JPH09246260A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPH09246260A
JPH09246260A JP7960396A JP7960396A JPH09246260A JP H09246260 A JPH09246260 A JP H09246260A JP 7960396 A JP7960396 A JP 7960396A JP 7960396 A JP7960396 A JP 7960396A JP H09246260 A JPH09246260 A JP H09246260A
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JP
Japan
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supply passage
film
cleaning gas
process chamber
gas
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Application number
JP7960396A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Takeda
智彦 竹田
Kunihiko Watanabe
邦彦 渡辺
Kiyoyuki Miyata
清之 宮田
Takemi Toritsuka
武美 鳥塚
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Hitachi Ltd
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマCVD装置に於いて、成膜用ガスと清
掃用ガスとが混合して発生するアンモニウム塩等の堆積
を防止することにより、基板上で良好な膜厚再現性が得
られる様にする。 【解決手段】プロセスチャンバ1近傍位置の成膜用ガス
供給通路20と清掃用ガス供給通路40のそれぞれに第
1閉塞弁50、第2閉塞弁53を設け、該弁近傍に第1
加熱手段51、第2加熱手段54を設けて、SiH4
の成膜用ガスやNF3 等の清掃用ガスが互いに相手通路
に逆流するのを防止すると共に、成膜用ガスと清掃用ガ
スとの混合により例えばアンモニウム塩が堆積した場合
でも、通路を例えば50℃以上で加熱して堆積物を昇華
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スに於けるプラズマCVD装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリコン基板(ウェーハ)やガラス基板
に半導体素子を形成する製造プロセスに於いて、各種の
薄膜が成膜する気相法の1つにプラズマCVD(化学的
気相成長法)がある。図2に一例を示す従来のプラズマ
CVD装置の場合、例えば窒化膜(Si3 4 )を成膜
処理するプロセスチャンバ1は外槽2と内槽3から成
り、該プロセスチャンバ1には高周波電源4に接続され
た高周波電極5が絶縁部材6を介して導入されている。
内槽3には一対の平行電極のカソード7とアノード10
が対向配置されている。
【0003】カソード7は高周波電極5として先端部に
形成され、カソードヒータ8と成膜用ガスを散布する微
細な通気孔9を有し、該通気孔9を通して成膜用ガス導
入系の成膜用ガス供給通路20から内槽3の内部にシラ
ン(SiH4 )、アンモニア(NH3 )、水素(H2
及び窒素(N2 )等の各種成膜用ガスが供給される。
【0004】又、アノード10は加熱板(サセプタ)を
兼ね、内槽3の底部に設けたアノードヒータ11により
加熱される。又、アノード10は前記カソード7に対峙
し、上面に処理対象の基板12を載置して前記カソード
7に臨んでいる。
【0005】成膜処理に際して、プロセスチャンバ1の
内部は真空ポンプを用いて排気ガス通路13,14から
真空排気される。カソード7及びアノード10間に高周
波電源4によって高周波電力が印加され、カソードヒー
タ8とアノードヒータ11によって基板12を所定の温
度に加熱しつつ、上記成膜用ガスを分解させてプラズマ
を発生させ、基板12の上面に薄膜を堆積させる。
【0006】成膜終了後、上記成膜用ガス供給通路20
では、ガス流量調整器22,23,24,25の上流側
に設けた成膜用ガス入口弁26,27,28,29が閉
じられ、供給通路20に滞留した成膜用ガスが上記排気
ガス通路13,14から排気され、ガス流量調整器2
2,23,24,25の下流側に設けた成膜用ガス出口
