JP2002030443A

JP2002030443A - 基板上への成膜方法及び装置

Info

Publication number: JP2002030443A
Application number: JP2000209459A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Kikuo Okuyama; 喜久夫奥山; Manabu Shimada; 学島田; Naoya Arimitsu; 直哉有光
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP3874397B2

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子状不純物を除去して成膜する良質（緻
密）で歩留まりの高い成膜方法及び成膜装置を提供す
る。【解決手段】基板１１上に薄膜を形成するに際し、成
膜用ソース物質２−１を供給し、該ソース物質により生
成する粒子状不純物３を除去９しながら成膜することを
特徴とする基板上への成膜方法としたものであり、前記
粒子状不純物の除去は、光電子７による方法又は放電に
よる方法により行うことができ、光電子７は、光電子放
出材４に紫外線を照射することにより発生させ、荷電微
粒子８は電極５により捕集する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソース物質の基板
上への成膜に係り、特に、半導体、液晶、精密機械等の
先端技術製品を製造する工程において、これら製品の表
面に蒸着等によって、単体金属、半導体、合金、酸化
物、窒化物、炭化物、シリサイド、ほう化物などの多様
な材料の薄膜を形成するための成膜方法と装置に関す
る。本発明の成膜には、化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理蒸
着（ＰＶＤ：ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌｏ
ｒｇａｎｉｃＣＶＤ）等による方法を含むものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造プロセスにおいて、基板の
表面にＣＶＤによって薄膜を形成する工程で発生するパ
ーティクル（ＣＶＤ装置の反応室内で原料ガス中の成膜
成分と同伴不純物が相互作用して、もしくは反応生成物
が凝集して生じる粒径が不均一な微粒子状物質）は、薄
膜に対する汚染物となり、製品の歩留まりを低くする主
な原因として非常に重要視されている。特に近年、半導
体回路が微細化される傾向に伴って、汚染物となる微粒
子のサイズも微小化している。６４ＭＤＲＡＭにおい
ては、パターンサイズが約０．３５μｍ、２５６Ｍでは
約０．２５μｍ、１Ｇでは約０．１８μｍ、１６Ｇでは
約０．０９μｍ、１Ｔでは約０．０３μｍであり、これ
らパターンサイズの１／１０以上のサイズの微粒子が、
汚染物として除去されなければならないと考えられてい
る。原料ガスとして、活性の非常に高い物質が使用され
る場合が多いために、パーティクルが発生しやすく、Ｃ
ＶＤ装置はしばしば「ごみ発生装置」と呼ばれるほどで
ある。

【０００３】従来は、原料ガスの量や温度などを制御し
て、成膜速度を遅くすることによってパーティクルの発
生量を抑制している。しかし、成膜速度が遅くなれば、
半導体製品の生産量も低下してしまう。あるいは、反応
室内でパーティクルが重力によって降下することに着目
して、ウエハの成膜面を下向きに設置したり、反応室内
で熱泳動（温度の上下）を生じさせるなどして、ウエハ
上へのパーティクルの付着量を抑制している。しかし、
これらの方法は、付着量の抑制に対してある程度は有効
であるが、効果は不十分であった。また、従来のＣＶＤ
装置においては、成膜成分を分子拡散又は熱拡散の作用
によって、基板上に移動させ沈着させていたが、成膜速
度が遅く、膜が良質といえなく（緻密性に欠ける）、ま
た沈着量が少ないなどの問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、良質な成膜には不要な、粒状不純
物の存在なしに成膜を行い、それによって、良質（緻
密）で歩留まりの高い製品を得る成膜方法及び成膜装置
を提供することを課題とする。なお、本発明では、良質
な成膜に阻害となる不純物（比較的粒形の大きい粒子状
物質）を粒子状不純物と呼ぶ。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基板上に薄膜を形成するに際し、成膜
用ソース物質を供給し、該ソース物質により生成する粒
子状不純物を除去しながら成膜することを特徴とする基
板上への成膜方法としたものである。前記成膜方法にお
いて、粒子状不純物の除去は、光電子による方法又は放
電による方法により行うことができる。また、本発明で
は、基板上に薄膜を形成する成膜装置において、該装置
に成膜用ソース物質を供給する手段と、粒子状不純物を
除去するためのイオン発生部と、荷電した粒子を捕集す
る捕集部とを有することとしたものである。前記成膜装
置において、イオン発生部には、光電子を放出する手段
又は放電手段を用いることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、次の５つの知見により
なされたものである。（１）ＣＶＤによる成膜では、装置内（反応領域）にお
いて、例えば、均一核生成物（ガスの化学反応による
反応物質の濃度が過飽和の状態になり生ずる）、イオ
ン誘発核生成物（紫外線、プラズマ、レーザなどがガス
に照射されると発生するイオンを凝縮核として核生成が
生ずる）などにより、粒子状物質（不純物）が生じ、こ
れらは成膜において歩留まり低下の原因となっており、
このような膜は、緻密性に欠ける。例えば、ＳｉＨ₄−
Ｏ₂系の熱ＣＶＤでは、原料ガス（ＳｉＨ₄、Ｏ₂）がウ
エハ表面に、次のような反応により、ウエハ上方部でＳ
ｉＯ₂のような最終生成物、Ｓｉ（ＯＨ）_nのような中間
生成物を生成し、これらはウエハ上へ落下する。ＳｉＨ₄+２Ｏ₂→ＳｉＯ₂+２Ｈ₂Ｏ、ＳｉＨ₄+２Ｏ₂→Ｓｉ（ＯＨ）_n+（４−ｎ）ＯＨ^-（ｎ≧
４）、即ち、これらの粒子状不純物は、成膜において薄膜を汚
染、あるいは薄膜に取り込まれるので、結果として歩留
まり低下を招く。

