JPH062150A - 成膜処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チャンバー内部への反応性ガスの供給を安定
して行い、ウエハ上に良好な膜を安定して形成できる成
膜処理装置を提供する。 【構成】 対向電極９を複数のスリットプレート１０に
よって構成し、各スリットプレート１０には複数のスリ
ット１１が設けられ、このスリット１１は隣接したスリ
ットプレート間においてスリット方向が互いに傾斜する
ように配置して、ガスを流通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造に用い
られる成膜処理装置に関し、特に反応性ガスを用いる成
膜処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】反応性ガスを用いる成膜方法のひとつと
して化学気相成長（Chemical Vapor Deposition、以下
ＣＶＤと称す）法がある。一般に、ＣＶＤ法とはガス状
の化合物をシリコンウエハ（以下、単にウエハと称す）
等の半導体基板上へ導き、ガス中又は半導体基板表面で
分解、酸化、還元などの化学反応を行わせ、所望の固定
薄膜を基板上に形成する方法で、ガスの種類、あるいは
混合比により、絶縁膜、半導体薄膜、導体薄膜など種々
の薄膜を形成することができるものである。

【０００３】近年、ＣＶＤ技術の新しい方式、材料の開
発に伴って半導体装置の量産化と高精度化が開発されて
きたが、微細化、薄膜化を求めるＶＬＳＩの発展は止ま
るところを知らず、更にウエハの大口径化が進むにつれ
てＣＶＤ技術に対する要求も多様化して来ており、種々
の考案がされている。

【０００４】図８は従来のプラズマＣＶＤ装置における
成膜室の概略断面図である。図において、１は成膜室を
形成するチャンバー、２は被処理体となるウエハ、３は
電極であり、ウエハ２を載置するサセプタ、４は反応性
ガスを供給するガス供給管、５はガス供給管４より供給
される反応性ガスのチャンバー１内でのガス濃度を均一
化するためのブロッカープレート、６はサセプタ３に対
する対向電極、７は対向電極６に形成されているガス供
給穴である。

【０００５】次にこのようにして構成されるプラズマＣ
ＶＤ装置による成膜方法を図８を用いて説明する。ま
ず、チャンバー１内のサセプタ３上にウエハ２を載せ
る。次に、ガス供給管４より成膜目的に応じた反応性ガ
スをチャンバー１内に供給する、このとき反応性ガスは
ブロッカープレート５および対向電極６のガス供給穴７
を通ってチャンバー１内部に流入する。ここでサセプタ
３と対向電極６との間に、０．１〜数Ｔｏｒｒの圧力下
において高周波電力を印加する。反応性ガスはプラズマ
化し、ウエハ２上に所望の膜を堆積させることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣＶＤなどの成
膜装置は以上のように構成されており、ウエハ２上に膜
を堆積させる際、ウエハ２以外のチャンバー１内壁や対
向電極６などにも堆積膜が付着する。このため、クリー
ニングガス（ＮＦ₃＋Ｏ₂など）を用いて不要の付着した
堆積膜の除去を行っている。しかし、対向電極６は図９
（ａ）で示すようにガス供給穴７が形成されているので
ガス供給穴７の側面の堆積膜８は除去されずに残ってし
まう。さらに、クリーニングガスによって生成するクリ
ーニング残渣（Ａｌ、Ｆ、Ｏを含む化合物）もガス供給
穴７の側面に付着し堆積膜８として残ってしまう。図９
（ｂ）（ｃ）に堆積膜８が側面に堆積しているガス供給
穴７の平面図および断面図を示す。図のように堆積膜８
によってガス供給穴７が塞がれるので、チャンバー１内
への十分なガスの供給が行えなくなる。このことから、
デポレートが低下し、ウエハ２上に成膜する際安定した
膜厚が得られなかった。また、所望の膜厚に成膜するた
めにはガス供給穴７の穴づまりを防ぐために対向電極６
を頻繁に交換しなければならないといった問題点があっ
た。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、対向電極からのガス供給を安定
して行い、ウエハ上に安定した膜形成を行える成膜処理
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る成膜処理装置は、対向電極を互いに平行な複数のスリ
ットが形成されガス流の方向に所定の間隔で平行に配置
された複数のスリットプレートで構成し、隣接する上記
スリットプレートのスリット方向が互いに傾斜するよう
に配置して反応性ガスを上記スリットおよびスリットプ
レート間を通過させるようにしたものである。

