JP2912188B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜方法

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JP2912188B2 JP7103759A JP10375995A JP2912188B2 JP 2912188 B2 JP2912188 B2 JP 2912188B2 JP 7103759 A JP7103759 A JP 7103759A JP 10375995 A JP10375995 A JP 10375995A JP 2912188 B2 JP2912188 B2 JP 2912188B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は成膜装置及び成膜方法に
関し、特に半導体製造工程において半導体ウェハの主表
面にタングステン膜を形成する装置とその方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のタングステン成膜装置を模式的に
示した図3の断面図を参照すると、この装置は、材料ガ
スを導入するガス導入口1と、導入されたガスを分散さ
せるガス分散板2と、材料ガスが導入され成膜処理を行
う反応室3と、ガス導入口1及びガス分散板2を反応室
3と気密性を保ちながら電気的に絶縁する絶縁板4と、
反応室3内のガスを排気する真空ポンプ5と、被処理の
半導体ウェハ9を支持して加熱すると共に高周波の印加
される下部電極を有する支持台6と、被処理半導体ウェ
ハ9を反応室3に出し入れするための搬出入扉7と、配
線12を各電極へ導入してガス分散板2と支持台6とに
高周波(RF)を印加する高周波発生器8とを備える。
尚、被処理半導体ウェハ9を搬送するための機構や、ガ
ス分散板の形状等については、本発明の主な特徴では無
いので、ここでは模式的に示すに留める。
【0003】次に動作について説明する。まず、搬出入
扉7から被処理半導体ウェハ9が反応室3内に搬送さ
れ、支持台6に保持される。この支持台6は、400℃
乃至500℃の範囲内のある一定温度に保たれており、
且つ真空ポンプ5によって反応室3を減圧状態(数10
mTorr程度)にする。ここで、ガス導入口1よりW
6 やSiH4 等の材料ガスを導入し、ガス分散板2で
この材料ガスを均一となるように分散して、反応室3内
に一様に拡散させる。反応室3内では、導入された材料
ガスが、下記に示す第1および第2の反応により、支持
台6に保持された被処理ウェハ9の主表面にタングステ
ン(W)膜を成膜して、次に未反応ガスの大部分を真空
ポンプ5により反応室3から排気する。
【0004】第1の反応1:2WF6 +3SiH4 →2
W+3SiF4 +6H2 第2の反応2:WF6 +3Hz→W+6HF タングステンが成膜された被処理ウェハ9は、搬出入扉
7から搬出される。次に、成膜処理が終了した反応室3
内では、成膜処理中に過剰の存在した材料ガスにより、
反応室3内の内壁面、ガス分散板2の表面や支持台6の
側面等にもタングステンが付着している。このため、ガ
ス導入口1より三フッ化窒素(NF3 )あるいはヘキサ
フルオロエタン(C2 6 )等のエッチングガスを導入
すると共に、ガス分散板2および支持台6を電極とし
て、高周波発生器8により10数MHzの高周波を印加
することで、発生させたプラズマ状態となっている、い
わゆるフッ素ラジカルと付着したタングステンを反応さ
せて、反応室3内のクリーニングを行い、一連の動作を
完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置で
は、反応室3内において発塵源となる被処理ウェハ9の
表面以外に付着したタングステン除去の条件出しを、こ
こに高周波を印加した電極間の電圧変化値やフッ素ラジ
カルの分光分析等により行っているため、反応室3内の
限定された局所(測定箇所)だけに対応した観測しかで
きなかった。従って、クリーニング時間(高周波印加時
間)が短い場合には、前記内壁等に付着したタングステ
ン部分的に残渣となり、さらに被処理ウェハ9の搬出入
時等に扉7から混入したり、あるいは付着するO2 やH
2 O,その他の微量汚染物(例えばNa)があるため、
反応室3内にはタングステンの化合物例えばWOxF
y,WO3 ・xH2 O,NaWO4 ,CaWO4 等が生
成してしまい、これが剥離して発塵源となっている。
【0006】微量汚染物としては、アルカリ金属やアル
カリ土類金属等があり、大気中に存在する物質や作業者
には付着した物質等があり、いずれもタングステンと反
応して、タングステン酸塩等となり、発塵する。
【0007】逆に、クリーニング時間が長い場合には、
アルミニウム製の反応室3等とフッ素ラジカルが反応
し、フッ化アルミニウム化合物(AlF3 等)を生成し
て発塵することがあった。従来では、もっともタングス
テン残渣の多い箇所を容易に特定することができず、従
ってこれを除去する最適値の条件を求めることができな
かった。
【0008】発塵粒子の直径は、数10μm程度と小さ
いので、単純に観察窓を取付けただけでは、数万個の粒
子集団があったとしても、目視によるタングステン残渣
の特定には困難をともなう。
【0009】また発塵箇所の特定のためには、反応室3
を大気解放する必要があり、この場合発塵調査やクリー