【０００７】（２）前記の粒子状不純物は、光電子及び
／又は放電によりイオン供給すると荷電され、近傍に電
極材を設置することにより、該帯電粒子状不純物は捕集
（除去）できる。（３）ＣＶＤによる成膜では、前記（１）の現象が生ず
るが、（２）のイオン供給による粒子状不純物の荷電・
捕集を行うと、高純度の成膜（緻密で良質な膜）ができ
る。（４）前記（１）のように、生成される成膜における有
害な粒子状不純物は、粒径が大きいのでイオン供給によ
り効果的に荷電される（多くの電荷を受け取る）ので、
電極により捕集される。一方、成膜に好適なソース物質
は、ガス状か、あるいは微細な粒径のため、前記（２）
では捕集されない。（５）一般に、成膜装置では、常圧では粒子発生が多い
ため、数百Ｐａ（数Ｔｏｒｒ）〜数千Ｐａ（数十Ｔｏｒ
ｒ）のような低圧下で操作される。しかし、減圧下にな
ると成膜速度が小さくなる。従って、発生粒子の除去を
行い、常圧あるいは、少しの減圧で成膜ができれば、生
産性向上の点で工業上有利となる。

【０００８】次に本発明の粒子状不純物の除去（捕集
部）について説明する。先ず、光電子による方法（光電
子法）について説明する。光電子法よる捕集は、光電子
放出材、紫外線ランプ、光電子放出のための電場用電極
材、荷電粒子捕集材より構成され、放出光電子（負イオ
ン）により粒子状不純物を荷電し、クーロン力により捕
集（除去）を行うものである。光電子放出材は、紫外線
照射により光電子を放出するものであれば何れでも良
く、光電的な仕事関数が小さなもの程好ましい。効果や
経済性の面から、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｔｈ，Ｐｒ，Ｂｅ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｇ，
Ａｕ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｕ，Ｂ，
Ｅｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｗのいずれか、又はこれらの化合物、
又は合金、又は混合物が好ましく、これらは単独で又は
二種以上を複合して用いられる。複合材としては、アマ
ルガムの如く物理的な複合材も用いうる。

【０００９】例えば、化合物としては、酸化物、ほう化
物、炭化物があり、酸化物には、ＢａＯ，ＳｒＯ，Ｃａ
Ｏ，Ｙ₂ Ｏ₅ ，Ｇｄ₂ Ｏ₃ ，Ｎｄ₂ Ｏ₃ ，ＴｈＯ₂ ，Ｚ
ｒＯ ₂ ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ａｇ₂ Ｏ，Ｌａ
₂ Ｏ₃ ，ＰｔＯ，ＰｂＯ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，Ｉｎ₂
Ｏ₃ ，ＢｉＯ，ＮｂＯ，ＢｅＯなどがあり、またほう化
物には、ＹＢ₆ ，ＧｄＢ₆ ，ＬａＢ₅ ，ＮｄＢ₆ ，Ｃｅ
Ｂ₆ ，ＥｕＢ₆ ，ＰｒＢ₆ ，ＺｒＢ₂ などがあり、さら
に炭化物としては、ＵＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，Ｎ
ｂＣ，ＷＣなどがある。また、合金としては、黄銅、青
銅、リン青銅、ＡｇとＭｇとの合金（Ｍｇが２〜２０ｗ
ｔ％）、ＣｕとＢｅとの合金（Ｂｅが１〜１０ｗｔ％）
及びＢａとＡｌとの合金を用いることができ、上記Ａｇ
とＭｇとの合金、ＣｕとＢｅとの合金及びＢａとＡｌと
の合金が好ましい。酸化物は、金属表面のみを空気中で
加熱したり、或いは薬品で酸化することによっても得る
ことができる。

