JPH036224B2 - - Google Patents

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JPH036224B2
JPH036224B2 JP61252134A JP25213486A JPH036224B2 JP H036224 B2 JPH036224 B2 JP H036224B2 JP 61252134 A JP61252134 A JP 61252134A JP 25213486 A JP25213486 A JP 25213486A JP H036224 B2 JPH036224 B2 JP H036224B2
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Eru Burosu Danieru
Ee Fueaa Jeemusu
Ee Monni Kenesu
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4587Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
    • C23C16/4588Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低圧化学蒸着(CVD)用の方法に関
し、特にタングステン シリサイドの低圧CVD
に関する。
集積回路装置の微細化とともに、微細加工技術
およびその材料についての改良が急がれている。
現在の処理技術では、1乃至1.5マイクロ メー
タ程度の微細化は達成されている。しかし、これ
以上の微細化が望まれている。ドライエチツング
およびリトグラフイの改良によつて、高密度
VLSI回路の寸法においては、この問題が顕在化
している。LSI−MOSの分野で現在使用されて
いるほとんどの共通のゲート電極および層間接続
材料としての、多結晶シリコン(以下ポリシリコ
ンと云う)の使用は大きな問題をかかえている。
ポリシリコンは種々の利点をもつており、例え
ば、エツチング、酸化特性、高温での機械的安定
性、ステツプ、カバレツジおよび接着性が非常に
優れている。しかし、比較的高抵抗であることが
大きな欠点となつている。多くの場合、シート抵
抗は20〜30Ω/スクエアであり、この値は良くド
ーピングされたポリシリコンの5000〓の層厚のシ
ート抵抗であり、回路設計上問題とはならない。
VLSIの場合、この抵抗値は問題となる。つまり、
大型のVLSI回路では、長く細い線が必要であり、
このためRC時間が受け入れがたいものとなり、
これが微細寸法装置の高速性を阻害している。こ
の点で、MOS回路の分野では配線技術のより一
層の進歩が望まれている。
ポリシリコン配線に換わるものとしては、耐火
金属および耐火金属シリサイドがあり、この材料
は目下盛んに研究されている。一般に、耐火金属
はポリシリコンよりもバルク抵抗が低いが、酸化
特性およびアニール後の付着性に問題がある。こ
のため、現在、おれはあまり受け入れられていな
い。一方、シリサイドは耐火金属よりもバルク抵
抗が高いが、酸化抵抗が優れており、またICウ
エーハ処理に適合する種々の特性を持つている。
例えば、ICウエーハ処理温度について安定性を
持つており、付着性、化学抵抗およびドライ エ
ツチングに優れている。
このシリサイドの形成について種々研究されて
いるが、いずれも大きな問題に突きあつている。
COEVAPORATIONによれば、周縁ステツプ、
カバレツジを持つたフイルムを形成しやすく、ま
たアニール中に大きな収縮を与えがちである。こ
の収縮は付着性に問題を与える。
COSPUTTERINGで形成されたフイルムはステ
ツプ、カバレツジが優れているが、多量のアルゴ
ンを含み、アニール中に大きな収縮をもたらす。
加圧シリサイド ターゲツトから得られたフイル
ムはこの収縮性の問題を解決しているが、酸素、
炭素、アルゴンの汚染物を含み、これがアニール
