JPH07238379A

JPH07238379A - Ｃｖｄ法

Info

Publication number: JPH07238379A
Application number: JP20004693A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kusumoto; 淑郎楠本; Kazuo Takakuwa; 一雄高桑; Tetsuya Ikuta; 哲也生田; Akitoshi Suzuki; 章敏鈴木; Izumi Nakayama; 泉中山
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）［目的］反応ガス流の安定性を外部的に制御すること
ができ、反応成分を基板近傍のみに集中させることによ
り、優れた再現性、均一性、制御性を得て良質の薄膜を
基板上に成長させ得る。［構成］真空槽１０内にヒータ１４を備えた基板ホル
ダー１７を配設し、該基板ホルダー１７に基板１８支持
させ、反応性ガスＲを上記真空槽１０内の上記基板１８
の表面にほぼ平行にシート状の流れで導入し、かつ上記
基板１８の表面に対向するように不活性ガスのガス流Ｑ
を導入しながら、かつ上記基板１８を上記ヒータ１４に
より加熱しながら、上記基板１８の表面の近傍に上記不
活性ガスのガス流Ｑにより上記反応性ガスＲの層流状態
を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来のＣＶＤ法では、例
えば図１５のＡ〜Ｇに示されるように単管１、多孔管３
又は多孔板４を通して単一方向から、反応ガス又はキャ
リヤガスで希釈した反応ガスが真空槽、もしくは反応炉
内に導入されている。なお、図１５において、ｈはヒー
ター、２は排気口、５はウェハー支持台及び６はウェハ
ー（基板）を表わしている。

【０００３】図１５において、図１５のＡでは加熱基板
６の鉛直上方から単管１を通してガスを吹きつけてい
る。図１５のＢでは単管１から反応ガスを送り込んで流
出側での低い堆積速度を補償する為、傾斜した支持台５
が用いられている。図１５のＣでは浮力の影響が無視で
きる程度の減圧状態（＜１０Ｔｏｒｒ）では図１５のＢ
と本質的に同じガスフロー方式である。図１５のＤでは
直接、反応ガスに基板６を曝さず、熱対流による再循環
流を利用している。図１５のＥでは縦型拡散炉方式で各
基板６の隙間に反応ガスを吹き込んでいる。図１５のＦ
では最も一般的な拡散炉方式で、図１５のＤの場合と同
じく基板表面は直接、反応ガス流と接触しない。そして
図１５のＧではプラズマＣＶＤで良く用いられる方法で
多孔板４を通して反応ガスを基板６に吹きつけている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】以上の従来例のいづ
れの方法でも、流れの制御パラメータとしては圧力と反
応ガス流量と云う二つの内部パラメータのみであり、乱
流発生の抑止、自然対流のの抑止等のために外部的にコ
ントロールする事は不可能である。従って広い圧力、流
量領域で再現性、制御性、均一性に優れた成膜を行えな
い問題点がある。また従来のいづれの方法でも反応成分
は炉内全域に拡散するので、炉壁、覗き窓等への反応成
分の付着は不可避である。これによりダストの発生、薄
膜内への不純物の混入などの問題点がある。

【０００５】さらに、上記の従来のいづれの方式でも、
以下のような欠点がある。

【０００６】すなわち、図１４において、７はＳｉ基板
で、その上に絶縁薄膜としてＳｉＯ ₂ 膜８が形成され、
これを形成していない部位、すなわちコンタクトホール
８ａには金属薄膜９（例えばＷ）が形成されている。然
しながら、金属薄膜９を構成する金属Ｗを含むＷＦ₆ ガ
スと還元性ガスＨ₂ を導入しながら薄膜成長させる過程
において、Ｓｉ基板７と絶縁薄膜８との間隙に侵入して
成長するエンクローチメント（ｅｎｃｒｏａｃｈｍｅｎ
ｔ）現象が不可避であった。図１４において１０は金属
元素侵入部位（エンクローチメント）を表わす。また甚
しくはＳｉ基板７に空洞１１を生じる事があった。

