JPS6223106A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、処理技術、特に半導体装置の製造においてウ
ェハの表面に薄膜を形成さセる処理に用いられるプラズ
マ化学気相成長技術に適用して有効な技術に関する。

［背景技術］ たとえば、半導体装置の製造において、シリコンなどの
半導体からなる基板、すなわちウェハに、窒化珪素など
からなる保ｉ！膜を形成する場合、ウェハにすでに形成
された半導体素子の熱的な損傷などを防止するため、減
圧下で反応ガスに高周波電力を印加し、グロー放電を生
じさせて励起させ、比較的低い温度のもとて膜形成反応
を進行させることを可能にした、いわゆるプラズマ化学
気相成長装置（以下プラズマＣＶＤ装置と記す）が用い
られる場合がある。

すなわち、多数の半導体素子が形成されたウェハを反応
容器内の電極間に位置させ、比較的低い所定の温度に加
熱し、容器内を減圧しつつ所定の組成の反応ガスを供給
し、電極間に高周波電力を印加して反応ガスを励起させ
、ウェハの表面に、たとえば窒化珪素などからなる薄膜
を形成させるものである。

この場合、ウェハ各部と反応ガスとの接触を均一にする
などの目的で、電極の一方の対向面に設けられた複数の
吹き出し孔から反応ガスがシャワー状に供給される構造
とすることが考えられるが、ウェハが位置される雰囲気
に対して吹き出し孔から直接反応ガスが吹き出される構
造であるため、吹き出された直後の反応ガスの圧力や密
度と、ウェハが位置される反応ガス雰囲気の圧力や密度
との差などに起因して、吹き出し孔の近傍に放電が集中
して発生されやすく、吹き出し孔に対応するウェハの特
定の部位が放電の集中によって損傷されたり、放電が集
中して発生される部分の膜厚がウェハの他の部位よりも
大となってウェハ表面に形成される膜厚が不均一になる
など、種々の欠点があることを本発明者は見い出した。

なお、プラズマＣＶＤ技術について説明されている文献
としては、株式会社工業調査会、昭和５６年１１月１０
日発行「電子材料Ｊ　１９８２年別冊、Ｐ１７５〜Ｐ８
１がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、異常な放電の発生を防止して良好な処
理結果を得ることが可能な処理技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、つぎの通りである。

すなわち、電極間に位置される被処理物にシャワー状に
処理流体を供給する前記電極の吹き出し面を所定の間隔
をおいて多重に形成することにより、外部から被処理物
に供給される処理流体の密度が、多重に形成された吹き
出し面の間を通過される間に、被処理物が位置される処
理流体雰囲気の密度とほぼ等しくされ、その後被処理物
に供給されるようにして、吹き出し面における処理流体
の圧力や密度の偏りなどに起因して特定の部位に放電が
集中する異常放電が発生されることを防止し、良好な処
理結果を得るようにしたものである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例であるプラズマＣＶＤ装置の
略断面図である。

基体部１および蓋体２で構成される反応容器３内には一
対の平板電極４（電極）および平板電極５　（電極）が
水平状態に平行に対向して位置され、反応容器３の基体
郡部１および蓋体２をそれぞれ貫通して平板電極４およ
び５の各々を支持する支柱６および支柱７が高周波電源
８に接続されることによって、所定の高周波電力が平板
電極４および５の間に印加される構造とされている。

前記平板電極４の上にはウェハ９　（被処理物）が着脱
自在に載置され、平板電極４の下部に設けられたヒータ
１０によって所定の温度に加熱される構造とされている
。

一方、平板電極４と対向して設けられた平板電極５の内
部には、平ｖｉ電極５の平面に沿う状態にマニホールド
１１が形成され、蓋体２を貫通して外部に突出される平
板電極５の支柱７の内部に形成され、反応容器３の外部
に設けられた反応ガス供給部（図示せず）から所定の組
成の反応ガス１２　（処理流体）が導入される反応ガス
通路１３に連通されように構成されている。