後にバルク抵抗が100μΩcmを越えるといつたフ
イルムの特性劣化をもたらすCVD法は、プラズ
マ強化CVDを除いて、これらの問題を解決する
と思われるが、その成功例はむしろ少ない。報告
されている例の場合、その表面は粗く、柱状、結
合、モジユラー構造を持つているか、あるいは粉
体粒子状になつている。(これについては
“Formation of WxSi1-X by plasma chemical
vapor deposition” Appl. Phys. Lett. 39
(5)、1 September 1981、by K. Akimoto
and K. Watanabeを参照されたい。) 特定のダングステン シリサイドの場合、デポ
ジシヨンは石英もしくはバイコール反射管のシラ
ンでのタングステン ヘキサフルオリドの還元に
よつて行われた。一般に、基質材料上の反射は次
のように行われたと考えられる。
SiH4→Si+4H WF6+6H→W+6HF および W+Si→WSi2 7W+3WSi2→2W5Si3 上記式の詳細については〔“A CVD Study
of the Tungsten−Silicon System”、 by Jyh
−Shuey Lo、 et al、 Proc. of the 4th
International Conference on CVD、 pp. 74
−83〕に記載されている。ほとんどのホツトーウ
オール系では、気相反応は同様に行われるかと思
われる。この反応によつて非常に有害な結果がも
たらされ、特に粉体粒子の形成はウエーハを汚
す。熱駆動処理システムでシリサイドをデポジツ
トする場合の問題の一部は、タングステン ヘキ
サフルオリドのシランのその反応性に由来するも
のであり、この問題により表面反応速度が非常に
早まる。さらに、形成された化合物の化学量がタ
ングステンでは大きくなり、このため次の処理環
境に入ると不安定となる。反応速度は非常に早く
デポジシヨン温度は低くなる。この結果層厚とそ
の均一性の制御が困難となる。さらに、反応室に
おいてはそのデポジシヨンが所望の表面では行わ
れず、利用面の反対面で行われる。この結果、制
御がさらに困難となり、結果としてデポジシヨン
の行われるウエーハを汚すこととなる。
本発明の好ましい実施例によれば、低圧CVD
システムが提供される。このシステムはデポジシ
ヨン期間中基質材料を保持し加熱するために使用
されるタレツト組立体を備える冷却した真空ハウ
ジングで構成されている。ハウジングとタレツト
組立体の部分の温度はこれらに対するデポジシヨ
ンを実質的に排除するに充分な程度に低く保持さ
れる。
また排出マニホルドが用いられ、このマニホル
ドは均一な排出を行うための真空ハウジングに対
して延在している。真空ハウジング自身において
構成反応ガスを混合すると云うよりも、これらの
ガスは混合チヤンバで混合され、ついで、気相反
応を避けるため低圧でハウジングに拡散される。
この拡散は複数の位置で行われ、ハウジング内で
反応ガスの均一な分布を確保する。タレツト組立
体はデポジシヨン期間中回転可能であり、この回
転によつて各基質材料の均一な露出を確保し、さ
らに各基質材料に対するその一貫性を確保する。
これら素子の組合せによつて、非常に高品質な
フイルム、特にシリコンを多量に含んだタングス
テン シリサイドのフイルムを製造できる。これ
は次の理由による。つまり、排出/ガス流システ
ムとの関連で、ハウジング及びタレツト組立体の
温度が下がつたことにより、デポジシヨン プロ
セスの行われている間非常に正確な質量の輸送の
制御が可能であり、これによつて所望の化学量と
均一性が得られるからである。この制御の一部が
達成されるのは、デポジシヨン プロセスがガス
中あるいはシステムの他の部分で行われるのでは
なく、基質材料表面のほぼ全体にわたり行われる
からである。この結果、パラメータの変化はデポ
ジシヨン特性の変化に直接に関連してくる。
タングステン シリサイドの高品質フイルムを
