JPH07321054A - プラズマcvd装置とそのクリーニング方法 - Google Patents

プラズマcvd装置とそのクリーニング方法

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JPH07321054A
JPH07321054A JP11537094A JP11537094A JPH07321054A JP H07321054 A JPH07321054 A JP H07321054A JP 11537094 A JP11537094 A JP 11537094A JP 11537094 A JP11537094 A JP 11537094A JP H07321054 A JPH07321054 A JP H07321054A
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JP
Japan
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upper electrode
electrode
gas
plasma cvd
plasma
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JP11537094A
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Akira Daihisa
晃 大久
Seiji Okura
誠司 大倉
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置のクリーニング時に上部電極及びそのガ
ス分散孔への生成物の付着,成長を防止できるプラズマ
CVD装置を得ること。 【構成】 真空容器1内のガス導入口3に位置して導入
ガスを分散するガス分散孔9bを有しかつ高周波電圧の
印加電極を形成する上部電極9と、該上部電極9と対向
してウエハが載置できるよう平行配置されグランドに接
地してなる下部電極5とを備え、両電極間にプラズマを
発生させるプラズマCVD装置において、上部電極9は
その内部に絶縁部材10からなる冷却流路9aを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はプラズマCVD装置に
関するもので、特にそのクリーニングにおける装置およ
び方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のCVD装置の構成を示す断
面側面図である。図において、1は真空排気系2と上方
にガス導入口3を有する真空容器、4は真空容器1内上
部のガス導入口に位置して設けられたアルミニュームな
どの導電材でなる上部電極で、導入されたガスが均等分
散されるよう多数の細孔でなるガス分散孔4aを有して
形成されている。5は上部電極4と対向し平行配置され
アルミニュームなどの導電材でなる下部電極で、ウエハ
を載置するとともにグランド電極でもある。6は上部電
極4に高周波電圧を印加する高周波電源、7は真空容器
1の下方側に設けられた加熱用ランプである。
【0003】次に動作について説明する。成膜時には、
下部電極5上に成膜対象であるシリコンなどの材料から
なるウエハを載置する。そして、ガス導入口3から導入
したガスを上部電極4のガス分散孔4aにて分散させな
がら真空容器1内に散布する。次に高周波電源6より高
周波電圧を印加し、上部電極4と下部電極5間にプラズ
マを発生させ、下部電極5上のウエハに成膜を行う。こ
のとき、真空容器1内は真空排気系2により30mto
rrから10torr程度の圧力に一定に保たれる。ま
た、導入するガスとしてはシリコン酸化膜の場合テトラ
エトキシシラン(TEOS)と酸素(O2)またはシラ
ン(SiH4)と酸素(O2)、亜酸化窒素(N2O)等
であり、シリコン窒化膜の場合、シラン(SiH4)と
アンモニア(NH3)、窒素(N2)を導入する。ガス分
散板である上部電極4には、導入する混合ガスの均一化
や、成膜する膜厚および膜質の均一性を向上させるた
め、数百から数千の孔が開いている。また、ウエハを載
置する下部電極5はランプ7により300℃〜450℃
の温度で加熱されウエハの成膜反応を促進している。
【0004】通常、シリコン酸化膜,シリコン窒化膜等
を成膜するプラズマCVD装置では、成膜時には成膜対
象であるウエハ以外の部分にも生成物が付着する。ここ
でも同様で、成膜時には下部電極5上のウエハ以外、例
えば、下部電極5の周辺や上部電極4の周辺、真空容器
1内の側壁、真空排気系2といったところにも膜が付着
する。これらの膜はそれ自身の持つ応力で剥がれ落ち、
発塵の原因となるので真空容器1内のクリーニングを行
う必要がある。図3に示すプラズマCVD装置の場合、
ガス導入口3より三フッ化窒素(NF3)やフロン11
6(C26)あるいはこれらのガスと酸素(O2)、亜
酸化窒素(N2O)との混合ガスを、成膜時と同様に上
部電極4にてガス分散させながら真空容器1内に導入
し、高周波電源6により高周波電圧を印加し、上部電極
4と下部電極5間にプラズマを発生させて各部に付着し
た膜をエッチング除去のクリーニングする。このとき、
下部電極5は反応を促進させるため300〜450℃に
ランプ7により加熱され、また、当然のことながらウエ
ハは取り除いてある。真空容器1内の圧力は真空排気系
