JP3244809B2 - 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成方法及び薄膜形成装置Info
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- JP3244809B2 JP3244809B2 JP28673292A JP28673292A JP3244809B2 JP 3244809 B2 JP3244809 B2 JP 3244809B2 JP 28673292 A JP28673292 A JP 28673292A JP 28673292 A JP28673292 A JP 28673292A JP 3244809 B2 JP3244809 B2 JP 3244809B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法及び薄膜
形成装置に係り、特にCVD法を用いた薄膜形成方法及
び薄膜形成装置に関する。
形成装置に係り、特にCVD法を用いた薄膜形成方法及
び薄膜形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、薄膜形成の技術として、CV
D(CVD:Chemical Vapor Deposition)法が広く用い
られている。これは成膜時に不純物を容易に添加できた
り、原料ガスとして高純度のガスを用いることが多く、
高品質の薄膜を形成できる等の利点を有しているからで
ある。近年、CVD法を用いた薄膜の形成方法として、
原料ガスとして有機シランとオゾンとを使用したシリコ
ン酸化膜の形成方法が注目されている。
D(CVD:Chemical Vapor Deposition)法が広く用い
られている。これは成膜時に不純物を容易に添加できた
り、原料ガスとして高純度のガスを用いることが多く、
高品質の薄膜を形成できる等の利点を有しているからで
ある。近年、CVD法を用いた薄膜の形成方法として、
原料ガスとして有機シランとオゾンとを使用したシリコ
ン酸化膜の形成方法が注目されている。
【0003】次に有機シランとオゾンとを使用したシリ
コン酸化膜の具体的な形成方法を説明する。ここでは、
図4に示すように、反応室81の外部から加熱する、い
わゆる、ホットウォール型CVD装置を用いた場合の成
膜方法について説明する。なお、ここでは、有機シラン
としてTEOS(硅酸エチル:Si(OC2 H5 )4)
を用いている。
コン酸化膜の具体的な形成方法を説明する。ここでは、
図4に示すように、反応室81の外部から加熱する、い
わゆる、ホットウォール型CVD装置を用いた場合の成
膜方法について説明する。なお、ここでは、有機シラン
としてTEOS(硅酸エチル:Si(OC2 H5 )4)
を用いている。
【0004】まず、複数のシリコンウェハ82a,82
bが収容された反応室81内のガスをロータリーポンプ
83により排気し、反応室81内の圧力を500Tor
rに保持する。反応室81は石英等の光透過性物質で構
成され、また、シリコンウェハ82a,82bは石英ボ
ード86上に所定間隔で載置されている。
bが収容された反応室81内のガスをロータリーポンプ
83により排気し、反応室81内の圧力を500Tor
rに保持する。反応室81は石英等の光透過性物質で構
成され、また、シリコンウェハ82a,82bは石英ボ
ード86上に所定間隔で載置されている。
【0005】次にガス導入管84から、反応室81の外
部で予め混合された、流量50cc/minのTEOS
と、流量600cc/minのオゾンと、流量7500
cc/minの窒素と、流量7500cc/minの酸
素との混合ガスを反応室81内に導入する。
部で予め混合された、流量50cc/minのTEOS
と、流量600cc/minのオゾンと、流量7500
cc/minの窒素と、流量7500cc/minの酸
素との混合ガスを反応室81内に導入する。
【0006】このとき、シリコンウェハ82a,82b
は、それぞれ抵抗加熱ヒータ85a,85bで加熱さ
れ、そして、混合ガスの上流にあたるシリコンウェハ8
2a側の領域Aが380℃に制御され、混合ガスの下流
にあたるシリコンウェハ82b側の領域Bが300℃に
制御されている。
は、それぞれ抵抗加熱ヒータ85a,85bで加熱さ
れ、そして、混合ガスの上流にあたるシリコンウェハ8
2a側の領域Aが380℃に制御され、混合ガスの下流
にあたるシリコンウェハ82b側の領域Bが300℃に
制御されている。
【0007】このような条件下で10分間の成膜を行な
ったところ、段差被覆性に優れたシリコン酸化膜が得ら
れた。
ったところ、段差被覆性に優れたシリコン酸化膜が得ら
れた。
【0008】しかしながら、領域Aのシリコンウェハ8
2a上に形成されたシリコン酸化膜にはなんらパーティ
クル(ごみ)が発見されなかったのに対し、領域Bのシ
リコンウェハ82b上に形成されたシリコン酸化膜には
直径1μmの真球状のパーティクルが発見された。この
パーティクルの密度は、直径が0.1μmのサイズで、
106 個/cm2 にも上がっていた。
2a上に形成されたシリコン酸化膜にはなんらパーティ
クル(ごみ)が発見されなかったのに対し、領域Bのシ
リコンウェハ82b上に形成されたシリコン酸化膜には
