JPH0277578A - 半導体装置の製造方法及びそれに使用する薄膜形成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造に用いる薄膜形成装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の進歩に目ざましく、高集積化にともなって
微細化・薄膜化が急速に進んでおり、それにともない異
物に起因するパターン欠陥により信頼性が低下すること
が問題となってをている。

第４図は従来の薄膜形成装置の概略側面構造２示す図で
ある。この場合、縦型の常圧化学気相成長装置（以下、
常圧ＣＶＤ装置と略す）を示しである。図において、１
ｌｌｔｌ’！薄膜を形成させる反応室、＋２１　ｒＬ反
応室＋１１上部にとりつけられ、薄膜形成用のガスを反
応室（１）内部に供給させるガス分散ヘッド、（３）バ
ガス分散ヘッド（２）に接続されるガス供給配管、（４
）バガス分散ヘッド（２）と対向し、反応室（１）の下
部に設けられたステージ、（５１ｉステージ（４）に内
設されたヒーターである。（６）は薄膜が形成される被
−処理基板であって、例えばシリコン単結晶よりなるウ
ェハである。（７）に反応室ｉｌ＋の底面部の周辺側に
設けられた排気部より排出される排気、（８）ニ反応室
（１）内におけるガスの流れである。

次に、この常圧ＣＶＤ装置により、例えばシリコン酸化
膜を形成する方法について説明する。

まず、ウェハ（６）が反応室ｆｉｌ内に搬入口（図示省
略）ヲ通して搬入され、ステージ（４）上に所定状態に
載置される。上記ステージ（４）にヒーター（６）によ
り、予め所定温度、例えば３５０〜４５０℃位の温度に
設定されている。

次に、ガス供給源（図示省略）より、薄膜形成に使用さ
れるガスをガス供給配管（３）に供給し、ガス分散ヘッ
ド（２）を介して反応室ｉｌｌ内に上記ガスを４人する
。シリコン酸化膜の場合、使用されるガスぼ、例えば反
応ガスとしてモノシラン（ｓ＋Ｈ４）とｖｌｇ（０２）
とであり、キャリアガスとして、例えば窒素（Ｎ２）で
ある。こりらモノシラン（ＳＩＨ４）。

酸素（０２）および窒素（Ｎ２）ガスに、この場合、そ
れぞれガス供給配管（３ａ）（３ｂ）および（３Ｃ）に
供給される。そして、ガス・分散ヘッド（２１のノズル
部よりミキシングされ之状態で下方向のウニ／’［６１
側に向かって供給される。

一方、ステージ（４）の周−辺から反応室（１＋外部へ
反応ガスなどの排気（７）が行われている。こｑ）とき
、反応室ｆｉｌ内におけるガスに、ガスの流れ（８）に
示すような状態となっており、ウェハ（６）表面でに均
等に反応性ガスが供給されるようになっている。これに
よりウェハ（６１上でに、次のような反応が起こること
になる。

５ＩＨ４＋　０２　　→　５１０２　＋　２Ｈ２このよ
うにして、熱によるＣＶＤ　ｉ所定時間施すことにより
、ウェハ（６）上に、シリコン酸化膜が所定膜厚に形成
される。

〔発明が解決りようとする課題〕

従来の常圧ＣＶＤ装置に以上のように構成されており、
供給され念ガスに、反応室１１）内の全体を充たしてお
り、第５図に示すようにウェハｉｌｌの主面部にシリコ
ン酸化膜ｆ１２）が形成されるとともに、反応室（１）
の内壁面にもシリコン酸化物金付涜させることになる。

この内壁面に付着したシリコン酸化物は順次付着される
ことによって堆積物（Ｉｎｋ形成することになる。さら
に、反応室ｉｌｌ内でに、反応によりシリコン酸化物が
形成され、それら粒子（９１が＃Ｉ集してウェハ（６）
上に付層してし甘う。これらウェハ（６）上に直接付滑
したものや、堆積物（１１）の−部が剥離してウェハ（
６）上に付着したものに、欠陥を生じさせる異物（ｌｏ
ｔとなる。これら異物（１０）のためシリコン酸化膜０
２）の正常な形成が行なえず、半導体装置の歩留全低下
させてしまうという問題点かあつ７ｂ０ この発明に、上記のような問題点を解消するためになさ
れ念もので、薄膜形成における基板への異物付着が抑制
され、半導体装置の歩留が向上される薄膜形成装置ｔヲ
得ることを目的とする。

〔線部を解決するための手段〕

この発明に係る薄膜形成装置に、被処理基板全収納し、
ガスを導入して上記基板に薄膜が形成される反応室の内
部に、直流電圧を印加させて薄膜形成に寄与しない粒子
を付着させうる電極が配設されるようになされている。

