JPH1079378A

JPH1079378A - 成膜方法及びその装置

Info

Publication number: JPH1079378A
Application number: JP9130260A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Jinriki; 博神力; Masahito Sugiura; 正仁杉浦
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2017-05-02
Also published as: JP3591218B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属酸化膜の成膜レートを向上させることが
できる成膜方法を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに金属酸化膜を形成する成膜
装置において、真空引き可能になされた処理容器４６
と、この処理容器内に収容される被処理体を載置する載
置台５８と、前記処理容器内に気化状態の金属酸化膜原
料を供給する原料供給手段６と、前記処理容器内に気化
状態のアルコールを供給するアルコール供給手段８と、
前記処理容器内を真空引きする真空排気系５４とを備え
るように構成する。このようにアルコールを添加するこ
とにより、成膜レートを大幅に向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば酸化タンタ
ル等の絶縁膜に適する金属酸化膜の成膜方法及びその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理
を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中で
も成膜技術は半導体デバイスが高密度化及び高集積化す
るに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、例えばデ
バイス中のキャパシタの絶縁膜やゲート絶縁膜のように
非常に薄い酸化膜などに対しても更なる薄膜化が要求さ
れ、これと同時に更に高い絶縁性が要求されている。

【０００３】これらの絶縁膜としては、シリコン酸化膜
やシリコンナイトライド膜等を用いることができるが、
最近にあっては、より絶縁特性の良好な材料として、金
属酸化膜、例えば酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）等が用いら
れる傾向にある。この金属酸化膜は、薄くても信頼性の
高い絶縁性を発揮するが、この金属酸化膜の成膜後に、
この表面の改質処理を施すことにより、更に絶縁性を向
上させることができることが発見され、特開平２−２８
３０２２号公報にその技術が開示されている。

【０００４】この金属酸化膜を形成するには、例えば酸
化タンタルを形成する場合を例にとって説明すると、上
記公報に開示されているように成膜用の原料として、タ
ンタルの金属アルコキシド（Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）を用
い、これを窒素ガス等でバブリングしながら供給して半
導体ウエハを例えば４００℃程度のプロセス温度に維持
し、真空雰囲気下でＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐ
ｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により酸化タンタル膜
（Ｔａ₂Ｏ₅）を積層させている。そして、必要に応じて
更なる絶縁特性の向上を図る場合には、この半導体ウエ
ハを、オゾンを含む雰囲気中に搬入し、大気圧下でこれ
に水銀ランプから紫外線を照射することにより活性酸素
原子を発生させ、この活性酸素原子を用いて上記酸化タ
ンタル膜を改質することにより、一層、特性の良好な絶
縁膜を得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に絶縁膜の特性を向上させることも重要であるが、これ
と同時に、品質の良好なデバイスを多量に製造する上か
ら生産性、すなわちスループットが大きいことが必要と
される。しかしながら、上述したような成膜工程や改質
工程は実施するのにかなりの時間を要し、それ程スルー
プットが良好であるとは言い難い。例えば、酸化タンタ
ル膜の成膜速度は、僅かに１〜２ｎｍ／分程度の成膜レ
ートであり、十分な生産性を上げるために、この成膜レ
ートを大幅に向上させることが大きな課題となってい
る。本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有
効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的
は、金属酸化膜の成膜レートを向上させることができる
成膜方法及びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、成膜条件に
ついて鋭意研究した結果、成膜時にアルコールを微量添
加することにより、成膜レートを大幅に改善することが
できる、という知見を得ることにより本発明に至ったも
のである。本発明は、上記問題点を解決するために、被
処理体に金属酸化膜を形成する成膜装置において、真空
引き可能になされた処理容器と、この処理容器内に収容
される被処理体を載置する載置台と、前記処理容器内に
気化状態の金属酸化膜原料を供給する原料供給手段と、
前記処理容器内に気化状態のアルコールを供給するアル
コール供給手段と、前記処理容器内を真空引きする真空
排気系とを備えるように構成したものである。

