JPH08139037A - 気相反応装置 - Google Patents
気相反応装置Info
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- JPH08139037A JPH08139037A JP30028694A JP30028694A JPH08139037A JP H08139037 A JPH08139037 A JP H08139037A JP 30028694 A JP30028694 A JP 30028694A JP 30028694 A JP30028694 A JP 30028694A JP H08139037 A JPH08139037 A JP H08139037A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界集中の発生し難い下部電極を有する気相
反応装置を提供する。 【構成】 反応炉を有し、該反応炉内に、高周波電源に
接続された上部電極と、上面に基板が載置されるサセプ
タを有し、プラズマにより成膜処理を行う気相反応装置
において、前記サセプタは、載置される基板の直径より
も大きな内径の表面が円形の凹陥部を有することを特徴
とする気相反応装置
反応装置を提供する。 【構成】 反応炉を有し、該反応炉内に、高周波電源に
接続された上部電極と、上面に基板が載置されるサセプ
タを有し、プラズマにより成膜処理を行う気相反応装置
において、前記サセプタは、載置される基板の直径より
も大きな内径の表面が円形の凹陥部を有することを特徴
とする気相反応装置
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相反応装置に関する。
更に詳細には、本発明は膜厚均一性に優れたプラズマＣ
ＶＤ装置に関する。
更に詳細には、本発明は膜厚均一性に優れたプラズマＣ
ＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣの製造においては、基板の表
面に酸化シリコンの薄膜を形成する工程がある。薄膜の
形成方法には化学的気相成長法（ＣＶＤ）が用いられて
いる。ＣＶＤ法には、常圧法、減圧法およびプラズマ法
の３方法があるが、最近の高品質で高精度な薄膜が要求
される超ＬＳＩに対してはプラズマ法が好適であるとし
て注目されている。
面に酸化シリコンの薄膜を形成する工程がある。薄膜の
形成方法には化学的気相成長法（ＣＶＤ）が用いられて
いる。ＣＶＤ法には、常圧法、減圧法およびプラズマ法
の３方法があるが、最近の高品質で高精度な薄膜が要求
される超ＬＳＩに対してはプラズマ法が好適であるとし
て注目されている。
【０００３】プラズマ法は、真空中に噴射された反応ガ
スに対し、高周波電圧を印加してプラズマ化し、反応に
必要なエネルギーを得るもので、膜厚の均一性と共に良
好な膜質が得られ、しかも、膜形成速度が速いなど多く
の点で優れている。
スに対し、高周波電圧を印加してプラズマ化し、反応に
必要なエネルギーを得るもので、膜厚の均一性と共に良
好な膜質が得られ、しかも、膜形成速度が速いなど多く
の点で優れている。
【０００４】プラズマ法によるシリコン酸化膜の形成材
料には例えば、ＳｉＨ4 などが使用されてきたが、半導
体デバイスの微細化に伴ってステップカバレージ（段差
被覆性）の低下が問題となってきた。このモノシランガ
スの代わりに、最近、液体のテトラエチルオルソシリケ
ート（ＴＥＯＳ）［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ］が使用され
るようになってきた。ＴＥＯＳはステップカバレージに
優れた緻密な膜を形成できるためである。ＴＥＯＳを用
いてシリコン酸化膜を成膜する場合、ＴＥＯＳを加熱し
て気化させ、ＴＥＯＳガスとし、これに酸素ガスを混合
して反応炉に供給する。
料には例えば、ＳｉＨ4 などが使用されてきたが、半導
体デバイスの微細化に伴ってステップカバレージ（段差
被覆性）の低下が問題となってきた。このモノシランガ
スの代わりに、最近、液体のテトラエチルオルソシリケ
ート（ＴＥＯＳ）［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ］が使用され
るようになってきた。ＴＥＯＳはステップカバレージに
優れた緻密な膜を形成できるためである。ＴＥＯＳを用
いてシリコン酸化膜を成膜する場合、ＴＥＯＳを加熱し
て気化させ、ＴＥＯＳガスとし、これに酸素ガスを混合
して反応炉に供給する。
【０００５】図４は従来のプラズマＣＶＤ装置１の一例
の模式的構成図である。図において、反応炉（チャン
バ）１０は気密とされ、反応炉１０の蓋板１０２に金属
製のノズル部３０を固定し、その下部にアルミニウム製