【０００７】以上の従来方式では乱流又は自然対流が基
板６の近傍で生じているが、これが上述のエンクローチ
メント１０や空洞１１の成長を促進させているものと思
われる。然しながら従来方式では制御パラメータとして
は圧力と反応ガス流量と云う二つの内部パラメータのみ
であり、乱流発生の抑止、自然対流の抑止等のために外
部的にコントロールする事は不可能である。従ってエン
クローチメントや空洞の成長を抑えて広い圧力、流量領
域で再現性、制御性、均一性に優れた金属成膜を行えな
い問題点がある。本発明は上記各従来方式の欠点を除去
し、反応ガス流の安定性を外部的に制御することがで
き、反応成分を基板近傍のみに集中させることにより、
優れた再現性、均一性、制御性を得て良質の薄膜を基板
上に成長させ得る、また成長温度、反応ガス濃度などの
内部パラメータとは独立したパラメータにより上述のエ
ンクローチメントや空洞の成長を抑止し得るＣＶＤ装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、反応槽
内に加熱手段を備えた基板ホルダーを配設し、該基板ホ
ルダーに基板を支持させ、反応性ガスを前記反応槽内の
前記基板の表面にほぼ平行にシート状の流れで導入し、
かつ前記基板の表面に対向するように不活性ガスのガス
流又は不活性ガスを主体とするガス流を導入しながら、
かつ前記基板を前記加熱手段により加熱しながら、前記
基板の表面の近傍に前記不活性ガスのガス流又は不活性
ガスを主体とするガス流により前記反応性ガスの層流状
態を保持するようにしたことを特徴とするＣＶＤ法、に
よって達成される。

【０００９】

【作用】反応性ガスの流れを基板近傍全域に於いて制御
性の良い層流状態に保つ事ができる。すなわち不活性ガ
ス又は不活性ガスを主体とするガスの流れは基板近傍で
反応性ガスの流れの舞い上がりを力学的に押え込むと共
に反応性ガスの乱流拡散を防止する。その結果、１）不活性ガス又は不活性ガスを主体とするガス流の流
量制御により基板上の膜圧分布を制御する事が可能にな
る。２）これらガスの流れが層流状態となり、エンクローチ
メントや空洞の成長を抑えて制御性、再現性の良い成膜
が実現できる。３）反応性ガスの成分が基板近傍のみに押え込まれる
為、炉壁、覗き窓等の汚染を防止できる。４）基板表面上に良質の膜を形成することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例によるＣＶＤ法につい
て、図１〜図１０を参照して説明する。

【００１１】図１〜図８は第１実施例を示すものである
が、真空槽１０において一方の側壁部には反応ガス噴出
ノズル１１が気密に取り付けられ、その先端部１１ａは
薄くなっていてスリット状の開口を有する。外部導管２
４から導入される反応ガスがこのスリット状の開口から
真空槽１０の内空間１３に噴出されるようになってい
る。又、真空槽１０の底壁部の端部に排気口１２が形成
されている。

【００１２】真空槽１０内でノズル先端部１１ａより下
方に位置して円形の基板支持台１７が配設されており、
これはシール部材１６により気密にシールされ、真空槽
１０の外部から突出する回転軸１５と一体的であり、こ
れにより矢印で示すように所定速度で回転させられるよ
うになっている。基板支持台１７はヒーター１４を内蔵
し、これによりこの上に載置させた基板１８を加熱する
ようになっている。

【００１３】真空槽１０内において、基板支持台１７の
上方にはこれと対向して不活性ガス噴出板１９が配設さ
れ、これは中空部２１を有し、ここにシール部材２３に
よりシールされて真空槽１０の上壁部に取り付けられて
いる導管２２から不活性ガスが導入される。不活性ガス
噴出板１９の底壁部には小さな多数の孔２０が形成され
ており、ここから不活性ガスが下方へと噴出されるよう
になっている。

