JPH11131239A - プラズマcvd成膜方法および装置 - Google Patents

プラズマcvd成膜方法および装置

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JPH11131239A
JPH11131239A JP30131097A JP30131097A JPH11131239A JP H11131239 A JPH11131239 A JP H11131239A JP 30131097 A JP30131097 A JP 30131097A JP 30131097 A JP30131097 A JP 30131097A JP H11131239 A JPH11131239 A JP H11131239A
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source gas
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electrode
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JP30131097A
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Daisuke Uchida
大介 内田
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】成膜対象物を上部電極へ取り付けることなく、
また長時間の成膜工程の中断をすることなく、薄膜へ取
り込まれるパーティクルの量を低減できるプラズマCV
D成膜装置の提供。 【解決手段】上部電極には、原料ガス供給管から供給さ
れた原料ガスを通す多数の原料ガス噴出細孔が形成され
ている。上部電極の下面は厚さ1mmの薄い電極カバー
1で覆ってある。この電極カバー1には原料ガス噴出細
孔の位置に対応して、原料ガス噴出細孔と同じ1mmの
径の細孔7が設けられ、原料ガス噴出細孔から噴出した
原料ガスは細孔7を通過して反応室へ供給される。ネジ
3〜6は上部電極に電極カバー1を固定している。電極
カバー1で上部電極を覆っているので、電極カバー1に
析出した反応生成物がパーティクルとなって成膜対象物
の表面に成長中の薄膜上に落ち始める前に電極カバー1
を交換するだけで、所定量以上のパーティクルが薄膜に
取り込まれるのを防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板などの
成膜対象物の表面へ窒化シリコンなどの薄膜を低温で堆
積するのに用いられる平行平板電極の容量結合形プラズ
マCVD成膜装置に関し、特に上部電極の上側に原料ガ
ス供給管の出口側開口が当接され、該上部電極を貫通す
る原料ガス噴出細孔が設けられ、該原料ガス噴出細孔を
通して原料ガスを反応室へ供給する構造を有するととも
に、上部電極に堆積した膜が剥れていわゆるパーティク
ルとなり成膜中の成膜対象物上に落ち、該薄膜にパーテ
ィクルが混入するのを防ぐ工夫がなされているプラズマ
CVD成膜方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程においてパッシベーショ
ン膜等を低温で基板上に形成する装置として、平行平板
電極の容量結合形プラズマCVD成膜装置がある。パッ
シベーション膜には窒化シリコン(Si3N4 )や酸化シリ
コン(SiO2)などがある。平行平板電極の容量結合形プ
ラズマCVD成膜装置において、上部電極に堆積した膜
が成膜工程中に剥れていわゆるパーティクルとなり、成
長中の薄膜上に落ち、該パーティクルが薄膜に取り込ま
れ、高品質の薄膜の形成を妨げることがある。該薄膜に
パーティクルが混入するのを防ぐためには、従来は主に
次の2つ方法が採用されていた。
【0003】第1の方法は、上部電極を兼ねた治具を用
い、該治具に成膜対象物を取り付け方法である。この方
法では、薄膜は成膜対象物の下側に成長するから、上か
ら落下してくるパーティクルは成膜面に至らず、パーテ
ィクルが薄膜に取り込まれることはない。
【0004】第2の方法は、成膜工程中に成膜を一旦中
断し、CF4 などのクリーニングガスで反応室をクリーニ
ングする方法である。クリーニングガスで反応室をクリ
ーニングする方法では、成膜の中断時に、原料ガスの供
給を停止している間にクリーニングガスを反応室に供給
し、クリーニングガスと堆積物との化学反応により、ク
リーニングガスと堆積物との化学反応物である気体を生
