JPS58209111A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JPS58209111A JPS58209111A JP57091422A JP9142282A JPS58209111A JP S58209111 A JPS58209111 A JP S58209111A JP 57091422 A JP57091422 A JP 57091422A JP 9142282 A JP9142282 A JP 9142282A JP S58209111 A JPS58209111 A JP S58209111A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3408—Silicon carbide
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
不発ｒ３Ａは、プラズマ気体反応を利用したデポジショ
ン又はエツチングに使用されるいわゆる平行平板型プラ
ズマ発生装置に関し、特に高精度制御′ｆ！：喪する半
導体装置製造に使用するプラズマ発生装置の電極に関す
るものである。
ン又はエツチングに使用されるいわゆる平行平板型プラ
ズマ発生装置に関し、特に高精度制御′ｆ！：喪する半
導体装置製造に使用するプラズマ発生装置の電極に関す
るものである。
近年半導体上にシリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの
薄膜をデポジションさせたり、シリコン酸化膜やポリシ
リコンゲート電極やノクル配線層をエツチングしたりす
るのにプラズマ発生装置が多用されてきた。プラズマデ
ポジションは低温で薄膜形成できる点及びプラズマエツ
チングは高精度でドライエツチングができる点が、プラ
ズマ利用の利点である。このようなプラズマ発生装置と
して、相対向する２枚のザ行電極をもち、この電極間に
反応ガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマ領域
を形成し、電極上に載置した半導体ウェハを処理するい
わゆる平行平板型プラズマ発生装置がある。
薄膜をデポジションさせたり、シリコン酸化膜やポリシ
リコンゲート電極やノクル配線層をエツチングしたりす
るのにプラズマ発生装置が多用されてきた。プラズマデ
ポジションは低温で薄膜形成できる点及びプラズマエツ
チングは高精度でドライエツチングができる点が、プラ
ズマ利用の利点である。このようなプラズマ発生装置と
して、相対向する２枚のザ行電極をもち、この電極間に
反応ガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマ領域
を形成し、電極上に載置した半導体ウェハを処理するい
わゆる平行平板型プラズマ発生装置がある。
従来平行平板型プラズマ発生装置の電極としてステンレ
スやアルミのような金属板或はグラファイト板等の良導
体・良熱電導体を用いてウェハ温度制御を容易にしてい
たが、高温時金属板は半導体素子への金属汚染源となる
ために高温で安定であり汚染金属を含有し←グラファイ
トが使用される傾向にあ″る。
スやアルミのような金属板或はグラファイト板等の良導
体・良熱電導体を用いてウェハ温度制御を容易にしてい
たが、高温時金属板は半導体素子への金属汚染源となる
ために高温で安定であり汚染金属を含有し←グラファイ
トが使用される傾向にあ″る。
し力・しながら、金属板又はグラノアイト板を電極とし
、その電極上に載置したンリコンウエ・・にプラズマデ
ポジションを行う場合或はウエノ・上のンリコン酸化膜
などをエツチングする場合、デポジション速度又はエツ
チング速度がウエノ・中央部と周辺部とで異なるという
問題がある。−例を挙けれは、シリコン窒化膜のデポジ
ションをする場合中央部と周辺部で膜厚のバラツキが約
±１０％もある。
、その電極上に載置したンリコンウエ・・にプラズマデ
ポジションを行う場合或はウエノ・上のンリコン酸化膜
などをエツチングする場合、デポジション速度又はエツ
チング速度がウエノ・中央部と周辺部とで異なるという
問題がある。−例を挙けれは、シリコン窒化膜のデポジ
ションをする場合中央部と周辺部で膜厚のバラツキが約
±１０％もある。
またグラノアイト板の電極は金属板のように金属汚染源
とはならないが、グラファイトの粉末がとびちりＳ１ウ
工ハ面上に付着するという問題がある。例えばとびちっ
