JP2553590B2 - 金属の選択堆積方法及びその装置 - Google Patents
金属の選択堆積方法及びその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は化学的気相成長法（以下、CVD法と記す）に
より金属を非酸化物表面に選択的に堆積する方法及びそ
の装置に関するものである。
より金属を非酸化物表面に選択的に堆積する方法及びそ
の装置に関するものである。
従来の技術 CVD法によってタングステン（以下、Ｗと記す）やモ
リブデン（以下、Moと記す）などの高融点金属を、シリ
コン（以下、Siと記す）の非酸化表面などのある種の膜
上にのみ選択的に堆積させる方法は既に知られており、
VLSIデバイスの製造等においてますます重要な役割を果
たしつつある。
リブデン（以下、Moと記す）などの高融点金属を、シリ
コン（以下、Siと記す）の非酸化表面などのある種の膜
上にのみ選択的に堆積させる方法は既に知られており、
VLSIデバイスの製造等においてますます重要な役割を果
たしつつある。
例えば、Si層の上のコンタクトホールにＷを充填する
場合について説明すると、予めSi層の表面を熱酸化させ
てSiO2膜を形成し、そのSiO2膜をドライエッチングして
コンタクトホールを形成し、さらに希釈HF中でウェット
エッチングにて前処理洗浄したウェハを予め用意し、こ
のウェハ５を、第５図及び第６図に示すように、真空排
気可能な予備室Ｐに移載し、予備室Ｐを減圧した後減圧
状態の反応室Ｒと連通させてウェハＷを反応室Ｒに移載
し、ウェハＷの温度を300〜500℃に加熱制御しつつ、WF
6とH2の混合ガスを導入することによって、Siの露出表
面上、即ちコンタクトホール内に選択的にＷを堆積させ
ている。
場合について説明すると、予めSi層の表面を熱酸化させ
てSiO2膜を形成し、そのSiO2膜をドライエッチングして
コンタクトホールを形成し、さらに希釈HF中でウェット
エッチングにて前処理洗浄したウェハを予め用意し、こ
のウェハ５を、第５図及び第６図に示すように、真空排
気可能な予備室Ｐに移載し、予備室Ｐを減圧した後減圧
状態の反応室Ｒと連通させてウェハＷを反応室Ｒに移載
し、ウェハＷの温度を300〜500℃に加熱制御しつつ、WF
6とH2の混合ガスを導入することによって、Siの露出表
面上、即ちコンタクトホール内に選択的にＷを堆積させ
ている。
発明が解決しようとする問題点 ところが、SiO2膜をドライエッチングしてSi層を露出
させた後、Si表面を前処理洗浄しても、洗浄後ウェハＷ
を予備室Ｐ内に搬送する間にSi表面が外気に晒されるた
め、20〜30Å程度の自然酸化膜が形成されるのは避けら
れず、かつその酸化膜は不均一に形成されることが多い
ため、Ｗ層の成長が均一にならず、いびつに形成されて
選択性が悪くなったり、WF6の還元によるSi表面の侵食
が横方向に広がってウォームホールを形成してしまい、
デバイス構造自体を乱す虞れがある等の問題があった。
させた後、Si表面を前処理洗浄しても、洗浄後ウェハＷ
を予備室Ｐ内に搬送する間にSi表面が外気に晒されるた
め、20〜30Å程度の自然酸化膜が形成されるのは避けら
れず、かつその酸化膜は不均一に形成されることが多い
ため、Ｗ層の成長が均一にならず、いびつに形成されて
選択性が悪くなったり、WF6の還元によるSi表面の侵食
が横方向に広がってウォームホールを形成してしまい、
デバイス構造自体を乱す虞れがある等の問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、金属膜の成長に
伴う非酸化物表面の侵食が均一でウォームホール等が形
成され難く、均一な厚みの金属膜を形成できる金属の選
択堆積方法及びその装置を提供することを目的とする。
伴う非酸化物表面の侵食が均一でウォームホール等が形
成され難く、均一な厚みの金属膜を形成できる金属の選
択堆積方法及びその装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の第１発明の選択堆
積装置は、ウェハの載置手段と、真空排気手段と、金属
を含有しかつプロセス温度以下で気相として存在する分
子のガスを導入するガス導入手段と、温度制御可能な加
熱手段とを有する反応室を備えた化学的気相成長装置に
おいて、前記載置手段の上方位置と側方の待機位置との
間で移動可能な高周波電極と、プラズマエッチング用の
フッ素を含んだハロゲンガスの供給手段とを設けたこと
を特徴とする。
積装置は、ウェハの載置手段と、真空排気手段と、金属
を含有しかつプロセス温度以下で気相として存在する分
子のガスを導入するガス導入手段と、温度制御可能な加
熱手段とを有する反応室を備えた化学的気相成長装置に
おいて、前記載置手段の上方位置と側方の待機位置との