成し、該気体を反応室から排出し、再び反応室を真空に
減圧し、成膜を再開する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の第1の方法で
は、成膜対象物を取り付けられる治具で上部電極を構成
するから、成膜対象物ごとに治具を製作する必要があ
り、成膜費用の増大を招く。また、第1の方法における
治具の製作は、成膜対象物の形が円形とか矩形といった
対称性に優れた形をしているもの、すなわち定形物であ
れば、さほど困難ではないが、成膜対象物がそれ以外の
形のもの、すなわち不定形物であれば一般に容易ではな
く、一層の成膜費用の高騰を招来する。そればかりか、
成膜対象物を上部電極に取り付けると、反応室における
原料ガスの流れが均一ではなくなり、成膜対象物に堆積
される膜厚が不均一になり、薄膜の品質が劣化する。ま
た、治具で成膜対象物を掴むと、成膜対象物における治
具に接触している領域には反応物の固体が析出しないか
ら、成膜対象物の表面のうちで成膜を要するすべての領
域には必ずしも均質な膜を堆積できない。
【0006】上述の第2の方法では、反応室の大きさが
通常の半導体製造装置のとき、クリーニングガスで反応
室のクリーニングを行うのに少なくとも2時間を要する
から、薄膜の生産性を向上する上で障害となる。
【0007】そこで、本発明の目的は、成膜対象物を上
部電極へ取り付けることなく、また長時間の成膜工程の
中断をすることなく、薄膜へ取り込まれるパーティクル
の量を低減できるプラズマCVD成膜方法及び装置の提
供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。
【0009】水平面に平行な平面をそれぞれ有し、該
平面を互いに対面させている上部電極および下部電極を
反応室内に設けてなり、該上部電極の上側面には原料ガ
ス供給管の出口側開口が当接されており、前記平面に直
交する方向に貫通しており前記原料ガス供給管から供給
された前記原料ガスを通す多数の原料ガス噴出細孔が前
記上部電極に形成され、前記反応室を真空に減圧した状
態で、前記上部電極と下部電極の間に高周波電圧を加え
ることにより前記対面する平面の間にプラズマを発生
し、前記原料ガス噴出細孔を通して前記上部電極と下部
電極の間に供給された前記原料ガスを該プラズマで励起
し、該原料ガスに化学反応を起こさせることにより、前
記上部電極と下部電極の間に配置した基板等の成膜対象
物の表面に固体を析出させ、該固体の薄膜を形成するプ
ラズマCVD成膜装置において、前記上部電極の前記平
面が薄いカバーで覆われ、該カバーには前記原料ガス噴
出細孔の位置に該原料ガス噴出細孔とほぼ同じ径の細孔
が設けられ、該上部電極に該カバーを取り付ける手段
は、該カバーの着脱を容易に行えるネジやクリップ等の
着脱手段でなることを特徴とするプラズマCVD成膜装
置。
【0010】前記カバーは石英、シリコンその他の材
料であって、真空空間においてもガスを排出しないもの
であることを特徴とする前記に記載のプラズマCVD
成膜装置。
【0011】水平面に平行な平面をそれぞれ有し、該
平面を互いに対面させている上部電極および下部電極を
反応室内に設け、該上部電極の上側面には原料ガス供給
管の出口側開口を当接し、前記平面に直交する方向に貫
通しており前記原料ガス供給管から供給された前記原料
ガスを通す多数の原料ガス噴出細孔を前記上部電極に形
成し、前記反応室を真空に減圧した状態で、前記上部電
極と下部電極の間に高周波電圧を加えることにより前記
対面する平面の間にプラズマを発生し、前記原料ガス噴
出細孔を通して前記上部電極と下部電極の間に供給され
た前記原料ガスを該プラズマで励起し、該原料ガスに化
学反応を起こさせることにより、前記上部電極と下部電
極の間に配置した基板等の成膜対象物の表面に固体を析
出させ、該固体の薄膜を形成するプラズマCVD成膜方
法において、前記上部電極の前記平面を薄いカバーで覆
い、該カバーには前記原料ガス噴出細孔の位置に該原料
ガス噴出細孔とほぼ同じ径の細孔を設けておき、前記カ
バーの表面に堆積した前記固体の薄膜が剥離して前記成
膜対象物表面に形成された前記薄膜に取り込まれる量が
所定値に達する以前に前記原料ガスの供給を一旦休止
し、前記反応室の気圧を大気圧に戻し、前記カバーを新
たなものに交換し、再び前記反応室の気圧を真空に減圧
し、前記原料ガスの供給を再開し、前記成膜対象物の表
面の前記薄膜上にさらに該固体を析出させ、該薄膜を成
長させることを特徴とするプラズマCVD成膜方法。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を挙げ、
