JPS592374B2 - プラズマ気相成長装置 - Google Patents
プラズマ気相成長装置Info
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- JPS592374B2 JPS592374B2 JP1025379A JP1025379A JPS592374B2 JP S592374 B2 JPS592374 B2 JP S592374B2 JP 1025379 A JP1025379 A JP 1025379A JP 1025379 A JP1025379 A JP 1025379A JP S592374 B2 JPS592374 B2 JP S592374B2
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Links
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Classifications
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ気相成長装置に関し、平行平板構造を
有する２つの電極の間にプラズマを発生させ、このプラ
ズマの存在下で反応ガスの化学反応を引き起し、基板上
に所定の被膜を気相成長させるにあたり、電極の周端部
に生じるプラズマ分布の乱れによつて未反応のガスや反
応の副産物が、チャンバーの内壁等の不要部分に付着す
ることを防止したプラズマ気相成長装置を提供すること
を目的とする。
有する２つの電極の間にプラズマを発生させ、このプラ
ズマの存在下で反応ガスの化学反応を引き起し、基板上
に所定の被膜を気相成長させるにあたり、電極の周端部
に生じるプラズマ分布の乱れによつて未反応のガスや反
応の副産物が、チャンバーの内壁等の不要部分に付着す
ることを防止したプラズマ気相成長装置を提供すること
を目的とする。
平行平板構造のプラズマ気相成長装置は一般に、減圧状
態のチャンバー内で上下に対向して配置されてι゛る。
態のチャンバー内で上下に対向して配置されてι゛る。
反応ガス供給管に繋り下面に多数の細孔を有する中空平
板状の上側高周波電極と、基板を加熱しかつこれを載置
する下側高周波電極とを減圧状態のチャンバー内に上下
に対向して配置した構造を具備しており、この装置では
、上下の電極間に高周波電圧を印加することにより、両
電極間にプラズマを発生させ、このプラズマの存在下で
反応ガスの化学反応を引き起すことによつて基板上に気
相成長膜が形成される。第１図は、例えばシランＳｉＨ
４、アンモニアＮＨ３を用いて、窒化シリコン膜Ｓｉ３
Ｎ４を形成する為の従来の気相プラズマ成長装置を示す
図であり、アルミニウム製のチャンバーベース１に、０
−リング２を介して設置されたチャンバー３の内部に、
反応ガス供給管４に接続しかつ中空で底部５ａに多数の
細孔５ｂを有する平板状の上側高周波電極５が配置され
、この上側高周波電極５の下部にチャンバーベース１と
電気的に接続し、下側高周波電極を兼ねる基板加熱用の
加熱ヒータブロック６が対向配置されている。
板状の上側高周波電極と、基板を加熱しかつこれを載置
する下側高周波電極とを減圧状態のチャンバー内に上下
に対向して配置した構造を具備しており、この装置では
、上下の電極間に高周波電圧を印加することにより、両
電極間にプラズマを発生させ、このプラズマの存在下で
反応ガスの化学反応を引き起すことによつて基板上に気
相成長膜が形成される。第１図は、例えばシランＳｉＨ
４、アンモニアＮＨ３を用いて、窒化シリコン膜Ｓｉ３
Ｎ４を形成する為の従来の気相プラズマ成長装置を示す
図であり、アルミニウム製のチャンバーベース１に、０
−リング２を介して設置されたチャンバー３の内部に、
反応ガス供給管４に接続しかつ中空で底部５ａに多数の
細孔５ｂを有する平板状の上側高周波電極５が配置され
、この上側高周波電極５の下部にチャンバーベース１と
電気的に接続し、下側高周波電極を兼ねる基板加熱用の
加熱ヒータブロック６が対向配置されている。
なお、Ｔは窒化シリコン膜の形成される半導体基板であ
り、前記加熱ヒータブロック６上に設置されたサセプタ
８上に載置される。また、加熱ヒータブロック６は導電
性の支柱１１によつてチャンバーベースに固定され、電
気的にはチャンバーベースと同電位とされ、その温度調
