(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、この反応容器の内部を排気する排気手段と、前記反応容器内に基板を配置するための基板保持体と、この基板保持体に熱を与える加熱手段と、前記基板保持体の周囲に配置され、パージガスを前記基板の周囲に吹き出すためのパージガス通路を形成するシールド部材と、前記パージガス通路に前記パージガスを供給するパージガス供給手段と、前記反応容器内に反応ガスまたはクリーニングガスを供給するガス供給部を備え、前記ガス供給部から前記反応ガスを供給し、前記基板の表面に薄膜を形成すると共に、定期的に前記ガス供給部から前記クリーニングガスを供給し、クリーニング用放電を発生して前記基板保持体と前記シールド部材に付着した膜を除去するＣＶＤ装置において、
前記基板保持体および前記シールド部材は高周波電力供給機構に接続され、前記ガス供給部はアースに接続され、前記ガス供給部に、前記ガス供給部に取り付けられ前記基板の方向に向かって延設された固定部分と、この固定部分の先端に設けられた端部分とからなり、前記膜の周囲の空間に前記クリーニング用放電を集中して発生する補助電極を設けることを特徴とするＣＶＤ装置の電極装置。
【請求項２】
前記補助電極は、前記固定部分は円筒部であり、前記端部分は前記円筒部の先端開口部の周縁に設けられたつば部であることを特徴とした請求項１記載のＣＶＤ装置の電極装置。
【請求項３】
前記補助電極の材料が耐食性金属材料であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＶＤ装置の電極装置。
【請求項４】
前記補助電極の前記円筒部の半径が前記基板の半径以下であることを特徴とする請求項２記載のＣＶＤ装置の電極装置。
【請求項５】
前記補助電極の前記つば部の径方向の長さは、前記基板保持体および前記シールド部材に付着した前記膜の径方向の付着範囲以上の長さであることを特徴とする請求項２記載のＣＶＤ装置の電極装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＶＤ装置の電極装置に関し、特に、半導体デバイス製造工程において化学反応に基づく気相成長を利用して基板上に薄膜を形成する熱ＣＶＤ装置において、クリーニング速度を高め、膜形成における生産性を高めた電極装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体デバイス製造の分野において素子の集積化と微細化がますます進んでいる。素子の微細化は、製造工程において新しい技術を要求する。例えば、微細ホール内への充分な膜の埋込み、素子内の段差を軽減する工夫、および高電流密度を原因とした発熱やエレクトロマイグレーションによる断線の予防などの技術を要求する。これらの要求に応える新しい製造工程の１つとして、スパッタリング法による薄膜の形成方法に代わって熱ＣＶＤ法（化学的気相成長法）による薄膜の形成方法が注目されている。現在、熱ＣＶＤ法では、Ｈ２  とＷＦ６  （六フッ化タングステン）ガスのよるＷ膜成膜や、ＴＤＥＡＴ（テトラジエチルアミノチタン）またはＴＤＭＡＴ（テトラジメチルアミノチタン）などの有機金属ガスを原料としたＴｉＮ膜の成膜がある。
【０００３】
上記の熱ＣＶＤ法を用いれば、ホール径０．３５μｍ以下、アスペクト比４以上のホールにおいても充分な段差被覆性を得ることができ、素子内の平坦化やエレクトロマイグレーション防止の要求に応えることができる。
【０００４】
図７を参照して従来のＢ−Ｗ（ブランケットタングステン）膜を基板上に形成するための熱ＣＶＤ装置の例を説明する。
【０００５】
当該熱ＣＶＤ装置では反応容器１１内の上方位置にガス供給板１２が設けられ、下方位置に導電性の基板保持体１３が設けられる。基板保持体１３の上面に基板１４が配置される。基板保持体１３の平面形状は円形であり、基板保持体１３は絶縁物の支持部材１５で複数箇所支持されている。また反応容器１１の下壁部には透光性の石英窓１６が設けられる。
【０００６】
