JPH1074747A

JPH1074747A - プラズマｃｖｄ用カーボン電極

Info

Publication number: JPH1074747A
Application number: JP22995496A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Jo; 毅城
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】カーボン電極に取り付けるピンの周囲の減耗
量が少ないことが原因で寿命となるカーボン電極の、寿
命向上を図る。【解決手段】表裏面より突出状に設けたピン４により
ウェハー２を前記表裏面と密着状に保持するプラズマＣ
ＶＤ用カーボン電極１１において、ウェハー２を保持す
るピン４の周囲１〜４４ｍｍの範囲を深さ１０μｍ〜
１．５ｍｍに凹ませた構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
工程である、プラズマＣＶＤ法によるウェハーへの窒化
珪素や酸化珪素の成膜工程に使用されるカーボン電極に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ法は、図７に示すよう
に、石英チャンバー１内に多数枚のウェハー２をカーボ
ン電極３に保持させた状態で位置させ、この石英チャン
バー１内に例えばＳｉＨ₄−ＮＨ₃ガスを供給し、この
原料ガスをグロー放電により励起してイオン化させるこ
とで、石英チャンバー１内のウェハー２に窒化膜を形成
させるものである。

【０００３】前記したプラズマＣＶＤ法に用いられるカ
ーボン電極は、その放電によってウェハーの表面に均質
な例えば窒化膜を形成させるものであるから、放電が安
定した状態で持続できるようにするため、素材である炭
素材の高純度化と加工の高精度化が図られている。この
カーボン電極３には、図８に示すように、ウェハー２を
保持するためのピン４が２個、設けられている。このピ
ン４はカーボン電極３と一体的に加工したものもある
が、一般的には、カーボン電極３とは別個に製作し、図
９に示すように、カーボン電極３に設けた嵌入孔３ａに
圧入するようになっている。

【０００４】ところで、前記した窒化膜はウェハーだけ
ではなくカーボン電極にも付着する。カーボン電極に窒
化膜が付着すると次第に放電が安定して発生しにくくな
るので、成膜を３〜１０回行った後は、カーボン電極に
付着した窒化膜を除去するため、例えばＣＦ₄ガスを流
してエッチングを行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この窒
化膜をエッチングする際、完全に窒化膜を取り除くため
に、過剰な反応ガス量及び反応時間でエッチングを行う
ので、カーボン電極そのものもエッチングされて摩耗し
てしまう。この摩耗はカーボン電極の表裏面に均一に発
生するのではなく、図１０に示すように、特にピン４の
周囲での減耗量が際立って少ないので、ピン４の周囲が
盛り上がった状態となる。そして、このことが原因で、
摩耗が進むにつれカーボン電極３とウェハー２の密着性
が悪くなり、結果として異常放電が発生し、ひいてはカ
ーボン電極の寿命となってしまう。

【０００６】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、カーボン電極に取り付けるピンの
周囲の減耗量が少ないことが原因で寿命となるカーボン
電極の、寿命向上を図ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明のプラズマＣＶＤ用カーボン電極は、ウ
ェハーを保持するピンの周囲を所定範囲にわたって凹ま
せることとしている。そして、このような凹みにより、
カーボン電極が摩耗した場合におけるウェハーとカーボ
ン電極との密着性の悪化を防ぐことができる。また、ピ
ンの断面形状が円形以外の形状であっても所定の範囲を
凹ませることにより同様の効果をあげることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のプラズマＣＶＤ用カーボ
ン電極は、表裏面より突出状に設けたピンによりウェハ
ーを前記表裏面と密着状に保持するプラズマＣＶＤ用カ
ーボン電極において、ウェハーを保持するピンの周囲１
〜４４ｍｍの範囲を深さ１０μｍ〜１．５ｍｍに凹ませ
たこととしている。

【０００９】本発明のプラズマＣＶＤ用カーボン電極に
おいて、ピンの周囲に設ける凹みを、ウェハーを保持す
るピンの周囲１〜４４ｍｍの範囲としたのは、本発明者
の実験によれば、１ｍｍ未満であれば従来のカーボン電
極とあまり差異がなく効果がないからである。また、４
４ｍｍを越えるとこの凹みにより却ってウェハーとカー
ボン電極との密着面積が少なくなり、カーボン電極とウ
ェハーの間に異常放電を起こす可能性があるからであ
る。

