JPH0758028A

JPH0758028A - Ｅｃｒ−ｃｖｄ装置の試料台

Info

Publication number: JPH0758028A
Application number: JP20225493A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Morioka; 善隆森岡; Shigeki Kobayashi; 茂樹小林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【構成】ウエハ２０を載置するための電極部１２と、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 、石英またはアルミニウムを用いて形成され
た電極周囲部１３とがベースプレート１１上に固定され
ているＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台。【効果】電極部１２にバイアス電圧を印加してウエハ
２０に段差被覆性に優れた成膜処理を施すことができ、
また部品点数を減少させて電極周囲部１３を構成し、価
格の低減、メンテナンス時間の短縮及び稼動率の向上を
図ることができ、付着した反応生成物を洗浄・除去して
電極周囲部１３を繰り返し使用することができる。また
電極周囲部１３の破損を防止することができ、メンテナ
ンス周期を大幅に延長することができ、メンテナンスの
際、大気中水分との反応によって生じる剥離し易い反応
生成物の形成を抑制することができ、したがってウエハ
２０上におけるパーティクルの発生を減少させることが
できる。また電極周囲部１３自体からの異常放電の発生
を防止することができ、コンタミネーションが発生する
のを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試
料台に関し、より詳細には基板上にＳｉＯ₂またはＳｉ
Ｎが成膜され、その後アルミニウム配線が形成されるよ
うな半導体装置を製造するためのＥＣＲ−ＣＶＤ装置の
試料台に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料
台を模式的に示した断面図であり、図中３１はベースプ
レートを示している。ベースプレート３１はステンレス
鋼を用いて略円板形状に形成され、ベースプレート３１
の外周下部にはフランジ部３１ａが形成されている。ベ
ースプレート３１上の中央部にはセラミックスを用いて
略円板形状に形成された絶縁体部３２ａが配設され、絶
縁体部３２ａの外周下部にはフランジ部３２ｂが形成さ
れ、絶縁体部３２ａ内部には略円板形状の導電体部３２
ｃが埋め込まれており、これら絶縁体部３２ａ及び導電
体部３２ｃで電極３２が構成されている。また導電体部
３２ｃに接続線２７ａが接続され、接続線２７ａはべー
スプレート３１に形成された孔３１ｂを通って高周波発
生器（図示せず）に接続されており、該高周波発生器で
高周波を発生させることにより、電極３２にバイアス電
圧が印加されるようになっている。また電極３２上には
ウエハ２０が載置されるようになっており、運搬装置の
爪（図示せず）でウエハ２０の下部２０ａを支持して運
搬させる必要上、電極３２の直径はウエハ２０の直径よ
りも小さく設定されている。

【０００３】ベースプレート３１上における電極３２の
外側にはテフロンを用い、略リング形状に形成されたフ
ローティングリング３３が配設されており、フローティ
ングリング３３内側には段部３３ａ、３３ｂが形成され
ている。段部３３ａの厚みは電極３２のフランジ部３２
ｂの厚みと略同一に設定されており、フローティングリ
ング３３の段部３３ａ内側には電極３２が嵌合されてい
る。

【０００４】電極３２のフランジ部３２ｂ上及びフロー
ティングリング３３の段部３３ａ上にはバイアスリング
３４が密接して配設され、バイアスリング３４はアルミ
ニウムを用い、その外周に段部３４ａ、３４ｂを有して
略リング形状に形成されており、バイアスリング３４内
周には電極３２が嵌合されている。バイアスリング３４
の段部３４ａ、３４ｂ外側にはテフロンを用い、断面が
略Ｓ字状を有してリング形状に形成された絶縁リング３
６が配設されており、絶縁リング３６によりバイアスリ
ング３４と押さえリング３５とが電気的に絶縁されるよ
うになっている。フローティングリング３３と絶縁リン
グ３６との間にはステンレス鋼を用い、断面が略逆凸字
状でリング形状に形成された押えリング３５が配設され
ており、押えリング３５がボルト３５ａを用いてベース
プレート３１に結合されることにより、電極３２がバイ
アスリング３４及びフローティングリング３３を介して
ベースプレート３１上の所定箇所に固定されるようにな
っている。

