JPH0758033A - Ecrプラズマcvd装置 - Google Patents

Ecrプラズマcvd装置

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JPH0758033A
JPH0758033A JP21896893A JP21896893A JPH0758033A JP H0758033 A JPH0758033 A JP H0758033A JP 21896893 A JP21896893 A JP 21896893A JP 21896893 A JP21896893 A JP 21896893A JP H0758033 A JPH0758033 A JP H0758033A
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JP
Japan
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substrate
shutter
plasma cvd
plasma
cvd apparatus
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JP21896893A
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Junichi Sato
淳一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高度に微細化・高集積化したメモリー素子等
の集積半導体回路の製造の際に、層間膜を平坦化する工
程などに使用されるECRプラズマCVD装置におい
て、プラズマ中に浮遊する副反応生成物が基板や基板に
形成された膜に付着することを抑制し、基板や基板上の
膜に付着するパーティクルの個数を低減させる。 【構成】 ECRプラズマ発生部20と、プラズマ反応
室6を有するプラズマCVD部21とを備えたECRプ
ラズマCVD装置において、プラズマ反応室6の基板保
持部(サセプター)9の真上に、この基板保持部9に近
接して、閉じたときに基板8を覆う開閉可能なシャッタ
ー30を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ECRプラズマ発生部
と、プラズマCVD反応により基板上に薄膜を形成する
プラズマCVD部とを備えたECRプラズマCVD装置
に関する。さらに詳しくは、基板や基板に形成された薄
膜に付着するパーティクルの個数を低減することがで
き、例えば高度に微細化・高集積化したメモリー素子等
の集積半導体回路の製造において、層間膜を平坦化する
工程等に好適に使用することができるECRプラズマC
VD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリー素子等の半導体装置の配線技術
は、デバイスの高密度化にともなってますます微細化、
多層化の方向に進んでいるが、このような高集積化は一
方でデバイスの信頼性を低下させる要因となる。なぜな
ら、配線の微細化と多層化の進展によって層間絶縁膜の
段差は大きくかつ急峻となり、その上に形成される配線
の加工精度、信頼性を低下させるからである。
【0003】このため、A1配線の段差被覆性の大幅な
改善ができない現在、デバイスの信頼性を向上させるた
めには、層間絶縁膜の平坦性を向上させる必要がある。
この層間絶縁膜の平坦性の向上は、リソグラフィーの短
波長化にともなう焦点深度の低下の点からも重要になり
つつある。
【0004】これまでに、様々な絶縁膜の形成技術及び
平坦化技術が開発されてきたが、これらの技術を微細
化、多層化した配線層に適用した場合、配線間隔が広い
場合の平坦化の不足や、配線間隔における層間膜での
「す」の発生による配線間の接続不良などが問題とな
る。
【0005】この問題に関して、すでに本発明者は、特
開平3−139858号において、エッチングと膜堆積
の両方の機能を合わせ持つバイアスECRプラズマCV
D法による平坦化膜堆積技術を提案している。この技術
の利点のひとつは、配線間隔への依存性無く平坦化がで
きるという点であるが、配線の上に残る膜は配線依存性
がある。
【0006】また、上記特開平3−139858号の技
術は、ECR放電を利用しているので電力吸収率が高
く、また磁場による閉じ込め効果があり、高密度のプラ
ズマが生成可能であるため、基板の大口径化にともなう
装置の枚葉化にも対応できるという利点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、EC
RプラズマCVD法は、次世代の絶縁膜平坦化技術とし
て有望な技術といえるが、この方法にも解決すべき問題
が数多くある。そのひとつとして、いわゆるパーティク
ルの問題がある。これは、気相反応の副生成物や、装置
の内壁等に付着した膜が温度変化等によって剥がれたも
のがパーティクルとなり、これが基板や基板に形成され
た膜に付着して異物となり、絶縁破壊、リークなどの問
題を引き起こし、歩留まりの低下、信頼性の低下を招く