【００１０】また、本発明のプラズマＣＶＤ用カーボン
電極において、ピンの周囲に設ける凹みの深さ（凹み
量）を１０μｍ〜１．５ｍｍとした理由は、１０μｍ未
満ではカーボン電極の初期使用で、カーボン電極が凹み
部と同じ深さまで摩耗し、凹みを設けた効果が少なく、
また、１．５ｍｍを越えるとカーボン電極（凹み部）と
ウェハーとの間隔が大きすぎることになり、異常放電が
発生して安定した成膜が行えない場合があるからであ
る。

【００１１】本発明における凹みの形状は特に限定され
るものではなく、凹みの範囲がウェハーを保持するピン
の周囲１〜４４ｍｍの範囲内であるならば、円形状であ
っても、矩形状であっても、扇状であってもよい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボ
ン電極を図１〜図６に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の第
１実施例の要部を断面して示す図、図２は本発明に係る
プラズマＣＶＤ用カーボン電極の第２実施例の要部を断
面して示す図、図３は本発明に係るプラズマＣＶＤ用カ
ーボン電極の第３実施例の要部を断面して示す図、図４
は本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の第４実
施例の要部を断面して示す図、図５は図１の平面方向か
ら見た図、図６は本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボ
ン電極の要部を平面方向から見た場合の他の実施例図で
ある。

【００１３】図１〜図６において、１１は本発明に係る
プラズマＣＶＤ用カーボン電極であり、所定位置に設け
た嵌入孔１１ａにピン４を圧入し、このピン４のカーボ
ン電極１１からの突出部４ａによって、ウェハー２をカ
ーボン電極１１の表裏面と密着状に保持するものであ
る。

【００１４】図１〜図４に示す第１〜第４実施例では、
前記嵌入孔１１ａはピン４の圧入時における位置決めを
行うために、大径部１１ａａと小径部１１ａｂの２段に
形成されており、また、ピン４の胴部４ｂも同様に前記
大径部１１ａａに圧入される大径側胴部４ｂａと、前記
小径部１１ａｂに圧入される小径側胴部４ｂｂとで形成
されたものを示している。

【００１５】図１〜図３に示す第１〜第３実施例におけ
る１１ｂは、前記嵌入孔１１ａに圧入するピン４の周囲
に形成した凹み部であり、この凹み部１１ｂの大きさ
は、ピン４が図１〜図３に示すピン４の直径ｄ₃より１
ｍｍ以上大きく、４４ｍｍ大きい径を越えない範囲とす
る。このピン４の周囲に形成する凹み部は、図１〜図３
に示すようなカーボン電極１１に設けるもの（１１ｂ）
に限らず、図４に示すように、ピン４自体に設けたもの
（４ｃ）でもよい。なお、図１〜図４中のｄ₁はピン４
の小径側胴部４ｂｂの直径、ｄ₂は同じく大径側胴部４
ｂａの直径ｄ₂を示す。

【００１６】この凹み部１１ｂ，４ｃは上記したような
範囲であれば、図２に示すように、表面側（図２におけ
る上側）が、ピン４の大径側胴部４ｂａと同じ径であっ
ても、また、図１や図３に示すように、表面側（図１，
図３における上側）が、ピン４の大径側胴部４ｂａより
も大きい径であっても、さらに、図４に示すようにピン
４の小径側胴部４ｂｂより小さい径であってもよい。

【００１７】また、凹み部１１ｂの深さ（凹み量）Ｄは
１０μｍ〜１．５ｍｍとしている。凹み部１１ｂの深さ
Ｄがこの範囲であれば、ピン４の胴部４ｂとの位置関係
は、図１や図２に示すように同一平面であっても、ま
た、図３の表面側のように胴部４ｂが凹み部１１ｂより
若干突出したものであってもよい。

