JP3066819B2

JP3066819B2 - 薄膜製造方法

Info

Publication number: JP3066819B2
Application number: JP6177092A
Authority: JP
Inventors: 勝次宮下; 暢男東海; 靖二有馬; 邦夫栗原; ピーターヘイ，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH0855803A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、枚葉形式の減圧ＣＶＤ
法（ＬＰＣＶＤ）による薄膜の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】気相中の熱分解や化学反応を利用してウ
エハ上に膜を堆積するＣＶＤ法は、シリコン膜等の製造
に広く用いられる技術である。ＣＶＤ法は、ウエハ上の
特定の化学種に対して選択的に膜を蒸着できる方法であ
る等、他の薄膜堆積法にない利点を有する。このＣＶＤ
法に関して近年様々な装置及びプロセスが提案されてい
るが、その中でも、多様化するアプリケーションの要請
に対応できる枚葉式ＬＰＣＶＤ法が注目されている。

【０００３】枚葉式ＬＰＣＶＤ法は個別処理を行う方法
であるため、このプロセス条件調整の高精度化が容易で
ある。また、ステップカバレージの高い製品を製造する
ことができ、処理するウエハの大口径化に対しても比較
的高いスループットを維持できる等、一度に数十〜１０
０枚程度のウエハを処理するバッチ式ＬＰＣＶＤ法には
ない利点を有する。更に、ドーパント濃度の制御性に優
れ、インシチュウドーピングであるため作業安全性が確
保されるなど、ドーピングを行う際の利点も併せ持つた
め、枚葉式ＬＰＣＶＤ法は市場における様々な要請に合
致する。

【０００４】以下、従来より行われる枚葉式ＬＰＣＶＤ
法を利用したシリコン薄膜製造の典型的なプロセスを説
明する。図１０は、従来の枚葉式ＬＰＣＶＤ処理の工程
図である。

【０００５】まず、処理に先立ちプロセスチャンバ内を
減圧しプロセスチャンバ内雰囲気を所定の温度に安定す
るまで加熱し蒸着の準備を行う（図１０（ａ）参照）。
次に、プロセスチャンバ内の減圧を維持したまま、ウエ
ハ９２をプロセスチャンバ内に搬入し、サセプタ９３上
に固定する（図１０（ｂ）参照）。そして、ＳｉＨ₄等
のシランとＨ₂等のキャリアガスとを含む混合ガスをプ
ロセスチャンバ内に導入する。加熱環境下への混合ガス
の導入によりウエハ上への蒸着が開始し、ウエハ表面に
薄膜９１が蒸着される。薄膜９１はサセプタ９３表面に
も蒸着される。混合ガスは、形成したい薄膜種に応じて
ＰＨ₃、ＡｓＨ₃、Ｂ₂Ｈ₆等のドーパントを更に含ん
でいてもよい。この状態で、所望の膜厚に達するまで蒸
着を継続する（図１０（ｃ）参照）。その後、プロセス
チャンバ内の減圧を維持したまま、所望の厚さの薄膜が
形成されたウエハ９２を外部へ移送し冷却する。このと
きサセプタ９３表面に蒸着された膜９１は、残されたま
まの状態である（図１０（ｄ）参照）。そして、次のウ
エハ９２１をサセプタ９３上へ固定する（図１０（ｅ）
参照）。以後、サセプタへのウエハの固定（図１０
（ｅ））、薄膜の形成（図１０（ｃ））、ウエハの外部
への移送（図１０（ｄ））の順に続く工程を１サイクル
として、順次ウエハへの薄膜形成を実施する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、枚葉式Ｌ
ＰＣＶＤ法を実際の生産ラインに導入して経済性の高い
生産を実現するためには、連続蒸着処理が欠かせない。
連続蒸着処理では、各製品の品質を一定の水準に保ちつ
つ時間当たりのウエハ処理能力を向上する事が要求され
る。しかし、従来の枚葉式ＬＰＣＶＤ法を利用して現実
に行われている半導体製造等の商業生産では、連続蒸着
処理における比較的初期のウエハ枚数において、各ウエ
ハ間で蒸着膜の厚さに変動がしばしば生じ、良品率が下
がるという問題があった。