【００１４】ノズル先端部１１ａ（反応ガスの噴出方
向）は基板支持台１７の基板１８を載置させている上面
にほぼ平行に延びており、又そのスリット状開口も同上
面に平行に延びている。ノズル先端部１１ａ、すなわち
スリット状開口の長さＬに比べて、この開口の巾ｄは充
分に小さく、レイノズル数が１０以上の流速にてここか
ら反応ガスが噴出されるものとする。又基板支持台１７
の上面からノズル先端部１１ａのレベルまでの距離は基
板支持台１７の上面から不活性ガス噴出板１９までの距
離の約４０％のところにあるものとする。

【００１５】本発明の実施例は以上のように構成される
が、次にこの作用につき説明する。

【００１６】ノズル先端部１１ａから２次元ジェット状
に反応ガスＲが真空槽１０内の空間１３に噴出される。
なお、空間１３は予め真空状態にされているものとす
る。他方、上方の不活性ガス噴出板１９からは不活性ガ
スＱが下方へと噴出される。反応ガスＲ及び不活性ガス
Ｑの噴出流量は外部から制御可能であるが、例えば後者
は前者の３倍の流量とされる。基板支持台１７は所定速
度で回転し、かつヒーター１４で加熱されている。

【００１７】図３のＡに示されるように反応ガスＲの流
れは基板１８の近傍に限られ、しかも層流状態が保たれ
る。これは不活性ガスＱの流れが反応ガスＲの流れを上
方から抑圧するためであると思われるが、このような安
定化作用はコンピュータによる数値シュミレーション並
びに四塩化チタン法可視化実験によって確認されてい
る。なお、流れを全体として見れば、図３のＣに示すよ
うに反応ガスＲの流れ（ハッチングしてある）は局限化
された層流となっており、不活性ガスＱの流れがこの範
囲を定めている。換言すれば、不活性ガスＱの流量を制
御することにより、ハッチングの部分の形状、大きさ、
もしくは領域を制御することができる。

【００１８】図３のＢは上方から不活性ガスＱの流れが
ない場合を示すが、この場合には反応ガスＲの流れは図
示するように拡散し、空間ｒの領域では乱流状態とな
る。このような流れによって従来方式のように炉壁、覗
き窓などが汚染されることになる。

【００１９】然しながら、本実施例によれば、反応ガス
Ｒの流れは図３のＡ又は図３のＣに示すように安定化さ
れるので、反応成分は基板１８の近傍のみに限定され、
炉壁、覗き窓などの汚染が防止される。従って、基板１
８に形成される膜質の向上とダストパーティクルの低減
が可能となる。

【００２０】又反応ガスＲの流れが層流とされるため制
御性、再現性に優れ、不活性ガスＱの流量制御により基
板１８に形成される膜圧分布制御が可能となってくる。

【００２１】次に具体的な基板１８に本実施例が適用さ
れる場合につき説明する。図４は第１の具体例を示す
が、この例では表面の一部にＳｉＯ₂ の絶縁薄膜３９を
形成しているＳｉの基板１８の絶縁薄膜３９の形成され
ていない部分３３ａにＷの金属薄膜を形成するのである
が基板ホルダ１７を回転させ基板１８を加熱しながら還
元性ガスであるＨ₂ と金属元素を含んだガスであるＷＦ
₆ とを減圧下の槽１０内にシート状に導入する。

【００２２】従来のＣＶＤ法と同様に基板１８の表面の
絶縁薄膜３９の形成されていない部分３３ａにおいて
は、初期において次の(1) 式で示されるＷＦ₆ ＋３／２Ｓｉ→３／２ＳｉＦ₄ ＋Ｗ・・・・・・・(1) のような化学反応が生じると考えられ、第１の金属薄膜
に相当するＷの金属薄膜４０が図５に示すように形成さ
れる。しかし、上記(1) 式で示される化学反応は基板１
８の表面の絶縁薄膜３９の形成されていない部分３３ａ
にＷの金属薄膜４０が形成されると自動的に停止し、Ｗ
の金属薄膜４０は１０００Å以下の膜厚にとどまること
が知られている。

【００２３】次いでＷの金属薄膜４０の表面においては
次の(2) 及び(3) 式で示される３Ｈ₂ → ６Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・(2) ＷＦ＋６Ｈ → ６ＨＦ＋Ｗ・・・・・・・・・(3) のような化学反応が生じると考えられＷが時間の経過と
ともに成長し、第２の金属薄膜に相当するＷの金属薄膜
４１が第１の金属薄膜に相当するＷの金属薄膜４０の表
面に図６に示すように形成される。