間で移動可能な高周波電極と、プラズマエッチング用の
フッ素を含んだハロゲンガスの供給手段とを設けたこと
を特徴とする。
作用 本発明の装置によれば、反応室内で高周波電極からウ
ェハに放電しながらフッ素を含んだハロゲンガスを供給
することにより、上記プラズマエッチングにより自然酸
化膜の除去を行うことができるとともに、除去後直ちに
金属の堆積を行うことができ、高い選択性が得られる。
さらに、フッ素を含んだハロゲンガスが有毒で腐食性が
あっても反応室は元々それに対応できるように構成され
ているので、装置が複雑になるということもない。
ェハに放電しながらフッ素を含んだハロゲンガスを供給
することにより、上記プラズマエッチングにより自然酸
化膜の除去を行うことができるとともに、除去後直ちに
金属の堆積を行うことができ、高い選択性が得られる。
さらに、フッ素を含んだハロゲンガスが有毒で腐食性が
あっても反応室は元々それに対応できるように構成され
ているので、装置が複雑になるということもない。
実施例 以下、本発明の第１実施例を第１図及び第２図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第１図及び第２図において、１は減圧気相成長装置
で、密閉状態を保持可能な反応室２と予備室３を備えて
いる。４は、前記予備室３との間で受け渡しするウェハ
５を載置するためのウェハテーブルであり、このウェハ
テーブル４上にローダ６にて未処理のウェハ５を供給
し、ウェハテーブル４上の処理済みのウェハ５をアンロ
ーダ７にて取り出すように構成されている。
で、密閉状態を保持可能な反応室２と予備室３を備えて
いる。４は、前記予備室３との間で受け渡しするウェハ
５を載置するためのウェハテーブルであり、このウェハ
テーブル４上にローダ６にて未処理のウェハ５を供給
し、ウェハテーブル４上の処理済みのウェハ５をアンロ
ーダ７にて取り出すように構成されている。
前記反応室２の一側に、この反応室２内を減圧状態に
排気する排気手段８が接続されるとともに、反応室２の
他側に反応室２内にWF6とH2の混合ガスまたはCF4ガスを
導入するガス導入手段９が接続されている。又、反応室
２の中央部にはウェハ５を載置する回転駆動可能な支持
台10が設けられるとともに、支持台10の下部に配設され
たシーズヒータ11と上方に配設されたランプヒータ12に
て支持台10上のウェハ５を300〜500℃に加熱制御可能に
構成されている。
排気する排気手段８が接続されるとともに、反応室２の
他側に反応室２内にWF6とH2の混合ガスまたはCF4ガスを
導入するガス導入手段９が接続されている。又、反応室
２の中央部にはウェハ５を載置する回転駆動可能な支持
台10が設けられるとともに、支持台10の下部に配設され
たシーズヒータ11と上方に配設されたランプヒータ12に
て支持台10上のウェハ５を300〜500℃に加熱制御可能に
構成されている。
前記予備室３には、この予備室３内を減圧状態とする
ための排気手段13が接続されている。又、予備室３内に
は、ウェハ５を支持するとともに、予備室３とウェハテ
ーブル４の間、及び予備室３と支持台10の間でウェハ５
を移載する移載手段14が配設され、かつこの予備室３と
反応室２の間の壁面及び予備室３のウェハテーブル４に
対向する壁面にはゲートバルブ15、16が配設されてい
る。この移載手段14の詳細については説明を省略する
が、任意の構成のものを適用することができ、具体例と
しては特開昭60−98628号公報に開示されたものを好適
に適用することができる。
ための排気手段13が接続されている。又、予備室３内に
は、ウェハ５を支持するとともに、予備室３とウェハテ
ーブル４の間、及び予備室３と支持台10の間でウェハ５
を移載する移載手段14が配設され、かつこの予備室３と
反応室２の間の壁面及び予備室３のウェハテーブル４に
対向する壁面にはゲートバルブ15、16が配設されてい
る。この移載手段14の詳細については説明を省略する
が、任意の構成のものを適用することができ、具体例と
しては特開昭60−98628号公報に開示されたものを好適
に適用することができる。
そして、前記反応室２の支持台10の上部には、支持台
10の直上位置とその側方の待機位置との間で移動可能に
揺動杆18に取付けられた高周波電極17が設けられてい
る。この高周波電極17にはマッチングボックスを備えた
高周波電源19が接続されている。
10の直上位置とその側方の待機位置との間で移動可能に
揺動杆18に取付けられた高周波電極17が設けられてい
る。この高周波電極17にはマッチングボックスを備えた
高周波電源19が接続されている。
次に、動作を説明する。排気手段８、13を作動させ、
反応室２と予備室３を共に減圧状態に維持しながら、ゲ
ートバルブ15を開き、移載手段14にて未処理のウェハ５