【０００７】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、枚葉式ＬＰＣＶＤ法によるシリコン膜の連続蒸着工
程において、同一の操作条件下で蒸着される薄膜の厚さ
に関し各サイクル間の変動を低減せしめる薄膜製造方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜形製造
方法では、蒸着膜厚さの変動が比較的初期のウエハ枚数
で大きいことに着目し、比較的初期のウエハ枚数と後の
サイクルでのプロセスチャンバ内の状態の差を、予備工
程を導入することにより低減することを特徴とする。

【０００９】即ち、本発明によるＣＶＤ法を用いた枚葉
式の薄膜製造方法は、プロセスチャンバ内でウエハを支
持するためのサセプタの表面全面の上に、光学的特性を
安定化させるに十分な厚さで光学的特性安定化薄膜を予
め形成する予備工程を有することを特徴とする。また、
この工程では、更にプロセスチャンバ内の加熱される部
材の露出した表面上にも光学的特性安定化薄膜を形成す
ることを特徴としてもよい。また、この工程で形成され
る光学的特性安定化薄膜が、Ｉ＝Ｉ ₀ ｅｘｐ（−ａｘ）（Ｉは光学的特性安定化薄膜に入射する光の強度、Ｉ ₀
は強度Ｉの光が光学的特性安定化薄膜を透過した後の強
度、ａは光学的特性安定化薄膜を構成する物質に固有の
光吸収率、ｘは光学的特性安定化薄膜の厚さ）の関係に
基づいて、光学的特性を安定させる厚さｘで形成される
ことを特徴としてもよい。また、光学的特性安定化薄膜
の厚さは好適には０．２０μｍ以上であり、更に好適に
は１．０μｍ以上である。プロセスチャンバ内の温度は
４５０〜９００℃が好適であり、圧力は１．０〜７６０
トールが好適である。

【００１０】また、本発明による薄膜製造方法は、混合
ガスがシラン及びシラン塩化物より選択された１つ以上
の化学種を含むことを特徴としてもよい。さらにこの混
合ガスは、水素化リン（ＰＨ₃）と、ジボラン（Ｂ₂Ｈ
₆）と、水素化ヒ素（ＡｓＨ₃）と、リン（Ｐ）、ホウ
素（Ｂ）若しくはヒ素（Ａｓ）を含む炭素数が１乃至６
の飽和炭化水素とから成る群より選択される１つの化学
種をドーパントガスとして更に含むことを特徴としても
よい。

【００１１】また、本発明による薄膜製造方法は、予備
工程ではサセプタの露出した表面上に薄膜を形成する操
作が複数の回数連続して行われることを特徴としてもよ
く、薄膜形成工程終了後に、予備工程又は薄膜形成工程
を開始することを特徴としてもよい。

【００１２】

【作用】本発明者らは、本発明をなすに当たり、プロセ
スチャンバ内温度に着目した。即ち、プロセスチャンバ
内温度は比較的初期のウエハ枚数間で大きく変動するの
ではないかと予想した。そして以下のように、この温度
の変動が蒸着に係る化学反応速度に影響し、その結果薄
膜の厚さが変動すると推定した。