【００１０】さらに、他の方法としては、使用前に加熱
し、表面に酸化層を形成して長期にわたって安定な酸化
層を得ることもできる。この例としては、ＭｇとＡｇと
の合金を水蒸気中で３００〜４００℃の温度の条件下
で、その表面に酸化膜を形成させることができ、この酸
化薄膜は長期間にわたって安定なものである。また、光
電子を放出する物質に別の物質を付加して使用すること
ができる。この例として、紫外線透過性物質（例えば、
ガラス）に光電子を放出し得る物質を付加したものがあ
る。（特公平７−９３０９８号、特開平４−２４３５４
０号各公報）後述の紫外線源との一体化、例えば紫外線ランプ表面へ
の光電子放出材の付加がある（特開平4−２４３５４０
号公報）。一体化によりコンパクトになるので適用装置
の種類によっては使用できる。

【００１１】また、光触媒（例、後述ＴｉＯ₂）との一
体化を行うこともできる（特開平９−２９４９１９号公
報）。この形態は、光触媒により光電子放出材の長時間
安定化（光電子放出材への影響物質があっても除去でき
る）、や共存するガス状汚染物質の除去ができるので、
利用先（装置の種類、要求性能）によっては好ましい。
光電子放出材の形状や構造は後述のごとく、装置の形
状、構造あるいは希望する効果等により異なり、適宣決
めることができる。通常、紫外線源からの放射紫外線の
有効利用の点から、後述の図１のごとく、紫外線源の近
傍に光電子放出材を設置して行う方式が好ましい。この
方式の材料としては、前記のガラスへの光電子放出材の
付加がある。

【００１２】光電子放出材からの光電子放出のための照
射源は、照射により光電子を放出するものであれば何れ
でも良く、紫外線が通常好ましい。紫外線の種類は、光
電子放出材がその照射により、光電子を放出するもので
あれば何れでも良い。該紫外線源は紫外線を発するもの
であれば、何れでも使用できるが、コンパクト化の点で
水銀灯、例えば殺菌ランプが好ましい。次に、本発明の
特徴である紫外線源、光電子放出材、電極、荷電微粒子
捕集材の位置について述べる。本発明は、成膜装置の成
膜部上方の不要な粒子状物質を発生する粒子状不純物発
生部を中心に、その外側（周囲）に光電子放出材と電極
が対向（対向電極）して設置されている所に特徴があ
る。

【００１３】前記について、図１を用いて説明する。図
１は、本発明の粒子状不純物除去部Ａを設置した熱ＣＶ
Ｄ成膜装置の基本構成図である。本発明の熱ＣＶＤ装置
１は、粒子状不純物除去部Ａと、成膜部Ｂより構成され
る。ＣＶＤ装置１には、上方より成膜用ソース物質（成
膜成分を含有する原料ガス）２−１が供給される。ここ
で、上方より導入されたソース物質２−１は、熱ＣＶＤ
装置における成膜部Ｂの上方部（反応領域）Ｃにおい
て、粒子状不純物（微粒子）３を生成する。該生成微粒
子３は、光電子放出材４（ガラス母材上にＡｕを薄膜状
に付加）、電極５、紫外線ランプ６よりなる粒子状不純
物除去部Ａで捕集・除去される。