〔作用〕

この発明における電極部に、所定直流電圧が印加さね、
ることにより、薄膜形成領域において、薄膜形成に寄与
せず、気相中で衝突して生成された荷電粒子を静電的に
捕獲し、付着させる。そのため、異物となるべき上記粒
子が基板に付着するのを抑制させる作用を有する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について、説明する。な
お、従来の技術の説明と重複する部分に、適宜その説明
を省略する。

第１図に、この発明の一実施例の薄膜形成装置の概略断
面溝造を示す図である。この場合、縦型の常圧ＣＶＤ装
置金示しである。図において、（１）〜（８）に従来の
ものと同一のもの、シＩ）は開口（２１ａ）が形成され
、反応室（１）内の薄膜形成領域におけるウェハ（６）
周辺部に配役される静′ｆイブレート電極、曽はこの静
ｌイブレート電極伐１）に直流電圧を印加する直流高圧
電源である。

このように構成される常圧ＣＶＤ装置を用いて薄膜に次
のように形成される。

まず、ウェハ（６１ニ、反応室１１の搬入口（図示省略
）を通して内部に搬入され、ステージ（４）上に所定状
態に峨ｊｄされる。このステージ（４）ニ予め所定温度
、例えば３５０〜４５０℃程度に設定されている。

次いで、ガス供給源（図示省略）より、薄ルＩａ形成用
のガスがガス供給配管（３）に供給され、さらにガス分
散ヘッド（２）を介して上記ガスが反応室ｉｌｌ内に導
入される。例えば、薄膜としてシリコン酸化膜を形成す
る場合、使用されるガスに、反応力スとして、例えばモ
ノシラン（ＳｉＨ４）と酸Ｘ（０２）とが用いられ、キ
ャリアガスとして、例えば窒素（Ｎ２）が用いられる。

これらモノシラン（ＳｉＨ４）　、酸素（０２）および
窒素（Ｎ２）ガスに、それぞれガス供給管（３ａ）（３
ｂ）および（３ｃ）に供給される。そしてガス分散ヘッ
ド（２）のノズｌし部よりミキシングされた状態でウェ
ハ（６）側に向けて供給される。薄膜形成に寄与しない
ガスは、静電プレート電極シｌ）の開口（２１ａ）を通
してガスの流れ（８ｂ）のように反応室（１）外へ排気
（７）される。反応に寄与するガスに、ウェハ（６）に
向けては譬垂直状のガスの流れ（８ａ）トナリ、ウェハ
（６）の−主面に均等にガスが供給さｔ７．るようにな
る。このと★、ウェハ（６１上でに、次のような反応が
起こり、熱によるＣＶＤ　ｉ所定時間施して、所定膜厚
のシリコン酸化膜（１２１が形成される。

５ＩＨ４＋　０２　　→　５１０２　＋　２Ｈ２第２図
に、シリコン酸化分子（９）の形成、解離および解離し
たシリコン酸化分子（９）の荷電粒子が静電にプレート
電極（２１ｊに付層される状態を説明するために模式的
に示す図である。ウェハ（６）上部の気相中でに、上記
反応により、シリコン酸化分子（Ｓ１０２）ｔ９１が形
成される。これら分子は、反応室（１）のある温度条件
における熱運動が行なわれ、一部が相互に衝突すること
になる。

これにより、衝突分子はその最外殻ぼ子が励起されて正
荷Ｘ１ｌｃ位子（Ｓ１０２”）となる。

ところで、静電プレート電極（２＋１には所定１α流電
圧、例えば５ｏｏｖ〜１０ｋＶａ／ｆの負１「圧が印加
されており、そのに面でに負に帝五されている。そのの
ため、上記静電プレート電極引）近傍の上記正荷電粒子
（Ｓ　１０２“）框、上記静′、埋プレート電極叱ｌ）
に引六寄せられ、捕獲される。この捕獲さｎ、たものに
クーロン力によって保持された状態となる。

従って、この作用によって、上記静′ぼプレート電極ρ
１）近傍でのシリコン酸化分子（ＳｉＯｚ）　ｉ９）の
密度分布が小さくなってしまう。そこで、上記シリコン
酸化分子（Ｓｉ０２）　（９１は、均等な密度分布にな
ろうとして、熱運動により密度の小さい方向に拡散する
現象が起こる。こ才つ、が）順次行なわれて、上記静電
プレート電極引）への正荷電粒子（Ｓ　１０２”　）の
付層が行なわれることになる。このように付着されたも
のぼ、クーロン力によって保持さ力７、再び剥離される
ことも抑止される。