【０００７】成膜プロセス時には、原料供給手段からは
金属酸化膜原料が気化状態で供給され、アルコール供給
手段からはアルコールが気化状態で供給され、共に処理
容器内に導入される。処理容器内は真空排気系により所
定の圧力の真空雰囲気になされており、載置台上の被処
理体の表面に金属酸化膜が堆積されて行く。この時、ア
ルコールの直接の作用により、成膜反応が促進され、ま
た、アルコールの分解により水分が生じ、この水分によ
っても成膜反応が促進され、結果的に、成膜反応を大幅
に向上させて成膜レートを大きくすることが可能とな
る。このようにアルコールが成膜レートを促進する理由
は、アルコールの分解により生じた水分が、金属酸化膜
原料の分解を促進し、酸化膜形成を高速化するからであ
ると考えられる。

【０００８】このアルコールは、金属酸化膜原料と別系
統の供給手段で供給してもよいし、或いはアルコールと
金属酸化膜原料とを混合させて混合液を形成し、これを
原料供給手段から混合状態で気化させて処理容器内に導
入するようにしてもよい。尚、別系統の供給手段の場合
には、アルコールの添加量を、プロセス中においても自
由に制御できるのは言うまでもない。また、この時の処
理温度は、２５０〜４５０℃の範囲内、アルコールの添
加量は０．１〜２０％の範囲内に設定するのが好まし
い。金属酸化膜原料は、金属アルコキシドを用いること
ができ、また、堆積される金属酸化膜は、酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸
化ストロンチウムの内、いずれか１つを含む。また、本
発明者は、アルコールの成膜促進機能について、更に検
討したところ、成膜された膜自体がアルコールを分解す
るアルコール分解触媒としての機能を発揮して水分の形
成を促進していることを見い出した。従って、処理容器
内、例えば載置台の上方にアルコール分解触媒を配置す
ることにより、アルコールの分解が促進されて、成膜を
一層促進させることが可能となる。このようなアルコー
ル分解触媒としては、主として金属酸化物を用いること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜方法及
びその装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置を示す概略全体構成図、図
２は成膜装置の本体を示す構成図である。ここでは、金
属酸化膜として酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）をＣＶＤによ
り成膜する場合について説明する。この成膜装置２は、
装置本体４と、これに原料ガスとして金属酸化膜原料を
気化状態で供給する原料供給手段６と、成膜レートを向
上させるために成膜プロセス時に添加物としてアルコー
ルを気化状態で添加する本発明の特徴とするアルコール
供給手段８とにより主に構成される。

【００１０】この原料供給手段６は、原料として液状の
金属酸化膜原料１０、例えばＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅よりな
る金属アルコキシドを貯留する密閉状態の原料タンク１
２を有しており、このタンク１２には加熱ヒータ１４を
設けてこの原料１０を流れ易い温度、例えば２０〜５０
℃程度に加熱している。この原料タンク１２の気相部に
は、加圧管１６の先端が上部より導入されており、この
加圧管１６にはマスフローコントローラのような流量制
御器１８が介設されて、加圧気体として例えばＨｅガス
を原料タンク１２内の気相部へ導入し得るようになって
いる。

【００１１】また、この原料タンク１２と上記装置本体
４の天井部を連絡するようにして例えばステンレス管よ
りなる原料供給通路２０が設けられており、この通路２
０の原料導入口２２はタンク１２内の液体原料中に浸漬
させて底部近傍に位置されて、液状の原料を通路２０内
に加圧搬送し得るようになっている。この原料供給通路
２０は、装置本体４に向けてその途中に液体流量制御器
２４および気化器２６を介設して、気化状態になされた
原料ガスを装置本体４へ導入するようになっている。

【００１２】原料タンク１２から気化器２６までの原料
供給通路２０は、液流量が、通常、例えば５ｍｇ／ｍｉ
ｎ程度と非常に少ないために内径が１〜２ｍｍ程度の配
管を用い、これに対して気化器２６より下流側の通路２
０は、ガス状態の原料を流すので内径が大きな、例えば
１０〜２０ｍｍ程度になされた配管を用いる。そして、
この気化器２６よりも下流側の原料供給通路２０には、
例えばテープヒータよりなる保温用ヒータ２８が巻回さ
れており、原料ガスの液化温度よりも高く分解温度より
も低い温度、例えば１５０℃〜１８０℃の範囲内で保温
するようになっている。また、上記気化器２６には、気
化用ガスとして例えばＨｅガスを流量制御器３０により
流量制御しつつ供給するようになっている。

