JPH1050635A

JPH1050635A - 金属薄膜の生成方法及びｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH1050635A
Application number: JP21615196A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Maeda; 孝浩前田
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】反応管内での塵埃の発生を防止し、反応管の
保護を図ったＣＶＤ装置及び高融点金属薄膜の生成方法
を提供する。【解決手段】ＣＶＤ装置は、石英によって形成されて
その内壁面がＳｉ膜によって被覆された反応管１と、反
応管１の周囲に設けられて当該反応管を加熱するヒータ
２と、反応管１内にタングステン原料ガスを供給する原
料ガス供給装置４と、反応管１内から残留ガスを排気す
る排気装置８とを備え、反応管１内に収容したウェーハ
１１にタングステン薄膜を生成する。ＳｉとＷとの密着
性により、反応管１の内壁面に生成されたＷ膜の剥離を
防止し、反応管１内での塵埃発生を防止し、Ｗ膜の生成
過程で腐食性のあるＨＦが生成された場合にあっても、
Ｓｉ膜によって石英製の反応管１本体の腐食を防止す
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、半導体ウェーハ等
のワークにタングステン等の高融点金属薄膜を形成する
ＣＶＤ装置及び方法に関し、特に、反応管内での塵埃発
生の防止及び反応管の保護を実現する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】タングステン（Ｗ）、タンタル（ｔ
ａ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等といっ
た高融点の金属を用いた薄膜加工には、ＣＶＤ（化学的
気相反応）が用いられており、特に半導体製造の分野で
は、例えばホットウオール型の減圧ＣＶＤ装置を用い
て、加熱条件下でタングステン薄膜を半導体ウェーハ上
に生成することが行われている。すなわち、このような
ＣＶＤ装置では反応管内にワークとしての半導体ウェー
ハを収容し、反応管をヒータで加熱しつつ当該反応管内
に原料ガスを供給して、半導体ウェーハの表面にタング
ステン薄膜を生成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような薄膜生成に
おいて、タングステン薄膜は反応管の内壁面にも堆積し
てしまうが、ＣＶＤ装置の反応管はタングステンとの密
着性が悪い石英によって作成されていることから、反応
管の内壁面に形成されたタングステン薄膜が剥離して反
応管内の塵埃となり、半導体ウェーハの製品歩留まり及
び当該半導体ウェーハを用いたデバイスの歩留まりを低
下させてしまっていた。

【０００４】また、タングステン薄膜は原料ガスとして
例えばフッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いて、下記の
反応式１のようにモノシラン（ＳｉＨ₄）との反応によ
り生成されるが、この反応によって腐食性の強いフッ化
水素（ＨＦ）の生成される。このため、ＨＦによって反
応管の内壁面が腐食され、上記のような塵埃を更に発生
させてしまうばかりか、高価な反応管の寿命を短くして
しまっていた。

【０００５】

【数１】ＷＦ₆＋ＳｉＨ₄ → Ｗ＋ＳｉＦ₄＋２ＨＦ＋Ｈ₂ ・・・（式１）

【０００６】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、反応管内での塵埃の発生を防止したＣＶＤ装置及
び高融点金属薄膜の生成方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、ＣＶＤ装置に備えられている反応
管の保護を図ったＣＶＤ装置及び高融点金属薄膜の生成
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る高融点金属薄膜の生成方法では、内壁
がシリコン膜で被覆された反応管を用いて、ＣＶＤ法に
よって高融点金属薄膜をワークに生成する。すなわち、
シリコン（Ｓｉ）とタングステン等の高融点金属との密
着性により、反応管の内壁面に生成された高融点金属薄
膜の剥離を防止し、反応管内での塵埃発生を防止する。
また、高融点金属薄膜の生成過程でＨＦが生成された場
合にあっても、シリコン膜によって石英製の反応管本体
の腐食を防止する。

【０００８】また、本発明に係る高融点金属薄膜の生成
方法では、まずＣＶＤ装置によってシリコンの成膜処理
を行って、当該シリコン薄膜により反応管の内壁面を被
覆した後、当該ＣＶＤ装置によってワークに高融点金属
薄膜を生成する処理を行う。すなわち、反応管の内壁面
をシリコンで被覆することによって上記と同様な効果を
得ることができ、更に、このような反応管の被覆を同一
のＣＶＤ装置による一連の処理によって実現する。な
お、上記したいずれの方法も加熱条件下のＣＶＤ法によ
って行われ、例えば、石英製の反応管を備えたホットウ
オール型の減圧ＣＶＤ装置を用いて行われる。