2により30mtorrから10torr程度の圧力に
一定に保たれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来のプラズマCVD装置においては、クリーニング
時に、上部電極4にスパッタリング効果により生成物が
発生、成長するという問題点があった。図4は、従来の
プラズマCVD装置のクリーニングにおける問題点を示
した図で、図3の従来例構成のプラズマCVD装置の両
電極4,5の部分を拡大した説明用の断面図である。即
ち、クリーニング時、上部電極4と下部電極5の間でプ
ラズマ放電を行うが、例えばクリーニングに用いる三フ
ッ化窒素(NF3)や、フロン116(C26)などの
ガスは分解,イオン化しそのフッ素イオン(F+)等は
下部電極5にアタックする。これにより、下部電極5が
例えばアルミニウム(Al)などで構成されている場合
はスパッタリング効果でAl原子がプラズマ気相中に飛
び出してしまう。このとき上部電極5はプラズマの反応
熱により約100〜400℃程度に温度上昇してしまう
ため、スパッタリング効果によるAlやNF3が、プラ
ズマにより分解してできたフッ素イオン(F+)、窒素
イオン(N+)あるいは混合ガスとして使用する酸素等
と反応して上部電極4表面に生成物8を形成してしま
う。特に、ガス分散孔4a内及びガス出口に形成された
生成物8は成膜時のガスのウエハ表面への供給を阻害す
る要因となり、成膜速度の低下、成膜厚、膜質の均一性
悪化、さらには発塵などの成膜性能の低下を引き起こ
す。
【0006】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、クリーニング時に上部電極及
びそのガス分散孔への生成物の付着,成長を防止できる
プラズマCVD装置を得ることを目的としており、さら
にこの装置に適したクリーニング方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
のプラズマCVD装置は、真空容器内のガス導入口に位
置して導入ガスを分散するガス分散孔を有しかつ高周波
電圧の印加電極を形成する上部電極と、該上部電極と対
向してウエハが載置できるよう平行配置されグランドに
接地してなる下部電極とを備え、両電極間にプラズマを
発生させるプラズマCVD装置において、上部電極はそ
の内部に絶縁部材からなる冷却流路を設けたものであ
る。
【0008】また、請求項2のプラズマCVD装置は、
請求項1において、冷却流路を流れる冷媒の熱交換器を
設けたものである。
【0009】また、請求項3のプラズマCVD装置のク
リーニング方法は、ウエハが載置されていない真空容器
内にガス導入口より所定ガスを導入するとともに上部電
極内の冷却流路に冷媒を流通して上部電極を冷却しなが
ら上部電極より高周波電圧を印加し上部電極および下部
電極間にプラズマ放電を発生させて真空容器内のクリー
ニングをするようにしたものである。
【0010】
【作用】この発明におけるプラズマCVD装置は、上部
電極の内部に設けられた冷却流路を流れる冷媒によっ
て、クリーニング時における上部電極の温度上昇が抑止
され、上部電極及びそのガス分散孔部への生成物の形
成,成長が防がれるとともに絶縁部材がプラズマ放電時
ガス分散孔内での微小放電や高周波電圧の勾配発生を防
止しプラズマ放電の安定化を図る。
【0011】また、冷却流路と熱交換器で冷媒の循環系
としたので上部電極が効率良く冷却される。
【0012】さらに、このプラズマCVD装置のクリー
ニング方法によれば、成膜時の成膜速度の低下や膜厚,
膜質の均一性が確保できるクリーニングを可能にする。
【0013】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1はこの発明のプラズマCVD装置における構
成を示す断面側面図である。図において、1〜3,5〜
7は従来と同様でありその説明は省略する。9は真空容
器1内上部のガス導入口に位置して設けられたアルミニ
ュームなど導電材でなる上部電極で、その内部に冷媒を
通す環状の冷却流路9aがセラミック等の絶縁部材10
を介して一体に形成されている。また、上部電極9には
ガス導入口に対向する近傍に導入されたガスが均等分散
されるよう多数の細孔でなるガス分散孔9bが設けられ
ている。11は上部電極9の冷却流路9aと連通し液体
冷媒を循環,保温するための熱交換器である。
【0014】次に動作について説明する。前述した従来
例同様に下部電極5上にシリコン等のウエハを載せ、シ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜を成膜するが、このとき
前述したように下部電極5周辺や上部電極9周辺,真空
容器1内の側壁,真空排気系2等にも膜が付着する。こ
れを除去するために真空容器1内のクリーニングを行
う。これもまた、前述した従来例と同様にガス導入口3
より三フッ化窒素(NF3)やフロン116(C26
あるいはこれらのガスと酸素(O2),亜酸化窒素(N2
O)との混合ガスを上部電極9のガス分散孔9bで分散
させながら真空容器1内に導入し、高周波電源4により
上部電極4に高周波電圧を印加し上部電極4のガスが分
散される部分と下部電極5間でプラズマ放電を行う。こ
のプラズマ放電により各部に付着した膜をエッチング除
去しクリーニングがなされるが、このとき上部電極9の
冷却流路9aには熱交換器11によって20〜50℃程
