JPH07122499A - 薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】一種以上の反応ガスを反応室へ供給し基材上に
薄膜形成を行う装置において、薄膜形成を行おうとする
基材が反応室壁面の一部をなすことを特徴とする薄膜形
成方法。 【効果】本発明からなる装置を用いて薄膜形成を実施し
た時、基材側面及び裏面に対して薄膜形成がなされるこ
とはなく、その後の工程としての裏面、側面上の膜除去
を必要としない。そのため工程の短縮及び後工程におけ
る加工精度の変動を抑止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反応ガスを反応せしめ
半導体製造プロセス等に必要とされる薄膜を形成するた
めの方法に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の反応ガスの反応による薄膜の形成
装置の構造には例えば、超ＬＳＩ用ＣＶＤ技術の課題、
ＥＣＳ日本支部第１回シンポジウム「超ＬＳＩ用ＣＶＤ
技術］、p.81「座長・モデレータとしての参考資料」
（菅原活郎、１９８８．３．１１，於東京工業大学百周
年記念館）に記載されているように装置型としては縦
型、横型、バレル型、回転型、ラジアルフロー型、膜形
成方式としては回分式、連続式、枚葉式等が知られてお
り、いずれの装置も基材全体（ホルダー含め）が反応室
内に導入されてしまうために好む好まずに関わらず基材
の裏面あるいは側面、ホルダーに薄膜が形成されてしま
うという問題を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えばＬＳＩ製造にお
いては、半導体の大容量化に伴い、より微細な加工技術
が要求され続けている。その微細加工にはリソグラフィ
技術を用いるのが一般的であるが、このような非常にき
びしい加工精度を要求される分野においては加工上必要
に応じて設けられる段差やホールに対しても均一な薄膜
形成が要求されるようになってきた。こうした所に用い
られる薄膜形成材料は当然に基材の裏面あるいは側面に
対してもその良好な薄膜形成能により薄膜が形成される
ので、基材の裏面あるいは側面への薄膜形成が好ましく
ない様な場合、例えばフォトリソグラフィを例に挙げる
と基材裏面あるいは側面に薄膜が存在する時には基材表
面の水平が損なわれ、レジストを感光せしめようとする
時フォーカスが合わないといった問題が発生して所望の
レジストパターンが得られなかったり加工精度が低下し
たりする。このような時には好ましい部分に対してのみ
薄膜が形成されるよう機械的にマスクをおこなったり、
あるいは好ましくない部分の薄膜を除去しなければなら
ない等の対策が必要である。

【０００４】さらに、一般的には反応室内にも薄膜形成
がなされることがあるためこうした薄膜形成装置は通常
定期的メンテナンスとしてのクリーニングが必要とされ
るが、マスクを行うための機構が設置されたときには該
機構もクリーニングの対象となり複雑な機構であればあ
るほどクリーニングは困難なものとなるし、薄膜の形成
された該機構の動作により薄膜が脱落してダストが発生
する問題を内在し製品品位を低下させることになる。一
方、基材上の好ましくない部分の薄膜を除去することは
工程増につながり経済的に不利であるばかりか必要な面
まで汚染する可能性を内在する。

【０００５】本発明はこのような問題点につき鋭意検討
を行い創案されたもので、必要とされる部位にのみ薄膜
形成が可能であり、かつクリーニング等のメンテナンス
に有利な薄膜形成方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るために本発明は下記の構成を有する。

【０００７】一種以上の反応ガスを反応室へ供給し基材
上に薄膜形成を行う薄膜形成方法において、該基材が反
応室壁面の一部をなすことを特徴とする薄膜形成方法で
ある。

【０００８】本発明は反応原料が反応室中に気体状態
（蒸気を含む）として導入されるような反応系において
好適に使用しうるものである。

【０００９】好ましくは、２種以上の反応ガスを反応せ
しめて基材上に薄膜形成を行う反応系に本発明を実施す
るとその効果が顕著に発揮できる。

【００１０】上記構成によると薄膜形成を行おうとする
基材が反応室壁面の一部をなすが、具体的態様として
は、例えば、反応室に基材と反応室との密着を補助する
ための気密部材を外縁に有する反応孔を設け、基材の薄
膜形成を行いたい部位を反応室内部側にむけ外縁部上に
設置し、さらに基材の押え機構によって基材を固定する
方法が考えられ、この方法によると、基材の保護及び基
材のコンディショニング及び基材と気密部材間よりの反
応ガスの流出を防止することが可能であるばかりか、薄
膜形成速度、膜質、薄膜形成部位制御等を可能ならしめ
る。