【０００９】また、この発明の請求項２に係る成膜処理
装置は、対向電極と電気的に接続され、そのガス下流側
に所定の間隔を介して配置された電極安定板を備えると
ともに、この電極安定板の、各スリットプレートのスリ
ットの占める面積のうちガス流の方向に重畳する部分に
対応する位置にガス供給穴を形成したものである。

【００１０】

【作用】この発明における成膜処理装置は、対向電極を
互いに平行な複数のスリットが形成されガス流の方向に
所定の間隔で平行に配置された複数のスリットプレート
で構成し、隣接する上記スリットプレートのスリット方
向が互いに傾斜するように配置して反応性ガスを上記ス
リットおよびスリットプレート間を通過させるようにし
たので、ガスの流れを均一にでき、成膜時における不要
部分への堆積膜の付着量を減少および分散でき、ガス供
給穴が塞がれるのを防止できるので、常に安定したガス
供給が行える。

【００１１】また、対向電極と電気的に接続され、その
ガス下流側に所定の間隔を介して配置された電極安定板
を備えるとともに、この電極安定板の各スリットプレー
トのスリットの占める面積のうちガス流の方向に重畳す
る部分に対応する位置にガス供給穴を形成したのでガス
の流れをより一層円滑にできるとともに、安定した放電
が行えるので安定した膜の形成が行える。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。なお、従来の技術の説明と重複する部分については
適宜、その説明を省略する。

【００１３】実施例１．図１はこの発明の一実施例のプ
ラズマＣＶＤ装置における成膜室の断面図である。図に
おいて１〜５は従来例と同等のものである。９はサセプ
タ３に対する対向電極である。１０はスリットプレート
であり、数枚のスリットプレート１０を重ねることによ
って対向電極９を構成している。１１は前記スリットプ
レート１０に形成されているスリットである。

【００１４】図２は対向電極９の詳細な構成図である。
図２（ａ）に示すようにスリットプレート１０にはスリ
ット幅１０ａ、スリット間隔１０ｂのスリット１１が平
行に複数設けられており、各スリットプレート１０は隣
接するスリットプレート１０間でスリット１１の方向が
互いに傾斜するように配置し、スリットプレート間隔１
０ｃを保って複数枚重ねられている。また図２（ｂ）に
示すようにスリット幅１０ａは少なくとも従来のガス供
給穴７の直径例えば０．７ｍｍφより大きなものとす
る。次に、スリット間隔１０ｂは少なくともスリット幅
１０ａより大きなものとする。また、スリットプレート
間隔１０ｃは少なくともスリット幅１０ａより大きいも
のとする。

【００１５】次にこのようにして構成されるプラズマＣ
ＶＤ装置による成膜方法を図１を用いて説明する。ま
ず、チャンバー１内のサセプタ３上にウエハ２を載せ
る。次にガス供給管４より成膜目的に応じた反応性ガス
をチャンバー１内に供給する。このとき反応性ガスはブ
ロッカープレート５を通ったのち対向電極９の数枚のス
リットプレート１０のスリット１１を通ってチャンバー
１内部に流入する。ここでサセプタ３と対向電極９との
間に０．１〜数Ｔｏｒｒの圧力下において高周波電力を
印加する。反応性ガスはプラズマ化し、ウエハ２上に所
望の膜を堆積させることができる。