【０００５】バイアスリング３４の段部３４ｂ、押えリ
ング３５及びフローティングリング３３上には、これら
を覆うようにして厚みが略１．５ｍｍの石英板を用い、
略リング形状に形成されたカバー３７が配設されてお
り、カバー３７により押さえリング３５等にプラズマが
照射されるのが防止され、プラズマ反応により生じるＮ
ａ、Ｋ、重金属のコンタミネーションが抑制されるよう
になっている。またカバー３７上面は石英を用い、断面
が略Ｓ字形状を有してリング形状に形成された押え治具
３８の一端部により押えられ、押え治具３８の他端部は
ボルト３８ａを用いてベースプレート３１のフランジ部
３１ａ上に固定されており、これらベースプレート３
１、電極３２、バイアスリング３４、押えリング３５、
フローティングリング３３及びカバー３７等により試料
台３０が構成されている。

【０００６】このように構成された試料台３０が設置さ
れたＥＣＲ−ＣＶＤ装置（図示せず）を用い、試料台３
０上に載置されたウエハ２０にＣＶＤ処理を施す場合、
図示しない高周波発生器を用いて１３．５６ＭＨｚの高
周波を発生させ、ウエハ２０にバイアス電圧を印加す
る。そして減圧された前記ＥＣＲ−ＣＶＤ装置内に反応
ガスを導入し、発生したＥＣＲプラズマをウエハ２０周
辺に導き、ウエハ２０表面にＳｉＯ₂ やＳｉＮを成膜す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ２０が電極２２
上からはみ出して載置される場合、ウエハ２０外周には
バイアス電圧が十分に印加されず、ウエハ２０外周部に
おける成膜が比較的不十分になると考えられていた。こ
の対策として、上記したＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台３
０においては、ウエハ２２外周部の下方にアースに導通
しないように構成された金属製のバイアスリング２４が
補完的に配設されていた。この結果、試料台３０を構成
する部品数が９個程度と多くなり、メンテナンスの際に
おける分解・組み立て作業に時間が掛かり、前記ＥＣＲ
−ＣＶＤ装置の稼動率が低下するという課題があった。

【０００８】また電極３２のフランジ部３２ｂの高さと
フローティングリング３３の段部３３ａの高さ、電極３
２の外径寸法とバイアスリング３４の内径寸法、押さえ
リング３５形状とフローティングリング３３の段部３３
ｂ形状、フローティングリング３３と押さえリング３５
とバイアスリング３４とにおける上面の水平度等に高い
寸法精度が要求され、したがってこれら部品の製造が難
しく、価格が高いという課題があった。

【０００９】また他の構成部品との組み立てスペースの
関連上、カバー３７の厚みを薄くせざるを得ず、５０枚
程度のウエハ２０に成膜処理を施すと、主として熱応力
によりカバー３７が破損し、したがってカバー３７をた
びたび取り替えねばならないという課題もあった。この
取り替えの際、前記ＥＣＲ−ＣＶＤ装置内に付着してい
る反応生成物が大気中の水分と反応して剥離し易くな
り、ＣＶＤ処理中にこれが剥離してパーティクルとな
り、ウエハ２０上における膜質を悪化するという課題も
あった。またカバー３７が破損し易いため、これに付着
した反応生成物を洗浄・除去してカバー３７を繰り返し
使用することは不可能であるという課題があった。

【００１０】またバイアスリング３４は絶縁リング３６
やフローティングリング３３により絶縁されているた
め、ウエハ２０との間で異常放電が発生し、成膜処理に
悪影響を及ぼすという課題があった。

【００１１】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、試料台を構成する部品を少なくして安価なも
のにすることができ、メンテナンスを容易にして稼動率
を高めることができ、カバーの破損を防止し、該カバー
の取り替えに伴う装置の開放を少なくしてパーティクル
の発生を減少させることができ、異常放電の発生を防止
し、コンタミネーションを生じることなくウエハに成膜
処理を施すことができ、付着した反応生成物を除去して
繰り返し使用することができるＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試
料台を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台は、ＳｉＯ
₂ またはＳｉＮを成膜するためのＥＣＲ−ＣＶＤ装置の
試料台において、基板を載置するための電極部と、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、石英またはアルミニウムを用いて形成された電
極周囲部とがベースプレート上に固定されていることを
特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明者らの調査によると、上記したバイアス
リングが配設されていない試料台を用いた場合において
も、ウエハ外周部の成膜性能に大きな相違は認められな
かった。また、層間絶縁膜の形成後にアルミニウム配線
を形成する場合、ＣＶＤ処理時におけるアルミニウムの
コンタミネーションは問題にならない。