【０００９】また、本発明に係るＣＶＤ装置は、上記の
方法を実施するため、反応管の内壁面がシリコン膜によ
って被覆されており、反応管内に収容した半導体ウェー
ハ等のワークにタングステン等の高融点金属薄膜を生成
する。また、本発明に係るＣＶＤ装置は、上記の方法を
実施するために、石英によって形成されてその内壁面が
シリコン膜によって被覆された反応管と、反応管の周囲
に設けられて当該反応管を加熱するヒータと、反応管内
にタングステン原料ガスを供給する原料ガス供給装置
と、反応管内から残留ガスを排気する排気装置と、を備
えており、反応管内に収容した半導体ウェーハ等のワー
クにタングステン薄膜を生成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係る高融点金
属薄膜の生成方法及びＣＶＤ装置を説明する。本実施例
は、半導体ウェーハに上記の式１に示した反応によって
タングステン薄膜を生成するものである。まず、図１を
参照して本実施例に係るホットウオール型の減圧ＣＶＤ
装置を説明する。このＣＶＤ装置は石英によって形成さ
れた反応管１を備えており、この反応管１の内壁面は全
面に亘ってＳｉ膜で被覆されている。この反応管１の周
囲にはヒータ２が設けられている一方、反応管１の内部
にはウェーハ台３が設けられており、このウェーハ台３
にはタングステン薄膜を形成する半導体ウェーハ１１が
載置される。

【００１１】反応管１の一端には原料ガス供給装置４が
接続されており、反応管１内には原料ガス供給装置４に
よって原料ガスのＷＦ₆及びＳｉＨ₄がＮ₂及びＨ₂のキャ
リアガスと共に供給される。なお、原料ガス供給装置４
の各ガスの供給管５にはガス流量を調整するフローコン
トローラ６及び供給路を開閉するバルブ７が設けられて
おり、反応管１内に供給されるガスの量を所定値に調整
する。また、反応管１の他端には排気装置８が接続され
ており、反応管１の内部から残留ガスを排気して反応管
１の内部を所定の減圧状態とするとともに清浄な状態に
保持する。なお、排気装置８の排気管９にはポンプ１０
が設けられており、当該ポンプ１０の駆動によって反応
管１からの排気を行う。

【００１２】次に、上記構成のＣＶＤ装置によって実施
されるタングステン薄膜の生成方法を説明する。まず、
ウェーハ１１をウェーハ台３上に設置した後、排気装置
８によって反応管１内を排気し、ヒータ２によって反応
管１を所定の温度に加熱する。そして、原料ガス供給装
置４からＷＦ₆、ＳｉＨ₄、Ｎ₂、Ｈ₂を供給し、上記の式
１に示す反応により析出したタングステン（Ｗ）をウェ
ーハ１１の表面上に薄膜状に付着させる。なお、この成
膜処理は、例えば、加熱温度８００℃、反応管の内圧１
５Ｐａ、ＷＦ₆供給量６ｓｃｃｍ、Ｈ₂供給量４００ｓｃ
ｃｍといったような公知の成膜条件によって行われる。

【００１３】このタングステン薄膜の成膜処理は、内壁
面をＳｉ膜で被覆された反応管１を用いて行われてお
り、析出されて反応管１に付着してしまうタングステン
はこのＳｉ膜上に付着することとなる。タングステンは
Ｓｉとケイ化物を形成する等して、反応管自体を形成し
ている石英よりもＳｉとの密着性が高いため、Ｓｉ膜上
に生成されたタングステン膜は従来に比して剥離し難い
ものとなっている。このため、ウェーハ１１への成膜処
理中に、反応管１の内壁面に付着したタングステン薄膜
が剥離してウェーハ１１に塵埃として付着してしまう事
態が防止される。また、上記の反応式１によるタングス
テンの成膜処理を行うと、腐食性の高いＨＦが生成され
るが、反応管１の内壁面はＳｉ膜によって覆われている
ため、高価な石英によって形成されている反応管自体ま
で腐食されてしまう事態が防止される。

【００１４】ここで、上記のタングステンの成膜処理
は、Ｓｉ膜によって内壁面が被覆された反応管１を予め
備えたＣＶＤ装置で行ってもよいが、内壁面がＳｉ膜に
よって未だ被覆されていない反応管１を備えたＣＶＤ装
置を用い、一連の成膜処理工程において当該反応管１の
内壁面をＳｉ膜によって被覆するようにしてもよい。す
なわち、タングステンの成膜処理を開始するに先立っ
て、ウェーハ１１をウェーハ台３上に設置することな
く、例えば反応式２や３に示すように、ＳｉＨ₄やＳｉ₂
Ｈ₆等といった原料ガスを用いた公知の反応によって、
反応管１内でＳｉ膜の生成処理を行う。これによって、
石英製の反応管１の内壁面に全面に亘ってＳｉ膜を形成
し、この後に、上記したタングステン薄膜の成膜処理を
開始する。このようにタングステンの成膜処理に先だっ
て一連の処理工程の中でＳｉ膜による被覆処理を行う
と、反応管１の内壁面をＳｉ膜により容易且つ良好な状
態で被覆することができる。