度に保温された水やエチレングリコール等の液体冷媒を
循環させているので、従来技術のように、プラズマの反
応熱により上部電極9が温度上昇してしまうことはな
い。従って、上部電極4表面での反応、即ち、前述した
従来例のようにスパッタリング効果によるAlやNF3
がプラズマにより分解してできたフッ素イオン
(F+),窒素イオン(N+)あるいは混合ガスとして使
用する酸素等は、上部電極9の表面が低温であるので活
性な反応をしない。よって、上部電極9、特にガス分散
をするガス分散孔9bに生成物が反応付着することはな
い。
【0015】上部電極9に設けられている冷却流路9a
はセラミック等の絶縁部材10で形成されているが、こ
れは導電材料を用いた場合、プラズマ放電時にガスを分
散する細孔9b内での微小放電(マイクロアーキング)
や、冷媒の流れに沿って起きる高周波電圧の勾配発生が
生ずるためであり、マイクロアーキングや高周波電圧勾
配が発生してプラズマの放電を不安定なものにすること
を防止している。なお、この構成では冷媒は熱交換器と
冷却流路を循環させるものを示したが、所定温度の水な
どを流通させるようにしても良い。
【0016】実施例2.上記実施例1では、上部電極9
の冷却用冷媒として水やエチレングリコールのような液
体冷媒を使う場合について説明したが、図2に示すよう
に上部電極9の冷却用冷媒として、アルゴン(Ar),
ヘリウム(He),窒素(N2),エセノン(Xe),
ネオン(Ne)等のガスを用いたガス冷媒としても実施
例1と同様な効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、真空容器内のガス導入口に位置して導入ガスを分
散するガス分散孔を有しかつ高周波電圧の印加電極を形
成する上部電極と、該上部電極と対向してウエハが載置
できるよう平行配置されグランドに接地してなる下部電
極とを備え、両電極間にプラズマを発生させるプラズマ
CVD装置において、上部電極はその内部に絶縁部材か
らなる冷却流路を設けたので、クリーニング時上部電極
の温度上昇が抑制されて上部電極及びそのガス分散孔へ
の生成物の付着,成長を防止でき、成膜時に成膜性能の
低下をしないプラズマCVD装置が得られる効果があ
る。
【0018】また、請求項2によれば、請求項1におい
て、冷却流路を流れる冷媒の熱交換器を設けたので、効
率良く上部電極が冷却される。
【0019】また、請求項3によれば、ウエハが載置さ
れていない真空容器内にガス導入口より所定ガスを導入
するとともに上部電極内の冷却流路に冷媒を流通し、上
部電極を冷却しながら上部電極に高周波電圧を印加し上
部電極および下部電極間にプラズマ放電を発生させて真
空容器内のクリーニングをするようにしたので、成膜時
の成膜速度の低下や膜厚,膜質の均一性が確保できるプ
ラズマCVD装置のクリーニング方法が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1におけるプラズマCVD
装置の構成を示す断面側面図である。
【図2】 この発明の実施例2におけるプラズマCVD
装置の構成を示す断面側面図である。
【図3】 従来のプラズマCVD装置の構成を示す断面
側面図である。
【図4】 図3における電極を部分拡大した動作説明用
の断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器、2 排気系、3 ガス導入口、5 下部
電極、9 上部電極、9a 冷却流路、9b ガス分散
孔、10 絶縁部材、11 熱交換器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内のガス導入口に位置して導入
    ガスを分散するガス分散孔を有しかつ高周波電圧の印加
    電極を形成する上部電極と、該上部電極と対向してウエ
    ハが載置できるよう平行配置されグランドに接地してな
    る下部電極とを備え、上記両電極間にプラズマを発生さ
    せるプラズマCVD装置において、 上記上部電極はその内部に絶縁部材からなる冷却流路を
    備えていることを特徴とするプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 冷却流路を流れる冷媒の熱交換器を備え
    たことを特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装
    置。
  3. 【請求項3】 ウエハが載置されていない真空容器内に
    ガス導入口より所定ガスを導入するとともに上部電極内
    の冷却流路に冷媒を流通して上記上部電極を冷却しなが
    ら上記上部電極に高周波電圧を印加して上部電極および
    下部電極間にプラズマ放電を発生させて上記真空容器内
    のクリーニングをするようにしたことを特徴とするプラ
    ズマCVD装置のクリーニング方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001508923A (ja) * 1997-01-17 2001-07-03 ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト 容量結合rfプラズマ反応室
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