【００１４】即ち、生成微粒子３は、粒径が大きいため
光電子放出材４への紫外線ランプ（殺菌灯）６からの紫
外線照射により生ずる光電子（負イオン）７により効率
良く荷電され、荷電微粒子８となり、対向する電極（対
向電極）５により捕集される。９は、該電極５に捕集さ
れた微粒子、１０は紫外線ランプ６からの放射紫外線を
光電子放出材４に効率良く照射するための反射面であ
る。このようにして、生成微粒子３は除去され、不純物
が除去された成膜に好適なソース物質を含有する原料ガ
ス２−２が、ウエハ１１表面に供給される。該ウエハ１
１表面では、ソース物質とウエハ１１との相互作用によ
り、ウエハ表面に緻密で高純度な物質の薄膜が形成され
る。１２は、ウエハを加熱するためのヒータである。２
−３は、成膜後の排気ガスである。

【００１５】光電子放出材４からの光電子の放出は、電
場下での紫外線照射で効果的である。そのための電極の
位置や形状は、光電子放出材との間に電場（電界）が形
成できるものであれば何れも使用でき、電場の強さは、
１０Ｖ／ｃｍ〜２ＫＶ／ｃｍである。通常、該電極は、
図１に示すように、成膜部の上方を中心に光電子放出材
と対向して設置される。電極材料とその形状は、周知の
荷電装置において使用されているもので良い。電極材料
は導体であれば何れも使用でき、この例として、タング
ステン、ＳＵＳあるいはＣｕ−Ｚｎの線、棒状、網状、
板状、半円状がある。これらを１種類又は２種類以上組
合せて、光電子放出材と対向して電場が形成できるよう
に設置する。

【００１６】荷電微粒子の捕集材（集じん材）は、通常
の荷電装置における集じん板、集じん電極等各種電極材
が一般的であるが、スチールウール電極、タングステン
ウール電極のようなウール状構造のものも有効である。
装置の種類によっては、光電子放出用電極と荷電微粒子
捕集用電極を兼ねることができる。図１の熱ＣＶＤ装置
における電極５は、光電子放出用と荷電微粒子捕集用の
２つの役目を果たしている。前記において、光電子放出
材、電極材の種類、形状、電場の強さは、装置の種類
（ソース物質の導入形態）、構造、形状、要求性能、経
済性等により適宜予備試験を行い決めることができる。

【００１７】次に、放電による方法（放電法）について
説明する。放電法は、電子／イオン放出のための、放電
電極、対向電極、荷電微粒子捕集材により構成され、粒
子状物質の荷電による除去（捕集）を行うものである。
放電によるイオン発生法としては、コロナ放電、グロー
放電、アーク放電、火花放電、沿面放電、パルス放電、
高周波放電、レーザ放電、トリガ放電、プラズマ放電な
ど、周知の方法を用いることができる。沿面放電、パル
ス放電はイオン濃度が高いので、装置がコンパクト化す
ることから適用先によっては好ましい。この内、コロナ
放電は、簡易性、操作性、効果などの点で好ましい。発
生イオンの選択として、オゾンの共存が好ましくないも
のは、正のコロナ電圧による正イオンを発生させて用い
ることができる。すなわち、正に比較し、負のコロナ放
電ではオゾンが発生し易いためである。

【００１８】オゾンの共存が好まい場合は、負イオンの
コロナ放電を好適に用いることができる。例えば、ＴＥ
ＯＳ（ＴｅｔｒａｅｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃ
ａｔｅ）とＯ₃の反応によるＳｉＯ₂膜の形成では、Ｏ₃
は有用（有効利用できる）であるので、オゾン発生が多
い負のコロナ放電を用いる。放電によった発生されたイ
オンは、図１の光電子法による微粒子の荷電・捕集と同
様に、対向電極に向って移動し、前記図１のように微粒
子は粒径が大きいため効率良く荷電され、該荷電微粒子
は、電極上に捕集される。この放電法による微粒子の荷
電・捕集について、図２を用いて説明する。図２は、本
発明の粒子状不純物除去部Ａを設置した熱ＣＶＤ成膜装
置の基本構成図である。図２において、図１と同一符号
は同じ意味を示す。１３は放電電極、５は対向電極であ
る。