反応ガス供給板１２の下面には複数のガス吹出し孔１７が形成され、反応ガス供給機構１８およびガス供給管１９で供給された反応ガスがガス吹出し孔１７から吹出し、反応容器１１内に導入される。ガス供給板１２の下面は、基板保持体１３の上に配置された基板１４に対向している。ガス供給板１２で反応ガスが供給され、基板１４の表面に所望の薄膜が形成される。反応容器１１内で生じた未反応ガスおよび副生成ガスは排気部２０から外部へ排気される。なお排気用真空ポンプの図示は省略されている。
【０００７】
基板保持体１３の周囲には、リング板部２１ａと筒部２１ｂからなるシールド部材２１が配置される。シールド部材２１は導電性を有する部材であって、そのリング板部２１ａは基板保持体１３の上側であってその上面から隙間を開けて基板１４の周囲に配置され、筒部２１ｂは基板保持体１３の周囲にこれを囲むような形で配置される。シールド部材２１は、反応容器１１の底壁に設けられたリング状絶縁部材２２の上に配置される。
【０００８】
上記構成によって、反応容器１１の下壁、シールド部材２１のリング板部２１ａおよび筒部２１ｂ、基板保持体１３によって、パージガス供給機構２３とパージガス導入部２４で導入されるパージガス（不活性ガス等）を流すための通路が形成される。パージガス導入部２４を経由して反応容器１１内に導入されたパージガスは、リング板部２１ａと基板保持体１３との間に形成された隙間を通過し、基板１４の全周囲から反応容器１１内に吹き出される。上記構成によれば、ガス供給板１２によって供給された反応ガスが、上記隙間内に侵入し、基板保持体１３の周囲や石英窓１６に成膜されるのを防止できる。またシールド部材２１は、加熱されている基板保持体１３の表面が反応ガスに直接に曝されるのを防止する働きも有する。
【０００９】
反応容器１１の下壁部に設けられた石英窓１６の下方には、反射部を備えた環状のランプ支持部材２５が配置される。ランプ支持部材２５には、ほぼ等間隔で複数の加熱ランプ２６が配置される。加熱ランプ２６から生じた輻射熱は石英窓１６を通して基板保持体１３に与えられ、基板保持体１３を加熱する。基板１４は、基板保持体１３から伝導される熱によって加熱される。基板保持体１３の温度は内部に埋め込まれた熱電対２７によって測定され、その測定データは、その後、図示しない制御装置にフィードバックすることにより基板保持体１３の温度制御に使用される。
【００１０】
反応容器１１はアース２８に接続される。また基板保持体１３とシールド部材２１には整合回路２９を介して高周波電源３０が接続され、これにより基板保持体１３とシールド部材２１に高周波が印加されるようになっている。３１は、反応容器１１で接続線を挿通するための絶縁部である。
【００１１】
上記構成によれば、基板保持体１３に配置された基板１４に対しガス供給板１２から反応ガスが導入され、基板１４の上に所望の薄膜が形成される。反応容器１１内で生じた未反応ガスや副生成ガスは排気部２０から排気される。成膜の間、パージガス導入部２４、パージガス供給路、パージガス吹出し用の隙間を通してパージガスが供給され、基板１４の周囲からパージガスを吹出すことによって反応ガスが上記隙間に侵入するのを防ぎ、石英窓１６等に成膜が行われるのを防いでいる。
【００１２】
上記従来の熱ＣＶＤ装置における通常の成膜条件は、成膜初期核形成の段階として、成膜ガスとしてＷＦ6の供給流量は２〜１０sccm、ＳｉＨ4は２〜１０sccm、パージガスとしてＡｒの供給流量は１００〜５００sccm、成膜温度は４００〜５００℃、成膜圧力は６６〜１３３０Ｐａで成膜が行われ、続いて、Ｈ2還元により厚膜が形成される成膜条件は、ＷＦ6は５０〜２００sccm、Ｈ2は５００〜２０００sccm、パージガスＡｒは３００〜１０００sccm、成膜温度は４００〜５００℃、成膜圧力は４０００〜９０００Ｐａである。
【００１３】