直径1μmの真球状のパーティクルが発見された。この
パーティクルの密度は、直径が0.1μmのサイズで、
106 個/cm2 にも上がっていた。
【0009】このようなパーティクルは、微細素子の形
状を劣化させ、製品不良や歩留まり低下などの原因とな
るので、パーティクルの発生を防止する必要がある。
状を劣化させ、製品不良や歩留まり低下などの原因とな
るので、パーティクルの発生を防止する必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、原料ガス
としてTEOSとオゾンとを使用した従来のCVD法に
よるシリコン酸化膜の形成方法にあっては、パーティク
ルの発生を防止できず、歩留まりが低下するなどの問題
があった。
としてTEOSとオゾンとを使用した従来のCVD法に
よるシリコン酸化膜の形成方法にあっては、パーティク
ルの発生を防止できず、歩留まりが低下するなどの問題
があった。
【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、パーティクルの発生を
防止できる薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供するこ
とにある。
ので、その目的とするところは、パーティクルの発生を
防止できる薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、パーテ
ィクルが発生しないように、反応室の内壁温度及びウェ
ハ温度を設定して成膜を行なうことにある。
ィクルが発生しないように、反応室の内壁温度及びウェ
ハ温度を設定して成膜を行なうことにある。
【0013】即ち、上記の目的を達成するために、本発
明の薄膜形成方法(請求項1)は、被成膜基板が収容さ
れた反応室内に有機シランおよび酸化材を含む原料ガス
を導入し、前記反応室の外部に設けられた熱エネルギー
供給源から前記原料ガスに熱エネルギーを与え、前記原
料ガスの化学反応により前記被成膜基板上に薄膜を形成
するに際し、前記反応室の壁部を冷却し、前記反応室の
内壁の温度を前記被成膜基板の温度より低くすることに
より、前記被成膜基板上における前記有機シランと前記
酸化材との反応生成物の凝集を防止することを特徴とす
る。
明の薄膜形成方法(請求項1)は、被成膜基板が収容さ
れた反応室内に有機シランおよび酸化材を含む原料ガス
を導入し、前記反応室の外部に設けられた熱エネルギー
供給源から前記原料ガスに熱エネルギーを与え、前記原
料ガスの化学反応により前記被成膜基板上に薄膜を形成
するに際し、前記反応室の壁部を冷却し、前記反応室の
内壁の温度を前記被成膜基板の温度より低くすることに
より、前記被成膜基板上における前記有機シランと前記
酸化材との反応生成物の凝集を防止することを特徴とす
る。
【0014】また、本発明の他の薄膜形成方法(請求項
2)は、被成膜基板が収容された反応室内に有機シラン
および酸化材を含む原料ガスを導入し、前記反応室の外
部に設けられた熱エネルギー供給源から前記原料ガスに
熱エネルギーを与え、前記原料ガスの化学反応により前
記被成膜基板上に薄膜を形成するに際し、降温速度が前
記反応室の降温速度より遅い支持台に前記被成膜基板を
載置し、前記熱エネルギー供給源からの熱エネルギーの
供給により、前記反応室の内壁の温度を前記支持台の温
度以上に設定した後、前記熱エネルギー供給源からの熱
エネルギーの供給を停止させ、前記反応室の内壁の温度
が前記被成膜基板の温度より低くなった状態で、前記反
応室内に前記原料ガスを導入することにより、前記被成
膜基板上における前記有機シランと前記酸化材との反応
生成物の凝集を防止することを特徴とする。
2)は、被成膜基板が収容された反応室内に有機シラン
および酸化材を含む原料ガスを導入し、前記反応室の外
部に設けられた熱エネルギー供給源から前記原料ガスに
熱エネルギーを与え、前記原料ガスの化学反応により前
記被成膜基板上に薄膜を形成するに際し、降温速度が前
記反応室の降温速度より遅い支持台に前記被成膜基板を
載置し、前記熱エネルギー供給源からの熱エネルギーの
供給により、前記反応室の内壁の温度を前記支持台の温
度以上に設定した後、前記熱エネルギー供給源からの熱
エネルギーの供給を停止させ、前記反応室の内壁の温度
が前記被成膜基板の温度より低くなった状態で、前記反
応室内に前記原料ガスを導入することにより、前記被成
膜基板上における前記有機シランと前記酸化材との反応
生成物の凝集を防止することを特徴とする。
【0015】本発明の他の薄膜形成方法(請求項3)
は、被成膜基板を収容した反応室と、この反応室内に有
機シランおよび酸化材を含む原料ガスを導入するガス導
入手段と、前記反応室の壁部を冷却する冷却手段と、前
記反応室の外部に設けられ、前記原料ガスに熱エネルギ
ーを与えるための熱エネルギー供給源とを具備してな
り、前記冷却手段は、前記有機シランと前記酸化材との
反応生成物が前記被成膜基板上に凝集しない温度まで前
記反応室の壁部を冷却するものであることを特徴とす
る。
は、被成膜基板を収容した反応室と、この反応室内に有
機シランおよび酸化材を含む原料ガスを導入するガス導
入手段と、前記反応室の壁部を冷却する冷却手段と、前
