JPH05304102A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造装置

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JPH05304102A
JPH05304102A JP13430292A JP13430292A JPH05304102A JP H05304102 A JPH05304102 A JP H05304102A JP 13430292 A JP13430292 A JP 13430292A JP 13430292 A JP13430292 A JP 13430292A JP H05304102 A JPH05304102 A JP H05304102A
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JP
Japan
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purge gas
semiconductor substrate
flow rate
gas
flow
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JP13430292A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Hasegawa
利昭 長谷川
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パージガスを導入する構成にして、外周クラ
ンプ無しで基板を支持し、クランプの存在が問題になる
場合である不要部でのCVD等を防止し、かつパージガ
スの流れ方をコントロールして均一化でき、面内均一性
良好に成膜その他の工程を行える半導体装置の製造装置
の提供。 【構成】 全体が一体的に、あるいは2以上の部分から
成る半導体基板支持台1に、パージガスを導入する機構
(パージガス導入孔6)を有し、パージガスの流量をコ
ントロールする機構(流量制御弁2)を、半導体基板支
持台に少なくとも2カ所に設けた半導体装置製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造装置
に関し、特に、例えば成膜時等にガス流を用いて加工を
行う工程を有する半導体装置の製造装置に関する。本発
明は、微細化したLSIその他各種の半導体装置の製造
に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】半導体製造の分野では、各種の技術が用
いられる。例えば成膜技術としてメタルCVD技術が用
いられ、その中でも、ブランケットCVD技術や、選択
成長CVD技術は、例えばタングステン(W)その他の
材料の成膜技術として、次世代以降のULSIの多層配
線形成プロセス技術等に好適に用い得るものとして種々
研究が進められている。
【0003】例えばブランケットタングステンCVD
は、次世代以降のULSIの多層配線形成プロセス技術
において、0.35ミクロンルール以下の微細なコンタ
クトホールやスルーホールを配線材料で埋め込む技術の
要求に応える技術の1つとして、注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、ブランケッ
トCVD法により形成したメタル薄膜(特にタングステ
ン薄膜)は、基板との密着性が悪く、非常に剥がれやす
い。そこで一般に、基板表面にメタル薄膜を形成する場
合には、密着層が必要である。ブランケットタングステ
ンCVDの場合は、このための密着層としてTiN膜が
良く用いられている。しかし、TiN膜が形成されてい
ない基板部分は、タングステン薄膜が剥がれてしまうた
め、基本的には、そのような部分ではタングステン薄膜
が成長しないようにする処置が必要である。
【0005】従来装置においては、図5,図6に示すよ
うに、密着層であるTiN薄膜が形成されていない部
分、即ちTiNスパッタ装置のクリップマーク部分や、
ウェーハ裏面については、タングステン薄膜が形成しな
いように、クランプ機構を用いて、基板8の外周を把持
するクランプ13により、該基板8の外周部分を被うよ
うにしているのが一般的である。しかし、クランプ13
についたタングステン膜は剥がれ易く、パーティクルの
原因となっている。このようなクランプ13は、例えば
図7に示すように、切欠き縁部81を有するなど必ずし
も対称ではない形状の基板8を支持している。なお図
