JPH09186095A

JPH09186095A - 成膜方法ならびにその装置及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09186095A
Application number: JP17459196A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Nishitani; 英輔西谷; Norihiro Uchida; 憲宏内田; Natsuyo Morioka; なつよ森岡; Toshiyuki Arai; 利行荒井; Miwako Suzuki; 美和子鈴木; Hide Kobayashi; 秀小林; Masakazu Hoshino; 正和星野; Tomoji Watanabe; 智司渡辺; Sunao Matsubara; 直松原; Yuji Noguchi; 雄二野口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【解決手段】基体表面側の周辺部を冷却された部材に
当接して支持し、前記基体の表面側に反応ガスを供給
し、前記冷却された部材によって基体の周辺部から放出
された熱量を補うために前記基体の冷却された部材が当
接した領域を局部的に加熱して、前記反応ガスを反応さ
せて前記基体表面上に反応膜を形成する。【効果】基板の裏面やＣＶＤリアクタ内の不要な部分
に形成された膜剥がれによる異物混入による不良をなく
すと共に、良好な膜厚均一性を確保した良質の反応膜を
形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板上に薄膜の形成を行うための成膜方法、その装置、
及びその薄膜の形成法を用いた半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化・微細化に伴い、配線
膜形成工程では、より段差被覆性の良い配線形成プロセ
スが用いられるようになっている。この配線形成プロセ
スの一つとして、例えばタングステンのような金属膜を
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長
法）によって形成する方法が最も実績のある方法として
知られている。

【０００３】このＣＶＤ膜を形成する枚葉式のＣＶＤ装
置について、種々のヒーターを独立制御してウエハー面
内の温度分布を低減することが、特開平７−９４４１９
号に記載されている。

【０００４】さらに、容器と熱源を二重にして、熱制御
を容易とし均一に加熱するようにしたエピタキシャル蒸
着用熱反応器が特開平７−５８０２０号に記載されてい
る。

【０００５】また、基板表面以外のＣＶＤガスの接触す
るチャンバ内壁は全て水冷等によってＣＶＤ反応温度以
下に抑え、チャンバ内壁の不要な膜形成を発生させない
ようにした熱ＣＶＤ装置が米国特許（ＵＳＰ５，０９
４，８８５)および特開平７−９９１６２号に記載され
ている。さらに、米国特許（ＵＳＰ５，０９４，８８
５）には、基板裏面に反応生成物が付着しないように、
基板裏面から側面へ不活性ガスを流すことが記載されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
ＣＶＤ装置や熱反応容器では、基板の温度均一性を確保
するために用いられるサセプタは基板と同じあるいはそ
れ以上の温度に加熱されており、ＣＶＤ反応ガスがその
表面に接するだけで容易に膜形成が生じ、これが剥がれ
る事で異物の発生となる。また、反応容器内壁近傍で反
応し反応容器内壁に反応物が付着し、これが剥がれた
り、基板裏面にも反応ガスが流れ基板裏面に反応物が付
着してこれが剥がれて異物となる場合もある。これは、
ＣＶＤ一般におけるリアクタ内の異物発生による歩留り
低下の原因になっている。

【０００７】また、チャンバ内壁を全て水冷した場合、
基板周辺近傍に存在する部品も反応温度以下に抑えてい
るため、ガスの熱伝導により基板周辺部が冷却され、膜
厚均一性が著しく低下するという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、被成膜基板の裏面やＣＶ
Ｄリアクタ内の不要な部分に形成された膜剥がれに起因
する異物混入による不良をなくして、良好な膜厚均一性
を確保した良質のＣＶＤ膜を基板の表面領域に亘って成
膜できるようにしたＣＶＤ成膜方法及びＣＶＤ装置、及
びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、基体表面側
の周辺部を冷却された部材に当接して支持し、前記基体
の表面側に反応ガスを供給し、その冷却された部材によ
って基体から放出された熱量を補うために冷却された部
材が当接した基体領域を局部的に加熱して、前記反応ガ
スを反応させて前記基体表面上に反応膜を形成すること
によって達成される。このように、基板の周辺部の部材
を冷却することによって反応生成物の前記部材への付着
堆積を防止でき、かつ冷却された基板周辺部の部材によ
って基板の周辺部の熱が放出されてもその分の熱量が補
われるため、ウエハー面内の温度分布がより均一とな
る。

【００１０】なお、基板の温度分布を測定しながらその
温度分布に応じて局部加熱する加熱量を制御すると、よ
り均一性が向上する。この局部加熱は、光照射あるいは
ヒーターによってもよく、基板の表面側裏面側何れから
加熱しても良い。局部加熱を光導入光学系を用いて行う
場合には基板の周辺部を限定して照射することが可能と
なり、膜厚均一性がより良好となり、さらに基板以外の
箇所で成膜温度以上に加熱されることを殆ど無くすこと
ができ、不要な膜の形成を防止できる。一方、局部加熱
をヒータを用いて行う場合には、簡単な構成で膜厚均一
性良くＣＶＤ膜が形成できる。なお、ヒーターは発熱体
を絶縁材で被覆して構成しても良い。

【００１１】また、予め基板上に形成された膜厚分布を
測定しておき、その測定結果に基づき局部加熱を制御し
てＣＶＤ膜を形成しても良い。

【００１２】基板裏面側へＣＶＤ原料ガスが流れ込むの
を防ぐ具体的な方法として、リアクタ内に基板を配置し
て、この基板の表面側にＣＶＤ原料ガスを充満し、かつ
上記基板の裏面側に成膜に関与しないガスを前記ＣＶＤ
原料ガスの圧力よりも高い圧力になるよう充満し、裏面
側に充満した成膜に関与しないガスを前記基板の周辺部
を通じて表面側空間に流出させるようにする方法が挙げ
られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１及び図２は本発明に係る無発塵熱ＣＶ
Ｄ装置のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）の要
部断面を示す図である。また、図１４は本発明に係る装
置全体の概略を示す図である。これらの図に示すよう
に、基板２は、基板フォーク１１０によりウエハ搬送室
１０１からゲートバルブ１１１ａ，ｂ，ｃを通してリア
クタ（反応室）９内に搬入される。基板２はシリコンの
ウエハ（半導体基板）が用いられる。リアクタ（反応
室）９内は、基板２の裏面周辺部が後述する３個の基板
支持ピン６からなる支持手段により押圧されて基板２の
表面周辺部がリング状の基板抑え部材５に当接し、この
基板抑え部材５の下端面５ｃが底部リング部１０の上面
１０ａに接触することによってＯリングシール１１によ
ってシールされて被成膜基板２の表面側の空間Ｅｕと被
成膜基板２の裏面側の空間Ｅｏとが密閉分離される。そ
してリアクタ（反応室）９の壁に亘って、成膜下限温度
よりも低く、ＣＶＤ原料ガスが凝縮しないようＣＶＤ原
料ガスの沸点よりも高くするための熱媒体（例えば水、
エチレングリコール（０℃以下にする場合）、オイル
（１００℃以上にする場合））を流す熱媒体通路９ａ、
９ｂが形成され、リアクタ（反応室）９の壁には反応膜
が形成されないように構成されている。例えばＷ−熱Ｃ
ＶＤの場合は、０〜５０℃程度の冷水または温水が最適
であるが、酸化膜形成に用いられるＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン：Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄）をＣＶＤ原料ガス
として用いる場合には、ＴＥＯＳの沸点が比較的高く
（〜９０℃）リアクタ９、１０内壁に凝縮し易いため９
０〜１５０℃の熱湯あるいはオイルを用いることが好ま
しい。しかし、ＣＶＤ成膜反応温度（３００℃以上）か
ら見れば十分低くリアクタ内壁やリアクタ内の部品の温
度上昇を抑えていることから、人間の感覚からすれば十
分高い温度であっても、あえて熱媒体を「冷媒」と呼
び、熱媒体を循環させリアクタ等の温度を反応温度以下
に抑えることを「冷却する」と表現する。

【００１４】リング状の基板抑え部材５は、表面を上側
に向けた基板２の裏面周辺部を、図１３に示すように３
個の基板支持ピン６からなる支持手段により押圧支持す
ることによって基板２の表面周辺部を当接して抑えるも
のである。そしてリング状の基板抑え部材５にはその上
面に上下動される基板引上げロッド３が固設され、この
基板引上げロッド３はシリンダ機構からなる上下機構４
ａ（図示省略）によって上下に駆動させられる。そして
基板引上げロッド３も含めてリング状の基板抑え部材５
には、成膜下限温度（Ｗ−熱ＣＶＤの場合成膜下限温度
は３００℃程度になる。）よりも低く冷却するように冷
媒（例えば水、エチレングリコール（０℃以下の場
合）、オイル（１００℃以上の場合））を流す冷媒通路
５ｂが形成されて十分冷却され、基板引上げロッド３も
含めてリング状の基板抑え部材５の表面には反応膜が付
着されないように構成されている。特にリング状の基板
抑え部材５において、被成膜基板２の表面周辺部が当接
される内周部まで反応膜が付着されないようにきちんと
冷却する必要がある。このようにリング状の基板抑え部
材５は、基板２の表面周辺部と接触する微小突起５まで
反応温度（成膜下限温度）以下にするため、微小突起５
ａ（図３）も含めて連続された熱伝導性の高い材料（ア
ルミもしくはＳＵＳ）で形成している。一方、リング状
の基板抑え部材５にはその上面に上下動される基板引上
げロッド３が固設され、この基板引上げロッド３はシリ
ンダ機構からなる上下機構４ａ（図示省略）によって上
下に駆動させられる。また基板抑え部材５には基板引き
上げピン７が図１１における紙面の向う側から被成膜基
板２が搬送されてきたとき入り込めるように３個取り付
けられており、図１１に示す状態から図１２に示す状態
になるように基板抑え部材５を引き上げることにより、
被成膜基板２は引き上げピン７の上に乗って基板抑え部
材５と共に上方に持ち上げられる。なお、上記は、基板
抑え部材５を上下駆動する上下機構４ａをリアクタ９の
上方に設置した場合について説明したが、リアクタ９の
側方あるいは光照射窓８よりも外側のリアクタ９の下方
に設置しても良い。また基板引き上げピン７を基板抑え
部材５の下面５ｃに溶接等により固定して図１１から図
１２に示すように被成膜基板２の裏面を外側から引っか
けて引き上げるようにしたが、基板引き上げピン７を上
記基板抑え部材５とは別に独立に上下動作して基板２の
裏面周辺部を外側から引っかけて引き上げるか或いは基
板２の裏面周辺部を下から押し上げる構成にしても良
い。

【００１５】基板支持ピン（支持手段）６は、被成膜基
板２の裏面周辺部を押圧支持するためにバネ材から構成
されてストッパを兼ねる底部リング部１０に取り付けら
れている。従って、基板抑え部材５が図１２に示す状態
から図１３に示す状態へと下方に降りてきたとき、基板
支持ピン（支持手段）６は被成膜基板２の裏面周辺部を
押圧して、リング状の基板抑え部材５に被成膜基板２の
表面周辺部を当接して支持することになる。このとき、
基板抑え部材５の下端面５ｃが底部リング部１０の上面
１０ａに接触してＯリングシール１１によってシールさ
れ、被成膜基板２の表面側の空間Ｅｕと被成膜基板２の
裏面側の空間Ｅｏとは分離される。即ち、リアクタ（反
応室）９を形成する底部リング部１０における基板抑え
部材５との接触面１０ａには、Ｏリングシール１１が設
置されて接触面の気密を保持する。更に被成膜基板２の
表面周辺部が当接する基板抑え部材５の下面には、図３
及び図４に示すように、微小隙間ｄ（およそ０．１ｍｍ
〜１ｍｍ）を形成するための微小突起５ａが形成されて
いる。この微小隙間は、被成膜基板２の裏面側の空間Ｅ
ｏに満たされたパージＡｒガス等の不活性ガスを被成膜
基板２の表面側の空間Ｅｕへ流して被成膜基板２の表面
に供給される（吹き付けられる）ＣＶＤ反応ガスが被成
膜基板２の裏面側に廻り込むのを抑えるためである。

【００１６】被成膜基板２の表面側の空間Ｅｕ（図２）
にはガスシャワー１が設けられる。このガスシャワー１
は、ＣＶＤ反応ガス源（図示せず）から通路１ｃを通し
て供給されたＣＶＤ反応ガス（ＷＦガス等のＣＶＤ原料
ガスとＨガス等の還元ガス、必要に応じてＮガス或い
はＡｒガス等の希釈ガス）を吹き出し孔１ａ、１ａ…よ
り被成膜基板２の表面に向けて吹き付けるものである。
上記ガスシャワー１において、吹き出し孔１ａ、１ａ…
が形成された面の径（大きさ）を、被成膜基板２の表面
の全領域に亘って均一な反応膜が形成されるように被成
膜基板２の表面の径（大きさ）とほぼ等しくして吹き出
し孔１ａ、１ａ…が形成された面が被成膜基板２の表面
に対向するように設置されている。そしてガスシャワー
１にも、被成膜基板２からの熱輻射を受けても反応膜が
形成されないように冷媒を通す配管（流路、即ち冷却機
構）１ｂが設けられている。しかし、ガスシャワー１の
温度が、被成膜基板２からの熱輻射を受けても成膜下限
温度に対して余裕をもって保持されるものであれば、冷
却機構（冷媒を通す配管）１ｂは必ずしも必要でない。
このように構成されたガスシャワー１は、上下機構４ｂ
（図示省略）によって上下駆動される。またガスシャワ
ー１の吹き出し孔１ａ、１ａ…より被成膜基板２の表面
に吹き付けられて反応して生成されたＨＦガス等のガス
を含むＣＶＤガスは排気口２６から排気される。