記反応室の外部に設けられ、前記原料ガスに熱エネルギ
ーを与えるための熱エネルギー供給源とを具備してな
り、前記冷却手段は、前記有機シランと前記酸化材との
反応生成物が前記被成膜基板上に凝集しない温度まで前
記反応室の壁部を冷却するものであることを特徴とす
る。
【0016】
【作用】各発明者は鋭意検討した結果、前述したパーテ
ィクルは次のような理由で発生するものと考えた。
ィクルは次のような理由で発生するものと考えた。
【0017】TEOSとオゾンとの反応生成物は、シロ
キサン系の重合物であるといわれており、この重合物は
温度が高いほど重合が進行し、蒸気圧の低い物質になる
と考えられている。このため、図4において高温である
領域Aで重合の進行したガス状の反応生成物は、低温で
ある領域Bで凝縮して液化或いは固化し、これがパーテ
ィクルとしてシリコン酸化膜に混入すると考えられる。
キサン系の重合物であるといわれており、この重合物は
温度が高いほど重合が進行し、蒸気圧の低い物質になる
と考えられている。このため、図4において高温である
領域Aで重合の進行したガス状の反応生成物は、低温で
ある領域Bで凝縮して液化或いは固化し、これがパーテ
ィクルとしてシリコン酸化膜に混入すると考えられる。
【0018】このため、パーティクルの発生を防止する
には、領域A,領域Bとが同じ温度になるように反応室
81を加熱すれば良いと思われる。しかしながら、反応
の際の発熱温度がウェハ温度より数℃から10℃も高い
ため、反応室81の内壁の温度がウェハ温度より高くな
る。この結果、反応室81内に導入された混合ガスが、
反応室81の内壁で加熱され、比較的低温のシリコンウ
ェハ82a,82b上で凝縮するため、このような加熱
方法でも、パーティクルが発生する。
には、領域A,領域Bとが同じ温度になるように反応室
81を加熱すれば良いと思われる。しかしながら、反応
の際の発熱温度がウェハ温度より数℃から10℃も高い
ため、反応室81の内壁の温度がウェハ温度より高くな
る。この結果、反応室81内に導入された混合ガスが、
反応室81の内壁で加熱され、比較的低温のシリコンウ
ェハ82a,82b上で凝縮するため、このような加熱
方法でも、パーティクルが発生する。
【0019】本発明の薄膜形成方法(請求項1,2)で
は、反応室の内壁の温度が被成膜基板の温度より低い条
件で薄膜を形成している。このため、反応生成物の蒸気
圧が低くても、反応生成物の凝縮により、パーティクル
が発生することは抑えられる。
は、反応室の内壁の温度が被成膜基板の温度より低い条
件で薄膜を形成している。このため、反応生成物の蒸気
圧が低くても、反応生成物の凝縮により、パーティクル
が発生することは抑えられる。
【0020】また、本発明の薄膜形成装置(請求項3)
では、反応室を冷却する手段を備えている。このため、
薄膜を成膜する際に、前記手段により、前記反応室の内
壁の温度を被成膜基板の温度より低くすれば、反応生成
物の蒸気圧が低くても、反応生成物の凝縮により、パー
ティクルが発生することは抑えられる。
では、反応室を冷却する手段を備えている。このため、
薄膜を成膜する際に、前記手段により、前記反応室の内
壁の温度を被成膜基板の温度より低くすれば、反応生成
物の蒸気圧が低くても、反応生成物の凝縮により、パー
ティクルが発生することは抑えられる。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
る。
【0022】図1は、本発明の第1の実施例に係るホッ
トウォール型CVD装置の構成を示す模式図である。
トウォール型CVD装置の構成を示す模式図である。
【0023】石英製の反応室1内には被処理基板である
複数枚の単結晶のシリコンウェハ2が収容されており、
これらシリコンウェハ2は石英製のボード3上に所定間
隔に載置されている。なお、反応室1は全て石英で構成
されている必要はない。
複数枚の単結晶のシリコンウェハ2が収容されており、
これらシリコンウェハ2は石英製のボード3上に所定間
隔に載置されている。なお、反応室1は全て石英で構成
されている必要はない。
【0024】反応室1は、内室とこの回りに形成された
外室との2重構造になっており、内室には上記シリコン
ウェハ2が収容され、一方、外室には冷却ガスが導入さ
れるようになっている。
外室との2重構造になっており、内室には上記シリコン
ウェハ2が収容され、一方、外室には冷却ガスが導入さ
れるようになっている。
【0025】また、反応室1の上流側には冷却機4に繋
がった冷却ガス導入管5が設けられており、更に、反応
室1の上流側にはTEOSが収まった有機シラン供給部
6に繋がった有機シラン導入管7,無声放電式のオゾン
発生機8に繋がったオゾンガス導入管9,ヘリウムが収
まった不活性ガス供給部10に繋がった不活性ガス導入
管11が設けられている。
がった冷却ガス導入管5が設けられており、更に、反応
室1の上流側にはTEOSが収まった有機シラン供給部
6に繋がった有機シラン導入管7,無声放電式のオゾン
発生機8に繋がったオゾンガス導入管9,ヘリウムが収
まった不活性ガス供給部10に繋がった不活性ガス導入
管11が設けられている。
【0026】上記オゾン発生機8は、圧力調整器及び流
量調整器(不図示)を介して酸素ガス供給部12に繋が
