JPS5970763A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS5970763A JPS5970763A JP17940482A JP17940482A JPS5970763A JP S5970763 A JPS5970763 A JP S5970763A JP 17940482 A JP17940482 A JP 17940482A JP 17940482 A JP17940482 A JP 17940482A JP S5970763 A JPS5970763 A JP S5970763A
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- reaction tube
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- film
- gas
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、薄膜形成装置特に薄膜を堆積するＣＶＤ装置
の反応管の構造に関するものである。
の反応管の構造に関するものである。
従来例の構成とその問題点
ＭＯ３集積回路におけるゲート・配線材料である高融点
金属やそのシリサイド膜の製造方法の一つとして減圧Ｃ
ＶＤ法がある。この減圧ＣＶＤ法は、電子ビーム蒸着や
スパッタリング法よりはるかに高純度の金属、合金膜を
膜厚の均一性よく形成でき、しかも量産性が高いという
利点をもっている。しかし、従来の減圧ＣＶＤ装置には
、以下に述べるような欠点が存在した。
金属やそのシリサイド膜の製造方法の一つとして減圧Ｃ
ＶＤ法がある。この減圧ＣＶＤ法は、電子ビーム蒸着や
スパッタリング法よりはるかに高純度の金属、合金膜を
膜厚の均一性よく形成でき、しかも量産性が高いという
利点をもっている。しかし、従来の減圧ＣＶＤ装置には
、以下に述べるような欠点が存在した。
第１図は従来の減圧ＣＶＤ装置反応炉の断面図である。
１は石英の反応炉本体、２は昇温のためのヒーターで３
つの部分に分かれている。３は炉のキャップ、４はウェ
ハ支持用ボード、５はボード４に垂直に並べられたウェ
ハーである。６は反応ガスおよび希釈ガスの入口であり
、入口６を通じて反応管内に入るのである。例えばＭｏ
膜の形成を行う場合、入口６より反応ガスであるＭｏＣ
ｌ３と希釈ガスのＨｅが導入され、ヒーター２で６００
℃〜８００℃に加熱された反応管内を通過する途中でウ
ェハー表面にＭＯが形成されるのである。
つの部分に分かれている。３は炉のキャップ、４はウェ
ハ支持用ボード、５はボード４に垂直に並べられたウェ
ハーである。６は反応ガスおよび希釈ガスの入口であり
、入口６を通じて反応管内に入るのである。例えばＭｏ
膜の形成を行う場合、入口６より反応ガスであるＭｏＣ
ｌ３と希釈ガスのＨｅが導入され、ヒーター２で６００
℃〜８００℃に加熱された反応管内を通過する途中でウ
ェハー表面にＭＯが形成されるのである。
その後余剰のガスは、７を通って、真空ポンプから外部
へ排気される。
へ排気される。
こうした減圧ＣＶＤ装置は、反応炉の管壁自体も加熱さ
れるホットウォール型であるため、ウェハー表面上と同
時に、温度の高い管壁内側にもＭ。
れるホットウォール型であるため、ウェハー表面上と同
時に、温度の高い管壁内側にもＭ。
膜が付着する。ところがＭＯは、赤外領域の熱線の反射
率が約７０％と非常に高いので、一度ＭＯが管壁に付着
するとヒーター２から炉１を通過できる輻射熱の量が極
端に下がり、従って反応炉内の温度が下がり、正常な温
度制御が困難であった。
率が約７０％と非常に高いので、一度ＭＯが管壁に付着
するとヒーター２から炉１を通過できる輻射熱の量が極
端に下がり、従って反応炉内の温度が下がり、正常な温
度制御が困難であった。
そして温度低下を保障するためにはヒーター２に非常に
大きい電力を加えなければならないが、Ｍｏ膜厚が厚い
場合には、それさえも困難である。捷だ炉内温度の低下
は、Ｍｏ膜の形成速度の低化や、Ｍｏ膜を構成する結晶
粒径の変化を起こすため、再現性ある膜厚や膜質が得ら
れなかった。逆に再現性あるＭｏ膜を得るためには、１
回の膜形成が終了する毎に反応管をＣＶＤ装置より外し
反応管の内壁に付着した１４０膜をＨＦ＋ＨＮＯ３等で
エツチング除去した後水洗、乾燥、ＣＶＤ装置に装着と