そして、平板電極５の平板電極４と対向する側には、マ
ニホールド１１に連通される複数の反応ガス吹き出し孔
１４が設けられた吹き出し面１５が構成され、反応容器
３の外部から、前記反応ガス通路１３を通じてマニホー
ルド１１の内部に導入された所定の組成の反応ガスが平
板電極４の上に載置されたウェハ９の全面にわたってシ
ャワー状に供給される構造とされている。

この場合、平板電極５の内部に形成されたマニホールド
１１には、前記吹き出し面１５の内側に吹き出し面１５
と平行に、複数の反応ガス吹き出し孔１６が形成された
吹き出し面１７がさらに設けられており、反応ガス１３
は二重に構成された吹き出し面１７および１５を通過さ
れた後に、平板電極４に載置されたウェハ９の平面にシ
ャワー状に供給されるように構成されている。

このため、反応容器３の外部からマニホールド１１１の
内部に導入される、反応容器３の内部の雰囲気よりも比
較的圧力の高い反応ガス１２は、内側の吹き出し面１７
に形成された反応ガス吹き出し孔１６を通過して、吹き
出し面１７と吹き出し面Ｉ５との間の空間に噴射される
間に減圧され、反応容器３の内部の雰囲気とほぼ等しい
圧力に、すなわち反応容器３の内部の雰囲気とほぼ等し
い密度にされたのちに、平板電極４と平板電極５との間
の空間に供給されることとなり、たとえば、吹き出し面
１５に形成された反応ガス吹き出し孔１４から平板電極
４と平板電極５との間に供給される反応ガス１２の密度
などが、反応ガス吹き出し孔１４の近傍において大とな
るような不均一な分布状態となることが防止されるもの
である。

さらに、前記吹き出し面１５と吹き出し面１７との間隔
は、所定の放電条件下において平板電極４または平板電
極５の近傍に形成される、プラズマが存在しない部分の
幅、すなわち電極暗部の幅よりも小さくなるようにされ
ており、吹き出し面１７と吹き出し面】５との間には放
電が発生されないように構成されている。

また、基体部１には、所定の真空ｔＸ（図示せず）に接
続され、反応容器３の内部を所定の真空度にする排気管
１８が設けられている。

以下、本実施例の作用について説明する。

はじめに、反応容器３の蓋体２が開放され、平板電極４
の上にウェハ９が載置される。

そして、蓋体２が閉止された後、排気管１Ｂを通じて反
応容器３の排気が行われ、反応容器３の内部は所定の真
空度にされるとともに、平板電極４の下部に設けられた
ヒータ１０によって平板電極４に＠置されたウェハ９は
所定の温度に加熱される。

さらに、平板電極４と平板電極５との間に高周波電源８
から所定の高周波電力が印加されるとともに、平板電極
５の支柱７に形成された反応ガス通路１３を通じてマニ
ホールド１１の内部に導入された反応ガス１２は、内側
の吹き出し面１７から、吹き出し面１７と吹き出し面１
５との間の空間に吹き出され、所定の真空度に減圧され
た反応容器３の内部の雰囲気とほぼ等しい圧力、すなわ
ち密度にされたのち、吹き出し面１５から平板電極５と
平板電極４との間の空間に均一に供給される。

そして、平板電極４と平板電極５との間に印加されてい
る高周波電力によって、平板電極４と平板電極５との間
には、全域にわたって均一にグロー放電が発生され、平
板電極４と平板電極５との間の空間に、吹き出し面１５
から反応容器３の内部の雰囲気とほぼ等しい圧力、すな
わち密度で供給された反応ガス１２は一様にプラズマ化
されて励起され、反応性が高められた状態で平板電極４
の上に載置されているウェハ９の表面に接触され、ウェ
ハ９の表面には、所定の物質からなる薄膜が均一に形成
される。

