(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気口と反応ガス導入口を有する反応室と、反応室内で基板を載置する基板台と、基板台を加熱するヒータブロックと、基板台に対して対向位置に配置され高周波電力が供給される電極とを備えたプラズマＣＶＤ装置において、基板台とヒータブロックが接触する部分のどちらか一方あるいは両方の接触面の表面の粗さが、中心線平均粗さＲａ５μｍ以上であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
真空排気口と反応ガス導入口を有する反応室と、反応室内で基板を載置する基板台と、基板台を加熱するヒータブロックと、基板台に対して対向位置に配置され高周波電力が供給される電極とを備えたプラズマＣＶＤ装置において、基板台とヒータブロックが接触する部分のどちらか一方あるいは両方の接触面に酸化アルミニウム膜が形成されており、前記酸化アルミニウム膜の厚みが１〜１５μｍであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
真空排気口と反応ガス導入口を有する反応室と、反応室内で基板を載置する基板台と、基板台を加熱するヒータブロックと、基板台に対して対向位置に配置され高周波電力が供給される電極とを備えたプラズマＣＶＤ装置において、基板台とヒータブロックの間に、基板台とヒータブロックとは異なるニッケル、モネル、インコネル、チタンのうち一つの金属板が介装されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体工業等における薄膜形成工程に利用されるプラズマＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマＣＶＤ装置は、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＳｉＯ2 （酸化珪素）及びＳｉＯＮ（酸窒化珪素）のような物質を堆積することができ、半導体においては層間絶縁膜や保護膜等の形成に利用されている。
【０００３】
以下、従来例のプラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮ膜を堆積する場合について図２を参照しながら説明する。
【０００４】
図２において、反応室２１は真空排気口２２を有しかつ接地されている。２３は電極で、高周波発振器２４からの電力がマッチングチューナー２４ａ、高周波電力供給部２４ｂを通って供給される。電極２３は反応ガス導入管２５から供給された反応ガスを反応室２１内に分散させて供給するためのガス流出孔２６を有する。２７は反応室２１と電極２３を絶縁するための絶縁リングである。２８は反応ガス導入管２５と電極２３とを絶縁するための絶縁管である。２９は基板３０を載置し、かつ基板３０を加熱するためのヒータブロックであり、ヒータ及び熱電対（図示せず）が埋め込まれている。ヒータブロック２９の材質は耐食性を考慮し、アルミニウム（Ａ５０５２）にて構成されている。ヒータブロック２９は接地されている。３１はヒータブロック２９を固定するための固定板であり、反応室２１内を真空に保つためにヒータブロック２９の貫通部にＯリング３２が取付けられている。また、電極２３、絶縁リング２７、固定板３１にも反応室２１内の真空を保つＯリング（図示せず）が設けられている。３３はＯリング３２が２００°Ｃ以上に加熱されないように固定板３１に設けられた冷却水を流す水冷溝である。
【０００５】
次に、以上の構成のプラズマＣＶＤ装置の動作について説明する。基板３０をヒータブロック２９で約３５０°Ｃに加熱し、反応室２１にはガス流出孔２６からＳｉＨ4 （モノシラン）ガスを１５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガスを３０００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 （アンモニア）ガスを１００ｓｃｃｍ流した状態で、反応室２１を約２Ｔｏｒｒの真空に保持する。電極２３には１３．５６ＭＨｚの高周波電力が４００Ｗ印加され、電極２３とヒータブロック２９間でプラズマ放電を起こす。反応室２１中の反応ガスとしてのＳｉＨ4 ガス、Ｎ2 ガス、ＮＨ3 ガスは、プラズマエネルギーにより分離され、基板３０上にＳｉＮ膜を堆積する。
【０００６】
さらに、膜堆積した基板３０を搬出した後、反応室２１をプラズマクリーニングにより反応室中に堆積した膜を除去する。クリーニング条件として、ＳＦ6 （六フッ化硫黄）ガスを３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 （酸素）ガスを１５０ｓｃｃｍを流した状態で、反応室２１を約０．５Ｔｏｒｒに保ち、電極２３に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を５００Ｗ印加する。以上の条件で膜堆積と反応室２１のクリーニングを行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成ではプラズマによるダメージ、あるいはクリーニング時のフッ素ラジカルによる腐蝕により、１０，０００枚処理するごとに電極２３及びヒータブロック２９を新品に交換する必要があった。しかしながら、上記のような構成では、ヒータブロック２９内にヒータが埋め込まれており、コストがかかり、交換の際の作業に時間がかかるという問題があった。