いう手続きを取り返さねばならないので、大きい労力と
長い時間を要しだのである。この様な問題点はＭｏ膜の
場合に限らず、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ 等地の高融点金属と
そのシリサイドにおいても同じである。以上述べた様に
、従来の減圧ＣＶＤ装置には、形成された金属、合金膜
の再現性が乏しい１反応管の洗浄、交換に労力と時間を
要するという欠点があった。
大きい電力を加えなければならないが、Ｍｏ膜厚が厚い
場合には、それさえも困難である。捷だ炉内温度の低下
は、Ｍｏ膜の形成速度の低化や、Ｍｏ膜を構成する結晶
粒径の変化を起こすため、再現性ある膜厚や膜質が得ら
れなかった。逆に再現性あるＭｏ膜を得るためには、１
回の膜形成が終了する毎に反応管をＣＶＤ装置より外し
反応管の内壁に付着した１４０膜をＨＦ＋ＨＮＯ３等で
エツチング除去した後水洗、乾燥、ＣＶＤ装置に装着と
いう手続きを取り返さねばならないので、大きい労力と
長い時間を要しだのである。この様な問題点はＭｏ膜の
場合に限らず、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ 等地の高融点金属と
そのシリサイドにおいても同じである。以上述べた様に
、従来の減圧ＣＶＤ装置には、形成された金属、合金膜
の再現性が乏しい１反応管の洗浄、交換に労力と時間を
要するという欠点があった。
発明の目的
本発明は、反応管内に付着した膜を除去するプラズマエ
ツチング装置を付加することによって従来例に見られた
欠点を除去できる薄膜形成装置を提供せんとするもので
ある。
ツチング装置を付加することによって従来例に見られた
欠点を除去できる薄膜形成装置を提供せんとするもので
ある。
発明の構成
本発明の薄膜形成装置は膜形成を目的とする反応管と、
前記膜を除去できるエツチングガスのプラズマ生成室を
少なくとも１個以上と、排気装置とを有し、前記プラズ
マ生成室と排気装置の排気口とがそれぞれ前記反応管に
接続するものである。
前記膜を除去できるエツチングガスのプラズマ生成室を
少なくとも１個以上と、排気装置とを有し、前記プラズ
マ生成室と排気装置の排気口とがそれぞれ前記反応管に
接続するものである。
実施例の説明
第２図は本発明による減圧ＣＶＤ装置の反応管の断面図
である。先ずこの構成を説明すると１は石英反応管本体
であり、従来の装置と同じく本体１の中央部を昇温用の
ヒーター２が囲んでおり、本体１の一端はキャップ３で
密閉され、他端７は真空ポンプに接続されている。４は
ウニ・・−支持以下余白 ボート、５はウェノ・−である。本発明の反応管には、
プラズマを発生させるだめの別のチェンノ（−９が付属
しており、反応管本体１と）ζイブ８を通じて接続され
ている。テエンノく−９の周囲には高周波コイル１０が
設けられコイル１０は高周波電源１１と接続している。
である。先ずこの構成を説明すると１は石英反応管本体
であり、従来の装置と同じく本体１の中央部を昇温用の
ヒーター２が囲んでおり、本体１の一端はキャップ３で
密閉され、他端７は真空ポンプに接続されている。４は
ウニ・・−支持以下余白 ボート、５はウェノ・−である。本発明の反応管には、
プラズマを発生させるだめの別のチェンノ（−９が付属
しており、反応管本体１と）ζイブ８を通じて接続され
ている。テエンノく−９の周囲には高周波コイル１０が
設けられコイル１０は高周波電源１１と接続している。
寸だチェンノく−９にはエツチング用ガス導入管１３と
パルプ１２が接続されている。
パルプ１２が接続されている。
本発明の反応管では、９，１０，１１．１２゜１３の部
分で構成されるプラズマエツチング装置が付加されてい
るのである。上記の様な反応管を用いることによって、
膜を堆積後従来の様に反応管を減圧ＣＶ’ Ｄ装置から
外すことなく管の内壁に装着した膜を除去することがで
きる。装着膜の除去の際、ウニ・・−５は取り出し、ボ
ート４のみを管内に置く。
分で構成されるプラズマエツチング装置が付加されてい
るのである。上記の様な反応管を用いることによって、
膜を堆積後従来の様に反応管を減圧ＣＶ’ Ｄ装置から
外すことなく管の内壁に装着した膜を除去することがで
きる。装着膜の除去の際、ウニ・・−５は取り出し、ボ
ート４のみを管内に置く。
次に本発明の反応管における装着膜の除去機能をＭｏ膜