デポジシヨンする特定のプロセスは装置の形状と
緊密に関連する。たが、この種のシステムの作動
パラメータはシランの流量がタングステン ヘキ
サフルオリドのそれの20乃至80倍の時、デポジシ
ヨンが約350℃の基質材温度を与えることである。
高品質のタングステン シリサイド フイルムを
得るためのタングステン ヘキサフルオリドの最
適流量は非常に低く、デポジシヨン中の各基質材
料に対して一般に約1.7c.c./min乃至2.0c.c./min
である。
本発明の方法を実施するための装置を添付図面
にしたがつて詳細に説明する。まず、第1A図及
び第1B図を参照する。樽型の低圧CVD反応シ
ステムは円筒の真空チヤンバ、即ちハウジング1
1を備えている。ハウジング11はデポジシヨン
を行つている間ウエーハを保持する基板タレツト
組立体13をその中央部に有している。ハウジン
グ11の直径は約60cmあり、その高さは約30cmあ
り、約1.5cmの厚さを持つアルミニウムでできて
いる。アルミニウムは熱伝導性が良く、特定の反
応ガス中での対腐食性が良いので選ばれた。ハウ
ジング11はシステムにウエーハを導入するため
のロツク可能な真空密閉可能なドア12を備え、
さらにタレツト組立体を収容するためにその床部
分に円形を穴を有している。
ハウジング11は代表的には冷却コイル14で
水冷され、ハウジング内壁に顕著なデポジシヨン
が発生しないような温度まで下げられる。一般
に、ハウジングの温度はデポジシヨンの行われる
特定の材料に依存して変化するが、タングステン
シリサイドについては、約100℃のハウジング
温度で、内壁の不必要なデポジシヨンが大幅に減
少される。壁温を約80℃以下、さらに好ましく
は、約60℃以下に下げるとその効果は著しい。こ
れら後者の温度ではハウジング型でのデポジシヨ
ンはほぼ解消される。この理由として、まず壁面
での反応物の解離を起こすエネルギが減少したこ
とが挙げられる。次に、一般に、化学反応が下げ
られた温度ではゆつくりとした速度で進むことが
考えられる。60℃では、チヤンバー壁でのデポジ
シヨンは最低となり、測定が非常に困難となる。
大まかに見ると、壁にデポジシヨンしたタングス
テン シリサイドのウエーハにデポジシヨンした
厚さに対する比は、せいぜい1:1000で、恐らく
はこれよりももつと低いと考えられる。
排気用マニホルド15がチヤンバーの排気用に
ハウジング11に取り付けられており、さらに真
空/排気システム17にも取り付けられている。
この真空/排気システム17は10mT以下にシス
テムをポンピング可能である。排気用マニホルド
15はその直径が約10cm4″(4)であり、ハウジ
ングの下に吊り下げられた半円形のアルミニウム
性の排気プレナムと、さらに直径約5cm2″(2)
の二本の接続パイプ19を有している。この接続
パイプはマニホルドの周囲に均一に離隔して配置
されている。これらの接続パイプはハウジング1
1に向けて延長しており、その距離は約25cmであ
る。接続パイプはハウジング壁と良好に熱接触し
ており、この結果このパイプも比較的低い温度に
保たれる。各接続パイプ19はその頂部にキヤツ
プを設けており、さらに2つの開口16を有して
いる。開口の直径は約1.8cm(3/4インチ)であ
る。開口の1つはパイプの頂部ちかくにあり、他
は底部のちかくにある。このようにして、ハウジ
ングはその周囲に合計8本の排気口を備えてい
る。この構成によつて非常に均一な排気が可能で
あり、デポジシヨン処理中制御を大幅に助ける。
真空/排気シムテム17は真空スロツトル弁と制
御器、精密なマノメータ、回転羽ポンプ、ルー
ツ、ブロワーとを備えている。このルーツ ブロ
ワーはポンプダウン中、真空状態において羽ポン
プを駆動する。真空圧はプログラム可能であり、
その制御はマイクロプロセツサによつて制御可能
である。反応ガスは代表的には2つの貯蔵所に貯
蔵される。第1のバンク25にはヘリウムとシラ