を予備室３から反応室２の支持台10上に、又それと同時
に処理済みのウェハ５を予備室３に移載した後、ゲート
バルブ15を閉じる。
反応室２と予備室３を共に減圧状態に維持しながら、ゲ
ートバルブ15を開き、移載手段14にて未処理のウェハ５
を予備室３から反応室２の支持台10上に、又それと同時
に処理済みのウェハ５を予備室３に移載した後、ゲート
バルブ15を閉じる。
次に、反応室２内では、シーズヒータ11をオンして支
持台10の下面からウェハ５に対する加熱を開始する一方
で、高周波電極17を支持台10の直上位置に移動させて高
周波電源19から高周波電圧を印加するとともに、ガス導
入手段９からCF4ガスを導入することによって、ウェハ
５の表面をプラズマエッチングし、ウェハ５のSi露出部
であるコンタクトホールに生じた自然酸化膜を除去す
る。このプラズマエッチングにおいては、例えば13.5MH
zの高周波電圧を実効値で50〜500W印加し、CF4ガスを0.
3Torrの圧力状態となるように導入することにより、10
〜30sec程度で酸化膜を除去できる。
持台10の下面からウェハ５に対する加熱を開始する一方
で、高周波電極17を支持台10の直上位置に移動させて高
周波電源19から高周波電圧を印加するとともに、ガス導
入手段９からCF4ガスを導入することによって、ウェハ
５の表面をプラズマエッチングし、ウェハ５のSi露出部
であるコンタクトホールに生じた自然酸化膜を除去す
る。このプラズマエッチングにおいては、例えば13.5MH
zの高周波電圧を実効値で50〜500W印加し、CF4ガスを0.
3Torrの圧力状態となるように導入することにより、10
〜30sec程度で酸化膜を除去できる。
その後、高周波電極17を待機位置に移動させるととも
に、ランプヒータ12をオンしてウェハ５をその表面から
も加熱し、ウェハ５の温度を300〜500℃の範囲の所定の
温度に制御し、ガス導入手段９からWF6とH2の混合ガス
を0.5〜5Torrの圧力状態となるように導入する。する
と、まずWF4が次式に従ってSiにて急速に還元され、Si
上にＷが選択的に形成される。
に、ランプヒータ12をオンしてウェハ５をその表面から
も加熱し、ウェハ５の温度を300〜500℃の範囲の所定の
温度に制御し、ガス導入手段９からWF6とH2の混合ガス
を0.5〜5Torrの圧力状態となるように導入する。する
と、まずWF4が次式に従ってSiにて急速に還元され、Si
上にＷが選択的に形成される。
2WF4＋3Si＝2W＋3SiF4↑ こうして限定された薄いＷ層がSi表面を覆うと、この
Ｗ層によってWF4のSiへの輸送が減少し、上記反応は阻
止される。そして、Si表面にＷ層が形成されると、次式
のWF4の水素還元反応が始まり、ある一定の成長速度で
Ｗが堆積される。
Ｗ層によってWF4のSiへの輸送が減少し、上記反応は阻
止される。そして、Si表面にＷ層が形成されると、次式
のWF4の水素還元反応が始まり、ある一定の成長速度で
Ｗが堆積される。
WF4＋3H2＝Ｗ＋6HF↑ このＷ層上での水素還元には、選択成長を継続させる
駆動力が存在し、Ｗがそのまま選択的に堆積される。こ
の堆積速度は、500〜1000Å/min程度であり、10〜20分
の反応によって5000Å〜１μｍ程度のＷ層がウェハ５の
コンタクトホールに充填される。
駆動力が存在し、Ｗがそのまま選択的に堆積される。こ
の堆積速度は、500〜1000Å/min程度であり、10〜20分
の反応によって5000Å〜１μｍ程度のＷ層がウェハ５の
コンタクトホールに充填される。
一方、この反応中、予備室３内にN2ガスを導入して大
気圧とした後、ゲートバルブ16を開き、移載手段14にて
予備室３内に取り出した処理済みのウェハ５をウェハテ
ーブル４上に送り出すと同時にウェハテーブル４上の未
処理のウェハ５を予備室３内に挿入し、その後ゲートバ
ルブ16を閉じて排気手段13にて減圧状態とする。
気圧とした後、ゲートバルブ16を開き、移載手段14にて
予備室３内に取り出した処理済みのウェハ５をウェハテ
ーブル４上に送り出すと同時にウェハテーブル４上の未
処理のウェハ５を予備室３内に挿入し、その後ゲートバ
ルブ16を閉じて排気手段13にて減圧状態とする。
さらに、ウェハテーブル４上の処理済みのウェハ５を
アンローダ７にて取り出すとともに、ローダ６にて未処
理のウェハ５をウェハテーブル４上に供給する。
アンローダ７にて取り出すとともに、ローダ６にて未処
理のウェハ５をウェハテーブル４上に供給する。
その後、反応室２内での処理が終了すると、上記動作
を繰り返すことによってウェハ５を順次処理することが
できる。
を繰り返すことによってウェハ５を順次処理することが
できる。
以上の第１実施例では、自然酸化膜を除去するプラズ