節は熱電対９の検出信号にもとづいてチューブヒータ１
０の入力電圧を制御することによつてなされている。ま
た、１２は排気口、１３はチャンバー内の反応圧を測定
するための真空計であり、さらに１４は試料（気相成長
ずみ基板）とり出し用のドアである。かかる装置では以
下のようにして窒化シリコン膜の気相成長がなされる。
すなわち、上側高周波電極と加熱ヒータブロック間に、
高周波電圧（１３．５６ＭＨ２）を印加しつつ反応ガス
であるＳｉＨ４、ＮＨ３とキャリヤとしての窒素Ｎ２も
しくはアルゴンＡｒとの混合ガスを導入すると上側高周
波電極５内で均一に混合されたガスが細孔５ｂから噴出
する。ところで上記の高周波電圧の印加により上下の高
周波電極間には、プラズマが発生し、このプラズマの存
在下で反応ガス間に次の反応式で示されるような化学反
応が生じ、半導体基板上に窒化シリコンＳｉ３Ｎ４膜が
形成される。３ＳｉＨ４＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋１２
Ｈ２なお、プラズマの分布は上側高周波電極５と下側高
周波電極である加熱ヒータプロツタ６で囲まれた大半の
領域では比較的均一であり、このため大半の反応ガスは
上記の化学反応によりＳｉ３Ｎ４となつて、半導体基板
上に析出し、副産物は排気孔１２から排気されるが、電
極周縁の領域では、プラズマの分布の乱れによつて、前
述の反応が円滑に進まず未反応ガスが残留する上、反応
の副産物も排気口に到達しにくく、これら未反応ガスお
よび反応の副産物がチヤンバ一内の低温部例えば上側高
周波電極５の裏側、チヤンバ一の内壁チャンバーベース
１の内壁あるいは排気口の内壁等に残留物として付着す
る。
り、前記加熱ヒータブロック６上に設置されたサセプタ
８上に載置される。また、加熱ヒータブロック６は導電
性の支柱１１によつてチャンバーベースに固定され、電
気的にはチャンバーベースと同電位とされ、その温度調
節は熱電対９の検出信号にもとづいてチューブヒータ１
０の入力電圧を制御することによつてなされている。ま
た、１２は排気口、１３はチャンバー内の反応圧を測定
するための真空計であり、さらに１４は試料（気相成長
ずみ基板）とり出し用のドアである。かかる装置では以
下のようにして窒化シリコン膜の気相成長がなされる。
すなわち、上側高周波電極と加熱ヒータブロック間に、
高周波電圧（１３．５６ＭＨ２）を印加しつつ反応ガス
であるＳｉＨ４、ＮＨ３とキャリヤとしての窒素Ｎ２も
しくはアルゴンＡｒとの混合ガスを導入すると上側高周
波電極５内で均一に混合されたガスが細孔５ｂから噴出
する。ところで上記の高周波電圧の印加により上下の高
周波電極間には、プラズマが発生し、このプラズマの存
在下で反応ガス間に次の反応式で示されるような化学反
応が生じ、半導体基板上に窒化シリコンＳｉ３Ｎ４膜が
形成される。３ＳｉＨ４＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋１２
Ｈ２なお、プラズマの分布は上側高周波電極５と下側高
周波電極である加熱ヒータプロツタ６で囲まれた大半の
領域では比較的均一であり、このため大半の反応ガスは
上記の化学反応によりＳｉ３Ｎ４となつて、半導体基板
上に析出し、副産物は排気孔１２から排気されるが、電
極周縁の領域では、プラズマの分布の乱れによつて、前
述の反応が円滑に進まず未反応ガスが残留する上、反応
の副産物も排気口に到達しにくく、これら未反応ガスお
よび反応の副産物がチヤンバ一内の低温部例えば上側高
周波電極５の裏側、チヤンバ一の内壁チャンバーベース
１の内壁あるいは排気口の内壁等に残留物として付着す
る。
これらの付着物の一部は、サセプタ上の試料をとり出す
ためにドア１４をあけた際にチヤンバ一内へ流入する空
気中の水分によつて加水分解され、白色の酸化物と化す
。
ためにドア１４をあけた際にチヤンバ一内へ流入する空
気中の水分によつて加水分解され、白色の酸化物と化す
。
この酸化物は吸湿性が強いため欠回の気相成長時にチヤ
ンバ一内の排気を困難にし、到達真空度を低下させるこ
と、ＮＨ３の異常分解を助長して反応圧の制御を困難に
すること、あるいは半導体基板表面に付着してピンホー
ルの原因となることなどの不都合を招くばかりでなく、
通常気相成長処理の前に行われるフレオンＣＦ４のプラ