【００１４】本発明に係るＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台
によれば、基板を載置するための電極部と、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、石英またはアルミニウムを用いて形成された電極周
囲部とがベースプレート上に固定されているので、前記
電極部を介して前記基板に十分なバイアス電圧を印加し
得ることとなり、したがって従来のものと同様、段差被
覆性に優れた成膜処理を施しうることとなる。また部品
点数が減少し、所要の剛性、耐酸性及び絶縁性または非
帯電性を有する前記電極周囲部が構成され、価格の低
減、メンテナンス時間の短縮及び稼動率の向上が図れ、
さらには前記電極周囲部上に付着した反応生成物を洗浄
・除去し得ることとなり、前記電極周囲部は繰り返し使
用されることととなる。またプラズマ照射や熱応力によ
って生じる前記電極周囲部の破損が防止され、メンテナ
ンス周期を大幅に延長し得ることとなり、メンテナンス
の際における大気中水分との反応によって生じる剥離し
易い反応生成物が減少し、したがって前記基板上におけ
るパーティクルの発生を抑制し得ることとなる。また前
記電極周囲部がＡｌ₂ Ｏ₃ 、石英の絶縁物またはアース
されたアルミニウムで構成されることにより、前記電極
周囲部自体からの異常放電の発生が防止され、また前記
ベースプレートが前記電極周囲部で覆われることによ
り、コンタミネーションの発生を防止し得ることとな
る。

【００１５】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置の試料台の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来例と同一の機能を有する構成部品には同一の符
号を付すこととする。図２は実施例に係る試料台が設置
されるＥＣＲ−ＣＶＤ装置を模式的に示した断面図であ
り、図中２１は反応容器を示している。反応容器２１に
よりプラズマ生成室２２と反応室２３とが形成されてお
り、プラズマ生成室２２の周壁は２重構造になってい
る。この内部は冷却水を流通させる冷却室２４になって
おり、冷却室２４には冷却水の導入管２４ａ、排出管２
４ｂが接続されている。プラズマ生成室２２左壁の略中
央部にはマイクロ波導入窓２２ａが形成されており、マ
イクロ波導入窓２２ａには石英板２２ｂが配設され、石
英板２２ｂの左方に導波管２２ｃが接続されている。プ
ラズマ生成室２２と導波管２２ｃの一端部にわたる周囲
には、これらと同心状にこれらを囲繞する態様で励磁コ
イル２２ｆが配設されており、またプラズマ生成室２２
左壁の一端部には反応ガス供給管２２ｄが接続されてい
る。

【００１６】一方、プラズマ生成室２２の右方にはプラ
ズマ引き出し窓２２ｅが形成され、プラズマ引き出し窓
２２ｅに臨ませて反応室２３が配設されており、反応室
２３右側壁には反応室２３を所定の圧力に設定するため
のターボ分子ポンプ２５ａ、ロータリーポンプ２５ｂが
接続され、反応室２３上部壁には反応ガス供給管２３ａ
が接続されている。また反応室２３におけるプラズマ引
き出し窓２２ｅと対向する箇所には試料台１０が配設さ
れており、試料台１０にはウエハ２０が載置されてい
る。試料台１０内の導電体部１２ｂは接続線２７ａによ
りマッチングボックス２７ｂを介して高周波発生器２７
ｃに接続されており、また試料台１０右側には冷却室２
６が形成され、冷却室２６には冷却水の導入管２６ａ、
排出管２６ｂが接続されている。

【００１７】さらに反応室２３の下方にはローディング
室２８が形成されており、ローディング室２８にはウエ
ハ２０が載置されたカセット２８ａが配置されている。
またローディング室２８の左方にはカセット室２９が形
成され、カセット室２９にはウエハ２０が載置されたカ
セット２９ａが配置されており、ローディング室２８と
カセット室２９とを反応室２３と同じ圧力に維持するた
めに、カセット室２９下部壁にはターボ分子ポンプ２９
ｂ、ロータリーポンプ２９ｃが接続されている。またロ
ーディング室２８と反応室２３との間には運搬装置２８
ｂが配設されており、運搬装置２８ｂによりウエハ２０
がカセット２８ａから取り出されて試料台１０上に載置
され、ＣＶＤ処理後にウエハ２０が試料台１０から取り
外されてカセット２８ａに収納されるようになってい
る。

【００１８】図１は本発明のＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料
台１０の実施例を模式的に示した断面図であり、図中１
１はベースプレートを示している。ベースプレート１１
はステンレス鋼を用いて略円板形状に形成され、ベース
プレート１１の外周下部にはフランジ部１１ａが形成さ
れている。ベースプレート１１上の中央部にはセラミッ
クスを用いて略円板形状に形成された絶縁体部１２ａが
配設され、ベースプレート１１上面と絶縁体部１２ａ下
面とはＩｎ（インジウム）ボンディング１４により結合
されている。絶縁体部１２ａ内部には略円板形状の導電
体部１２ｂが埋め込まれており、これら絶縁体部１２ａ
と導電体部１２ｂとで電極部１２が構成されている。ま
た電極部１２上にはウエハ２０が載置されるようになっ
ており、運搬装置２８ｂ（図２）の爪でウエハ２０の下
部２０ａを支持して運搬させる必要上、電極部１２の直
径はウエハ２０の直径よりも小さく設定されている。