【０００８】
また、この問題を解決する手段として、ヒータブロック２９の上に基板台を載せる方法があるが、加熱温度が４００°Ｃ（基板台を載置した場合、基板上で同じ温度を得るためには高く設定する必要がある）と高いため、ヒータブロック２９と基板台が焼き付き、取外しが困難となるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電極交換時に基板台を容易に交換ができるようにし、作業性を向上するとともに低コスト化を図ることができるプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、真空排気口と反応ガス導入口を有する反応室と、反応室内で基板を載置する基板台と、基板台を加熱するヒータブロックと、基板台に対して対向位置に配置され高周波電力が供給される電極とを備えたプラズマＣＶＤ装置において、基板台とヒータブロックが接触する部分のどちらか一方あるいは両方の接触面の表面の粗さが、中心線平均粗さＲａ５μｍ以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、粗面とする代わりに、基板台とヒータブロックが接触する部分のどちらか一方あるいは両方の接触面に酸化アルミニウム膜を形成し、前記酸化アルミニウム膜の厚みが１〜１５μｍであってもよい。
【００１４】
また、基板台とヒータブロックの間に、基板台とヒータブロックとは異なるニッケル、モネル、インコネル、チタンのうち一つの金属板を介装してもよい。
【００１５】
【作用】
本発明の上記構成によれば、ヒータブロックと基板台の接触部分のどちらか一方あるいは両方の接触面の表面の粗さが、中心線平均粗さＲａ５μｍ以上に粗面化され、あるいは１〜１５μｍの厚みの酸化アルミニウム膜が形成され、又は基板台とヒータブロックの間に異種のニッケル、モネル、インコネル、チタンのうち一つの金属板が介装されていることにより、焼き付くことがなく、取外しが容易となり、作業性が向上する。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明のプラズマＣＶＤ装置の第１実施例について、図１を参照して説明する。
【００１７】
図１において、反応室１は真空排気口２を有しかつ接地されている。３は電極で、高周波発振器４からの電力がマッチングチューナー４ａ、高周波電力供給部４ｂを通って供給される。電極３は反応ガス導入管５から供給された反応ガスを反応室１内に分散させて供給するためのガス流出孔６を有する。７は反応室１と電極３を絶縁するための絶縁リングである。８は反応ガス導入管５と電極３とを絶縁するための絶縁管である。９は基板１０を載置するための基板台であり、材質はアルミニウム（Ａ５０５２）である。１１は、基板１０を加熱するためのヒータブロックであり、ヒータ及び熱電対（図示せず）が埋め込まれている。ヒータブロック１１の材質は耐食性を考慮し、アルミニウム（Ａ５０５２）にて構成されている。ヒータブロック１１は接地されている。基板台９とヒータブロック１１はねじ１２にて固定されている。１３はねじ１２部分での異常放電を防止するためのアルミナからなるリング状の絶縁板である。１４はヒータブロック１１を固定するための固定板であり、反応室１内を真空に保つためにヒータブロック１１の貫通部にＯリング１５が取付けられている。また、反応室１内の真空を保つために電極３、絶縁リング７、固定板１４にもＯリング（図示せず）が設けられている。１６はＯリング１５が２００°Ｃ以上に加熱されないように固定板１４に設けられた冷却水を流すための水冷溝である。１７は基板台９の下表面を２５０μｍ粒径のブラスト処理により粗面化した粗面を示し、中心線平均あらさＲａは８μｍとされている。
【００１８】
次に、以上の構成のプラズマＣＶＤ装置の動作について説明する。基板１０をヒータブロック１１で約４１０°Ｃ（基板台９上に基板１０が載るため基板１０を約３５０°Ｃにするためには温度を上げる必要がある。）に加熱し、反応室１にはガス流出孔６からＳｉＨ4 （モノシラン）ガスを１５０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガスを３０００ｓｃｃｍ、ＮＨ3 （アンモニア）ガスを１００ｓｃｃｍ流した状態で、反応室１を約２Ｔｏｒｒの真空に保持する。電極３には１３．５６ＭＨｚの高周波電力が４００Ｗ印加され、電極３とヒータブロック１１上の基板台９間でプラズマ放電を起こす。反応室１中の反応ガスとしてのＳｉＨ4 ガス、Ｎ2 ガス、ＮＨ3 ガスは、プラズマエネルギーにより分離され、基板１０上にＳｉＮ膜を堆積する。
【００１９】
さらに、膜堆積した基板１０を搬出した後、反応室１をプラズマクリーニングにより反応室中に堆積した膜を除去する。クリーニング条件として、ＳＦ6 （六フッ化硫黄）ガスを３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 （酸素）ガスを１５０ｓｃｃｍを流した状態で、反応室１を約０．５Ｔｏｒｒに保ち、電極３に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を５００Ｗ印加する。以上の条件で膜堆積と反応室１のクリーニングを行なう。１０，０００枚処理した後、基板台９とヒータブロック１１の焼き付き状態を確認した結果、基板台９とヒータブロック１１は焼き付くことなく、容易に基板台９を交換することができた。