マエッチングを反応室２内でＷ層の堆積の前に行うよう
にしたものを例示したが、第３図及び第４図に示す第２
実施例の如く、予備室３内で行うようにすることもでき
る。
マエッチングを反応室２内でＷ層の堆積の前に行うよう
にしたものを例示したが、第３図及び第４図に示す第２
実施例の如く、予備室３内で行うようにすることもでき
る。
第３図及び第４図において、予備室３の移載手段14の
直上位置に高周波電極20が配設されるとともに、マッチ
ングボックスを備えた高周波電源19が接続され、さらに
ウェハ５の上面に均一にCF4ガスを供給するために、前
記高周波電極20内に形成されたガス供給通路21を含むガ
ス供給手段22が設けられている。
直上位置に高周波電極20が配設されるとともに、マッチ
ングボックスを備えた高周波電源19が接続され、さらに
ウェハ５の上面に均一にCF4ガスを供給するために、前
記高周波電極20内に形成されたガス供給通路21を含むガ
ス供給手段22が設けられている。
この実施例においては、反応室２内でＷ層の選択堆積
を行っている待ち時間の間に、予備室３内に未処理のウ
ェハ５を挿入して真空排気した後、高周波電極20に高周
波電圧を印加するとともにガス供給手段22にてCF4ガス
をウェハ５に供給し、プラズマエッチングにて自然酸化
膜の除去を行うことによって、自然酸化膜の除去工程の
ために処理時間が長くなるのを防止できる。
を行っている待ち時間の間に、予備室３内に未処理のウ
ェハ５を挿入して真空排気した後、高周波電極20に高周
波電圧を印加するとともにガス供給手段22にてCF4ガス
をウェハ５に供給し、プラズマエッチングにて自然酸化
膜の除去を行うことによって、自然酸化膜の除去工程の
ために処理時間が長くなるのを防止できる。
本発明は、以上の実施例に限定されるものではない。
例えば、プラズマエッチングの際に用いるガスとしてCF
4ガスを例示したが、一般にフッ素を含むハロゲンガス
を用いればよい。又、Ｗの選択堆積に適用した例を説明
したが、Mo等の他の高融点金属のハロゲン化物の還元反
応による選択堆積にも同様に適用できる。さらに、コン
タクトホールの埋込みに限らず、ゲート電極上への選択
堆積、コンタクトバリアの形成等にも適用することがで
きる。
例えば、プラズマエッチングの際に用いるガスとしてCF
4ガスを例示したが、一般にフッ素を含むハロゲンガス
を用いればよい。又、Ｗの選択堆積に適用した例を説明
したが、Mo等の他の高融点金属のハロゲン化物の還元反
応による選択堆積にも同様に適用できる。さらに、コン
タクトホールの埋込みに限らず、ゲート電極上への選択
堆積、コンタクトバリアの形成等にも適用することがで
きる。
発明の効果 本発明の金属の選択堆積装置によれば、反応室内で高
周波電極からウェハに放電しながらフッ素を含んだハロ
ゲンガスを供給することにより、上記プラズマエッチン
グにより自然酸化膜の除去を行うことができるととも
に、除去後直ちに金属の堆積を行うことができ、高い選
択性が得られる。さらに、フッ素を含んだハロゲンガス
が有毒で腐食性があっても反応室は元々それに対応でき
るように構成されているので、装置が複雑になるという
こともない。
周波電極からウェハに放電しながらフッ素を含んだハロ
ゲンガスを供給することにより、上記プラズマエッチン
グにより自然酸化膜の除去を行うことができるととも
に、除去後直ちに金属の堆積を行うことができ、高い選
択性が得られる。さらに、フッ素を含んだハロゲンガス
が有毒で腐食性があっても反応室は元々それに対応でき
るように構成されているので、装置が複雑になるという
こともない。
第１図は本発明の第１実施例の概略構成を示す平面図、
第２図は同正面図、第３図は本発明の第２実施例の概略
構成を示す平面図、第４図は同正面図、第５図は従来例
の概略構成を示す平面図、第６図は同正面図である。 １……減圧気相成長装置 ２……反応室 ３……予備室 ５……ウェハ ８、13……排気手段 ９……ガス導入手段 10……支持台 13……排気手段 14……移載手段 17、21……高周波電極 19……高周波電源 22……ガス供給手段。
第２図は同正面図、第３図は本発明の第２実施例の概略
構成を示す平面図、第４図は同正面図、第５図は従来例
の概略構成を示す平面図、第６図は同正面図である。 １……減圧気相成長装置 ２……反応室 ３……予備室 ５……ウェハ ８、13……排気手段 ９……ガス導入手段 10……支持台 13……排気手段 14……移載手段 17、21……高周波電極 19……高周波電源 22……ガス供給手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−11227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−107062（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−88540（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】ウェハの載置手段と、真空排気手段と、金