一方、図８に示すように、基板１４以外の基板保持体１３やシールド部材２１のリング板部２１ａの一部には、構造上、膜３２が付着する。この付着膜３２は、本来望ましくないものであり、半導体デバイス製造で歩留まり劣化の原因であるパーティクル発生の原因となるため、従来の熱ＣＶＤ装置では、１枚の基板ごと、またはロット枚数ごとに、条件を設定してＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を行い、これによって付着膜３２を除去するようクリーニングしていた。ＲＩＥによるクリーニング処理は、クリーニングガス供給機構３３、ガス供給管１９、ガス供給板１２を介してクリーニングガスを、所望の減圧状態の反応容器１１内に供給することにより行われる。
【００１４】
クリーニングガスとしてＣＦ４  とＯ２  が用いられる場合に、通常のクリーニング条件は、ＣＦ４  の供給流量が５０〜１５０ｓｃｃｍ、Ｏ２  の供給流量が２０〜９０ｓｃｃｍ、圧力が９０〜３００Ｐａ、基板保持体１３とシールド部材２１に印加される高周波電力が３００〜６００Ｗである。
【００１５】
以上のように、従来の熱ＣＶＤ装置を用いた膜形成方法における生産性は、成膜工程における成膜速度とクリーニング工程におけるクリーニング速度の両方に依存して決まる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の熱ＣＶＤ装置には、次のような問題がある。
【００１７】
平行平板型の電極装置を有する熱ＣＶＤ装置によれば、基板保持体１３における基板１４の周囲に位置する上面部分や基板１４の周囲に配置されたシールド部材２１の一部に付着した膜３２をクリーニングする目的でＲＩＥの放電を発生した場合、基板保持体１３とガス供給板１２の間の空間全体で放電が発生する。かかるＲＩＥによれば、除去すべき付着膜３２の付近以外の広い空間に放電が生じるので、放電の電力が分散し、上記付着膜３２が除去される速度、すなわちクリーニング速度が小さくなるという欠点がある。
【００１８】
また従来の熱ＣＶＤ装置において、クリーニング速度を向上させる目的で放電の圧力を高くすると、放電が不安定となり、ガス供給板１２と基板保持体１３およびシールド部材２１との間よりも、シールド部材２１と反応容器１１の壁との間など、比較的に狭い空間で放電が起き、効率の悪い結果となる。
【００１９】
さらに、基板保持体１３とガス供給板１２の間の距離を狭くし、比較的高い圧力とすることによって、放電を安定させることも考えられる。しかしながら、基板保持体１３は通常４００〜５００℃の高温状態であるため、基板保持体１３に接近したガス供給板１２の表面温度は上昇し、そこに成膜が生じる。その結果、半導体製造において歩留まり劣化の原因であるパーティクルを発生させる結果を招いたり、基板搬送のための間隔を確保するため、ガス供給板１２または基板保持体１３を上下させるための駆動機構を設ける必要が生じる。そのため、ＣＶＤ装置の内部構造が複雑になり、メンテナンス性の低下、故障率の増大等の問題が起きる。
【００２０】
本発明の目的は、前述の問題を解決し、高速なクリーニング処理を行い、基板上での膜形成において高い生産性が得られるようにしたＣＶＤ装置の電極装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段および作用】
第１の本発明（請求項１に対応）に係るＣＶＤ装置の電極装置は、反応容器、この反応容器の内部を望ましい減圧状態（圧力状態）となるように排気する排気装置、反応容器の内部の所定の箇所に基板を配置するための基板保持体、基板保持体に熱を与える加熱装置、基板保持体の周囲に配置され、パージガスを基板の周囲に吹き出すためのパージガス通路を形成するシールド部材、パージガス通路にパージガスを供給するパージガス供給装置、反応容器内に反応ガス（成膜工程）またはクリーニングガス（クリーニング工程）を供給するガス供給部を備えるＣＶＤ装置に設けられるものである。かかるＣＶＤ装置では、成膜工程時にガス供給部から反応ガスを供給し基板表面に薄膜を形成すると共に、適当なタイミングで定期的にクリーニング工程を実行し、同じガス供給部からクリーニングガスを供給しクリーニング用の放電を発生して基板保持体とシールド部材の露出面に付着した膜を除去するように構成される。基板保持体およびシールド部材は高周波電力供給機構に接続され、ガス供給部はアースに接続されることにより、基板保持体およびシールド部材と、ガス供給部とで実質的に平行状態で対向する上記電極装置が構成され、さらに、ガス供給部に、ガス供給部に取り付けられ基板の方向に向かって延設された固定部分と、この固定部分の先端に設けられた端部分とからなり、付着膜の周囲の空間にクリーニング用放電を集中して発生するための所定の形態を有する補助電極を設けるように構成される。