【００２４】本具体例において成長温度、全圧、反応ガ
ス分圧を同一条件とし不活性ガス流Ｑによるガス流Ｒ、
Ｒ’の整流を行なった場合と行わなかった場合につき比
較実験を実施した。まず、真空槽内に置かれた２枚の表
面の一部に絶縁膜ＳｉＯ₂ を形成しているＳｉウェハー
のＳｉＯ₂ を形成していない（Ｓｉの露出している）部
分、すなわちコンタクトホール部に反応性ガスとしては
六弗化タングステン（ＷＦ₆ ）、不活性ガスとしてはア
ルゴンＡｒを用い、成長温度４００℃、全圧約０．７Ｔ
ｏｒｒの条件下にて第１のタングステン（Ｗ）膜に凡そ
数百Å堆積し２枚のうち１枚を一度真空槽外に取り出
し、その時のエンクローチメントの発生の状況を電子顕
微鏡断面観察により調べた。その後、真空槽内に残るも
う一枚のＳｉウェハーの表面にＳｉＯ₂ を形成していな
い部分、すなわちＳｉ表面上に成長した第１のＷ膜の上
に、反応ガスとして六弗化タングステン（ＷＦ₆ ）と水
素Ｈ₂ 、不活性ガスとしてアルゴンＡｒを用い、上記と
同じ条件下で更に第２のＷ膜を成長させた。その上で、
第１のＷ膜形成後に発生していたエンクローチメントの
第２のＷ膜形成後に拡張された様子を電子顕微鏡により
断面観察した結果、第２のＷ膜形成時、不活性ガス流Ｑ
を用いた場合は、用いなかった場合に比べてエンクロー
チメント発生領域の拡張が極めて少ないことが確認され
た。又、広範囲に亙る種々の条件下で同様の成膜実験に
より上記反応ガスの層流化作用によるエンクローチメン
ト抑止効果は、成長温度、圧力とは独立なパラメータと
して作用する事も確認された。

【００２５】反応ガスの流れの状態がエンクローチメン
ト現象に及ぼす作用機序については未だ不明な点はある
が、以下のような作業仮設を立てる事が可能であろう。
著しいエンクローチメントは本来、金属薄膜によるシリ
コン（Ｓｉ）面の被覆を以て自発的に停止する筈のシリ
コン還元反応、すなわち、ＷＦ₆ ＋３／２Ｓｉ →
Ｗ＋３／２ＳｉＦ₄ ↑なる反応が金属薄膜形成後
も持続する現象でる。この時反応ガスは金属薄膜と絶縁
膜側壁間の間隙、金属薄膜結晶粒界間の微細な間隙を通
過して供給されるものと考えられる。金属薄膜−シリコ
ン界面に於いてシリコン還元が進行し続ける為には反応
生成物（上記反応式ではＳｉＦ₄ ）が有効に空間に排出
されなければならない。基板表面近傍に乱流域が存在す
ると、乱流拡散によるポンピング作用により、反応生成
物は上記間隙を通して速やかに拡散、排出される。しか
し表面が全面層流で被覆されている場合、反応生成物の
排出は分子拡散に因る他なく、これは上記間隙が充分狭
隘であれば乱流拡散に対して無視できる程に遅い過程で
ある。以上の仮説により基板表面近傍のガス流制御がエ
ンクローチメント現象に大きく関与する事実が理解され
よう。