属を含有しかつプロセス温度以下で気相として存在する
分子のガスを導入するガス導入手段と、温度制御可能な
加熱手段とを有する反応室を備え、金属を非酸化物表面
に選択的に堆積する化学的気相成長装置において、前記
載置手段の上方位置と側方の待機位置との間で移動可能
な高周波電極と、プラズマエッチング用のフッ素を含ん
だハロゲンガスの供給手段とを設けたことを特徴とする
金属の選択堆積装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266787A JP2553590B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 金属の選択堆積方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266787A JP2553590B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 金属の選択堆積方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108723A JPH01108723A (ja) | 1989-04-26 |
| JP2553590B2 true JP2553590B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17435685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62266787A Expired - Fee Related JP2553590B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 金属の選択堆積方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553590B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02298270A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-12-10 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法 |
| JP2744934B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1998-04-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 縦型処理装置 |
| US5043299B1 (en) * | 1989-12-01 | 1997-02-25 | Applied Materials Inc | Process for selective deposition of tungsten on semiconductor wafer |
| JP2814445B2 (ja) * | 1992-09-16 | 1998-10-22 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 選択的な金の低温化学蒸着 |
| JP3989286B2 (ja) | 2002-04-26 | 2007-10-10 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置の製造方法 |
| US9328417B2 (en) * | 2008-11-01 | 2016-05-03 | Ultratech, Inc. | System and method for thin film deposition |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6053013A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-26 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62266787A patent/JP2553590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01108723A (ja) | 1989-04-26 |
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