ンが、そして第2のバンク27にはヘリウム キ
ヤリアとタングステン シリサイドが貯えられ
る。ガスはハウジング11の壁に取り付けられた
混合チヤンバー28の中で低圧状態の下で混合さ
れて拡散される。これによつて、反応ガス混合物
が形成される。ついで、この混合物はウエーハに
直接に対向するハウジングに導入される。混合チ
ヤンバー28の詳細は第2A図と第2B図に示さ
れている。混合チヤンバーは代表的には断面が円
形であり、一般に12乃至12.5cm(4乃至5イン
チ)の直径を有している。混合チヤンバーは中央
ポスト26を備え、ポストは円形バツフル30を
有し、このバツフルはウエーハに均一にガスを分
布させる。直径10cmの混合チヤンバーの場合、バ
ツフル30の適切な直径および厚さは約7.5cm
(3インチ)と約2.8cm(1〜1/8インチ)であり、
中央ポスト26の長さは約7.5cm(3インチ)で
ある。反応ガスは代表的にはバンク25と27か
ら二本の2.5cmパイプを介してチヤンバー28の
近辺に運ばれる。ついで、ガスは接続管252272を
介してポスト26の対向側のチヤンバーに入る。
ガスはハウジング11の内部に入る前にここで混
合される。ガスの均一な導入を計るため、チヤン
バー28のような8つのチヤンバーがハウジング
の周囲に等間隔で配置されている。(第1B図)。
接続管252と272の直径はパイプ252と2
71に比して小さく、約0.156cm(1/16インチ)
である。これは各チヤンバーでのガス圧ほぼ等圧
にするためである。ガス流は精密な始動と流れ特
性を確保するように設計された熱質量の流れ制御
装置によりマイクロプロセツサ29で制御され
る。(例えば、Unit Instrument Inc. Mass
Flow Controller UFC−1000)。
一般に、タレツト組立体13はハウジング11
の底で電気的に絶縁された、回転する真空シール
47上に配置されている。第1B図に示すよう
に、タレツト組立体13は水平断面図から見ると
ほぼ八角形をしており、この形状の各面でウエー
ハを保持するためにウエーハ プラテン15のよ
うなウエーハ プラテンまたはチヤツクを有して
いる。各ウエーハ プラテンは約1.25cmの厚みを
持つモネル シート ストツクより台形状に切断
される。このとき、各プラテンの頂部は約12.5cm
(5インチ)の幅を有し、その底は約15cm(6イ
ンチ)の幅を有している。また、台形の高さは約
15cm(6インチ)である。第1B図と第3図に示
すように、一般に、プラテンは、その縁部で、頂
部の八角形リング34と底部の八角形リング32
に対して、一緒に接合される。キヤツプ31は、
約5cm(2インチ)の高さと、その頂部で約
26.25cm(10〜1/2インチ)を有している。ベース
35は、約7.5cm(3インチ)の深さとその底部
の直径が26.5cm(10〜1/2インチ)となつている。
キヤツプ31とベース35は、頂部と底部の八角
形リングにそれぞれ溶接されている。全体の組立
体チヤツク リング ベース36に取り付けられ
ている。このリング36は、ハウジング11の底
部の真空シール47と接触しているとき、真空密
閉システムを構成する。キヤツプ31とベース3
5とは、代表的には、0.17cm(1/16インチ)の厚
みをもつモネルで構成されている。各ウエーハ
プラテンの表面には、ピン20,21といつた2
つのピンがあり、これらピンは、ウエーハをそれ
ぞれのプラテン上の所定位置に案内し、プラテン
を支持する。一方、この状態に基づいて、ウエー
ハをデポジシヨンする。
この処理中、タレツト組立体13はモータによ
つてゆつくりした一定速度で回転される。この速
度は、代表的には、IRPMであり、これによつて
デポジシヨンの均一性を向上させる。第3図及び
第4図の切断された図に図示されているように、
タレツト組立体13は固定された三列のランプ、
例えばランプ24によつて、内側より加熱され
る。各列は、ソリツド ステート整流器で制御さ