【００２６】なお上記第１の具体例では、還元性ガスに
Ｈ₂ 、金属元素を含んだガスにＷＦ₆ をそれぞれ用いて
いるが、これらに限定されず還元性ガス及び金属元素を
含んだガスはいかなるものであってもよく、例えば、金
属元素を含んだガスはＭｏＦ₆ 、ＴａＦ₅ 、ＣｒＦ₄ 、
ＴｉＦ₄ 、ＴｉＣＬ₄ 、ＭｏＣＬ₅ 、ＷＣＬ₆ 、ＡＬＣ
Ｌ₃ 等であってもよい。又、絶縁薄膜９にＳｉＯ₂ を用
いているがこれに限定されることなく、例えばＡｌ₂ Ｏ
₃ 、ＢＳＧ（Ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓ
ｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌ
ａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉ
ｃａｔｅｇｌａｓｓ）等の酸化物、若しくはＢＮ、Ｓ
ｉＮｘ等の窒化物、又はＳｉＮｘＯｙ等の化合物であっ
てもよい（但しｘ、ｙは数値）。更に、第１の金属薄膜
及び第２の金属薄膜に相当するものとしてＷの金属薄膜
を用いているが、これに限定されることなく、第１の金
属薄膜及び第２の金属薄膜は、例えば、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属、若しくはこれらの合金又はＷ
の合金であってもよい。基板１８にＳｉを用いている
が、図７に示すように、Ｓｉの基板１８の表面の一部に
元素周期律表の第ＩＩＩ属又は第Ｖ属に属する元素４２
をイオン注入で打ち込み、Ｓｉの基板１８の表面の絶縁
薄膜３９を形成していない部分３３ａには少なくともＳ
ｉ元素が露出しているだけの基板でもよい。又、基板１
８は最上層にＳｉの薄膜が形成されていれば、いかなる
構造・材質のものでもよく、例えば、図８に示すように
サファイヤ４３の表面にＳｉの薄膜４４を形成したもの
であってもよい。更に、第１の金属薄膜に相当するＷの
金属薄膜が成長する場合、予め基板１８の表面に露出し
ていたＳｉ元素がＷの金属薄膜中に拡散したものであっ
てもよく、第１の金属薄膜に相当するＭｏ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属、若しくはこれらの合金又はＷ
の合金の金属薄膜が成長する場合にも、予め基板１８の
表面に露出していたＳｉ元素がＷの金属薄膜中に拡散し
たものであってもよい。

【００２７】なお、上記第２の具体例では、金属元素を
含んだ反応性を有するガスにＷＦ₆ を用いているが、こ
れに限定されず、金属元素を含んだ反応性を有するガス
はいかなるものであってもよく、例えば、ＭｏＦ₆ 、Ｔ
ａＦ₅ 、ＣｒＦ₄ 、ＴｉＦ₄ 、ＴｉＣＬ₄ 、ＭｏＣＬ
₅ 、ＷＣＬ₆ 、ＡＬＣＬ₃ 等の金属ハロゲン化物のガス
のいづれか一つ又はそれら二つ以上の組合せであっても
よい。金属元素を含んでいない反応性を有するガスにＳ
ｉＨ₄ を用いているが、これに限定されず、金属元素を
含んでいない反応性を有するガスはいかなるものであっ
てもよく、例えば、Ｈ₂ 、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 等であっても
よい。金属元素を含んだ反応性を有するガスであるＷＦ
₆ と、金属元素を含んでいない反応性を有するガスであ
るＳｉＨ₄ とは共にＡｒガスを混入して反応槽内に導入
されているが、これに限定されずＷＦ₆ とＳｉＨ₄ とは
共にＡｒガスを混入しないで反応槽内に導入してもよ
い。

【００２８】又基板の材質については特に特定すること
なく、Ｓｉウェハーやウェハープロセスにおいて、既に
その表面に一定の薄膜形成、不純物拡散、微細加工等の
処理を施されたものであってもよい。あるいは、ガラ
ス、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、各種金属合金等を素材とす
る基板にも本発明は適用可能である。

【００２９】なお、以上の図４〜図６では基板は表面の
一部に絶縁薄膜を形成させ、その他はこれを形成させて
いない場合の金属薄膜の成長について説明したが、本発
明はこのような基板に限ることなく表面の一部に絶縁薄
膜を形成し表面の他の部分に、既に第１の金属薄膜を形
成させているような基板にも適用可能である。