【００１３】ランプ加熱によるコールドウォールＬＰＣ
ＶＤ装置では、ランプから放射される熱はプロセスチャ
ンバ内のサセプタ等に吸収され蓄積し、この蓄積した熱
が放射されてプロセスチャンバ内の雰囲気に移動し、プ
ロセスチャンバ内は加熱される。プロセスチャンバ内は
所定の温度に保たれているため、ＣＶＤ処理中に薄膜
は、ウエハ表面だけではなくサセプタや予熱リング等の
表面にも少しずつ堆積する。この薄膜は光に対して屈折
率又は反射率等固有の光学特性を有し、上述の加熱ラン
プによる放射加熱過程に影響を与える。連続処理の比較
的初期のウエハ枚数ではサセプタ上に蓄積された膜厚が
薄いため、上述の放射加熱過程はサセプタの光学特性に
大きく影響される傾向が推定される。しかし膜厚が厚く
なれば、サセプタに到達する光の強度は膜厚に対して指
数的に減少するため、放射加熱過程はサセプタの光学特
性に影響されなくなる。従って、プロセスチャンバ内の
サセプタ等の露出した表面に係る薄膜をある一定値以上
の厚さに予め形成する予備工程を行うことにより、その
後のウエハへの薄膜形成工程における反応温度が安定
し、各ウエハ上に形成される薄膜の厚さが安定すること
が予想され、本発明者らの実験により実際に確認され
た。このような、サセプタ等の上に予め形成される薄膜
を、ここでは、光学特性安定化薄膜と称する。

【００１４】また、予備工程即ちサセプタの露出した表
面上に薄膜を形成する操作を複数の回数連続して行うこ
とによっても、反応温度が安定する。

【００１５】従って、以上のような反応温度が安定した
薄膜形成工程により、均一性の向上した薄膜が形成され
る。

【００１６】

【実施例】添付した図を参照して本発明の実施例を説明
する。尚、図面の説明において同一要素には同一の符号
を付し、重複する説明を省略する。

【００１７】（実施例１）図１は、本実施例に係る薄膜
製造法の工程図であり、プロセスチャンバ内のサセプタ
１３及び予熱リング１６に関する工程毎の縦断面図であ
る。尚、工程毎の変化をわかり易く表現するため、図１
では厚さの尺度を実際より誇張して描いている。図１に
示す工程は、図２に縦断面図が、図３に上面図が示され
る枚葉式コールドウォールＬＰＣＶＤプロセスチャンバ
（以下プロセスチャンバと称する）において実施され
る。尚、図２及び図３に示されるプロセスチャンバは、
従来のプロセスチャンバと実質的に同様の構成の、ラン
プにより加熱を行う枚葉式コールドウォールＬＰＣＶＤ
装置である。また、図２、図３で示されるプロセスチャ
ンバは、以後全ての実施例において共通に使用される。

【００１８】図２及び図３に示すように、プロセスチャ
ンバ１０は、上壁１０１、底壁１０２及び側壁１０３に
より画成される。上壁１０１の上方及び下壁１０２の下
方には加熱ランプ１１が水平円周上に沿って２０台ずつ
計４０台設置され（この内４台を図示）、プロセスチャ
ンバ１０内を加熱する。加熱ランプ１１からの放射によ
る熱を効率良く利用するため、上壁１０１、底壁１０２
及び側壁１０３は高い光透過性を有する材料から成る必
要があり、通常高純度石英が用いられる。

【００１９】プロセスチャンバ１０は、円盤形のウエハ
１２を支持する円盤形のサセプタ１３を備える。このサ
セプタ１３は表面にシリコンカーバイドを被覆したグラ
ファイト製であり、加熱ランプ１１により加熱されてプ
ロセスチャンバ１０内に十分な熱量を放射する作用も併
せ持つ。サセプタ１３はペデスタル１４により支持され
る。ペデスタル１４はその数本のアーム１４１によりサ
セプタ１３を数点で支持している。ペデスタル１４の下
部には、ペデスタル１４に支持されたサセプタ１３を回
転させるため、ペデスタル１４を回転するモータ１５が
接続されている。円盤形のサセプタ１３の周囲には、環
状の予熱リング１６が配置される。予熱リング１６はサ
セプタ１３と同様に表面にシリコンカーバイドを被覆し
たグラファイトで構成される。この予熱リング１６はサ
セプタ１３と同様に、加熱ランプ１１により加熱されて
高温となる。側壁１０３には、ガス流入口１７及びガス
流出口１８が、夫々対面して配置される。加熱ランプ１
１の出力を制御する目的でサセプタ１３等より放射され
る電磁波を検出する放射温度計１９が、サセプタ１３下
面中心付近に設置される。

