JPS631746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平行平板型プラズマCVD装置の改良
に関するものである。

平行平板型プラズマCVD装置において、気相
成長を行なうウエーハを上部電極側に支持させる
ことにより、ウエーハ表面へのフレーク（粉末状
生成物）等の付着を防止して良好なCVD生成膜
を得るようにしたCVD装置は、既に本出願人が
特願昭52−113362号において提案しているところ
である。

しかしながら、このCVD装置では上部電極へ
のウエーハの取付支持作業が面倒であると共に、
この作業時にウエーハ表面を傷付け易いという問
題がある。即ち、従来のウエーハ支持構造は、第
１図に示すように、上部電極ａをCVD装置から
取外して上下反転した上で、頭部を増径した２本
の支持ピンｂ，ｂと、１個の押圧金具ｃとでウエ
ーハＷを上部電極ａ下面に支持させ、再び上部電
極ａを上下反転させてCVD装置内に取付けるよ
うにしたものである。このため、ウエーハＷの取
付作業時には上部電極の取付、取外しが必須のも
のとされ、作業が面倒になる一方で、ウエーハ表
面に支持ピンｂ，ｂや押圧金具ｃが当接するため
ウエーハ表面に傷が付き易い。

また、前述した従来のCVD装置では反応ガス
の供給の偏りによる生成膜の不均一が生じたり、
高周波エネルギの損失に伴なう膜生成速度の低
下、更には純粋膜の生成成が困難になる等の種々
の不具合が生じている。

したがつて、本発明の目的は上部電極にウエー
ハ支持用の透孔を形成し、上部電極の裏側から該
透孔内にウエーハをセツトしてウエーハ表面を上
部電極の表側に臨ませるように構成することによ
り、ウエーハの支持作業を簡単なものにする一方
でウエーハ表面への傷を付き難くすることができ
るプラズマCVD装置を提供することにある。

また、本発明は反応ガス供給口の形状、電極部
の支持構造及び表面構造を改良することにより、
生成膜の均一化、生成速度の向上更には膜の品質
の向上を達成することができるプラズマCVD装
置を提供することも目的としている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は本発明のプラズマCVD装置の全体図
であり、その要部の拡大図を第３図に示す。図に
おいて、１は内部に下部電極２と上部電極３を有
するベルジヤ型の反応炉であり、固定支持した下
部ベルジヤ４と、この下部ベルジヤ４と分割形成
した上部ベルジヤ５とからなる。上部ベルジヤ５
はその周囲数箇所において上下方向に延設したウ
オーム６に螺合しており、ベルジヤ駆動部７のモ
ータ８にてウオーム６を軸転することにより上部
ベルジヤ５を上下作動できる。前記下部電極２は
その中央部において中空軸９にて支持しており、
この導電性中空軸９を介して高周波源１０に接続
している。また、この中空軸９は、電極上下駆動
部１１のモータ１２にて軸転される垂直ウオーム
１３にその下部ブロツク９ａを螺合しており、こ
のモータ１２の回転により上下作動される。更
に、前記中空軸９の下端は図外の反応ガス源に接
続しており、中空軸９の上端に迄反応ガスを供給
できるようにしている。一方、前記上部電極３は
その中央に回転軸１４を固定し、この回転軸１４
の上端部に設けたターンテーブル駆動部１５のモ
ータ１６により回転駆動できるようにしている。
前記回転軸１４は上部ベルジヤ５の上部中央に設
けたベローズ１７内を貫通してその上端部を装置
上台１８に軸支しており、上部ベルジヤ５はこの
回転軸１４と干渉しないように上下作動される。
なお、ベローズ１７は反応炉１内の気密性を保持
しながら上部ベルジヤ５の上下動を可能にでき、
また図中、１９は後述するように上部電極３に支
持したウエーハを加熱するヒータ、２０は反応ガ
スの排気口である。

次に前記CVD装置の詳細を第３図を用いて説
明する。

前記上部電極３には、第４図に合わせて示すよ
うに、ウエーハＷの支持相当位置にウエーハより
若干大径の透孔２１を形成し、この透孔２１内に
は内周縁に複数個の突爪２２ａを形成した支持リ
ング２２を嵌着している。これら突爪２２ａの先
端はウエーハＷの外径寸法より内径位置にあり、
ウエーハＷをこの支持リング２２内に上部電極の
裏側（上方）から内装したときには、ウエーハＷ
はこれら突爪２２ａによりその周辺数箇所におい
て支持されるようになつている。

なお、前記支持リング２２の内周面２２ｂは円
錘状に形成してウエーハの内装を容易にしてい
る。ここで、第５図に示すように、前記突爪２２
ａの代りに支持リング２２の内周縁全周にわたつ
て形成した内フランジ２２ｃを使用してもよい。

一方、前記下部電極２は、内部に円盤状の室２
３を有する厚肉円板状に形成しており、この室２
３は前記中空軸９に連通して反応ガスが供給され
るようになつている。そして、下部電極２の表面
（上面）には前記室２３に連通する複数個の細孔
２４を開口している。また、下部電極２の表面に
は、0.1〜0.5mm程度の厚さのAl板２５を取付具２
６等により密接固定している。このAl板２５は
取換可能であることは言うまでもなく、また前記
細孔２４に連なる透孔２７を有するものであるこ
とも勿論である。更に、前記下部電極２の裏面
（下面）と下部ベルジヤ（金属性）４との間の間
隙は両者間でプラズマ放電が生じない程度の狭い
間隙（１〜３mm）とすると共に、その間隙内に
は、石綿、テフロン、マイカ等の絶縁材２８を介
装しているのである。