【００１３】一方、アルコール供給手段８は、液状の添
加物３２としてアルコールを貯留する密閉状態のアルコ
ールタンク３４を有しており、このタンク３４には加熱
ヒータ３６を設けてアルコール３２を加熱することによ
り、この気化を促進させるようになっている。このアル
コールタンク３４内には、バブリング管３８が導入され
てその先端を、アルコール３２内に浸漬させて底部近傍
に位置させている。そして、このバブリング管３８には
流量制御器４０が介設されており、バブリング気体とし
て例えばＯ₂ガス或いはＮ₂ガスを流量制御しつつ供給す
ることにより、液状の添加物アルコール３２をバブリン
グして気化させるようになっている。

【００１４】そして、このアルコールタンク３４と上記
装置本体４の天井部を連絡するようにして例えばステン
レス管よりなるアルコール供給通路４２が設けられてお
り、この通路４２の導入口４４はアルコールタンク３４
内の気相部に導入され、バブリングによって発生した気
化アルコールを装置本体へ搬送し得るようになってい
る。添加物として用いるアルコールの種類は、特に限定
されず、例えばメチルアルコール、エチルアルコールな
どの低級アルコールの他、炭素数６以上の高級アルコー
ルも用いることができる。アルコールタンク３４へ供給
する加圧気体はＯ₂ガスやＮ₂ガスに限らず、例えばＨｅ
ガスやＡｒガス等の不活性ガスを用いてもよいし、アル
コールタンク３４の加熱温度は、アルコールの種類にも
よるが、例えばメチルアルコールの場合には、２０〜３
０℃の範囲内に設定するのが好ましい。

【００１５】一方、上記装置本体４は、図２に示すよう
に例えばアルミニウムにより筒体状に成形された処理容
器４６を有している。この処理容器４６の底部４６Ａの
中心部には、給電線挿通孔４８が形成されると共に周辺
部には、真空引きポンプ、例えばターボ分子ポンプ５０
及びドライポンプ５２を介設した真空排気系５４に接続
された排気口５６が設けられており、容器内部を真空引
き可能としている。この排気口５６は、容器底部４６Ａ
に複数個、例えば等間隔で同一円周上に４個程度設けら
れ、各排気口５６は、真空排気系５４により共通に連通
されている。

【００１６】この処理容器４６内には、非導電性材料、
例えばアルミナ製の円板状の載置台５８が設けられ、こ
の載置台５８の下面中央部には下方に延びる中空円筒状
の脚部６０が一体的に形成され、この脚部６０の下端は
上記容器底部４６Ａの給電線挿通孔４８の周辺部にＯリ
ング等のシール部材６２を介在させてボルト６４等を用
いて気密に取り付け固定される。従って、この中空脚部
６０内は、外側に開放され、処理容器４６内に対して気
密状態となっている。

【００１７】上記載置台５８には、例えば、ＳｉＣによ
りコーティングされたカーボン製の抵抗発熱体６６が埋
め込まれており、この上面側に載置される被処理体とし
ての半導体ウエハＷを所望の温度に加熱し得るようにな
っている。この載置台５８の上部は、内部に銅などの導
電板よりなるチャック用電極６８を埋め込んだ薄いセラ
ミックス製の静電チャック７０として構成されており、
この静電チャック７０が発生するクーロン力により、こ
の上面にウエハＷを吸着保持するようになっている。
尚、この静電チャック７０の表面にＨｅガスなどのバッ
クサイドガスを流してウエハへの熱伝導性を向上させた
り、ウエハ裏面への成膜を防止するようにしてもよい。
また、この静電チャック７０に代えてメカニカルクラン
プを用いるようにしてもよい。