たグラファイト粉末は１０４ケ／ｃｌ程度と高密度に認
められる。このようにグラファイト粉末がとびちった上
にデポジションさ−れたシリコン窒化膜はグラファイト
粉末のところで応力が集中するため、本来硬くクラック
の入りにくい膜であるシリコン窒化膜にクラックが発生
するようになる。またエツチングをする場合にはエツチ
ング残有が発生するようになる。
とはならないが、グラファイトの粉末がとびちりＳ１ウ
工ハ面上に付着するという問題がある。例えばとびちっ
たグラファイト粉末は１０４ケ／ｃｌ程度と高密度に認
められる。このようにグラファイト粉末がとびちった上
にデポジションさ−れたシリコン窒化膜はグラファイト
粉末のところで応力が集中するため、本来硬くクラック
の入りにくい膜であるシリコン窒化膜にクラックが発生
するようになる。またエツチングをする場合にはエツチ
ング残有が発生するようになる。
〔発明の目的］
不発り」は、Ｓ】ウエノ・」ニー＼のプラスマチポジ／
カン速度又はエツチング速度のウニ・・面内の均一性を
向」ニさせるとともに、電極からウニ・・へのグラフ−
ｒイト粉末の飛散あるいは汚染金属の移行を防止して半
導体索子製造上精度を向上させ、また信頼性を高めるこ
とを目的としたプラズマ発生装置を提供するものである
。
カン速度又はエツチング速度のウニ・・面内の均一性を
向」ニさせるとともに、電極からウニ・・へのグラフ−
ｒイト粉末の飛散あるいは汚染金属の移行を防止して半
導体索子製造上精度を向上させ、また信頼性を高めるこ
とを目的としたプラズマ発生装置を提供するものである
。
本発明は、平行平板電極をもつプラズマ発生装置におい
て、半導体ウニ・・を載置する電極として、ＳｉＣ，Ｓ
ｌ等の半導体を被覆した良導体を用いることを特徴とし
ている。平行平板型プラズマ発生装置では反応ガスの種
類、ガス圧オハ高周波条件などの違いによってプラズマ
ＣＶＥ）、プラズマエツチング、リアクティブイオンエ
ツチング等のプラズマが生ずるが、いずれの場合におい
ても中性プラズマ種、電離性プラズマ種のいずれもが発
生している。そこで本発明における電極のように半導体
を被覆すると、電極上の蓄積電荷の状態はウニ・・、Ｌ
の蓄積電荷の状態と近似となること、甘た電極」、とウ
ェハ土のプラズマ種濃度とが近似となることなどにより
、ウェハの中心部と周辺部のデポ７ンヨン速度又はエツ
チング速度が均一化される。
て、半導体ウニ・・を載置する電極として、ＳｉＣ，Ｓ
ｌ等の半導体を被覆した良導体を用いることを特徴とし
ている。平行平板型プラズマ発生装置では反応ガスの種
類、ガス圧オハ高周波条件などの違いによってプラズマ
ＣＶＥ）、プラズマエツチング、リアクティブイオンエ
ツチング等のプラズマが生ずるが、いずれの場合におい
ても中性プラズマ種、電離性プラズマ種のいずれもが発
生している。そこで本発明における電極のように半導体
を被覆すると、電極上の蓄積電荷の状態はウニ・・、Ｌ
の蓄積電荷の状態と近似となること、甘た電極」、とウ
ェハ土のプラズマ種濃度とが近似となることなどにより
、ウェハの中心部と周辺部のデポ７ンヨン速度又はエツ
チング速度が均一化される。
同時に被覆層を設けることにより電極からの粉末飛散と
汚染金属移行も防止されて、前記した従来装置の問題点
が一挙に解決できるという知見を得て本発明をなすに至
ったものである。
汚染金属移行も防止されて、前記した従来装置の問題点
が一挙に解決できるという知見を得て本発明をなすに至
ったものである。
被懐されるべき半導体は、ＳｉＣのように周期律上第４
族に属する元素からなる化合物半導体か、Ｓｌのように
第４族に属する元素の半導体かのうちから、゛ウェハに
汚染を生せしめるおそれのないものを選択すればよい。
族に属する元素からなる化合物半導体か、Ｓｌのように
第４族に属する元素の半導体かのうちから、゛ウェハに
汚染を生せしめるおそれのないものを選択すればよい。
先ず、プラズマＳｉＮ膜のデポジションの１１ににより
約２００μｍ膜厚の多結晶ＳｉＣ膜を被着した。シリコ
ンウェハは電極上に予め設けたポケットに密着させプラ
ズマ発生装置の真空系に入れ１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以上にな
るまで排気した。電極はテボジンヨン速度を増加させる
ため４００′ＣＶｃ加熱した。
約２００μｍ膜厚の多結晶ＳｉＣ膜を被着した。シリコ
ンウェハは電極上に予め設けたポケットに密着させプラ