っており、オゾン発生機8は、この酸素ガス供給部12
から供給された酸素からオゾンを生成する。
量調整器(不図示)を介して酸素ガス供給部12に繋が
っており、オゾン発生機8は、この酸素ガス供給部12
から供給された酸素からオゾンを生成する。
【0027】一方、反応室1の下流側にはロータリーポ
ンプ13に繋がった排気管14と、冷却ガスを排出する
ための冷却ガス排出管15が設けられている。
ンプ13に繋がった排気管14と、冷却ガスを排出する
ための冷却ガス排出管15が設けられている。
【0028】反応室1の回りにはシリコンウェハ2を加
熱するための抵抗加熱ヒータ16が設けられている。
熱するための抵抗加熱ヒータ16が設けられている。
【0029】次に上記の如く構成されたCVD装置を用
いたシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
いたシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
【0030】先ず、抵抗加熱ヒータ16によりシリコン
ウェハ2を350℃に加熱する。このとき、反応室1の
内壁の温度は354℃であった。そして、冷却導入管5
から冷却ガスとして予め冷却機4で−30℃に冷却され
た流量50000cc/minのヘリウムガスを反応室
1内に導入すると共に、冷却ガス排出管15からヘリウ
ムガスを排出する。
ウェハ2を350℃に加熱する。このとき、反応室1の
内壁の温度は354℃であった。そして、冷却導入管5
から冷却ガスとして予め冷却機4で−30℃に冷却され
た流量50000cc/minのヘリウムガスを反応室
1内に導入すると共に、冷却ガス排出管15からヘリウ
ムガスを排出する。
【0031】この状態でシリコンウェハ2の温度が35
0℃になるように抵抗加熱ヒータ16を制御する。この
とき、反応室1の内壁の温度は326℃であった。
0℃になるように抵抗加熱ヒータ16を制御する。この
とき、反応室1の内壁の温度は326℃であった。
【0032】このように、反応室1の内壁の温度がシリ
コンウェハ2の温度より低い状態で、反応室1内に流量
100cc/minのTEOS,流量10000cc/
minの酸素及び流量20000cc/minのヘリウ
ムを流す。
コンウェハ2の温度より低い状態で、反応室1内に流量
100cc/minのTEOS,流量10000cc/
minの酸素及び流量20000cc/minのヘリウ
ムを流す。
【0033】なお、上記酸素の5体積%は、オゾン発生
機8の内部での無声放電によりオゾン化されている。ま
た、上記各種ガスが反応室1に供給されているとき、反
応室1内の圧力は、ロータリーポンプ13により600
Torrに保持されている。
機8の内部での無声放電によりオゾン化されている。ま
た、上記各種ガスが反応室1に供給されているとき、反
応室1内の圧力は、ロータリーポンプ13により600
Torrに保持されている。
【0034】このような状態を3分間保持することによ
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
【0035】上記方法により得られたシリコンウェハ2
上の二酸化シリコン膜のパーティクル発生状態を調べた
ところ、直径0.1μm以上のサイズのパーティクル
は、0.1個/cm2 以下であり、従来法の1000万
分の1以下であった。このように、本実施例によれば、
従来用に比べてパーティクルを格段に低減でき、デバイ
スレベルで十分使用に耐えられる二酸化シリコン膜が得
られる。
上の二酸化シリコン膜のパーティクル発生状態を調べた
ところ、直径0.1μm以上のサイズのパーティクル
は、0.1個/cm2 以下であり、従来法の1000万
分の1以下であった。このように、本実施例によれば、
従来用に比べてパーティクルを格段に低減でき、デバイ
スレベルで十分使用に耐えられる二酸化シリコン膜が得
られる。
【0036】このようにパーティクルの発生を抑制でき
たのは、反応室1の内壁の温度がシリコンウェハ2の温
度より低いため、反応生成物の蒸気圧が低くても、シリ
コンウェハ2上で反応生成物が凝縮しなかったからであ
る。
たのは、反応室1の内壁の温度がシリコンウェハ2の温
度より低いため、反応生成物の蒸気圧が低くても、シリ
コンウェハ2上で反応生成物が凝縮しなかったからであ
る。
【0037】かくして本実施例によれば、ホットウォー
ル型CVD装置を用いても、シリコンウェハ2上にパー
ティクルが発生するのを防止でき、もって、ホットウォ
ール型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に生
かすことができる。
ル型CVD装置を用いても、シリコンウェハ2上にパー
ティクルが発生するのを防止でき、もって、ホットウォ
ール型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に生
かすことができる。
【0038】なお、本実施例では冷却媒体としてガス状
のものを用いたが、液状のものを用いても良い。また、
ガス状及び液状のものが混ざったものを用いても良い。
のものを用いたが、液状のものを用いても良い。また、
ガス状及び液状のものが混ざったものを用いても良い。
