JPS6236280Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は半導体装置の製造において、窒化シリ
コン，酸化シリコン等の絶縁膜，パツシベーシヨ
ン膜等の堆積に用いる膜堆積装置特にプラズマ活
性化したガスを用いた薄膜の堆積装置に関するも
のである。

従来の技術 この種の装置は、比較的低温で薄膜を堆積でき
るため半導体装置の製造において多用されてい
る。この種の装置による窒化シリコン膜の形成に
は、シラン（SiH₄）とアンモニア（NH₃），シラン
（SiH₄），アンモニア（NH₃）と窒素（N₂）又はアル
ゴン，シラン（SiH₄）と窒素（N₂）の組み合わせ
が、また酸化シリコン膜の形成には、シラン
（SiH₄）と亜酸化窒素（N₂O），シラン（SiH₄）と一
酸化炭素（CO）などのガスが利用されることが
多い。

この種の装置は、円筒型と平行平板電極型の二
つに大別されるが、この発明は主として後者の平
行平板電極型に関係するものである。

従来のプラズマ堆積装置の例を第２図に示した
断面図に依つて説明する。

真空排気可能な容器３の中に、水平に配置され
た支持体２とこれに対向するガス供給器４が収納
されている。薄膜を堆積するべき半導体等の基板
１は支持体２の上に並置される。混合された反応
ガスはガス供給器４に接続された配管６からガス
供給器に入り、更にガス供給器の下面に設けられ
た多数の小孔５を経て容器３の中へ送られる。容
器３には開閉バルブ１０を経て排気ポンプ９が接
続されている。また、支持体２は100〜400℃に昇
温されることが多い。

考案が解決しようとする問題点 従来のプラズマ堆積装置には、得られる薄膜の
特性にばらつきの生じる問題がある。即ち、支持
体２の中央部に配置された基板１Ａと周縁部に配
置された基板１Ｂの間に、形成される膜の厚さ及
び膜質にかなり大きい差がある。このため、半導
体装置の製造におけるロツト内の均一性が劣り、
これが半導体装置の製造の歩留にも好ましくない
影響を与えていた。

この原因には、プラズマの効果が中心部と周縁
部で異なること或は支持体の周縁部で低くなりや
すい等の温度むらまたはガスの供給の不均一など
の多くの因子が考えられるが、これらを十分把握
して改善することは、現在のところ充分なされて
いない。本考案は、このような不都合を解決すべ
く堆積条件を制御することにより膜質を均一化で
きるような装置を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本考案プラズマ堆積装置は、堆積条件を制御す
るため、真空排気可能な容器と、同容器内に収納
配置され、複数枚の基板が載置可能で高周波電力
印加用平行平板電極の一方を兼ねる支持体と、こ
れと対向して配置されるとともに複数個の分離さ
れたガス供給ブロツクより構成され、さらに、高
周波電力印加用平行平板電極の他方を兼ねるガス
供給器とを備え、前記ガス供給ブロツクが、独立
に流量制御が可能な複数個の堆積用ガス系に各別
に接続した構造とされている。

作 用 本考案の装置によれば、膜厚の薄くなる領域に
対しては反応ガスの供給を多くして堆積速度を大
きくし膜厚を厚くする方向に修正を加え、また膜
質の不均一に対しては反応ガスの混合比を制御し
て補償することにより均一化をはかることを容易
に達成することができる。膜質を示す特性の一つ
として屈折率を例にして更に説明を加えるなら
ば、屈折率の低い膜の堆積される領域に対して
は、屈折率の高くなるように修正した混合比で反
応ガスを与える。シラン（SiH₄）とアンモニア
（NH₃）の２種のガスからプラズマ堆積して窒化シ
リコン膜を形成する場合を例とすれば、シラン
（SiH₄）に対するアンモニア（NH₃）の比（NH₃）／
（SiH₄）を大きくすると屈折率は低くなり、反対
にシランの量をふやして（NH₃）／（SiH₄）比を小
さくすると屈折率は高くなることが実験的にわか
つている。従つて、屈折率の低い膜の堆積されて
いた領域に対しては、シラン（SiH₄）をふやして
（NH₃）／（SiH₄）比を小さくしたガスを供給する
ことで、窒化シリコン膜の膜質を均一化すること
ができる。

実施例 第１図は、本考案のプラズマ堆積装置の構造を
示す図であり、一部を断面図として、一部をガス
系統図として示している。

図示する本考案のプラズマ堆積装置において、
膜厚ならびに膜質のばらつきを排除するための対
策を平行平板形電極の一方の電極を兼ねる支持体
２の中央部とその周囲部の二部分に施すものとす
る。