【００１７】被成膜基板２の裏面側の空間Ｅｏは、被成
膜基板２の裏面、基板抑え部材５の下面、光照射窓８お
よび底部リング１０の内面により囲まれて形成される。
そして成膜に関与しないＡｒガス等の不活性ガスが不活
性ガス導入パイプ１２から上記空間内Ｅｏ内に供給され
て満たされる。この空間Ｅｏに満たされたパージＡｒガ
ス等の不活性ガスを、図３及び図４に示す如く、基板抑
え部材５の下面に形成された微小突起５ａによって被成
膜基板２の表面周辺部との間において形成された微小隙
間ｄ（およそ０．１ｍｍ〜１ｍｍ）を通して被成膜基板
２の表面側の空間Ｅｕに流すことによって、被成膜基板
２の表面に供給される（吹き付けられる）ＣＶＤ反応ガ
スが被成膜基板２の裏面側に廻り込むのを防止すること
ができ、被成膜基板２の裏面も含めて上記空間Ｅｏを形
成する壁に膜が形成させるのを防止することができる。

【００１８】リアクタ９の外部下方には、図２に示すよ
うに被成膜基板２の中央部を含めて全体を加熱する第１
の加熱手段である加熱光源２１が設置され、この加熱光
源２１により図１に示す光強度分布２５を有する光がリ
アクタ９下方の光照射窓８を通して被成膜基板２に照射
されて被成膜基板２が加熱される。上記加熱光源２１
は、短波長高効率ランプ２２とこの短波長高効率ランプ
２２から発した短波長の光を反射させて光照射窓８を通
して被成膜基板２に対してほぼ一様な光強度分布で照射
する光に変換する反射鏡２３とで構成される。なお、加
熱光源２１から照射され、光照射窓８を透過した光の
内、底部リング部１０に当たった光は底部リング部１０
で遮光されて被成膜基板２の表面側の空間Ｅｕに到達し
て空間Ｅｕ内の部材が加熱されないように構成されてい
る。

【００１９】ここで、被成膜基板２に対して加熱光源２
１からの光を均一に照射するための方法を示す。これま
で、述べてきたＷ熱ＣＶＤのような比較的成膜温度が低
いメタル形成プロセスに対し、ベース工程でで用いられ
るポリシリコン、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等の
形成プロセスでは６００〜８００℃まで被成膜基板２加
熱する必要があり、さらに今後シリコンウエハが大口径
化して行くことを考慮すると被成膜基板２全体に亘り均
一に照射して、温度を均一化することは重要な技術とな
る。そこで、５インチのシリコンウエハを全体で６.３
ｋＷのランプ２２を用い加熱実験を行い８インチのシリ
コンウエハを全体で２２.５ｋＷのランプ２２を用いた
時に、どこまで温度の均一化が図れるかを検討した。

【００２０】先ず、本発明の加熱光源２２において、図
２５に示したｘ（ランプと反射鏡の相対距離）及びｙ
（ウエハとランプ中心との距離）を変化させた時のウエ
ハ面での照度分布を測定し、その測定結果より照度分布
の最適化を図った。

【００２１】測定結果を図２６および図２７に示す。加
熱光源２２から放射される光照度分布形状はｘ、ｙを変
化させることにより変化した。これらの分布を合成させ
ることにより、照度分布均一性の向上が可能であると考
え、照度分布のσが最小となるよう組み合わせた結果を
図２８に示す。ここで、図２７に示すようにｙを変化さ
せた時には、ランプ照度の大幅な変化が伴うため、加熱
制御には適さないと判断し、ｘを変化させた時の照度分
布の最適化を行った。反射鏡を固定した場合にはσ=８.
５％（ａ）、５．８％（ｂ）、３．８％（ｃ）であり最
適距離でも３．８％（ｃ）であるのに対し、これらを上
手く組み合わせることにより１．６％（ａ＋ｃ）とな
り、照度分布均一性が向上した。即ち、成膜中に反射鏡
を上下に揺動させることで温度分布を改善することが可
能となる。

【００２２】上記は、ウエハサイズ５インチの場合で実
験したが、図２８で示した合成照度分布を８インチウエ
ハでのＴＥＯＳを原料ガスとした酸化膜形成のプロセス
に対応させ、本発明のリアクタ構造におけるウエハ温度
分布を算出した結果を図２９に示す。温度分布は、ウエ
ハをドーナツ状のブロックに分割し、ウエハ中央のブロ
ックを７００℃に固定させ、各ブロックにおける熱流入
（ランプ放射）及び流出量（ウエハ放射及びガスの熱伝
導）を計算することにより求めた。各係数は、Ｓｉの熱
伝導率：１６８［Ｗ／ｍＫ］、ＴＥＯＳの熱伝導率：
２．８０Ｅ−４［Ｗ／ｍＫ］、Ａｒの熱伝導率：０．０
３［Ｗ／ｍＫ］、Ｓｉの放射率ε＝０．６５、ＳｉＯ２
の放射率ε＝０．６とした。ウエハ周辺部からの熱流出
が大きいため、ウエハ周辺部の局所加熱がない場合には
ウエハ周辺部で約３０℃の温度低下が見られるが、本発
明のウエハ周辺部の局所加熱により温度分布は約±０．
４９℃となり、極めてウエハ温度均一性の良い加熱が行
えることがわかった。

【００２３】更にリアクタ（反応室）９内の被成膜基板
２の裏面側の空間Ｅｏ内に、被成膜基板２の裏面周辺部
に対して図１に示す光強度分布２６を有する光を照射し
て被成膜基板２の裏面周辺部を局部加熱するための袴状
の光ガイト１３が設置されている。この袴状の光ガイド
１３の出射端は、被成膜基板２の裏面周辺部に比較的近
接している。従って、袴状の光ガイド１３から出射され
た光は、被成膜基板２の裏面周辺部を局部加熱するため
に無駄なく有効に活用される。一方袴状の光ガイド１３
の入射端に入射させる光を発生させる光源（点光源に近
い高圧キセノンランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライ
ドランプ等のＨＩＤ（High Intensity Discharge）ラン
プと呼ばれる高圧放電ランプ）（図示せず）は、リアク
タ（反応室）９の外に設置されている。そしてこの光源
から発生した高強度の光を光源内にある例えば楕円鏡に
よって集光し、この集光された高強度の光は光ファイバ
１６および光ロッド１４を通して袴状の光ガイド１３の
入射端に導入される。光ロッド１４は、リアクタ９の内
部を大気からシールするために底部リング部１０に設置
されたものである。例えば石英製の袴状の光ガイド１３
に入射された光の内、図８に示すごとく、袴状の光ガイ
ド１３の面内方向の光は石英の厚みの範囲に束縛されて
被成膜基板の周辺部に到達するのに対し、袴状の光ガイ
ド１３の円周方向の光は、光ファイバ１６に入射された
集光光が持つ拡がりに従って円周方向に拡がって被成膜
基板２の裏面周辺部に到達する。従って、被成膜基板２
の裏面周辺部は、全周に亘って一様で、しかも第１の加
熱手段である加熱光源２１で得られる光強度分布２５に
比較して約５〜１０倍程度の光強度分布２６をもつ光が
照射されて加熱されることになる。これにより、被成膜
基板２の周辺部が光強度分布２６をもつ光によって加熱
されることになるため、被成膜基板２の周辺部から被成
膜基板２の表面周辺部と冷却された基板抑え部材５の下
面内周部との間に存在するガス（微小隙間を流れる不活
性ガスも含む）による熱伝導によって熱流出が生じたと
しても、被成膜基板２の周辺部における温度を被成膜基
板２の中央部の温度とほぼ等しくすることができる。即
ち、被成膜基板２の周辺部から冷却された基板抑え部材
５へ流出する熱量とほぼ等しい熱量を、袴状の光ガイド
１３から照射する光量によって被成膜基板２の周辺部へ
供給すればよい。これによって被成膜基板２の全領域に
亘っての温度をほぼ一様にすることができ、被成膜基板
２の全領域に亘って一様な膜厚の反応膜を形成すること
ができる。

【００２４】次に被成膜基板２の支持部分について具体
的に説明する。即ち、図３及び図４は、第１のＣＶＤリ
アクタ装置（光ファイバ加熱併用型）におけるパージガ
ス流路を示し、図３は基板引き上げピン７、基板抑え部
材５、および袴状の光ガイド１３に対する被成膜基板２
の位置関係を示す断面斜視図、図４は基板支持ピン６、
基板抑え部材５、および袴状の光ガイド１３に対する被
成膜基板２の位置関係を示す断面斜視図である。無発塵
性を確保するためには、前述したように被成膜基板２の
表面以外でのＣＶＤ反応を抑制する必要がある。そのた
めに、被成膜基板２の裏面にＡｒガス等の不活性ガスを
パージすることによりＣＶＤ反応ガスが被成膜基板２の
裏面に侵入して、その部分で膜成長が起こることの抑制
を図っている。

【００２５】ところでＷ−熱ＣＶＤプロセスの場合につ
いて説明する。即ち、基板抑え部材５の表面には反応膜
が形成されないように、基板抑え部材５は、冷媒通路５
ｂに成膜下限温度（Ｗ−熱ＣＶＤの場合成膜下限温度は
３００℃程度になる。）よりも十分低く冷却された例え
ば水等の冷媒を流すことによって約１００℃以下に冷却
されている。このため被成膜基板２の周辺部から被成膜
基板２の表面周辺部と冷却された基板抑え部材５の下面
内周部との間に存在するガス（微小隙間を流れる不活性
ガスやＣＶＤ反応ガス（特に還元ガス））による熱伝導
によって熱流出が生じる。ところで、この熱流出量は、
基板抑え部材５の下面に形成された突起５ａによって被
成膜基板２の表面周辺部との間において形成される微小
隙間ｄにほぼ反比例することになる。一方、この微小隙
間ｄを大きくすると、被成膜基板２の裏面空間ＥｏへＣ
ＶＤ反応ガスの拡散量が増加しやすくなるため、この微
小隙間を流す不活性ガスの流量を増やすために被成膜基
板２の裏面空間Ｅｏへ供給する不活性ガスのパージ流量
を増やす必要が出てくる（同じ流量の場合には、微小隙
間ｄに対してＣＶＤ反応ガスの空間Ｅｏへの拡散量（侵
入量）は２乗で増加することになる）。しかし不活性ガ
スの圧力を高めるといっても、統計的にはＣＶＤ反応ガ
スの逆拡散は必至であり、どの程度に抑えるかは、微小
隙間ｄと流量とで決定されることになる。

【００２６】発明者が実験したところによると、Ｗ−熱
ＣＶＤの場合、微小隙間ｄを０．１ｍｍ程度にしたとき
熱流出量が大きくなり過ぎ、微小隙間ｄを１ｍｍ程度に
したときＣＶＤ反応ガスの侵入を抑えるため微小隙間か
ら被成膜基板２の表面空間Ｅｕへ吹き出す不活性ガスの
流量が多くなり過ぎて被成膜基板２の表面でのＣＶＤ反
応ガスの流れが乱されて成膜に悪影響を及ぼすことにな
る。従って、微小隙間ｄとして、およそ０．１〜１ｍｍ
が妥当な値である。微小隙間ｄとしてＣＶＤ反応ガスの
逆拡散をなくすためには、０．１〜０．４ｍｍ程度が最
も望ましい。微小隙間ｄに形成される空間自体が断熱材
の働きをするが、基板抑え部材５（約１００℃程度）と
被成膜基板２（約４５０℃程度）との間に３５０℃程度
の温度勾配を持つため、被成膜基板２と基板抑え部材５
との間のガスによる熱伝導によって熱流出が起こり、例
えば微小隙間ｄを０．２５ｍｍ程度にしたとき、袴状の
光ガイド１３による被成膜基板２の周辺部への局部加熱
がない場合には、被成膜基板２の中央部の温度が４５０
℃程度に加熱されたとしても、被成膜基板２の周辺部の
温度は反応下限温度３００℃程度から６０〜８０℃しか
高温の３６０〜３８０℃程度に低下してしまうことにな
る。しかし、袴状の光ガイド１３による被成膜基板２の
周辺部への局部加熱によって、熱流出が起こったとして
も、被成膜基板２の周辺部の温度を被成膜基板２の中央
部の温度４５０℃程度と等しくすることができる。その
結果、被成膜基板２の表面において中央部と周辺部とに
おいてほぼ等しい膜厚でＷ反応膜を形成することができ
る。微小隙間ｄを０．１ｍｍ程度にしたとき、微小隙間
ｄを０．２５ｍｍ程度にしたときと比べてＣＶＤ反応ガ
スの空間Ｅｏへの拡散量（侵入量）を１／６程度に著し
く減少させることができるが、熱流出量は２．５倍程度
増加することになり、袴状の光ガイド１３による被成膜
基板２の周辺部への局部加熱がない場合には、被成膜基
板２の周辺部の温度は反応下限温度３００℃程度に低下
してしまうことになる。しかし、袴状の光ガイド１３に
よる被成膜基板２の周辺部への局部加熱によって、熱流
出が起こったとしても、被成膜基板２の周辺部の温度を
被成膜基板２の中央部の温度４５０℃程度と等しくする
ことができ、その結果被成膜基板２の表面において中央
部と周辺部とにおいてほぼ等しい膜厚でＷ反応膜を形成
することができる。