れる8本の500W石英ランプで構成されている。
代表的には、タレツト組立体13の全体はモネ
ルで構成される。モネルを用いる理由は、対腐食
性及び耐高温性に優れているからである。プラテ
ンは、背面からウエーハを配置している全面にか
けて熱を通す。
また、ウエーハ表面の均一な加熱を確保し、さ
らに、ランプからの放熱の吸収を向上させるた
め、ランプに隣接したプラテンの側面が厚さ約
0.94cm(3/8インチ)の鋼製の層で被覆されてい
る。
プラテンの外表面の温度はプログラム可能であ
り、マイクロプロセツサ29で制御される。この
温度は350℃〜170℃、好ましくは、350℃〜50℃
の範囲に制御される。マイクロプロセツサ29の
温度情報はフイードバツクは、タレツト組立体1
3の内側を見る固定した赤外線センサを介し行わ
れている。タレツト組立体13の回転により、セ
ンサがこのタレツト組立体13の周囲の温度を測
定する。
プラテンとウエーハ以外のタレツト組立体13
の流域のデポジシヨンを避けるため、タレツト組
立体13は、代表的に、キヤツプ31とベース3
5に冷却システムを備えている。冷却は、約0.63
cm(1/4インチ)の水パイプ37によつて行われ
る。このパイプは良好な熱接触を保ちながらキヤ
ツプとベースの両者の周囲を横断している。パイ
プ37は、配水用マニホルド39に取り付けられ
ている。マニホルド38はキヤツプに永久的に溶
接されている。水は、マニホルド39の管理のも
とに水冷システム39よりマニホルド39に供給
される。この配水は、二重壁のパイプ41によつ
て行われる。このパイプは、水の流入チヤンネル
を定める内壁42と、その流出チヤンネルを定め
る外壁43とを有している。パイプ41は、代表
的には、上方にさらにマニホルド39の内側に延
在している。内壁42は外壁43よりも特に延び
ている。また、マニホルド39とパイプ41の間
の接続は適切な密封手段で水密とされている。キ
ヤツプ31を除いたタレツト組立体13の上面に
対応する第3図と第4図から理解されるように、
マニホルド39を離れたパイプ37は、まず、そ
の周辺をキヤツプ31の頂部に沿つて進み、キヤ
ツプ31と良好な熱接触を行いながら、その周囲
にほぼ完全な円を形成する。さらに、パイプ41
で示すように、下方に回り、ベース35の周囲に
ほぼ完全な円を形成する。ついで、後方に返し、
マニホルド39をパイプ41の外部に出る。キヤ
ツプとベースの温度は80℃以下に、好まししく
は、60℃以下に保持される。これは、ハウジング
壁に対してなされたのと同様に、これらの部分に
大きなデポジシヨンがなされるのを避けるためで
あり、さらに、シール47を冷却しておくためで
ある。だが、キヤツプとベースの全表面が、加熱
されたプラテンとパイプ37の周辺の接触部との
間の温度傾斜のために、この後者の温度に保持で
きないことに留意されたい。結局は、ある種の累
積は、冷却された表面にさえ発生し、さらに、重
要なことには、プラテン自身が実質的なデポジシ
ヨンをもたらす。このため、2KWのRF発生器4
9がタレツト組立体13に取り付けられてきた。
これはNF3のようなエツチヤントガスを加えて、
折々行われるクリーニングに使用出来る。
本装置の好適な実施例で高品質のフイルムを作
るため、特別なステツプが用いられる。代表的に
は、チヤンバーを窒素で清浄する。ついて、ウエ
ーハを入れ、ハウジング11を10〜20mTのベー
ス圧力にポンプダウンする。一般にタングステン
ヘキサフルオリドのライン271とシランのラ
イン251の両者で、まずヘリウムを出発させ
る。これは、ガス・ライン間での相互汚染を防ぐ
ためと、その間で不所望の反応の発生を防ぐため
である。ついで、シランが出発する。代表的な流
量は、ヘリウムの場合100c.c./minであり、シラ
ンの場合1000c.c./minである。ついで、チヤンバ
ー圧力が200mTに設定され、そして、タングス
テンヘキサフルオリドが約14c.c./minの流量で所