【0039】また、本発明は、2重構造の反応室1と、
この反応室1を冷却する冷却媒体とによって、反応室1
を冷却する手段を構成したが、他の手段を用いても良
い。
この反応室1を冷却する冷却媒体とによって、反応室1
を冷却する手段を構成したが、他の手段を用いても良
い。
【0040】図2は、参考例に係るホットウォール型C
VD装置の構成を示す模式図である。なお、本参考例お
よび第2の実施例の図では、図1のCVD装置と対応す
る部分には図1と同一符合を付し、詳細な説明は省略す
る。
VD装置の構成を示す模式図である。なお、本参考例お
よび第2の実施例の図では、図1のCVD装置と対応す
る部分には図1と同一符合を付し、詳細な説明は省略す
る。
【0041】本参考例のホットウォール型CVD装置が
先の実施例のそれと異なる点は、抵抗ヒータ16により
シリコンウェハ2を加熱する代わりに、誘導電流を利用
してシリコンウェハ2を加熱することにある。
先の実施例のそれと異なる点は、抵抗ヒータ16により
シリコンウェハ2を加熱する代わりに、誘導電流を利用
してシリコンウェハ2を加熱することにある。
【0042】即ち、シリコンウェハ2は、石英製のボー
ド3に設置された炭素グラファイト板21上に載置さ
れ、石英製の反応室1aの外壁の周囲には、内部に冷却
水が流れている銅製パイプ22が反応室1に接触せずに
巻装されている。また、第1の実施例と異なり、反応室
1aは2重構造になっておらず、そして、冷却機4,冷
却ガス導入管5,冷却ガス排出管15も設けられていな
い。なお、反応室1は全て石英で構成されている必要は
ない。
ド3に設置された炭素グラファイト板21上に載置さ
れ、石英製の反応室1aの外壁の周囲には、内部に冷却
水が流れている銅製パイプ22が反応室1に接触せずに
巻装されている。また、第1の実施例と異なり、反応室
1aは2重構造になっておらず、そして、冷却機4,冷
却ガス導入管5,冷却ガス排出管15も設けられていな
い。なお、反応室1は全て石英で構成されている必要は
ない。
【0043】このホットウォール型CVD装置を用いた
二酸化シリコン膜の形成方法が先の実施例のそれと異な
る点は、加熱方法にある。
二酸化シリコン膜の形成方法が先の実施例のそれと異な
る点は、加熱方法にある。
【0044】即ち、銅製パイプ22に、例えば、13.
56MHzの高周波を1500Wで印加する。この結
果、炭素グラファイト板21に誘導電流が流れるので、
炭素グラファイト板21が発熱し、シリコンウェハ2が
380℃に昇温する。一方、反応室1aは、絶縁物であ
る石英で形成されているので、誘導電流が流れず、この
結果、反応室1aの内壁は高々70℃程度しか昇温しな
い。
56MHzの高周波を1500Wで印加する。この結
果、炭素グラファイト板21に誘導電流が流れるので、
炭素グラファイト板21が発熱し、シリコンウェハ2が
380℃に昇温する。一方、反応室1aは、絶縁物であ
る石英で形成されているので、誘導電流が流れず、この
結果、反応室1aの内壁は高々70℃程度しか昇温しな
い。
【0045】したがって、先の実施例と同様に、反応室
1aの内壁の温度がシリコンウェハ2の温度より低い状
態を実現できる。
1aの内壁の温度がシリコンウェハ2の温度より低い状
態を実現できる。
【0046】この状態で反応室1a内に流量100cc
/minのTEOS,流量10000cc/minの酸
素及び流量20000cc/minのヘリウムを流す。
/minのTEOS,流量10000cc/minの酸
素及び流量20000cc/minのヘリウムを流す。
【0047】なお、上記酸素の5体積%は、オゾン発生
機8の内部での無声放電によりオゾン化されている。ま
た、上記各種ガスが反応室1aに供給されているとき、
反応室1a内の圧力は、ロータリーポンプ13により、
300Torrに保持されている。
機8の内部での無声放電によりオゾン化されている。ま
た、上記各種ガスが反応室1aに供給されているとき、
反応室1a内の圧力は、ロータリーポンプ13により、
300Torrに保持されている。
【0048】このような状態を3分間保持することによ
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
【0049】以上述べた方法により得られたシリコンウ
ェハ2上の二酸化シリコン膜のパーティクル発生状態を
調べたところ、先の実施例と同様に、直径0.1μm以
上のサイズのパーティクルは、0.1個/cm2 以下で
あり、従来法の1000万分の1以下であった。
ェハ2上の二酸化シリコン膜のパーティクル発生状態を
調べたところ、先の実施例と同様に、直径0.1μm以
上のサイズのパーティクルは、0.1個/cm2 以下で
あり、従来法の1000万分の1以下であった。
【0050】かくして本参考例でも、先の実施例と同様
に、デバイスレベルで十分使用に耐えられる程度にパー
ティクルが少ない二酸化シリコン膜が得られ、ホットウ
ォール型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に
生かすことができる。
に、デバイスレベルで十分使用に耐えられる程度にパー
ティクルが少ない二酸化シリコン膜が得られ、ホットウ
ォール型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に