【００２２】
ＣＶＤによる成膜工程では基板保持体やシールド部材の表面において本来膜の付着が望ましくない箇所に膜が付着されるので、これをクリーニング工程で放電を発生して取り除くようにしている。このクリーニング用放電を、専用の補助電極を設けることにより、取り除くべき付着膜の近傍の空間に限定して集中的に発生させるようにする。補助電極の形態を利用してクリーニング用放電を所望の箇所に限定して集中的に発生させるための条件として、排気装置の排気機能によって反応容器内の圧力を比較的に高い圧力値に設定することが望ましい。このように所望のクリーニング用放電を発生させることによって、クリーニング速度を高めることができ、効率よく付着膜の除去を行うことが可能となる。さらに、端部分は、平板なリング板形態を有し、前述の付着膜が堆積する基板保持体やシールド部材の表面を所定に間隔を開けて覆いかつ対向するごとく配置される。そして端部分と当該表面との間の空間で、クリーニング用の放電が集中的に発生する。
【００２３】
第２の本発明（請求項２に対応）に係るＣＶＤ装置の電極装置は、上記第１の発明の構成において、実用上の観点で好ましくは、上記補助電極で、上記固定部分は円筒部であり、上記端部分はこの円筒部の先端開口部の周縁に設けられたつば部である。つば部は、平板なリング板形態を有し、前述の付着膜が堆積する基板保持体やシールド部材の表面を所定に間隔を開けて覆いかつ対向するごとく配置される。そしてつば部と当該表面との間の空間で、クリーニング用の放電が集中的に発生する。
【００２４】
上記円筒部は必ず必要なものではなく、つば部と同等な働きを有する部分と、当該部分を上記ガス供給部に固定するための部分からなることで十分である。
【００２５】
なお、上記ガス供給部には冷却機構が設けられることが望ましい。この冷却機構によってガス供給部と上記補助電極の温度上昇を防止することができる。また補助電極の内部に、水等の冷却媒体が流れるように構成することもできる。
【００２６】
第３の本発明（請求項３に対応）に係るＣＶＤ装置の電極装置は、上記第１または第２の発明の構成において、補助電極の材料として、モネルやニッケル等の耐食性金属材料が使用されることが好ましい。補助電極は、放電に直接に晒されることになるので、耐蝕性を有する導電性部材が使用されることは望ましいことである。
【００２７】
第４の本発明（請求項４に対応）に係るＣＶＤ装置の電極装置は、上記第２の発明の構成において、補助電極の円筒部の半径が基板の半径以下であるように構成される。上記つば部の下面が、付着膜が生成された面をすべて有効に覆うようにするためには、円筒部の半径を上記条件が満たされるように設定することが好ましい。
【００２８】
第５の本発明（請求項５に対応）に係るＣＶＤ装置の電極装置は、上記第２の発明において、補助電極のつば部の径方向の長さは、基板保持体およびシールド部材に付着した膜の径方向の付着範囲以上の長さであるように設定される。つば部の形態に関して、その寸法を上記のように定めることによって、成膜工程の際に生じた膜の付着面をすべて覆い、これによって望ましいスペースにクリーニング用の放電を発生させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
本発明の特徴は電極部分の構造と形状にある。特徴部を説明する前に、図１を参照して本発明に係る電極装置が備えられるＣＶＤ装置の全体構成について概説する。ＣＶＤ装置の基本的な構成は前述した従来装置と同じであり、熱ＣＶＤ装置としての構成を有する。図１において図７で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付す。