弁30,31,32,33と成膜用ガス導入弁21が閉
じられる。成膜された基板12は搬入出装置によってプ
ロセスチャンバ1から次工程へ向けて搬出される。
【0007】上記成膜工程に於いては基板12のみなら
ず、薄膜がカソード7及びアノード10の各表面や内槽
3の内壁面にも堆積し、やがて剥離し、フレークとなっ
て処理中の基板12に付着して汚染する。この為、成膜
処理が1回以上行われた後プロセスチャンバ1の清掃が
行われる。
【0008】清掃を行う場合、清掃用ガス供給通路40
からNF3 やN2 の清掃用ガスを導入する。ガス流量調
整器42,43の上流側の清掃用ガス入口弁44,45
と下流側の清掃用ガス出口弁46,47をそれぞれ開く
と共に、清掃用ガス導入弁41を開いて内槽3内部のカ
ソード7に向けて導入される。上記清掃用ガスはカソー
ド7の通気孔9から分散導入されて一定のガス圧に保持
される。カソード7及びアノード10間に高周波電源4
によって高周波電力を印加し、発生したプラズマによっ
てカソード7及びアノード10の各表面や内槽3の内壁
面に付着した不要な生成膜をエッチングして除去する。
【0009】清掃終了後、清掃用ガス入口弁44,45
が閉じられ、プロセスチャンバ1内の清掃用ガス及び清
掃用ガス供給通路40に滞留している清掃用ガスが排気
ガス通路13,14から排出され、清掃用ガス出口弁4
6,47と清掃用ガス導入弁41が閉じられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、この図2に
示された従来のプラズマCVD装置の場合、プロセスチ
ャンバ1で成膜処理と清掃を繰返し行う際、大気開放し
て清掃する前と直後の成膜速度に変化が生じ、基板上に
生成される薄膜の膜厚再現性を低下させるといった問題
がある。
【0011】この現象は、プロセスチャンバ1、成膜用
ガス供給通路20、そして清掃用ガス供給通路40に残
留したSiH4 やNH3 の成膜用ガスと、NF3 の清掃
用ガスとのフッ素系ガスが混合し、(NH4 2 SiF
6 なるアンモニウム塩が形成される為である。該アンモ
ニウム塩が排気ガス通路13,14に堆積すると、昇華
して発生したHFが膜厚の再現性を妨害するものと考え
られている。
【0012】ところで、上記アンモニウム塩の場合、プ
ロセスチャンバ1の大気開放の際は、大気中の水分によ
り中和して安定化する為に、大気開放直後の成膜に及ぼ
す影響は少なく、30〜40℃の温度環境下では昇華し
て堆積しないことも判明している。
【0013】従って、本発明の目的は、プラズマCVD
装置に於いて、成膜用ガスと清掃用ガスとが混合して発
生するアンモニウム塩の堆積を防止することにより、基
板上で良好な膜厚再現性が得られる様にすることであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、プロセスチャ
ンバに成膜用ガスを導入する成膜用ガス供給通路と清掃
用ガスを導入する清掃用ガス供給通路を有するプラズマ
CVD装置に於いて、前記成膜用ガス供給通路の前記プ
ロセスチャンバ近傍に第1閉塞弁を設けると共に、前記
清掃用ガス供給通路のプロセスチャンバ近傍に第2閉塞
弁を設けたことを特徴とするものであり、又プロセスチ
ャンバに成膜用ガスを導入する成膜用ガス供給通路と清
掃用ガスを導入する清掃用ガス供給通路を有するプラズ
マCVD装置に於いて、前記成膜用ガス供給通路のプロ
セスチャンバ近傍部分を加熱する第1加熱手段を設ける
と共に、前記清掃用ガス供給通路の前記プロセスチャン
バ近傍部分を加熱する第2加熱手段を設けたことを特徴
とするものであり、又プロセスチャンバに成膜用ガスを
導入する成膜用ガス供給通路と清掃用ガスを導入する清
掃用ガス供給通路を有するプラズマCVD装置に於い
て、前記成膜用ガス供給通路の前記プロセスチャンバ近
傍位置に、第1閉塞弁を設けると共に、該第1閉塞弁と
前記プロセスチャンバとの間を加熱する第1加熱手段を
設け、前記清掃用ガス供給通路の前記プロセスチャンバ
の近傍位置に第2閉塞弁を設けると共に該第2閉塞弁と
前記プロセスチャンバとの間を加熱する第2加熱手段を
設けたことを特徴とするものであり、又前記第1及び第
2加熱手段によって成膜ガス供給通路及び清掃ガス供給
通路を50℃以上に加熱するものであり、更にプロセス
チャンバに成膜用ガスを導入する成膜用ガス供給通路と
清掃用ガスを導入する清掃用ガス供給通路と排気ガス通
路とを有するプラズマCVD装置に於いて、前記プロセ
スチャンバ近傍部分の前記排気ガス通路を加熱する第3
加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
