JPH09153484A - 薄膜製造方法および装置 - Google Patents

薄膜製造方法および装置

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JPH09153484A
JPH09153484A JP33402095A JP33402095A JPH09153484A JP H09153484 A JPH09153484 A JP H09153484A JP 33402095 A JP33402095 A JP 33402095A JP 33402095 A JP33402095 A JP 33402095A JP H09153484 A JPH09153484 A JP H09153484A
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JP
Japan
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thin film
gas
film
wafer
cvd
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Application number
JP33402095A
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English (en)
Inventor
Shoichi Shigyo
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CVD成膜中に下地膜からのアウトガス発生
を抑制して均質なCVD成膜を行うCVD膜の製造方法
を提供する。 【解決手段】 下地膜が形成されたウエハ8表面にCV
D成膜を行う前に、前記下地膜中の含有ガス成分を、例
えば、高真空排気して、或いは加熱して、或いはプラズ
マ照射して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の薄膜製
造方法に関する。詳しくは、下地膜中の含有ガス成分を
除去することによって、例えばCVD膜の膜質を改善す
るとともに、ダストを削減するようにした薄膜の製造方
法および装置に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のCVD膜の製造方法として、公開
技報90−19296号に見られるように、ウエハ表面
に付着した水分などの不純物を、CVD成膜を行う前
に、加熱するとともに真空排気して除去するものが知ら
れる。
【0003】また、特開昭61−176125号公報に
見られるように、ウエハ表面に形成された自然酸化膜
を、熱酸化膜を形成する前に、加熱するとともに真空排
気して除去するものも知られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、ウエハの表面の不純物や自然酸化膜
を除去できるが、下地膜中の含有ガス成分を除去するこ
とができない。したがって、CVD成膜中に下地膜から
発生するガス(アウトガス)がCVDプロセスで用いる
反応ガスと反応して、局部的に膜の生成速度が上がり、
均質な膜に制御することが困難になる。また、このアウ
トガスの反応により、異物が形成され、ダストが発生す
る。これを更に詳しく説明すると、下地膜は、一般にプ
ラズマナイトライド、プラズマSiO2酸化膜等から成
り、定期的にプラズマクリーニングをしながら成膜され
る。このクリーニングは、C26ガスと酸素ガスとの混
合ガス、あるいはNF3ガスとN2Oガスとの混合ガス等
のクリーニングガス雰囲気中で高周波放電させて、ドラ
イエッチングしながら行われる。クリーニング後は、ク
リーニングガスをN2ガスでパージするが、完全にパー
ジされない場合、クリーニングガスがC,Fのイオンの
形で下地膜中に含有される。したがって、次工程のCV
D成膜中、下地膜からフッ素系ガス、炭素系ガスが発生
し、特にフッ素系ガスのF2ガスがFの電気陰性度の高
さの為にCVD反応ガスたるハイドライド(水素化物:
SiH4,PH3,B26,AsH3等)のHと反応してH
Fを生成し、ハイドライドを活性化させる。特に吸着性
の高いPH3等は下地膜に吸着し、これが局部的に発生
するアウトガスにより活性化されて局部的に膜の生成速
度が上がり、均質な膜に制御することが困難になる。
【0005】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであって、例えば、CVD等による薄膜形成中
に下地膜からのガスの発生を抑制して均質な成膜を行う
薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、下地膜が形成されたウエハ表面
に薄膜を形成する前に、前記下地膜中の含有ガス成分を
除去することを特徴とする薄膜製造方法を提供する。
【0007】好ましい実施例においては、前記薄膜をC
VDプロセスにより形成することを特徴としている。
【0008】別の好ましい実施例においては、前記含有
ガス成分を高真空排気して除去することを特徴としてい
る。
【0009】別の好ましい実施例においては、前記含有
ガス成分を加熱して除去することを特徴としている。
【0010】別の好ましい実施例においては、前記含有
ガス成分をプラズマ照射して除去することを特徴として
いる。
【0011】別の好ましい実施例においては、前記下地
膜から発生するガスを、薄膜を形成する前に、質量分析
器により分析し、下地膜中の含有ガス成分の量が所定レ
ベル以下のとき、この下地膜が形成されたウエハを反応
室に搬送することを特徴としている。
【0012】別の好ましい実施例においては、反応室の
クリーニング後に残留するガスを、下地膜を形成する前
に、質量分析器により分析し、その量が所定レベル以下
のとき、下地膜を形成することを特徴としている。
【0013】さらに、本発明においては、下地膜が形成
されたウエハ表面に薄膜を形成する薄膜製造装置におい
て、前記下地膜の含有ガス成分をアウトガスとして放出
させるための含有ガス成分除去手段を備えたことを特徴
とする薄膜製造装置を提供する。
【0014】好ましい実施例においては、前記含有ガス
成分除去手段は、真空排気ポンプおよび/または加熱ヒ