【００２７】なお、Ｗ−熱ＣＶＤの場合には、還元ガス
として現存するガスの内で最も比熱の高い水素を用いる
ため、微小隙間ｄが０．２５ｍでもかなりの熱伝導が起
こっているのに対し、絶縁膜のＣＶＤ成膜に用いられる
ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ
₅Ｏ）₄）の場合には、ガスの熱伝導は１桁以上小さいた
め、微小隙間ｄを０．１ｍｍ程度にしても熱流出は少な
く、袴状の光ガイド１３による被成膜基板２の周辺部へ
の局部加熱により、被成膜基板２の周辺部の温度を容易
に被成膜基板２の中央部の温度と等しくすることがで
き、その結果被成膜基板２の表面において中央部と周辺
部とにおいてほぼ等しい膜厚で反応膜（絶縁膜）を形成
することができる。

【００２８】以上説明したように、基板抑え部材５の冷
媒通路５ｂに流す冷媒の温度等によって決まる基板抑え
部材５の温度と、微小隙間ｄの寸法等によって決まる被
成膜基板２の周辺部から基板抑え部材５への熱流出量
と、被成膜基板２に加熱光源２１から光透過窓８を通し
て照射される光強度（光強度分布）２５及び袴状の光ガ
イド１３等によって被成膜基板２の周辺部に照射される
光強度（光強度分布）２６との間に変化が生じると、被
成膜基板２の中央部と周辺部との間の温度分布において
変動が生じることになる。そこで、被成膜基板２の中央
部と周辺部との温度を測定するために、図１及び図２に
示す如く、被成膜基板２の裏面中央部からの赤外放射光
を集光してリアクタ外の導出する遮蔽カバーで保護され
た石英製などの光ロッド３１およびこの光ロッド３１に
接続されて放射温度計３５（図１４に示す。）へ伝送す
るファイバケーブル３２と、被成膜基板２の裏面周辺部
からの赤外放射光を集光してリアクタ外の導出する遮蔽
カバーで保護された石英製などの光ロッド３３およびこ
の光ロッド３３に接続されて放射温度計３５（図１４に
示す）へ伝送するファイバケーブル３４とを設ける。こ
れにより放射温度計３５は被成膜基板２の中央部と周辺
部との温度を測定することができる。そして図１４に示
すように、放射温度計３５は、測定された被成膜基板２
の中央部と周辺部との温度を制御用計算機３６に送信す
る。制御用計算機３６は、測定装置とのインターフェー
ス部３７と、制御部とのインターフェース部３８と、Ｃ
ＰＵ３９と、メモリ４０と、キーボード等の入力手段４
１とのインターフェース部（制御回路）４２と、ディス
ク等の外部記憶装置４３とのインターフェース部（制御
回路）４４と、ディスプレイ等の表示装置４５とのイン
ターフェース部（制御回路）４６と、これらを接続する
バス４７とによって構成される。そして制御用計算機３
６におけるＣＰＵ３９は、メモリ４０に記憶されたプロ
グラムに基づいて被成膜基板２の中央部と周辺部との温
度が所望の値で、その温度差が許容値内であるか否かの
判定を行い、もし外れた場合には、第１の加熱手段（加
熱光源）２１および第２の加熱手段（高圧放電ランプ、
光ファイバ１６、光ロッド１４および袴状の光ガイド１
３）における加熱制御量を算出して加熱制御系４８を制
御する。これによって常に被成膜基板２に加熱光源２１
から光透過窓８を通して照射される光強度（光強度分
布）２５及び袴状の光ガイド１３等によって被成膜基板
２の周辺部に照射される光強度（光強度分布）２６とが
所望の値になり、被成膜基板２の周辺部の温度を被成膜
基板２の中央部の温度と所望の温度において等しくする
ことができる。そして、制御用計算機３６において、上
記放射温度計３５によって測定された被成膜基板２の中
央部と周辺部との温度を表示手段４５に表示することも
でき、更に上記放射温度計３５によって測定された被成
膜基板２の中央部と周辺部との温度が所望の温度から許
容値を外れた場合、表示手段４５に異常として表示して
警告することができる。その他音声等により警告するこ
とができる。そしてこの警告に基づいて、もしその原因
が袴状の光ガイド１３が汚れだとしたならば、ＣｌＦに
よるガスクリーニング等のクリーニングを行えば良い。

【００２９】次に、被成膜基板２の周辺部の局部加熱を
行うための第２の加熱手段の第１の実施例である高圧放
電ランプ、光ファイバ１６、光ロッド１４および袴状の
光ガイド１３等について、図５〜図１０を用いて具体的
に説明する。図５には石英製の袴状の光ガイド１３を、
図６には光ロッド１４を、図７には光ファイバ１６を示
す。ここで、特に図７において光ファイバ１６の入射側
のコネクタを１６ａ、出射側のコネクタを１６ｂとし
た。石英製の袴状の光ガイド１３には、被成膜基板２の
上下および保持するための基板引き上げピン７および基
板支持ピン６と触れないようにするための切欠きが入っ
ており、その部分に相当する被成膜基板２の裏面には光
が照射されないが、僅かであるため被成膜基板２自身の
熱伝導のために温度分布において殆ど問題にはならな
い。また光ファイバコネクタ１６ｂの断面には、袴状の
光ガイド１３および光ロッド１４の厚みよりも薄く複数
のファイバを並べているが、ファイバからの光を有効に
被成膜基板２の加熱に用いるためには、袴状の光ガイド
１３の厚み＞光ロッド１４の厚み＞光ファイバコネクタ
１５の光出射断面高さであることが好ましい。

【００３０】ここで、被成膜基板２の周辺部に出射され
る光の放射量分布を均一化するため、光ガイド最適形状
の設計を行った手順について以下に説明する。

【００３１】図８に示すように袴状の光ガイド１３の入
射端には光ロッド１４を介して複数本のファイバ１６を
等間隔に並べる。袴状の光ガイド１３の出射端の放射量
分布を考慮する場合、図８に示すように、隣り合わせと
なる２本のファイバ１６から照射される光の重ねあわせ
をできるだけ均一化させれば良い。

【００３２】一般的に、レーザ光のような平行光ではな
いランプからの発光を有効に集光して光ファイバ１６に
入射するためには、出来るかぎり発光部分の拡がりを小
さく抑えるため、点光源に近い高圧キセノンランプ、高
圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のＨＩＤ（High
Intensity Discharge）ランプと呼ばれる高圧放電ラン
プを用いるが、これらのランプの配光特性から、光ファ
イバ１６より出射される光はドーナツ状に広がる。従っ
て、袴状の光ガイド１３を用いた場合、袴状の光ガイド
１３と空気の屈折率により決定される全反射条件を満た
す角で入射した光は、袴状の光ガイド１３内で反射を繰
り返し、円周状の上面より出射される。本実施例で用い
た袴状の光ガイド１３の屈折率は１．５３であり、袴状
の光ガイド１３の曲率半径が１１ｍｍ以上であれば、光
ファイバ１６からの出射光は袴状の光ガイド１３外に漏
れることなく必ず上面より出射される。上記袴状の光ガ
イド１３（屈折率：１．５３）の上面より被成膜基板２
に出射された放射光量を重ね合わせたときの光量分布の
一例を図９に示す。図９は、Ａ−Ｂ間を等分割し、それ
ぞれの位置に照射される光の放射量を算出し、放射量の
最大値を１として表示したものである。算出した放射量
分布のσと光ガイドの長さＤとの関係を図１０に示す。
これらより、放射量分布が最も均一となるＤの値が決定
される。本実施例の場合、Ｄが１３０ｍｍでσが最小と
なる。σを２０％以下に抑える場合、Ｄ1は、１００ｍ
ｍ＜Ｄ1＜１８０ｍｍ、またはＤ1＞２６０ｍｍであるこ
とが必要である。実際には、Ｄ1が長くなると更に隣り
の光ファイバー１６からの光によって均一化されるた
め、およそＤ1＞１８０ｍｍでは図１０よりも速やかに
σが小さくなると考えられる。

【００３３】次に、搬送室１０１から基板フォーク１１
０によって搬送される被成膜基板２をリアクタ（反応
室）９内で受け取って固定する方法について、図１１、
図１２、図１３を用いて説明する。即ち、先ず、図１１
に示すように、被成膜基板２は、搬送レベル（搬送面）
で前処理室から搬送室１０１を経由して基板フォーク２
５に乗せられてリアクタ（反応室）９内に水平搬送され
る。次に、図１２に示すように、上下機構４ａを駆動し
てガスシャワー１を上昇させ、上下機構４ｂを駆動して
基板持ち上げロッド３を上昇させて基板抑え部材５の下
面に固定された基板引き上げピン７により被成膜基板２
の外周端部の一部を支えて搬送レベル（基板フォーク１
１０）より引き上げる。これにより基板フォーク２５を
反応室９の外部の所定の位置（搬送室１０１内）に戻す
ことが出来る。次に、図１３に示すように、ガスシャワ
ー１と基板持ち上げロッド３とを下降させると被成膜基
板２は底部リング部１０に固定された基板支持ピン６に
よって押圧される。さらに基板持ち上げロッド３を下降
させると基板抑え部材５の下面に形成された微小突起５
ａに被成膜基板２の表面周辺部が当接して被成膜基板２
は図１で示したごとく反応室９内に固定設置される。本
実施例では、ガスシャワー３をリング状の基板抑え部材
５と同期させて上下させたが、被成膜基板２とガスシャ
ワー３との隙間が十分離れている場合には、特に上下さ
せる必要はない。また、基板引き上げピン７は必ずしも
基板抑え部材５に固定する必要はなく、夫々独立に上下
するようにしても良い。

【００３４】本実施例では、被成膜基板２として、Ｓｉ
ベアウエハ上に予めスパッタリングによってＷ膜を５０
ｎｍ成膜したものを用いた。これは、成膜したＷ膜と下
層のＳｉ膜との接着力を確保し、膜剥がれが起こらない
ようにするためである。

【００３５】図１５は具体的なプロセスフローを示すも
のである。まず工程Ｓ１およびＳ２はロードロック室１
００で行われる工程を示す。即ち、工程Ｓ１において、
まず複数枚の被成膜基板（ウエハ）２は、図１４に示す
ロードロック室１００に搬入される。工程Ｓ２におい
て、被成膜基板（ウエハ）２が搬入されたロードロック
室１００は排気系１１２により真空排気される。

【００３６】工程Ｓ３〜Ｓ６は前処理室１０１で行われ
る工程を示す。即ち、工程Ｓ３において、基板フォーク
１１０により被成膜基板（ウエハ）２をロードロック室
１００からゲートバルブ１１１ａを介して排気系１１３
により真空排気されている搬送室１０１に引出してゲー
トバルブ１１１ｂを介して前処理室１０２に搬入する。
工程Ｓ４において、上記スパッタリングによって成膜し
たＷ膜表面の酸化膜を除去するために前処理室１０２に
被成膜基板（ウエハ）２が搬入された状態でＡｒ（アル
ゴン）ガスが導入される。工程Ｓ５において、被成膜基
板２のＷ膜上を、導入されたＡｒ（アルゴン）ガスのみ
のプラズマで放電処理することによってＷ膜表面の酸化
膜が除去される。その後工程Ｓ６において、プラズマ放
電が停止されて前処理室１０２は排気系１１４により真
空排気される。