ズマエツチによる上側高周波電極ならびにサセプタのク
リーニングの際に、フレオン中のフツ素Ｆと酸化物の吸
着水分の作用で真空排気用ポンンプのオイルを著るしく
劣化させる原因ともなる。従つて、多数の気相成長にわ
たつてＳｉ３Ｎ４膜の膜質を維持するには、上記付着物
の除去を頻繁に行わねばならず、またこの除去作業は簡
便であり、しかも完全でなければならない。しかしなが
ら上側高周波電極の裏側ならびにこれに対向するチヤン
バ一の天面の清掃は、チヤンバ一の取りはずしが容易で
ない上、上側高周波電極５の構造が複雑であるために極
めて困難であり、簡便な除去方法によつてはこれらの部
分に付着した付着物を完全に除去することはほとんど不
可能であつた。このため、従来のプラズマ気相成長装置
においては、付着物によつてもたらされる上記の不都合
が清掃作業の後も依然として残るところとなる。本発明
は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、上側高周波
電極の裏面とチヤンバ一の天面とを密接させることによ
り、上側高周波電極の裏面ならびにこれに対向するチヤ
ンバ一の天面への反応副産物や未反応ガスの付着をなく
し、チヤンバ一内の清掃の簡略化ならびに付着物除去の
完全化をはかり、良質な気相成長膜を形成しようとする
ものである。次に、本発明のプラズマ気相成長装置につ
いて第２図を参照しつつ説明する。
ンバ一内の排気を困難にし、到達真空度を低下させるこ
と、ＮＨ３の異常分解を助長して反応圧の制御を困難に
すること、あるいは半導体基板表面に付着してピンホー
ルの原因となることなどの不都合を招くばかりでなく、
通常気相成長処理の前に行われるフレオンＣＦ４のプラ
ズマエツチによる上側高周波電極ならびにサセプタのク
リーニングの際に、フレオン中のフツ素Ｆと酸化物の吸
着水分の作用で真空排気用ポンンプのオイルを著るしく
劣化させる原因ともなる。従つて、多数の気相成長にわ
たつてＳｉ３Ｎ４膜の膜質を維持するには、上記付着物
の除去を頻繁に行わねばならず、またこの除去作業は簡
便であり、しかも完全でなければならない。しかしなが
ら上側高周波電極の裏側ならびにこれに対向するチヤン
バ一の天面の清掃は、チヤンバ一の取りはずしが容易で
ない上、上側高周波電極５の構造が複雑であるために極
めて困難であり、簡便な除去方法によつてはこれらの部
分に付着した付着物を完全に除去することはほとんど不
可能であつた。このため、従来のプラズマ気相成長装置
においては、付着物によつてもたらされる上記の不都合
が清掃作業の後も依然として残るところとなる。本発明
は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、上側高周波
電極の裏面とチヤンバ一の天面とを密接させることによ
り、上側高周波電極の裏面ならびにこれに対向するチヤ
ンバ一の天面への反応副産物や未反応ガスの付着をなく
し、チヤンバ一内の清掃の簡略化ならびに付着物除去の
完全化をはかり、良質な気相成長膜を形成しようとする
ものである。次に、本発明のプラズマ気相成長装置につ
いて第２図を参照しつつ説明する。
本発明のプラズマ気相成長装置の基本的な構造は従来の
装置と同じであるが、図示するように、チヤンバ一を密
封状態にセツトした際にチヤンバ一の天面３ａに上側高
周波電極５の裏面が密接するような構造をとり、これに
加えて、上記上側高周波電極５の周囲に、着脱自在の関
係を成立させて石英製の隔離壁１５ａ〜１５ｄを設置し
、この隔離壁１５ａ〜１５ｄによつて上下の両高周波電
極ならびにこれらにより挟まれたプラズマ発生領域の周
囲を一体的に包囲する構造上の配慮も払われている点で
従来の構造と相違している。このような構造を有する本
発明のプラズマ気相成長装置では、上側高周波電極５の
裏面とチ予ンバ一の天面３ａが密着しているため、両部
分に反応副産物等が付着することはなく、気相成長処理
の後に行う装置の清浄が簡便でしかも完全なものとなる
。
装置と同じであるが、図示するように、チヤンバ一を密
封状態にセツトした際にチヤンバ一の天面３ａに上側高
周波電極５の裏面が密接するような構造をとり、これに
加えて、上記上側高周波電極５の周囲に、着脱自在の関
係を成立させて石英製の隔離壁１５ａ〜１５ｄを設置し
、この隔離壁１５ａ〜１５ｄによつて上下の両高周波電