【００１９】針状の放電電極１３に負の電圧を印加する
と、該電圧１３でコロナ放電により負イオンを生じ、陽
極性の対向電極５に吸引されて、対向電極５の方向に向
かう負イオンのシャワーを形成する。前記した図１のよ
うに、熱ＣＶＤ成膜装置１における成膜部Ｂの上方部Ｃ
において生成した微粒子３は、負イオンにより荷電さ
れ、荷電微粒子８となり電極５により捕集される。この
ようにして、生成微粒子３は除去され、不純物が除去さ
れた成膜に好適なソース物質を含有する原料ガス２−２
が、ウエハ１１表面に供給される。該ウエハ１１表面で
は、ソース物質とウエハ１１との相互作用により、ウエ
ハ表面に緻密で高純度な物質の薄膜が形成される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１図３は、光電子法による粒子状不純物除去部Ａを備えた
常圧熱ＣＶＤ装置（ＳｉＨ₄+Ｏ₂を用いるＳｉＯ₂薄膜成
膜）の断面構成図を示す。ソース物質（ＳｉＨ₄+Ｏ₂）
は、上方２−１よりキャリアガスと共に導入される。そ
れにより、熱ＣＶＤ成膜装置１における成膜部Ｂの上部
において、粒子状不純物（粒径の大きい微粒子）３が生
成される。該生成微粒子３は、光電子放出材４（ガラス
母材上にＡｕを薄膜状に付加）、電極５、紫外線ランプ
６よりなる粒子状不純物除去部Ａで捕集・除去される。
即ち、生成微粒子３は、光電子放出材４への紫外線ラン
プ（殺菌灯）６からの紫外線照射により生ずる光電子
（負イオン）７により荷電され、荷電微粒子８となり、
対向する電極（対向電極）５により捕集される。

【００２１】９は、該電極５に捕集された微粒子、１０
は、紫外線ランプ６からの放射紫外線を光電子放出材４
に効率良く照射するための反射面である。このようにし
て、粒径の大きい生成微粒子３は除去され、不純物が除
去された成膜に好適なソース物質を含有する原料ガス２
−２が、ウエハ１１表面に供給される。該ウエハ１１表
面では、ソース物質とウエハ１１との相互作用により、
ウエハ表面に緻密で高純度な物質のＳｉＯ₂薄膜が形成
される。１２は、ウエハを加熱するためのヒータ（３８
０℃）である。２−３は、成膜後の排気ガスである。図
３において、図１と同一符号は同じ意味を示す。

【００２２】実施例２図４は、コロナ放電法による粒子状不純物除去部Ａを備
えた常圧熱ＣＶＤ装置（ＴＥＯＳ+Ｏ₃を用いるＳｉＯ₂
薄膜成膜）の断面構成図を示す。ソース物質（ＴＥＯＳ
+Ｏ₃）は、上方２−１よりキャリアガスと共に導入され
る。それにより、熱ＣＶＤ成膜装置１における成膜部Ｂ
の上方において、粒子状不純物（粒径の大きい微粒子）
３が生成される。該微粒子３は、放電電極１３、対向電
極５よりなる粒子状不純物除去部Ａで荷電され、捕集・
除去される。即ち、針状の放電電極１３に負の電圧を付
加すると、該電極１３でコロナ放電が発生し、負イオン
が生じ、陽極性の対向電極５に吸引されて対向電極５に
向かう負イオン７のシャワーを形成する。

【００２３】そして、前記のごとく、熱ＣＶＤ成膜装置
１における成膜部Ｂの上方部Ｃにおいて生成した微粒子
３は、前記負イオン７により荷電され、荷電微粒子８と
なり、電極５により捕集される。このようにして、粒径
の大きい生成微粒子は３は除去され、不純物が除去され
た成膜に好適なソース物質を含有する原料ガス２−２
が、ウエハ１１表面に供給される。ウエハ１１表面で
は、ソース物質とウエハ１１との相互作用により、ウエ
ハ表面に緻密で高純度な物質のＳｉＯ₂薄膜が形成され
る。図４において、図２と同一符号は同じ意味を示す。

【００２４】実施例３図５は、光電子法による粒子状不純物除去部Ａを備えた
減圧熱ＣＶＤ装置（１．３×１０⁴Ｐａ下で、ＳｉＨ₄+
Ｏ₂を用いるＳｉＯ₂薄膜成膜）の断面構成図を示す。本
発明の減圧熱ＣＶＤ成膜装置１は、真空ポンプ１４によ
り、減圧下（１．３×１０⁴Ｐａ）で運転される。図５
において、図３と同一符号は同じ意味を示す。即ち、上
方２−１からキャリアガスと共に導入されたソース物質
（ＳｉＨ₄+Ｏ ₂）により生成した粒径の大きい生成微粒
子３は、負イオン７により荷電され、電極５上に捕集さ
れる。