【００３７】工程Ｓ７〜Ｓ１４は、リアクタ（反応室）
９において行われる工程を示す。反応室９の冷媒通路９
ａ、基板抑え部材５の冷媒通路５ｂおよびガスシャワー
１における配管１ｂに冷媒が供給されてリアクタ（反応
室）９内は、全て冷却されているものとする。即ち、工
程Ｓ７において、基板フォーク１１０により酸化膜が除
去された被成膜基板（ウエハ）２を大気に曝すこと無
く、前処理室１０１からゲートバルブ１１１ｂを介して
排気系１１３により真空排気されている搬送室１０１に
引出してゲートバルブ１１１ｃを介して反応室９に搬入
し、図１１〜図１３に示すように、被成膜基板（ウエ
ハ）２は基板抑え部材５の下面の突起５ａに当接して支
持されると共に基板抑え部材５が底部リング部１０に接
触することによって被成膜基板（ウエハ）２の表面側の
空間Ｅｕと被成膜基板（ウエハ）２の裏面側の空間Ｅｏ
とに分離される。工程Ｓ８において、反応室９内は排気
系２６によって真空排気される。工程Ｓ９において、被
成膜基板（ウエハ）２の裏面側の空間Ｅｏに不活性ガス
導入パイプ１２により不活性ガスであるＡｒガスが導入
されて充填され、Ａｒガスを、基板抑え部材５と被成膜
基板２の表面周辺部との間の微小隙間を通して被成膜基
板２の表面側の空間Ｅｕへ流して、ＣＶＤ反応ガスの被
成膜基板２の裏面側の空間Ｅｏへの逆拡散を抑える。工
程Ｓ１０において、第１の加熱手段である加熱光源２１
と第２の加熱手段である高圧放電ランプとが点灯されて
被成膜基板２の周辺部から冷却されている基板抑え部材
５への熱流出が起きていても被成膜基板２の中央部と周
辺部とがほぼ均一に加熱される。工程Ｓ１１において、
ＣＶＤ原料ガスであるＷＦガスと還元ガスであるＨガス
がガスシャワー１に供給されて、ガスシャワー１の吹き
出し孔１ａから被成膜基板２の表面に一様に吹き付けら
れる。工程Ｓ１２において、熱ＣＶＤにより被成膜基板
２の表面に中央部と周辺部とにおいて均一な膜厚でもっ
てＷ膜が成長する。次に工程Ｓ１３において、図１４に
示すように、例えば排気系２６に設置された四重極質量
分析計（ＱＭＳ）４９により反応生成ガスであるＨＦを
モニタして制御用計算機３６に送信し、制御用計算機３
６のＣＰＵ３９はモニタされた反応生成ガスであるＨＦ
の量に応じてＷ膜の成膜量を算出して終点を判断し、ま
たはガス導入時間を監視して所望の時間が経過したこと
を判断してＣＶＤ反応ガス導入開閉バルブ５０を閉じ、
第１の加熱手段である加熱光源２１と第２の加熱手段で
ある高圧放電ランプとを消灯する。その後工程Ｓ１４に
おいて、排気系２６により真空排気する。

【００３８】工程Ｓ１５〜Ｓ１７は、アンロード室１０
０において行われる工程を示す。即ち、工程Ｓ１５にお
いて、反応室９で熱ＣＶＤによりＷ膜（反応膜）を中央
部と周辺部とにおいて均一な膜厚でもって成長させた被
成膜基板２を基板フォーク１１０により反応室９からゲ
ートバルブ１１１ｃを介して搬送室１０１に引出してゲ
ートバルブ１１１ａを介してアンロード室１００に搬入
する。工程Ｓ１６において、被成膜基板２を冷却する。
そして工程Ｓ１７において、被成膜基板（ウエハ）２は
アンロード室１００から取り出される。

【００３９】以上工程Ｓ１〜工程Ｓ１７によって、成膜
を行なう前にまずＣＶＤリアクタ（反応室）９に隣接し
て設けられている前処理室１０２において上記スパッタ
リングによって成膜したＷ膜表面上の酸化膜を除去する
ための処理が行なわれる。この前処理は、Ａｒ（アルゴ
ン）ガスのみのプラズマで被成膜基板２のＷ膜上を放電
処理することにより達成される。前処理後、被成膜基板
２を大気に曝すこと無く、リアクタ（反応室）９に搬送
する。リアクタ（反応室）９において行う熱ＣＶＤによ
る成膜は、次に示す（化１）式で示す反応式に従って進
行する。

【００４０】ＷＦ₆ ＋３Ｈ₂ ⇒Ｗ＋６ＨＦ（化１）このため、ＣＶＤ反応ガスとして、ＷＦ₆（６フッ化タ
ングステン）、還元ガスとしてＨ₂（水素）ガスを用
い、必要に応じて希釈ガスとしてＮ₂（窒素）ガスある
いはＡｒガスを用いる。そしてＣＶＤ反応ガスは、ガス
シャワー１により被成膜基板２の表面側空間Ｅｕに導入
される。その導入手順は図１４のプロセスフローに従い
以下のように行なわれる。工程Ｓ７において被成膜基板
２を基板抑え部材５に固定設置後、工程Ｓ８においてリ
アクタ９内を十分真空排気した後、工程Ｓ９において不
活性ガスであるＡｒガスを被成膜基板２の裏面パージ用
（裏面への成膜防止用）に図１の不活性ガス導入パイプ
１２より流量１００ｓｃｃｍ導入する。さらに、工程Ｓ
１１においてガスシャワー１からＨガスを流量１０００
ｓｃｃｍを導入する。（場合によってはＮ等の希釈ガス
も導入する。）反応室９内の圧力は排気量を調節するこ
とにより、５×１０〜１×１０Ｐａに保持する。なお、
Ａｒガスは前述したように被成膜基板２の側面と裏面に
ＣＶＤ反応ガスが逆拡散して廻り込んで接触するのを防
ぐために用いる。上記のＣＶＤ反応ガスの導入とほぼ同
時に、工程Ｓ１０において第１および第２の加熱手段を
点灯し、被成膜基板２を４５０〜４７５℃程度まで中心
部と周辺部とを均一に加熱し、ＣＶＤ原料ガスとしてＷ
Ｆ₆ガスを２５〜５０ｓｃｃｍ導入し、ガスシャワ１よ
り被成膜基板２に供給する。工程Ｓ１３において、制御
用計算機３６のＣＰＵ３９は、例えば排気系２６に設置
された四重極質量分析計（ＱＭＳ）４９によってモニタ
された反応生成ガスであるＨＦの量に応じてＷ膜の成膜
量を算出して終点を判断し、または所望の膜厚まで成長
するためのガス導入時間を経過したことを判断してこの
後ＣＶＤ反応ガス開閉バルブ５０を閉じてＷＦ₆ガスの
導入を停止し、これに引き続き他のガスの導入も停止す
ると共に第１および第２の加熱手段を消灯して被成膜基
板への加熱の停止を行い、ほぼ同時に工程Ｓ１４におい
てＣＶＤリアクタ９の真空排気を行う。

【００４１】上記に示した本発明による熱ＣＶＤ成膜を
行うことにより、被成膜基板２の側面及び裏面またＣＶ
Ｄリアクタ９内壁には全く成膜されずに、中心部と周辺
部とにおいて膜厚が均一なＷ膜を被成膜基板２の表面上
にのみ成膜させることができる。

【００４２】ここで、被成膜基板２の中央部の加熱と袴
状光ガイド１３を用いた被成膜基板の周辺部の加熱との
各々の制御は、制御用計算機３６で算出されたランプ光
量に基づいて加熱制御系４８を制御することによって行
う。即ち、制御用計算機３６は、例えば放射温度計３５
で測定された被成膜基板２の中央部と周辺部との温度が
等しくなるように第１の加熱手段（加熱光源）２１およ
び第２の加熱手段（高圧放電ランプ等）における加熱制
御量を算出する。また実際に被成膜基板２の表面に成膜
された反応膜の膜厚（中央部の膜厚と周辺部の膜厚）を
図１４に示すＳＥＭ、光学膜厚測定装置５１によって測
定し、この測定値をネットワークを介してインターフェ
ース部３７を通して外部記憶装置４３に記憶させ、また
は上記測定値をディスク等の入力手段４１を用いて入力
して外部記憶装置４３に記憶させておく。また基板抑え
部材５の冷媒通路５ｂ等に流す水等の冷媒温度を冷媒供
給制御部５２で測定してネットワークを介してインター
フェース部３７を通して外部記憶装置４３に記憶させ
る。制御用計算機３６は、これら外部記憶装置４３に記
憶された被成膜基板２の表面に成膜された反応膜の膜厚
（中央部の膜厚と周辺部の膜厚）データや冷媒供給制御
部５２で測定された冷媒温度を表示装置４５に表示する
こともできる。そして制御用計算機３６は、これら外部
記憶装置４３に記憶された被成膜基板２の表面に成膜さ
れた反応膜の膜厚（中央部の膜厚と周辺部の膜厚）デー
タに基づいて被成膜基板２の中央部における膜厚と周辺
部における膜厚とが等しくなるように第１の加熱手段
（加熱光源）２１および第２の加熱手段（高圧放電ラン
プ等）における加熱制御量を算出する。この算出された
加熱制御量を加熱制御系４８にフィードバックすること
によって被成膜基板２の中心部と周辺部とにおいて膜厚
が均一なＷ膜を被成膜基板２の表面上にのみ成膜させる
ことができる。

【００４３】本実施例では、被成膜基板２の周辺部の加
熱には、例えば集光するための楕円鏡と組み合わせた１
ｋＷのＸｅランプを３本用い、１本のランプからの出射
光を１本のファイババンドル（光ファイバ）１６に集光
・入射し、出射端１６ｂを２本に分け、計６本のファイ
バ出射端１６ｂからの光を６個の光導入ロッド１４に入
射した。被成膜基板２の中央部の温度を４５０〜４７０
℃になるように被成膜基板２の中央部の加熱用ランプ２
１を固定し、被成膜基板２の周辺部の加熱に用いた集光
ランプの出力を４０〜１００％の間で制御したときの成
膜後のＷ膜厚分布を図１６に示した。図１６において、
１６１は被成膜基板２の周辺部への加熱がない場合を示
したものである。本実施例では約７０％の出力において
膜厚分布がほぼフラットになったが、本発明のように被
成膜基板の周辺部のみを、制御用計算機３６から加熱制
御系４８へのフィードバック制御により適切に加熱制御
することで、反応温度以下まで余裕をもって冷却された
リアクタ内壁（ここでは、冷却されたリング状の基板抑
え部材５）が被成膜基板の近傍に有り、被成膜基板２の
周辺部から熱が流出されたとしても、十分良好な均一な
膜厚分布を得ることができる。上記実施例において、特
に第２の加熱手段を高圧放電ランプ、光ファイバ１６、
光ロッド１４および袴状の光ガイド１３で構成し、加熱
制御系４８として、楕円鏡を含む高圧放電ランプから出
射される光量を制御するように構成した場合について説
明したが、絞り等の光量調整用光学系を第２の加熱手段
内に設置し、この光量調整用光学系を加熱制御系４８で
制御しても良いことは明らかである。

【００４４】また、図１に示した本発明に係る無発塵Ｃ
ＶＤ装置のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）の
変形例を図１７に示す。図１ではファイバの出射端１６
ｂからの光を袴状の光ガイド１３に入射する前に図６に
示した光導入ロッド１４を経由させていたが、より外径
が大きく平坦部のツバの広い袴状光のガイド１３’を用
い、直接Ｏリング７１でシールすることも可能である。
上記実施例では、被成膜基板２の周辺部への加熱量が１
ｋＷのＸｅランプ３本で賄えたが、もっと大きなサイズ
の被成膜基板２を加熱する場合や、もっとプロセス温度
が高く、より加熱量を多く必要とする場合には、光導入
ロッド１４の数が増加し、ＣＶＤリアクタ９の構造が繁
雑化するため、図１７に示す如く光ファイバ１６からの
出射光を直接袴状の光ガイド１３’に入射する変形タイ
プの方がより優れている。

【００４５】以上の実施例において、熱ＣＶＤ成膜をリ
アクタ内のクリーニングを全く行わずに２０００枚まで
連続成膜したが、成膜終了後のチャンバ内部を目視観察
した限りでは、不要に成膜した部分はみられず、なお継
続的な連続処理が可能であると考えられる。即ち本実施
例によれば、ＣＶＤリアクタが従来のように繁雑なクリ
ーニングを必要とせず、それに起因するスループットの
低下に対して十分な効果が得られることを確認すること
ができた。また本実施例によれば、膜剥がれによる反応
膜への異物混入がなく、しかも被成膜基板の全領域にお
いて所望の均一な膜厚でＷ等の反応膜を成膜することが
できた。

【００４６】（実施例２）次に本発明に係る無発塵ＣＶ
Ｄ方法およびその装置の実施例２について説明する。実
施例１では、被成膜基板２の中央部をランプ加熱によ
り、被成膜基板２の周辺部を光ファイバによって輸送さ
れた光によって加熱する第１のＣＶＤリアクタを用いて
成膜する方法について説明したが、被成膜基板２の中央
部と周辺部を夫々独立に加熱できれば別の方法を用いる
ことも可能である。ただし、被成膜基板２の周辺部のみ
を局部的に加熱できることが必要である。そこで、本実
施例では被成膜基板２の周辺部の加熱を光ファイバ１６
から輸送された光を用いた方法とは別に、被成膜基板の
外形よりもやや内径の小さなリングにヒータを埋め込ん
だリング状ヒータ１９を用いた。このリング状ヒータ１
９を用いる実施例２の第２のＣＶＤリアクタ（リング状
ヒータ加熱併用型）を図１８に示す。

【００４７】図１８に示した実施例２の第２のＣＶＤリ
アクタ（リング状ヒータ加熱併用型）は、図１に示す実
施例１の第１のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用
型）における袴状の光ガイド１３および光導入ロッド１
４の代わりにリング状ヒータ１９を用いた以外は殆ど同
様の構造であり、図２０に示すごとく、リング状ヒータ
１９に被成膜基板搬送用の切欠き１９ａを設けることに
より図１１乃至図１３に示した搬送方法と全く同様に被
成膜基板２を搬送することができる。