【００２０】上記のプロセスチャンバ１０を使用し、以
下に示すようにシリコン薄膜の製造を実施した。本実施
例では、蒸着に用いる混合ガスの組成、混合ガスの流
量、蒸着温度並びにプロセスチャンバ内の圧力の各操作
条件は、予備工程及びウエハへの薄膜形成工程とも同一
で行った。反応ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄）と、
キャリアガスとして水素（Ｈ₂）とから成る混合ガスを
用い、混合ガスにはドーパントを含ませなかった。図
１及び図２を参照して、工程を説明する。先ず、プロセ
スチャンバ１０内を８０トールに減圧し、ランプ１１に
よりプロセスチャンバ１０内雰囲気をウエハへの薄膜形
成を行う所定の温度（６８０℃）に加熱して、蒸着の準
備を行う。この時、サセプタ１３及び予熱リング１６等
も加熱ランプ１１により十分に加熱された状態となる
（図１（ａ）参照）。次に、予備工程を行う。圧力及び
温度を上記に維持したまま、ＳｉＨ₄を０．５（ＳＬ
Ｍ）、Ｈ ₂を５．０（ＳＬＭ）の流量で、ガス流入口１
７よりプロセスチャンバ１０内に導入する。この時ウエ
ハ１２はプロセスチャンバ１０内に搬入されていない。
ＳｉＨ₄及びＨ₂から成る混合ガスは、主に矢印２０の
方向にプロセスチャンバ１０内を流れ、ガス排気口１８
より排出される。混合ガスは、図２においてアーム１４
１同士の間に示される空間内にも流通し、サセプタ１３
下面全域にも接触する。温度及び圧力を維持したまま混
合ガスを所定の時間流し続け、ウエハへ蒸着される薄膜
とほぼ同じ組成のシリコン薄膜３０が、サセプタ１３の
露出した表面上に蒸着された。尚、所望の予備蒸着膜厚
さを得るための予備蒸着時間は、実験により予め求めて
おくことが望ましい。この時、ペデスタル１４はモータ
１５により水平方向に回転されるため、サセプタ１３も
水平方向に回転するため表面の温度が均一になり、ガス
中の成分が均一な濃度でサセプタ１３に接触するように
なる。このシリコン膜３０は、予熱リング１６等プロセ
スチャンバ内の他の部材の露出した表面上にも蒸着され
た。この蒸着は石英製側壁１０３上にも生じた（図１
（ｂ）参照）。予備工程はここで終了した。次いで、ウ
エハへの薄膜形成工程の１サイクルを開始する。プロセ
スチャンバ１０内を更に５トールまで減圧し、トランス
ファチャンバ（図示せず）よりウエハ１２を移送し、サ
セプタ１３上に設置する（図１（ｃ）参照）。そして、
再びプロセスチャンバ１０内の圧力を８０トールとし、
上記予備工程と同一の混合ガスを上記予備工程と同一の
流量でガス流入口１７よりプロセスチャンバ１０内に導
入する。ウエハは係る蒸着温度まで加熱されているた
め、ウエハへの蒸着が開始しウエハ上にシリコン膜３１
が蒸着される。この蒸着は、所定の時間（６０秒間）継
続される。この際予備工程の時と同様に、ペデスタル１
４はモータ１５により水平方向に回転されるため、サセ
プタ１３上のウエハ１２も水平方向に回転し、ウエハ１
２の表面の温度が均一になりガス中の成分が均一な濃度
でウエハ１２の表面に接触するようになる。尚、サセプ
タ１３及び予熱リング１６も係る蒸着温度まで加熱ラン
プ１１により加熱されている。その結果、ウエハに堆積
する薄膜がサセプタ１３及び加熱リング１９の露出した
表面にも蒸着する（図１（ｄ）参照）。蒸着が終了した
後、プロセスチャンバ１０内を５トールに減圧して、成
膜されたウエハ１２をトランスファチャンバへ移送し
（図１（ｅ）参照）そこでウエハを冷却する。ここでウ
エハへの薄膜形成工程の１サイクルが終了した。そし
て、次の薄膜形成工程のため、サセプタ１３上へ次のウ
エハ１２１を設置した（図１（ｆ）参照）。以後、ウエ
ハのサセプタへの固定（図１（ｆ））、薄膜の形成（図
１（ｄ））、外部へのウエハの移送（図１（ｅ））の順
に行われる工程を１サイクルとし、合計で５０サイクル
連続して薄膜形成工程を実施した。以上に述べた工程に
おける操作条件を纏めて表１に示す。尚、シリコン薄膜
の形成においては、プロセスチャンバ内の温度は４５０
〜９００℃、圧力は１〜７６０トールが好適である。