生かすことができる。
【0051】図3は、本発明の第2の実施例に係るホッ
トウォール型CVD装置の構成を示す模式図である。
トウォール型CVD装置の構成を示す模式図である。
【0052】本実施例のホットウォール型CVD装置が
第1の実施例のそれと異なる点は、シリコンウェハ2が
石英製のボード3に設置された多孔質アルミナ板31上
に載置されていることにある。また、第1の実施例と異
なり、反応室1aは2重構造になっておらず、そして、
冷却機4,冷却ガス導入管5,冷却ガス排出管15も設
けられていない。
第1の実施例のそれと異なる点は、シリコンウェハ2が
石英製のボード3に設置された多孔質アルミナ板31上
に載置されていることにある。また、第1の実施例と異
なり、反応室1aは2重構造になっておらず、そして、
冷却機4,冷却ガス導入管5,冷却ガス排出管15も設
けられていない。
【0053】このように構成されたホットウォール型C
VD装置を用いた二酸化シリコン膜の形成方法は次の通
りである。
VD装置を用いた二酸化シリコン膜の形成方法は次の通
りである。
【0054】まず、抵抗加熱ヒータ16によりシリコン
ウェハ2を370℃に加熱する。このとき、反応室1a
の内壁の温度は376℃であった。そして、不活性ガス
導入管11から流量301000cc/minのヘリウ
ムガスを反応室1a内に導入し、この状態で、シリコン
ウェハ2の温度が350℃に安定するのを待つ。
ウェハ2を370℃に加熱する。このとき、反応室1a
の内壁の温度は376℃であった。そして、不活性ガス
導入管11から流量301000cc/minのヘリウ
ムガスを反応室1a内に導入し、この状態で、シリコン
ウェハ2の温度が350℃に安定するのを待つ。
【0055】次いで抵抗加熱ヒータ16をオフにして加
熱を止め、反応室1a,シリコンウェハ2を冷却する。
このとき、降温速度はシリコンウェハ2上で3℃/mi
n,石英製の反応室1aの内壁で11℃/minであ
る。この降温速度の差は、シリコンウェハ2に接触して
いる多孔質アルミナ31の比熱が、石英製の反応室1a
の比熱に比較して大きいので、多孔質アルミナ31が冷
え難いことによる。
熱を止め、反応室1a,シリコンウェハ2を冷却する。
このとき、降温速度はシリコンウェハ2上で3℃/mi
n,石英製の反応室1aの内壁で11℃/minであ
る。この降温速度の差は、シリコンウェハ2に接触して
いる多孔質アルミナ31の比熱が、石英製の反応室1a
の比熱に比較して大きいので、多孔質アルミナ31が冷
え難いことによる。
【0056】抵抗加熱ヒータ16をオフにして約3分
後、シリコンウェハ2の温度は360℃になり、石英製
の反応室1aの内壁の温度は355℃になった。この時
点で、反応室1a内のヘリウムガスを原料ガスと置換す
る。
後、シリコンウェハ2の温度は360℃になり、石英製
の反応室1aの内壁の温度は355℃になった。この時
点で、反応室1a内のヘリウムガスを原料ガスと置換す
る。
【0057】即ち、反応室1a内に流量100cc/m
inのTEOS,流量10000cc/minの酸素及
び流量20000cc/minのヘリウムを流す。な
お、上記酸素の5体積%は、オゾン発生機8の内部での
無声放電によりオゾン化されている。
inのTEOS,流量10000cc/minの酸素及
び流量20000cc/minのヘリウムを流す。な
お、上記酸素の5体積%は、オゾン発生機8の内部での
無声放電によりオゾン化されている。
【0058】このような状態を3分間保持することによ
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
り、シリコンウェハ2上に厚さ0.3μmの二酸化シリ
コン膜を形成できる。
【0059】このシリコンウェハ2上の二酸化シリコン
膜のパーティクル発生状態を調べたところ、直径0.1
μm以上のサイズのパーティクルは、0.1個/cm2
以下であり、従来法の1000万分の1以下であった。
膜のパーティクル発生状態を調べたところ、直径0.1
μm以上のサイズのパーティクルは、0.1個/cm2
以下であり、従来法の1000万分の1以下であった。
【0060】かくして本実施例によれば、パーティクル
の発生を抑制でき、デバイスレベルで十分使用できる良
質な二酸化シリコン膜が得られ、もって、ホットウォー
ル型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に生か
すことができる。
の発生を抑制でき、デバイスレベルで十分使用できる良
質な二酸化シリコン膜が得られ、もって、ホットウォー
ル型CVD装置の特徴である一括大量成膜を十分に生か
すことができる。
【0061】なお、本実施例では、多孔質アルミナ31
をヒートシンク(熱溜め)として用いたが、その代わり
に、例えば、融点がシリコンウェハ2の堆積温度(本実
施例の場合は360℃)と等しい(必ずしも正確に一致
する必要はない)物質を入れた密閉容器を用いれば、潜
熱により融点温度を長時間にわたって保持することがで
き、多孔質アルミナ31を用いた場合と同様な効果が得
られる。具体的には、Wで構成されたディスク状の密閉
容器に、Pbが37mol%,Sbが63mol%の合