【００３１】
反応容器１１はアースされ、その内部の上方位置にガス供給板１２、下方位置に基板１４を載置した導電性基板保持体１３が設けられる。基板保持体１３は絶縁物の支持部材１５で支持される。ガス供給板１２は反応容器１１に取り付けられ、アース電位に保持される。ガス供給板１２は、ガス供給管１９を介して反応ガス供給機構１８とクリーニングガス供給機構３３に接続される。またガス供給板１２の下面には複数のガス吹出し孔１７が形成され、ガス供給管１９で供給された反応ガス（成膜工程時）またはクリーニングガス（クリーニング工程時）がガス吹出し孔１７から吹出され、反応容器１１内に導入される。反応容器１１の内部であってガス供給板１２内には水冷機構４１が設けられる。さらに反応容器１１の下壁部で、基板保持体１３の下側には透光性の石英窓１６が設けられる。
【００３２】
ガス供給板１２で供給された反応ガスによって基板１４の表面に所望の薄膜が形成される。反応容器１１内で生じた未反応ガスおよび副生成ガスは排気部２０から外部へ排気される。
【００３３】
基板保持体１３の周囲には、リング板部２１ａと筒部２１ｂからなる導電性の上記シールド部材２１が配置され、このシールド部材２１は、反応容器１１の底壁に設けられたリング状絶縁部材２２の上に設けられる。反応容器１１の下壁、シールド部材２１、基板保持体１３によって、パージガス供給機構２３とパージガス導入部２４で導入されるパージガス（アルゴン等の不活性ガス）を流す通路が形成される。パージガスは、リング板部２１ａと基板保持体１３との間に形成された隙間を通過し、基板１４の周囲から反応容器１１内に吹き出される。これによって、反応ガスが上記隙間内に侵入し、基板保持体１３の周囲や石英窓１６等に成膜されるのを防止する。
【００３４】
反応容器１１の石英窓１６の下方にはランプ支持部材２５が配置される。ランプ支持部材２５には複数の加熱ランプ２６が配置される。加熱ランプ２６からの輻射熱は石英窓１６を通して基板保持体１３に与えられ、基板保持体１３を加熱する。基板１４は、基板保持体１３から伝導される熱によって加熱される。基板保持体１３の温度は熱電対２７によって測定され、その測定データは図示しない制御装置にフィードバックすることにより基板保持体１３の温度制御に使用される。
【００３５】
基板保持体１３とシールド部材２１には整合回路２９を介して高周波電源３０が接続され、これにより基板保持体１３とシールド部材２１に高周波電力が印加される。
【００３６】
上記構成によって、基板保持体１３に配置された基板１４に対しガス供給板１２から反応ガスが導入され、基板１４上に所望の薄膜が形成される。未反応ガスや副生成ガスは排気部２０から排気される。成膜の間、パージガスが供給され、反応ガスがリング板部２１ａと基板保持体１３の間の隙間に侵入するのを防いでいる。通常の成膜条件は、従来の技術の箇所で説明した通りである。
【００３７】
また既に述べた通り、成膜工程において基板保持体１３の基板周囲の上面部分、シールド部材２１のリング板部２１ａの上面内周端付近にＷ膜３２が付着する。付着したＷ膜３２を或る成膜回数の間隔で除去するためのＲＩＥによるクリーニング工程を行う。
【００３８】
本実施形態によるＣＶＤ装置では、平行平板型電極装置の一方の電極（アース電極）を形成するガス供給板１２にクリーニング用の補助電極４２が付設される。この補助電極４２は、本実施形態の場合、好ましくは円筒形の筒部４２ａと、筒部４２ａの下端の開口部の全周縁に設けられたつば部４２ｂとからなり、導電性部材で形成される。つば部４２ｂは、好ましくは基板保持体１３の上面に平行になるように形成されている。本実施形態では、補助電極４２を以下「フード」と呼ぶことにする。このように、ガス供給板１２の下面の吹出し孔１７が形成された領域の周囲にフード４２を取り付けることにより、クリーニング工程における付着膜３２のクリーニング速度を高めることが可能となる。以下その理由について述べる。
【００３９】