【００２１】

【表１】

【００２２】以上の操作によりウエハ上に堆積されたシ
リコン膜の厚さは、光学的膜厚測定器 Spectramap SM30
0 （PROMETRIX 社) により測定された。１枚のウエハに
つき４９点の膜厚を測定し、この４９点の平均値をもっ
て係るウエハ上に蒸着した膜厚とした。また、一般にサ
セプタ上にも同じ薄膜形成速度で薄膜が堆積すると推定
され、係る薄膜形成条件におけるウエハへの薄膜形成速
度を予め調べ、これに予備蒸着時間を乗じた値をもっ
て、予備蒸着膜の厚さとした。以下の全ての実施例にお
いて、薄膜の測定にはこの方法を用いた。

【００２３】本発明においては、ウエハへの成膜安定性
は下記の如く評価した。一連の連続処理の中で１、５、
１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５
０枚目の１１枚を抽出し上述の方法で膜厚を測定し、１
１枚の膜厚の平均値を算出した。そして、それらの最大
値と最小値との幅の１／２をもって成膜安定性と定義
し、１１枚の平均値を基準とした時の値をもって単位を
％として表現した。ちなみに、安定したディバイスの生
産を行う見地から、この成膜安定性は３％以下であるこ
とが望ましい。

【００２４】本実施例では、予備工程における混合ガス
流通時間、即ち予備蒸着時間を３通りに変えて予備蒸着
膜の厚さを３通りとしてウエハへの薄膜形成工程を行
い、これらを実施例１−１、１−２及び１−３として実
施した。本実施例において得られた予備蒸着膜厚さとウ
エハへの成膜安定性との関係を表２に示した。また、従
来技術との比較のため、予備蒸着を行わない場合の成膜
安定性も実施例１−０として表２に示した。表２に示さ
れる予備蒸着膜厚さとウエハへの成膜安定性の結果は、
図４に示される。図４は、縦軸を成膜安定性、横軸を予
備蒸着厚さとして本実施例の結果を表したグラフであ
る。

【００２５】

【表２】

【００２６】図４によれば、予備処理で０．３μｍの蒸
着をサセプタに行った１−１は、予備処理を行わない実
施例１−０に比べて成膜安定性の値が著しく向上し、そ
の傾向は予備堆積処理を０．９μｍまで行った１−２ま
で継続される。そして、更に厚く３．０μｍまで予備蒸
着処理膜を形成した１−３では、１−２に比べ成膜安定
性の改善の程度は緩やかであった。従って、少なくとも
予備蒸着膜が形成されれば成膜安定性が改善され、予備
蒸着膜の厚さが増せば、更に成膜安定性が向上する傾向
があることが、明らかになった。

