JPH0715132Y2

JPH0715132Y2 - プラズマｃｖｄ装置の電極構造

Info

Publication number: JPH0715132Y2
Application number: JP1989020978U
Authority: JP
Inventors: 義雄鹿島
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2004-02-23
Also published as: JPH02113333U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、プラズマCVD装置、特に、高温加熱下で成膜
処理を行うものの電極構造に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の絶縁膜等の製造に、従来よりプラズマ
CVD装置が用いられている。このプラズマCVD装置は、一
般に、成膜処理される基板と、この基板を加熱するため
のヒータと、基板と対向して設けられた電極とを有す
る。そして、装置内に反応ガスを導入した状態で、電極
に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、基板上に
薄膜を生成するようにしている。

このようなプラズマCVD装置の電極としては、SUS（ステ
ンレス）製の平板状電極が用いられている。また、この
平板状電極には、複数の孔が形成されており、この孔を
通って基板と電極間に反応ガスが導入されるようになっ
ている。

〔考案が解決しようとする課題〕

プラズマCVD装置を用いて、基板に薄膜生成を行う場
合、通常、基板は300℃程度に加熱される。この程度の
加熱下では、特に大きな問題もなく成膜処理が行われ、
基板上の膜厚分布も概ね良好なものが得られている。

一方、最近、このプラズマCVD装置を用いて、DLC（ダイ
ヤモンド状カーボン）膜や、超伝導薄膜、ポリシリコン
膜などを生成することが要請されている。このDLC膜等
の生成においては、基板を500〜900℃に加熱しなければ
ならない。

ところが、このような高温加熱下では、平板状電極に熱
ひずみが発生し、電極面に凹凸が生じる場合がある。こ
のときの電極の状態を第４図に示す。図において、51は
枠体であり、その中央部に反応ガスの導入孔51aが形成
されている。枠体51には、中間スリット板52及び平板状
電極53が設けられている。中間スリット板52及び平板状
電極53には、それぞれ複数の孔52a及び53aが形成されて
いる。また、平板状電極53は、その周辺部が枠体51にね
じ止め固定されている。500〜900℃の高温加熱下におい
て、平板状電極53は、周辺部が枠体51に固定され拘束さ
れているため、自由膨張が妨げられる。この結果、平板
状電極53内部に熱応力が発生して熱ひずみを生じ、平板
状電極53は、図のように凹凸状に変形する。

このような状態で、ガス導入孔51aから導入されたガス
は、矢印に示すような経路を通って、平板状電極53のガ
ス吹出し孔53aから、装置内部に放出される。このと
き、平板状電極53は凹凸状に変形しているため、ガス吹
出し孔53aの向きが不揃いになる。このため、ガス吹出
し孔53aから放出されるガスの流れは不均一となり、ガ
ス分布にむらを生じる。この結果、放電状態にむらを生
じ、基板状の膜厚分布が不均一になる。なお、電極構造
を波形にする技術は提案されているが、高温加熱下にお
いてもガス分布の均一化を可能にするものは提案されて
いない。

この考案の目的は、高温加熱下においても、膜厚分布を
均一にすることができるプラズマCVD装置の電極構造を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係るプラズマCVD装置の電極構造は、成膜すべ
き基板と対向させて電極を設け、この基板と電極との間
に反応ガスを導入させるとともに、高周波電圧を印加し
てプラズマを発生させ、基板に成膜を行うプラズマCVD
装置の電極構造である。そして、この電極は、熱膨脹を
吸収する波形状部を有するとともに、この波形状部の基
板側谷部に複数のガス吹き出し孔を形成したものであ
る。

〔作用〕

本考案では、電極に形成されたガス導入孔から、装置内
部に反応ガスが導入される。一方、基板の高温加熱下に
おいて、電極各部は、この熱を受け熱膨張する。このと
き、電極には波形状部が形成されているため、熱膨張に
よるひずみがこの波形状部で吸収され、電極が凹凸状に
変形するのが防止される。この結果、電極と基板間にお
けるガス流れが均一となって、基板上の膜厚分布が均一
になる。

〔実施例〕

本考案の一実施例が適用されたプラズマCVD装置を第３
図に示す。図において、１は成膜室である。成膜室１に
は、成膜処理される基板２が保持されている。基板２の
下方には、基板加熱用のヒータ３が設けるられている。
基板２の上方には、基板２と対向して電極部４が設けら
れている。電極部４は、中間スリット板42及び電極43を
有し、高周波電源５に接続されている。

この電極部４の詳細を第１図に示す。電極部４は主に、
枠体41と、枠体41の内側面41bの中央寄りに装着された
中間スリット板42と、枠体41の内側面41bの下部に装着
された電極43とから構成されている。この中間スリット
板42と電極43とにより、枠体42内部の空間は、隔室Ａ及
びＢに分けられている。枠体41の中央部には、外部から
装置内部にガスを導入するためのガス導入孔41aが形成
されている。中間スリット板42には、複数のガス吹出し
孔42aが形成されている。