【００２５】これにより、粒径の大きい生成微粒子は３
は除去され、不純物が除去された成膜に好適なソース物
質を含有する原料ガス２−２が、ウエハ１１表面に供給
される。ウエハ１１表面では、ソース物質とウエハ１１
との相互作用により、ウエハ表面に緻密で高純度な物質
のＳｉＯ₂薄膜が形成される。１２は、ウエハを加熱す
るためのヒータ（６００℃）である。２−３は、成膜後
の排気ガスである。本装置による成膜の特徴は、生成粒
子が除去されるので、通常の減圧（１．３×１０〜１．
３×１０³Ｐａ）よりも高い減圧下で運転でき、その結
果、成膜速度が早くなるという利点がある。また、加熱
温度も従来よりも低くて良い利点がある。

【００２６】実施例４図６は、コロナ放電法による粒子状不純物除去部Ａを備
えた減圧熱ＣＶＤ装置（ＴＥＯＳ＋Ｏ₃を用いるＳｉＯ₂
薄膜成膜）の断面構成図である。本発明の減圧熱ＣＶＤ
成膜装置１は、真空ポンプ１４により、減圧下（１．３
×１０⁴Ｐａ）で運転される。図６において、図４（実
施例２）と同一符号は同じ意味を示す。即ち、上方２−
１からキャリアガスと共に導入されたソース物質（ＴＥ
ＯＳ＋Ｏ₃）により生成した粒径の大きい生成微粒子３
は、負イオン７により荷電され、電極５上に捕集され
る。

【００２７】これにより、粒径の大きい生成微粒子３は
除去され、不純物が除去された成膜に好適なソース物質
を含有する原料ガス２−２がウエハ１１表面に供給され
る。ウエハ１１表面では、ソース物質とウエハ１１との
相互作用により、ウエハ表面に緻密で高純度な物質のＳ
ｉＯ₂薄膜が形成される。１２は、ウエハを加熱するた
めのヒータ（６００℃）である。２−３は、成膜後の排
気ガスである。本装置による成膜の特徴は、生成粒子が
除去されるので、通常の減圧（１．３×１０〜１．３×
１０³Ｐａ）よりも高い減圧下で運転でき、その結果、
成膜速度が早くなるという利点がある。また、加熱温度
も従来よりも低くて良い利点がある。

【００２８】実施例５図７は、光電子法による粒子状不純物除去部Ａを備えた
光ＣＶＤ装置（ＳｉＨ ₄とＮＨ₃を用いるＳｉＮ_xＨ_yで表
されるＳｉ窒化膜成膜）の断面構成図である。ソース物
質（ＳｉＨ₄＋ＮＨ₃）は、上方２−１よりキャリアガス
と共に導入される。それにより、ＣＶＤ成膜装置１にお
ける成膜部Ｂの上部において、粒子状不純物（粒径の大
きい微粒子）３が生成される。該生成微粒子３は、光電
子放出材４（ＴｉＯ₂上にＡｕを薄膜状に付加）、電極
５、紫外線ランプ６よりなる粒子状不純物除去部Ａで捕
集・除去される。即ち、生成微粒子３は、光電子放出材
４への紫外線ランプ（低圧水銀灯）６からの紫外線照射
により生ずる光電子（負イオン）７により荷電され、荷
電微粒子８となり、対向する電極（対向電極）５により
捕集される。

【００２９】９は、該電極５に捕集された微粒子、１０
は紫外線ランプ６からの放射紫外線を、光電子放出材４
に効率良く照射するための反射面である。このようにし
て、粒径の大きい生成微粒子は３は除去され、不純物が
除去された成膜に好適なソース物質を含有する原料ガス
２−２が、ウエハ１１表面に供給される。ウエハ１１表
面では、紫外線ランプ６から紫外線照射されることによ
り活性化したソース物質とウエハ１１との相互作用によ
り、ウエハ表面に緻密で高純度な物質のＳｉＮ_XＨ_y薄膜
が形成される。１２は、ウエハを加熱するためのヒータ
（３００℃）である。２−３は、成膜後の排気ガスであ
る。図７において、図５と同一符号は同じ意味を示す。