【００１９】電極周囲部１３は電極部１２に密接し、か
つベースプレート１１上面を覆うようにして配設されて
おり（電極部１２と電極周囲部１３との隙間ｄ＝０）、
電極周囲部１３はカバー本体１３ａとフランジ部１３ｂ
とで構成されている。カバー本体１３ａは絶縁性を有す
る厚みｔが約６．４ｍｍのＡｌ₂ Ｏ₃ （純度９９．９
％）を用い、略リング形状に形成されており、カバー本
体１３ａからは断面形状Ｌ字形のフランジ部１３ｂが延
設されている。電極周囲部１３はボルト３８ａを用いて
ベースプレート１１に固定されており、電極周囲部１３
によりベースプレート１１にプラズマが照射されるのが
防止され、プラズマ反応により生じるＮａ、Ｋ、重金属
のコンタミネーションが抑制されるようになっている。
そして、これらベースプレート１１、電極部１２及び電
極周囲部１３とで試料台１０が構成されている。

【００２０】このように構成された試料台１０が設置さ
れたＥＣＲ−ＣＶＤ装置を用い、試料台１０にセットさ
れたウエハ２０にＣＶＤ処理を施す場合、まずターボ分
子ポンプ２５ａ、２９ｂ及びロータリーポンプ２５ｂ、
２９ｃを作動させて反応容器２１内、ローディング室２
８及びカセット室２９を所定の真空度に設定し、冷却室
２４、２６に冷却水を流通させてプラズマ生成室２２、
試料台１０を所定温度に設定する。次に反応ガス供給管
２２ｄ、２３ａから反応ガスを供給し、高周波発生器２
７ｃとマッチングボックス２７ｂとにより試料台１０の
電極部１２にバイアス電圧を印加する。次に図示しない
マイクロ波発振器で発生させたマイクロ波を導波管２２
ｃを介してプラズマ生成室２２に導入するとともに、励
磁コイル２２ｆに直流電流を供給して磁場を発生させ、
高エネルギ電子と反応ガスとを衝突させてプラズマを発
生させる。すると、このプラズマはプラズマ引きだし窓
２２ｅを通過し、発散磁界により矢印Ａ方向に加速され
て試料台１０に導かれ、試料台１０上に載置されたウエ
ハ２０表面に薄膜が形成される。

【００２１】次に実施例に係る試料台１０を用いてウエ
ハ２０にＳｉＯ₂ 膜を形成し、この後電極周囲部１３上
に付着したＳｉＯ₂ 膜を洗浄・除去した場合について説
明する。また比較例として図４に示した試料台３０を用
いた場合について説明する。ＳｉＯ₂ 膜の形成条件を下
記の表１に示す。また洗浄は５％ＨＦ中に約１２時間浸
漬し、純水洗浄後に乾燥する条件で行なった。

【００２２】

【表１】

【００２３】図３（ｂ）に示したように比較例のものの
場合、ＳｉＯ₂ 成膜処理の当初からパーティクル密度が
高く、５０枚のウエハ２０に処理を施すとカバー３７に
割れが発生して再使用が不可能になるとともに、カバー
３７の取り替え（メンテナンス）が必要となった。また
５０枚のウエハ２０表面における平均パーティクル密度
は約１０〜３０個／ｃｍ² であった。一方、実施例のも
のの場合、図３（ａ）に示したように連続して３００枚
のウエハ２０に成膜処理を施しても電極周囲部１３に割
れは発生せず、かつ３００枚のウエハ２０表面における
平均パーティクル密度は約０．２〜０．６個／ｃｍ² で
あった。

【００２４】また３００枚のウエハ２０に成膜処理を施
した後に電極周囲部１３を洗浄すると、これに付着した
反応生成物を除去することができ、この後も繰り返して
電極周囲部１３を使用することができた。また試料台１
０の構成部品が比較例のものの９個から４個に減少した
ため、メンテナンス時間を１／４に減少させることがで
きた。これらの結果をまとめたものを下記の表２に示
す。

【００２５】

【表２】

【００２６】また、実施例に係る試料台１０を用い、下
記の表３に示す条件でウエハ２０にＳｉＮ膜を形成した
が、この場合も表２に示したものと略同一の結果を得る
ことができた。

