JPH0347968A - 成膜処理装置及び方法 - 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］ この発明は半導体ウェハ等の被処理基板に膜を形成する
ための成膜処理装置に関する。

［従来の技術］ デバイスの高密度化、高速化の中で配線構造の多層化及
び低抵抗化が重要度を増し、ゲート配線しとて金属又は
金属シリサイドを用いる技術が開発されている。このよ
うな金属膜を形成する手法としてメタルＣＶＤがある。

すなわち、メタルＣＶＤ装置においては、処理室用のサ
セプタに保護された半導体ウェハを高温に加熱し、処理
室内に反応ガスとしてＷＦＧ（六フッ化タングステン）
や５ＩＨ４（シラン）を供給すると共に真空排気する。

これにより例えばＳｉ、Ａρ等の基板２１に酸化８２２
を形成した半導体ウェハ２０表面においては、第４図に
示すように５ｉ０２等、反応ガスに対し非選択性の酸化
膜２２との間の孔部分に選択的にＷ（タングステン）膜
４０が形成される。

ところで、このようなメタルＣＶＤ装置においては、Ｃ
ＶＤ処理に先立って処理室内の自然酸化膜をエツチング
により除去するセルフクリーニングが行われる。このた
めメタルＣＶＤ装置ではサセプタとして５ｉＣ（炭化ケ
イ素）、金属等の電極材料を用い、このサセプタに高周
波電圧を印加してまずエツチング用ガスにより自然酸化
膜を除去した後、次いで前述のＣＶＤ反応が行なわれる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなエツチングのためにサセプタ
に必要とされる電極材料（ＳｉＣ１金属等）は、また金
属膜形成用の反応ガス（ＷＦｃ等）に対し非選択性材料
ではないため、第４図に示すように成膜反応時にサセプ
タ３０のウェハ２０が設置される部分以外の周辺部にタ
ングステン等が付着する。このようなサセプタ３０への
デポ４１は、はがれやすくパーティクル発生の原因とな
りやすい。特に、成膜工程の前工程として自然酸化膜を
除去するエツチングを行う装置においては、エツチング
時これらがパーティクルとしてウェハ汚染の大きな原因
となる。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の成膜処理装置における問題点を解決
し、パーティクルの発生を最小限に押え、極めてクリー
ンな状態で成膜を行うことのできる成膜処理装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成する本発明の成膜処理装置は、処
理室内に配置した被処理基板に所定の反応ガスを供給し
て膜を形成する装置において、前記被処理基板の設置台
は前記被処理基板の設置部又、設置台３周囲の処理室１
上壁には複数本の排気管７が接続されており、これら排
気管７は排気のコンダクタンスが高くならないように一
つの排気管に集合され排気口に接続されている。

また、処理室１内の下部には、反応ガス例えばＷＦ、（
六フッ化タングステン）とキャリアガスであるＡｒ（ア
ルゴン）との混合気体、５ｉＨ４（シラン）とＡｒとの
混合気体及びＮ２ガス又はＮ２ガスを処理室内１に供給
するためのガス導入機構８．９が設けられており、更に
これら反応ガスのガス流を制御するためのガス流制御板
１０が設置台３と対向して設けられている。ガス流制御
板１０は駆動機構１１によって上下に移動可能で、最適
な位置に調整することで半導体ウェハ２の被処理面に、
より均一に反応ガスが接するようにその流れを制御する
。又、設置台３は図示しない高周波電源に接続されてお
り、エツチングの際の平板電極を兼ねている。尚、処理
室１、ガス流制御板１０等はすべてグランドレベルにな
っている。

このように電極を兼ねる設置台３はＳｉＣ（炭分を除い
て前記反応ガスに対し非選択性の材料で被覆されている
ものである。

［実施例］ 以下、本発明の成膜処理装置をメタルＣＶＤ装置に適用
した一実施例につき図面に基き説明する。

第１図に示すＣＶＤ装置の処理室１は、例えばＡｆｉ（
アルミニウム）から成る円筒状の反応室で、内部を気密
に保持するとともに図示しない冷却機構により壁面は冷
却可能に構成されている。

また、上記処理室１内の上部には、被処理基板である半
導体ウェハ２を被処理面が下向きになるように設置する
設置台３が設けられている。

この設置台３には、半導体ウェハ２の外周縁部を係止し
て設置台３に固定するための支持体５が設けられており
、支持体５は例えばエアシリンダ等の昇降機構４によっ
て駆動される。

更に、設置台３の上方には、設置台に設置された半導体
ウェハを所定の温度例えば２００〜４００℃に加熱する
ためのＩＲランプ６が設けられている。

４− 化ケイ素）、金属などの電極を構成する材料から成り、
更に、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように半導体ウェハ
２が設置される部分を除く外周部分３ａは反応ガスに対
し非選択性の材料３ａによって被覆されている。