成膜工程が終了し、反応容器１１の内部圧力が十分に低下するまで排気が行われた後、基板１４は反応容器１１内から取り出される。ＲＩＥクリーニングの工程を行う場合は、続いて一定量のクリーニングガスを、クリーニングガス供給機構３３、ガス供給管１９、ガス供給板１２より反応容器１１内に導入し、所定の圧力で安定させてから放電を行う。この放電は、高周波電源３０と整合回路２９を主要な構成部分とした高周波電力印加機構により、反応容器１１と電気的に絶縁されかつアースに対しても絶縁された基板保持体１５およびシールド部材２１に高周波電力を印加することによって行われる。高周波電力印加機構は絶縁部３１によって反応容器１１と電気的に絶縁される。シールド部材２１も絶縁部材２２によって反応容器１１と電気的に絶縁されている。
【００４０】
本実施形態によるＣＶＤ装置において、Ｗ膜（タングステン膜）を基板１４に形成する場合は、クリーニングガスとして例えばＣＦ４  とＯ２  を使用する。通常のクリーニング条件は、ＣＦ４  の流量が５０〜１５０ｓｃｃｍ、Ｏ２  の流量が２０〜９０ｓｃｃｍ、圧力が９０〜３００Ｐａ、高周波電力が３００〜６００Ｗである。これは従来装置の場合と同じである。さらに、使用される高周波の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚである。反応容器１１内は放電が起こりやすい減圧状態になっている。一方、反応容器１１の壁、ガス供給板１２、フード４２は前述の通りアースに接地されている。
【００４１】
基板保持体１３およびシールド部材２１とガス供給板１２との間の距離は、好ましくは約７０ｍｍ、基板保持体１３およびシールド部材２１とフード４２との距離は好ましくは約１５ｍｍである。
【００４２】
フード４２の材料は、クリーニングガスによる腐食が起こらないように、耐食性金属（合金を含む）のモネルやニッケルが使用されることが好ましい。また本実施形態ではシールド部材２１も材料としてモネルを用いている。
【００４３】
前述の放電は、高周波電力を印加した電極とアース電極との間で発生する。本実施形態の場合、高周波電力を印加した電極は、基板保持体１３およびシールド部材２１であり、アース電極は、反応容器１１、ガス供給板１２、フード４２である。或る一定の高周波電力を印加した場合には、通常、放電条件であるガスの種類、圧力などによって放電の起こりやすい電極間距離が異なってくることが知られている。このことを、図２および図３を参照して説明する
【００４４】
図２は、通常の高周波放電における、電極間距離および圧力の積と放電開始電圧との関係（パッシェンの法則）を示した図である。この図は、「プラズマ基礎工学」（堤井信力著、（株）内田老鶴圃）の３８〜４２頁を参照している。電極間距離および圧力の積と放電開始電圧との関係は、ガスの種類によって決まる関係であり、この関係では、放電開始電圧には極小値ａが存在し、圧力が高いほど電極間距離が小さい空間で放電しやすいという特性を示している。図３は、実際に一定流量のクリーニングガスを反応容器１１内に流し、反応容器内の圧力を例えば３通り（７０Ｐａ以下、７０〜４００Ｐａ、４００Ｐａ以上）に変化させた場合の、反応容器１１内で生じる放電の様子を示している。
【００４５】
図３（Ａ）に示されるように、内部圧力が約７０Ｐａ以下では基板保持体１３およびシールド部材２１とガス供給板１２との間の空間全体に放電４３が発生する。内部圧力が約７０Ｐａ〜４００Ｐａになると、図３（Ｂ）に示すように、前述の空間全体の放電４３（弱くなる）に加えて、基板保持体１３およびシールド部材２１とフード４２のつば部４２ｂとの間に放電４４が集中し始める。この放電４４の発生箇所はつば部４２ｂの形態によって決められ、付着膜３２の近傍の周囲空間に限定して放電４４が発生する。さらに、内部圧力が約４００Ｐａ以上となると、図３（Ｃ）に示すように、空間全体の放電４３が消え、基板保持体１３およびシールド部材２１とフード４２との間のみで放電４４が生じるようになる。
【００４６】