【００１８】上記抵抗発熱体６６には、絶縁された給電
用のリード線７２が接続され、このリード線７２は、処
理容器４６内に晒すことなく円筒状の脚部６０内及び給
電線挿通孔４８を通って外へ引き出され、開閉スイッチ
７４を介して給電部７６に接続される。また、静電チャ
ック７０のチャック用電極６８には、絶縁された給電用
のリード線７８が接続され、このリード線７８も処理容
器４６内に晒すことなく円筒状の脚部６０内及び給電線
挿通孔４８を通って外へ引き出され、開閉スイッチ８０
を介して高圧直流電源８２に接続される。尚、ウエハを
加熱する手段として上記抵抗発熱体６６に代え、ハロゲ
ンランプ等の加熱ランプを用いて加熱するようにしても
よい。

【００１９】載置台５８の周辺部の所定の位置には、複
数のリフタ孔８４が上下方向に貫通させて設けられてお
り、このリフタ孔８４内に上下方向に昇降可能にウエハ
リフタピン８６が収容されており、ウエハＷの搬入・搬
出時に図示しない昇降機構によりリフタピン８６を昇降
させることにより、ウエハＷを持ち上げたり、持ち下げ
たりするようになっている。このようなウエハリフタピ
ン８６は、一般的にはウエハ周縁部に対応させて３本設
けられる。

【００２０】また、処理容器４６の天井部には、シャワ
ーヘッド８８が一体的に設けられた天井板９０がＯリン
グ等のシール部材９２を介して気密に取り付けられてお
り、上記シャワーヘッド８８は載置台５８の上面の略全
面を覆うように対向させて設けられ、載置台５８との間
に処理空間Ｓを形成している。このシャワーヘッド８８
は処理容器４６内に成膜用の原料ガス等をシャワー状に
導入するものであり、シャワーヘッド８８の下面の噴射
面９４にはガスを噴出するための多数の噴射孔９６が形
成される。

【００２１】このシャワーヘッド８８内は、原料ガス用
ヘッド空間８８Ａとアルコール用ヘッド空間８８Ｂとに
２つに区画されており、原料ガス用ヘッド空間８８Ａに
連通されるガス導入ポート９８には前記気化器２６から
延びる原料供給通路２０を接続して気化状態の金属酸化
膜原料を導入するようになっている。また、アルコール
用ヘッド空間８８Ｂに連通されるガス導入ポート１００
には前記アルコール供給通路４２を接続して気化状態の
アルコールを導入するようになっている。そして、上記
噴射孔９６は、原料ガス用ヘッド空間８８Ａに連通され
る原料ガス用噴射孔９６Ａとアルコール用ヘッド空間８
８Ｂに連通されるアルコール用噴射孔９６Ｂの２つの群
に分けられており、両噴射孔９６Ａ、９６Ｂから噴出さ
れた原料ガスとアルコールとを処理空間Ｓにて混合し
て、いわゆるポストミックス状態で供給するようになっ
ている。尚、ガス供給方式は、このポストミックスに限
らず、シャワーヘッド内で両ガスを予め混合させるよう
にしてもよい。

【００２２】また、シャワーヘッドの側壁にはこの部分
の温度を原料ガスの分解を防止するために、例えば１４
０〜１７０℃程度に冷却するための冷却ジャケット１０
２が設けられており、これに５０〜７０℃程度の冷媒、
例えば温水を流すようになっている。尚、このシャワー
ヘッド８８と載置台５８との間の距離は略１０〜３０ｍ
ｍ程度に設定されている。

【００２３】また、処理容器４６の側壁には、壁面を冷
却するために例えば冷媒を流す冷却ジャケット１０４が
設けられており、これに例えば５０〜７０℃程度の温水
を冷媒として流し、側面を原料ガスが液化しないで、且
つ熱分解しない温度、例えば１４０〜１７０℃の範囲内
に維持するようになっている。また、この容器４６の側
壁の一部には、ウエハ搬出入口１０６が設けられ、ここ
に真空引き可能になされた例えばロードロック室１０８
との間を連通・遮断する前記ゲートバルブＧを設けてい
る。尚、図示されていないがパージ用のＮ₂ ガスの供給
手段を設けているのは勿論である。