ズマ発生装置の真空系に入れ１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以上にな
るまで排気した。電極はテボジンヨン速度を増加させる
ため４００′ＣＶｃ加熱した。
電極はグラフフィトのように良熱伝導体が用いられてい
るから電極の温度を均一にすることができる。その後１
００％ＳｉＨ４ｆ： １５０ ｃｃ／ｍｉｎの流量でま
た１００％ＮＨ３ｋ １８００ ｃｃ ／ｍｉｎの流量
で真空系に導入し真空度Ｑ、ｌ ’ｌ’ｏｒｒ Ｋコン
トロールして高周波（ＲＦ）電源を作動させてプラズマ
デポジションを行なった。ＲＦ周波数は４４０ ｋＨｚ
、 ＲＦ高出力１５０Ｗとした。これによって成長速
度３００ＸＡｎｉｎで屈折率約２．０のプラズマＳｉＮ
膜を得た。
るから電極の温度を均一にすることができる。その後１
００％ＳｉＨ４ｆ： １５０ ｃｃ／ｍｉｎの流量でま
た１００％ＮＨ３ｋ １８００ ｃｃ ／ｍｉｎの流量
で真空系に導入し真空度Ｑ、ｌ ’ｌ’ｏｒｒ Ｋコン
トロールして高周波（ＲＦ）電源を作動させてプラズマ
デポジションを行なった。ＲＦ周波数は４４０ ｋＨｚ
、 ＲＦ高出力１５０Ｗとした。これによって成長速
度３００ＸＡｎｉｎで屈折率約２．０のプラズマＳｉＮ
膜を得た。
対照例として多結晶５ｉＣｊＪ（ｋグラファイト電極に
被着しないこと 以外は実施例と同様な条件で得たプラ
ズマＳｉＮ膜を用いた。
被着しないこと 以外は実施例と同様な条件で得たプラ
ズマＳｉＮ膜を用いた。
Ｓ ｉ ＣＪＩＩ ｋ被着させた電極を用いて得らｎた
プラズマＳｉＮ膜のＳｉ ウニ／％面内の位置における
膜厚のバラツキを測定したところ、従来のグラフ了イト
電極を用いた場合に比較して非常に改善されており、そ
の結果を第１図に示す。即ち従来の電極（破線）では横
軸上のウニ・・中央部の成長速度は約３００Ａ／ｍｉｎ
であるが左右周辺部のそれは約２４０人／ｍ ｉ ｎと
約２７０λ／ｍｉｎであるように、中央部と周辺部の膜
厚のバラツキは±１１％もある。これに対して本発明の
装置（実線）では中央部・約３ｏｏＬ価ｉｎ、周辺部組
３１０Ａ／ｍｉｎであって膜厚のバラツキは±２％程度
と良好で、目視ではほとんどわからない程度になってい
た。
プラズマＳｉＮ膜のＳｉ ウニ／％面内の位置における
膜厚のバラツキを測定したところ、従来のグラフ了イト
電極を用いた場合に比較して非常に改善されており、そ
の結果を第１図に示す。即ち従来の電極（破線）では横
軸上のウニ・・中央部の成長速度は約３００Ａ／ｍｉｎ
であるが左右周辺部のそれは約２４０人／ｍ ｉ ｎと
約２７０λ／ｍｉｎであるように、中央部と周辺部の膜
厚のバラツキは±１１％もある。これに対して本発明の
装置（実線）では中央部・約３ｏｏＬ価ｉｎ、周辺部組
３１０Ａ／ｍｉｎであって膜厚のバラツキは±２％程度
と良好で、目視ではほとんどわからない程度になってい
た。
またウェハ上のグラファイト粉末の飛散について調べた
ところ、従来の電極の装置では、ウエノ・」−の粉末が
１０４ケＸ−４の密度であったものが、本発明の装置で
は１０〜５０ケ／ｃｔＡ と改善されていｆｃ。
ところ、従来の電極の装置では、ウエノ・」−の粉末が
１０４ケＸ−４の密度であったものが、本発明の装置で
は１０〜５０ケ／ｃｔＡ と改善されていｆｃ。
このために、プラズマＳｉＮ膜の耐クラツク性は次のよ
うな実験によって大幅に向上していることが確認できた
。すなわち、ウニ・・上にＡｌｔ約Ｉ Ｉｎｎ厚に蒸着
し、その上にプラズマＳｉＮ膜を形成した試料を作成し
、この試料を５００℃のＮ２気中に１０分間アニールし
てＡＩの変形による歪をプラズマＳｉＮ膜に加えて、グ
ラファイト粉末が異物として存在するところにクラック
を発生させ、しかる後ＶこＨＣｌ溶液に浸漬して煮沸し
てクラック力・ら浸入したＩＩＣ１によってＡｌ ｄ：
エツチングされる状況を観察した。その結果、縦来の装
置で形成した試料ではプラズマＳｉＮ膜に多数のクラ、
りが発生しＡｔがエツチングされるのに対１−’ 、本
発明の装置ではクラ、りの発生は皆無であった。
うな実験によって大幅に向上していることが確認できた
。すなわち、ウニ・・上にＡｌｔ約Ｉ Ｉｎｎ厚に蒸着
し、その上にプラズマＳｉＮ膜を形成した試料を作成し
、この試料を５００℃のＮ２気中に１０分間アニールし
てＡＩの変形による歪をプラズマＳｉＮ膜に加えて、グ
ラファイト粉末が異物として存在するところにクラック
を発生させ、しかる後ＶこＨＣｌ溶液に浸漬して煮沸し
