JPH02310371A

JPH02310371A - 減圧ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH02310371A
Application number: JP13208389A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Matsuse; 公裕松瀬
Original assignee: TERU BARIAN KK; Tokyo Electron Ltd; Tel Varian Ltd
Current assignee: TERU BARIAN KK; Tokyo Electron Ltd; Tel Varian Ltd
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1990-12-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、減圧ＣＶＤ装置に関する。

（従来の技術）一般に、減圧雰囲気下でＣＶＤにより成膜を行う減圧Ｃ
ＶＤ装置は、半導体製造工程等において広く利用されお
り、例えば近年は、半導体ウェハ等に金属シリサイド膜
を形成する装置の一つとして、減圧ＣＶＤ装置が利用さ
れている。

すなわち、近年の高集積化された半導体デバイス例えば
ＶＬＳ　Ｉ等における重要な問題として、動作速度の制
約を与える寄生抵抗の問題があり、ＭＯＳデバイスでは
、ゲート抵抗、ソース／ドレイン抵抗、コンタクト抵抗
が動作速度を左右する大きな要因となっているが、この
ような寄生抵抗の影響は、素子の微細化につれて大きく
なるため、多結晶Ｓｔに比べ抵抗が１桁以上低いＷ　Ｓ
　ｉ　２、ＭｏＳｉ２、ＴｉＳｉ２等の金属シリサイド
膜を用いる技術が開発されており、このような金属シリ
サイド膜を形成する装置の一つとして、減圧ＣＶＤ装置
が利用されている。

このような従来の減圧ＣＶＤ装置は、被処理基板を収容
する処理室、この処理室内を減圧するための真空排気機
構および処理室内に所定のガスを供給するガス供給機構
とを備えている。そして、処理室内の設置台に被処理基
板例えば半導体ウェハを設ζプ、この半導体ウェハを高
温たとえば３５０〜７００℃程度に加熱し、この処理室
内に処理ガス例えばＷＦ６　（六弗化タングステン）、
５ｉＨ２０℃２　（ジクロルシラン）あるいは５ｉＨ４
（モノシラン）を供給するとともに、この処理室から真
空排気することにより、処理室内を例えば１５０〜２０
０ミリＴｏｒｒ程度の真空度に保ぢ、半導体ウニ八表面
に例えばＷＳｉ）＜（タングステンシリサイド）膜を形
成する。

（発明が解決しようとする課題）上述したような従来の減圧ＣＶＤ装置では、被処理基板
例えば半導体ウェハ上の各部位によって、形成された金
属シリサイド膜、例えばタングステンシリサイド膜のシ
ート抵抗および膜厚が不均一になり易いという問題があ
る。

例えば金属シリサイド膜を形成する場合、モノシランを
用いた場合に較べてジクロルシランを用いた場合、形成
された金属シリサイド膜のステップカバレージおよび密
着性が良好となるが、シート抵抗および膜厚が不均一に
なるという問題が生じていた。特にシート抵抗について
はＷとＳｉｘの混合割合にバラツキが中央部と周辺部で
生じ、周辺部のＩＣの歩留りが低下する問題がある。ま
た、近年半導体製造工程において使用される半導体ウェ
ハは８インチに大口径化される傾向にあるが、例え、ば
８インチ等の大口径の半導体ウェハを用いた場合、上述
したような均一性の悪化がさらに顕著となる。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてシート抵抗および膜厚が均一な膜を高速
に形成することのできる減圧ＣＶＤ装置を提供しようと
するものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち、本発明の減圧ＣＶＤ装置は、被処理基板を収
容する処理室と、この処理室内を減圧するための真空排
気機構と、前記処理室内に所定のガスを供給するガス供
給機構とを備えた減圧ＣＶＤ装置において、前記ガス供
給機構に、前記処理室に供給するガスを予め加熱する機
構を設けたことを特徴とする。

（作　用）本発明者等が詳査したところ、従来の減圧ＣＶＤ装置で
は、ガス供給機構により処理室に供給されるガスの温度
と成膜温度との差が、形成された膜例えば金属シリサイ
ド膜のシート抵抗および膜厚のユニフォーミティの悪化
の一因となっていることが判明した。