【0015】従って、プロセスチャンバ近傍位置の成膜
用ガス供給通路と清掃用ガス供給通路のそれぞれに第1
閉塞弁と第2閉塞弁を設けることで、成膜用ガス供給通
路に清掃用ガス供給通路から清掃用ガスが逆流するのを
防止し、逆に清掃用ガス供給通路に成膜用ガス供給通路
から成膜用ガスが逆流するのを防止する。これによっ
て、成膜用ガスと清掃用ガスとの混合により、例えばア
ンモニウム塩が堆積するのを防止して、基板の膜厚再現
性を維持する。
【0016】又、好ましくは、前記第1閉塞弁及び第2
閉塞弁を設けた近傍の成膜用ガス供給通路と清掃用ガス
供給通路とにそれぞれ第1加熱手段と第2加熱手段を設
けて、両ガスの混合により例えばアンモニウム塩が生成
されても、該アンモニウム塩を昇華温度迄加熱すること
ができる。更に好ましくは、前記排気ガス通路にも第3
加熱手段を設けて、排気ガス通路に例えばアンモニウム
塩が堆積するのを防止する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。尚、従来例の図2で示さ
れたプラズマCVD装置の構成部材と同一もしくは同種
のものには同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0018】図1に於いて、プロセスチャンバ1は外槽
2と内槽3から成り、高周波電源4に接続された高周波
電極5が絶縁部材6を介して導入され、前記内槽3には
一対の平行電極のカソード7とアノード10が対向配置
されている。前記カソード7と、サセプタを兼ねるアノ
ード10にはそれぞれカソードヒータ8とアノードヒー
タ11が備わっている。カソード7は高周波電極5とし
てこの先端部に形成され、成膜用ガスを散布する微細な
通気孔9が設けられている。カソード7及びアノード1
0間には高周波電源4によって高周波電力が印加され、
プラズマを発生させる様になっている。
【0019】成膜用ガス導入系では、プロセスチャンバ
1側との間に配管された成膜用ガス供給通路20に成膜
用ガス導入弁21が設けられ、該成膜用ガス導入弁21
を開閉させてSiH4 、NH3 、水素H2 及び窒素N2
等の各種成膜用ガスがカソード7の通気孔9を通して散
布供給される。前記成膜用ガス供給通路20は分岐し、
各分岐路にはガス流量調整器22,23,24,25が
設けられ、各ガス流量調整器22,23,24,25の
上流側と下流側にはそれぞれガス入口弁26,27,2
8,29とガス出口弁30,31,32,33が設けら
れている。
【0020】又、上記成膜用ガス供給通路20のプロセ
スチャンバ1の近傍位置、即ち前記成膜用ガス導入弁2
1の下流側で高周波電極5の近傍位置に、後述する清掃
用ガス導入系の清掃用ガス供給通路40から清掃用ガス
が逆流するのを防止する第1閉塞弁50が配置されてい
る。更に、該第1閉塞弁50と高周波電極5との間の区
間の成膜用ガス供給通路20にはこれを取巻く形でコイ
ルヒータ等から成る第1加熱手段51がヒータ電源52
に接続されて配置されている。
【0021】一方、清掃用ガス導入系では、プロセスチ
ャンバ1側との間に配管された清掃用ガス供給通路40
に清掃用ガス導入弁41が配置され該清掃用ガス導入弁
41を開閉させてNF3 やN2 等の清掃用ガスがカソー
ド7の通気孔9を通して散布供給される。
【0022】前記清掃用ガス供給通路40は分岐してお
り、各分岐路にはそれぞれガス流量調整器42,43が
設けられ、各ガス流量調整器42,43の上流側と下流
側にはそれぞれガス入口弁44,45とガス出口弁4
6,47が設けられている。
【0023】該清掃用ガス導入系に於いても、前記清掃
用ガス供給通路40のプロセスチャンバ1の近傍位置
に、即ち上記清掃用ガス導入弁41の下流側で高周波電
極5の近傍位置に、上記成膜用ガス導入系の供給通路2
0から成膜用ガスが逆流するのを防止する第2閉塞弁5
3が配置されている。更に、該第2閉塞弁53と高周波
電極5との間の区間の清掃用ガス供給通路40にはこれ
を取巻く形でコイルヒータ等から成る第2加熱手段54
が上記ヒータ電源52に接続されて配置されている。
【0024】又、プロセスチャンバ1を構成する上記外
槽2と内槽3とを貫通する形で排気ガス通路13,14
が設けられ、チャンバ内部は真空ポンプによって該排気
ガス通路13,14から真空排気される様になってい
る。該排気ガス通路13,14の外槽2に最接近した位
置にはコイルヒータ等からなる第3加熱手段55が上記
ヒータ電源52に接続されて配置されている。
【0025】以上の構成により、先ず成膜処理に際し
て、プロセスチャンバ1の内部は真空ポンプを用いて排
気ガス通路13,14から真空排気される。カソード7