金を封入したものを用いれば、シリコンウェハ2を36
0℃に保持することができる。他にマグネシウム酸化物
等の多孔質物質等、熱容量の大きな材料を用いても良
い。
をヒートシンク(熱溜め)として用いたが、その代わり
に、例えば、融点がシリコンウェハ2の堆積温度(本実
施例の場合は360℃)と等しい(必ずしも正確に一致
する必要はない)物質を入れた密閉容器を用いれば、潜
熱により融点温度を長時間にわたって保持することがで
き、多孔質アルミナ31を用いた場合と同様な効果が得
られる。具体的には、Wで構成されたディスク状の密閉
容器に、Pbが37mol%,Sbが63mol%の合
金を封入したものを用いれば、シリコンウェハ2を36
0℃に保持することができる。他にマグネシウム酸化物
等の多孔質物質等、熱容量の大きな材料を用いても良
い。
【0062】また、成膜温度は、物質,段差被覆性の点
から300℃乃至420℃、より好ましくは、360℃
乃至400℃に設定するのが良い。上述した潜熱を用い
た方法では、上記合金以外にも前記温度範囲内に融点を
有するような金属,合金等であれば用いても良い。
から300℃乃至420℃、より好ましくは、360℃
乃至400℃に設定するのが良い。上述した潜熱を用い
た方法では、上記合金以外にも前記温度範囲内に融点を
有するような金属,合金等であれば用いても良い。
【0063】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、TEOSと
オゾンとの反応を用いたCVD法による二酸化シリコン
膜の成膜について説明したが、本発明は、有機シランと
酸化材との重合反応による他の薄膜の形成にも適用でき
る。例えば、有機シランとしてのテトラメチルシラン
(Si(CH3 )4 )と、酸化材としてのオゾンと、ト
リメチルボレ−ト(B(OCH3 )3 )と、フォスフィ
ン(PH3 )とを用いれば、BPSG膜を成膜すること
もできる。
るものではない。例えば、上記実施例では、TEOSと
オゾンとの反応を用いたCVD法による二酸化シリコン
膜の成膜について説明したが、本発明は、有機シランと
酸化材との重合反応による他の薄膜の形成にも適用でき
る。例えば、有機シランとしてのテトラメチルシラン
(Si(CH3 )4 )と、酸化材としてのオゾンと、ト
リメチルボレ−ト(B(OCH3 )3 )と、フォスフィ
ン(PH3 )とを用いれば、BPSG膜を成膜すること
もできる。
【0064】また、上述した以外の有機シランとして
は、ヘキサメチルジシロキサン,テトラメチルシクロテ
トラシロキサン,オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン,テトラメトキシン等を用いることができ、また、上
述した以外の酸化材としては、オゾン以外の酸素のラジ
カル等を用いることができるまた、上記実施例では、熱
CVD法の場合について説明したが、他の方式のCVD
法、例えば、光CVD法,プラズマCVD法にも適用で
きる。
は、ヘキサメチルジシロキサン,テトラメチルシクロテ
トラシロキサン,オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン,テトラメトキシン等を用いることができ、また、上
述した以外の酸化材としては、オゾン以外の酸素のラジ
カル等を用いることができるまた、上記実施例では、熱
CVD法の場合について説明したが、他の方式のCVD
法、例えば、光CVD法,プラズマCVD法にも適用で
きる。
【0065】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
で、種々変形して実施できる。
【0066】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、反
応室の内壁の温度を被成膜基板の温度より低くして成膜
を行なうことにより、パーティクルが十分少ない良質な
薄膜を形成でき、もって、上記方式の特徴である一括大
量成膜を十分に生かすことができる。
応室の内壁の温度を被成膜基板の温度より低くして成膜
を行なうことにより、パーティクルが十分少ない良質な
薄膜を形成でき、もって、上記方式の特徴である一括大
量成膜を十分に生かすことができる。
【図1】本発明の第1の実施例に係るホットウォール型
CVD装置の概略構成を示す模式図。
CVD装置の概略構成を示す模式図。
【図2】参考例に係るホットウォール型CVD装置の概
略構成を示す模式図。
略構成を示す模式図。
【図3】本発明の第2の実施例に係るホットウォール型
CVD装置の概略構成を示す模式図。
CVD装置の概略構成を示す模式図。
【図4】従来のホットウォール型CVD装置の概略構成
を示す模式図。
を示す模式図。
1,1a…反応室、2…シリコンウェハ、3…ボード、
4…冷却機、5…冷却ガス導入管、6…有機シラン供給
部、7…有機シラン導入管、8…オゾン発生機、9…オ
ゾンガス導入管、10…不活性ガス供給部、11…不活
性ガス導入管、12…酸素ガス供給部、13…ロータリ
ーポンプ、14…排気管、15…冷却ガス排出管、16
…抵抗加熱ヒータ、21…炭素グラファイト板21、2
2…銅製パイプ、31…多孔質アルミナ板。
4…冷却機、5…冷却ガス導入管、6…有機シラン供給