で、上面から下面に貫通する微小孔４１を多数有する円
盤状のシャワー電極４０を絶縁リング１０３により支持
する。これを上部電極３２とする。シャワー電極４０に
対して高周波電圧を印加する高周波電源７が設けられて
いる。
の模式的構成図である。図において、反応炉（チャン
バ）１０は気密とされ、反応炉１０の蓋板１０２に金属
製のノズル部３０を固定し、その下部にアルミニウム製
で、上面から下面に貫通する微小孔４１を多数有する円
盤状のシャワー電極４０を絶縁リング１０３により支持
する。これを上部電極３２とする。シャワー電極４０に
対して高周波電圧を印加する高周波電源７が設けられて
いる。
【０００６】上部電極３２に対峙して下部電極２０が配
設されている。下部電極２０は支柱２５により支持され
ている。支柱２５の上部にはサセプタ２２が配設され、
サセプタ２２の下部にはヒータ２１が配設されており、
サセプタ２２とヒータ２１の周囲にはヒータカバー２３
が設けられている。サセプタ２２は適当な手段により反
応炉ベース１０１を介して接地されている。
設されている。下部電極２０は支柱２５により支持され
ている。支柱２５の上部にはサセプタ２２が配設され、
サセプタ２２の下部にはヒータ２１が配設されており、
サセプタ２２とヒータ２１の周囲にはヒータカバー２３
が設けられている。サセプタ２２は適当な手段により反
応炉ベース１０１を介して接地されている。
【０００７】反応処理においては、反応炉１０の側面１
０５に設けられた搬入／搬出路５０のゲート５１を開
き、キャリッジ５２により基板６を搬入してサセプタ２
２の上面略中央部に載置する。ゲートを閉じて、ダクト
１０４から排気することにより反応炉内部を所定の真空
度にした後、ヒータ２１によりサセプタ２２が加熱さ
れ、これに載置された基板が所定の温度になると、イン
レット３４から所定の反応ガス（例えば、ＴＥＯＳ及び
酸素ガス）を反応炉内に送入する。ガスはノズル部３０
を経て、シャワー電極４０の微小孔４１より基板に向け
て噴射される。
０５に設けられた搬入／搬出路５０のゲート５１を開
き、キャリッジ５２により基板６を搬入してサセプタ２
２の上面略中央部に載置する。ゲートを閉じて、ダクト
１０４から排気することにより反応炉内部を所定の真空
度にした後、ヒータ２１によりサセプタ２２が加熱さ
れ、これに載置された基板が所定の温度になると、イン
レット３４から所定の反応ガス（例えば、ＴＥＯＳ及び
酸素ガス）を反応炉内に送入する。ガスはノズル部３０
を経て、シャワー電極４０の微小孔４１より基板に向け
て噴射される。
【０００８】しかし、図４に示されるような従来のプラ
ズマＣＶＤ装置の下部電極２０では、ヒータカバー２３
の上部内周縁端と基板６の外周縁端との付近に電界集中
が発生しやすいことが知られている。このような電界集
中が発生すると、基板外周部約１０ｍｍ付近の膜厚が厚
くなるため、膜厚均一性が得にくい。膜厚均一性を得る
ために成膜条件を変えて処理を行い、良好な膜厚均一性
を与える成膜条件の探索してみたが、必要とする膜特性
と膜厚均一性との関係がトレードオフ（二律背反）の関
係にあり、全てを満足させる最適成膜条件を見いだすの
が非常に困難であった。また、低膜厚均一性を生成条件
だけで緩和しようとすると、生成条件及び装置のマージ
ンが極端に狭くなり、膜特性の条件だしが困難となった
り、プラズマダメージを誘発することがある。
ズマＣＶＤ装置の下部電極２０では、ヒータカバー２３
の上部内周縁端と基板６の外周縁端との付近に電界集中
が発生しやすいことが知られている。このような電界集
中が発生すると、基板外周部約１０ｍｍ付近の膜厚が厚
くなるため、膜厚均一性が得にくい。膜厚均一性を得る
ために成膜条件を変えて処理を行い、良好な膜厚均一性
を与える成膜条件の探索してみたが、必要とする膜特性
と膜厚均一性との関係がトレードオフ（二律背反）の関
係にあり、全てを満足させる最適成膜条件を見いだすの
が非常に困難であった。また、低膜厚均一性を生成条件
だけで緩和しようとすると、生成条件及び装置のマージ
ンが極端に狭くなり、膜特性の条件だしが困難となった
り、プラズマダメージを誘発することがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は電界集中の発生し難い下部電極を有する気相反応装置
を提供することである。
は電界集中の発生し難い下部電極を有する気相反応装置
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題は、反応炉を有
し、該反応炉内に、高周波電源に接続された上部電極
と、上面に基板が載置されるサセプタを有し、プラズマ
により成膜処理を行う気相反応装置において、載置され
る基板の直径よりも大きな内径の表面が円形の凹陥部を