以上の構成によれば、先ずウエーハＷを上部電
極３に取付支持する際には、ベルジヤ駆動部７を
作動して第２図の鎖線位置に迄上部ベルジヤ５及
びヒータ１９を上動させた後に、第４図に示すよ
うにウエーハＷを支持リング２２内に上方から嵌
入すればよい。ウエーハＷはリング２２の内周面
が円錘状であることから自動的にリング中心位置
にセツトされ突爪２２ａにより支持される。した
がつて、従来のように上部電極を装置から取外し
てこれを反転する必要はなく、ウエーハの取付支
持作業を極めて容易なものとする。また、ウエー
ハは単にリング内に嵌入して突爪で支持するだけ
であるから、押圧金具等は不要であり、したがつ
てウエーハ表面に傷が付くようなこともない。

なお、リング２２とウエーハＷとの間のすきま
があると、ウエーハ裏面にも反応ガスが囲り込み
ウエーハ裏面にも反応生成膜が形成されたり、前
記すきまがあるとウエーハ近傍で有害なプラズマ
放電が生起する恐れがある。このような有害な現
象を防止するためにリング２２とウエーハＷとの
すきまをなくす手段としてたとえばウエーハＷ径
よりも大きな径の円板状体をウエーハＷ裏面とリ
ング２２との間に介在させることが考えられ、こ
の円板状体により前記有害現象を防止することが
できる。

一方、下部電極２の中心部近傍に中空軸９を通
して供給されてきた反応ガスは、下部電極２内の
室２３に導入され、ここから複数個の細孔２４を
通してベルジヤ１内に吹出される。これにより、
反応ガスは上部電極３と下部電極２の間の空間内
に均一に吹出されることになり、該空間内でのガ
ス分布を均一にして各ウエーハにおける気相成長
を等しいものにできる。

更に、前記下部電極２には高周波源１０が接続
されているために、アース電位の下部ベルジヤ４
との間で火花放電が行い易いが、約20mm以上の間
隙を設ければ火花放電が防止されることが知られ
ている。ところが、この間隙を大きくすると火花
放電の代りにプラズマ放電が起り、高周波エネル
ギが消費されて上下部電極間でのエネルギが低下
して膜生成速度が低くなる。したがつて、本例で
は、プラズマ放電を防止するために下部電極２と
下部ベルジヤ４との間隙を小さくする一方で、火
花放電を防止するために両者間に絶縁材２８を介
装している。この結果、高周波エネルギの消費を
防いでプラズマ処理効率を向上し、膜生成速度を
従来に比して50％以上向上することができる。

また、上、下部電極２のプラズマ発生表面は、
プラズマ状態を決定する重要な点となるが、従来
の電極では使用に応じて電極表面が劣化（異質の
膜ができる）することから、所定時間（約30時
間）使用毎に表面をエツチングして再生（異質膜
を除去してAl表面とする）しなければならない。
このため、電極再生に要する工数がウエーハ処理
効率の低下を生じ、かつ再生費用が高価になつて
いる。ところが、本例では下部電極の表面にAl
板２５を取換可能に密接支持しているので、プラ
ズマ放電ではこのAl板の表面が劣化する。そし
て、この表面の再生にあつては、Al板を新たな
ものと取換えることにより、清浄なAl表面を電
極表面として使用できることになる。したがつ
て、電極表面の再生はAl板を取換えるだけであ
るから作業時間は極めて短かくて済みウエーハ処
理効率を向上できる。同時にAl板のコストは再
生薬剤よりも安価であり、ウエーハの低コスト化
にも有効である。

以上のように本発明のプラズマCVD装置によ
れば、上部電極へのウエーハの取付作業を簡単な
ものにする一方でウエーハ表面への傷を付き難く
することができ、更に生成膜の均一化、生成速度
の向上及び膜の品質の向上を実現することができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のウエーハ支持部の斜視図、第２
図は本発明のプラズマCVD装置の全体断面図、
第３図は要部の拡大図、第４図はウエーハ支持部
の斜視図、第５図はその変形例の斜視図である。 １…ベルジヤ、２…下部電極、３…上部電極、
４…下部ベルジヤ、５…上部ベルジヤ、９…中空
軸、１０…高周波源、１４…回転軸、１９…ヒー
タ、２２…支持リング、２２ａ…突爪、２２ｃ…
内側フランジ、２３…室、２４…細孔、２５…
Al板、２８…絶縁材、Ｗ…ウエーハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応炉内に対向配置した上部電極と下部電極
   とを有し、前記上部電極にウエーハを支持する一
   方、前記上部電極と下部電極との間に電圧を印加
   しかつ反応炉内に反応ガスを供給するようにした
   プラズマCVD装置において、前記上部電極には
   厚さ方向に透孔が形成されこの透孔部にウエーハ
   を支持すべき支持リングを装着し、ウエーハは上
   部電極の上方から前記透孔内に嵌入して前記支持
   リングによりウエーハ周辺部において支持される
   ように構成したことを特徴とするプラズマCVD
   装置。 ２ 下部電極は内部に反応ガスが供給される室を
   有し、この室に連通する複数個の反応ガス噴出用
   の細孔をその表面に形成してなる特許請求の範囲
   第１項記載のプラズマCVD装置。 ３ 下部電極と反応炉内壁との間隙内に絶縁材を
   介装してなる特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載のプラズマCVD装置。 ４ 下部電極の表面には取換可能な金属板を設け
   てなる特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載のプラズマCVD装置。