(57)【要約】【課題】平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することのできるプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法を提供すること。【解決手段】内部にプロセスガスが供給されるプロセスチャンバ１１と、プロセスチャンバ１１内に設けられ、上部電極１２と、基板が載置される下部電極１３と、下部電極１３の凹部に収納された基板搬送部１５とを有する平行平板電極１６と、平行平板電極１６間にプラズマを発生させる高周波電源１９とを備え、プロセスガスをプラズマで分解して基板に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置において、下部電極１３のプラズマ発生側の表面と、基板搬送部１５のプラズマ発生側の表面とが同じ材料で構成されている。【選択図】図１
2009200069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にプロセスガスが供給されるプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ内に設けられ、上部電極と、基板が載置される下部電極と、前記下部電極の凹部に収納された基板搬送部とを有する平行平板電極と、
前記平行平板電極間にプラズマを発生させる高周波電源とを備え、
前記プロセスガスを前記プラズマで分解して前記基板に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記下部電極のプラズマ発生側の表面と、前記基板搬送部のプラズマ発生側の表面とが同じ材料で構成されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記材料が前記基板搬送部全体を被覆していることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
内部にプロセスガスが供給されるプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ内に設けられ、上部電極と、基板が載置される下部電極と、前記下部電極の凹部に収納された基板搬送部とを有する平行平板電極と、
前記基板を所定温度まで加熱する基板加熱部と、
前記平行平板電極間にプラズマを発生させる高周波電源とを備え、
前記プロセスガスを前記プラズマで分解して前記所定温度の前記基板に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記基板搬送部のプラズマ発生側の表面が前記所定温度でも変形せず、前記下部電極と同等の電気抵抗を有する材料で構成されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板の表面に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板や絶縁基板の表面に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法に関し、特に２つの平板電極を平行に配置した平行平板電極に高周波電力を印加して基板の表面に所望の絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や絶縁基板の表面に均一な膜厚及び膜質の薄膜を形成することができるプラズマＣＶＤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法を示す図である。プラズマＣＶＤ装置１１０は、プロセスチャンバ１１１と、プロセスチャンバ１１１内に設けられ、上部電極１１２と、アース接続された下部電極１１３と、下部電極１１３の凹部に収納された基板搬送部１１５とを有する平行平板電極１１６と、下部電極１１３に組み込まれて下部電極１１３上の基板１２３を加熱する基板過熱部（図示せず）と、プロセスガス（材料ガス）をプロセスチャンバ１１１内に供給するガス供給管１１７と、プロセスガスを基板表面に均一に分散させるガス分散部１１８と、平行平板電極１１６間、すなわち上部電極１１２と下部電極１１３及び基板搬送部１１５との間にプラズマ１２１を発生させる高周波電源１１９とを備えている。
【０００４】
基板搬送部１１５は一般には支持ピンと呼ばれている。基板１２３を搬送アーム（図示せず）を用いてプロセスチャンバ１１１内に搬入した後に、下部電極１１３から突出した状態にある基板搬送部１１５に載置する。そして、基板搬送部１１５を下部電極１１３の凹部に収納した状態にすることで基板１２３を下部電極１１３に載置する。上部電極１１２及び下部電極１１３には安価で加工の容易なアルミニウム合金を用い、基板搬送部１１５には基板過熱部の設定温度で変形しない材料、例えばセラミックスを用いている。
【０００５】
プラズマＣＶＤ装置１１０は、基板１２３をプロセスチャンバ１１１内に搬入する前に
平行平板電極１１６の表面に電極被覆膜１２２、１２２ａを形成してパーティクルの発生を抑制する（第１の工程）。基板１２３をプロセスチャンバ１１１内に搬入し下部電極１１３に載置して、基板１２３の表面に所望の絶縁膜を形成する（第２の工程）。基板１２３をプロセスチャンバ１１１から搬出し、平行平板電極１１６表面の電極被覆膜１２２を除去してプロセスチャンバ１１１内を第１の工程前の状態にする（第３の工程）。第１、第２、第３の工程を順番に繰り返して実施する場合もあるし、第１、第２の工程を複数回繰り返して実施してから第３の工程を実施する場合もある。
【特許文献１】特開２００１−５９１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のプラズマＣＶＤ装置１１０では、第１の工程において下部電極１１３のアルミニウム合金による表面電位と基板搬送部１１５のセラミックスによる表面電位とが異なり、プロセスチャンバ１１１内で発生させたプラズマの密度分布が不均一となる。このために、図７に示すように形成する電極被覆膜１２２、１２２ａは下部電極１１３上の電極被覆膜１２２と基板搬送部１１５上の電極被覆膜１２２ａとで膜厚及び膜質が異なってしまう。