有するサセプタを使用することにより解決される。
し、該反応炉内に、高周波電源に接続された上部電極
と、上面に基板が載置されるサセプタを有し、プラズマ
により成膜処理を行う気相反応装置において、載置され
る基板の直径よりも大きな内径の表面が円形の凹陥部を
有するサセプタを使用することにより解決される。
【００１１】
【作用】従来の下部電極では、サセプタは平板状であ
り、ヒータカバーはこのサセプタの外周縁寄りの上面の
一部を覆うように構成されていた。サセプタはアルミニ
ウムからなり、基板はシリコンからなり、ヒータカバー
はセラミックからなる。従って、サセプタ及び導体であ
るが、ヒータカバーは不導体である。このため、サセプ
タ上面に載置された基板外周縁とヒータカバー上部内周
縁との隙間に、電極材質の相違に起因する電界強度の不
均一性が発生したものと考えられる。本発明のサセプタ
では、載置される基板の直径よりも大きな内径を有する
凹陥部を設け、この凹陥部内に基板を載置する。従っ
て、基板はヒータカバーから遠ざけられ、しかも、隙間
は導体同士のサセプタと基板との間にしか存在しないの
で、電界集中はどこにも発生しなくなる。その結果、非
常に優れた膜厚均一性を得ることができる。
り、ヒータカバーはこのサセプタの外周縁寄りの上面の
一部を覆うように構成されていた。サセプタはアルミニ
ウムからなり、基板はシリコンからなり、ヒータカバー
はセラミックからなる。従って、サセプタ及び導体であ
るが、ヒータカバーは不導体である。このため、サセプ
タ上面に載置された基板外周縁とヒータカバー上部内周
縁との隙間に、電極材質の相違に起因する電界強度の不
均一性が発生したものと考えられる。本発明のサセプタ
では、載置される基板の直径よりも大きな内径を有する
凹陥部を設け、この凹陥部内に基板を載置する。従っ
て、基板はヒータカバーから遠ざけられ、しかも、隙間
は導体同士のサセプタと基板との間にしか存在しないの
で、電界集中はどこにも発生しなくなる。その結果、非
常に優れた膜厚均一性を得ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を具体的に
説明する。
説明する。
【００１３】図１は本発明よるサセプタの一例の部分概
要断面図である。図示されているように、下部電極２０
の構成材料自体は従来の下部電極構成材料と同一であ
る。従って、同じ参照符号を使用して説明する。本発明
の下部電極の特徴はサセプタ２２の内側に凹陥部２７が
形成されていることである。凹陥部２７の内径は基板６
の直径よりも僅かに大きい。基板が略円盤状なので、凹
陥部２７も円形に成型されている。凹陥部２７の深さは
特に限定されない。凹陥部２７内に載置される基板の厚
さと同一であるか、又は若干大きい程度が好ましい。凹
陥部２７の深さが基板６の厚さよりも小さい場合、ヒー
タカバー２３との距離が近くなり電界集中を起こしやす
くなり好ましくない。
要断面図である。図示されているように、下部電極２０
の構成材料自体は従来の下部電極構成材料と同一であ
る。従って、同じ参照符号を使用して説明する。本発明
の下部電極の特徴はサセプタ２２の内側に凹陥部２７が
形成されていることである。凹陥部２７の内径は基板６
の直径よりも僅かに大きい。基板が略円盤状なので、凹
陥部２７も円形に成型されている。凹陥部２７の深さは
特に限定されない。凹陥部２７内に載置される基板の厚
さと同一であるか、又は若干大きい程度が好ましい。凹
陥部２７の深さが基板６の厚さよりも小さい場合、ヒー
タカバー２３との距離が近くなり電界集中を起こしやす
くなり好ましくない。
【００１４】図１に示されたサセプタ２２では、外周縁
の上面の一部にヒータカバー２３が覆い被さるようにし
て組み立てられている。このようにヒータカバーの一部
をサセプタに積重させるのは、電界集中を緩和させるこ
とと同時に、ガスの流れを均一にすることで、一層均一
な膜厚分布を有する膜を形成するためである。
の上面の一部にヒータカバー２３が覆い被さるようにし
て組み立てられている。このようにヒータカバーの一部
をサセプタに積重させるのは、電界集中を緩和させるこ
とと同時に、ガスの流れを均一にすることで、一層均一
な膜厚分布を有する膜を形成するためである。
【００１５】サセプタ２２の外周縁より少し内側に設け
られた円環状隆起部２９の上面はヒータカバー２３の上
面と“面一致”に成形されている。図１に示された下部
電極のように、電極構成を平坦化すると電界集中抑制効
果が一層高くなる。円環状隆起部２９の上面の幅は特に
限定されない。ヒータカバー２３と基板６との間で電界
集中が発生するのを効果的に防止するのに必要充分な幅
であればよい。この円環状隆起部２９の上面の幅は、使
用されている高周波電源の周波数、出力、反応炉内圧