電極43は、外周に形成された平坦部43aと、中央部に形
成された平坦部43bと、これらの間に形成された波形状
部43cとから構成されている。平坦部43aは、枠体41の内
側面41bに当接している。平坦部43bにはさらねじ50が装
着され、このさらねじ50により、中間スリット板42に電
極43がねじ止め固定されている。また、さらねじ50には
カラー51が装着されている。このカラー51により、電極
43と中間スリット板42との間には、所定のクリアランス
が設けられている。波形状部43cは、第2A図に示すよう
に、ピッチλ、高さｈの波を複数個有している。例え
ば、300×300〜500×500mmの電極を用いる場合には、波
のピッチλａとしては２〜20mm、波の高さhaとしては２
〜20mm程度が好ましい。そして、この波形状部の基板側
谷部には、それぞれガス吹き出し孔43dが形成されてい
る。

以下、この考案によるCVD装置の作動を説明する。

まず、第１図に示すように、ガス導入孔41aから電極部
４の内部に反応ガスが導入される。導入されたガスは、
図中矢印に示す方向に沿って隔室Ａ内を移動し、中間ス
リット板42に到達する。中間スリット板42に到達したガ
スは、中間スリット板42に形成された孔42aを通って、
隔室Ｂ側に移動する。隔室Ｂ内に移動したガスは、波形
状部43cの基板側谷部に形成された孔43dを通って、成膜
室内に放出される。

一方、基板２は第３図に示すヒータ３により500〜900℃
に加熱されている。このような状態で、高周波電源５か
ら、電極部４に高周波電圧を印加して、電極43と基板２
間にプラズマを発生させ、基板２に成膜処理を行う。

基板２の加熱時に発生する熱は、基板２上方の電極43に
到達する。電極43の各部は、この熱を受け、外側に向か
って膨張しようとする。このとき、第１図に示すよう
に、電極43は、その外周縁の平坦部43aが枠体41の内側
面に当接しており、外側への熱膨張が抑制される。その
結果、波形状部43cの波のピッチはλ_aからλ_b（λ_a＞λ
_b）に、また波の高さはｈ_aからｈ_b（ｈ_a＜ｈ_b）に変化
する。したがって、電極43の各部に生じる熱膨張は、波
形状部43cの各波がその形状を変化することにより、吸
収することができ、電極43の凹凸状の変形を防止するこ
とができる。この結果、ガス吹出し孔43dの向きを一定
にすることができ、ガス分布を均一にすることができ
る。これにより、基板上の膜厚分布を均一にすることが
できる。また、電極が熱膨脹がこの波形状部で吸収され
変形されても、ガス吹き出し孔は基板側谷部に形成され
ているので、導入ガスが電極の面に吹き付けられること
はなく、塵埃などが舞い上がるというおそれもない。

〔他の実施例〕

上記した実施例では、電極43のほぼ全面に波形状部43c
を形成したが、この波形状部は電極43の一部に設けたも
のであってもよい。例えば、第５図に示すように、基板
に比し大きな電極を用いた場合には、電極10の基板対向
面のうち、各基板と対向する部分11のそれぞれの間に、
波形状部12を設けるようにしてもよい。この場合におい
ても、前記実施例と同様に、電極に発生する熱ひずみを
吸収でき、膜厚分布を均一にすることができる。

〔考案の効果〕

本考案に係るプラズマCVD装置の電極構造では、電極
に、熱膨脹を吸収する波形状部を有するとともに、この
波形状部の基板側谷部に複数のガス吹き出し孔を形成し
たものであり、高温加熱下において基板の凹凸状の変形
を防止することができるとともに、導入されるガスの流
れを均一にすることができ、基板上の膜厚分布を均一に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例によるプラズマCVD装置の電
極構造を示す図、第2A図及び第2B図は電極の波形状部の
一部断面詳細図、第３図は本考案の一実施例が適用され
るプラズマCVD装置の概略断面構成図、第４図は従来の
問題点を説明するための図、第５図は本考案の他の実施
例における電極を基板側から見た図である。１……成膜室、２……基板、４……電極部、５……高周
波電源、41a……ガス導入孔、43……電極、43c……波形
状部、43d……ガス吹出し孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】成膜すべき基板と対向させて電極を設け、
この基板と電極との間に、反応ガスを導入させるととも
に、高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、基板に
成膜を行うプラズマCVD装置の電極構造であって、前記
電極は、熱膨脹を吸収する波形状部を有するとともに、
この波形状部の基板側谷部に複数のガス吹き出し孔を形
成したことを特徴とするプラズマCVD装置の電極構造。