JP2751015B2 - 被処理体の処理方法 - Google Patents

被処理体の処理方法

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JP2751015B2
JP2751015B2 JP6310129A JP31012994A JP2751015B2 JP 2751015 B2 JP2751015 B2 JP 2751015B2 JP 6310129 A JP6310129 A JP 6310129A JP 31012994 A JP31012994 A JP 31012994A JP 2751015 B2 JP2751015 B2 JP 2751015B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、被処理体の処理方法に
関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、半導体ウエハ等の被処理基板の
表面にSiO2 、PSG、BSG等のCVD膜を形成す
るCVD装置には、減圧CVD装置、常圧CVD装置、
プラズマCVD装置等の種々のCVD装置がある。 【0003】これらの従来のCVD装置では、常圧ある
いは減圧された処理室内に半導体ウエハ等の被処理基板
を多数配置し、これらの被処理基板を加熱するととも
に、処理室内に例えばSiH4 とPH3 とO2 あるいは
SiH4 とO2 等の所定の反応ガスを流通させ、バッチ
方式あるいはインライン方式等により半導体ウエハ表面
にCVD膜を形成する。またプラズマCVD装置では、
これらの反応ガスをプラズマ化して処理室内に流通させ
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記説明
の従来のCVD装置では、処理室内に流通される反応ガ
スを処理室内に配置された半導体ウエハ等の被処理基板
の表面に均一に供給することが困難であり、このため各
半導体ウエハ間あるいは半導体ウエハの表面の部位によ
って、形成されたCVD膜の膜厚が不均一になるという
問題があった。 【0005】本発明はかかる従来の事情に対処してなさ
れたもので、各半導体ウエハおよび半導体ウエハの表面
全面に、均一な膜厚でCVD膜を形成することのできる
被処理体の処理方法を提供しようとするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明の被処理
体の処理方法は、気密な処理室内に設けられ被処理体の
温度制御が可能な載置台に被処理体を載置する第一の工
程と、前記処理室内を排気して所定の圧力に設定する第
二の工程と、前記被処理体に近接対向するよう配置され
た拡散板と、内部にガスを収容可能な如く前記拡散板の
裏面側に形成された空間部と、この空間部内のガスを冷
却する冷却機構とを有するガス流出部により、ガス供給
源から供給されたオゾンを含む酸素ガスおよび成膜ガス
を冷却しつつ、これらのガスを混合し、この混合ガス
所定の温度に設定された前記被処理体の被処理面に
略垂直に供給し、前記被処理面にCVD膜を形成する第
三の工程とを具備したことを特徴とする。また、請求項
2の発明は、前記処理室内の排気は、前記被処理体の中
央部から周辺部へ向かうガスの流れを形成し、前記被処
理体の周囲に設けられたスリット状または開口からなる
排気口より、前記処理室外へと行なわれることを特徴と
する。また、請求項3の発明は、前記成膜ガスは、Si
、PH、Bの中から選ばれた少なくとも2
つのガスを含むことを特徴とする。また、請求項4の発
明は、前記所定温度は250℃以下の温度であることを
特徴とする。 【0007】 【作用】本発明の被処理体の処理方法では、まず、気密
な処理室内に設けられ被処理体の温度制御が可能な載置
台に被処理体を載置する。 【0008】次に、処理室内を排気して所定の圧力に設
定する。 【0009】この後、所定の温度に設定された被処理体
に対して、ガス供給源から被処理体に対向配置されたガ
ス流出部の間に設けられた冷却手段により冷却されたオ
ゾンを含む酸素ガスおよび成膜ガスとを、被処理体の被
処理面にガス流出部から略垂直に供給し、被処理面にC
VD膜を形成する。 【0010】処理室内の排気は、例えば、被処理体の周
囲に設けられたスリット状または開口からなる排気口に
より、被処理体の中央部から周辺部へ向かうガスの流れ
を形成するよう行なう。 【0011】また、成膜ガスは、例えば、SiH4 、P
3 、B2 6 の中から選ばれた少なくとも2つのガス
を含むものを用い、所定温度は、例えば、250℃以下
の温度とする。 【0012】さらに、ガス流出部は、被処理体に対し
て、例えば 0.5乃至20mm程度の間隙を設けて近接対向し
て配置されている。 【0013】したがって、ガス流出部と半導体ウエハ等
の被処理体との間に形成されたギャップが、均一なガス