【００２７】（実施例２）本実施例は、混合ガスの組成
及び流量を、ＳｉＨ₄０．５ＳＬＭ、Ｈ₂２．０ＳＬ
Ｍ、及びＰＨ₃０．５ＳＬＭとして導入し、温度を６５
０℃として実施例１と同様の工程で蒸着を実施した。即
ち、実施例１との相違点は、ＰＨ₃ドーパントを含むこ
とのみである。本実施例においても、実施例１で図１を
参照し説明した工程と全く同様に、予備工程及びウエハ
への薄膜形成工程を実施した。本実施例においても予備
蒸着時間を３種類設定して３種類の予備蒸着膜厚さを設
定し、それぞれを実施例２−１、２−２及び２−３とし
た。本実施例の操作条件は表３に、予備蒸着厚さと成膜
安定性は表４に示した。また、予備蒸着を行わない比較
例の結果も実施例２−０として表２に示した。これらの
結果を、予備蒸着厚さを横軸に、成膜安定性を縦軸に表
したグラフである図５にも示した。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】図５によれば、予備処理で０．２μｍの蒸
着をサセプタに行った２−１は、予備処理を行わない実
施例２−０に比べて成膜安定性の値が著しく向上し、そ
の傾向は予備堆積処理を０．６μｍまで行った２−２及
び２．０μｍまで行った２−３まで継続される。

【００３１】（実施例３）本実施例では、実施例２で用
いた混合ガスのドーパントを流量０．１ＳＬＭのＡｓＨ
₃で置き換え、上述の実施例１及び２と同様の工程で蒸
着を実施した。即ち、本実施例が実施例２と相違する点
は、ドーパントの種類のみである。本実施例の工程につ
いては、図１を参照して説明した実施例１の工程と同じ
工程で実施した。予備蒸着時間は２通りとして実施例３
−１及び実施例３−２が実施された。これらの操作条件
を表５に、予備蒸着膜厚さに対する成膜安定性を表６に
示した。また、実施例１、２と同様に、予備蒸着を行わ
ない比較例を実施例３−０として表６に示し、これを含
めて予備蒸着膜膜厚さに対する成膜安定性の関係を図６
のグラフに示した。図６は、横軸を予備蒸着膜厚さ、縦
軸を成膜安定性としたグラフである。図６によれば、予
備処理で０．５μｍの蒸着をサセプタに行った３−１
は、予備処理を行わない実施例３−０に比べて成膜安定
性の値が向上し、予備蒸着厚さを１．０μｍ形成した３
−２では成膜安定性が更に向上した。

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】（実施例４）本実施例では、実施例２で用
いた混合ガスのドーパントを流量０．５ＳＬＭのＢ₂Ｈ
₆で置き換え、図１を参照して説明された実施例１〜３
の工程と同じ工程で薄膜形成を行った。即ち、上述の実
施例１〜３との相違点は、ドーパントの種類だけであ
る。その他は全て実施例１〜３と同様に実施した。本実
施例の操作条件は、表７に示される。本実施例でも、２
通りの予備蒸着時間により予備蒸着膜の厚さを２通りと
して実施し、実施例４−１、４−２として結果を表８に
示した。操作条件並びに予備蒸着膜厚さと成膜安定性を
表４に示した。また、表８には予備蒸着を行わない実施
例４−０の結果も併せて示し、これらの結果を図７のグ
ラフに表した。図７は、横軸を予備蒸着膜厚さ、縦軸を
成膜安定性としたグラフである。図７によれば、０．３
μｍの厚さに予備蒸着を行った４−１及び、０．９μｍ
の厚さに予備蒸着を行った４−２では、予備蒸着を行わ
ない実施例４−０に比べ改善された成膜安定性を得るこ
とができた。

【００３５】

【表７】

【００３６】

【表８】

【００３７】実施例１〜４において図４〜７で示した予
備蒸着厚さと成膜安定性との関係を一つのグラフに纏
め、これを図８として示す。図８を参照すれば、ＬＰＣ
ＶＤ法によりシリコン薄膜を形成する場合、ドーパント
を含むと含まぬとに拘らずプロセスチャンバ内のサセプ
タ等にシリコン薄膜を予め形成しておけば、その後のウ
エハへの薄膜形成工程における連続成膜安定性が向上す
ることが示された。図８によれば、少なくとも厚さ０．
２μｍの予備蒸着膜がサセプタ等に形成されれば、その
後の連続成膜安定性が向上することが示された。また図
８によれば、前述の如く３％以下の成膜安定性の値をも
ち、安定したディバイス生産を実現するためには、予備
蒸着膜が厚さ１．０μｍ以上に形成されればよいことが
示された。尚、実施例１〜４では、この予備工程はプロ
セスチャンバ内の洗浄を行わない限り原則的に一度行え
ばよく、その後の薄膜形成工程は更なる予備蒸着なしに
連続して行えばよい。