【００３０】この場合、図５に示すような基板１８を他
装置で製造して、これを本具体例による図１の装置内に
配置することになる。

【００３１】なお、この場合においても、還元性ガスに
Ｈ₂ 、金属元素を含んだガスにＷＦ₆ をそれぞれ用いて
よいが、これらに限定されず還元性ガス及び金属元素を
含んだガスはいかなるものであってもよく、例えば、金
属元素を含んだガスはＭｏＦ₆ 、ＴａＦ₅ 、ＣｒＦ₄ 、
ＴｉＦ₄ 、ＴｉＣＬ₄ 、ＭｏＣＬ₅ 、ＷＣＬ₆ 、ＡＬＣ
Ｌ₃ 等であってもよい。又絶縁薄膜にＳｉＯ₂ を用いて
いるが、これに限定されることなく、例えば、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、ＢＳＧ（Ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓ
ｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌ
ａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌ
ｉｃａｔｅｇｌａｓｓ）等の酸化物、若しくはＢＮ、
ＳｉＮｘ等の窒化物、又はＳｉＮｘＯｙ等の化合物であ
ってもよい（但しｘ、ｙは数値）。更に、第１の金属薄
膜に相当するものとしてＷの金属薄膜になっているが、
これに限定されることなく、例えば、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属、若
しくはこれらの合金又はＷの合金の薄膜であってもよ
い。更にそのうえ、第１の金属薄膜に相当するＷの金属
薄膜代わりにＷＳｉｘ、ＴｉＳｉｘ、ＴａＳｉｘ、ＭＳ
ｉｘ、ＰｔＳｉｘ等の金属シリサイド、又はＴｉＮ等の
金属窒化物の薄膜であってもよい。（但し、ｘは数
値）。第２の金属薄膜に相当するものとしてＷの金属薄
膜になっているが、これに限定されることなく、例えば
Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属、若しくはこれ
らの合金又はＷの合金の薄膜であってもよい。第１の金
属薄膜と第２の金属薄膜との金属元素は同一又は異なる
ものであってもよい。基板３はＳｉを用いているが、こ
れに限定されることなく、例えば、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ガラス又はサファイヤ等のいかなる構造・材質のもの
であってもよい。

【００３２】なお、図５の基板では第２の金属薄膜を形
成させる前に、第１の金属薄膜４０の表面を何らかの手
段で、例えばプラズマによりクリーニングしておくこと
が望ましい場合もある。

【００３３】以上は、絶縁薄膜を形成させていない部分
に金属薄膜を形成させる（選択成長）場合であったが、
基板の表面全体に一様な薄膜を形成させた場合の実験デ
ータを得ている。

【００３４】すなわち、本ガスフロー方法に従い第１の
ガス流としてノズル先端部１１ａのスリット状の開口を
仕切りを入れて上、下２段に分け、一方のスリットから
は金属元素を含んでいない反応性ガスであるＳｉＨ₄ と
不活性ガスであるＡｒガスとの混合ガスを、又もう一方
のスリットからは金属元素を含んだ反応性を有するガス
であるＷＦ₆ とＡｒガスとを、それぞれシート状に導入
し、又第２のガス流として不活性ガスであるＡｒガスを
導入して、一枚の基板（５インチシリコンウェハー）を
基板支持台と同心的に配置しこの支持台を回転させなが
ら成長温度３５０℃でタングステン・シリサイド膜の成
長を実施した（タングステン・シリサイド膜の成長は供
給律速であるため、流れの様子を忠実に反映しているも
のと考えられる）が理論と実験との一致は極めて良好で
あり、５インチウェハー内で±３．８％の高い均一性を
もった抵抗値分布を得た。理論的には８インチ内で±
８．６％の均一性が予測される。