【００３０】実施例６図５（実施例３）に示した減圧熱ＣＶＤ装置を用い、実
施例３のごとくしてＳｉＯ₂膜を成膜した。このとき、
光電子法による発生イオン濃度を変化させ、発生イオン
濃度と膜の緻密性について調べた。また、成膜速度につ
いても調べた。（１）ＳｉＯ₂成膜条件温度；３５０℃ ソース物質；ＳｉＨ₄＋Ｏ₂（ＳｉＨ₄：Ｏ₂＝4：
１）：２００ｍｌ／ｍｉｎ、キャリアガス：１．５リッ
トル／ｍｉｎ圧力：１．３×１０⁴Ｐａ（２）光電子法による粒子状不純物除去部紫外線ランプ；殺菌灯光電子放出材；ガラス上にＡｕを付加電極；網状ＳＵＳ、５００Ｖ／ｃｍ（３）評価法膜の緻密性；クラック発生限界膜厚の測定による（測
定装置：走査型電子顕微鏡）成膜速度；エリプソメータによって測定した膜厚と成
膜時間による

【００３１】結果（１）膜の緻密性図８は、膜の緻密性の評価として、発生負イオン濃度と
クラック発生限界膜厚の関係について示す特性図であ
る。この図は、負イオンの供給により不純物（粒径の大
きい粒子状物質）が除去されるため、生成膜の緻密性が
増していること（良質な膜の製造）を示している。即
ち、生成不純物除去による良質な膜が得られた。（２）成膜速度表１に成膜速度を示す。表１中の比較例は、圧力１．３
×１０²Ｐａの場合である。本発明では、不純物が除去
できるので、１．３×１０⁴Ｐａのような、従来の例え
ば１．３×１０²Ｐａよりも高い減圧下で操業できる。
その結果、早い、成膜速度で成膜できた。

【表１】

【００３２】参考例１実施例６において図５のＣＶＤ装置を用い、上方より粒
径０．７μｍのシリカ粒子を導入し、光電子による該シ
リカ粒子の捕集性能について調べた。（１）圧力１．３×１０⁴Ｐａ（２）光電子法による粒子状不純物除去部紫外線ランプ；殺菌灯光電子放出材；ガラス窓上にＡｕを付加電極；網状ＳＵＳ、５００Ｖ／ｃｍ（３）測定Ｓｉウエハ上に付着した粒子数をウエハ・ゴミ検出装置
により測定

【００３３】結果表２に、シリカ粒子の捕集効率を示す。この捕集効率
は、光電子法を稼動させなかった時に、ウエハ上に付着
した粒子数に対する、稼動させた時のウエハ付着粒子数
の減少量の比であり、光電子法による発生負イオン濃度
（個／ｍ³）が、１０⁸、１０¹⁰、１０¹¹、１０¹²の場合
を示している。

【表２】

【００３４】以上の実施態様においては、成膜用原料成
分として、ＳｉＨ₄やＴＥＯＳを用いているが、その他
の成膜用原料成分においても、本発明の方法を適用する
ことで効果的な成膜が達成される。次に、主な成膜の種
類に対する原料成分を例示する。（１）単金属；Ｃｕ：ＣｕＣｌ₂、Ａｌ：ＡｌＣｌ₃、
Ｔｉ：ＴｉＣｌ₄、Ｔａ：ＴａＣｌ₅、Ｍｏ：ＭｏＣ
ｌ₅、Ｗ：ＷＣｌ₆，ＷＦ₆，Ｗ（ＣＯ）₆、Ｓｉ：ＳｉＣ
ｌ₄、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、Ｂ：ＢＣｌ₃、Ｎｉ：Ｎｉ（ＣＯ）
₄、Ｃｒ：ＣｒＩ₂、Ｍｏ：Ｍｏ（ＣＯ）₆、Ｐｔ：（Ｐ
ｔＣｌ₂）₂（ＣＯ）₃、（２）合金；Ｔａ−Ｎｂ：ＴａＣｌ₅+ＮｂＣｌ₅、Ｔ
ｉ−Ｔａ：ＴｉＣｌ₄+ＴａＣｌ、Ｍｏ−Ｗ：ＭｏＣｌ₆+
ＷＣｌ、Ｃｒ−Ａｌ：ＣｒＣｌ₃+ＡｌＣｌ₃、