【００４８】図１９は、実施例２の第２のＣＶＤリアク
タ（リング状ヒータ加熱併用型）におけるパージガス流
路、基板引き上げピン７、基板抑え部材５、第２の加熱
手段であるリング状ヒータ１９と被成膜基板２の位置関
係を示す断面斜視図である。第２の加熱手段であるリン
グ状ヒータ１９は、被成膜基板２の裏面に近接して配置
され、図１８に２６’で示す発熱量分布で被成膜基板２
の周辺部を局部加熱するものである。図２０にはリング
状ヒータ１９において、被成膜基板２の裏面に近接して
対向する配線パターンが形成された上面を示す。一方リ
アクタ９の外部下方には、被成膜基板２の中央部を含め
て全体を加熱する第１の加熱手段である加熱光源２１が
設置され、この加熱光源２１により図１８に２５で示す
発熱量分布（光強度分布）を有する光がリアクタ９下方
の光透過窓８を通して被成膜基板２に照射されて被成膜
基板２が加熱される。外見上は図３に示した第１のＣＶ
Ｄリアクタ（光ファイバ加熱併用型）とほぼ同様である
が、第１のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）が
被成膜基板２の裏面以外は実質的にＣＶＤ反応を生ずる
温度まで到達する部分が存在しないのに対し、第２のＣ
ＶＤリアクタ（リング状ヒータ加熱併用型）では、リン
グ状ヒータ１９が被成膜基板以上の高温となる。図１９
に示したように、ＣＶＤ反応ガスはＡｒガスのパージに
よりリング状ヒータ１９まで到達しないように見える。
しかし、統計的には極僅かではあるが、ＣＶＤ反応ガス
が逆拡散して被成膜基板２の裏面側に廻り込む。被成膜
基板２はＣＶＤ成膜する度に１枚毎新しくなるため、実
質的に被成膜基板２の側面及び裏面には不要な成膜はな
いが、リング状ヒータ１９には極僅かではあったとして
も半永続的にＣＶＤ反応ガスに曝され続けるため不要な
膜が蓄積し、その結果剥がれによる発塵が起こる前にク
リーニングを行う必要がある。このため、ＣｌＦ₃（３
フッ化塩素）によるガスクリーニングが有効な手段にな
りえるが極めて反応性が高いため、ＣＶＤ膜のみエッチ
ングし他の部品、特に本第２のリアクタ９ではリング状
ヒータ１９の材質を慎重に選択する必要がある。そこ
で、リング状ヒータ１９は、図２０に示すように、発熱
体であるタングステン配線を印刷で形成し、クリーニン
グガスとは直接触れないように全体をアルミ窒化物で覆
う構造とした。更に、ガスとの接触が避けられないタン
グステン配線の取り出し電極にはニッケルを用いた。た
だし、材料としては特に上限に限ることなく、クリーニ
ングガスに対する耐性を考慮して、リアクタ内部に導入
されたガスと直接触れないように絶縁体であるアルミ窒
化物またはアルミ酸化物を構成材料として、ガスとの接
触が避けられないタングステン配線の取り出し電極に
は、ニッケル、クロム、金、コバルト、インジウムある
いはこれらの選ばれた２種以上の金属による合金を用い
て構成することが好ましい。

【００４９】上記実施例において、被成膜基板２の周辺
部の加熱にはフルパワー２００Ｗのリング状ヒータ１９
を用いた。被成膜基板の中央部の温度を４５０〜４７０
℃になるように被成膜基板２の中央部の加熱用ランプ２
１を固定し、被成膜基板の周辺部の加熱に用いたリング
状ヒータ１９の出力を４０〜１００％の間で制御したと
きの成膜後のＷ膜厚分布を図２１に示した。本実施例で
は約７０％の出力において膜厚分布がほぼフラットにな
ったが、実施例１と全く同様に十分良好な均一性の膜厚
分布を得ることができることが分かった。

【００５０】以上説明したように、実施例２の第２のＣ
ＶＤリアクタ（リング状ヒータ加熱併用型）を用いて、
実施例１と同様に、熱ＣＶＤ成膜をリアクタ内のクリー
ニングを全く行わずに２０００枚まで連続成膜したが、
成膜終了後のチャンバ内部を目視観察したところ、窒化
アルミの乳白色であるリング状ヒータ１９外周部上に僅
かにＷ成膜によると思われる灰色に変色した部分が見ら
れた。なお継続的な連続処理が可能であるが、或る程度
の期間でクリーニングを行う必要があると考えられる。
しかし、本実施例においても従来のように頻繁なクリー
ニングを必要とせず、それに起因するスループットの低
下に対して十分な効果のあることが確認できた。

【００５１】即ち、本第２の実施例によっても、実施例
１と同様に、膜剥がれによる反応膜への異物混入がな
く、しかも被成膜基板の全領域において所望の均一な膜
厚でＷ等の反応膜を成膜することができた。

【００５２】なお、本第実施例であるＣＶＤリアクタ
（リング状ヒータ加熱併用型）は、或る程度の期間でク
リーニングする必要がある代わりに、実施例１であるＣ
ＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）と比較して構造
をよりシンプルにすることができる。

【００５３】（実施例３）次に本発明に係る無発塵ＣＶ
Ｄ方法およびその装置の実施例３について説明する。上
記実施例２では、被成膜基板２の中央部をランプ加熱に
より、被成膜基板２の周辺部をリング状ヒータ１９によ
って加熱する第２のＣＶＤリアクタを用いて成膜する方
法について説明したが、本実施例ではランプ加熱を用い
ず、被成膜基板２の中央部と被成膜基板２の周辺部の両
方の加熱を夫々のゾーンに分けて独立に加熱量を制御で
きるヒータ、即ちゾーンヒータ２０を用いてＣＶＤ成膜
を行った。このゾーンヒータ２０を用いた本発明の第３
のＣＶＤリアクタ（ゾーンヒータ加熱型）を図２２に示
す。図２２に示した本リアクタは、図１８の第２のＣＶ
Ｄリアクタ（リング状ヒータ加熱併用型）におけるラン
プ加熱用の光照射窓８を取り除き、ランプ加熱の代わり
にリング状ヒータ１９の中央部分もヒータで独立して加
熱量を制御できるようにした以外は殆ど同様の構造であ
り、ゾーンヒータ２０に被成膜基板搬送用の切欠き２０
ａを設けることにより図１１乃至図１３に示した搬送方
法と全く同様に被成膜基板２を搬送することができる。
ゾーンヒータ２０は、被成膜基板２の裏面に近接して設
置され、図２２に示す如く中央部において発熱量の分布
６５で発熱され、周辺部において発熱量の分布６６で発
熱されて被成膜基板２を加熱することになる。また加熱
された被成膜基板２の中央部と周辺部との温度を測定す
るために、図１、図２及び図１８に示す光ロッド３１、
３３に代えて、被成膜基板２の裏面中央部からの赤外放
射光を直接赤外線透過窓６１を通してレンズ６２で集光
し、この集光された赤外放射光を光ファイバ等により放
射温度計３５に導き、被成膜基板２の裏面周辺部からの
赤外放射光を直接赤外線透過窓６３を通してレンズ６４
で集光し、この集光された赤外放射光を光ファイバ等に
より放射温度計３５に導くことによって、放射温度計３
５は被成膜基板２の中央部の温度と周辺部の温度とを測
定することができる。

【００５４】図２３は、第３のＣＶＤリアクタ（ゾーン
ヒータ加熱型）におけるパージガス流路、基板引き上げ
ピン７、基板抑え部材５、ゾーンヒータ２０と被成膜基
板２との位置関係を示す断面斜視図である。ゾーンヒー
タ２０において、中央部のヒータ２０ｄは被成膜基板２
の中央部を図２２に示す発熱量の分布６５で加熱する第
１の加熱手段を構成し、周辺部のヒータ２０ｃは被成膜
基板２の周辺部を図２２に示す発熱量の分布６６で加熱
する第２の加熱手段を構成する。外見上は、第２のＣＶ
Ｄリアクタ（リング状ヒータ加熱併用型）と同様に、ゾ
ーンヒータ２０が被成膜基板２以上の高温となる。図２
３に示したように、ＣＶＤ反応ガスはＡｒガスのパージ
によりゾーンヒータ２０まで到達しないように見える。
しかし、統計的には極僅かであるが、ＣＶＤ反応ガスが
逆拡散して被成膜基板２の裏面側に廻り込む。被成膜基
板２は、ＣＶＤ成膜する度に１枚毎新しくなるため、実
質的に被成膜基板には不要な成膜はないが、ゾーンヒー
タ２０は極僅かではあったとしても半永続的にＣＶＤ反
応ガスに曝され続けるため不要な膜が蓄積し、その結果
剥がれによる発塵が起こる前にクリーニングを行う必要
がある。このため、ＣｌＦ₃（３フッ化塩素）によるガ
スクリーニングが有効な手段になり得るが、極めて反応
性が高いため、ＣＶＤ膜のみエッチングし、他の部品、
特に本実施例のリアクタ９ではゾーンヒータ２０の材質
を慎重に選択する必要がある。そこで、上記ゾーンヒー
タ２０ｄは、リング状ヒータ１９と同様に、発熱体であ
るタングステン配線を印刷で形成し、クリーニングガス
とは直接触れないように全体をアルミ窒化物で覆う構造
とした。さらに、ガスとの接触が避けられないタングス
テン配線の取り出し電極には、ニッケルを用いた。ただ
し、材料としては特に上記に限ることなく、クリーニン
グガスに対する耐性を考慮して、リアクタ内部に導入さ
れたガスと直接触れないように絶縁体であるアルミ窒化
物またはアルミ酸化物を構成材料として、ガスとの接触
が避けられないタングステン配線の取り出し電極には、
ニッケル、クロム、金、コバルト、インジウムあるいは
これらの選ばれた２種以上の金属による合金を用いて構
成することが好ましい。

【００５５】本実施例では、上記発熱体のタングステン
配線は印刷によって形成したが、このときの配線パター
ンを含め、ゾーンヒータ２０の上面図を図２４に示し
た。

【００５６】以上説明したように、本第３のＣＶＤリア
クタ（ゾーンヒータ加熱型）を用いてＣＶＤ成膜を行っ
たが、被成膜基板２の中央部の加熱をヒータ２０ｃを用
いた以外は第２の実施例と全く同様である。即ち、この
第３の実施例においても、被成膜基板２の周辺部の加熱
にはフルパワー２００Ｗのリング状ヒータ２０ｄを用
い、被成膜基板２の中央部の温度を４５０〜４７０℃に
なるように被成膜基板２の中央部の加熱用ヒータ２０ｃ
を用いて一定加熱にして、被成膜基板２の周辺部の加熱
に用いたリング状ヒータ２０ｄの出力を４０〜１００％
の間で制御したときの成膜後のＷ膜厚分布は、図２１に
示すのと同様になった。本実施例でも、第１および第２
の実施例と全く同様に十分良好な膜厚分布均一性が得ら
れることが分かった。

【００５７】なお、本実施例においてもリアクタ内のク
リーニングを全く行わずに２０００枚まで連続成膜した
が、成膜終了後のチャンバ内部を目視観察したところ、
窒化アルミの乳白色であるゾーンヒータ２０上に僅かに
Ｗ成膜によると思われる灰色に変色した部分が見られ
た。なお継続的な連続処理が可能であるが、或る程度の
期間でクリーニングを行う必要があると考えられる。

【００５８】以上から、本実施例においても従来の頻繁
なクリーニングを必要とせず、それに起因するスループ
ットの低下に対して十分な効果が有ることを確認するこ
とができた。

【００５９】本第３のＣＶＤリアクタ（ゾーンヒータ加
熱型）は、或る程度の期間でクリーニングする必要があ
る代わりに、第１および第２のＣＶＤリアクタ（光ファ
イバ加熱併用型、リング状ヒータ加熱併用型）と比較し
て構造をよりシンプルにすることができる。

【００６０】以上本発明の第１乃至第３の実施例につい
て説明したが、本発明は、上述したＷの成膜の場合に限
らず、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＷＳｉx等の配線膜のＣＶＤ工
程に適用できることは勿論、被成膜基板の側面や裏面に
成膜を望まないＣＶＤ工程に対して、配線膜、絶縁膜、
半導体膜の熱ＣＶＤに適用することができる。更に、プ
ラズマＣＶＤのような気相中でＣＶＤ反応ガスが或る程
度分解する場合でも、そのＣＶＤ反応が表面反応律速の
場合には同様に適用できることは勿論である。しかし、
上記の実施例では主に配線工程に用いられる薄膜形成に
最適であったのに対し、従来からバッチ方式のＣＶＤ装
置で形成されてきたベース工程に用いられる薄膜形成に
ついては別の実施形態もあり得る。