【００３５】なお、以上はいわゆる全面成長の場合であ
り、金属元素を含んだ反応性を有するガスにＷＦ₆ を用
いているが、これに限定されず、金属元素を含んだ反応
性を有するガスはいかなるものであってもよく、例え
ば、ＭｏＦ₆ 、ＴａＦ₅ 、ＣｒＦ₄ 、ＴｉＦ₄ 、ＴｉＣ
Ｌ₄ 、ＭｏＣＬ₅ 、ＷＣＬ₆ 、ＡＬＣｌ₃ 等の金属ハロ
ゲン化物のガスのいづれか一つ又はそれら二つ以上の組
み合わせであってもよい。金属元素を含んでいない反応
性を有するガスにＳｉＨ₄ を用いているが、これに限定
されず、金属元素を含んでいない反応性を有するガスは
いかなるものであってもよく、例えば、Ｈ₂ 、ＳｉＨ₂
Ｃｌ₂ 等であってもよい。金属元素を含んだ反応性を有
するガスであるＷＦ₆ と金属元素を含んでいない反応性
を有するガスであるＳｉＨ₄ とは共にＡｒガスを混入し
て反応槽内に導入されているが、これに限定されず、Ｗ
Ｆ₆ とＳｉＨ₄ とは共にＡｒガスを混入しないで反応槽
内に導入してもよい。基板は平板なＳｉを用いている
が、これに限定されることなく、例えば、Ｓｉの代わり
にＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ ガラス又はサファイヤ等の材質
の平板あるいは、その表面にすでに一定の薄膜形成、不
純物拡散、微細加工等の処理を施したものを用いてもよ
い。

【００３６】図９は本発明の第２実施例を示すが、本実
施例では反応ガスの噴出用ノズル３０の形状が第１実施
例と異なり、他は全く同一である。対応する部分につい
ては同一の符号を付すものとする。

【００３７】すなわち、本実施例ではノズル３０のスリ
ット状開口端３０ａは円弧状となっており、基板支持台
１４と同心的であって、その径は少し大きい。

【００３８】図１０は本発明の第３実施例を示すが、本
実施例では装置全体が第１実施例とは９０℃偏位した形
態とされる。なお、第１実施例と対応する部分について
は同一の符号を付すものとする。

【００３９】すなわち、第１実施例では基板支持台１７
は水平状態におかれているが、本実施例では鉛直状態に
おかれる。これに対応してノズル先端部１１ａ、不活性
ガス噴出板１９なども図示の如く鉛直状態に配設され
る。このような構成でも第１実施例と同様な作用を行な
い、同様な効果を奏することは明らかである。なお、基
板１８が基板支持台１７から滑落しないための手段は公
知の手段を用いるものとする。

【００４０】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００４１】例えば、以上の実施例では真空槽内での処
理が説明されたが、真空を必要としない常圧でも基板へ
の表面加工が可能なＣＶＤ装置にも本発明は適用可能で
ある。

【００４２】又以上の実施例では反応ガスＲを噴出する
ノズル１１ａ、３０はスリット状開口を有するものであ
ったが、図１１に示すように上述の実施例のような偏平
な中空管体５０の端壁に多数の小孔５１を形成させたも
のであってもよい。あるいは、図１２及び図１３に示す
ように偏平な中空管体６０、７０の端壁に横方向に並ぶ
スリット６１、６２又は上下方向に並ぶスリット７１、
７２を形成させるようにしてもよい。又、これらの場合
には各スリット６１、６２又は７１、７２からは異なる
反応ガスが噴出されるようにしてもよい。この場合には
管体６０、７０内に仕切壁が設けられているが、一つの
スリットを有する二つの別の管体を左右又は上下に並設
するようにしてもよい。

【００４３】又以上の実施例では不活性ガス噴出板１９
にいわゆる多孔板が用いられたが、これに代えて適当な
アスペクト比をもつストレイナー、又はハネカム（ｈｏ
ｎｅｙｃｏｍｂ）を用いてもよい。あるいはこれと多孔
板とを併用するようにしてもよい。

【００４４】又、以上の実施例では第２のガスとして不
活性ガスを用いたが、これに代えて一部反応性ガスを含
んでいるガスであってもよい。その場合、この反応性ガ
スはダストパーティクルを発生させないガス種であるこ
とが必要である。例えば、Ｈ₂ 、Ｎ₂ 、Ｏ₂ などが含ま
れていてもよい。

【００４５】なお、又本発明で加熱手段を備えた基板ホ
ルダーとは、図１に示すようにヒーター１４を内部に設
けたホルダー１７のみならず、外部に何らかの加熱手段
を設けたものも含むものとする。