【００２７】

【表３】

【００２８】また、上記実施例では電極周囲部１３の材
質にＡｌ₂ Ｏ₃ を用いたが、別の実施例では厚みｔが略
２ｍｍの石英を用いてもよい。

【００２９】また、さらに別の実施例では電極周囲部１
３の材質にアルミニウム（Ａ１０５０）を用いてもよ
い。この場合、電極周囲部１３にＲＦパワーが印加され
るのを抑制し、かつ異常放電が生じないようにするた
め、電極周囲部１３と電極部１２との間に所定の隙間ｄ
を設定するか、絶縁性のリング（図示せず）を挿入し、
かつベースプレート１１を介して電極周囲部１３がアー
ス（図示せず）されるように構成した。また、電極周囲
部１３の洗浄はＨＦ：ＮＨ₄ Ｆ＝１：７の溶液中に約１
２時間浸漬し、純水洗浄後に乾燥させる条件で行なっ
た。

【００３０】上記説明及び結果から明らかなように、実
施例に係るＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台１０では、ウエ
ハ２０を載置するための電極部１２と、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、石
英またはアルミニウムを用いて形成された電極周囲部１
３とがベースプレート１１上に固定されているので、電
極部１２を介してウエハ２０に十分なバイアス電圧を印
加することができ、したがって従来のものと同様、段差
被覆性に優れた成膜処理を施すことができる。また部品
点数を減少させ、所要の剛性、耐酸性及び絶縁性または
非帯電性を有する電極周囲部１３を構成することがで
き、価格の低減、メンテナンス時間の短縮及び稼動率の
向上を図ることができ、さらには電極周囲部１３上に付
着した反応生成物を洗浄・除去して電極周囲部１３を繰
り返し使用することができる。またプラズマ照射や熱応
力によって生じる電極周囲部１３の破損を防止すること
ができ、メンテナンス周期を大幅に延長することがで
き、メンテナンスの際、大気中水分との反応によって生
じる剥離し易い反応生成物の形成を抑制することがで
き、したがってウエハ２０上におけるパーティクルの発
生を減少させることができる。また電極周囲部１３がＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 、石英の絶縁物またはアースされたアルミニウ
ムで構成されるので、電極周囲部１３自体からの異常放
電の発生を防止することができ、またベースプレート１
１が電極周囲部１３で覆われることにより、コンタミネ
ーションが発生するのを防止することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るＥＣＲ
−ＣＶＤ装置の試料台にあっては、基板を載置するため
の電極部と、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、石英またはアルミニウムを用
いて形成された電極周囲部とがベースプレート上に固定
されているので、前記電極部を介して前記基板に十分な
バイアス電圧を印加することができ、したがって従来の
ものと同様、段差被覆性に優れた成膜処理を施すことが
できる。また部品点数を減少させ、所要の剛性、耐酸性
及び絶縁性または非帯電性を有する前記電極周囲部を構
成することができ、価格の低減、メンテナンス時間の短
縮及び稼動率の向上を図ることができ、前記電極周囲部
上に付着した反応生成物を洗浄・除去して前記電極周囲
部を繰り返し使用することができる。またプラズマ照射
や熱応力によって生じる前記電極周囲部の破損を防止す
ることができ、メンテナンス周期を大幅に延長すること
ができ、メンテナンスの際、大気中水分との反応によっ
て生じる剥離し易い反応生成物の形成を抑制することが
でき、したがって前記基板上におけるパーティクルの発
生を減少させることができる。また前記電極周囲部がＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 、石英の絶縁物またはアースされたアルミニウ
ムで構成されるので、前記電極周囲部自体からの異常放
電の発生を防止することができ、また前記ベースプレー
トが前記電極周囲部で覆われることにより、コンタミネ
ーションの発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台の実
施例を模式的に示した断面図である。

【図２】実施例の試料台１０が設置される一般的なＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ装置を模式的に示した断面図である。

【図３】ウエハのＣＶＤ処理枚数とウエハ上のパーティ
クル密度との関係を示した曲線図であり、（ａ）は実施
例のものの場合、（ｂ）は比較例のものの場合を示して
いる。

【図４】従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台を模式的に
示した断面図である。

【符号の説明】

１０試料台１１ベースプレート１２電極部１３電極周囲部２０ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂ またはＳｉＮを成膜するための
ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の試料台において、基板を載置する
ための電極部と、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、石英またはアルミニウム
を用いて形成された電極周囲部とがベースプレート上に
固定されていることを特徴とするＥＣＲ−ＣＶＤ装置の
試料台。