本発明を一層詳しく説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施の形態における上
部電極構造を示す底面図、図2はその縦断面図である。
平行平板電極の容量結合形プラズマCVD成膜装置で
は、上部電極2と下部電極とを一定の距離だけ隔てて反
応室内で対向させてある。上部電極2の下面および下部
電極の上面はともに水平な平面をなし、それら平面が対
面している。その上部電極2は5mm程度の厚みを有す
る円盤形をなし、外縁部では10mmの厚みを有する。
その外縁部の上側面には、原料ガス供給管の出口側開口
が当接されて、上部電極2の外縁部と原料ガス供給管の
出口側縁とはネジで固定されている。図における上部電
極取付面8は、その上部電極2の外縁部と原料ガス供給
管の出口側縁との当接面を示す。
【0014】上部電極2には、その下面に直交する方向
に貫通しており、原料ガス供給管から供給された原料ガ
スを通す多数の原料ガス噴出細孔9が形成されている。
【0015】原料ガス噴出細孔9は1mmの径で、10
mm間隔で設けてある。反応室を真空に減圧した状態
で、上部電極2と下部電極の間に高周波(例えば13.56M
Hz)の電圧を加えることにより、対面する平面(上部電
極2の下面と下部電極の上面)の間にプラズマを発生
し、原料ガス噴出細孔9を通して上部電極2と下部電極
の間に供給された原料ガスを該プラズマで励起し、該原
料ガスに化学反応を起こさせる。
【0016】原料ガスは、例えばSiH4 とNH3 であり、
両者の反応によりSi3N4 とH2 が生成され、Si3N4 は固
体であり、下部電極の上にSi基板を載置しておけば、該
Si基板の表面にその固体のSi3N4 を析出させ、該Si3Nの
薄膜をSi基板の表面に形成する。Si3Nの薄膜はSi基板の
表面を保護するパッシベーション膜となる。
【0017】上部電極2の下面は厚さ1mmの薄い電極
カバー1で覆ってある。この電極カバー1には原料ガス
噴出細孔9の位置に対応して、原料ガス噴出細孔9と同
じ1mmの径の細孔7が設けられており、原料ガス噴出
細孔9から噴出した原料ガスは細孔7を通過して反応室
へ供給される。ネジ3〜6は上部電極2に電極カバー1
を固定している。上部電極2へ電極カバー1を取り付け
るのにネジ3〜6を用いているので、上部電極2へ電極
カバー1を着脱する操作は手動で短時間に誰でも容易に
行える。上部電極2へ電極カバー1を着脱する手段は、
ネジ3〜6に代えてクリップであっても差し支えない。
【0018】本実施の形態のプラズマCVD成膜装置に
よれば、成膜工程を所定時間に渡って継続したとき、電
極カバー1の表面に反応生成物が堆積してある厚さにま
で薄膜が成長したと予測されるので、原料ガスの供給を
一旦休止し、反応室の気圧を大気圧に戻し、電極カバー
1を新たなものに交換し、反応室の気圧を再び真空に減
圧し、原料ガスの供給を再開し、成膜対象物の表面の薄
膜上にさらに該反応生成物を析出させ、該薄膜を必要な
厚さまで成長させる。成膜工程の継続時間と電極カバー
1の表面に堆積する反応生成物の厚さとの関係データ
は、本プラズマCVD成膜装置により成膜工程を試行す
ることにより得られる。電極カバー1を交換するまでの
成膜工程の継続時間は、電極カバー1の表面に堆積した
反応生成物の膜が剥れて、いわゆるパーティクルとなり
成膜中の成膜対象物上に落ち始める厚さに該膜が成長し
たと該データから予測される時間より短い時間に選ぶ。
【0019】このように電極カバー1で上部電極2を覆
った本実施の形態では、電極カバー1に析出した反応生
成物がパーティクルとなって成膜対象物の表面に成長中
の薄膜に落ち始める前に電極カバー1を交換するだけ
で、所定量以上のパーティクルが薄膜に取り込まれるの
を防ぐことができる。その電極カバー1の交換は、ネジ
3〜6の着脱という簡単な操作であり、1〜2分で行え
るから、誰でも短時間に容易にできる。成膜対象物を治
具により上部電極2に取り付ける必要がないから、治具
の製作費用を要せず、治具により原料ガスの流れが影響
されることもないので薄膜の厚さが均一となり、治具で
掴んだ領域に薄膜が形成されないといった問題も生じな
い。その上、本実施の形態では、反応室内の堆積物にク
リーニングガスを反応させる時間は必要でない。成膜工
程の中断時間は、反応室の気圧を大気圧に戻し、電極カ
バー1を交換し、反応室の気圧を真空に再び減圧すると
いう時間である。反応室の大きさが通常の半導体製造装