ニング条件の最適化等に長時間を要するだけでなく、大
気中の酸素,水分と瞬時に化合してしまうため、最もタ
ングステン残渣が多い箇所を特定することが困難であっ
た。
【0010】以上のような諸問題点に鑑み、本発明は次
の課題を掲げる。(1)大気解放しないで、タングステ
ン残渣の場所の特定ができるようにすること。(2)最
適なクリーニング時間を容易に設定できるようにするこ
と。(3)大気解放によるタングステン酸塩等が生じな
いようにすること。(4)タングステン残渣を目視によ
って容易に観測できるようにすること。(5)発塵原因
となる製造プロセスを使用せず、信頼性の高い半導体ウ
ェハが製造できるようにすること。(6)反応室を開け
ることなく、内部の汚れ状況を確認できるようにするこ
と。(7)成膜時及びスクリーニング時のガス流量及び
時間の最適化が容易に行えるようにすること。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成は、
半導体ウェハの主表面上に成膜処理を行なう反応室と、
前記反応室内に材料ガスを導入する導入口と、前記反応
室内に前記半導体ウェハを出し入れする搬出入扉と、前
記反応室内のガスを排出する真空ポンプと、前記反応室
内に高周波信号を印加する高周波発生器とを備えた成膜
装置において、前記反応室内に紫外線を照射し前記反応
室内に付着する発塵物質に燐光を発生させる紫外線照射
手段と、前記反応室内の前記燐光の発生状態を観察でき
観察窓とを設けたことを特徴とする。
【0012】特に前記観察窓が、二重の透明ガラスと、
この間に冷却水を循環する手段とを備えたことを特徴と
する。
【0013】本発明の第2の構成は、反応室内の半導体
ウェハの主表面に材料ガスを導入して成膜する工程と、
残存した前記ガスを除去するクリーニング工程とを複数
回繰り返した後、紫外線を照射して前記反応室内の燐光
反応を視認する工程を設けたことを特徴とする。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例の成膜装置を模式的に示し
た図1の断面図を参照すると、この実施例は観察窓4
と、この窓4の空間内に冷却水6aを循環させる熱交換
器6と、紫外線ランプ5とを備えること以外、図1の構
造と共通するため、共通する部分は、共通した参照数字
で示すに留め説明を省略する。
【0015】観察窓4は、二重ガラス即ち反応室3に面
した内部側の透明ガラスと大気に面した外部側の透明ガ
ラスとからなり、この間の空間には冷却水6aが満たさ
れる。この冷却水6aは熱交換器6により、強制循環
し、大気と反応室3内の雰囲気との熱的しゃ断を行って
視認性を良好にしている。観察窓4を介した目視によ
り、ガス分散板2を除く反応室3内の略全域が視野の中
に入る。複数の紫外線ランプ5は、内部側の透明ガラス
を介して、反応室3内の全域に照射される。
【0016】次に、この動作について説明する。この実
施例における成膜処理だけについては、上述した従来の
技術と共通するため、成膜処理後について説明する。
【0017】成膜処理後、NF3 やC2 6 等のエッチ
ングガスをガス導入口1より導入し、ガス分散板2でこ
れを分散させて、反応室内に一様に導入する。
【0018】前記エッチングガスが、反応室3内におい
て、一定圧力となるように真空ポンプ7で制御される状
態になった時、ガス分散板2(材質:アルミニウム)を
上部電極,支持台8(材質:アルミニウム)を下部電極
として、高周波発生器8により高周波を印加し、前記エ
ッチングガスをプラズマ状態にする。エッチングガス流
量は、100乃至200sccmが好ましい。ここで、
発生したフッ素ラジカルが反応室3内に付着しているタ
ングステンと反応し、WFx(x:3〜6)として排気
されるため、電極間に存在するフッ素ラジカルの濃度に
変化が生じて、電極間の電圧が、図2の特性図に示すよ
うな変化が起きる。
【0019】ここで、図2の特性図について説明する。
反応室3内に付着したタングステンを除去する場合、上
述したエッチングガスを導入して、ガス分散板2と支持
台6とに、高周波発生器8で高周波を印加して、ガス中
のフッ素をプラズマ状態にする。即ち、フッ素ラジカル
を生成させる。
【0020】高周波を印加した頭初は、反応室3内にタ
ングステンが充分に存在しているため、WFxの化合物
が容易に発生し、フッ素ラジカルは次々と消費されて、
この濃度が低い状態になっている。この状態が図2の特
性図の左側の特性である。
【0021】さらに、高周波印加時間の経過と共に、反
応室3内のタングステン正確には支持台表面とガス分散
板近傍の付着タングステンは減少していくため、フッ素
ラジカルの濃度が次第に上昇していく。即ち、電極間の
電荷が変化するので、これにともない電極間の電位差が
急激に変化し、この最大の変化点のところを変化点aと
する。
【0022】さらに反応するタングステンがほとんど無
くなった時には、電荷の変化がなくなるので、右側の特
性曲線のように、飽和した状態になる。ここで、図2の
特性図において、エッチングガスの流量や反応室内の汚
れ具合によって、測定値が相違するが、いずれも略共通
した特性曲線を描く。
【0023】この時の変化点aにおける高周波印加時間
即ちエッチング時間を初期値として、成膜処理とクリー
ニング処理とのサイクルを数回繰り返した後、波長20
0nm乃至450nmの紫外線を照射刷るランプ5を点
灯する。反応室3の内壁面や支持台8の表面等にタング