【００３８】ちなみに、安定した薄膜形成に必要な予備
蒸着膜厚さの規準に関して、次のように考えることも可
能である。物質及びその状態に固有の光吸収率がａであ
る厚さｘの薄膜に強度Ｉの光を照射したとき、薄膜を透
過する光の強度Ｉ₀は、以下のように与えられる。

【００３９】Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（−ａｘ）即ち、サセプタ表面の光学特性は、この上に形成された
薄膜の厚さに依存する。Ｉ／Ｉ₀がある一定値以下にな
るような厚さｘの予備蒸着膜がサセプタ上等に形成され
れば、その後この予備蒸着膜の上に新たな薄膜が蓄積さ
れてもチャンバ内温度は安定に保たれると予想される。

【００４０】図９は、上記の実施例１〜４の変形例にお
ける薄膜製造法の工程図である。本変形例の予備工程に
おいてサセプタの露出した表面上に薄膜を形成する操作
を複数の回数連続して行うこととしたものである。即
ち、図９と実施例１〜４の工程を表す図１とを比較して
判るように、この変形例が実施例１〜４と異なる点は、
予備工程における膜の形成ステップ（図１（ｂ）及び図
９（ｂ）参照）の部分である。図９によれば、予備工程
の予備蒸着膜形成が、任意の時間（例えば１２０秒間
等）の薄膜形成を複数の回数ｎ回（ｎ≧２）連続して繰
り返し予備蒸着膜３０１を形成する（図９（ｂ１）…
（ｂｎ）参照）。

【００４１】本変形例の予備工程において実施される、
予備薄膜形成操作を複数の回数繰り返して行う方法によ
っても、実施例１〜４と同様の成膜安定効果を得ること
ができる。尚、予備工程は薄膜形成工程の連続サイクル
の任意の間に行ってもよく、また最初に１度行えばよい
場合もあり、これは形成する薄膜の組成等によって予備
実験を行い選択すればよい。

【００４２】本発明は、上記の例に限定されるものでは
なく更に変形することも可能である。例えば、ドーパン
トとして用いることのできる化学種は、上記各実施例で
用いた化学種の他に、tert.-ブチルホスフィン、イソブ
チルホスフィン、トリエチルホスフィン、tert.-ブチル
アルシン、トリメチルアルシン、トリエチルアルシン、
トリメチルボロン、トリエチルボロン等のＰ、Ｂ、Ａｓ
を含む炭素数１〜６の飽和炭化水素等を挙げることがで
きる。また、キャリアガスにはアルゴン、ヘリウム等の
不活性ガスや、窒素等を用いることも可能である。ま
た、モノシランの代替としてジシラン（ＳｉＨ₄）等の
シランや、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、トリク
ロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）等のシラン塩化物を用いて
もよい。あるいは、予備工程及び薄膜形成工程における
ガスの流量条件については、キャリアガスが０〜６０
（ＳＬＭ）、シラン／シラン塩化物が０．０５〜２．０
０（ＳＬＭ）、ドーパントが０〜１．００（ＳＬＭ）
の、夫々の範囲で設定してもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の薄
膜製造方法ではウエハへの薄膜形成工程に先立ち予備工
程を行い、プロセスチャンバ内の加熱される部材の露出
した表面に一定以上の厚さの光学的特性安定化薄膜を予
め形成する。その結果、連続的に行われるウエハへの薄
膜形成工程の比較的初期のウエハ枚数間で温度が変動す
る傾向が改善される。従って、連続薄膜形成で薄膜の厚
さが各サイクル間で変動しない、歩留まりの高い薄膜製
造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜製造方法の工程図である。