ものである。
【0008】ここで、パーティクルの問題について、図
面を参照して詳細に説明する。図5は従来のECRプラ
ズマCVD装置を示す概略断面図である。図5に示した
ように、このECRプラズマCVD装置は、ECRプラ
ズマ発生部20と、プラズマCVD部21とからなる。
【0009】ECRプラズマ発生部20は、マイクロ波
1を導入する導波管2及びプラズマ発生室4をコイル3
で囲んだ構造を有するもので、N2O、Arなどのガス
10をプラズマ発生室4に供給し、磁界とマイクロ波に
よって電子サイクロトロン共鳴(ECR)を誘発させる
ことにより、プラズマ発生室4で高密度プラズマを発生
させる。そして、この高密度プラズマ12をプラズマ引
き出し窓5を介してプラズマCVD反応を生じさせるプ
ラズマCVD部21のプラズマ反応室6に送る。
【0010】なお、プラズマ発生室4の内壁には石英コ
ート13が施されており、SUSからのCr、Fe、N
iといった汚染物やパーティクルの付着を防止してい
る。また、マイクロ波導入部には、石英製の窓が付いて
いる。
【0011】プラズマCVD部21は、プラズマ反応室
6内にサセプター(基板保持部)9が配置された構造の
もので、上記サセプター9上に基板(ウェハー)8が静
電チャック等によって保持されている。プラズマCVD
部21では、成膜のための原料ガス(例えばSiH4
を原料ガスリング7を通してプラズマ反応室6に送り、
イオン及び電子の衝突効果によって原料ガスを活性化
し、基板8上に膜を形成する。
【0012】図5に示したECRプラズマCVD装置に
よる基板8への成膜においては、原料ガスがプラズマ反
応室6全体に拡がるため、基板8の表面に反応生成物が
堆積するだけでなく、図5において破線で示したよう
に、反応室6のチャンバー壁11内面、プラズマ引き出
し窓5の周囲、サセプター9の露出面にも同様に反応生
成物が堆積して膜22が形成される。そして、この膜2
2が剥離して基板8や基板8に形成された膜に付着し、
パーティクルの問題の一方の原因となる。
【0013】また、気相中の副反応生成物がプラズマ
中、とりわけシース付近に浮遊して、基板8や基板8に
形成された膜に付着し、これがパーティクルの問題の他
方の原因となる。この場合、特にプラズマを停止したと
きに、プラズマ中の上記浮遊物が基板8に付着する。し
たがって、パーティクルの問題を解消するためには、チ
ャンバー壁内面等の付着膜の剥がれに起因するパーティ
クルのみではなく、プラズマ中に浮遊する副反応生成物
に起因するパーティクルをも防止することが重要にな
る。
【0014】これに対し、本発明者は、上述したパーテ
ィクルの問題の内、前者の付着膜の剥がれに関して、基
板の近傍に表面に凹凸がある防着部を設けたECRプラ
ズマCVD装置を提案している(特願平3−30666
6)。しかし、後者の気相中の副反応生成物に起因する
パーティクル関しては、従来のECRプラズマCVD装
置で有効な防止手段を有しているものはなかった。
【0015】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、プラズマ中に浮遊する副反応生成物が基板や基板に
形成された膜に付着することを効果的に抑制し、基板や
基板上の膜に付着するパーティクルの個数を低減するこ
とのできるECRプラズマCVD装置を提供することを
目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討を行った過程で、プラズマ中の
素反応を制御し、反応のパスをコントロールして副反応
生成物の発生を抑制することが現在の技術ではきわめて
困難であり、したがって副反応生成物によるパーティク
ルを抑制するためには、生成した副反応生成物を基板表
面に付着しないようにすることが重要であると考えるに
至った。そして、さらに検討を行った結果、プラズマ反
応室内の基板保持部近傍に開閉可能なシャッターを設
け、シャッターを開いた状態で基板への成膜を行うとと
もに、成膜後直ちにシャッターを閉じて基板を覆うこと
により、プラズマ中に浮遊する副反応生成物が基板や基
板上の膜に付着することを効果的に抑制できることを見
い出し、本発明をなすに至った。
【0017】したがって、本発明は、ECRプラズマ発
生部と、プラズマ反応室を有するプラズマCVD部とを
備えたECRプラズマCVD装置において、前記プラズ
マ反応室内の基板保持部近傍に閉じたときに基板を覆う
開閉可能なシャッターを設けたことを特徴とするECR
プラズマCVD装置を提供する。
【0018】本発明において、シャッターの形状、構造
に特に制限はなく、開閉可能であって、開いたときに基
板への成膜を妨げることがなく、閉じたときに基板を覆
ってプラズマ中に浮遊するパーティクルの基板への付着
を防止できるものであればどのような形状、構造であっ
てももよい。具体的には、例えばカメラに使用されるよ
うな複数の羽根板からなるレンズシャッター、あるいは
フォーカルプレーンシャッター等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