【００２４】次に、以上のように構成された装置例に基
づいて本発明方法について説明する。まず、真空状態に
維持された処理容器４６内に、ロードロック室１０８側
からウエハ搬出入口１０６を介して未処理の半導体ウエ
ハＷを搬入し、これを載置台５８上に載置して静電チャ
ック７０のクーロン力により吸着保持する。そして、抵
抗発熱体６６によりウエハＷを所定のプロセス温度に維
持すると共に、処理容器４６内を真空引きして所定のプ
ロセス圧力に維持しつつ、原料ガスとアルコールを供給
して成膜を開始する。

【００２５】原料供給手段６においては、原料タンク１
２内に、流量制御されたＨｅガス等の加圧気体を導入す
ることにより、この圧力で液状のＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅よ
りなる金属酸化膜原料１０が液体流量制御器２４により
流量制御されつつ原料供給通路２０内を圧送される。こ
の時の加圧気体の供給量は、例えば数１００ＳＣＣＭで
あり、また、液体原料の供給量は、成膜レートにもよる
が、例えば数ｍｇ／ｍｉｎ程度と非常に少量である。ま
た、原料タンク１２内の原料１０は加熱ヒータ１４によ
り暖められてその粘性が低下しているので、比較的スム
ーズに供給通路２０内を圧送することができる。圧送さ
れた液状の原料は、気化器２６にて、例えば２００〜５
００ＳＣＣＭ程度に流量制御された、Ｈｅガス等の気化
用ガスにより気化され、ガス状になって、更に原料供給
通路２０を下流側に流れて行き、処理容器４６のシャワ
ーヘッド８８に導入される。この時、下流側の原料供給
通路２０は保温用ヒータ２８に所定の温度、例えば１３
０℃程度に加熱されているので、原料ガスが再液化する
ことも、或いは熱分解することもなく安定的にシャワー
ヘッド８８まで流すことができる。シャワーヘッド８８
に到達した原料ガスは、原料ガス用ヘッド空間８８Ａに
一旦流れ込み、これより噴射面９４に設けた原料ガス用
噴射孔９６Ａから処理空間Ｓに供給されることになる。

【００２６】一方、アルコール供給手段８においては、
添加物としてアルコール３２を貯留したアルコールタン
ク３４内に、流量制御されたＮ₂ガス或いはＯ₂ガス等の
バブリング気体が導入され、この気体のバブリングによ
りアルコールが気化されてアルコール供給通路４２内を
流れて行く。この時、アルコールタンク３４内のアルコ
ール３２は、加熱ヒータ３６により暖められているの
で、容易に気化することができる。また、バブリング気
体の流量は、成膜レートにもよるが、例えば１〜２リッ
トル／ｍｉｎであり、アルコールの添加量は、原料であ
る金属アルコキシドに対して０．１〜２０％程度の範囲
内に設定する。アルコール供給通路４２内を流れたガス
状のアルコールはシャワーヘッド８８のアルコール用ヘ
ッド空間８８Ｂに到達し、これより噴射面９４に設けた
アルコール用の噴射孔９６Ｂから処理空間Ｓに供給され
ることになる。この場合、アルコールの添加量は、バブ
リング気体の流量制御を行なう流量制御器４０により、
制度良くコントロールすることができる。

【００２７】このように処理空間Ｓに噴出された原料ガ
スとガス状のアルコールは、この処理空間Ｓで混合され
て反応し、ウエハ表面に、例えば酸化タンタル膜（Ｔａ
₂Ｏ₅ ）を堆積し、成膜することになる。この時、添加
されたアルコールの直接の作用により成膜反応が促進さ
れ、また、アルコールの分解により水分が生じ、この水
分によっても成膜反応が促進され、結果的に、成膜反応
を大幅に向上させて成膜レートを大きくすることが可能
となる。この場合、添加物として供給するアルコールの
種類は問わず、メチルアルコール、エチルアルコール等
の低級アルコールのみならず、高級アルコールを用いて
もよい。