望のデポジシヨン時間だけターンオンされる。タ
ングステン ヘキサフルオリドの流出の初期にお
いて、大きなオーバシユート(20%未満)を避け
るために、事前に措置をとる必要がある。(一般
に、シランの流量は、タングステン ヘキサフル
オリドのそれの20〜80倍必要である。もつとも、
これは、デポジシヨン時間とシリサイドの所望の
化学量に依存する。また、タングステン ヘキサ
フルオリドの最少最適流量は、ウエーハ当たり約
1.7〜2.0c.c./minの間にあることが見い出されて
いる。)デポジシヨンの終りにガスが停止され、
ガスの開始とは逆の手順で、このシステムを窒素
で浄化し、ウエーハをはずす。代表的なデポジシ
ヨン速度は、ガスの流れ、温度およびチヤンバー
圧力に依存して約100〜10000Åc.c./minの間で可
能である。上記の装置と方法を使用したフイルム
の品質は非常に優れている。
バルク抵抗はウエーハを1000℃で10分間アニー
ルしたとき、75μΩcmであり、1100℃で10分間ア
ニールしたときは、50μΩcm以下である。アニー
ル後のシート抵抗のばらつきは、±5%でり、ラ
ンツーラン抵抗のばらつきは、±10%である。ウ
エーハ上の厚みのばらつきは、±5%でり、ラン
ツーランでは、±10%である。また、デポジシヨ
ン表面は非常に滑らかである。さらに、製造速度
は早く、平均2500Åのフイルムの厚さで、時間当
たり約60ウエーハである。
かかる高品質のフイルムが得られた理由の1つ
は、発生器壁とタングステン ヘキサフルオリド
の一部の温度が下げられたことを、混合チヤンバ
ーと真空マニホルドで達成されたガス流の均一性
によつて、デポジシヨン材料の化学量と均一性と
に関して、デポジシヨン プロセス全体にわたつ
て精密な制御が行えたことにある。このような制
御の行われた理由は、デポジシヨン プロセスに
おいて質量の輸送速度が制限されたこと、並びに
気相反応が除去されたことによると考えられる。
それ故に、デポジシヨンは、システムの他の部分
でなく、ホツトなウエーハ表面でほぼ全体にわた
つて行われる。結果として、処理パラメータの変
化は、ウエーハ表面のデポジシヨン特性の変化に
直接に関係する。これは、従来のホツト、ウオー
ル システムとは非常に異なつている。従来シス
テムでは、非常に小さな割合のデポジシヨンされ
たタングステン ヘキサフルオリドのみがウエー
ハ表面で終つてよく、この結果デポジシヨン特性
の変化を小さくするため、非常に大きな変化が処
理パラメータにしばしば必要とされる。さらに、
これらの変化さえその予測はしばしば容易ではな
い。また、一般に、ホツト ウオール システム
は、質量の輸送制御が不充分であり、この結果、
各ロードのウエーハごとの反応ガス比は、大きく
変えることができる。さらに、気相反応は、非常
に発生しやすく、これによつて欠陥頻度が高ま
る。本発明の利点は、ウエーハ以外の表面がデポ
ジシヨンされ、材料の過剰な累積による生ずる微
粒子によるウエーハの汚れを実質的に除去してい
る。さらに、本システムは、高価な反応ガスの使
用のいて非常に効果的である。何故なら、デポジ
シヨンされた材料が、他の部分でなくウエーハの
表面で終了するからである。
本発明の他の利点は、製造されたタングステン
ヘキサフルオリド フイルムは、従来の方法のよ
うに、タングステンが多いのではなく、シリコン
が多い。この結果得られるフイルムはWSiXとし
て表わされる。ここで、xは2.0乃至4.0の範囲
で、最適には、2.4乃至2.7の範囲で可能である。
この結果を得るための精密な機構を十全に理解す
る必要はないが、基質材料表面で発生すると考え
られる種々の化学反応に注目することにより、一
般概念を引き出すことができる。
1 2WF6+3Si→2W+3SiF4 2 SiH4→Si+2H2 3 WF6+Si2H6→WSi2+6HF 4 WF6+3H2→W+6HF 5 WF6+6SiH4→W+3Si2H6+6HF 6 Si2H6→2Si+3H2 低圧でのシランの分解が550℃以上の温度、す