濃度の反応空間となり、被処理面全面に均一なCVD膜
を形成することができる。 【0014】また、所定の反応ガスは、ガス供給源とガ
ス流出部との間に設けられた冷却手段により冷却されて
いるので、高温において分解されやすい反応ガスでも被
処理基板に供給される直前まで分解されることがなく反
応ガスを有効に使用することができ、高速な成膜速度で
処理を行なうことができる。 【0015】 【実施例】以下、本発明の被処理体の処理方法を図面を
参照して実施例について説明する。 【0016】図1および図4は本発明の一実施例のCV
D装置を示すもので、この実施例のCVD装置では、処
理室11内には、例えば真空チャック等により半導体ウ
エハ12を吸着保持する載置台13が配置されており、
この載置台13は、温度制御装置14によって制御され
るヒ―タ15を内蔵し、昇降装置16により上下に移動
自在とされている。 【0017】載置台13上方には、円錐形状に形成され
たコ―ン部17aと、このコ―ン部17aの開口部に配
置され、図3にも示すように、例えば金属あるいはセラ
ミック等の焼結体からなる拡散板17bとから構成され
るガス流出部17が配置されており、ガス流出部17
は、冷却装置18からコ―ン部17aの外側に配置され
た配管18a内を循環される冷却水等により冷却されて
いる。 【0018】そしてガス流出部17は、それぞれガス流
量調節器19a、19b、19cを備えたガス供給源2
0a、20b、20cに接続されている。 【0019】また、載置台13の周囲には、この載置台
13の周囲を囲むように例えばスリット状あるいは複数
の開口からなる排気口21が配置されており、この排気
口21は、排気装置22に接続されている。 【0020】そして上記構成のこの実施例のCVD装置
では、次のようにしてCVDを行なう。 【0021】すなわち、まず昇降装置16によって載置
台13を下降させ、ガス流出部17との間に図示しない
ウエハ搬送装置のア―ム等が導入される間隔が設けら
れ、半導体ウエハ12がこのウエハ搬送装置等により載
置台13上に載置され、吸着保持される。 【0022】この後、昇降装置16によって載置台13
を上昇させ、ガス流出部17の拡散板17bと、半導体
ウエハ12表面との間隔が例えば 0.5〜20mm程度の所定
の間隔に設定される。なおこの場合、ガス流出部17を
昇降装置によって上下動させてもよい。 【0023】半導体ウエハ12が載置台13上に配置さ
れるとガス供給源20a、20b、20cから供給され
る酸素ガスおよびSiH4 、PH3 、B2 6 等の所定
の反応ガスが、少なくとも2種のガス流量調節器19
a、19b、19cにより流量を調節されて、ガス流出
部17の拡散板17bから半導体ウエハ12表面へ向け
て流出される。なおこの時、載置台13は、温度制御装
置14およびヒ―タ15により例えば 250℃乃至 500℃
程度に加熱され、半導体ウエハ12を加熱する。この加
熱された半導体ウエハ12の表面に流出噴射された反応
ガスは、酸素原子ラジカルを生成し、この生成した酸素
原子ラジカルと他の反応ガスとの反応により成膜する。
ガス流出部17は、冷却装置18から配管18a内を循
環される冷却水により冷却されている。この冷却は、反
応ガスが高温に晒されて反応により変化するのを防止す
るためである。そして、排気装置22により排気口21
から排気を行ない、処理室11内の気体圧力を 700〜20
0Torr 程度に設定する。 【0024】この時、図2に矢印で示すように、ガス流
出部17の拡散板17bから流出したガスは、拡散板1
7bと半導体ウエハ12との間に形成された反応空間内
で、半導体ウエハ12の中央部から周辺部へ向かうガス
の流れを形成する。ここで所定の反応ガスは、加熱され
た半導体ウエハ12およびその周囲の雰囲気により加熱
され、化学的な反応を起こし、半導体ウエハ12の表面
にCVD膜が形成される。 【0025】上記説明のこの実施例のCVD装置では、
ガス流出部17と半導体ウエハ12との間に形成された
ギャップが、均一なガス濃度の反応空間となり、各半導
体ウエハ12全面に均一なCVD膜を形成することがで
きる。また、所定の反応ガスは、冷却されたガス流出部
17から加熱された半導体ウエハ12へ向けて流出され
るので、高温において分解されやすい反応ガスでも半導
体ウエハ12に供給される直前まで分解されることがな
く反応ガスを有効に使用することができ、高速な成膜速
度で処理を行なうことができる。 【0026】なお、この実施例では、所定の反応ガスの
1つとして酸素ガスを用いる場合について説明したが、
例えば図4に示すように、酸素供給源25から供給され
る酸素ガス内にオゾン発生器26によってオゾンを発生
させ、オゾンを含む酸素ガスによってCVD膜を形成す
るよう構成してもよい。このようなオゾンは、高温とさ
