JPH0639709B2 - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプラズマＣＶＤ装置に関する。更に詳細には、
本発明は異物の発生を抑制し、膜厚の均一性を向上させ
ることのできるサセプタを有するプラズマＣＶＤ装置に
関する。

［従来技術］ 薄膜の形成方法として半導体工業において一般に広く用
いられているものの一つに化学的気相成長法（ＣＶＤ：
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）がある。ＣＶＤとは、ガス状物質を化学反応で固体
物質にし、基板上に堆積することをいう。

ＣＶＤの特徴は、成長しようとする薄膜の融点よりかな
り低い堆積温度で種々の薄膜が得られること、および、
成長した薄膜の純度が高く、ＳｉやＳｉ上の熱酸化膜上
に成長した場合も電気的特性が安定であることで、広く
半導体表面のパッシベーション膜として利用されてい
る。

最近の超ＬＳＩ技術の急速な進歩により“超々ＬＳＩ”
という言葉も聞かれはじめた。これに伴い、Ｓｉデバイ
スはますます高集積化，高速度化が進み、６インチから
８インチ、更には１２インチ大口径基板が使用されるよ
うになった。

半導体デバイスの高集積化が進むに伴い、高品質、高精
度な絶縁膜が求められ、常圧ＣＶＤ法では対応が困難に
なってきた。そこで、プラズマ化学を利用したプラズマ
ＣＶＤ法が注目を浴びている。

この方法はＣＶＤの反応の活性化に必要なエネルギー
を、真空中におけるグロー放電のプラズマによって得る
もので、成長は３００℃前後の低温で起こり、ステップ
カバレージ（まわりこみ、またはパターン段差部被覆
性）が良く、膜の強度が強く、更に耐湿性に優れている
といった特長を有する。また、プラズマＣＶＤ法による
成膜生成速度（デポレート）は、減圧ＣＶＤ法に比げて
極めて速い。

［発明が解決しようとする課題］ プラズマＣＶＤ装置でシリコン酸化膜またはシリコン窒
化膜を連続して生成すると、電極などに反応生成物が付
着し、ある付着量以上になると剥離して、プラズマ放電
を阻害する。このため、所定枚数のウエハについて成膜
処理が行われたら、プラズマエッチングにより電極など
をクリーニングしなければならない。

しかし、クリーニングの後に空デポ，デポと続けると絶
縁カバーに堆積した膜が剥がれてくることがある。

この膜が剥がれると、ウエハに異物として付着し、ピン
ホールなどを発生させることがある。また、放電時に放
電を乱したり、ガスの流れを不均一にしたりして、ウエ
ハ内の膜厚の均一性を損なう可能性がある。

このため、デバイス製造上の歩留りが低下するばかり
か、炉内全体を頻繁にクリーニングしなければならない
のでスループットも低下する。

従って、本発明の目的は異物の発生を抑制し、膜厚の均
一性を向上させることのできるサセプタを有するプラズ
マＣＶＤ装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 前記の問題点を解決し、あわせて本発明の目的を達成す
るための手段として、この発明は、接地基板電極を構成
する金属製均熱板を有し、この金属製均熱板を加熱する
ための加熱手段を有するサセプタと、このサセプタ上の
接地基板電極に対峙する高周波電極とを有するプラズマ
ＣＶＤ装置において、前記サセプタ上の金属製均熱板の
周囲は非金属系絶縁材のカバーで包囲されていることを
特徴とするプラズマＣＶＤ装置を提供する。

この非金属系絶縁材のカバーは炭化ケイ素から構成され
ていることが好ましい。

［作用］ 前記のように、本発明のプラズマＣＶＤ装置において
は、均熱板の周囲に配設される絶縁カバーが炭化ケイ素
のような非金属絶縁材から構成されている。

従来のサセプタの絶縁カバーで膜が剥離する原因は未だ
正確に解明されていないので推測の域を出ないが、絶縁
カバーの表面にフッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）が出来
ているためと思われる。

プラズマエッチングクリーニングに使用されるフロン−
１４（ＣＦ_４）と絶縁カバーの材質のアルミナ（Ａｌ_２
Ｏ_３）とが反応し、ＡｌＦ_３が生成され、絶縁カバー全
体を薄く覆ってしまうものと思われる。ＡｌＦ_３は表面
エネルギーが小さいために、この上にプラズマシリコン
酸化膜またはプラズマシリコン窒化膜が堆積して膜厚が
厚くなっていくと膜剥離が起こるものと考えられる。

従来の金属のアルミナに代えて、非金属の炭化ケイ素
（ＳｉＣ）を使用すれば前記のような問題は起こらな
い。ＳｉＣとＣＦ_４とが反応するとＳｉＦ_４が生成する
が、この物質は常温で気体であり、しかも、反応室内は
高真空状態なので絶縁カバー表面に付着していることは
不可能である。従って、ＳｉＣ絶縁カバー表面に、表面
エネルギーの小さな物質が生成されることはない。