【０００７】
第２の工程においても、電極被覆膜１２２、１２２ａの異なる膜厚及び膜質の影響によりプロセスチャンバ１１１内で発生させたプラズマ１２１の密度分布が不均一となり、形成する絶縁膜は基板１２３表面で膜厚及び膜質が不均一となる。第３の工程においても、発生させたプラズマの密度分布が第１の工程と同様に不均一であるため、オーバーエッチにより剥き出しになった電極のアルミニウム合金とクリーニングガスのＣ２Ｆ６とが反応して起こる基板搬送部１１５上にある上部電極１１２のフッ化が下部電極１１３上にある上部電極１１２のフッ化よりも促進されて上部電極の表面電位が不均一となる。
【０００８】
第１、第２、第３の工程を繰り返すことにより、基板搬送部１１５上と下部電極１１３上との表面電位の差が大きくなり、基板１２３の表面に形成される絶縁膜の膜厚及び膜質のばらつきが大きくなる。
【０００９】
図８は従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法における累積処理枚数と基板面内の膜厚ばらつきとの関係を示す図である。累積処理枚数が多くなると基板１２３面内における絶縁膜の膜厚ばらつきが大きくなっている。つまり、従来のプラズマＣＶＤ装置１１０は、下部電極１１３と基板搬送部１１５との表面電位差により、平行平板電極１１６間に発生するプラズマの密度分布が不均一となり、基板１２３の表面に形成する絶縁膜の膜厚及び膜質のばらつきが大きくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することのできるプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、内部にプロセスガスが供給されるプロセスチャンバと、プロセスチャンバ内に設けられ、上部電極と、基板が載置される下部電極と、下部電極の凹部に収納された基板搬送部とを有する平行平板電極と、平行平板電極間にプラズマを発生させる高周波電源とを備え、プロセスガスをプラズマで分解して基板に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、下部電極のプラズマ発生側の表面と、基板搬送部のプラズマ発生側の表面とが同じ材料で構成されている。
【００１２】
この構成により、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【００１３】
また、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、上記材料が基板搬送部全体を被覆している。
【００１４】
この構成により、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【００１５】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、内部にプロセスガスが供給されるプロセスチャンバと、プロセスチャンバ内に設けられ、上部電極と、基板が載置される下部電極と、下部電極の凹部に収納された基板搬送部とを有する平行平板電極と、基板を所定温度まで加熱する基板加熱部と、平行平板電極間にプラズマを発生させる高周波電源とを備え、プロセスガスをプラズマで分解して所定温度の基板に絶縁膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、基板搬送部のプラズマ発生側の表面が所定温度でも変形せず、下部電極と同等の電気抵抗を有する材料で構成されている。
【００１６】
この構成により、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【００１７】
本発明の絶縁膜形成方法は、上記のプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板の表面に絶縁膜を形成する。
【００１８】
この方法により、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法は、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。プラズマＣＶＤ装置１０は、プロセスチャンバ１１と、プロセスチャンバ１１内に設けられ、上部電極１２と、アース接続された下部電極１３と、下部電極１３の凹部に収納されてプラズマ発生領域側を被覆材１４で被覆された基板搬送部１５とを有する平行平板電極１６と、下部電極１３に組み込まれて下部電極１３上の基板を所定温度にまで加熱する基板過熱部（図示せず）と、プロセスガス（材料ガス）をプロセスチャンバ１１内に供給するガス供給管１７と、プロセスガスを基板表面に均一に分散させるガス分散部１８と、平行平板電極１６間、すなわち上部電極１２と下部電極１３及び基板搬送部１５との間にプラズマを発生させる高周波電源１９とを備えている。
【００２２】
上部電極１２及び下部電極１３にはアルミニウム合金を用い、基板搬送部１５には基板過熱部の設定温度で変形しない材料、例えばセラミックスを用いる。被覆材１４には下部電極１３と同一の材料であるアルミニウム合金を用いる。つまり、平行平板電極１６のプラズマ発生領域側を同一の材料で構成することにより、平行平板電極１６の表面電位を均一にすることができ、プラズマの密度分布を均一にすることができる。また、被覆材１４と基板搬送部１５とを積層構造にすることにより、基板が大型化してもその重さによって被覆材１４及び基板搬送部１５が変形することなく基板を搬送することができる。
【００２３】