堆積後の場合を実施例として述べると、先ず最初に他端
７より真空ポンプで本体１の内部を排気すると、同時に
チェンバー９内も排気され、１０−３ Ｔｏｒｒ程度の
真空度となる。この後、バルブ１２を開き導入管１３よ
シ、ＭＯ膜をエノチンクテきルカス例工ばＣＦ４＋０２
をＣＦ４：０．ＩＴｏｒｒ 、 ０２：０．１ Ｔｏｒ
ｒ の分圧比でチェンバー９内に導入した後、コイル
１０．電源１１によって高周波プラズマを発生させると
、ガスが電離、解離、励起してＭＯ膜のエツチングに有
効な反応活性種ができる。一方他端７を通じて常に排気
しているので、他端７とチェンバー９の差圧によって反
応活性種は、反応管１の内部に配管８を通って引き出さ
れ、一端１の内部を他端７に向かって拡散してゆく。こ
の間に反応管の内壁に捕獲され、付着したＭＯと反応し
てＭＯのフッ化物等となり、気化、排気されてエツチン
グが進行し、ＭＯ膜は除去されるのである。また管内に
おいたボード４の表面のＭＯも同時に除去できる。エツ
チングガスはＣＦ４＋０２ の他ＣＣｔ２Ｆ２＋０２．
ＣＣｔ４＋０２等を用いてもよい。第２図の様な反応炉
では、加熱を目的とするヒーター２が付属しているので
管壁を昇温させ、ＭＯとの反応を速めてエツチング速度
を有効に増加させることも可能である。
堆積後の場合を実施例として述べると、先ず最初に他端
７より真空ポンプで本体１の内部を排気すると、同時に
チェンバー９内も排気され、１０−３ Ｔｏｒｒ程度の
真空度となる。この後、バルブ１２を開き導入管１３よ
シ、ＭＯ膜をエノチンクテきルカス例工ばＣＦ４＋０２
をＣＦ４：０．ＩＴｏｒｒ 、 ０２：０．１ Ｔｏｒ
ｒ の分圧比でチェンバー９内に導入した後、コイル
１０．電源１１によって高周波プラズマを発生させると
、ガスが電離、解離、励起してＭＯ膜のエツチングに有
効な反応活性種ができる。一方他端７を通じて常に排気
しているので、他端７とチェンバー９の差圧によって反
応活性種は、反応管１の内部に配管８を通って引き出さ
れ、一端１の内部を他端７に向かって拡散してゆく。こ
の間に反応管の内壁に捕獲され、付着したＭＯと反応し
てＭＯのフッ化物等となり、気化、排気されてエツチン
グが進行し、ＭＯ膜は除去されるのである。また管内に
おいたボード４の表面のＭＯも同時に除去できる。エツ
チングガスはＣＦ４＋０２ の他ＣＣｔ２Ｆ２＋０２．
ＣＣｔ４＋０２等を用いてもよい。第２図の様な反応炉
では、加熱を目的とするヒーター２が付属しているので
管壁を昇温させ、ＭＯとの反応を速めてエツチング速度
を有効に増加させることも可能である。
ところで、反応管本体１の長さが長いために、パイプ８
から拡散した反応活性種の寿命が他端７に到達するまで
になくなることによって、他端７に近い反応管の部分の
活性種濃度が非常に低下しこの部分の膜のエンチングが
行なわれない場合が生ずることがある。こうした場合に
は、パイプ８を複数個備えた２例えば反応管の構造を第
３図の様にして改善することができる。すなわち、チェ
ンバー内で発生させた反応活性種を１へ導入する配管を
パイプ８に加えて他端７に近い部分にも配管１４にも設
けるのである。配管１４は反応管１の内部に延長して延
長管１５とし、延長管１５の途中に複数の穴１６を開孔
し、穴１６を通して活性種が管本体１内に拡散するよう
な配置にする。
から拡散した反応活性種の寿命が他端７に到達するまで
になくなることによって、他端７に近い反応管の部分の
活性種濃度が非常に低下しこの部分の膜のエンチングが
行なわれない場合が生ずることがある。こうした場合に
は、パイプ８を複数個備えた２例えば反応管の構造を第
３図の様にして改善することができる。すなわち、チェ
ンバー内で発生させた反応活性種を１へ導入する配管を
パイプ８に加えて他端７に近い部分にも配管１４にも設
けるのである。配管１４は反応管１の内部に延長して延
長管１５とし、延長管１５の途中に複数の穴１６を開孔
し、穴１６を通して活性種が管本体１内に拡散するよう
な配置にする。
上記の改善によって、活性種の濃度が低下する他端７か
ら延長管１５の先端までに至る反応管の部分は、新たに
設けられた配管１４を通りかつ穴１６から供給された活
性種で満たされるだめ、この部分の管壁付着膜のエツチ
ングが進むようになり、活性種と膜が反応して気化した
反応物質は他端７から排気されることになる。配管８か