力、基板のサイズ（直径）、電極間隔など様々なファク
タを考慮することにより当業者が適宜決定することがで
きる。一例として、基板６が８インチのシリコンウエハ
であり、高周波電源の周波数が１３．５６ＭＨｚの場
合、ヒータカバー上面内端から基板までの距離は約２ｍ
ｍ程度以上であることが好ましい。
られた円環状隆起部２９の上面はヒータカバー２３の上
面と“面一致”に成形されている。図１に示された下部
電極のように、電極構成を平坦化すると電界集中抑制効
果が一層高くなる。円環状隆起部２９の上面の幅は特に
限定されない。ヒータカバー２３と基板６との間で電界
集中が発生するのを効果的に防止するのに必要充分な幅
であればよい。この円環状隆起部２９の上面の幅は、使
用されている高周波電源の周波数、出力、反応炉内圧
力、基板のサイズ（直径）、電極間隔など様々なファク
タを考慮することにより当業者が適宜決定することがで
きる。一例として、基板６が８インチのシリコンウエハ
であり、高周波電源の周波数が１３．５６ＭＨｚの場
合、ヒータカバー上面内端から基板までの距離は約２ｍ
ｍ程度以上であることが好ましい。
【００１６】図２は本発明の下部電極の別の実施例の部
分概要断面図である。図１に示されたサセプタ２２では
外周縁寄りに段差を設け、この段差部にヒータカバー２
３を積重させたが、図２のサセプタ２２では、円環状隆
起部２９の外周縁上面にヒータカバー２３を直接積重さ
せることによりサセプタ２２を抑えると共に、電界集中
の領域から基板を遠ざけている。
分概要断面図である。図１に示されたサセプタ２２では
外周縁寄りに段差を設け、この段差部にヒータカバー２
３を積重させたが、図２のサセプタ２２では、円環状隆
起部２９の外周縁上面にヒータカバー２３を直接積重さ
せることによりサセプタ２２を抑えると共に、電界集中
の領域から基板を遠ざけている。
【００１７】図３は、図１に示された本発明の下部電極
を使用して所定の条件で成膜した場合の膜厚分布（実
線）と、図４に示された従来の下部電極を使用して前記
と同一の条件で成膜した場合の膜厚分布（点線）を比較
する特性図である。図示されているように、本発明の下
部電極では電極上面のいずれの部分でも電界集中が発生
しないので基板のどの点でも膜厚分布が均一になるよう
に成膜されている。これに対し、従来の下部電極では基
板の周辺部とヒータカバー上面内周縁との間に電界集中
が発生するため、図示されているように基板の周辺部の
膜厚が異常に厚くなり、膜厚均一性に劣る膜しか得られ
ない。
を使用して所定の条件で成膜した場合の膜厚分布（実
線）と、図４に示された従来の下部電極を使用して前記
と同一の条件で成膜した場合の膜厚分布（点線）を比較
する特性図である。図示されているように、本発明の下
部電極では電極上面のいずれの部分でも電界集中が発生
しないので基板のどの点でも膜厚分布が均一になるよう
に成膜されている。これに対し、従来の下部電極では基
板の周辺部とヒータカバー上面内周縁との間に電界集中
が発生するため、図示されているように基板の周辺部の
膜厚が異常に厚くなり、膜厚均一性に劣る膜しか得られ
ない。
【００１８】本発明の下部電極はプラズマＣＶＤ装置の
他、プラズマを使用する気相反応装置、例えば、エッチ
ャー及びアッシャーなどの下部電極でも使用できる。
他、プラズマを使用する気相反応装置、例えば、エッチ
ャー及びアッシャーなどの下部電極でも使用できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の下部電極
によれば電極上面における電界集中の発生を効果的に防
止できるので、膜厚均一性及び膜質均一性に優れた成膜
処理を行うことができる。また、これにより生成条件に
対するマージン（条件的余裕）を広く取ることが可能と
なり、膜特性の条件だしが容易になる。更に、従来の下
部電極に見られたようなプラズマダメージは殆ど発生し
なくなる。
によれば電極上面における電界集中の発生を効果的に防
止できるので、膜厚均一性及び膜質均一性に優れた成膜
処理を行うことができる。また、これにより生成条件に
対するマージン（条件的余裕）を広く取ることが可能と
なり、膜特性の条件だしが容易になる。更に、従来の下
部電極に見られたようなプラズマダメージは殆ど発生し
なくなる。
【図１】本発明の下部電極の一例の部分概要断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の下部電極の別の例の部分概要断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の図１に示された下部電極を用いて成膜
した場合の膜厚分布と図４にしめされる従来の下部電極
を用いて成膜した場合の膜厚分布を比較する特性図であ