【0019】また、本発明は、前記シャッターが静電集
塵機能を有するECRプラズマCVD装置を提供する。
この場合、シャッターに静電集塵機能を付与する手段に
限定はないが、例えば、直流電圧を印加可能な電極をシ
ャッターに埋設あるいは固定したり、シャッター自体を
直流電圧を印加可能な電極に構成したりして、この電極
あるいはシャッターに直流電圧を印加して静電集塵機能
を発揮させる手段等が挙げられる。
【0020】さらに、本発明は、前記シャッターが静電
集塵機能及び静電チャックの除電機能を有するECRプ
ラズマCVD装置を提供する。この場合、シャッターに
静電集塵機能及び静電チャックの除電機能を付与する手
段は特に限られないが、例えば、静電集塵機能を付与す
るためにシャッターに埋設あるいは固定した電極や、シ
ャッター自体を電極に構成した場合のシャッターに、成
膜後において、成膜時と逆の極性になるようにバイアス
を印加することにより静電チャックの残留電荷を除去す
る手段等が挙げられる。
【0021】
【作用】気相中に存在するパーティクルで基板に最も付
着しやすいパーティクルは、プラズマ反応室内の基板の
真上に存在するプラズマシース付近に浮遊している副反
応生成物であると考えられる。本発明では、プラズマ反
応室の基板保持部の近傍に閉じたときに基板を覆う開閉
可能なシャッターを設けたので、シャッターを開いた状
態で成膜反応を行い、成膜反応終了直後にシャッターを
閉じることにより、基板の真上のプラズマシース付近に
浮遊している副反応生成物が基板や基板上の膜に付着す
ることを防止することができる。
【0022】また、シャッターに静電集塵機能を付与し
た場合、成膜終了後にシャッターで基板を覆い、さらに
シャッターに静電集塵機能を発揮させ、プラズマシース
付近に浮遊しているパーティクルをシャッターに付着さ
せて捕集することにより、基板や基板上の膜にパーティ
クルが付着することを防止することができる。
【0023】さらに、シャッターに静電集塵機能及び静
電チャックの除電機能を付与した場合、静電集塵の際の
放電を基板の静電チャックの解除のための除電プロセス
として兼用することにより、装置及び工程の簡略化及び
省エネルギー化を達成することができる。
【0024】
【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。実施例1 図1は本発明の一実施例に係るECRプラズマCVD装
置を示す概略断面図、図2は同装置のシャッター部分を
示す拡大概略断面図である。なお、図1及び図2におい
て、図5の装置と同一構成の部分には、同一参照符号を
付してその説明を省略する。
【0025】本実施例の装置は、プラズマ反応室6の基
板保持部(サセプター)9の真上に、この基板保持部9
に近接して、閉じたときに基板8を覆う開閉可能なシャ
ッター30が設けられている。基板8は、静電チャック
(図示せず)で基板保持台9上に保持されている。
【0026】上記シャッター30は、図3に示したよう
に複数の開閉する羽根板31からなるレンズシャッター
状のもので、これら羽根板31はシャッター支持部32
に支持されている。また、シャッター30の径は基板8
の径よりも大きく形成されている。実際には、基板8と
して125mm径のウェハーを用い、シャッター30と
して140mm径のものを用い、シャッター30と基板
8との距離は10mmとした。
【0027】実施例1の装置を用いて以下の条件で成膜
を数回行った。この場合、成膜が終了するごとにシャッ
ター30を閉じ、基板や基板上の膜への浮遊パーティク
ルの付着を防止した。 ガス流量 : SiH4/N2O = 20/35 S
CCM 圧力 : 0.1Pa [8×10-4 Tor
r] 温度 : 400℃ マイクロ波出力 : 1000W RF : 400W なお、RFは13.56MHzを用いた。
【0028】その結果、基板に付着したパーティクル数
は、図5に示した従来例と比べて約30%低減されてい
た。
【0029】実施例2 図4は本発明の他の実施例に係るECRプラズマCVD
装置のシャッター部分を示す拡大概略断面図である。本
実施例の装置は、実施例1の装置のシャッター30に静
電集塵機能を付与した例である。
【0030】本実施例の装置は、シャッター30自体が
直流電圧33を印加できる電極として構成されている。
そして、シャッター(電極)30に直流電圧33を印加
することにより、シャッター30に静電集塵機能を付与
するようになっている。また、図中34は図2では図示
しなかったRF電極で、このRF電極34は基板保持部
9内に収容されている。なお、本実施例の装置の他の部
分は実施例1の装置と同様であるから、同一構成部分に
は同一参照符号を付してその説明を省略する。
【0031】なお、本例では、シャッター30に静電集
塵機能を付与するためにシャッター30自体を電極に構
成したが、シャッターの構造によっては、シャッターに
直流電圧を印加できる電極を埋設したり、固定したりす
るようにしてもよい。
【0032】実施例2の装置を用いて実施例1と同じの