以上のように本実施形態では、一般的に、比較的低圧条件では、電極間距離が大きい空間、すなわち基板保持体１３およびシールド部材２１とガス供給板１２との間の約７０ｍｍの間隔で放電が発生しやすく、他方、比較的高圧条件では、電極間距離が小さい空間、すなわち基板保持体１３およびシールド部材２１とフード４２との間の約１５ｍｍの間隔で放電が発生しやすいという特性を有する。換言すると、本実施形態によれば、クリーニング工程において、反応容器１１内の圧力を比較的高い圧力としても、フード４２を設置することによって除去すべき付着膜３２の近傍で放電を安定して発生させることができる。
【００４７】
またクリーニング工程における内部圧力、基板保持体１３およびシールド部材２１とフード４２との距離、フード４２の筒部４２ａの径およびつば部４２ｂの長さを最適化することによって、基板１４への成膜処理の際に基板保持体１３やシールド部材２１上に付着した膜３２の部分に沿って集中して放電を発生することができ、従って反応容器１１内の空間全体に放電を発生させて付着膜３２を除去するクリーニングの場合に比べて、各段にエッチング速度を高めることができ、短時間でクリーニングを終了させることができる。
【００４８】
本発明者らの研究によれば、Ｗ膜を形成する熱ＣＶＤの場合、基板１４以外に膜が付着する箇所は、図１（または図８）の符号３２で示したように、基板保持体１３上の基板径より外側の一部およびシールド部材２１の内周端付近であり、一回の成膜で基板１４上にＷ膜が０．６μｍ堆積する場合、シールド部材２１には内周端より５ｍｍ程度に渡ってＷ膜が付着し、成膜を重ねると付着範囲は徐々に広がっていき、５０枚程度の成膜では約３０ｍｍの幅となることが判明した。
【００４９】
従って、フード４２の筒部４２ａの径は基板径と同じか、またはそれより小さい径でよい。また、つば部４２ｂの長さ（筒部４２ａの径方向と同方向の長さ）は、基板１枚処理ごとにクリーニングを行う場合には、基板１４の半径と筒部４２ａの半径との差の距離と、基板１４とシールド部材２１の内周端との距離（基板保持体１３上で露出している部分の径方向距離）と、シールド部材２１の上面でＷ膜が付着した５ｍｍの幅部分との合計の長さが最適である。また５０枚の成膜毎にクリーニングを行う場合には、つば部４２ｂの長さは、シールド部材２１の上面でＷ膜が付着した３０ｍｍの幅部分の長さを用いて、上記と同様に決定される。
【００５０】
また基板保持体１３とフード４２の距離は、基板搬送で支障のない距離まで短くするものとし、本実施形態では前述の通り１５ｍｍに設定されている。
【００５１】
図４は、Ｗの除去速度をフード４２のない従来の熱ＣＶＤ装置と本実施形態による熱ＣＶＤ装置を比較した図である。ＣＦ4の流量を１１０sccmで固定し、Ｏ2流量を１０〜９０sccmで変化させた場合である。その他の条件は、クリーニング圧力が２００Ｐａ、印加電力が６００Ｗである。図４のグラフによれば、本実施形態による熱ＣＶＤ装置は、Ｗ除去速度、すなわちクリーニング速度は従来装置の４倍以上であり、特にＯ2の流量が５０sccm以上で除去速度が急激に増大する傾向を示している。Ｏ2の流量が５０sccm以上での除去速度の急増も本発明の効果である。これは、放電の性質が、電極間距離、圧力、Ｏ2流量の条件の組み合わせによって変化したものと考えられる。
【００５２】
また不必要にクリーニング圧力をあげると、反応副生成物が多量に生じ、悪影響を及ぼすので、適度なエッチング速度が得られる圧力条件でクリーニングは行うことが望ましい。
【００５３】
また本実施形態では、ガス供給板１２においてフード４２を取り付け位置付近の内部に水冷機構４１を設けることによってフード４２を冷却しており、その結果通常のＷ膜成膜においてもフード先端に膜が付着することはなかった。
【００５４】
次に、図５および図６を参照して本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態では、補助電極の構成のみが異なり、その他の構成は前記実施形態と同じである。図５において、前記実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