図２及び図３はそれぞれ本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の別の構成を示す図である。どちらの図も下部電極１３を中心に抜き出して示している。図２に示す構成では、被覆材１４が基板搬送部１５全体を被覆している。図３に示す構成では、基板搬送部２０には基板加熱部により所定温度まで加熱されても変形せず、下部電極１３と同等の電気抵抗を有する材料、例えばＮｉ合金を用いており、基板搬送部２０上に被覆材を設けることをしていない。  
【００２４】
図４乃至図６はそれぞれ本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法の一工程を示す図である。
【００２５】
図４に示すように、第１の工程として、プロセスチャンバ１１内の平行平板電極１６間にプロセスガスをガス供給管１７、ガス分散部１８を介して供給する。高周波電源１９により平行平板電極１６間に高周波電力を印加し、プラズマ２１を平行平板電極１６間に発生させ、プロセスガスを分解して、平行平板電極１６の表面に電極被覆膜２２を形成する。本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０は、平行平板電極１６の表面電位差がなく、プラズマ２１の密度分布が均一であるため、膜厚及び膜質の均一な電極被覆膜２２を形成することができる。
【００２６】
次に図５に示すように、第２の工程として、絶縁膜を形成する基板２３を基板搬送部１５を用いてプロセスチャンバ１１内に搬入して下部電極１３に載置する。プロセスガスをガス供給管１７、ガス分散部１８を介して平行平板電極１６間に供給する。高周波電源１９より平行平板電極１６間に高周波電力を印加し、絶縁膜を形成するために必要なプラズマ２１を平行平板電極１６間に発生させ、プロセスガスを分解し、基板２３の表面に所望の絶縁膜を形成する。平行平板電極１６には均一な電極被覆膜２２が形成されているため、プラズマ２１の密度分布を均一にすることができ、基板２３の表面に均一な絶縁膜を形成することができる。
【００２７】
次に図６に示すように、第３の工程として、基板をプロセスチャンバ１１から基板搬送部１５を用いて搬出した後、プロセスチャンバ１１にクリーニングガス（例えば、Ｃ２Ｆ６）をガス供給管１７、ガス分散部１８を介して平行平板電極１６間に供給する。高周波電源１９より平行平板電極１６間に高周波電力を印加し、平行平板電極１６表面の電極被覆膜２２を除去する。
【００２８】
第３の工程は平行平板電極１６表面に形成された電極被覆膜２２を除去し、プロセスチャンバ１１内を第１の工程前の状態にするために実施する。本実施の形態の第３の工程は第１の工程と同様に平行平板電極１６の表面電位差がないために、電極被覆膜２２を均一に除去することができる。
【００２９】
本実施の形態では、第１、第２、第３の工程を順番に繰り返して実施する場合でも、第１、第２の工程を複数回繰り返して実施してから第３の工程を実施する場合でも、平行平板電極１６間で発生させるプラズマ２１の密度分布を均一にして、基板２３表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができる。
【００３０】
なお、本発明の下部電極のプラズマ発生側の表面と基板搬送部のプラズマ発生側の表面とを同じ材料で構成すること、この材料が基板搬送部全体を被覆していること、基板搬送部のプラズマ発生側の表面が所定温度でも変形せず、かつ下部電極と同等の電気抵抗を有する材料で構成されていることはプラズマＣＶＤ装置にのみ適用されるものではなく、他の成膜装置にも適用することができる。また、絶縁膜形成方法にのみ適用されるものではなく、他の膜形成方法にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のプラズマＣＶＤ装置及び絶縁膜形成方法は、平行平板電極間で発生させるプラズマの密度分布を均一にして、基板表面に均一な膜厚及び膜質の絶縁膜を形成することができるものであって、基板の大口径化が進む半導体装置の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の別の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の別の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法の一工程を示す図
【図５】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法の一工程を示す図
【図６】本発明の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法の一工程を示す図
【図７】従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法を示す図
【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた絶縁膜形成方法における累積処理枚数と基板面内の膜厚ばらつきとの関係を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１０    プラズマＣＶＤ装置
１１    プロセスチャンバ
１２    上部電極
１３    下部電極
１５，２０    基板搬送部
１６    平行平板電極
１９    高周波電源
２１    プラズマ
２３    基板
【図１】
2009200069.tif 000003
【図２】
2009200069.tif 000004
【図３】
2009200069.tif 000005
【図４】
2009200069.tif 000006
【図５】
2009200069.tif 000007
【図６】
2009200069.tif 000008
【図７】
2009200069.tif 000009
【図８】
2009200069.tif 000010