【００１１】また、反応室内には原則的に可動機構が存
在しないためにその動作による発塵等の懸念はなく、複
雑な構造物を内部に有しないのでメンテナンスが容易で
ある。

【００１２】本発明は、薄膜が形成される基材として任
意の基材に適用することができる。本発明はとりわけリ
ソグラフィ、特に半導体集積回路の製造プロセスにおけ
るものに効果を発揮し、その場合シリコン、ゲルマニウ
ム、ガリウム化合物、インジウム化合物などの半導体特
性を有する基材、またはこれらの基材に不純物拡散、窒
化物、酸化物、絶縁膜、導電層、電気配線などを被覆し
たものが基材として例示される。また、フラットパネル
ディスプレイの製造プロセスにおいても有効であり、例
えば、ガラスなどの透明性を有する基材上に、金属、薄
膜半導体などが加工処理されたものも挙げられる。

【００１３】また、反応ガスは反応室へ気体状で導入す
ることができれば良いのであり、気体原料はもちろん、
原料容器中では液体あるいは固体であっても、蒸気とし
て（つまり取り出した雰囲気（温度及び圧力）において
飽和蒸気圧以下で）取り出すことが可能であれば有機無
機問わず任意に選択することができる。また、２種以上
の反応ガス及び反応には関与しないキャリアガス等を同
時にあるいは逐時に併用することもできる。

【００１４】本発明の一例をさらに図面を用いて説明す
る。

【００１５】装置及び部材の材質については特に各種反
応ガスに侵されない限り任意のものが使用可能である。

【００１６】図１〜図４は反応室４における薄膜形成孔
付近を表す模式図である。図５、６は反応室部分の説明
のための斜視略図（本発明の特徴を明確にするために機
構の重複部分は省略している。）、図７は基材トレー１
３上への基材１の設置例を示す透視図、図８は本発明か
らなる装置を用いて膜形成を実施した例、図９は本発明
からなる薄膜形成システムの例である。

【００１７】本発明は反応室４の外側に基材１を配して
薄膜形成が行えることに特徴を有し、反応室４に設けら
れた反応孔に基材を配して反応室の壁面を兼用せしめ、
必要に応じ気密部材２を介して、基材１を押さえ機構３
により固定して薄膜形成ができることを特徴とするが、
該反応孔は反応室４に一つあるいは複数個設けることが
可能であり、例示図面では反応孔はその外縁部を囲むよ
うに気密部材２が配置されている。気密部材２は基材１
と反応孔との密着を補助しガスの漏洩を防止するための
もので好ましく用いられる。また、こうした反応孔の配
置は特にその作用を損なうものでない限り特に制限はな
く、またそれに伴い反応室の形状も反応ガスの分散に影
響なければ任意である。

【００１８】例えば図２には反応孔に高さを設けたもの
が示されているが、これにより基材の交換が容易になる
ので好ましく用いられる。

【００１９】また、各反応孔には図３に例示するように
基材１に所望の膜厚で膜形成されたときに薄膜の成長を
止めるための任意のシャッター機構７を配置することが
でき、これによりより精密な膜厚制御が可能である。

【００２０】次に、反応孔に基材１を設置するにあたっ
てはその位置決めを含め既存の機構を用いることがで
き、例えば枚葉式設置装置８の他、例えば連続的処理を
行うときには図６に例示する基材キャリアー１３のよう
なカートリッジを用いることができる。この時基材キャ
リアー１３で基材１の保持機構としてが図７のごとく気
密部材２を基材キャリア１３に配することもでき、全体
として速やかなる膜形成を可能にするために好ましく用
いられる。この基材キャリアー１３は薄膜形成が進むご
とに順次Ｚの方向に移動する。

【００２１】また、押さえ機構３は基材１が設置された
時、基材１を固定するべくＳの方向に作動して基材１と
気密部材２との密着を補助する目的を有するものであ
る。このとき、反応４中を減圧化して膜形成を実施する
場合には、圧力差から基材破壊されることもあるので、
適当な対策を採ることが好ましく、例えば、フード６内
を減圧する、あるいは、押さえ機構３にガス吸引孔を配
するなどの方法がある。また、図４に示すフード６を利
用するとき、フード６内における圧力と反応室４中の圧
力差を利用して密着を確保することもできる。さらに、
安定かつ均質な薄膜形成のための温度制御機構Ｇを押え
機構３に付属せしめて好ましく用いることができる。該
温度制御機構は公知のものが使用可能である。

【００２２】さらに、有害な反応ガスを用いて膜形成を
行うときは図４に示すフード６を用いることができ、こ
の時は押え機構３で基材１を押さえつつＥより継続的排
気を行うことにより安全を図ることができる。