及びアノード10間には高周波電源4によって高周波電
力が印加される。カソードヒータ8とアノードヒータ1
1によって基板12を所定の温度に加熱しつつ、上記成
膜用ガス供給通路20から成膜用ガスによる反応ガスを
内槽3に供給し、通気孔9から散布してカソード7及び
アノード10間にプラズマを発生させ、基板12の上面
に反応生成物を堆積させて成膜する。
【0026】成膜終了後、成膜用ガス供給通路20で
は、ガス流量調整器22,23,24,25の上流側の
ガス入口弁26,27,28,29が閉じられ、成膜用
ガス供給通路20に滞留した成膜用ガスが上記排気ガス
通路13,14から排気され、ガス流量調整器22,2
3,24,25の下流側のガス出口弁30,31,3
2,33と成膜用ガス導入弁21が閉じられる。
【0027】成膜された基板12は搬入出装置によって
プロセスチャンバ1から次工程へ向けて搬出される。以
上の成膜処理が1回以上行われた後、プロセスチャンバ
1の清掃が行われる。
【0028】次に、清掃に際して、清掃用ガス供給通路
40からNF3 やN2 の清掃用ガスが、ガス流量調整器
42,43の上流側の清掃用ガス入口弁44,45と下
流側の清掃用ガス出口弁46,47をそれぞれ開き、清
掃用ガス導入弁41を開いて内槽3内部のカソード7に
向けて導入される。清掃用ガスはカソード7の通気孔9
から散布されてプロセスチャンバ内に導入され、又該プ
ロセスチャンバ内は一定のガス圧に保持される。カソー
ド7及びアノード10間に高周波電源4によって高周波
電力を印加し、発生したプラズマによってカソード7及
びアノード10の各表面や内槽3の内壁面に付着した不
要な生成膜をエッチングして除去する。
【0029】清掃終了後、清掃用ガス入口弁44,45
が閉じられ、プロセスチャンバ内の清掃ガスが排される
と共に清掃用ガス供給通路40に滞留している清掃用ガ
スが排気ガス通路13,14から排出され、清掃用ガス
出口弁46,47と清掃用ガス導入弁41が閉じられ
る。
【0030】そこで、前述の様に、成膜処理から清掃処
理へ、逆に清掃処理から成膜処理へ切替わる際、成膜用
ガス供給通路20と清掃用ガス供給通路40に於いて互
いに相手通路から成膜用ガス又は清掃用ガスが逆流する
のを防止する為、切換時に第1閉塞弁50と第2閉塞弁
53が開閉される。これにより、成膜用ガスと清掃用ガ
スとの混合が避けられ、アンモニウム塩等の発生を防止
することができる。
【0031】同時に、少なくとも上記成膜処理又は清掃
処理の実施中、第1加熱手段51又は第2加熱手段54
のON作動により、プロセスチャンバ1の近傍の区間で
成膜用ガス供給通路20と清掃用ガス供給通路40が例
えば50℃以上〜100℃以下に加熱されているので、
各通路で仮にアンモニウム塩が発生してもこれを昇華さ
せ、堆積を防止する。
【0032】又、一方では排気ガス通路13,14に於
いても、排気中に第3加熱手段によって例えば50℃以
上に加熱されているから、排気ガス通路13,14での
アンモニウム塩の堆積を防止することができる。
【0033】内槽3では、カソード7やアノード10と
これらの周辺は、高周波電源4によって高周波電力が印
加されて200℃といった高温下にあるので、アンモニ
ウム塩の発生と堆積は生じない。しかし、温度降下した
後のカソード7及びアノード10の各表面とか、低温の
配管や内槽3の内壁面にはアンモニウム塩が付着した場
合でも、前述の加熱処理で昇華させることにより、アン
モニウム塩がフレーク状態で処理中の基板12に付着し
て汚染するのを防止できる。
【0034】尚、上記実施の形態に示された様に、プロ
セスチャンバ1を外槽2と内槽3とで構成することによ
り、内槽3に於ける最小スペースで効率的にプラズマを
発生させることができ、又繰返し処理後に必要が生じた
場合は外槽2から内槽3の取外しができて保守点検が簡
便となる利点がある。
【0035】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、プロセ
スチャンバの近傍位置の成膜用ガス供給通路と清掃用ガ
ス供給通路のそれぞれに閉塞弁を設け、又それらの近傍
に加熱手段を設けることで、成膜用ガスや清掃用ガスが
互いに相手通路に逆流するのを防止でき、それによって
成膜用ガスと清掃用ガスが混合して例えばアンモニウム
塩が堆積しても加熱によって昇華させるので、基板の良
好な膜厚再現性を維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラズマCVD装置の実施の形態
を示す構成図である。