図５および図６に示されるように、本実施形態の補助電極５１は、円形リング形状を有し、その外径および内径は、前記実施形態のフード４２のつば部４２ｂの外径および内径と実質的に等しい長さを有する。補助電極５１は、その下面の平面形状は、前記つば部４２ｂの形状と同じであり、つば部４２ｂと同じ位置に配置される。５２は補助電極５１をガス供給板１２の下面に固定するため支柱であり、本実施形態では例えば２本の支柱が設けられている。補助電極５１および支柱５２の内部には水等の冷却媒体が流れる通路５３が形成される。この通路は、ガス供給板１２の内部に設けられた冷却機構４１に接続される。矢印５４は冷却媒体の流れを示している。なお冷却媒体用の通路５３は省略することもできる。
【００５６】
上記構成を有する補助電極５１は、前記フード４２のつば部４２ｂと同等の機能を有し、所定のクリーニング圧力条件の下で図３で説明したようにクリーニング速度を高める所望の放電４４を発生させる。この補助電極５１では、フード４２に比較して筒部４２ａが不要となり、全体形状が簡素となる。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、ＣＶＤ装置の電極装置においてクリーニング用の補助電極を付設し、クリーニング工程時において除去したい付着膜の周囲に空間に集中して放電を発生させるようにしたため、高速なクリーニング処理を行うことができ、これによってＣＶＤ装置で高い生産性を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＶＤ装置の電極装置の第１実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図２】電極間距離および圧力の積と放電開始電圧との関係を示すグラフである。
【図３】第１実施形態における各圧力領域での放電の様子を示す図である。
【図４】第１実施形態による装置と従来装置とのＷ膜除去速度の比較を示すグラフである。
【図５】本発明に係るＣＶＤ装置の電極装置の第２実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図６】第２の補助電極の拡大斜視図である。
【図７】従来のＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図である。
【図８】図７中の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１１                                    反応容器
１２                                    ガス供給板
１３                                    基板保持体
１４                                    基板
１６                                    石英窓
１７                                    ガス吹出し孔
２０                                    排気部
２１                                    シールド部材
２１ａ                                リング板部
２１ｂ                                筒部
４２                                    補助電極（フード）
４２ａ                                筒部
４２ｂ                                つば部
５１                    補助電極
５２                    支柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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