この電力の供給により上記対向した電極８間に放
電が起こり、上記反応管１内部の反応ガスを励起してプ
ラズマを発生可能としている。そして、このプラズマの
発生効率を向上させるため、上記反応管１外周に、上記
各電極８を近接あるいは密着させる如く、上記各電極８
を横方向にスライード移動可能とし、又、上記反応管１
の交換時等において、この反応管１を所定の位置に挿入
出するため、上記反応管１と各電極８の密着を解除管る
如く各電極２をスライド移動可能とするように移動機構
１２が設けられている。ここで、この移動機構１２と上
記電極８との結合する結合部は、上記ＲＦ電源１１との
接続端子を兼ねており、例えば移動機構１２に設けられ
た上記接続端子と電極８がスプリングワッシャ等を介し
てＳＵＳ製のネジにより止められている。この時、上記
ヒータ７の熱により上記結合部が加熱されると、電極８
及び上記ネジの熱膨脹係数の違いから、ゆるみ等が発生
するため、上記結合部を上記ゆるみ等が発生しない温度
例えば２００℃以下に設定することが好ましい。

又、上記反応管１の上部には、反応管１内部に所定の反
応ガスを供給するためのガス供給管１３が接続されてい
て、このガス供給管１３は、図示しないマスフローコン
トローラ等を介してガス供給源に接続されている。そし
て、上記反応管１の４には、反応管１内を所望の圧力に
減圧及び反応ガス等を排出可能な真空ポンプ（図示せず
）に接続されている。

上記のように構成された処理部２の反応管１内を気密に
設定する如（蓋体１５が着脱自在に設けられている。こ
の蓋体１５上方には、上記ウェハ３を積載したボート４
が設けられている。このボート４は、耐熱性で反応ガス
に幻して反応しにくい材質例えば石英からなっており、
このボート４を上記反応管１内の予め定められた高さ位
置に設定可能な保温筒１６が、上記ボート４と蓋体１５
との間に設けられている。

そして、上記蓋体１５は、例えばボールネジとモータ等
からなる搬送機構６が支持されており、縦軸方向に上記
ボート４が移動可能となっている。

上述した構成のＣＶＤ装置は、図示しない制御部で動作
制御される。

次に、上述したＣＶＤ装置による半導体ウェハ８への化
学的気相成長方法を説明する。

−まず、図示しないウェハ移替え装置によりウェハ３が
積載されたボート４を、受は渡し位置５１；設定した保
温筒１６上に、ハンドラ１７により把持搬送し載置する
。そして、上記ボート４を、搬送機構６により所定量上
昇させ、上記反応管１内の予め定められた位置に設定す
る。この時、上記反応管１下端部と上記蓋体１５を当接
させることにより、上記反応管１内部を気密としている
。

そして、図示しないパージガス導入口から上記反応管１
内に不活性ガス例えばアルゴンガス或いは窒素ガスを導
入し、上記反応管１内を上記不活性ガスに置換する。そ
して、ヒータ７により上記反応管１内を例えば３００℃
に保つ。ここで、上記ガス供給管１３から反応ガス例え
ばＳｉＨ＋（シランガス）及びＮｌ２　　（アンモニア
ガス）を反応管１内に供給し、同時にこの反応管１内を
所望の低圧状態例えば１．５Ｔｏｒｒに保つように図示
しない真空ポンプで排気制御する。そして、上記電極８
に、周波数例えば４００ｋｌｌｚの電力例えば１ｋｌｌ
ｌをＲＦ電源１１からマツチングボックス１０及びバラ
ンストランス９を介して印加する。すると、上記電極８
間に放電が起こり、即ち、反応管１内に放電が起こり、
上記反応管１内に導入された反応ガスが励起されてプラ
ズマが発生し、このプラズマ化された反応ガスにより上
記反応管１内に設けられた９１７５１３表面に例えば下
式に示す酸化拡散マスク用の気相成長処理を実行し、窒
化珪素膜を生成する。

３　Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　４　Ｎ　Ｈ３→Ｓ　ｉ　２　Ｎ４
　＋１２Ｈ２このＣＶＤ処理後、処理ガスの供給を停止
し、反応管１内部を不活性ガス例えばＮ２ガスに置換し
、常圧復帰する。そして、上記処理後のウェハ３を積載
したボート４を受は渡し位置５に搬送機構６により搬送
し処理が終了する。