【００２３】反応ガスの排気、供給機構は反応室４中へ
の反応ガス導入のために用いる機構である。反応室４に
反応ガスを導入、排気するにあたっては、排気、供給機
構は反応ガスが均一に反応室４に拡がるように配置され
るのが望ましく、供給、排気管としては図５に５、
５’、５”の形を例示したが特に制限はない。また整流
板、多孔板、各種ノズル等の整流用部材も好ましく用い
ることができる。

【００２４】反応ガスは時には他の原料と共に反応室４
中に導入されるわけであるが、この時安定にかつ均質な
薄膜を形成するためには反応ガス容器９、反応室４の外
套部および中間容器３と反応容器４を結ぶ配管系も温度
調節がなされていることが好ましいので各々に温度調節
機構を好ましく用いることができる。この反応室４へ反
応ガスを導入するに当たっては、任意の方法がとりう
る。例えば予め反応室４をポンプ１２を用い減圧する
等、反応室４と反応ガス容器９との間に圧力差を発生さ
せて導入する方法や、ダイヤフラムポンプやドライポン
プなどを用いて強制的に反応室４中へ導入する方法、キ
ャリアガスを用いて導入する方法などあげることができ
る。もちろん各々の原料の導入速度はバルブ等で調節で
きるようになされている事が好ましく、公知の方法が使
用可能であるが、マスフローコントローラやマスフロー
メーターと制御機付きバルブの組合せ等は好適に使用す
ることができる。本発明は反応ガスを連続的にも回分的
にも使用することが可能であり、また２種以上の反応ガ
ス用いるときには反応室４への導入を段階的にも行うこ
とが可能であり、これらはバルブ１１の動作により制御
することができる。これらの動作は適当な制御機を用い
れば好ましく制御し得る。

【００２５】こうしたバルブは必要に応じ薄膜形成シス
テムの任意の位置に設置でき、バルブの構造は用いる反
応ガスにより公知の構造から任意に選択できる。

【００２６】反応室４の内壁は幾度もの膜形成を経験す
るので時にはプラズマエッチング等のクリーニングが必
要となることがある。このような時にはダミーの基材を
用いて反応孔を封じて実施できる。クリーニング機構を
反応室内に付属させることはメンテナンス上好ましくク
リーニング機構としては公知のものが使用可能で例えば
反応室内にプラズマ電極およびエッチングガス導入機構
等付属させることを例示できる。

【００２７】また、反応ガス容器９、９’に蓄えられる
原料を含む反応原料群が有毒性を有するときには反応室
４の後Ｈより出てくるガスを処理するために除毒機構あ
るいは有毒物の捕捉機構を付加することができる。これ
らは各々の反応原料の性質から本発明の効果を損なわな
い範囲で公知の方法から適宜選択することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法を用いて得られる膜形成は
例えば図８に示すごとく進行し、基材１の側面及び裏面
に対しては薄膜形成がなされることはなく、その後の工
程としての裏面、側面上の膜除去を必要としないので、
例えばＬＳＩ製造において加工精度の低下を抑止、工程
の簡素化、メンテナンスが容易であるなど工業的にみて
価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板が設置された反応室の断面図である。

【図２】基板が設置された反応室の断面図である。

【図３】基板が設置された反応室の断面図である。

【図４】基板が設置された反応室の断面図である。

【図５】反応室の斜視略図を示す。

【図６】反応室の斜視略図を示す。

【図７】基材が設置された基材トレーの透視図である。

【図８】膜が形成された基材の断面図である。

【図９】薄膜形成システムの略図である。

【符号の説明】

１：基材 ２：気密部材 ３：押え機構 ４：反応室 ５，５’，５”：反応ガスの導入、排気機構 ６：フード ７：シャッター機構 ８：枚葉式基材設置装置 ９：反応ガス容器 １０：流量調節機構 １１：バルブ １２：ポンプ １３：基材キャリアー α：薄膜 Ａ，Ｂ，Ｃ：反応ガス（混合物）の流路 Ｆ：ガス導入孔 Ｓ：押え機構の動作方向 Ｘ：本発明からなる反応室 Ｚ：基材キャリアーの搬送方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一種以上の反応ガスを反応室へ供給し基材
   上に薄膜形成を行う薄膜形成方法において、該基材が反
   応室壁面の一部をなすことを特徴とする薄膜形成方法。
2. 【請求項２】該反応室は反応室への反応ガス供給機構、
   排気機構、気密部材を外縁に有する反応孔及び基材の押
   え機構を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜形
   成方法。