る。
した場合の膜厚分布と図４にしめされる従来の下部電極
を用いて成膜した場合の膜厚分布を比較する特性図であ
る。
【図４】従来の下部電極を有するプラズマＣＶＤ装置の
一例の概要断面図である。
一例の概要断面図である。
１ プラズマＣＶＤ装置 ６ 基板 ７ 高周波電源 １０ 反応炉 ２０ 下部電極 ２１ ヒータ ２２ サセプタ ２３ ヒータカバー ２５ 支柱 ２７ サセプタ凹陥部 ３２ 上部電極
Claims (4)
- 【請求項１】 反応炉を有し、該反応炉内に、高周波電
源に接続された上部電極と、上面に基板が載置されるサ
セプタを有し、プラズマにより成膜処理を行う気相反応
装置において、前記サセプタは、載置される基板の直径
よりも大きな内径の表面が円形の凹陥部を有することを
特徴とする気相反応装置。 - 【請求項２】 プラズマＣＶＤ装置である請求項１の気
相反応装置。 - 【請求項３】 エッチャーである請求項１の気相反応装
置。 - 【請求項４】 アッシャーである請求項１の気相反応装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30028694A JPH08139037A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 気相反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30028694A JPH08139037A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 気相反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139037A true JPH08139037A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17882968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30028694A Pending JPH08139037A (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08139037A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100820592B1 (ko) * | 2006-10-23 | 2008-04-08 | (주)위지트 | 피처리물 수용부가 형성된 서셉터 및 그러한 서셉터를구비한 화학 기상증착 장치 |
| WO2008139875A1 (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Canon Anelva Corporation | 真空処理装置 |
| JP2010123628A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空処理装置 |
| CN113802111A (zh) * | 2020-06-13 | 2021-12-17 | 拓荆科技股份有限公司 | 使用等离子体处理衬底的设备及改善晶圆薄膜表面形貌的方法 |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP30028694A patent/JPH08139037A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100820592B1 (ko) * | 2006-10-23 | 2008-04-08 | (주)위지트 | 피처리물 수용부가 형성된 서셉터 및 그러한 서셉터를구비한 화학 기상증착 장치 |
| WO2008139875A1 (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Canon Anelva Corporation | 真空処理装置 |
| JP2010123628A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空処理装置 |
| CN113802111A (zh) * | 2020-06-13 | 2021-12-17 | 拓荆科技股份有限公司 | 使用等离子体处理衬底的设备及改善晶圆薄膜表面形貌的方法 |
| CN113802111B (zh) * | 2020-06-13 | 2023-10-31 | 拓荆科技股份有限公司 | 使用等离子体处理衬底的设备及改善晶圆薄膜表面形貌的方法 |
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