すなわち、例えば金属シリサイド膜を形成する場合、成
膜温度（半導体ウェハ温度）はモノシランを用いた場合
３６０℃程度であり、ジクロルシランを用いた場合６８
０℃程度である。これに対してガス供給機構により処理
室に供給されるガスの温度は、どちらもほぼ室温である
。このため、特に高温で成膜を行う場合（ジクロルシラ
ンを用いた場合）供給されたガスによって半導体ウェハ
が冷却され、半導体ウェハ表面の温度が成膜中に不均一
となるとともに、ウニ八表面近傍のガス中の有効成分の
濃度の分布が不均一となり、この半導体ウェハの温度の
不均一とガス濃度の不均一が形成された金属シリサイド
膜のシート抵抗および膜厚のユニフォーミティの悪化の
一因となる。

そこで、本発明の減圧ＣＶＤ装置では、ガス供給機構に
設けた加熱機構により、処理室に供給するガスを予め加
熱例えば処理温度以下常温以上に加熱し、成膜中の半導
体ウェハの温度の不均一を抑制することにより、従来に
較べてシート抵抗および膜厚が均一な膜を形成すること
ができるようにしたものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

減圧ＣＶＤ装置の処理室１は、例えばＡ℃（アルミニウ
ム）等から円筒状に形成されており、内部を気密に保持
するとともに図示しない冷却機構により壁面は冷却可能
に構成されている。

また、上記処理室１内の上部には、例えば厚さ１４０１
１１のグラファイト板からなり、被処理基板例えば半導
体ウェハ２を、被処理面が下向きになる如く設置可能な
設置台３が設けられている。この設置台３には、たとえ
ば半導体ウェハ２の外周縁部を係止して設置台３に半導
体ウェハ２を固定する如く、たとえばエアシリンダ等の
昇降機構４を備えた支持体５が設けられている。

さらに、上記設置台３の上方には、加熱機構として、た
とえば石英ガラス製の窓６を通して設置台３を、例えば
３００〜１０００℃に加熱可能なＩＲシリンダ赤外線ラ
ンプ）７が設けられている。また、設置台３周囲の処理
室１上壁には、直径例えば２インチの排気配管８ａが複
数例えば４本接続されており、これらの排気配管８ａは
、排気のコンダクタンスが高くならないよう直径例えば
４インチの大径排気配管８ｂに集合されている。そして
、この大径排気配管８ｂは、処理室１内を所望の圧力に
減圧および反応ガス等を排出可能な真空排気機構９とし
て、例えば直列に接続されたターボ分子ポンプ９ａとド
ライポンプ９ｂに接続されている。

また、処理室１内の下部には、図示しない微小なガス流
出口が複数（例えば１０個）穿設された環状の酸化系ガ
ス導入リング１０および還元系ガス導入リング１１が設
置台３と対向する如く設けられており、これらの酸化系
ガス導入リング１０および還元系ガス導入リング１１は
、それぞれ配管１０ａ、ｌｌａにより、流量制御機構１
２を介して図示しないガス供給源に接続されている。そ
して、酸化系ガス導入リング１０により、酸化系のガス
である膜成長用ガス例えばＷＦ６　　（六弗化タングス
テン）とキャリアガス例えばＡｒ（アルゴン）との混合
気体を処理室１内に供給し、還元系ガス導入リング１１
により還元系のガスである膜成長用ガス例えば５ｉＨ２
ＣＪ２ｚ　　（ジクロルシラン）とキャリアガス例えば
Ａｒとの混合気体を処理室１内に供給するよう構成され
ている。また、上記配管１０ａ、ｌｌａには、それぞれ
処理室１に供給する上記ガスを予め加熱する機構として
、例えばテープヒータ１３が巻回されており、このテー
プヒータ１３は図示しない電力供給装置に接続されてい
る。このヒータ１３巻回部の所望位置反応部への入口近
傍中間位置に温度センサーを配置し定められた温度に温
度調節する。

また、上記酸化系ガス導入リング１０および還元系ガス
導入リング１１と設置台３との間には、円筒状のガスダ
クト１４が設けられており、このガスダクト１４の内側
には、円板状に形成され、駆動機構１５によって昇降自
在に構成されたガス流制御板１６が設けられている。す
なわち、このガス流制御板１６は、駆動機構１５により
上下動させ最適な位置に調整することで、半導体ウェハ
２の被処理面に、より均一に反応ガスが接する如く、反
応ガスの流れを制御するものである。