5,図6中、10はランプ、12はガス供給口、14は
シャワーヘッド、15はアルミナサセプターである基板
支持台、16は透明材料窓である。
【0006】前記の問題点を防ぐ手段として、図8に示
すように、基板8(ウェーハ)の周辺部から矢印Iで示
すようにパージガス(例えばArガス)を流し、ウェー
ハ周辺部分の原料ガス(その流れを矢印IIで示す)を希
釈することによって、密着層たるTiNが形成されてい
ない部分にタングステン膜が堆積することを防止すると
いう方法が検討されている(図8中11はガスダクトで
ある)。
【0007】しかし、検討されているこのような技術の
問題点は、ウェーハ上に形成された薄膜のウェーハ面内
の分布がパージガスの流れ方に敏感に影響されてしまう
ことである。このために、装置の構造、特に流れを乱す
ようなクランプ機構や、パージガスが流れる通路の構造
によって、均一性が悪くなっていた。特に、図7に示す
ように、基板8であるウェーハは一般に真円ではなく、
弧の一部を弦状に切欠いたオリフラと称される切欠き縁
部81を有する形状であるので、どうしてもこの切欠き
縁部81の側でパージガス流量が多くなる傾向があり、
これもガス流の均一性を低下させる原因となっている。
これらの調整を装置の設計段階から行うのは、工作精度
の問題もあり、ほとんど不可能である。
【0008】
【発明の目的】本発明は上述の問題点を解決して、外周
クランプ無しで基板を支持でき、従ってクランプの存在
が問題になる場合、即ち例えばブランケットCVDにお
ける密着層の無い部分へのメタル薄膜の形成や、あるい
は選択成長CVDにおける不要部での成長を防止できる
とともに、パージガスの流れ方をコントロールして均一
化でき、よってウェーハ面内の均一性良好に成膜その他
の工程を行うことができ、構成も簡明な半導体装置の製
造装置を提供することを目的とする。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明の請求項1の発
明は、半導体基板支持台に、パージガスを導入する機構
を有する半導体装置の製造装置において、パージガスの
流量をコントロールする機構を、前記半導体基板支持台
に少なくとも2カ所に設けたことを特徴とする半導体装
置の製造装置であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0010】本発明の請求項2の発明は、半導体基板支
持台が半導体基板に接触する部分と、前記半導体基板の
外周部分にあって半導体基板に接触しない部分の少なく
とも2つ以上に分離されていて、該分割された前記半導
体基板支持台の間をパージガスが通る構成としたことを
特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造装置であ
って、これにより上記目的を達成するものである。
【0011】本発明において、パージガスとは、反応に
寄与しないガスを総称するものであり、いわゆる希釈ガ
スは本発明で言うパージガスに該当する。例えば、A
r,Heその他の希ガス、反応に寄与しないN2 ガス等
の窒素系ガスなどがこれに該当し、活性なガスであって
も、単にパージとして作用するのみのガスであれば、こ
れに含まれる。
【0012】
【作用】本発明の半導体装置の製造装置は、半導体基板
を支持する支持台に、パージガスの流れをコントロール
するために、少なくとも2つ以上の流量制御機構を設け
たので、パージガスの流量をこの複数の流量制御機構、
例えばガス吹き出し口における制御機構でコントロール
することによって、パージガスの流れを反応室内全体に
おいて均一にすることができる。これにより、ウェーハ
表面方向から流れてくる流れ、例えば原料ガスの流れ等
の対称性を崩すことがなくなり、ガスを用いる成膜等を
均一に良好に行うことができ、例えば各種CVD(ブラ
ンケットCVDや、選択成長CVD等)において、基板
であるウェーハの表面に所定の薄膜を均一にCVDする
ことができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て具体的に説明する。但し当然のことではあるが、本発
明は実施例により限定を受けるものではない。
【0014】実施例1 本実施例は、半導体基板であるシリコンウェーハにブラ
ンケットタングステンCVD技術により成膜を行って半
導体装置を製造する場合の半導体装置製造方法につい
て、本発明を適用したものである。
【0015】本実施例の装置は、半導体基板支持台に、
パージガスを導入する機構を有する半導体装置の製造装