【００１６】このとき、各スリットプレート１０は隣接
するスリットプレート１０間でスリット１１の方向が互
いに傾斜するように配置されているのでガス供給の際、
反応性ガス流のかたよりを防止できるとともに、反応生
成物である堆積膜８が各スリットプレート１０のスリッ
ト１１を通って逆戻りし、ガス供給管４付近のチャンバ
ー１内壁に付着するのを防止できる。また、スリットプ
レート１０を数枚重ねて対向電極９としていることより
各スリット幅１０ａは従来のガス供給穴７より大きなも
のとでき、堆積膜８によるスリット幅１０ａの塞がりを
防止できる。さらに、スリット間隔１０ｂをスリット幅
１０ａより大きいものとすることによって、堆積膜８が
スリット１１を通って逆戻りし、ガス供給管４付近のチ
ャンバー１内壁へ付着するのを防止している。また、ス
リットプレート間隔１０ｃは反応性ガスが、より均一に
流動するために横方向の流動性に十分な大きさとしてい
る。

【００１７】これらのことより対向電極９において不要
の堆積膜８によってスリット１１が塞がる率は低下し、
ガス供給量が安定するので、ウエハ２上に安定して成膜
できる。またスリット１１の堆積膜８による穴づまり率
が低下することから対向電極９の交換頻度を減らすこと
ができるので経済性および作業率の向上が図れる。

【００１８】実施例２．なお、上記実施例１では、対向
電極９が数枚のスリットプレート１０を隣接したスリッ
トプレート１０間でスリット１１の方向が互いに傾斜す
るように構成されている例を示したが、図３に示すよう
にスリットプレート１０に形成されているスリット１１
の方向が隣接するスリットプレート１０間で互いに９０
度の傾斜角をなすようにスリットプレート１０を数枚重
ね合わせてもよい。このとき対向電極９の複数枚のスリ
ットプレート１０により形成されるガス流方向における
スリット１１のガス貫通路１２の断面形状は正方形とな
る。

【００１９】図３で示した対向電極９の構造は上記実施
例１に示した対向電極９の下部に設置し、上記実施例１
の対向電極９の構造と併用して使用することにより、ガ
ス貫通路１２内側面への堆積膜の付着量を減少できガス
の供給はさらに安定して行われ、均一な膜を形成でき
る。

【００２０】実施例３．また、上記実施例２ではスリッ
ト１１のガス貫通路１２の断面が正方形の形状をなして
いる例を示したが、図４で示すように、スリット１１が
隣接するスリットプレート１０間で互いに１２０度の傾
斜角をなすように構成し、ガス貫通路１２の断面形状を
正六角形としてもよい。この場合、ガス貫通路１２は上
記実施例２の場合よりも広いものとなり堆積膜８による
穴の塞がりをより一層防止できる。

【００２１】実施例４．また、上記実施例１では対向電
極９を構成している数枚のスリットプレート１０におい
て、各スリットプレート間隔１０ｃが等しいものを示し
たが、図５に示すように、スリットプレート間隔１０ｃ
が対向電極９において下部から上部へと段階的に狭くな
っていてもよい。これは、堆積膜８の付着量が対向電極
９の下部から上部へと段階的に減少してゆくことによっ
ており、対向電極９を縮小できる。

【００２２】実施例５．また、上記実施例１では対向電
極９が数枚のスリットプレート１０を重ねることによっ
てのみ構成されているものを示したが、図６に示すよう
に対向電極９の最下部に、対向電極９と電気的に接続さ
れた電極安定板１３を取りつけても良い。このとき、上
記電極安定板１３にはスリット１１のガス貫通路１２の
断面形状に合わせ、かつガス貫通路１２の断面形状より
少し大きな任意の形状のガス供給穴１４が複数個設けら
れている。その結果ガスを安定して供給できるとともに
プラズマを安定して分布よく発生させることができる。