ステンが付着していなければ、これらの母材であるアル
ミニウムに反射して紫色の反射光だけが観察できるが、
クリーニングが不充分である場合にはタングステン酸塩
等が生じているので、これと紫外光照射による燐光検知
方法がが起きるため、直ちに視認できるこの種の燐光反
応は、例えば特開平3−503450号公報に記載され
ており、紫外光照射による燐光検知方法が応用し得る。
【0024】一方、観察窓4を熱交換器6により送られ
る冷却水6aで冷却することで、観察窓4の表面近傍で
の材料ガスの反応を減速させ、もって観察窓4表面への
タングステンの付着を防止し、前記燐光反応を観察して
タングステンの残留箇所を視認により特定し、高周波の
印加時間やエッチングガスの流量を燐光反応が丁度消失
する状態に調節することにより、最適なクリーニング条
件を得ることができる。
【0025】即ち、本発明の課題の一つは、上述した最
適な秒数を、正確にかつ容易に求めることにある。
【0026】これを解決するポイントは、ガス分散板2
及び支持台6以外の部分までも、汚れ具合を正確に検知
することである。成膜処理及びクリーニング処理を数回
繰り返すのは、変化点aをより正確に求めると共に、残
渣部分をより目立たせるという効果がある。即ち、この
実施例によれば従来では観察できないような高い精度で
求めることができる。
【0027】これを実現するために、反応室の内部を覗
き、視覚的に検知できるようにすると共に、タングステ
ン酸塩等の燐光反応を応用している。
【0028】尚二重の透明ガラスからなる観察窓4は、
内部側のガラスにタングステンが付着するのを防止する
ために必要であるが、熱交換器6による冷却水6aの循
環がなくとも、断熱効果が得られるが、やはりある方が
より好ましい。
【0029】この実施例では、タングステンの成膜装置
について説明したが、他の金属膜の成膜においても、共
通して、使用することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タングステン酸塩等と燐光反応を起こす紫外線源と、反
応室内部を視認できるようにした観察窓とを設けている
ため、反応室内部の汚れ状況を直ちに視認することがで
きるため、ダウンタイムを低減でき、成膜時及びクリー
ニング時のガス流量及び時間の最適化が容易に行え、処
理条件出しに要する時間を短縮でき、また発塵箇所の特
定が容易であり、発塵原因調査に要する時間を短縮でき
る等の効果が得られ、上述した(1)乃至(7)の各課
題がことごとく達成された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の成膜装置を模式的に示す断
面図である。
【図2】一実施例の動作状態を示す特性図である。
【図3】従来の成膜装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 ガス導入口 2 ガス分散板 3 反応室 4 観察窓 5 紫外線ランプ 6 熱交換器 7 真空ポンプ 8 支持台 9 搬出入扉 10 高周波発生器 11 被処理半導体ウェハ 12 配線 a 変化点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/00 - 16/56 C23C 14/52 H01L 21/205 H01L 21/285

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハの主表面上に成膜処理を行
    なう反応室と、前記反応室内に材料ガスを導入する導入
    口と、前記反応室内に前記半導体ウェハを出し入れする
    搬出入扉と、前記反応室内のガスを排出する真空ポンプ
    と、前記反応室内に高周波信号を印加する高周波発生器
    とを備えた成膜装置において、前記反応室内に紫外線を
    照射し前記反応室内に付着する発塵物質に燐光を発生さ
    せる紫外線照射手段と、前記反応室内の前記燐光の発生
    状態を観察できる観察窓とを設けたことを特徴とする成
    膜装置。
  2. 【請求項2】 前記観察窓が、二重の透明ガラスと、こ
    の間に冷却水を循環する手段とを備えた請求項1記載の
    成膜装置。
  3. 【請求項3】 反応室内の半導体ウェハの主表面に材料
    ガスを導入して成膜する工程と、残存した前記ガスを除
    去するクリーニング工程とを複数回繰り返した後、紫外
    線を照射して前記反応室内の燐光反応を視認することを
    特徴とする成膜方法。
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JPS60212220A (ja) * 1984-04-06 1985-10-24 Ushio Inc 光化学反応装置
JPS63262471A (ja) * 1987-04-20 1988-10-28 Nec Corp 光化学気相成長装置
JPH0324274A (ja) * 1989-06-21 1991-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 気相成長装置
JPH0660138U (ja) * 1993-01-13 1994-08-19 日新電機株式会社 プラズマcvd装置における観察窓

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