【００２８】図３はプロセス温度と成膜レートの関係を
示すグラフであり、実線はアルコールを添加した本発明
方法の曲線、波線はアルコールを添加しない従来方法の
曲線である。処理条件は、金属アルコキシドに対するア
ルコールの添加量は２％であり、アルコールとしてはエ
タノールを用いた。また、プロセス圧力は、０．２〜
０．３Ｔｏｒｒに設定した。グラフから明かなように波
線で示す従来方法の場合には、１ｎｍ／ｍｉｎ前後の成
膜レートであるのに対して、本発明のようにアルコール
を添加するとプロセス温度にあまり関係なく、１０ｎｍ
／ｍｉｎ前後の高い成膜レートを示しており、略１０倍
の成膜レートを達成することができた。また、基板のプ
ロセス温度は、２５０〜４５０℃の範囲内に設定する。
プロセス温度が２５０℃よりも低いと、成膜レートが、
極めて遅くなり、十分な生産性が望めなくなるという不
都合が生じ、逆に、４５０℃よりも高いと成膜レートが
高くなりすぎ、膜厚の均一性が著しく低下する。或い
は、基板と酸化膜の界面での熱拡散によって膜質が劣化
する。更に、アルコール添加しなくても同等の成膜速度
が得られるので、アルコール添加のメリットがなくな
る。

【００２９】また、図４は金属アルコキシドに対するア
ルコールの添加量と成膜レートの関係を示すグラフであ
る。この時の処理条件は、基板のプロセス温度が４００
℃、原料ガスであるＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅の供給量が５ｍ
ｇ／ｍｉｎ、原料ガスとアルコールの全流量が２０００
ｃｃ、プロセス圧力が０．１２Ｔｏｒｒ、成膜時間が６
０ｓｅｃ、アルコールの種類がエタノールである。グラ
フから明らかなように、アルコールの添加量を増加する
程、成膜レートが大きくなっており、成膜レートを一般
に要求される３ｎｍ／ｍｉｎ以上にするためには０．１
％以上のアルコールを添加する必要があり、また、添加
量が４．０％よりも大きくなると成膜レートが高くなる
が、その成膜レートは、図５に示すように次第に飽和す
る。図５はアルコールの添加量を２０％以上まで多量に
添加した時の成膜レートを示すグラフである。このグラ
フによれば、アルコールの添加量が略１０％の時に成膜
レートは略飽和している。そして、膜質を調べた結果、
アルコールの添加量を２０％よりも大きくした時に、膜
厚の均一性や膜質が急に劣化していた。従って、アルコ
ールの添加量は、０．１〜２０％の範囲内に設定する。

【００３０】バブリング気体として、Ｎ₂ガスやＨｅガ
ス等の不活性ガスを用いてもよいが、Ｏ₂ガスを用いる
ことにより、成膜プロセスを高いＯ₂ 分圧下で行うこと
ができ、それによって成膜レートの向上、及び膜厚の均
一性の向上を一層図ることができる。また、アルコール
供給手段８と原料供給手段６を別個に設けることによ
り、図示しないアルコールタンク３４等でアルコールが
蒸発しても、アルコール自体の濃度は変動することはな
いので、アルコールと原料との混合比は常に精度良く一
定に制御することができ、成膜レートが変動することも
ない。

【００３１】アルコールを添加するために、ここでは原
料ガスの供給系とは別に、アルコールの供給系を設けて
両者を処理容器内で、いわゆるポストミックスさせてい
るが、これに限らず、例えば原料タンク１２内に液状の
金属酸化膜原料とアルコールとの混合液を貯留してお
き、この混合液を気化器２６にて気化させることにより
原料ガスと気化アルコールとを混合状態で装置本体４へ
供給するようにしてもよい。これによれば、アルコール
供給手段８を別途設ける必要がなくなり、また、シャワ
ーヘッド８８の構造も簡単化することが可能となるが、
混合液中のアルコールが僅かずつ蒸発して逃げて行くこ
とによって、混合比が変動し、このため僅かではある
が、成膜レートが変動する恐れがある。