極ならびにこれらにより挟まれたプラズマ発生領域の周
囲を一体的に包囲する構造上の配慮も払われている点で
従来の構造と相違している。このような構造を有する本
発明のプラズマ気相成長装置では、上側高周波電極５の
裏面とチ予ンバ一の天面３ａが密着しているため、両部
分に反応副産物等が付着することはなく、気相成長処理
の後に行う装置の清浄が簡便でしかも完全なものとなる
。
なお、高周波電極の周囲を包囲する隔離壁１５ａ〜１５
ｄは反応副産物等の排気路を特定してチヤンバ一の側部
内壁への付着を防止しつつ、これを排気ロへ導くべく作
用するものであつて、この隔離壁の付加によりチヤンバ
一側部内壁への反応副産物等の残留物の付着も防止され
、残留物のほとんどは隔離壁に付着する。
ｄは反応副産物等の排気路を特定してチヤンバ一の側部
内壁への付着を防止しつつ、これを排気ロへ導くべく作
用するものであつて、この隔離壁の付加によりチヤンバ
一側部内壁への反応副産物等の残留物の付着も防止され
、残留物のほとんどは隔離壁に付着する。
したがつて、隔離壁を設けた場合の装置の清掃は、隔離
壁をとりはずし化学処理を施すことによりこれに付着し
ている付着物を除去するのみでよく、これのない場合に
比べてより一層簡略化される〇以上説明したところから
明らかなように、本発明のプラズマ気相成長装置では、
清掃の困難である上側高周波電極の裏側およびチヤンバ
一の天面内壁への反応副産物等の付着がほぼ完全に排除
され、清掃後もこれらの部分へ残留する付着物によつて
もたらされる不都合が排除され、装置そのものの耐久性
の向上清浄等の保守作業の簡略化、さらに形成される気
相成長膜の品質の向上など幾多の効果が奏される。
壁をとりはずし化学処理を施すことによりこれに付着し
ている付着物を除去するのみでよく、これのない場合に
比べてより一層簡略化される〇以上説明したところから
明らかなように、本発明のプラズマ気相成長装置では、
清掃の困難である上側高周波電極の裏側およびチヤンバ
一の天面内壁への反応副産物等の付着がほぼ完全に排除
され、清掃後もこれらの部分へ残留する付着物によつて
もたらされる不都合が排除され、装置そのものの耐久性
の向上清浄等の保守作業の簡略化、さらに形成される気
相成長膜の品質の向上など幾多の効果が奏される。
なお、本発明は、半導体基板上への窒化シリコン膜のプ
ラズマ気相成長を例に説明したが、本発明のプラズマ気
相成長装置は、その適用が上記の被膜に限られるもので
はなく、酸化膜あるいは多結晶シリコン膜等の被膜を形
成する装置として用いて同様の効果が奏される。
ラズマ気相成長を例に説明したが、本発明のプラズマ気
相成長装置は、その適用が上記の被膜に限られるもので
はなく、酸化膜あるいは多結晶シリコン膜等の被膜を形
成する装置として用いて同様の効果が奏される。
また、実施例では、周囲に隔離壁を設けたものを示した
が、必ずしも隔離壁は必要でなく、必要ある時のみとり
つければなお効果的である。
が、必ずしも隔離壁は必要でなく、必要ある時のみとり
つければなお効果的である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のプラズマ気相成長装置の概略図、第２図
は本発明の一実施例のプラズマ気相成長装置の概略構造
図である。 １・・・・・・チヤンバーベース、２・・・・・・０−
リング、３・・・・・・チヤンバ一、３ａ・・・・・・
天面、４・・・・・・反応ガス供給管、５・・・・・・
上側電極、６・・・・・・加熱ヒータプロツク、７・・
・・・・半導体基板、８・・・・・・サセプタ、９・・
・・・・熱電対、１０・・・・・・チユーブヒータ、１
１・・・・・・支柱、１２・・・・・・排気口、１３・
・・・・・真空計、１４・・・・・・ドア、１５ａ〜１
５ｄ・・・・・・隔壁。
は本発明の一実施例のプラズマ気相成長装置の概略構造
図である。 １・・・・・・チヤンバーベース、２・・・・・・０−
リング、３・・・・・・チヤンバ一、３ａ・・・・・・
天面、４・・・・・・反応ガス供給管、５・・・・・・
上側電極、６・・・・・・加熱ヒータプロツク、７・・
・・・・半導体基板、８・・・・・・サセプタ、９・・
・・・・熱電対、１０・・・・・・チユーブヒータ、１
１・・・・・・支柱、１２・・・・・・排気口、１３・
・・・・・真空計、１４・・・・・・ドア、１５ａ〜１
５ｄ・・・・・・隔壁。