【００６１】以上に示してきた実施例は全てウエハの裏
面側から加熱する方法および装置について述べたもので
あり、ウエハ表面に形成される膜がＷのように反射率の
高いものを対象とした。これは、ランプ加熱の場合、成
膜中に反射率の高い材質が形成されると成膜前に設定さ
れたウエハ温度を保持することが極めて困難になるため
である。一方、形成された膜の反射率がそれほど高くな
いものであれば、十分にランプからの照射光を吸収して
ウエハの加熱に寄与できるため、ウエハ表面からのラン
プ加熱を行うことが可能となる。ウエハ表面からのラン
プ加熱では、ウエハ裏面側に容易にウエハの上下機構や
回転機構を導入することができるようになる。さらに、
ウエハ周辺の局所加熱に上記ファイバ加熱を適用する場
合も、上述した実施例ではランプ光を遮ることを避ける
ため、リアクタ側面からファイバ光を導入するのに複雑
な構造の袴状の光ガイドを用いなければならなかった
が、ウエハ表面側からの加熱ではリアクタ下面からファ
イバ光を導入できるので後述するように図３１に示すよ
うな円筒状の光ガイドを用いることができる。

【００６２】（実施例４）本発明に係る無発塵ＣＶＤ方
法およびその装置の実施例４について説明する。実施例
１から３では、被成膜基板２の裏面側から被成膜基板２
の中央部を加熱する第１から第３のＣＶＤリアクタを用
いて成膜する方法について説明した。金属配線等の反射
率の高い膜を成膜する場合には実施例１から３のように
被成膜基板２の裏面側からしか加熱することができない
が、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜
等のように成膜しても基板２表面の反射率がそれ程低下
しないものであれば、基板２のおもて面からランプ加熱
を行うことも可能となる。そこで、以下に述べる第４か
ら第７の実施例では被成膜基板２の中央部の加熱をリア
クタ外部に設置した加熱光源２１の光を上記リアクタの
透過窓８を介して上記被成膜基板へ照射することにより
行った。

【００６３】先ず、円筒状の光ガイド１３’を用い被成
膜基板２の周辺部を局部加熱すると共に、円筒状の光ガ
イド１３’に被成膜基板２を載せ回転させることで基板
の円周方向の均一性を高めた本発明に係る無発塵熱ＣＶ
Ｄ方法および装置の第４の実施例を示す。第４の実施例
の第４のＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板回転＋光ファ
イバ加熱併用型）を図３０に示す。

【００６４】図３０に示した第４の実施例の第４のＣＶ
Ｄリアクタ（表面加熱＋基板回転＋光ファイバ加熱併用
型）は、図１に示した第１の実施例の第１のＣＶＤリア
クタ（光ファイバ加熱併用型）における石英透過窓８と
ランプ光源２１をリアクタの上部に置き換え、袴状の光
ガイド１３の代わりに円筒状の光ガイド１３’を用いる
ようにした。また、ガスシャワー１をリアクタ上部に設
置できなくなったため、ガス流れの違いによる膜厚分布
の低下を抑えるため、上記円筒状の光ガイド１３’に被
成膜基板２を載せ、リアクタ外部に設けたモーター２９
を用いた回転動力を磁気結合によってリアクタ内部の被
成膜基板２を回転させた。円筒状の光ガイド１３’に
は、図３１に示すごとく、リアクタ内部のベアリング２
７上の回転リング２８に載せるための突起１３’ｂが設
けてある。なお、回転動力を磁気結合の他真空シールさ
れた駆動軸を介して基板を回転させても良い。

【００６５】図３１では、実施例４の第４のＣＶＤリア
クタにおいて用いた円筒状の光ガイド１３’、光ファイ
バ１６、光ロッド１４を示したが、先に図５から図７に
おいて説明したのとほぼ同様に光ファイバ１６に集光さ
れた光が被成膜基板２の周辺部に照射される。先の図５
から図７における被成膜基板２の周辺部の局所加熱を行
う第２の加熱手段についての説明とは、袴状の光ガイド
１３を用いた場合には光ファイバ１６からの出射光をリ
アクタ側面から導入するのに対し、円筒状の光ガイド１
３’では光ファイバ１６からの出射光をリアクタ下面か
ら導入する点が異なっているが、それ以外はほぼ同様で
ある。

【００６６】また、実施例４の第４のＣＶＤリアクタで
は被成膜基板２を回転させるために冷却された基板抑え
治具５を用いることはできない。そこで円筒状の光ガイ
ド１３’上面に基板抑え治具５に設けたのと同じ高さの
微小突起１３ａ（ｄ＝０.１〜ｍｍ）が設けてあり、被
成膜基板２と円筒状の光ガイド１３’に形成させる微小
隙間から反応に関与しないガスを流し出すようにしてあ
る。同時に、リアクタ下部内壁１０面は被成膜基板２の
外径よりも僅かに大きな内径にくり抜いてあり、被成膜
基板２外周部が当接するように支持するため、上記被成
膜基板２の裏面側から上記くり抜かれたリアクタ下部内
壁面と上記被成膜基板２外周部との間に微小隙間が形成
される。この微小隙間を通して成膜に関与しないガスを
流し出すようにしてある。このため、被成膜基板２表面
側の空間に存在するＣＶＤ反応ガスが被成膜基板２裏面
側の空間に流れ込むことを抑えている。

【００６７】実施例１から３や後で説明する実施例６、
７では、被成膜基板２抑え部材５が有るため、被成膜基
板２裏面側に導入する反応に関与しないガス（不活性ガ
ス）の流し方にそれ程き気を付ける必要はない。しか
し、本実施例及び次の実施例５に示されるような被成膜
基板２の重力だけで円筒状光ガイド１３’からずれるこ
となしに被成膜基板２を載せて置くためには、被成膜基
板２表面と裏面の圧力差により被成膜基板２を持ち上げ
る力が被成膜基板２の重力よりも大きくならないように
注意して、不活性ガスを被成膜基板２裏面側に導入しな
ければならない。例えば、８インチサイズのシリコンウ
エハでは厚みが0.75mm、シリコンの比重が2.33ｇ／cm³
であるため、0.175gf／cm²以上の力がウエハ裏面側から
加わるとウエハが浮いてしまうことになる。これを差圧
に置き換えると17Pa(=0.128Torr)以下に抑える必要があ
る。従って、ウエハ裏面にガスを導入する際には、勢い
を抑え徐々に流量を増やし、さらに流量を増加させたい
時には、ウエハ表面側にＣＶＤ原料ガスが導入されるの
を確認して、決して17Pa以上にならないよう注意して導
入しなければならない。特に、の様にウエハを回転させ
る場合には、回転機構の振動により円筒状光ガイドのサ
セプタからずれる可能性もあるため、実質的には常に差
圧を10Pa以下に保持することが好ましい。

【００６８】次に本実施例の第４のＣＶＤのリアクタに
おいて被成膜基板２を搬送室１０１から基板フォーク１
１０によって搬送し、リアクタ（反応室）９内で受け取
って固定する方法について、図３２、図３３、図３４を
用いて説明する。第１の実施例で示したようなガスシャ
ワー１と基板抑え部材５がない分搬送機構もシンプルに
なっている。本第４のＣＶＤリアクタでは第１の実施例
においてガスシャワー１に取り付けられていた基板引き
上げロッド３の代わりに、基板上下機構４ｃから上方に
突き出した基板押し上げピンによって基板２を上下す
る。先ず、図３２示すように、被成膜基板２は、搬送レ
ベル（搬送面）で基板フォーク１１０に乗せられてリア
クタ（反応室）９内に水平搬送される。次に、図３３に
示すように、上下機構４ｃを駆動して基板押し上げ上げ
ピンにより搬送レベル（基板フォーク１１０）より押し
上げる。これにより基板フォーク１１０を反応室９の外
部の所定の位置（搬送室１０１内）に戻すことが出来
る。次に、図３４に示すように、上下機構４ｃにより基
板押し上げピンを下降させると被成膜基板２は円筒状光
ガイド１３’上に微小突起１３’ａによる微笑隙間を残
して被成膜基板２の表面側空間Ｅｕと被成膜基板の裏面
側空間Ｅｏとに分離した状態で載置される。

【００６９】本実施例および以下の実施例では先の第１
から第３の実施例とは異なり、メタル配線膜のように成
膜した時に表面反射率が高くなる膜は成膜できず、ベー
ス工程で用いられるポリシリコン膜、シリコン窒化膜、
シリコン酸化膜の様に成膜しても表面からの加熱が十分
行える膜を対象としていることは先に述べたが、ここで
はその中でも最もクリーニングが困難で、余分な成膜を
抑制することが最も効果的と考えられている酸化膜の成
膜を行った場合について説明する。

【００７０】以下、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄）を
原料ガスとしてその熱分解によりＳｉＯ₂を形成するプ
ロセスについて説明する。ＳｉＯ₂の成膜反応は以下の
反応式（化２）によって進行する。

【００７１】Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄⇒ＳｉＯ₂＋２（Ｃ₂Ｈ₅）Ｏ（化２）ここでは、第１の実施例のようなプロセスフローは示さ
ないが、原料ガスをＨ₂とＷＦ₆をＴＥＯＳに置き換え、
被成膜基板２の温度を４５０〜４７５℃の設定から７０
０〜７５０℃にする以外はほぼ第１から第３の実施例で
述べた手順と同じにして成膜した。

【００７２】上記に示した本発明による熱ＣＶＤ成膜を
行うことにより、被成膜基板２の側面及び裏面またＣＶ
Ｄリアクタ９内壁には全く成膜されずに、中心部と周辺
部とにおいて膜厚が均一な酸化膜を被成膜基板２のみに
成膜させることができる。

【００７３】本実施例で用いた第１の加熱手段（加熱光
源）２１および第２の加熱手段の加熱量の制御方法も第
１の実施例で示したものと同様に行えば良い。

【００７４】以上説明した第４の実施例において、熱Ｃ
ＶＤ成膜をリアクタ内のクリーニングを全く行わずに２
０００枚まで連続成膜したが、成膜終了後のチャンバ内
部を目視観察した限りでは、リアクタ下部底面１０の基
板２周辺部に僅かなＳｉＯ２の粉末が見られたがそれ以
外に不要に成膜した部分は見られず、なお継続的な連続
処理が可能であると考えられる。また、成膜した酸化膜
の膜厚分布を調べると±１.２％と±２％以内におさめ
ることができた。即ち、本第４の実施例によれば、ＣＶ
Ｄリアクタが従来のように繁雑なクリーニングを必要と
せず、それに起因するスループットの低下に対して十分
な効果が得られることを確認することができた。さら
に、本第４の実施例によれば、膜剥がれによる反応膜へ
の異物混入がなく、しかも被成膜基板の全領域において
所望の均一な膜厚で酸化膜等の反応膜を成膜することが
できた。

【００７５】（実施例５）次に、本発明に係る無発塵熱
ＣＶＤ方法およびその装置の実施例５について説明す
る。本実施例を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板固
定＋光ファイバ加熱併用型）の要部断面図を図３５に示
した。ここでは、実施例４における基板２の回転を行う
代わりに、基板周辺部の局所加熱における照度分布の均
一化を図るために円筒状光ロッド１３”の形状を最適化
すると共にガスの流れを成膜中に反転させるようにし
た。図３６に円筒状光ガイド１３”において入射された
集光光が円周方向に拡がって伝搬される状態を示した
が、形状が袴状から円筒状に変化した分、若干Ｄ１の最
適値の変化が予想される以外、最適化の手法は図８から
１０で示したものと全く同様である。図３７に円筒状光
ガイド１３”において出射端Ａ−Ｂ間における放射量分
布を示し、図３８には円筒状光ガイド１３”においてＤ
１の値を変化させた時に分布偏差が変化し、最小値が存
在することを示したが、その最適値も図１１に示した結
果とほぼ同じである。ここで得られたＤ１により基板周
辺部の局所加熱における照度分布の偏差を５％程度に抑
えることができる。この５％の照度分布偏差は、均一化
の観点から見れば完全ではないが、シリコンウエハ自身
の熱伝導により温度が緩和することを考慮すれば、十分
な値である。またこれ以上の均一化が必要とされる場合
には、入射する光ファイバ１６の数を増やす等して改善
できる。

【００７６】次に、膜厚均一性のために行ったもう一つ
の方法であるガス流れの反転について説明する。図３９
はＣＶＤリアクタを中心としてガス流れを反転するガス
導入経路および排気経路の概略構成を示す図である。図
面正面から見て左から右の方向（黒色の矢印方向）に流
す場合には、ＣＶＤ反応ガス導入開閉バルブ５０ａを
開、５０ｂを閉、にすると共に真空排気開閉バルブ５２
ａを開、５２ｂを閉にする。また図面正面から見て右か
ら左の方向（灰色の矢印方向）に流す場合には、ＣＶＤ
反応ガス導入開閉バルブ５０ａを閉、５０ｂを開、にす
ると共に真空排気開閉バルブ５２ａを閉、５２ｂを開に
すれば良い。これらのガスを流す時間を均等にすること
により膜厚分布の流れ方向に伴う分布劣化の影響を低減
した。

【００７７】上記２点以外は全く実施例４と同様にして
ＴＥＯＳを原料ガスとした酸化膜の成膜を行った。

【００７８】以上説明したように、実施例５を示すＣＶ
Ｄリアクタ（表面加熱＋基板固定＋光ファイバ加熱併用
型）を用いて、実施例４と同様に、熱ＣＶＤ成膜をリア
クタ内のクリーニングを全く行わずに２０００枚まで連
続成膜し、成膜終了後のチャンバ内部を目視観察したと
ころ、リアクタ下部１０の基板２周辺部に僅かにＳｉＯ
₂の粉末が見られただけでそれ以外は全く変化が見られ
なかった。なお継続的な連続処理が可能であるが、或る
程度の期間でクリーニングを行う必要があると考えられ
る。しかし、本実施例においても従来のように頻繁なク
リーニングを必要とせず、それに起因するスループット
の低下に対して十分な効果のあることが確認できた。