れると分解が促進されるので、ガス流出部17の温度は
25℃程度とすることが好ましい。なお同図において前述
の図1に示すCVD装置と同一部分には、同一符号を付
してある。 【0027】縦軸を成膜速度、横軸を半導体ウエハ12
の温度とした図5のグラフの実線A、Bは、それぞれ図
1に示したCVD装置および図4に示したオゾンを含む
酸素ガスによってCVD膜を形成するCVD装置の成膜
速度を示している。このグラフからわかるように、オゾ
ンを含む酸素ガスを用いると、より低温で高速な成膜速
度を得ることができる。 【0028】なお、これら実施例ではガス流出部17
を、円錐形状のコ―ン部17aの開口部に金属あるいは
セラミック等の焼結体からなる拡散板17bを配置して
構成したが、本発明は係る実施例に限定されるものでは
なく、例えば拡散板17bは、図6に示すように多数の
小孔30cを備えた拡散板30bとしてもよく、図7に
示すように複数の同心円状のスリット31cを備えた拡
散板31b、図8に示すように直線状のスリット32c
を備えた拡散板32b、図9に示すように大きさの異な
る小孔33cを配置された拡散板33b、図10に示す
ように渦巻状のスリット34cを備えた拡散板34b等
としてもよい。 【0029】 【発明の効果】上述のように本発明の被処理体の処理方
法では、ガス流出部と半導体ウエハ等の被処理基板との
間に形成されたギャップが、均一なガス濃度の反応空間
となり、各被処理基板全面に均一なCVD膜を形成する
ことができる。また、所定の反応ガスは、ガス供給源と
ガス流出部との間に設けられた冷却手段により冷却され
ているので、高温において分解されやすい反応ガスでも
被処理基板に供給される直前まで分解されることがなく
反応ガスを有効に使用することができ、高速な成膜速度
で処理を行なうことができる。 【0030】さらに、処理室内の排気を、例えば、被処
理体の周囲に設けられたスリット状または開口からなる
排気口により、被処理体の中央部から周辺部へ向かうガ
スの流れを形成するよう行なうことによって、成膜に使
用されたガスが速やかに排気されるので、常に被処理面
全面に新鮮なガスを供給することができ、良好な処理を
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例のCVD装置を示す構成図 【図2】図1の要部を示す縦断面図 【図3】図1の要部を示す下面図 【図4】図1のCVD装置の変形例を示す構成図 【図5】成膜速度と温度の関係を示すグラフ 【図6】図3の変形例を示す下面図 【図7】図3の変形例を示す下面図 【図8】図3の変形例を示す下面図 【図9】図3の変形例を示す下面図 【図10】図3の変形例を示す下面図 【符号の説明】 12 半導体ウエハ 14 温度制御装置 15 ヒ―タ 17 ガス流出部 18 冷却装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/44 C23C 16/46 H01L 21/31 H01L 21/205

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.気密な処理室内に設けられ被処理体の温度制御が可
    能な載置台に被処理体を載置する第一の工程と、 前記処理室内を排気して所定の圧力に設定する第二の工
    程と、前記被処理体に近接対向するよう配置された拡散板と、
    内部にガスを収容可能な如く前記拡散板の裏面側に形成
    された空間部と、この空間部内のガスを冷却する冷却機
    構とを有するガス流出部により、 ガス供給源から供給さ
    れたオゾンを含む酸素ガスおよび成膜ガスを冷却しつ
    つ、これらのガスを混合し、この混合ガスを、所定の温
    度に設定された前記被処理体の被処理面に略垂直に供給
    し、前記被処理面にCVD膜を形成する第三の工程とを
    具備したことを特徴とする被処理体の処理方法。 2.前記処理室内の排気は、前記被処理体の中央部から
    周辺部へ向かうガスの流れを形成し、前記被処理体の周
    囲に設けられたスリット状または開口からなる排気口よ
    り、前記処理室外へと行なわれることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の被処理体の処理方法。 3.前記成膜ガスは、SiH、PH、Bの中
    から選ばれた少なくとも2つのガスを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の被処理体の処理方法。 4.前記所定温度は250℃以下の温度であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の被処理体の処理方
    法。
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