【図2】従来例のプラズマCVD装置を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1 プロセスチャンバ 2 外槽 3 内槽 4 高周波電源 7 カソード 9 通気孔 10 アノード 13 排気ガス通路 14 排気ガス通路 20 成膜用ガス供給通路 21 成膜用ガス導入弁 40 清掃用ガス供給通路 41 清掃膜用ガス導入弁 50 第1閉塞弁 51 第1加熱手段 53 第2閉塞弁 54 第2加熱手段 55 第3加熱手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/285 H01L 21/285 C (72)発明者 宮田 清之 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 鳥塚 武美 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセスチャンバに成膜用ガスを導入す
    る成膜用ガス供給通路と清掃用ガスを導入する清掃用ガ
    ス供給通路を有するプラズマCVD装置に於いて、前記
    成膜用ガス供給通路の前記プロセスチャンバ近傍に第1
    閉塞弁を設けると共に、前記清掃用ガス供給通路のプロ
    セスチャンバ近傍に第2閉塞弁を設けたことを特徴とす
    るプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 プロセスチャンバに成膜用ガスを導入す
    る成膜用ガス供給通路と清掃用ガスを導入する清掃用ガ
    ス供給通路を有するプラズマCVD装置に於いて、前記
    成膜用ガス供給通路のプロセスチャンバ近傍部分を加熱
    する第1加熱手段を設けると共に、前記清掃用ガス供給
    通路の前記プロセスチャンバ近傍部分を加熱する第2加
    熱手段を設けたことを特徴とするプラズマCVD装置。
  3. 【請求項3】 プロセスチャンバに成膜用ガスを導入す
    る成膜用ガス供給通路と清掃用ガスを導入する清掃用ガ
    ス供給通路を有するプラズマCVD装置に於いて、前記
    成膜用ガス供給通路の前記プロセスチャンバ近傍位置
    に、第1閉塞弁を設けると共に、該第1閉塞弁と前記プ
    ロセスチャンバとの間を加熱する第1加熱手段を設け、
    前記清掃用ガス供給通路の前記プロセスチャンバの近傍
    位置に第2閉塞弁を設けると共に該第2閉塞弁と前記プ
    ロセスチャンバとの間を加熱する第2加熱手段を設けた
    ことを特徴とするプラズマCVD装置。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2加熱手段によって成膜
    ガス供給通路及び清掃ガス供給通路を50℃以上に加熱
    する請求項2又は請求項3記載のプラズマCVD装置。
  5. 【請求項5】 プロセスチャンバに成膜用ガスを導入す
    る成膜用ガス供給通路と清掃用ガスを導入する清掃用ガ
    ス供給通路と排気ガス通路とを有するプラズマCVD装
    置に於いて、前記プロセスチャンバ近傍部分の前記排気
    ガス通路を加熱する第3加熱手段を設けたことを特徴と
    するプラズマCVD装置。
JP7960396A 1996-03-07 1996-03-07 プラズマcvd装置 Pending JPH09246260A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375102B1 (ko) * 2000-10-18 2003-03-08 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조에서 화학 기상 증착 방법 및 이를수행하기 위한 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100375102B1 (ko) * 2000-10-18 2003-03-08 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조에서 화학 기상 증착 방법 및 이를수행하기 위한 장치
US6819969B2 (en) 2000-10-18 2004-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Chemical vapor deposition process and apparatus for performing the same

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