【００３５】（３）炭化物；ＳｉＣ：ＳｉＣｌ₄+ＣＨ
₄、ＴｉＣ：ＴｉＣｌ₄+Ｃ₆Ｈ₅ＣＨ₃，ＴｉＣｌ₄+Ｃ
Ｈ₄、ＺｒＣ：ＺｒＣｌ₄+Ｃ₆Ｈ₆、ＷＣ；ＷＣｌ₆+Ｃ₆Ｈ
₅ＣＨ₃、（４）窒化物；ＴｉＮ：ＴｉＣｌ₄+Ｎ₂、ＺｒＮ：Ｚ
ｒＣｌ₄+Ｎ₂、ＴａＮ：ＴａＣｌ₅+Ｎ₂、ＡｌＮ：ＡｌＣ
ｌ₃+Ｎ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄：ＳｉＣｌ₄+Ｎ₂、（５）ホウ化物；ＡｌＢ：ＡｌＣｌ₃+ＢＣｌ₃、Ｓｉ
Ｂ：ＳｉＣｌ₄＋ＢＣｌ₃、ＴｉＢ₂：ＴｉＣｌ₄+ＢＢ
ｒ₃、ＴａＢ：ＴａＣｌ₅+ＢＢｒ₃、（６）ケイ化物；ＭｏＳｉ：ＭｏＣｌ₅+ＳｉＣｌ₄、
ＴｉＳｉ：ＴｉＣｌ₄+ＳｉＣｌ₄、ＺｒＳｉ：ＺｒＣｌ₄
+ＳｉＣｌ₄、（７）酸化物；Ａｌ₂Ｏ₃：ＡｌＣｌ₃+Ｏ₂、ＳｉＯ₂：
ＳｉＣｌ₄+Ｏ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃：Ｆｅ（ＣＯ）₅+Ｏ₂、ＺｒＯ
₂：ＺｒＣｌ₄+Ｏ₂、（８）化合物半導体；ＧａＡｓ：Ｇａ（ＣＨ₃）₃＋Ａ
ｓＨ₃、ＡｌＡｓ：Ａｌ（ＣＨ₃）₃＋ＡｓＨ₃、

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができた。１）基板上への成膜において、生成した粒子状不純物
を除去することにより、（１）良質な膜（不純物を含
有しない緻密性の高い膜）ができた。（２）従来低い
減圧（例えば、１．３×１０〜１．３×１０²Ｐａ）下
で成膜することを必要としたものが、高い減圧（例え
ば、１．３×１０⁴Ｐａ）下、あるいは常圧下で成膜で
きた。これにより、成膜速度の早い成膜ができた。ま
た、装置が簡素化した。２）上記により、生産性が向上した。即ち、歩留まり
の高い成膜方式が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電子法を用いた成膜装置の基本構成
図。

【図２】本発明の放電法を用いた成膜装置の基本構成
図。

【図３】本発明の光電子法を用いた成膜装置の一例を示
す断面構成図。

【図４】本発明の放電法を用いた成膜装置の一例を示す
断面構成図。

【図５】本発明の光電子法を用いた成膜装置の他の例を
示す断面構成図。

【図６】本発明の放電法を用いた成膜装置の他の例を示
す断面構成図。

【図７】本発明の光電子法を用いた成膜装置の別の例を
示す断面構成図。

【図８】負イオン濃度とクラック発生限界膜厚との関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１：成膜装置、２−１〜２−３：原料ガスの流れ、３：
生成微粒子（粒子状不純物）、４：光電子放出材、５：
電極（対向電極）、６：紫外線ランプ、７：光電子、
８：荷電微粒子、９：捕集微粒子、１０：反射面、１
１：ウエハ、１２：ヒータ、１３：放電電極、１４：真
空ポンプ、Ａ：粒子状不純物除去部、Ｂ：成膜部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有光直哉愛媛県松山市居相町51 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA14 BA40 BA44 FA10 KA49 5F045 AA03 AA04 AA11 AB32 AC01 AC09 AD10 AE25 AE29 BB15 DP03 DQ10 EB02 EK07 5F103 BB09 RR10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に薄膜を形成するに際し、成膜用
ソース物質を供給し、該ソース物質により生成する粒子
状不純物を除去しながら成膜することを特徴とする基板
上への成膜方法。
【請求項２】前記粒子状不純物の除去は、光電子によ
る方法又は放電による方法により行うことを特徴とする
請求項１記載の基板上への成膜方法。
【請求項３】基板上に薄膜を形成する成膜装置におい
て、該装置に成膜用ソース物質を供給する手段と、粒子
状不純物を除去するためのイオン発生部と、荷電した粒
子を捕集する捕集部とを有することを特徴とする基板上
への成膜装置。
【請求項４】前記イオン発生部は、光電子を放出する
手段又は放電手段を用いることを特徴とする請求項３記
載の基板上への成膜装置。