このように、グロー放電が行われる平板電極４と平板電
極５との間の空間に供給される反応ガス１２の圧力、す
なわち密度が、平板電極５に二重に設けられた吹き出し
面１７および吹き出し面１５を通過される間に、平板電
極４と平板電極５との間の雰囲気とほぼ等しい圧力すな
わち、密度にされて供給されるため、たとえば、吹き出
し面１５に形成された反応ガス吹き出し孔１４の近傍に
おいて反応ガス１２の密度などが周囲の雰囲気よりも大
となることなどに起因して、平板電極４と平板電極５と
の間に発生されるグロー放電が、反応ガス吹き出し孔１
４の近傍に集中して発生されることが回避され、グロー
放電が特定の部位に集中して発生されることに起因する
ウェハ９の損傷や、ウェハ９に形成される薄膜の膜厚が
不均一になることが防止される。

また、二重に構成された吹き出し面１７と吹き出し面１
５との間隔が、所定の放電条件下における平板電極４ま
たは平板電極５の近傍に形成される、プラズマが存在し
ない部分の幅、すなわち電極暗部の幅よりも小さくなる
ようにされていることにより、二重に構成された吹き出
し面１７と吹き出し面１５との間にはグロー放電が発生
されないものである。

所定の時間経過後、反応ガス１２の供給及びへ周波電力
の印加、さらにはヒータ１０による加熱が停止される。

そして、反応容器３の内部が大気圧に等しくされた後、
蓋体２が開放され、所定の物質からなる薄膜が均一に形
成されたウェハ９は、反応容器３の外部に取り出される
。

上記の一連の動作を繰り返すことによって、多数のウェ
ハ９に所定の物質からなる薄膜が均一に形成される。

［効果］ （１）、電極間に位置される被処理物に、該電極に形成
された吹き出し面からシャワー状に処理流体を供給しつ
つ高周波電力を印加することによって前記被処理物に所
定の処理を施す処理装置の前記電極の吹き出し面が所定
の間隔をおいて多重に形成されているため、外部から被
処理物に供給される処理流体の密度が、多重に形成され
た吹き出し面の間を通過される間に、被処理物が位置さ
れる処理流体雰囲気の密度とほぼ等しくされ、その後被
処理物に供給されるようにすることができ、吹き出し面
における処理流体の圧力や密度の偏りなどに起因して特
定の部位に放電が集中する異常放電が発生することが防
止され、良好な処理結果を得ることができる。

（２）、前記（１）の結果、ウェハの表面に、放電によ
る損傷などを招くことなく均一な薄膜を形成することが
できる。

（３）、多重に形成された吹き出し面の間隔が、電極暗
部の幅よりも小にされていることにより、多重に形成さ
れた吹き出し面の間に放電が発生されることが防止され
る。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、吹き出し面を三重以上に形成することも可能
である。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によつてなされた発明
をその背景となった利用分野であるプラズマＣＶＤ技南
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、高周波電力を印加することによって反応
を促進させる技術に広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプラズマＣＶＤ装置の
略断面図である。 ｌ・・・基体郡部、２・・・蓋体、３・・・反応容器、
４．５・・・平板電極（電極）、６．７・・・支柱、８
・・・高周波電源、９・・・ウェハ（被処理物）、１０
・・・ヒータ、１１・・・マニホールド、１２・・・反
応ガス（処理流体）、１３・・・反応ガス通路、１４・
・・反応ガス吹き出し孔、１５・・・吹き出し面、１６
・・・反応ガス吹き出し孔、１７・・・吹き出し面、１
８・・・排気管。 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極間に位置される被処理物に、該電極に形成され
   た吹き出し面からシャワー状に処理流体を供給しつつ高
   周波電力を印加することによって前記被処理物に所定の
   処理を施す処理装置であって、前記電極の吹き出し面が
   所定の間隔をおいて多重に形成されてなることを特徴と
   する処理装置。 ２、前記多重に形成された吹き出し面の間隔が、電極暗
   部の幅よりも小にされてなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の処理装置。 ３、前記被処理物がウェハであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の処理装置。 ４、前記処理装置がプラズマ化学気相成長装置であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装置。