条件で成膜を数回行った。この場合、成膜が終了するご
とにシャッター30を閉じ、静電集塵機能を発揮させ、
浮遊パーティクルをシャッター30上に捕集して、基板
や基板上の膜への浮遊パーティクルの付着を防止した。
【0033】また、パーティクルをシャッター30に付
着させたままにしておくのは好ましくないため、成膜後
にプラズマクリーニングを施してシャッター30のパー
ティクルを除去した。この場合、プラズマクリーニング
はRF電極34との間で行い、条件は下記の通りとし
た。また、このとき図示していない駆動部によって、パ
ッシェンの法則に従うように、シャッター30と基板保
持部9との間の距離を必要に応じて変化させて放電を行
った。 ガス流量 : NF3 = 100 SCCM 圧力 : 13.3Pa [1×10-2 Tor
r] 温度 : 400℃ マイクロ波出力 : 0W RF : 400W
【0034】その結果、基板に付着したパーティクル数
は、図5に示した従来例と比べて約40%低減されてい
た。
【0035】実施例3 本実施例においては、実施例1の装置のシャッター30
に静電集塵機能及び静電チャックの除電機能を付与し
た。なお、本実施例の装置の構造は実施例2の装置と同
様であるので、図面の記載は省略する。
【0036】具体的には、静電集塵の際の放電を基板8
の静電チャックの解除のための除電プロセスとして兼用
するため、成膜後において、直流電圧33を印加するこ
とができるシャッター(電極)30に成膜時と逆の極性
になるようにバイアスを印加することにより、静電チャ
ックの残留電荷を除去した。このときの条件は以下の通
りとした。 ガス流量 : N2 = 50 SCCM 圧力 : 0.1Pa [8×10-4 Tor
r] 温度 : 400℃ マイクロ波出力 : 500W RF : 0W
【0037】実施例3の装置を用いて実施例1と同じ条
件で成膜を数回行った。この場合、成膜が終了するごと
にシャッター30を閉じ、静電集塵機能を作動させ、静
電チャックの除電を行うとともに、浮遊パーティクルを
シャッター30上に捕集して、基板や基板上の膜への浮
遊パーティクルの付着を防止した。
【0038】また、パーティクルをシャッター30に付
着させたままにしておくのは好ましくないため、成膜後
にプラズマクリーニングを施してパーティクルの除去を
行った。この場合、プラズマクリーニングの方法及び条
件は、実施例2と同様とした。
【0039】その結果、基板に付着したパーティクル数
は、図5に示した従来例と比べて約40%低減されてい
た。
【0040】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構造、条
件等を任意に変更することができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ECRプラ
ズマCVD装置は、基板や基板上の膜に付着するパーテ
ィクルの個数を低減することのできるもので、例えば次
世代の超LSIを信頼性の高いプロセスで歩留まり良く
製造することを可能にするものである。この場合、本発
明のECRプラズマCVD装置は、従来のECRプラズ
マCVD装置を多少改造するだけで簡便に構成すること
ができ、経済的にも非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係るECRプラズマ
CVD装置を示す概略断面図である。
【図2】図2は同装置のシャッター部分を示す拡大概略
断面図である。
【図3】図3は同装置のシャッターを示す平面図で、
(A)は閉じた状態、(B)は開いた状態を示す。
【図4】図4は本発明の他の実施例に係るECRプラズ
マCVD装置のシャッター部分を示す拡大概略断面図で
ある。
【図5】図5は従来のECRプラズマCVD装置を示す
概略断面図である。
【符号の説明】
6 プラズマ反応室 8 基板 9 サセプター(基板保持部) 20 ECRプラズマ発生部 21 プラズマCVD部 30 シャッター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ECRプラズマ発生部と、プラズマ反応
    室を有するプラズマCVD部とを備えたECRプラズマ
    CVD装置において、前記プラズマ反応室内の基板保持
    部近傍に閉じたときに基板を覆う開閉可能なシャッター
    を設けたことを特徴とするECRプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 前記シャッターが、静電集塵機能を有す
    るものである請求項1記載のECRプラズマCVD装
    置。
  3. 【請求項3】 前記シャッターが、静電集塵機能及び静
    電チャックの除電機能を有するものである請求項1記載
    のECRプラズマCVD装置。
JP21896893A 1993-08-11 1993-08-11 Ecrプラズマcvd装置 Pending JPH0758033A (ja)

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