てクラック力・ら浸入したＩＩＣ１によってＡｌ ｄ：
エツチングされる状況を観察した。その結果、縦来の装
置で形成した試料ではプラズマＳｉＮ膜に多数のクラ、
りが発生しＡｔがエツチングされるのに対１−’ 、本
発明の装置ではクラ、りの発生は皆無であった。
電極に被覆する半導体す多結晶シリコンでも同様の効果
があった。グラファイト電啄に被覆するには、Ｓ １Ｈ
４−Ｈ２ガスの熱分解法によって被覆した。多結晶シリ
コンの膜厚はピンホールがなくなる約５０μｍから、グ
ラフアイ）・電極との密着が悪くなる約Ｉμｍ′！、で
の間で自由に選択することができる。
があった。グラファイト電啄に被覆するには、Ｓ １Ｈ
４−Ｈ２ガスの熱分解法によって被覆した。多結晶シリ
コンの膜厚はピンホールがなくなる約５０μｍから、グ
ラフアイ）・電極との密着が悪くなる約Ｉμｍ′！、で
の間で自由に選択することができる。
またプラズマデポジションばかりでなくプラズマエツチ
ングの場合においても、粉末の飛散の防止やエツチング
速度の均一性に本発明の装置が有効である。この場合Ｓ
ｉＣやＳｉがわずかづつエツチングされてゆくことを考
慮する必要がある。
ングの場合においても、粉末の飛散の防止やエツチング
速度の均一性に本発明の装置が有効である。この場合Ｓ
ｉＣやＳｉがわずかづつエツチングされてゆくことを考
慮する必要がある。
以上説明したように、グラファイトのような良導体の電
極’ｋｓｉｃ、Ｓｉ等のウェハと同様の半導体て被覆す
ることによって、プラズマデポジション速度やエツチン
グ速度の均一性がウニ／・の中央部と周辺部間で保たれ
、又電極からのグラファイト粉末の飛散や汚染金属の移
行が防止されるために、゛１４導体素子の製造をする上
で精度的にまた信頼的に非常にすぐれたプラズマ発生装
置を提供することができた。
極’ｋｓｉｃ、Ｓｉ等のウェハと同様の半導体て被覆す
ることによって、プラズマデポジション速度やエツチン
グ速度の均一性がウニ／・の中央部と周辺部間で保たれ
、又電極からのグラファイト粉末の飛散や汚染金属の移
行が防止されるために、゛１４導体素子の製造をする上
で精度的にまた信頼的に非常にすぐれたプラズマ発生装
置を提供することができた。
第１図は、本発明の装置による、ウエノ・上のプラズマ
ＳｉＮ膜の均一性を説明するグラフである。 第１図 ウェハ内位置
ＳｉＮ膜の均一性を説明するグラフである。 第１図 ウェハ内位置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高周波電力を印加しうる相対向する電極間に反応ガ
スを導入し、高周波電力の印加によりプラズマを発生さ
せ、電極上に載置した半導体ウェハを処理するプラズマ
発生装置において、上記ウェハを載置する電極としてＳ
ｉＣ。 Ｓｉ等の半導体を被覆した良導体音用いたことを特徴と
するプラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57091422A JPS58209111A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57091422A JPS58209111A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58209111A true JPS58209111A (ja) | 1983-12-06 |
Family
ID=14025932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57091422A Pending JPS58209111A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58209111A (ja) |
Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS55154582A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Gas plasma etching method |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP57091422A patent/JPS58209111A/ja active Pending
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