部、7…有機シラン導入管、8…オゾン発生機、9…オ
ゾンガス導入管、10…不活性ガス供給部、11…不活
性ガス導入管、12…酸素ガス供給部、13…ロータリ
ーポンプ、14…排気管、15…冷却ガス排出管、16
…抵抗加熱ヒータ、21…炭素グラファイト板21、2
2…銅製パイプ、31…多孔質アルミナ板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 見方 裕一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 米倉 明道 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 竹内 弘幸 東京都新宿区西新宿二丁目三番一号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−177024(JP,A) 特開 平1−298725(JP,A) 特開 昭63−179076(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 - 21/32
Claims (3)
- 【請求項1】被成膜基板が収容された反応室内に有機シ
ランおよび酸化材を含む原料ガスを導入し、前記反応室
の外部に設けられた熱エネルギー供給源から前記原料ガ
スに熱エネルギーを与え、前記原料ガスの化学反応によ
り前記被成膜基板上に薄膜を形成するに際し、前記反応
室の壁部を冷却し、前記反応室の内壁の温度を前記被成
膜基板の温度より低くすることにより、前記被成膜基板
上における前記有機シランと前記酸化材との反応生成物
の凝集を防止することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項2】被成膜基板が収容された反応室内に有機シ
ランおよび酸化材を含む原料ガスを導入し、前記反応室
の外部に設けられた熱エネルギー供給源から前記原料ガ
スに熱エネルギーを与え、前記原料ガスの化学反応によ
り前記被成膜基板上に薄膜を形成するに際し、降温速度
が前記反応室の降温速度より遅い支持台に前記被成膜基
板を載置し、前記熱エネルギー供給源からの熱エネルギ
ーの供給により、前記反応室の内壁の温度を前記支持台
の温度以上に設定した後、前記熱エネルギー供給源から
の熱エネルギーの供給を停止させ、前記反応室の内壁の
温度が前記被成膜基板の温度より低くなった状態で、前
記反応室内に前記原料ガスを導入することにより、前記
被成膜基板上における前記有機シランと前記酸化材との
反応生成物の凝集を防止することを特徴とする薄膜形成
方法。 - 【請求項3】被成膜基板を収容した反応室と、 この反応室内に有機シランおよび酸化材を含む原料ガス
を導入するガス導入手段と、 前記反応室の壁部を冷却する冷却手段と、 前記反応室の外部に設けられ、前記原料ガスに熱エネル
ギーを与えるための熱エネルギー供給源と を具備してなり、 前記冷却手段は、前記有機シランと前記酸化材との反応
生成物が前記被成膜基 板上に凝集しない温度まで前記反
応室の壁部を冷却するものである ことを特徴とする薄膜
形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28673292A JP3244809B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28673292A JP3244809B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06108256A JPH06108256A (ja) | 1994-04-19 |
JP3244809B2 true JP3244809B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17708307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28673292A Expired - Fee Related JP3244809B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3244809B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8501599B2 (en) * | 2006-03-07 | 2013-08-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
FI126794B (en) * | 2014-12-22 | 2017-05-31 | Picosun Oy | Photo-assisted coating process |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP28673292A patent/JP3244809B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06108256A (ja) | 1994-04-19 |
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