【００２０】
以上のように本実施例によれば、基板台９とヒータブロック１１の接触面の基板台９側の表面をブラスト処理により粗面化することにより、基板台９とヒータブロック１１は焼き付くことなく、容易に基板台９を交換することができ、電極交換時にヒータブロックを取り外すことなく、基板台９だけの交換で済み、作業性向上・低コスト化につながる。
【００２１】
次に、本発明の第２実施例のプラズマＣＶＤ装置について説明する。全体的な装置構成は、図１と同じであり、異なる点は、基板台９表面の粗面１７の代わりに、アルマイト処理を行い、Ａｌ2 Ｏ3 （酸化アルミニム）膜を１０μｍ堆積した点にある。
【００２２】
以上のように構成されたプラズマＣＶＤ装置について、第１実施例と同じ条件で処理した場合について説明する。同じ条件で、膜堆積と反応室１のクリーニングを行い、１０，０００枚処理した後、基板台９とヒータブロック１１は全く焼き付くことなく、容易に基板台９を交換することができた。
【００２３】
以上のように本実施例によれば、基板台９とヒータブロック１１の接触面の基板台９側の表面をアルマイト処理することにより、基板台９とヒータブロック１１は全く焼き付くことなく、容易に基板台９を交換することができ、電極交換時にヒータブロックを取り外すことなく、基板台９だけの交換で済み、作業性向上・低コスト化につながる。
【００２４】
次に、本発明の第３実施例のプラズマＣＶＤ装置について説明する。全体的な装置構成は、図１と同じであり、異なる点は、基板台９表面の粗面１７の代わりに、基板台９表面とヒータブロック１１の間に異種金属板１９を介装した点にある。異種金属の材質はニッケルから成り、厚さは２ｍｍとした。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、基板台９とヒータブロック１１の間に異種金属板１９を介在したことにより、基板台９とヒータブロック１１は全く焼き付くことなく、容易に基板台９を交換することができ、電極交換時にヒータブロックを取り外すことなく、基板台９だけの交換で済み、作業性向上・低コスト化につながる。
【００２６】
なお、第１実施例においては、基板台９側の接触面をブラスト処理したが、ヒータブロック１１側、あるいは基板台９とヒータブロック１１の両接触面をブラスト処理した場合も同じ効果が得られる。また、ブラスト処理を２５０μｍの粒径で処理し、Ｒａを８μｍとしたが、実験によりＲａが５μｍ以上であれば同様の効果があることが分かった。
【００２７】
また、第２実施例において、基板台９側の接触面をアルマイト処理したが、ヒータブロック１１側、あるいは基板台９とヒータブロック１１の両接触面をアルマイト処理した場合も同じ効果が得られる。また、アルマイト処理の膜厚を１０μｍとしたが、膜厚が１μｍ以上あれば同様の効果がある。また、膜厚が厚ければ厚いほど効果がある。ただし、Ａｌ2 Ｏ3 の膜厚が１５μｍ以上であれば、アルミニウムとＡｌ2 Ｏ3 の熱膨張差からアルマイト面に割れが発生し、成膜時のダストとなる問題がある。
【００２８】
また、第２実施例では、アルマイト処理によりＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積したが、溶射、メッキ等他の方法により堆積しても同様の効果が得られる。また、アルマイト処理によりＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積したので熱伝導性がよい。
【００２９】
また、第３実施例において、異種金属をニッケルとしたが、異種金属であれば同様の効果が得られ、特にモネル、インコネル、チタン等の耐食性のある異種金属板であればなお良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、以上の説明から明らかなように、ヒータブロックと基板台の接触部分のどちらか一方あるいは両方の接触面の表面の粗さが、中心線平均粗さＲａ５μｍ以上に粗面化され、あるいは１〜１５μｍの厚みの酸化アルミニウム膜が形成され、又は基板台とヒータブロックの間に異種のニッケル、モネル、インコネル、チタンのうち一つの金属板が介装されていることにより、焼き付くことがなく、基板台をヒータブロックから容易に取り外すことができ、その結果電極交換時にヒータブロックを取り外すことなく、基板台だけを交換すれば良く、作業性が向上するとともに低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマＣＶＤ装置の一実施例の縦断面図である。
【図２】従来例のプラズマＣＶＤ装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  反応室
２  真空排気口
４  高周波発振器
５  反応ガス導入管
９  基板台
１０  基板
１１  ヒータブロック
１７  粗面
１８  絶縁膜
１９  異種金属板
【図１】
0003863582.tif 000002
【図２】
0003863582.tif 000003