【００４６】

【発明の効果】本発明のＣＶＤ法によれば、反応ガスの
流れが層流である為、その制御性、再現性に優れてい
る。反応ガスの反応成分が基板近傍空間にのみ限定され
る為、炉壁、窓等の汚染が防止できる。従って膜質の向
上とダストパーティクルの低減が可能である。又図４〜
図６の成膜においては基板１８内への金属元素の侵入、
いわゆるエンクローチメント現象を抑制することができ
る。不活性ガス又は不活性ガスを主体とするガスの流量
制御により基板上の膜圧分布制御が可能になる。基板回
転機構を組み合わせて、大面積で、高均一性のある成膜
が可能となるなど種々の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＶＤ法が適用される装置の第１実施
例の断面図である。

【図２】図１における［２］−［２］線方向の断面図で
ある。

【図３】Ａ〜Ｃは本実施例の作用を説明するための図１
と同様な断面図である。

【図４】本実施例に適用される基板の具体例を示す断面
図である。

【図５】本実施例に適用される基板の具体例を示す断面
図である。

【図６】本実施例に適用される基板の具体例を示す断面
図である。

【図７】本実施例に適用される基板の具体例を示す断面
図である。

【図８】本実施例に適用される基板の具体例を示す断面
図である。

【図９】本発明の第２実施例のＣＶＤ法が適用される装
置の図２と同様な断面図である。

【図１０】本発明の第３実施例のＣＶＤ法が適用される
装置の図１と同様の断面図である。

【図１１】各変形例を示す要部の正面図である。

【図１２】各変形例を示す要部の正面図である。

【図１３】各変形例を示す要部の正面図である。

【図１４】従来方法により薄膜形成処理した例を示す基
板の断面図である。

【図１５】Ａ〜Ｇは従来の各種のＣＶＤ法が適用される
装置のガスフロー方法を示す概略図である。

【符号の説明】

１０真空槽１１反応ガス噴出ノズル１８基板１９不活性ガス噴出多孔板３０反応ガス噴出ノズル５０反応ガス噴出ノズル６０反応ガス噴出ノズル７０反応ガス噴出ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木章敏神奈川県茅ケ崎市萩園1433富士見ハイツ 201号 (72)発明者中山泉神奈川県平塚市菫平12−12−２−707パレ平塚すみれ平

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応槽内に加熱手段を備えた基板ホルダ
ーを配設し、該基板ホルダーに基板を支持させ、反応性
ガスを前記反応槽内の前記基板の表面にほぼ平行にシー
ト状の流れで導入し、かつ前記基板の表面に対向するよ
うに不活性ガスのガス流又は不活性ガスを主体とするガ
ス流を導入しながら、かつ前記基板を前記加熱手段によ
り加熱しながら、前記基板の表面の近傍に前記不活性ガ
スのガス流又は不活性ガスを主体とするガス流により前
記反応性ガスの層流状態を保持するようにしたことを特
徴とするＣＶＤ法。
【請求項２】前記基板はＳｉやＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、ガラスまたはサファイヤ等の材質の平板、あるい
は、その表面にすでに一定の薄膜形成、不純物拡散、微
細加工等の処理を施したものであり、前記反応性ガスは
少なくとも金属元素を含んだ反応性を有するガスと金属
元素を含んでいない反応性を有するガスとであって、前
記基板の表面に、前記金属元素を含んだ薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ法。
【請求項３】上記金属元素を含んでいない反応性を有
するガスをＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ 、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 、のいづれ
か１つ又はそれらの２つ以上、前記金属元素を含んだ反
応性を有するガスをＷＦ₆ 、ＭｏＦ₆ 、ＴａＦ₅ 、Ｃｒ
Ｆ₄ 、ＴｉＦ₄ 、ＴｉＣＬ₄ 、ＭｏＣＬ₅ 、ＷＣＬ₆ 、
ＡＬＣＬ₆ 等の金属ハロゲン化物のガスのいづれか１
つ又はそれらの２つ以上にすることを特徴とする請求項
２に記載のＣＶＤ法。