【図２】ＬＰＣＶＤコールドウォール枚葉式プロセスチ
ャンバの縦断面図である。

【図３】ＬＰＣＶＤコールドウォール枚葉式プロセスチ
ャンバの上面図である。

【図４】実施例１における予備蒸着厚さと成膜安定性と
の関係を表すグラフである。

【図５】実施例２における予備蒸着厚さと成膜安定性と
の関係を表すグラフである。

【図６】実施例３における予備蒸着厚さと成膜安定性と
の関係を表すグラフである。

【図７】実施例４における予備蒸着厚さと成膜安定性と
の関係を表すグラフである。

【図８】実施例１〜４における予備蒸着厚さと成膜安定
性との関係を表すグラフである。

【図９】変形例の薄膜製造方法の工程図である。

【図１０】従来技術による薄膜製造方法の工程図であ
る。

【符号の説明】

１０…プロセスチャンバ、１１…加熱ランプ、１２…ウ
エハ、１３…サセプタ、１４…ペデスタル、１５…モー
タ、１６…予熱リング、１７…ガス流入口、１８…ガス
流出口、１９…放射温度計、２０…矢印、３０…予備蒸
着膜、、９１…蒸着膜、９２…ウエハ、９３…サセプ
タ、１０１…上壁、１０２…下壁、１０３…側壁、１２
１…ウエハ、１４１…足、３０１…予備蒸着膜、３１１
…蒸着膜、９２１…ウエハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮下勝次千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者東海暢男千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者有馬靖二千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者栗原邦夫千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者ヘイ，ピーター千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (56)参考文献特開昭59−92519（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−79097（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱による化学反応を用いるＣＶＤによる
枚葉式の薄膜製造方法であって、反応領域を内部に有する減圧されたプロセスチャンバ内
に配置され、前記反応領域の外部に配置された熱源から
の放射により加熱されたサセプタの露出した表面の上
に、前記熱源からの加熱のための放射に対する光学的特
性を安定化させるに十分な厚さで光学的特性安定化薄膜
を予め形成する予備工程と、前記チャンバ内の前記サセプタ上にウエハを載置し、加
熱された前記サセプタ若しくはウエハからの放射を検出
することにより前記放射熱源から前記サセプタへの加熱
を制御しつつ、減圧下でウエハ上に薄膜を蒸着する操作
を、複数のウエハに連続して行う薄膜形成工程とを備え
ることを特徴とする薄膜製造方法。
【請求項２】前記予備工程では、更にプロセスチャン
バ内の加熱される部材の露出した表面上にも前記光学的
特性安定化薄膜を形成することを特徴とする請求項１に
記載の薄膜製造方法。
【請求項３】前記光学的特性安定化薄膜の厚さは０．
２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の
薄膜製造方法。
【請求項４】前記予備工程では、シランと、シラン塩
化物とから成る群より選択された１つ以上の化学種を含
むガスを用いてＣＶＤを行うことを特徴とする請求項１
に記載の薄膜製造方法。
【請求項５】前記ガスは、水素化リンと、ジボラン
と、水素化ヒ素と、飽和炭化水素であってリン（Ｐ）、
ホウ素（Ｂ）又はヒ素（Ａｓ）のいずれか１つを有する
炭素数１乃至６の前記飽和炭化水素とから成る群より選
択される１つの化学種をドーパントガスとして更に含む
ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜製造方法。
【請求項６】前記予備工程は４５０〜９００℃の温度
及び１．０〜７６０トールの圧力で行われることを特徴
とする請求項１に記載の薄膜製造方法。
【請求項７】前記予備工程が複数の回数連続して行わ
れることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造方法。
【請求項８】前記予備工程がウエハ上へ薄膜を形成し
た後にも行われることを特徴とする請求項１に記載の薄
膜製造方法。
【請求項９】前記薄膜形成工程では、少なくとも５０
枚のウエハに連続して薄膜を蒸着する操作を行うことを
特徴とする請求項１に記載の薄膜製造方法。