かくして、従来のような膜剥離による異物増加や膜質の
低下は効果的に防止される。その結果、半導体デバイス
製造上の歩留り低下を防止することができる。

特開昭６２−２１８５７７号公報には、プラズマＣＶＤ
装置の下部電極の均熱板の外周縁をマイカレックスのよ
うな絶縁材で包囲することが教示されている。しかし、
マイカレックスは主成分がケイ酸、アルミナ、アルカリ
の化合物からなる造岩鉱物で、種類によってはマグネシ
ウム、カルシウム、リチウム、鉄などの酸化物を含むこ
とがある。従って、マイカレックスを使用する場合、Ｃ
Ｆ_４ガスでクリーニングするとＳｉＦ_４以外の表面エネ
ルギーの小さな固体物質（例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ
_３）由来のＡｌＦ_３）なども生成される可能性があり好
ましくない。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について更
に詳細に説明する。

第１図は本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の概要断面
図である。

第１図に示されるように、本発明のプラズマＣＶＤ装置
１は反応室１０を有する。

反応室１０の一部に反応室内部の状況を観察するための
石英ガラス製のぞき窓１２を配設し、更にウエハを反応
室へ搬入したり、搬出したりするための予備室１４が固
設されている。反応室１０と予備室１４とはゲート１６
により遮断・連通可能に構成できる。予備室は別の側壁
部にも固設し、合計２室とすることもできる。反応室の
下部には真空排気ダクト１８が配設されている。

反応室の天井には高周波電極機構２０が取付られてい
る。高周波電極機構２０は下部に、サセプタの直径より
大きな、円盤状で、多数の貫通孔が穿設された金属製シ
ャワー電極２２を有する。この金属製シャワー電極２２
は、内部に反応ガス導路２４を有する金属導体２６と接
触されている。また、この金属導体２６は高周波電源２
８に接続されている。金属製シャワー電極２２および金
属導体２６は絶縁リング３０により保持されている。

金属製シャワー電極２２に対峙して、この直下に、サセ
プタ３２が配設されている。サセプタの中心には金属製
の均熱板３４があり、その周囲に炭化ケイ素の絶縁カバ
ー３６が配設されている。均熱板を加熱するためのヒー
タ３８が炉壁を介して配設されている。均熱板３４の上
にはウエハ３５が載置される。

金属製シャワー電極２２と均熱板３４とにより形成され
る反応空間内に反応ガスを滞留させるために、サセプタ
に隣接して、昇降可能なシャッターリング４０を配設す
ることが好ましい。

絶縁カバーの材質としては、ＣＦ_４によるプラズマエッ
チングクリーニングの際にカバー表面に低表面エネルギ
ーの膜が形成されないものであれば全て使用できる。ま
た、従来の装置では、前記の絶縁リング３０はアルミナ
（Ａｌ_２Ｏ_３）で出来ていたが、これを炭化ケイ素に代
えることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプラズマＣＶＤ装置にお
いては、本発明のプラズマＣＶＤ装置においては、均熱
板の周囲に配設される絶縁カバーが炭化ケイ素のような
非金属絶縁材から構成されている。

炭化ケイ素を絶縁カバーに用いることで、空デポ・デポ
・クリーニングのサイクルを繰り返しても、絶縁カバー
上に堆積した酸化膜または窒化膜は剥離しない。

その結果、膜剥離による異物増加や膜質の低下は効果的
に防止され、半導体デバイス製造上の歩留り低下を防止
することができる。

絶縁カバー上に堆積した酸化膜または窒化膜を除去する
ために数サイクルに一回は装置全体を清掃しなければな
らないことは従来の装置と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマＣＶＤ装置の一例の概要断面
図である。 １……プラズマＣＶＤ装置，１０……反応室， １２……のぞき窓，１４……予備室，１６……ゲート， １８……排気ダクト，２０……高周波電極機構， ２２……シャワー電極，２４……反応ガス道路， ２６……金属導体，２８……高周波電源， ３０……絶縁リング，３２……サセプタ， ３４……均熱板，３５……ウエハ，３６……絶縁リン
グ， ３８……ヒータ，４０……シャッターリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接地基板電極を構成する金属製均熱板を有
   し、この金属製均熱板を加熱するための加熱手段を有す
   るサセプタと、このサセプタ上の接地基板電極に対峙す
   る高周波電極とを有するプラズマＣＶＤ装置において、
   前記サセプタ上の金属製均熱板の周囲は炭化ケイ素から
   なる非金属系絶縁材のカバーで包囲されていることを特
   徴とするプラズマＣＶＤ装置。