Claims (1)
- １ チャンバー内に、反応ガス供給管に繋り下面に多数
の細孔を有する中空状の上側高周波電極と下側高周波電
極を兼ねる基板加熱台とが上下に対向配置されるととも
に、前記上側高周波電極の裏面全域が、前記チャンバー
の天面に密接していることを特徴とするプラズマ気相成
長装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025379A JPS592374B2 (ja) | 1979-01-30 | 1979-01-30 | プラズマ気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1025379A JPS592374B2 (ja) | 1979-01-30 | 1979-01-30 | プラズマ気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55102239A JPS55102239A (en) | 1980-08-05 |
| JPS592374B2 true JPS592374B2 (ja) | 1984-01-18 |
Family
ID=11745145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1025379A Expired JPS592374B2 (ja) | 1979-01-30 | 1979-01-30 | プラズマ気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592374B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01133970U (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-12 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57167630A (en) * | 1981-03-13 | 1982-10-15 | Fujitsu Ltd | Plasma vapor-phase growing device |
| JPS59104118A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | プラズマ堆積装置 |
| JPS60224216A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
| JPH0732127B2 (ja) * | 1984-04-20 | 1995-04-10 | 株式会社半導体エネルギ−研究所 | プラズマ気相反応装置 |
| JPS60179033U (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-28 | 株式会社富士電機総合研究所 | 放電電極 |
| JPH01309975A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPH0245916A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Nec Kyushu Ltd | 気相成長装置 |
| JP2553256B2 (ja) * | 1991-02-12 | 1996-11-13 | 富士通株式会社 | プラズマ気相成長方法 |
| US5556474A (en) * | 1993-12-14 | 1996-09-17 | Nissin Electric Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
-
1979
- 1979-01-30 JP JP1025379A patent/JPS592374B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01133970U (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55102239A (en) | 1980-08-05 |
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