【００２３】また、上記ガス供給穴１４の形状は任意で
あるが、上記実施例２では図６（ａ）に示すような円
形、上記実施例３では図６（ｂ）に示すような正六角形
とし、スリット１１のガス貫通路１２の断面形状とガス
供給穴１４との形状を合致させることによってガスの流
れを一層円滑に行える。

【００２４】実施例６．さらに、上記実施例１、２、
３、４、５ではスリットプレート１０のスリット１１や
電極安定板１３のガス供給穴１４の断面形状が長方形の
ものを示したが、図７（ａ）（ｂ）で示すようにスリッ
ト１１およびガス供給穴１４の断面形状を台形としても
よい。この場合、図７（ｃ）で示すように堆積膜８はス
リット１１やガス供給穴１４内側面のテーパー部１５に
主に付着することになりスリット１１およびガス供給穴
１４の塞がりを防止でき、堆積膜８の付着量にかかわら
ず安定したガス供給が行える。

【００２５】実施例７．また、上記実施例では、ＣＶＤ
装置について説明したがこれに限定されることなくリア
クティブスパッタ装置等反応性ガスを内部に導入して膜
形成を行うような成膜処理装置ならばいずれでも上記実
施例と同様の効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば対向電
極を互いに平行な複数のスリットが形成されガス流の方
向に所定の間隔で平行に配置された複数のスリットプレ
ートで構成し、隣接する上記スリットプレートのスリッ
ト方向が互いに傾斜するように配置して反応性ガスを上
記スリットおよびスリットプレート間を通過させるよう
にしたので、常に安定したガス供給を行うことができ、
安定した膜の形成が行える効果がある。

【００２７】また、対向電極と電気的に接続され、その
ガス下流側に所定の間隔を介して配置された電極安定板
を備えるとともに、この電極安定板の各スリットプレー
トのスリットの占める面積のうちガス流の方向に重畳す
る部分に対応する位置にガス供給穴を形成したので、ガ
スの流れをより一層円滑にできるとともに安定した放電
を行うことができ、安定した膜の形成が行える効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１のプラズマＣＶＤ装置にお
ける成膜室の断面図である。

【図２】図１に示す対向電極の詳細な説明図である。

【図３】この発明の実施例２の対向電極の構造を示す平
面図である。

【図４】この発明の実施例３の対向電極の構造を示す平
面図である。

【図５】この発明の実施例４の対向電極の構造を示す断
面図である。

【図６】この発明の実施例５の電極安定板の構造を示す
平面図である。

【図７】この発明の実施例６のスリットおよび電極安定
板のガス供給穴の形状を示す斜視図および断面図であ
る。

【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置における成膜室の断
面図である。

【図９】従来の対向電極の詳細を説明する図である。

【符号の説明】

１ チャンバー ２ ウエハ ３ サセプタ ９ 対向電極 １０ スリットプレート １１ スリット １２ ガス貫通路 １３ 電極安定板 １４ ガス供給穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー内に、半導体基板を載置する
   一方の電極であるサセプタとガス通過部を有し上記サセ
   プタに対向する対向電極とを備え、反応性ガスを上記対
   向電極のガス通過部を経て導入し、上記サセプタと対向
   電極との間に電圧を印加して上記半導体基板上に膜を形
   成する成膜処理装置において、 上記対向電極を、互いに平行な複数のスリットが形成さ
   れガス流の方向に所定の間隔で平行に配置された複数の
   スリットプレートで構成し、隣接する上記スリットプレ
   ートのスリットの方向が互いに傾斜するように配置して
   上記反応性ガスを上記スリットおよびスリットプレート
   間を通過させるようにしたことを特徴とする成膜処理装
   置。
2. 【請求項２】 対向電極と電気的に接続されそのガス下
   流側に所定の間隔を介して配置された電極安定板を備え
   るとともに、この電極安定板の、各スリットプレートの
   スリットの占める面積のうちガス流の方向に重畳する部
   分に対応する位置にガス供給穴を形成したことを特徴と
   する請求項１記載の成膜処理装置。