JPS6342523Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 この考案は半導体ウエーハ上に気体プラズマを
用いて各種の薄膜を成長させたりエツチングを施
す装置で、特に反応ガスに可燃性ガスを用いるも
のに有効な装置に関する。

背景技術 半導体製造工程には半導体ウエーハ上に窒化膜
や酸化膜、シリコン単結晶層などの各種薄膜を成
長させる工程があり、この工程に反応ガスのプラ
ズマを利用して行うプラズマCVD（Chemical
Vaper Deposition）装置が採用されている。プ
ラズマCVD装置で使用される反応ガスはモノシ
ラン（S_iH₄）ガス等の可燃性ガスが多く、十分
な安全対策が必要とされている。

例えばプラズマCVD装置の従来例を第１図で
説明すると、１はターンテーブルであるサセプタ
で、その中央部から下方に延びる筒状の支柱２で
水平に且つ回転可能に支持される。３はサセプタ
１上に載置された複数の半導体ウエーハ、４はサ
セプタ１の上方定位置に平行に対向させて配置し
た円板状の電極で、外部より高周波電圧が印加さ
れるとその下方のガスをプラズマ化する。５はサ
セプタ１の下方定位置に配置された抵抗加熱方式
によるヒータで、通電するとサセプタ１を介して
半導体ウエーハ３を加熱する。６はサセプタ１と
電極板４、ヒータ５を囲繞する密閉容器で、上部
容器６ａと下部容器６ｂの開口端をリング状シー
ル材７を介して重合させた２分割構造のもので、
下部容器６ｂには外部の排気ダクト（図示せず）
に連結された排気口８が設けられる。

上記装置で例えば半導体ウエーハ３上に窒化膜
を形成する場合は、先ずヒータ５に通電して半導
体ウエーハ３を加熱してから、回転するサセプタ
１の支柱２の中心孔からS_iH₄ガス、NH₃ガス、
N₂ガスの混合した反応ガス９を電極板４に向け
て噴出させ、この噴出量が所定量に達する時点か
ら電極板４に高周波電圧を印加する。すると反応
ガス９は電極板４の下方でプラズマ化して半導体
ウエーハ３上を流れ、その間に半導体ウエーハ３
上に窒化膜が成長する。使用済みのガスは排気口
８からの真空吸引力にて吸引された強制排気され
る。

上述動作において、支柱２内を流れる反応ガス
９の流量は第２図に示す如くガス供給時点t₀から
徐々に増大してある時間t₁後に一定量に達する。
このt₁時間経過前に電極板４に高周波電圧を印加
すると半導体ウエーハ３上には窒化膜が不安定な
状態で成長して品質を低下させるので、t₁時間以
後に高周波電圧を印加する必要がある。t₁時間は
約１〜２分と長く、この１〜２分の間の反応ガス
９はプラズマ化されず生ガスのまま排気口８から
排気ダクト等へ吸引されて出ていく。ところで、
反応ガス９の主成分であるS_iH₄ガスは非常な可
燃性ガスであるため、反応ガス９を生ガスの状態
で放出すると非常に危険である。そこで従来は排
気口８から放出された生ガスの反応ガス９を排気
ダクトから特別な燃焼室に導いて積極的に燃焼さ
せる等の安全対策を施している。しかし、排気ダ
クト内に酸素が在つてそこに生ガスの反応ガス９
が流れてくると条件しだいで発火して爆発するこ
とがあり、安全対策は未だ不十分であるのが現状
である。

考案の開示 本考案は上記安全対策上の不備に鑑み、これを
解決したもので、生ガスの可燃性反応ガスを排気
口から出さない根本的な改良を施した半導体製造
装置を提供する。

本考案は密閉容器内に供給される反応ガスの流
量が一定値に達するまでの間、反応ガスを半導体
ウエーハに届かない位置でプラズマ化して排出す
るようにした装置で、反応ガスを半導体ウエーハ
に触れさせることなくプラズマ化する手段として
サセプタの下方定位置に補助電極板を配置するこ
と、及び補助電極板とサセプタの間に反応ガスを
切換えて流出させるバルブを反応ガス供給路の一
部に設置することを特徴とする。このようにすれ
ば反応ガスは供給開始の時点から常にプラズマ化
されて排出され、より完全な安全対策が実現され
る。

考案を実施するための最良の形態 本考案を第１図のプラズマCVD装置に適用し
た例を第３図に示すと、第１図と同一符号のもの
は同一物を示し、詳細は省略する。但し電極板４
は以後主電極板と称する。第３図実施例の第１図
と相違するところは次の補助電極板１０、バルブ
１１、補助サセプタ１２を付加することである。
補助電極板１０はヒータ５と下部容器６ｂの間に
固定配置され、補助サセプタ１２は補助電極板１
０とヒータ５の間に固定配置される。補助電極板
１０と補助サセプタ１２は一定の間隔で対向して
両者間に主柱２から排気口８へと延びるガス流路
が形成される。補助電極板１０には主電極板４と
同様に高周波電圧が適宜印加される。バルブ１１
は主柱２内のガス供給路の一部に装着されたもの
で、主柱２内を流れる反応ガス９の流出先を主電
極板４に向けて噴出させる方向と、補助電極板１
０と補助サセプタ１２の間に向けて噴出させる方
向とに交互に切換える。

上記補助電極板１０への高周波電圧印加は反応
ガス９の供給開始時点t₀から流量が一定量に達す
る時刻t₁の間でのみ行われ、時刻t₁以後は従来同
様に主電極板４にのみ高周波電圧が印加される。
バルブ１１は上述t₀からt₁の間は反応ガス９を補
助電極板１０の方向に流し、時刻t₁以後は主電極
板４の方向に流すよう切換わる。このような高周
波電圧印加の切換えとバルブ１１の切換えは、反
応ガス９の流量に基づく検出信号によるコントロ
ールでもつて自動的に行われ、この切換え動作の
実行により反応ガス９の供給開始から時刻t₁まで
の生ガスは補助電極板１０上を通過する間にプラ
ズマ化されてそのまま排気口８から排出される。
このプラズマ化されたガスは排気口８からの吸引
力によつて強制排出されるので、上昇して半導体
ウエーハ３に触れる心配はない。時刻t₁経過以後
は従来と同じプラズマ成長動作が行われる。従つ
て反応ガス９は供給の全期間生ガスの状態で排出
されることは無く、反応ガス９が非常な可燃ガス
であつても安全である。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば補助サセプタは必ずしも必要でない
し、またヒータは密閉容器外に設置したものであ
つてもよい。

さらにプラズマエツチング装置に適用してもよ
い。

以上のように、本考案によれば反応ガスが生ガ
スの状態で排出されることが無くなり、安全性の
優れた半導体製造装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体製造装置の一例を示す側
断面図、第２図は第１図の装置における反応ガス
流量と時間の関係図、第３図は本考案の一実施例
の半導体製造装置を示す側断面図である。 １…サセプタ、３…半導体ウエーハ、４…主電
極板、６…密閉容器、９…反応ガス、１０…補助
電極板、１１…バルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 密閉容器内に半導体ウエーハを載置するサセプ
   タとその上方定位置に主電極板を対向配置し、サ
   セプタと主電極板間に反応ガスを供給しプラズマ
   を発生させて半導体ウエーハに所定の加工、処理
   を施す装置において、密閉容器内における前記サ
   セプタ下方定位置に補助電極板を配置すると共
   に、サセプタと主電極板間に反応ガスを供給する
   ガス供給路に反応ガスを前記補助電極板とサセプ
   タ間に切換え流出させるバルブを装備させたこと
   を特徴とする半導体製造装置。