【００１８】また、凹み部１１ｂ，４ｃの形状は、その
大きさが前記した範囲内であれば特に限定されるもので
はなく、図５に示すような円形状であっても、また、図
６に示すような矩形状であっても、また、図示省略した
が、扇状であってもよい。

【００１９】下記表１は大きさ、深さを変化させた凹み
部１１ｂ，４ｃを嵌入孔１１ａに設けた図１，図４及び
図７に示すディスク型カーボン電極１１の、前記嵌入孔
１１ａにピン４の直径ｄ₃が４ｍｍ、大径側胴部４ｂａ
の直径ｄ₂が８ｍｍ、小径側胴部４ｂｂの直径ｄ₁が６
ｍｍのピン４を圧入し、このピン４の突出部４ａで表裏
それぞれにウェハー２を保持させて実験を行った結果を
示したものである。

【００２０】実験にはＳｉＨ₄−ＮＨ₃ガスを使用し、
窒化珪素膜を１バッチ当たり２０μｍの厚さ成膜した。
そして、５バッチ毎にＣＦ₄ガスを用いてカーボン電極
１１に付着した窒化珪素膜を除去した。以上の操作を成
膜のばらつきが発生するバッチまで繰り返した。なお、
表１には同じ寸法の凹み部のない従来のカーボン電極３
を使用した場合の結果も併せて示す。

【００２１】

【表１】注１）凹み部の大きさは、円の直径である。注２）Ｎｏ５，９は成膜時に異常放電が発生した。注３）寿命は異常放電が発生するまでのバッチ数で表した。

【００２２】表１より明らかなように、本発明例（Ｎｏ
２〜４，Ｎｏ６，７）はいずれの場合も従来例（Ｎｏ１
０）及び比較例（Ｎｏ１，５，８，９）と比べて成膜の
ばらつきが発生するまでのバッチ数が多く、寿命が向上
している。

【００２３】本実施例では、カーボン電極１１の表裏面
において同じ大きさ、形状の凹み部１１ｂ，４ｃを形成
したものについて説明したが、凹み部１１ｂ，４ｃは本
発明の範囲内であれば、表裏面で異なる大きさとしても
よく、また、その形状を異ならせたものでもよい。

【００２４】また、本実施例ではカーボン電極１１とピ
ン４を別個に形成して圧入する構成のものについて説明
したが、カーボン電極１１にピン４を一体的に形成した
ものであってもよい。また、ピン４はウェハー２を密着
保持できるものであれば、円筒形状以外、例えば四角形
のものでもよい。要するに、本発明は、表裏面より突出
状に設けたピンによってウェハーをその表裏面と密着状
に保持するカーボン電極において、前記ピン周囲に所定
範囲の凹み部を形成したものであればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
ＣＶＤ用カーボン電極によれば、カーボン電極が摩耗し
た場合におけるウェハーとカーボン電極との密着性の悪
化を防ぐことができ、寿命の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の
第１実施例の要部を断面して示す図である。

【図２】本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の
第２実施例の要部を断面して示す図である。

【図３】本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の
第３実施例の要部を断面して示す図である。

【図４】本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の
第４実施例の要部を断面して示す図である。

【図５】図１の平面方向から見た図である。

【図６】本発明に係るプラズマＣＶＤ用カーボン電極の
要部を平面方向から見た場合の他の実施例図である。

【図７】プラズマＣＶＤ法の説明図である。

【図８】プラズマＣＶＤ用カーボン電極の説明図であ
る。

【図９】図８の要部を断面して示す図である。

【図１０】プラズマＣＶＤ用カーボン電極の減耗状態の
説明図である。

【符号の説明】

２ウェハー４ピン４ｃ凹み部１１カーボン電極１１ｂ凹み部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表裏面より突出状に設けたピンによりウ
ェハーを前記表裏面と密着状に保持するプラズマＣＶＤ
用カーボン電極において、ウェハーを保持する該ピンの
周囲１〜４４ｍｍの範囲を深さ１０μｍ〜１．５ｍｍに
凹ませたことを特徴とするプラズマＣＶＤ用カーボン電
極。