らの活性種は主として反応管１内壁１の配管８から延長
管１５の先端に至る壕での部分に付着した膜のエツチン
グを受は持ち、結局配管８及び１４の二方向からの活性
種によって、膜は完全に除去できる。また配管１４に接
続する、第２図で述べたプラズマ発生を目的とするチェ
ンバーは配管８に接続するものと共用してもよいし、配
管８，１４それぞれに別々のチェンバーを接続してもよ
いことはいうまでもない。
ら延長管１５の先端までに至る反応管の部分は、新たに
設けられた配管１４を通りかつ穴１６から供給された活
性種で満たされるだめ、この部分の管壁付着膜のエツチ
ングが進むようになり、活性種と膜が反応して気化した
反応物質は他端７から排気されることになる。配管８か
らの活性種は主として反応管１内壁１の配管８から延長
管１５の先端に至る壕での部分に付着した膜のエツチン
グを受は持ち、結局配管８及び１４の二方向からの活性
種によって、膜は完全に除去できる。また配管１４に接
続する、第２図で述べたプラズマ発生を目的とするチェ
ンバーは配管８に接続するものと共用してもよいし、配
管８，１４それぞれに別々のチェンバーを接続してもよ
いことはいうまでもない。
発明の詳細
な説明した様に、本発明における薄膜形成装置の反応管
は、プラズマエツチングを目的とするチェンバーを装備
するものであり、特にホラｌ−ウオール型の高融点金属
減圧ＣＶＤ装置の反応管内壁に付着した膜を、ＣＶＤ装
置に反応管をつけた′１．まプラズマエツチングで除去
できるのであり、従来の様に、−回の金属膜形成毎に反
応管本体をＣＶＤ装置から外して酸洗浄を行う労力、時
間が大幅に減少させることができるのである。この様に
して１回の金属膜形成後、必ずプラズマエツチングによ
る管壁刺着膜除去操作を行うという事をくり返せば、次
の金属膜形成時には、いつでも管壁は清浄であるため、
金属膜の高い反射率による管内形成温度変動は全くなく
膜厚・膜質の再現性にすぐれた膜の製造にその効果を発
揮するものである。
は、プラズマエツチングを目的とするチェンバーを装備
するものであり、特にホラｌ−ウオール型の高融点金属
減圧ＣＶＤ装置の反応管内壁に付着した膜を、ＣＶＤ装
置に反応管をつけた′１．まプラズマエツチングで除去
できるのであり、従来の様に、−回の金属膜形成毎に反
応管本体をＣＶＤ装置から外して酸洗浄を行う労力、時
間が大幅に減少させることができるのである。この様に
して１回の金属膜形成後、必ずプラズマエツチングによ
る管壁刺着膜除去操作を行うという事をくり返せば、次
の金属膜形成時には、いつでも管壁は清浄であるため、
金属膜の高い反射率による管内形成温度変動は全くなく
膜厚・膜質の再現性にすぐれた膜の製造にその効果を発
揮するものである。
なお本発明の説明には、ＭＯ膜を除去する場合を述べた
が、Ｍｏ のシリサイドであるＭｏ Ｓ １２またＷ、
Ｔｉ、Ｔａ等等地高融点金属膜やそのシリサイド膜の場
合にもＣＦ４．ＣＣｔ２Ｆ２．ＣＣＬ４．ＣＦ４＋０２
、ＣＣｔ２Ｆ２＋０２．ＣＦ４＋０２．又はこれらの混
合ガスを用いて管内の清浄化ができる。さらに当然の事
ながら本発明は、通常減圧ＣＶＤ法で形成されている、
Ｓｉ３Ｎ４．ＰｏｔｙＳｉ 、ＳｉＯ２，ＰＳＧ、ＢＳ
Ｇ等の場合にも適用・できるものである。また、普通コ
ールドウオール型で管壁に膜付着の少ない常圧ＣＶＤ１
置であっても第２図の様なチェンバー９τ追加し、エツ
チングガスのプラズマを発生させるに必要な真空度を保
てる排気系と反応管の構造を有していれば、減圧ＣＶＤ
装置と同様な膜の除去操作が可能である。
が、Ｍｏ のシリサイドであるＭｏ Ｓ １２またＷ、
Ｔｉ、Ｔａ等等地高融点金属膜やそのシリサイド膜の場
合にもＣＦ４．ＣＣｔ２Ｆ２．ＣＣＬ４．ＣＦ４＋０２
、ＣＣｔ２Ｆ２＋０２．ＣＦ４＋０２．又はこれらの混
合ガスを用いて管内の清浄化ができる。さらに当然の事
ながら本発明は、通常減圧ＣＶＤ法で形成されている、
Ｓｉ３Ｎ４．ＰｏｔｙＳｉ 、ＳｉＯ２，ＰＳＧ、ＢＳ
Ｇ等の場合にも適用・できるものである。また、普通コ
ールドウオール型で管壁に膜付着の少ない常圧ＣＶＤ１
置であっても第２図の様なチェンバー９τ追加し、エツ
チングガスのプラズマを発生させるに必要な真空度を保
てる排気系と反応管の構造を有していれば、減圧ＣＶＤ
装置と同様な膜の除去操作が可能である。
第１図は従来の減圧ＣＶＤ装置の反応管の断面図、第２