置のとき、成膜工程の中断時間は15〜20分であり、
クリーニングガスで反応室をクリーニングする方法に比
べ成膜時間を短縮でき、ひいては成膜工程の効率を向上
できる。
【0020】
【発明の効果】以上に実施の形態を挙げ詳しく説明した
ように、本発明によりば、成膜対象物を上部電極へ取り
付けることなく、また長時間の成膜工程の中断をするこ
となく、薄膜へ取り込まれるパーティクルの量を低減で
きるプラズマCVD成膜方法及び装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のプラズマCVD成膜装
置における上部電極構造を示す底面図。
【図2】図1の上部電極構造の縦断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・電極カバー 2・・・・・上部電極 3,4,5,6・・・・・ネジ 7・・・・・細孔 8・・・・・上部電極取付面 9・・・・・原料ガス噴出細孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平面に平行な平面をそれぞれ有し、該平
    面を互いに対面させている上部電極および下部電極を反
    応室内に設けてなり、該上部電極の上側面には原料ガス
    供給管の出口側開口が当接されており、前記平面に直交
    する方向に貫通しており前記原料ガス供給管から供給さ
    れた前記原料ガスを通す多数の原料ガス噴出細孔が前記
    上部電極に形成され、前記反応室を真空に減圧した状態
    で、前記上部電極と下部電極の間に高周波電圧を加える
    ことにより前記対面する平面の間にプラズマを発生し、
    前記原料ガス噴出細孔を通して前記上部電極と下部電極
    の間に供給された前記原料ガスを該プラズマで励起し、
    該原料ガスに化学反応を起こさせることにより、前記上
    部電極と下部電極の間に配置した基板等の成膜対象物の
    表面に固体を析出させ、該固体の薄膜を形成するプラズ
    マCVD成膜装置において、 前記上部電極の前記平面が薄いカバーで覆われ、該カバ
    ーには前記原料ガス噴出細孔の位置に該原料ガス噴出細
    孔とほぼ同じ径の細孔が設けられ、該上部電極に該カバ
    ーを取り付ける手段は、該カバーの着脱を容易に行える
    ネジやクリップ等の着脱手段でなることを特徴とするプ
    ラズマCVD成膜装置。
  2. 【請求項2】前記カバーは石英、シリコンその他の材料
    であって、真空空間においてもガスを排出しないもので
    あることを特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD
    成膜装置。
  3. 【請求項3】水平面に平行な平面をそれぞれ有し、該平
    面を互いに対面させている上部電極および下部電極を反
    応室内に設け、該上部電極の上側面には原料ガス供給管
    の出口側開口を当接し、前記平面に直交する方向に貫通
    しており前記原料ガス供給管から供給された前記原料ガ
    スを通す多数の原料ガス噴出細孔を前記上部電極に形成
    し、前記反応室を真空に減圧した状態で、前記上部電極
    と下部電極の間に高周波電圧を加えることにより前記対
    面する平面の間にプラズマを発生し、前記原料ガス噴出
    細孔を通して前記上部電極と下部電極の間に供給された
    前記原料ガスを該プラズマで励起し、該原料ガスに化学
    反応を起こさせることにより、前記上部電極と下部電極
    の間に配置した基板等の成膜対象物の表面に固体を析出
    させ、該固体の薄膜を形成するプラズマCVD成膜方法
    において、 前記上部電極の前記平面を薄いカバーで覆い、該カバー
    には前記原料ガス噴出細孔の位置に該原料ガス噴出細孔
    とほぼ同じ径の細孔を設けておき、前記カバーの表面に
    堆積した前記固体の薄膜が剥離して前記成膜対象物表面
    に形成された前記薄膜に取り込まれる量が所定値に達す
    る以前に前記原料ガスの供給を一旦休止し、前記反応室
    の気圧を大気圧に戻し、前記カバーを新たなものに交換
    し、再び前記反応室の気圧を真空に減圧し、前記原料ガ
    スの供給を再開し、前記成膜対象物の表面の前記薄膜上
    にさらに該固体を析出させ、該薄膜を成長させることを
    特徴とするプラズマCVD成膜方法。
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