【００１５】

【数２】ＳｉＨ₄→ Ｓｉ＋２Ｈ₂ ・・・（式２）

【００１６】

【数３】Ｓｉ₂Ｈ₆ → ２Ｓｉ＋３Ｈ₂ ・・・（式３）

【００１７】なお、本発明においては、タングステン薄
膜を生成する反応は式１に示したもの以外であってもよ
く、他の公知な反応によるタングステン薄膜のＣＶＤ生
成にも本発明は適用することができる。また、Ｓｉ膜の
生成も、本発明においては公知の種々な反応を用いるこ
とができ、採用する反応に応じた原料ガスを反応管内に
供給して反応管の内壁面を被覆するようにすればよい。
また、高融点金属としてタングステンの薄膜を生成する
例を示したが、タンタル（ｔａ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、レニウム（Ｒｅ）等といった他の高融点金属のＣ
ＶＤ薄膜生成にも本発明は適用することが可能であり、
これら高融点金属とＳｉ膜との密着性の高さから反応管
内の塵埃発生を防止することができる。

【００１８】また、半導体ウェーハ上にタングステン薄
膜を生成する例を示したが、高融点金属薄膜のＣＶＤ生
成はノズル等の部品の緻密な製造処理にも応用されてお
り、ワークをこのような部品の型としたＣＶＤ処理にも
本発明を応用することが可能である。また、本発明はＣ
ＶＤ装置の反応管が石英によって形成されている場合に
おいて特に効果があるが、Ｓｉ膜によって高融点金属薄
膜の剥離防止及び腐食防止を行うとの観点から見れば、
他の材質の反応管を用いた場合にあっても本発明の効果
を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
タングステン等の高融点金属薄膜のＣＶＤ生成処理を内
壁面がＳｉ膜によって被覆された反応管を用いて行うよ
うにしたため、内壁面から剥離した高融点金属薄膜によ
る塵埃発生を防止することができ、半導体ウェーハやデ
バイス等の製品歩留まりを向上させることができる。ま
た、高融点金属薄膜のＣＶＤ生成処理において、ＨＦ等
といった腐食性のあるガスが生成されてしまった場合で
も、高価な反応管の腐食をＳｉ膜によって防止すること
ができ、反応管の寿命延長によってコストが低減され
る。また、広く普及してコストが比較的低く、且つ、制
御が容易なホットウオール型減圧ＣＶＤ装置で高融点金
属薄膜の生成処理を行うことが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＣＶＤ装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１・・・反応管、２・・・ヒータ、４・・・原料ガ
ス供給装置、８・・・排気装置、１１・・・半導体ウ
ェーハ、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＶＤ装置によってワークに高融点金属
薄膜を生成する方法において、ＣＶＤ装置に内壁面をシリコン膜で被覆した反応管を用
いることを特徴とする高融点金属薄膜の生成方法。
【請求項２】ＣＶＤ装置によってワークに高融点金属
薄膜を生成する方法において、ＣＶＤ装置によってシリコンの成膜処理を行って、当該
シリコン膜により反応管の内壁面を被覆した後、当該Ｃ
ＶＤ装置によってワークに高融点金属薄膜を生成する処
理を行うことを特徴とする金属薄膜の生成方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の金属薄膜
の生成方法において、ＣＶＤ装置として石英製の反応管を備えたホットウオー
ル型の減圧ＣＶＤ装置を用い、ワークである半導体ウェ
ーハ上に高融点金属薄膜としてのタングステン薄膜を形
成することを特徴とする金属薄膜の生成方法。
【請求項４】反応管内に収容したワークに高融点金属
薄膜を生成するＣＶＤ装置において、前記反応管の内壁面をシリコン膜によって被覆したこと
を特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項５】反応管内に収容したワークにタングステ
ン薄膜を生成するＣＶＤ装置において、石英によって形成されてその内壁面がシリコン膜によっ
て被覆された反応管と、反応管の周囲に設けられて当該反応管を加熱するヒータ
と、反応管内にタングステン原料ガスを供給する原料ガス供
給装置と、反応管内から残留ガスを排気する排気装置と、を備えたことを特徴とするＣＶＤ装置。