【００７９】即ち、本実施例によっても、実施例４と同
様に、膜剥がれによる反応膜への異物混入がなく、しか
も被成膜基板の全領域において所望の均一な膜厚でＳｉ
Ｏ₂等の反応膜を成膜することができた。

【００８０】なお、本実施例であるＣＶＤリアクタ（表
面加熱＋基板固定＋光ファイバ加熱併用型）は、実施例
４よりも膜圧分布の均一化が僅かに低下する代わりに、
実施例４であるＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板回転＋
光ファイバ加熱併用型）と比較して回転機構がない分構
造をよりシンプルにすることができる。

【００８１】（実施例６）次に、本発明に係る無発塵熱
ＣＶＤ方法およびその装置の実施例６について説明す
る。実施例６を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板抑
え＋光ファイバ加熱併用型）の要部断面図を図４０に示
した。ここでは、実施例５におけるＣＶＤリアクタ（表
面加熱＋基板固定＋光ファイバ加熱併用型）に基板抑え
治具５を付け加えた以外は全く実施例５と同様である。
ただし、基板２表面側空間Ｅｏと基板２裏面側空間Ｅｕ
が繋がる唯一の微小隙間が、実施例４及び５では、円筒
状光ガイド１３’、１３”上の微小突起１３’ａ、１
３”ａによる微笑隙間とリアクタ下部１０底面と基板２
外周部との間に形成される微小隙間であったものが、基
板抑え治具５の微小突起による微小隙間に変わる。さら
に、実施例４及び５では基板２を抑えるものは基板２自
身の重力であったものが、本実施例では基板支持ピン６
となる。このため、円筒状光ガイド１３”’の形状に若
干の変化が伴う。図４１は、上記第５の実施例を示すＣ
ＶＤリアクタに用いられる円筒状の光ガイド１３”を示
す斜視図であり、図４２は、上記第６の実施例を示すＣ
ＶＤリアクタに用いられる円筒状の光ガイド１３”’を
示す斜視図であるが、上記第５の実施例では微小突起１
３”ａが必要なのに対し、本第６の実施例では微小突起
は不要である。一方、上記第５の実施例では直接円筒状
の光ガイド１３”の上に基板２を載せるのに対し、本第
６の実施例では基板支持ピン６で基板２を支持するた
め、基板支持ピン６と円筒状の光ガイド１３”’が干渉
しないための切り欠き溝１３”’ｃが必要となる。

【００８２】上記２点以外は全く実施例４及び５と同様
にしてＴＥＯＳを原料ガスとした酸化膜の成膜を行っ
た。

【００８３】以上説明したように、実施例６である第６
のＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板抑え＋光ファイバ加
熱併用型）を用いて、実施例４と同様に、熱ＣＶＤ成膜
をリアクタ内のクリーニングを全く行わずに２０００枚
まで連続成膜し、成膜終了後のチャンバ内部を目視観察
したところ、基板抑え部材５の基板２周辺部に僅かにＳ
ｉＯ₂の粉末が見られただけでそれ以外は全く変化が見
られなかった。なお継続的な連続処理が可能であるが、
或る程度の期間でクリーニングを行う必要があると考え
られる。しかし、本実施例においても従来のように頻繁
なクリーニングを必要とせず、それに起因するスループ
ットの低下に対して十分な効果のあることが確認でき
た。

【００８４】即ち、本実施例によっても、実施例４と同
様に、膜剥がれによる反応膜への異物混入がなく、しか
も被成膜基板の全領域において所望の均一な膜厚でＳｉ
Ｏ₂等の反応膜を成膜することができた。

【００８５】なお、本実施例であるＣＶＤリアクタ（表
面加熱＋基板抑え＋光ファイバ加熱併用型）は、実施例
４よりも膜圧分布の均一化が僅かに低下する代わりに、
実施例４であるＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板回転＋
光ファイバ加熱併用型）と比較して回転機構がない分構
造をよりシンプルにすることができる。一方、実施例５
であるＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板固定＋光ファイ
バ加熱併用型）よりも基板抑え部材５がある分構造が複
雑になるが、第４と第５の実施例のように基板２裏面空
間への不活性ガスの導入の際に、基板２が浮き上がる心
配がないため、微妙なガス導入制御を必要としないとい
う長所がある。

【００８６】（実施例７）次に、本発明に係る無発塵熱
ＣＶＤ方法およびその装置の実施例７について説明す
る。実施例７を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋リング
状ヒータ加熱併用型）の要部断面図を図４３に示した。
ここでは、第４から第６の実施例における第２の加熱手
段である基板２周辺部の局所加熱を光ファイバー１６と
円筒状光ガイド１３による方法からリング状ヒータ１９
を用いた方法に替えた。この方法を用いた場合には、リ
ング状ヒータ１９の温度が基板２の温度以上となるた
め、これをＣＶＤ原料ガスと接触しないようにするため
の基板抑え部材が必須となる。しかし、基板２搬送上記
に示した実施例とは殆ど変わるところはなく、リング状
ヒータ１９の加熱制御も第２の実施例の図２１において
説明した方法とほぼ同様である。リング状ヒータ１９は
図２０で説明した切り欠き１９ａが不要以外材料、構成
とも全く同様である。

【００８７】基板２搬送は第６の実施例では説明しなか
ったが本実施例とほぼ同様であり以下図４４、図４５、
図４６を用いて説明する。

【００８８】先ず、図４４に示すように、被成膜基板２
は、搬送レベル（搬送面）で基板フォーク１１０に乗せ
られてリアクタ（反応室）９内に水平搬送される。次
に、図４５に示すように、上下機構４ｃを駆動して基板
押し上げピンを上昇させて搬送レベル（基板フォーク１
１０）より引き上げる。これにより基板フォーク１１０
を反応室９の外部の所定の位置（搬送室１０１内）に戻
すことが出来る。次に、図４６に示すように、上下機構
４ｃを駆動して基板押し上げピンを下降させると被成膜
基板２は底部リング部１０に固定された基板支持ピン６
によって押圧される。さらに上下機構４ｃを駆動して基
板抑え部材５を下降させると基板抑え部材５の下面に形
成された微小突起５ａに被成膜基板２の表面周辺部が当
接して被成膜基板２が固定設置される。

【００８９】本実施例においても上記第４から第６の実
施例と同様にしてＴＥＯＳを原料ガスとした酸化膜の成
膜を行った。

【００９０】以上説明したように、本実施例である第７
のＣＶＤリアクタ（表面加熱＋リング状ヒータ加熱併用
型）を用いて、実施例４と同様に、熱ＣＶＤ成膜をリア
クタ内のクリーニングを全く行わずに２０００枚まで連
続成膜したが、成膜終了後のチャンバ内部を目視観察し
たが、リアクタ下部１０の基板２周辺部に僅かにＳｉＯ
₂の粉末が見られたが、第２の実施例のようなリング状
ヒータ１９外周部上には何の変化も見られなかった。こ
れは、第２の実施例ではＷ成膜であったのに対し、本第
７の実施例がＳｉＯ₂成膜であったために、乳白色のリ
ング状ヒータ１９では僅かなＳｉＯ₂形成では検知でき
ないためとも考えられる。なお継続的な連続処理が可能
であるが、或る程度の期間でクリーニングを行う必要が
あると考えられる。しかし、本第７の実施例においても
従来のように頻繁なクリーニングを必要とせず、それに
起因するスループットの低下に対して十分な効果のある
ことが確認できた。

【００９１】即ち、本第７の実施例によっても、第１の
実施例と同様に、膜剥がれによる反応膜への異物混入が
なく、しかも被成膜基板の全領域において所望の均一な
膜厚でＳｉＯ₂等の反応膜を成膜することができた。

【００９２】なお、本実施例であるＣＶＤリアクタ（表
面加熱＋リング状ヒータ加熱併用型）は、実施例４から
６よりもクリーニングする期間がある程度短くなる代わ
りに、実施例４であるＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板
回転＋光ファイバ加熱併用型）と比較して構造をよりシ
ンプルにすることができる。

【００９３】（実施例８）次に、以上説明した実施例の
内で第１乃至第３の実施例を、ＬＳＩの高集積化・微細
化に伴い、配線膜形成工程では上下配線を接続するため
の配線層間絶縁膜に設けられた微細なコンタクトホール
或いはスルーホールと呼ばれる導通孔を高い信頼性を確
保して導通を得るための金属等の導電性膜による埋め込
み技術に適用した場合について説明する。即ち、図４７
に示すように、下層配線２５２を上層配線２５３とを接
続するスルーホール２５１の径に対する層間絶縁膜２５
４の膜厚の比率（アスペクト比）は微細化と共に年々増
大している。このようなスルーホールと呼ばれる導通孔
２５１に高い信頼性を確保して導通を得るための金属等
の導電性膜による埋め込む技術として上記第１乃至第３
の実施例を適用することができる。図４８に示すよう
に、工程２６１において、下層配線２５２との接着力を
確保するために、スルーホール２５１内を含む層間絶縁
膜２５４上へＷまたはＴｉＮ等の金属または金属化合物
の導電性薄膜２５３ａをスパッタリングまたはＣＶＤに
よって成膜する。次に、導電性薄膜２５３ａが成膜され
た半導体基板２５０（２）が大気に曝されたときには、
工程２６２において、図１４および図１５に示すよう
に、半導体基板２５０（２）をロード室１００にロード
して前処理室１０１において表面に形成された酸化膜を
除去する。次に、工程２６３において、図１４および図
１５に示すように、反応室９により導電性薄膜２５３ａ
が成膜された半導体基板（ウエハ）２５０（２）上に膜
剥がれによる異物の混入のない、均一の膜厚を有するＷ
膜２５３ｂを成膜してアスペクト比が大きいスルーホー
ル内２５１内に埋め込むことができる。次に工程２６４
において、アンロード室１００から取り出された半導体
基板（ウエハ）２５０（２）に対して露光現像をしてエ
ッチングを施すことにより上層配線を形成する。その
後、また層間絶縁膜を施して更に上層配線を形成して、
最後に保護膜を形成して半導体基板（ウエハ）２を製造
することができる。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、基板の裏面やＣＶＤリ
アクタ内の不要な部分に形成された膜剥がれに起因する
異物混入による不良をなくすと共にチャンバクリーニン
グを著しく低減してスループットおよび装置稼働率を飛
躍的に向上させ、しかも良好な膜厚均一性を確保した良
質の反応膜を被成膜基板の表面領域に亘って熱ＣＶＤ成
膜をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第１の実施
例を示すＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）の要
部断面図である。

【図２】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第１の実施
例を示すＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）にお
いて加熱光源を具体的に示した要部断面図である。

【図３】図１および図２に示す第１の実施例における第
１のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）において
パージガス流路を示す断面斜視図である。

【図４】図１および図２に示す第１の実施例における第
１のＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）において
パージガス流路を示す断面斜視図である。

【図５】袴状の光ガイド１３を示す斜視図である。

【図６】光ロッド１４を示す斜視図である。

【図７】光ファイバーケーブル１６を示す斜視図であ
る。

【図８】袴状の光ガイド１３において入射された集光光
が円周方向に拡がって伝搬される状態を示す図である。

【図９】袴状の光ガイド１３において出射端Ａ−Ｂ間に
おける放射量分布を示す図である。

【図１０】袴状の光ガイド１３においてＤ１の最適化を
説明するための図である。

【図１１】基板フォークにより被成膜基板（ウエハ）を
反応室内の基板抑え部材の下面近傍に水平搬送した状態
を示す正面断面図である。

【図１２】図１１に示す状態の後、ガスシャワーと基板
抑え部材とを上昇させて被成膜基板（ウエハ）を基板引
き上げピンに載せた状態を示す正面断面図である。

【図１３】図１２に示す状態の後、ガスシャワーと基板
抑え部材とを下降させて被成膜基板（ウエハ）を基板支
持ピンにより基板抑え部材に当接して支持し、基板抑え
部材を底部リング部に接触して被成膜基板の表面側空間
Ｅｕと被成膜基板の裏面側空間Ｅｏとに分離する状態を
示した正面断面図である。

【図１４】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の全体の概
略構成を示す図である。

【図１５】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の全体の処
理工程を示す工程図である。

【図１６】図１および図２に示す第１の実施例における
袴状の光ガイドによるファイバ光ランプ出力に応じた被
成膜基板上における反応膜の膜厚分布を示す図である。

【図１７】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第１の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（光ファイバ加熱併用型）の
変形例を示す要部断面図である。

【図１８】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第２の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（リング状ヒータ加熱併用
型）を示す要部断面図である。