置において、図1に示すように、パージガスの流量をコ
ントロールする機構を、半導体基板支持台1に少なくと
も2カ所に設けた(図示例では6カ所設けた)ものであ
る。特にこの例は、支持台1であるサセプターに開設し
たサセプター開口部をパージガス導入孔6とし、この導
入孔の開口する度合を流量制御弁2で制御することによ
り、ガス流量のコントロールを行うように構成した。
【0016】一般に、基板ウェーハ表面上におけるパー
ジガスの流量の均一性は、サセプターからパージガスを
均一に吹き出すようにしただけでは、これを保つことが
できない。即ち、クランプ機構、ウェーハの形状(特に
オリフラ形状)など、対称性を持たない構造があるた
め、それだけではウェーハ表面上で均一にパージガスを
流すことができない。また、基板支持台を分割して、例
えば石英サセプターとグラファイトサセプターとの2部
分から支持台を形成する場合、両部分の互いの位置の微
妙なずれのために均一性が乱されてしまうこともある。
【0017】パージガスの不均一性は、例えば成膜のた
めの原料ガスの希釈量の均一性に影響を及ぼし、CVD
薄膜の膜厚均一性に悪影響を及ぼす。また、そのほか製
造加工時の均一性を低下させる。
【0018】本実施例は、このパージガスの均一性を、
図1ないし図3に示すように、基板支持台1(サセプタ
ー)に設置した複数の流量制御弁2によって、きめ細か
く調整することによって、改善するようにした。
【0019】本実施例において、ガス流量のコントロー
ルは、基板支持台1であるサセプター(図示例はグラフ
ァイトサセプター)に固定されたネジ固定用ナット4と
螺合する制御弁調整ネジ3を、ネジのつまみ5を回すこ
とによって移動し、これと一体的に動く流量制御弁2を
操作することによって、サセプター開口部(パージガス
導入孔6)の開口の大きさをコントロールして行う。導
入孔6の調整は、例えば、ブランケットタングステンC
VDの核形成時に用いられるシラン還元反応について、
そのパージガス調整に用いると好ましい。かかるCVD
におけるタングステン核形成に用いられるシラン還元
は、供給律速(原料ガスの供給量が反応の律速になっ
て、核形成が原料ガスの濃度によりその変化が著しい状
態)であるため、パージガスの分布に非常に敏感であ
る。
【0020】この、パージガスの分布に敏感な系でのパ
ージガスの面内均一性を測定し、これが均一になるよう
に前記の流量制御弁2によるガス導入孔6の開口量を調
整すればよい。この面内均一性は、生成した膜厚の膜厚
分布により知ることができる。膜厚分布は、シート抵抗
により測定でき、測定したシート抵抗によってパージガ
ス流を認識し、これに基づいて調整すればよい。
【0021】本実施例では、ブランケットタングステン
CVDの核形成ステップは、次の条件で行った。 設定温度 :400℃ 原料ガス :WF6 /SiH4 =10/7sc
cm 圧力 :60Pa(0.5Torr) パージガス及び流量:Ar=150sccm
【0022】本実施例において、上記の調整作業を行う
ことで、パージガスの流量が均一になり、パージガスの
フローによる原料ガスのフローの均一性の乱れを防止で
き、パージガスを用いない図5ないし図7に示す従来型
の装置と少なくとも同等レベルの面内均一性を得ること
ができた。この調整作業は、これを一度行って調整すれ
ば、あとは条件の変更がない限りそのまま継続して使用
できる。
【0023】よって本実施例によれば、クランプ機構を
用いることなく、よって不要部分への堆積による剥がれ
やこれによるパーティクルの問題を避けることができる
というパージガス方式の装置において、その難点であっ
たパージガスによる不均一性の発生という問題を解決し
て、均一な成膜等の加工形成を行うことが可能となる。
【0024】本実施例において、パージガスを用いての
原料ガスによるCVD等の後、更に他のメタル形成や、
絶縁膜(SiO2 等)の形成を行ってよいが、その時に
も、この流量制御機構を利用することができる。
【0025】なお、流量のコントロール手段は、本実施
例ではネジにより弁2を調整してガス導入孔6の開口の
大きさを変える方法を用いたが、コントロールの手段は
任意である。
【0026】また、本実施例では、反応室内にコントロ
ール調整用の治具を設けたが、リモートコントロールに
より反応室外から調整を行えるようにしてもよい。例え
ば、条件変更の場合など、予め規定のパラメータに基づ
き流量制御しておくことにより適正処理(適正CVD
等)ができるように設定することができる。このような
反応室外からのリモートコントロールに用いる機械的手