このような材料は、反応ガスによってデポを生じない材
料であり、反応ガスとして前述のＷＦ、、ＳｉＨ４を用
いた場合、例えば石英（Ｓｉｎ２）が好適である。

被覆３ａは設置台３を半導体ウェハ２よりわずかに大き
い、同形のマスク材でマスクした上で成膜することによ
り形成することができる。

被覆しない部分の大きさ、すなわちマスク材の大きさは
、設置台３の中央に半導体ウェハ２を設置する際の位置
合わせの精度を考慮し、被覆３ａとウェハ２との間隙ｄ
が例えば３〜５ｍｍ程度となるようにする。間隙ｄが大
きすぎると、この部分に反応ガスによるデポが生じ好ま
しくない。又、間隙ｄが狭すぎると、半導体ウェハ２を
設置する際、高精度な位置合わせが必要となり、実用的
でない。

以」二のような構成において、本実施例のメタルＣＶＤ
装置の動作を説明する。

まず、ＣＶＤ工程に先立ってセルフクリーニングを行う
。すなわち、設置台３に所定の周波数の高周波電源の電
圧を印加し、ガス導入機構８．９より例えばＮＦ３（三
フッ化窒素）のようなエツチングガスをＡｒ（アルゴン
）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎ２（窒素）　、Ｎ２　（水素
）等のキャリアガスと共に供給し、所定の減圧下、例え
ば０．０５〜０．３Ｔｏｒｒ下常温〜５００℃でエツチ
ングすることにより処理室内の自然酸化膜を除去する。

次いで高周波電源をＯＦＦにすると共にエツチングガス
の供給を停止し、処理室内のエツチングガスを排気し次
のＣＶＤ工程に入る。

次に図示しない搬送系において処理すべき半導体ウェハ
２を取り出し、公知の光学手段等によりオリフラ合わせ
及びセンタ合わせを行う。このように位置決めされた半
導体ウェハ２をロボッ１〜アーム等の搬送手段で、設置
台３に設置すると共に、のデボを防止することができる
。

従って、前工程であるエツチング工程で自然酸化膜をエ
ツチングする際にも、デボ材のエツチングによるパーテ
ィクルの発生が防止でき、処理室１内での半導体ウェハ
へのパーティクル付着を極力少なくすることができる。

尚、本実施例はメタルＣＶＤ装置について述べたが、本
発明はメタルＣＶＤ装置のみならず、チン化シリコン（
ＳｉＮ４）膜、酸化膜等を形成する各種成膜処理装置に
適用できるのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明の成膜処理装
置によれば、被処理体の設置される設置台の非設置部分
を反応ガスに対し非選択性の材料で保護しているのでそ
の部分への膜形成物質のデボ、それによるパーティクル
の発生を防止することでき、極めてクリーン度の高い処
理を行うことができる。

特に本発明の成膜処理装置はエツチング等の異昇降機構
４の駆動により支持体５を上昇させて半導体ウェハ２を
設置台３に固定する。

ここで、半導体ウェハ２は予めオリフラ合わせ及びセン
タ合わせがされているので設置台３の被覆３ａがない中
央部に設置される。

このように半導体ウェハ２を固定した後、設置台３上の
半導体ウェハ２をＩＲクランプにより予め加熱し、半導
体ウェハ２をＣＶＤ反応に適当な温度例えば２００〜４
００°Ｃに設定する。しかる後にガス流制御板１０の高
さを所定位置に調整し、ガス導入機構８．９より所定の
反応ガスを導入すると共に排気管８より所定の真空排気
を行う。

これにより例えば第３図に示すように半導体ウェハ２の
シリコン２ａ上に形成されたオキサイド２ｂとオキサイ
ド２ｂの間にある配線間接続穴に選択的にタングステン
膜２ｃを形成することができる。

この場合、設置台３の半導体ウェハ２が設置されていな
い面３ａは石英等の反応ガスに対する非選択材料で被覆
されているので、この部分３ａへ一 種工程を統合したプロセス用の装置として最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成膜処理装置の一実施例を示す全体構
成図、第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同装置の要部を
示す平面図及び断面図、第３図は被処理基板における成
膜の状態を示す断面図、第４図は従来の成膜処理装置に
おける成膜の状態を示す図である。 １・・・・・・・処理室 ２・・・・・・・被処理基板 ３・・・・・・・設置台 ３ａ・・・・・被覆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 処理室内に配置した被処理基板に所定の反応ガスを供給
   して膜を形成する装置において、前記被処理基板の設置
   台は前記被処理基板の設置部分を除いて前記反応ガスに
   対し非選択性の材料で被覆されていることを特徴とする
   成膜処理装置。