【図１９】図１８に示す第２の実施例における第２のＣ
ＶＤリアクタ（リング状ヒータ加熱併用型）においてパ
ージガス流路を示す断面斜視図である。

【図２０】リング状ヒータを示す平面図である。

【図２１】図１８に示す第２の実施例におけるリング状
ヒータによるヒータステージ外周ヒータ出力に応じた被
成膜基板上における反応膜の膜厚分布を示す図である。

【図２２】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第３の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（ゾーンヒータ加熱型）を示
す要部断面図である。

【図２３】図２２に示す第３の実施例における第２のＣ
ＶＤリアクタ（ゾーンヒータ加熱型）においてパージガ
ス流路を示す断面斜視図である。

【図２４】ゾーンヒータを示す平面図である。

【図２５】加熱光源から半導体基板（ウエハ）への均一
に照射するための検討を行った際の、加熱光源とウエハ
の位置関係を示す図である。

【図２６】図２５において、ｙ（ランプとウエハの距
離）を固定し、ｘ（ランプと反射鏡の距離）を変化させ
た時のウエハ上の照度分布結果を示す図である。

【図２７】図２５において、ｘ（ランプと反射鏡の距
離）を固定し、ｙ（ランプとウエハの距離）を変化させ
た時のウエハ上の照度分布結果を示す図である。

【図２８】図２６の照度分布結果において、分布の偏差
を最小化するためにｘ（ランプと反射鏡の距離）の異な
る分布を合成した結果を示す図である。

【図２９】図２８の照度分布結果を５インチから８イン
チに相似変化させ、周辺加熱を行った時と行わなかった
時のウエハ温度分布を計算した結果を示す図である。

【図３０】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第４の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板回転＋光フ
ァイバ加熱併用型）の要部断面図である。

【図３１】上記第４の実施例を示すＣＶＤリアクタに用
いられる円筒状の光ガイド、光ロッドおよび光ファイバ
ーケーブルを示す斜視図である。

【図３２】基板フォークにより被成膜基板（ウエハ）を
反応室内の円筒状の光ガイドの上面近傍に水平搬送した
状態を示す側面断面図である。

【図３３】図３２に示す状態の後、基板上下機構の基板
押し上げピンを上昇させて被成膜基板（ウエハ）を基板
押し上げピンに載せた状態を示す側面断面図である。

【図３４】図３３に示す状態の後、基板上下機構の基板
押し上げピンを下降させて被成膜基板（ウエハ）を円筒
状光ガイドの上面およびリアクタ下部内壁面に当接して
支持し、被成膜基板の表面側空間Ｅｕと被成膜基板の裏
面側空間Ｅｏとに分離する状態を示した側面断面図であ
る。

【図３５】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第５の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板固定＋光フ
ァイバ加熱併用型）の要部断面図である。

【図３６】円筒状光ガイド１３”において入射された集
光光が円周方向に拡がって伝搬される状態を示す図であ
る。

【図３７】円筒状光ガイド１３”において出射端Ａ−Ｂ
間における放射量分布を示す図である。

【図３８】円筒状光ガイド１３”においてＤ１の最適化
を説明するための図である。

【図３９】膜厚均一性を高めるために、ＣＶＤリアクタ
を中心としてガス流れを反転するガス導入経路および排
気経路の概略構成を示す図である。

【図４０】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第６の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋基板抑え＋光フ
ァイバ加熱併用型）の要部断面図である。

【図４１】上記第５の実施例を示すＣＶＤリアクタに用
いられる円筒状の光ガイド１３”を示す斜視図である。

【図４２】上記第６の実施例を示すＣＶＤリアクタに用
いられる円筒状の光ガイド１３”’を示す斜視図であ
る。

【図４３】本発明に係る無発塵熱ＣＶＤ装置の第６の実
施例を示すＣＶＤリアクタ（表面加熱＋リング状ヒータ
加熱併用型）を示す要部断面図である。

【図４４】基板フォークにより被成膜基板（ウエハ）を
反応室内の基板抑え部材の下面近傍に水平搬送した状態
を示す側面断面図である。

【図４５】図４４に示す状態の後、基板抑え部材と基板
上下機構の基板押し上げピンを上昇させて被成膜基板
（ウエハ）を基板押し上げピンに載せた状態を示す側面
断面図である。

【図４６】図４５に示す状態の後、基板上下機構の基板
押し上げピンと基板抑え部材とを下降させて被成膜基板
（ウエハ）を基板支持ピンにより基板抑え部材に当接し
て支持し、基板抑え部材を底部リング部に接触して被成
膜基板の表面側空間Ｅｕと被成膜基板の裏面側空間Ｅｏ
とに分離する状態を示した正面断面図である。

【図４７】スルーホールの径に対する層間絶縁膜の膜厚
（アスペクト比）を増大させた半導体基板（ウエハ）の
断面図である。

【図４８】図４７に示す半導体基板を製造する工程を概
略示した図である。

【符号の説明】

１…ガスシャワー、１ａ…吹き出し宏、１ｂ…配管
（冷却機構）２…被成膜基板（ウエハ）、３…基板引き上げロッド４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…上下機構、５…基板抑え部
材、５ａ…微小突起５ｂ…冷媒通路、６…基板支持ピン（支持手段）７…基板引き上げピン、８…光透過窓、９…リアク
タ（反応室）９ａ、９ｂ…冷媒通路、１０…底部リング部、１１
…Ｏリングシール１２…不活性ガス導入パイプ、１３…袴状の光ガイド
（第２の加熱手段）１４…光ロッド、１６…光ファイバ（ケーブル）１９…リング状ヒータ（第２の加熱手段）、２０…ゾ
ーンヒータ２１…加熱光源（第１の加熱手段）、２６…排気系、
２７…ベアリング、２８ａ、２８ｂ…回転リング、
２９…モーター３１、３３…光ロッド、３２、３４…光ファイバケー
ブル３５…放射温度計、３６…制御用計算機、３９…Ｃ
ＰＵ４３…外部記憶装置、４５…表示装置、４８…
加熱制御系５０ａ、５０ｂ…ＣＶＤ反応ガス導入開閉バルブ、５１
…ＳＥＭ、光学膜厚測定装置、５２ａ、５２ｂ…真空
排気開閉バルブ１００…ロード／アンロード室（ロードロック室）、
１０１…搬送室１０２…前処理室、１１０…基板フォーク、１１２
〜１１３…排気系２５１…スルーホール、２５２…下層配線、２５３
…上層配線２５３ａ…導電性薄膜、２５３ｂ…Ｗ反応膜、２５
４…層間絶縁膜。

フロントページの続き (72)発明者荒井利行東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者鈴木美和子東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者小林秀東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者星野正和茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者渡辺智司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者松原直東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者野口雄二東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者内野敏幸東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者高松朗東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却された基体抑え部材に基体の表面側の
周辺部を当接して支持し、成膜に関与しないガスを前記
基体の裏面側から前記基体抑え部材と基体の表面周辺部
との間に形成された隙間を通して流し、前記基体の表面
側に反応ガスを供給し、前記基体を加熱すると共に前記
基体の前記基体抑え部材が接する領域を局部加熱して前
記反応ガスにより前記基体の表面に反応膜を形成するこ
とを特徴とする成膜方法。
【請求項２】前記局部加熱は、導入光学系を用いて光を
前記基体の裏面側周辺部に導いて照射することにより、
または前記基体の裏面側周辺部に密着したヒータからの
加熱により行われることを特徴とする請求項１に記載の
成膜方法。
【請求項３】前記反応ガスの接触するリアクタ内壁温度
を成膜反応温度以下、原料ガスの沸点以上に制御するこ
とによりリアクタ内の前記基体以外での余分な反応を抑
えることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜方
法。
【請求項４】基体の外径よりも大きな内径にくり抜かれ
た冷却されたリアクタ下部内壁面に前記基体外周部に当
接して前記基体を支持し、成膜に関与しないガスを前記
基体の裏面側から前記くり抜かれたリアクタ下部内壁面
と前記基体外周部との間に形成される隙間を通して流
し、前記基体の表面側に反応ガスを供給し、前記基体の
表面側から基体を加熱すると共に前記基体の前記リアク
タ下部内壁面が当接する領域を局部加熱して前記反応ガ
スにより基体の表面に反応膜を形成することを特徴とす
る成膜方法。
【請求項５】前記局部加熱は、導入光学系を用いて光を
前記基体の裏面側周辺部に導いて照射することにより、
または前記基体の裏面側周辺部に密着したヒータからの
加熱により行われることを特徴とする請求項４に記載の
成膜方法。
【請求項６】前記反応ガスの接触するリアクタ内壁温度
を成膜反応温度以下、原料ガスの沸点以上に制御するこ
とによりリアクタ内の前記基体以外での余分な反応を抑
えることを特徴とする請求項４または５に記載の成膜方
法。
【請求項７】前記基体の中央部への加熱をリアクタの透
過窓を介して前記リアクタ外部に設置したランプ光源か
ら前記基体へ照射することにより行うことを特徴とする
請求項４から６何れかに記載の成膜方法。
【請求項８】前記基体の中央部への加熱に用いるランプ
光を反射させるための反射鏡を成膜中に上下に移動させ
ることにより、基体へ照射する照度分布を制御して加熱
し、反応膜を形成することを特徴とする請求項７に記載
の成膜方法。
【請求項９】前記基体への成膜中にリアクタ内のガス流
れの方向を切り換えて反応膜を形成することを特徴とす
る請求項４または５に記載の成膜方法。
【請求項１０】前記基体を回転させて反応膜を形成する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の成膜方法。
【請求項１１】基体表面側の周辺部を、冷却された基体
抑え部材によって当接して支持し、前記基体の表面側に
反応ガスを供給し、前記基体の前記基体抑え部材が当接
する領域から放出された熱量を補うために前記領域を局
部的に加熱して、前記反応ガスを反応させて前記基体表
面に反応膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項１２】冷却された基体抑え部材に基体の表面側
の周辺部を当接して支持する手段と、成膜に関与しない
ガスを前記基体の裏面側から前記基体抑え部材と前記基
体の表面周辺部との間に形成された隙間を通して流すよ
うに前記基体の裏面側に供給する手段と、前記基体の表
面側に反応ガスを供給する手段と、前記基体を加熱する
第１の加熱手段および前記基体の前記基体抑え部材が当
接する領域を局部的に加熱する第２の加熱手段とを備え
たことを特徴とする成膜装置。
【請求項１３】基体の外径よりも大きな内径にくり抜か
れ冷却されたリアクタ下部内壁面に前記基体外周部を当
接させて前記基体を支持する支持手段と、成膜に関与し
ないガスを前記基体の裏面側から前記リアクタ下部内壁
面と基体外周部との間に形成された隙間を通して流すよ
うにガスを供給するガス供給手段と、前記基体の表面側
に反応ガスを供給する手段と、前記基体の表面側から基
体を加熱する第１の加熱手段および前記基体の前記リア
クタ下部内壁面が当接した領域を局部加熱する第２の加
熱手段とを備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１４】反応ガスの接触するリアクタ内壁温度を
成膜反応温度以下、原料ガスの沸点以上に制御するため
の制御手段を有することを特徴とする請求項１３に記載
の成膜装置。
【請求項１５】前記第１の加熱手段は、前記リアクタの
透過窓を介し前記リアクタ外部に設置したランプ光源か
らの前記基体への照射であることを特徴とする請求項１
３に記載の成膜装置。
【請求項１６】前記ランプ光源の反射鏡を成膜中に上下
に移動させる反射鏡移動手段を有することを特徴とする
請求項１５に記載の成膜装置。
【請求項１７】前記基体への成膜途中でリアクタ内のガ
スの流れ方向を切り換えるためのガス導入制御バルブお
よび排気制御バルブ、さらにこれらのバルブを制御する
ためのバルブ制御手段を有することを特徴とする請求項
１３に記載の成膜装置。
【請求項１８】前記第２の加熱手段は、導入光学系によ
り光を基体の裏面側周辺部に導いて照射して加熱する手
段であることを特徴とする請求項１３に記載の成膜装
置。
【請求項１９】前記導入光学系は、袴状または円筒状の
光ガイドで形成されていることを特徴とする請求項１８
記載の成膜装置。
【請求項２０】前記第２の加熱手段として、基体の裏面
側周辺部に近接して配置した発熱体を有するヒータによ
って構成したことを特徴とする請求項１３に記載の成膜
装置。
【請求項２１】前記局部加熱する熱量と前記基体の周辺
部に形成される反応膜の膜厚との関係を記憶する記憶手
段と、前記基体の周辺部に形成される反応膜の膜厚を入
力することによって前記記憶手段に記憶された関係から
局部加熱量を算出して前記第２の加熱手段を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする請求項１３に記載の
成膜装置。
【請求項２２】前記基体を回転させる基体回転手段を有
することを特徴とする請求項１３に記載の成膜装置。
【請求項２３】基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜中に開口部を形成する工程と、前記基体を成膜装
置に搬入し、前記基体の周辺部を冷却されたリアクタ下
部内壁面に当接して支持し、前記開口部が形成された前
記絶縁膜上に原料ガスを供給すると共に、前記基体の裏
面から前記基体の側面に不活性ガスを供給し、前記基体
の前記リアクタ下部内壁面に当接された領域を局部的に
加熱し、前記反応ガスを反応させて前記基体表面上に配
線膜を形成する工程と、前記配線膜をエッチングし配線
を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。