図、第３図は本発明の実施例の減圧ＣＶＤ装置の反応管
の断面図である。 １・・・・・・石英製反応管本体、２・・・・・・昇温
用ヒーター、５・・・・・・ウェハー、６・・・・・・
金属膜形成用反応ガス導入口、７・・・・・・排気孔、
８，１４・・・・・・反応活性種導入用配管、９・・・
・・・プラズマ発生チェンバー、１３・・・・・・エツ
チングガス導入口、１５・・・・・・反応活性種導入延
長管、１６・・・・・・反応活性種共給孔。
図、第３図は本発明の実施例の減圧ＣＶＤ装置の反応管
の断面図である。 １・・・・・・石英製反応管本体、２・・・・・・昇温
用ヒーター、５・・・・・・ウェハー、６・・・・・・
金属膜形成用反応ガス導入口、７・・・・・・排気孔、
８，１４・・・・・・反応活性種導入用配管、９・・・
・・・プラズマ発生チェンバー、１３・・・・・・エツ
チングガス導入口、１５・・・・・・反応活性種導入延
長管、１６・・・・・・反応活性種共給孔。
Claims (3)
- （１）膜形成を目的とする反応管と、前記膜を除去でき
るエツチングガスのプラズマ生成室を少なくとも１個以
上と、排気装置とを有し、前記プラズマ生成室と排気装
置の排気口とがそれぞれ前記反応管に接続されているこ
とを特徴とする薄膜形成装置。 - （２）膜形成が減圧下で行なわれることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の薄膜形成装置。 - （３）膜が金属膜又はその合金膜であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の薄膜形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17940482A JPS5970763A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17940482A JPS5970763A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5970763A true JPS5970763A (ja) | 1984-04-21 |
Family
ID=16065271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17940482A Pending JPS5970763A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5970763A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61176113A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Toshiba Corp | 半導体処理装置 |
| US5855689A (en) * | 1996-02-21 | 1999-01-05 | Nec Corporation | Method for etching inside of tungsten CVD reaction room |
| US6517913B1 (en) | 1995-09-25 | 2003-02-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP17940482A patent/JPS5970763A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61176113A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Toshiba Corp | 半導体処理装置 |
| US6517913B1 (en) | 1995-09-25 | 2003-02-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
| US5855689A (en) * | 1996-02-21 | 1999-01-05 | Nec Corporation | Method for etching inside of tungsten CVD reaction room |
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