なわち、本システムで使用されているよりも非常
に高い温度で発生すること、並びに上記式を考慮
すると、シランの触媒分解が表面で盛んに行われ
るものと考えられる。
上記装置をタングステン シリサイドのデポジ
シヨンに関連して述べできたが、その用途は、他
の材料のデポジシヨンにも同様に適用可能であ
る。例えば、耐熱金属及び耐熱金属シリサイドに
質量の輸送制御が望まれる場合、特に適してい
る。もちろん、流量とガス分解が所望のデポシシ
ヨン材料で変わるように、ハウジング及びタレツ
ト用の冷却温度の精密な範囲が変わる。さらに、
モネルとアルミニウムがそれらの熱伝導、対腐食
性、成形の容易さの特徴により、構造材料として
用いられている。他の材料も特定のプロセス及び
デポジシヨンされるべき材料に依存して使用可能
である。さらに、フイルム性能及び生産性に関す
る上述の数値はシリコン基質材料上のデポジシヨ
ンに関連するが、デポジシヨン用基質材料として
はほとんどの材料が使用可能である。もつとも、
この場合、その材料が必要な温度に耐え得るもの
でなければならない。有用と思われる基質材料と
しては、種々の酸化物、ポリシリコン、ガリウム
ヒ素、誘電体、金属である。さらに、本発明は六
角構造に限定されない。例えば、本発明は、n折
りのシンメトリを持つタレツト組立体に良く適応
する。ここで、nはプラテンの数である。さら
に、ウエーハ面の反応ガスを均一に分布するため
に、他の多くのガス混合/拡散用の材料寸法及び
システムがあるのは当然である。例えば、連続的
な、あるいは複数のオリフイスをハウジングの周
囲に配置して、ハウジング全体を囲んだ単一の混
合チヤンバーを使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法を実施するための装置を示し、
第1A図は真空ハウジングを切つた断面図を示
し、第1B図は真空ハウジングの頂部を除去した
その上面を示し、第2A図は真空ハウジングの内
部から見える混合チヤンバーの前面であり、第2
B図は線A−Aに沿つた混合チヤンバーの断面図
であり、第3図は内部構造を露出するように一分
を切断したタレツト組立体を図示し、第4図はタ
レツト組立体の上面を図示し、そのキヤツプが除
去され、冷却パイプのルートを図示し、さらに加
熱ランプの位置を示している。
【主な符号の説明】、11……ハウジング、1
3……タレツト組立体、14……冷却コイル、1
7……真空/排気システム、25……第1のバン
ク、27……第2のバンク、28……混合チヤン
バー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 低圧化学蒸着装置の真空ハウジング内の基質
    材料上にタングステン シリサイドをデポジシヨ
    ンする方法において、 前記真空ハウジングを排気して、該真空ハウジ
    ングにシラン及びタングステン ヘキサフルオリ
    ドの流れを供給し、前記基質材料上にタングステ
    ン シリサイドのデポジシヨンを生じさせるため
    に該基質材料を加熱し、前記真空ハウジング自体
    にタングステン シリサイドのデポジシヨンを減
    少させるために100℃以下の温度に真空ハウジン
    グを冷却する工程からなるタングステン シリサ
    イドをデポジシヨンする方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法に於て、前
    記真空ハウジングが80℃以下に冷却されるように
    なるタングステン シリサイドをデポジシヨンす
    る方法。 3 特許請求の範囲第2項記載の方法に於て、前
    記真空ハウジングが60℃以下に冷却されるように
    なるタングステン シリサイドをデポジシヨンす
    る方法。
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