ところで、従来の装置でプラズマ堆積膜を形成
すると、通常中央部に置いた基板１Ａには厚くて
屈折率の高い膜が、周縁部に配置した基板１Ｂに
は薄くて屈折率の低い膜が、これらの間に配置さ
れた基板には中間的な値の膜ができる。

本考案のプラズマ堆積装置では、真空容器内に
配置されたガス供給器は平行平板形電極の一方を
かねるとともに二つに分割され、それぞれがガス
供給ブロツク４Ａ，４Ｂとなつている。断面図で
両側に位置するガス供給ブロツク４Ｂは環状とな
つて互に連なつているものとする。それらのガス
供給ブロツク４Ａ，４Ｂにはガスを供給するため
のガス供給配管６Ａ，６Ｂがそれぞれ接続されて
いる。二種のガス、すなわち、シラン（SiH₄）と
アンモニア（NH₃）はそれぞれボンベ１１，１２
に貯蔵されており、バルブ１３，１４を経てＡ：
Ｂの二系統に分けられ、流量設定装置７Ａ，８
Ａ：７Ｂ，８Ｂを通つて所定の混合比が決定され
出口側バルブ１６Ａ，１７Ａ：１６Ｂ，１７Ｂか
らガスラインフイルター１８Ａ：１８Ｂへ送ら
れ、ここで微粒子等が除去される。こののちガス
供給器４Ａ：４Ｂへ送り込まれ、更に吹き出し孔
５を通つて容器３内へ送られる。バルブ１５Ａ：
１５Ｂは流量設定装置内のシランをパージ除去す
るためのベントラインのバルブである。流量設定
装置７Ａ，８Ａ：７Ｂ，８Ｂにはマスフローメー
ター又はニードルバルブ等のガス流量を制御する
装置として従来から知られている装置を用いるこ
とができる。プラズマ発生時には、バルブ１０を
開いて排気ポンプ９で容器３の内圧を制御する。

この装置によれば、シランとアンモニアの混合
比と供給量をそれぞれ分離したガス供給系統ごと
に正確に調整設定することができるため、実験的
にこれらの値を決めればロツト内の膜厚、膜質の
ばらつきを著しく小さくすることができる。この
ように、ガス供給器を複数のブロツクに分割し、
各ブロツクにガスの混合比と供給量の制御が独立
に可能なガス系を接続するならば、半導体基板上
へのガス供給の正確な制御が可能であり、均一な
膜の形成のために極めて好都合である。

上記ではガス供給器４を二分割した例について
述べたが、三分割以上にして更に細かに対処する
ことができる。ガスが３種以上の場合にも、基本
的考え方は全く同様である。例えば、シラン
（SiH₄）アンモニア（NH₃）と窒素（N₂）で窒化シリ
コン膜を堆積する場合には、ガス流量設定装置を
各３台とするか、或は、予めシランと窒素とを一
定の比で混合したものとアンモニアとを用いて２
台とするか等の選択の余地がある。窒化シリコン
膜以外に、シラン（SiH₄）と亜酸化窒素（N₂O）
から酸化シリコン膜を得る場合のように、２種以
上のガスを用いその供給比で膜質が変る場合に
は、本発明の装置を用いて均一な膜を堆積するこ
とができる。

また、連続して本考案の装置を使用するときに
は、前ロツトの結果をフイードバツクして次のロ
ツトに対応すれば、安定して均一な膜を得ること
ができ、本考案の特長を更に有効に発揮させるこ
とができる。

考案の効果 以上のように、本考案のプラズマ堆積装置を用
いれば膜の厚さと膜質のばらつきを抑え、均一性
の優れた膜を堆積することができ、半導体装置の
歩留向上に資すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラズマ堆積装置の構成を示
す図、第２図は従来のプラズマ堆積装置の構成を
示す図である。 １……基板、２……支持体（電極）、３……容
器、４Ａ，４Ｂ……ガス供給ブロツク（電極）、
５……ガス吹き出し孔、６Ａ，６Ｂ……ガス供給
配管、７Ａ，８Ａ，７Ｂ，８Ｂ……流量設定装
置、９……排気ポンプ、１０，１３，１４，１５
Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂ…
…バルブ、１１，１２……ボンベ、１８Ａ，１８
Ｂ……ガスラインフイルター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 真空排気可能な容器と、同容器内に収納配置さ
   れ、複数枚の基板が載置可能で高周波電力印加用
   平行平板電極の一方を兼ねる支持体と、これと対
   向して配置されるとともに複数個の分離されたガ
   ス供給ブロツクより構成され、さらに、高周波電
   力印加用平行平板電極の他方を兼ねるガス供給器
   とを備え、前記ガス供給ブロツクが、独立に混合
   比および流量の制御が可能な複数個の独立した堆
   積用ガス系に各別に接続されていることを特徴と
   するプラズマ堆積装置。