上記したように反応管１内部にプラズマを発生させるが
、この時、上記反応管１外周に上記各電極８を密着させ
た状態で電力を印加することにより、上記電極８間に上
記反応管１が存在即ち反応管１材質の石英が存在するこ
ととなり、この石英の誘導率が空気より数倍高いことか
ら上記電極８間の静電容量を十分に大きくすることがで
き、上記プラズマが容易に発生し、更に強いプラズマ強
度が得られる。そのため、低いＲＦ電源１１周波数例え
ば１０ＭＨｚ以下でのプラズマの発生が可能となり、高
い周波数例えば１３．５０Ｍｌ１ｚを使用せずに上記プ
ラズマを発生させることができる。この１８．５６　Ｍ
　Ｈｚの周波数は、電波となって周囲に存在する他の装
置を誤動作させてしまうトラブルが頻雑に発生しており
、上記周波数の電波シールドは困難となっていた。しか
し、上記各電極８を反応管１外周に接触させることによ
り、上記１０　Ｍ　Ｉｔ　ｚ以下でのプラズマの発生が
可能であるため、上記のように他の装置を誤動作させる
問題は解決することができる。また、上記各電極８は移
動機構１２により上記反応管１外周と接触或いは非接触
に設定可能であるため、少なくとも上記プラズマを発生
させる場合に上記接触状態とし、上記反応管１の交換等
の場合に上記非接触状態とすることにより、上記反応管
１を容易に取り外すことができる。また、この反応管１
の取り外し時も、上記各電極８とその周囲に設けられて
いるヒータ７とは常に非接触状態を保っておき、接触に
よる上記ヒータ７の破損及び上記電極８の破損を防ｌ卜
する。

上記実施例では、電極を複数分割する構造として、２分
割する例について説明したが、これに限定するものでは
なく、例えば第３図に示すように８分割に構成しても同
様な効果が得られる。このように複数分割した電極８と
夫々隣接する電極８に、夫々穴なる極性の電力を印加し
てもよく、この場合、上記隣接する電極８間でプラズマ
放電を発生させることができる。この時、上記各電極８
に電力を印加するＲＦ電源１１は、段数系統使用しても
よいし、１系統のＲＦｆＩＳ源１１から上記各電極８に
複数分配してもよい。

また、この発生は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば石英製の反応管は単管でなくとも、石英製の二
重管例えば上面が封止された筒状の外管と、この外管と
非接触状態で筒状の内管とから反応管を構成したもので
も良い。

また、上記実施例では、ＲＦ電源１１からの接続端子と
電極８との結合をネジ等により行ない、ネジのゆるみ対
策として、結合部を２００”Ｃ以下に設定していたが、
２００℃以上の場所で結合する場合は、ＲＦ＠ｉからは
ＲＦ倍信号伝えるので結合部で直流の導通がなくとも交
流の導通が得られれば良いことになる。即ち、ＳｉＣ等
の電極８とＲＦ電源１１の金属性端子との結合表面積を
大きくし、複数箇所でネジ化めする。すると大気中にお
かれたＳｉＣは高温となると表面に酸化膜が発生し直流
の導通が得られなくなるが、結合表面積が大きいため静
電容量を大きくることが出来るので、ＲＦ雷電流十分に
流すことが出来る。この時、金属性接続端子と引き出し
リードの接続は、接続端子の温度が２００℃以下の所で
接続することが望ましい。

さらに、上記実施例では電極は均熱管を兼ねて設けられ
ていたが、夫々別系統で設けても良く、電極の分割は２
分割でなくともプラズマが有効に発生するものなら何分
側でも良く、又、電極材質として耐熱性金属表面に重金
属を透過しない材質例えばセラミックで破覆したもので
も良く、電極に印加すね周波数は周縁装置に悪影響を与
えない例えばＩＯＭＩＩＺ以下であれば何れでも良い。

さらに又、上記実施例では縦型反応管からなるＣＶＤ装
置として説明したが、横型反応管からなるＣＶＤ装置に
適応しても良いことは言うまでもない。

以上説明したようにこの実施例によれば、反応管外周に
設けられた複数の電極間に電力を印加し、この電力によ
り上記反応管内に導入した反応ガスをプラズマ化し、こ
のプラズマ化したガスにより上記反応管内に設けられた
被処理基板の気相成長処理を行なうことにより、上記電
極にプラズマ化した反応ガスが接触することはなく、そ
のため、電極のスパッタリングは発生せず、このスパッ
タリングによる上記反応管内及び被処理基板の汚染を防
止することができる。また、上記反応管内に電極を設け
ないため、この反応管内に給電体を外部から導入する必
要はなく、上記反応管内の気密を簡単な構成で容易に行
なうことができる。

〔発明の効果］以上説明したように本発明の化学的気相成長方法によれ
ば、電極のスパッタリングによる反応管内及び被処理基
板の汚染を防止することができる。

また、反応管内に電極を設けないため、この反応管内に
給電体を外部から導入する必要はなく、反応管内の気密
を簡単な構成で容易に行なうことができる。

また、反応管内に設ける支持体へ複数枚の被処理基板を
移替える際１９は、この被処理基板をバッチ式で移替え
ることができるため、移替え速度を速くでき、スルーブ
ツトの向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例の説明するためのＣＶＤ
装置の構成図、第２図は第１図の電極説用図、第３図は
第１図電極の他の実施例説明図である。１・・・・・・反応管、８・・・・・・電極、１１２・
・・・・・移動機構。・・・・・・ＲＦ電源、

Claims

【特許請求の範囲】

反応管外周に設けられた複数の電極間に電力を印加し、
この電力により上記反応管内に導入した反応ガスをプラ
ズマ化し、このプラズマ化したガスにより上記反応管内
に設けられた被処理基板の気相成長処理を行なうことを
特徴とする化学的気相成長方法。