【００３２】このように、アルコールの添加により、成
膜レートを大きくできる理由は、成膜したＴａ₂ Ｏ₅ 自
体がアルコールに対して触媒として作用し、アルコール
の分解を促進して水分の生成を助けているからである。
また、ここでは、金属酸化膜として酸化タンタルを成膜
する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、
他の金属酸化膜、例えば酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムを形成する場合
にも適用でき、原料はそれらの金属の金属アルコキシド
を用いる。更に、上記した金属酸化膜以外には、酸化ニ
オブ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化鉛等を
形成する場合にも本発明を適用することができる。すな
わち、これらの金属酸化物は、それ自体がアルコール分
解触媒として機能することから、成膜レートを向上させ
ることができる。

【００３３】このように成膜した膜自体がアルコールの
分解を促進して成膜レートを向上できることから、金属
アルコキシドを原料として成膜する場合には、処理容器
内に別途、アルコール分解触媒を設置すれば成膜レート
を一層向上させることができる。図６はそのような成膜
装置の一例を示す構成図、図７はこの成膜装置に用いる
アルコール分解触媒の形状を示す平面図である。

【００３４】ここでは図１に示す装置構成と同一部分に
ついては同一符号を付してある。図示するように、この
成膜装置では、シャワーヘッド８８の下面と載置台５８
との間に、アルコール分解触媒１１０を配置してアルコ
ールの分解を積極的に促進し、水分の生成を助けるよう
に構成している。具体的には、このアルコール分解触媒
１１０は、図７にも示すようにウエハＷの直径よりも少
し大きいリング状の支持リング１１２内に格子状、或い
は網目状に線材１１４を縦横に張設して構成される。そ
して、この支持リング１１２を、支持ロッド１１６を介
して、例えばシャワーヘッド８８の下面に固定してお
り、原料ガスやアルコールの噴射を妨げないようになっ
ている。このように構成することにより、アルコールが
アルコール分解触媒１１０よりなる線材１１０間を通る
時に、触媒と接触してアルコールの分解が促進され、よ
り多くの水分が生成されるので、その分、成膜レートを
向上させることができる。

【００３５】このようなアルコール分解触媒１１０とし
ては、金属酸化物、例えばタンタル酸化物の他に、酸化
チタン、酸化ジルコニウム、酸化ストロンチウム、酸化
ニオブ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化鉛等
を使用できる。また、その他の金属酸化物としては、Ｗ
₂ Ｏ₅ 、Ｍｏ₂ Ｏ₅ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＴｈＯ₃ 、Ａｌ₂Ｏ₃
、Ｖ₂ Ｏ₅ 、ＣｄＯ、ＶＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＭｎＯ、
ＢｅＯ、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ等も触媒として用いることが
できる。更には、ＳｉＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の複合酸化物、
白金、或いはＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴａＮ等の窒化物も触媒
として用いることができる。

【００３６】尚、ここではアルコール分解触媒を、載置
台５８とシャワーヘッド８８との間に設置するようにし
たが、これに限定されず、例えばシャワーヘッド８８の
内面のアルコールと接触する部分にアルコール分解触媒
をコーティングするように設けてもよいし、或いは載置
台５８の外周側に例えばリング状に成形したアルコール
分解触媒を設置するなどしてもよい。尚、上記実施例で
は、被処理体として半導体ウエハに成膜する場合を例に
とって説明したが、これに限定されず、例えばガラス基
板やＬＣＤ基板等にも成膜する場合にも適用し得る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
及びその装置によれば、次のように優れた作用効果を発
揮することができる。金属酸化膜を形成するに際して、
アルコール供給手段を設けて、金属酸化膜原料にアルコ
ールを添加して反応させるようにしたので、金属酸化膜
の成膜レートを大幅に向上させることができ、従って、
スループットも向上させることができる。また、金属酸
化膜原料とアルコールを予め混合させて混合液とし、こ
れを気化させて供給するようにした場合には、アルコー
ル供給手段を設ける必要がないので、装置を複雑化する
ことなく上記した効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成膜装置を示す概略全体構成図で
ある。