上記構成のこの実施例の減圧ＣＶＤ装置では、次のよう
にして半導体ウェハ２に例えばタングステンシリサイド
膜を形成する。

すなわち、まず、予めＩＲランプ７で設置台３を、６０
０〜７００℃例えば６８０℃に加熱しておき、処理室１
の図示しない搬入搬出用開閉機構を介して、半導体ウェ
ハ２を設置台３に配置し、支持体５で支持する。

そして、設置台３を介して半導体ウェハ２を上記温度に
加熱した状態で、酸化系ガス導入リング１０および還元
系ガス導入リング１１から処理室１内に、テープヒータ
１３に通電することによって予め所定温度例えば反応温
度６８０℃以下の５００℃程度に加熱した前述の所定の
ガスを導入するとともに、真空排気機構９により処理室
１内が１００ミリＴｏｒｒ以下、好ましくは５０ミリＴ
ｏｒｒ以下の真空度となるように真空排気を行う。する
と、次に示すようなうな反応が生じ、半導体ウェハ２の
被処理面上にＷＳｉｘが中央部および周辺部に均一に堆
積しタングステンシリサイド膜が形成される。

Ｓ　ｉ　Ｈ２Ｃ１２２＋　Ｗ　Ｆ　６ →ＷＳ　Ｌｘ　＋ＨＦ＋ＨＣＪ２＋ＷＦｙ　＋Ｓ　ｉ　
Ｆ２すなわち、この実施例の減圧ＣＶＤ装置では、上述
したように処理室１内に供給されるガスは、配管ＩＱａ
、ｌｌａに設けられたテープヒータ１３により予め例え
ば５００℃程度に加熱された状態で処理室１内に供給さ
れる。したがって、所定の成膜温度例えば６８０℃に加
熱された半導体ウェハ２に上記ガスが接触しても、半導
体ウェハ２が冷却され半導体ウニ八表面の温度が成膜中
に不均一になることを防止することができ、従来に較べ
て反応温度に迅速に到達し、シート抵抗および膜厚が均
一な膜を形成することができる。

なお、上述のようにして成膜する場合、被処理基板の被
処理面を予め稀釈ＨＦ液で洗浄しておき、この後上述し
た気相成長処理を行うと、より良好な膜を形成すること
が可能となる。さらに、この稀釈ＨＦ液による洗浄後に
、良好な膜を形成するために被処理面表面の酸化膜除去
のためのＡｒプラズマ処理を行ってもよい。

また、上記実施例では、配管１０ａ、１１Ｂに設けたテ
ープヒータ１３により処理室１内に導入するガスを予め
加熱するよう構成したが、ガスを予め加熱する手段とし
ては、例えば通常のコイル状ヒータ等どのようなものを
使用してもよい。

さらに、上記実施例では、被処理基板を膜形成面が下向
きとなるよう支持し、枚葉処理で成膜を行う場合につい
て説明したが、被処理基板は膜形成面が上向きあるいは
横向きとなるよう支持してもよく、また、多数枚の被処
理基板を一度に処理するいわゆるバッチ処理で成膜を行
う場合でも本発明を適用することができることはもちろ
んである。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の減圧ＣＶＤ装置によれば
、従来に較べてシート抵抗および膜厚が均一な膜を迅速
に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の減圧ＣＶＤ装置の構成を示
す図である。１・・・・・・、２・・・・・・半導体ウェハ、３・・
・・・・設置台、４・・・・・・昇降機構、５・・・・
・・支持体、６・・・・・・窓、７・・・・・・ＩＲラ
ンプ、８・・・・・・排気配管、９・・・・・・真空排
気機構、１０・・・・・・酸化系ガス導入リング、１１
・・・・・・還元系ガス導入リング、１２・・・・・・
流量制御機構、１３・・・・・・テープヒータ、１４・
・・・・・ガスダクト、１５・・・・・・駆動機構、１
６・・・・・・ガス流制御板。出願人　　　　　　東京エレクトロン株式会社出願人　
　　　　　チル・パリアン株式会社代理人　弁理士　　
須　山　佐　− （ほか１名）會 π＾供絶、芹へ第１図手　　続　　補　　正　　書　（自発）平成２年　７４
２　日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基板を収容する処理室と、この処理室内を
減圧するための真空排気機構と、前記処理室内に所定の
ガスを供給するガス供給機構とを備えた減圧ＣＶＤ装置
において、前記ガス供給機構に、前記処理室に供給するガスを予め
加熱する機構を設けたことを特徴とする減圧ＣＶＤ装置
。