段としては、例えば、ステッピングモーターによるリモ
ートコントロール手段などが挙げられる。
【0027】本実施例によれば、外周クランプ無しで、
密着層の無い部分へのメタル薄膜の形成が防止でき、か
つパージガスの流れ方をコントロールできるので、ウェ
ーハ面内の均一性のよいメタル薄膜が得られ、かつ、サ
セプター内に制御機構が設置されているので、構造が簡
単であるという利益がある。
【0028】実施例2 図4に実施例2の構成を示す。この実施例は、図4に示
す如く、半導体基板支持台が、半導体基板に接触する部
分である基板支持部1(この例ではグラファイトサセプ
ター)と、半導体基板の外周部分にあって半導体基板に
接触しない部分である支持部外周部7(この例では石英
サセプター)の少なくとも2つ以上に分離されていて、
該分割された半導体基板支持台の間をパージガスが通る
構成としたものである。図中、パージガスの流れをIで
示し、基板支持部1aと支持部外周部7との間のパージ
ガス通路をIIで示す。
【0029】本実施例においては、実施例1で用いたの
と同様なガス流量制御機構を使用して、パージガス流量
を調整するようにした。
【0030】本実施例のように基板支持台が2以上の部
分に分かれている構成の場合、従来は両部分、つまり図
4で言えば基板支持部1a(グラファイトサセプター)
と支持部外周部7(石英サセプター)との両者の相互位
置の微妙なずれのためにガス流の均一性が乱れてしまう
ことがあったが、本発明を適用して上記の構成とした結
果、ガス流分布を調整でき、ガス流の均一化を達成でき
る。
【0031】本実施例によって、実施例1と同様の効果
を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、外周クランプ無しで基
板を支持でき、従ってクランプの存在が問題になる場
合、即ち例えばブランケットCVDにおける密着層の無
い部分へのメタル薄膜の形成や、あるいは選択成長CV
Dにおける不要部での成長を防止できるとともに、パー
ジガスの流れ方をコントロールして均一化でき、よって
基板面内の均一性良好に成膜その他の工程を行うことが
できる装置を、簡明な構造で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の構成を示す平面図である。
【図2】実施例1の構成を示す部分拡大断面図である。
【図3】実施例1の構成を示す部分拡大平面図であり、
図2のIII 方向矢視図に相当する。
【図4】実施例2の構成を示す断面図である。
【図5】従来技術を示す。
【図6】従来技術を示す。
【図7】従来技術を示す。
【図8】背景技術を示す。
【符号の説明】
1 基板支持台(グラファイトサセプター) 1a 基板支持部(グラファイトサセプター) 2 流量制御弁 3 制御弁調整用ネジ 4 ネジ固定用ナット 5 ネジ駆動用つまみ 6 パージガス導入孔(サセプター開口部) 7 支持部外周部(石英サセプター) 8 基板(ウェーハ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板支持台に、パージガスを導入す
    る機構を有する半導体装置の製造装置において、 パージガスの流量をコントロールする機構を、前記半導
    体基板支持台に少なくとも2カ所に設けたことを特徴と
    する半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】半導体基板支持台が半導体基板に接触する
    部分と、前記半導体基板の外周部分にあって半導体基板
    に接触しない部分の少なくとも2つ以上に分離されてい
    て、該分割された前記半導体基板支持台の間をパージガ
    スが通る構成としたことを特徴とする請求項1に記載の
    半導体装置の製造装置。
JP13430292A 1992-04-27 1992-04-27 半導体装置の製造装置 Pending JPH05304102A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013145873A (ja) * 2011-12-15 2013-07-25 Nuflare Technology Inc 成膜装置および成膜方法
JP2018037508A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置および原子層成長方法

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