なお、この場合においても、上記静１にプレート電極シ
ｌ）の開口（２１ａ　）金通り抜けたガスに、反応室（
１１の内壁に達して、シリコン酸化分子（ＳＩ０２）に
よる堆積物（ＩＩ＋を形成させるが、その鼾が低減さセ
るばかりでなく、この内壁より剥離した場合でも上記静
１１ブレーｈ　１０１１が防護の役目全果たし、それら
に排気されることになり、ウェハ（６１七に達すること
にない。また、上記静電プレート電極引）の設置により
、ウェハ（６）上部の気相中において、シリコン醒化ｇ
ｋ　（１２１の形成に寄与しないシリコン酸化分子（Ｓ
ｉ０２）　（９１が凝集することにより＊　＊　００１
となってウェハ（６１に付層することが抑制される。

このように、気相中のシリコン所化分子（９）の凝集に
よるウェハ（６１上への異物付ｆＭおよび反応’Ｕ　Ｉ
ｌｌ内壁而の面積＠（ｌｌ＋からのウェハ（６１上への
異物付着が抑狙１されることになり、ウェハ（６１上に
高品質のシリコン酸化膜（１２１の形成が行なわれるこ
とになる。

ところで、上記静電プレート電極２１に、着脱自在に形
成されているものであり、清掃時等においてに、動作時
に上記静電プレート環Ｖ、Ｍ　＠＋１への印加電圧を遮
断し、予め準備した池の静電プレート環！ＩＩ２＋１と
交換されるようになされる。これによって作業時間の短
縮が図られるばかりか、清掃時等に反応室Ｉ１１内部か
らの異物発数による装置周辺の清浄度の低下の防止が図
られることにもなる。

−！！た、上記静電プレート電極引）は、代表的にはス
テンレス、アルミニウム、銅、モリブデン等よりなる金
；・ｉ板で形成されるものであるが、カーボン等よりな
る導体板の表面に数μｍ−数百、１１ｍの絶縁膜、例え
ばシリコン酸化膜、アルミナ等をコーティングさせ念も
のであってもよい。ｃの場合には、第２図に示す如く、
直流電圧を印加することによって、絶縁膜内部で両荷電
状態となり、その表面部では負に荷”区され、正荷電粒
子（ｓｔｏ２＋）の捕獲効率がさらに大きなものとなる
。

ところで、第３図はこの発明の他の実施例を示す図であ
る。このものに、他の静電プレート電極内が、上記反応
室ｔｌ＋の内壁に沿うように配設されている。この場合
には、上記他の静電プレート電極−の面８ｔヲ大きく形
成可能となり、さらに正荷電粒子（ｓｓｏｚ”）の捕獲
効率の向上が期待される。

なお、上記実施例の説明において、シリコン酸化分子（
Ｓ１０２）　＋９１の衝突により生成される正荷電粒子
（Ｓ１０２”）を、逆荷重となされた静電プレート電極
１２１）に付着させる場合について述べたが、負荷電粒
子を生成させるものにあってに、上記静電プレート電極
嬶）の表面が正に荷電されるものとなされればよい。

また、基板（６）がシリコン単結晶よりなるものについ
て述べ友が、ガリウム・ヒ素等よりなる他の基板であっ
てもよく、上記と同様の効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、薄膜を形成させる反
応室の内部に、直流゛シ圧を印加させて薄膜形成にを与
しない粒子を付着させる電極を配役させるようＶこした
ので、気相中の異物となりつる粒子を有効に捕獲するこ
とができ、被処理基板への異物付着が抑制されて高品質
の薄膜形成が行なわれ、半導体装置の高信頼度化が図ら
れる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の薄膜形成装置の概略断面
構造を示す図、第２図にシリコン酸化膜分子からの正＃
電粒子の生成ｌｌｌ！１！構と静電プレード１＋Ｌ極へ
の正荷電粒子の付着機構とを説明するために模式的に示
す図、第３図框この発明の他の実施例の薄膜形成装置の
概略断面構造を示す図、第４図に従来の薄膜形成装置の
戦略断面構造を示す図、第５図μ第４図に示す装置を用
いて基板へのシリコン酸化膜形成と異物付着とを説明す
るために模式的に示す図である。 図において、（ｌ）に反応室、（６１ぼウェハ、（８）
はガスの流れ、ｆ１２１ｔ’Ｘシリコン酸化膜、１２１
１に静電プレート電極、固は直流高電圧電源、轍に他の
静電プレート″イ極である。 なお、図中、同一符号に同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室に被処理基板を収納し、ガスを導入して上
   記基板に薄膜を形成させる化学気相成長装置において、 上記反応室の内部に、直流電圧を印加させて薄膜形成に
   寄与しない粒子を付着させうる電極が配設されることを
   特徴とする薄膜形成装置。