【図２】成膜装置の本体を示す構成図である。

【図３】プロセス温度と成膜レートとの関係を示す図で
ある。

【図４】金属アルコキシドに対するアルコールの添加量
と成膜レートとの関係を示す図である。

【図５】アルコール添加量と成膜レートとの関係を示す
図である。

【図６】本発明の他の成膜装置の本体を示す構成図であ
る。

【図７】図６に示す装置に用いるアルコール分解触媒の
形状を示す平面図である。

【符号の説明】

２成膜装置４装置本体６原料供給手段８アルコール供給手段１０金属アルコキシド（金属酸化膜原料）１２原料タンク２０原料供給通路２４液体流量制御器２６気化器３２添加物（アルコール）３４アルコールタンク４２アルコール供給通路４６処理容器５４真空排気系５８載置台６６抵抗発熱体７０静電チャック８８シャワーヘッド８８Ａ原料ガス用ヘッド空間８８Ｂアルコール用ヘッド空間９６噴射孔９６Ａ原料ガス用噴射孔９６Ｂアルコール用噴射孔１１０アルコール分解触媒Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に金属酸化膜を形成する成膜装
置において、真空引き可能になされた処理容器と、この
処理容器内に収容される被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内に気化状態の金属酸化膜原料を供給する
原料供給手段と、前記処理容器内に気化状態のアルコー
ルを供給するアルコール供給手段と、前記処理容器内を
真空引きする真空排気系とを備えるように構成したこと
を特徴とする成膜装置。
【請求項２】被処理体に金属酸化膜を形成する成膜装
置において、真空引き可能になされた処理容器と、この
処理容器内に収容される被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内に気化状態の金属酸化膜原料とアルコー
ルを混合状態で供給する原料供給手段と、前記処理容器
内を真空引きする真空排気系とを備えたことを特徴とす
る成膜装置。
【請求項３】前記金属酸化膜原料は、金属アルコキシ
ドであることを特徴とする請求項１または２記載の成膜
装置。
【請求項４】前記金属酸化膜は、酸化タンタル、酸化
チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化ストロ
ンチウムの内、いずれか１つを含むことを特徴とする請
求項１乃至３記載の成膜装置。
【請求項５】前記アルコールの分解を促進するための
アルコール分解触媒を設けるように構成したことを特徴
とする請求項１乃至４記載の成膜装置。
【請求項６】前記アルコール分解触媒は、前記載置台
の上方に配置されていることを特徴とする請求項５記載
の成膜装置。
【請求項７】前記アルコール分解触媒は、金属酸化物
よりなることを特徴とする請求項５または６記載の成膜
装置。
【請求項８】真空状態になされた処理容器内にて被処
理体の表面に金属酸化膜を成膜する方法において、金属
酸化膜原料とアルコールを含む真空雰囲気中において前
記金属酸化膜を形成するように構成したことを特徴とす
る成膜方法。
【請求項９】前記金属酸化膜原料と前記アルコールと
は異なる供給手段を介して前記処理容器内へ導入するよ
うに構成したことを特徴とする請求項８記載の成膜方
法。
【請求項１０】前記金属酸化膜原料と前記アルコール
とは、液体状態で混合され、この混合液を気化させた後
に前記処理容器内へ供給するように構成したことを特徴
とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１１】前記被処理体の処理温度は、２５０〜
４５０℃の範囲内に設定され、前記アルコールの添加量
は０．１〜２０％の範囲内に設定されていることを特徴
とする請求項８乃至１０記載の成膜方法。
【請求項１２】前記金属酸化膜原料は、金属アルコキ
シドであることを特徴とする請求項８乃至１１記載の成
膜方法。
【請求項１３】前記金属酸化膜は、酸化タンタル、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化スト
ロンチウムの内、いずれか１つを含むことを特徴とする
請求項８乃至１２記載の成膜方法。
【請求項１４】前記アルコールは、アルコール分解触
媒により分解が促進されることを特徴とする請求項８乃
至１３記載の成膜方法。
【請求項１５】前記金属酸化膜は、それ自体がアルコ
ールの分解を促進するアルコール分解触媒機能を有する
ことを特徴とする請求項８乃至１４記載の成膜方法。