ーターおよび/またはプラズマ照射装置からなることを
特徴としている。
【0015】
【作用】例えばCVD成膜を行う前に、下地膜中の含有
ガス成分を、高真空排気等により除去する。これによ
り、CVD成膜中に下地膜からガスが発生されなくなり
又は抑制され、均質な膜を生成することができ、またダ
ストを削減することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は本発明の製造方法を実施す
るための装置の第1実施例を示す構成図である。この装
置は、CVD反応室3の前段にロードロック室1を備え
る構成のものである。CVD反応室3とロードロック室
1の夫々には、バルブ5を介してドライポンプ5、高真
空ポンプ(オイル拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、クラ
イオポンプ等)7、及び質量分析器10が接続され、両
室3,1間の仕切壁にはサセプター1に載せられるウエ
ハ8を受け渡すためのゲートバルブ4が設けられる。
尚、ウエハ8は、この装置に入れられる前にプラズマナ
イトライド、プラズマSiO2 酸化膜等から成る下地膜
が形成されている。
【0017】上記装置によれば、先ず、下地膜が形成さ
れたウエハ8を、ロードロック室1に入れ、ロードロッ
ク室1をドライポンプ6で粗引きし、次いで高真空ポン
プ7で高真空にして、ウエハ8上の下地膜中からプラズ
マクリーニングにより混入したフッ素系ガス、炭素系ガ
スをアウトガスとして放出させる。次いで、この放出さ
れたロードロック室1内のアウトガスを質量分析器10
により分析し、下地膜中の含有ガス成分の量が所定レベ
ル以下になり、準備が完了したのを確認する。その後、
ゲートバルブ4を開き、下地膜から含有ガス成分が除去
されたウエハ8をCVD反応室3に移した後ゲートバル
ブを閉じる。CVD反応室3では、室内のフッ素系ガ
ス、炭素系ガスを再度質量分析器10により分析し前述
と同様に所定レベル以下のときは直ちにCVD成膜処理
を開始する。少しでも所定レベル以上のときは、ロード
ロック室1で行ったと同様に真空排気して下地膜中の含
有ガス成分の量を所定レベル以下の状態にした後、CV
D成膜処理を開始する。
【0018】このように、予め下地膜からプラズマクリ
ーニング時の含有ガス成分を除去した後、CVD成膜を
行うようにしたので、CVD成膜中に、下地膜から所定
レベル以上のクリーニングガスたるフッ素系ガスや炭素
系ガスがアウトガスとして発生することがなく、したが
って、従来技術のように、そのガスがハイドライドから
成るCVD反応性ガスと反応し、それを活性化させ、局
部的に膜の生成速度が上昇することがない。これにより
均質なCVD膜が形成される。また、CVD成膜中に、
アウトガスとCVD反応ガスとの反応作用がないため異
物が形成されず、従ってダストが発生することもない。
【0019】図2は、本発明の製造方法を実施するため
の装置の第2実施例を示す構成図である。この装置は、
CVD反応室3の前段にロードロック室1と反応予備室
2とを備える構成のものである。ロードロック室1に
は、バルブ5を介してドライポンプ6が接続され、反応
予備室2とCVD反応室3の夫々には、バルブ5を介し
てドライポンプ6、高真空ポンプ7、及び質量分析器1
0が接続され、さらに反応予備室2にはプラズマ発生用
の高周波電源11が接続される。また、各室1,2,3
間の仕切壁にはウエハ8を受け渡すためのゲートバルブ
4が設けられる。上記装置によれば、先ず、下地膜が形
成されたウエハ8を、ドライポンプ6で予備排気された
ロードロック室1からゲートバルブ4を開いて反応予備
室2のサセプター9上に載せ、ゲートバルブ4を閉じ
る。次いで、反応予備室2に不活性ガスを導入し、高周
波電源11を駆動させて、プラズマ放電を起こし、ウエ
ハ8の下地膜にプラズマ照射して、下地膜中から含有ガ
ス成分たるクリーニングガスをアウトガスとして放出さ
せる。次いで、不活性ガスの供給を止め、反応予備室2
内をドライポンプ6で粗引きした後、高真空ポンプ7で
高真空に排気し、質量分析器10により予備室2内のガ
スの分析を行う。ウエハ8の下地膜に含まれるガス成分
の量が所定レベル以下であることが確認できれば、CV
D反応室3へのゲートバルブ4を開き、下地膜からクリ
ーニングガスが除去されたウエハ8をCVD反応室3の
サセプター上に移した後、ゲートバルブ4を閉じる。反
応室3での操作は、前記第1実施例と特に異なることは
ないので説明を省略するが、この実施例によっても均質
なCVD膜が形成されると共に、ダストが発生すること
もない。 図3は、本発明の製造方法を実施するための
装置の第3実施例を示す構成図である。この装置は、前
記第2実施例の装置の高周波電源11に代えてヒーター
12を備える構成のものである。したがって、反応予備
室2において、ヒーター12による加熱でウエハ8の下
地膜から含有ガス成分たるクリーニングガスを放出させ
る点を除けば、前記第2実施例の操作と特に異なる点は
ないので説明は省略する。
【0020】この実施例によっても、均質なCVD膜が
形成されると共に、ダストが発生することもない。
【0021】図4は、本発明の製造方法を実施するため
の装置の第4実施例を示す構成図である。この装置は、
反応予備室2に前記第2実施例の高周波電源11と前記
第3実施例のヒーター12とを備える構成のものであ
る。
【0022】したがって、反応予備室2において、高周
波電源11によるプラズマ照射とヒーター12による加
熱とでウエハ8の下地膜から含有ガス成分たるクリーニ
ングガスを放出させる点を除けば、前記第2実施例の操
作と特に異なる点はないので説明は省略する。この実施
例によっても均質なCVD膜が形成されると共に、ダス
トが発生することもない。
【0023】図5は、本発明の製造方法を実施するため
の装置の第5実施例を示す構成図である。この装置は、
バッチ方式のCVD装置で、CVD反応室3内でウエハ
8の下地膜に含有するガス成分を除去する構成のもので
ある。すなわち、CVD反応室3にバルブ5を介してド
ライポンプ6、高真空ポンプ7、質量分析器10及び高
周波電源11が接続され、CVD反応室3内にはヒータ
ー12が設けられる構成のものである。
【0024】上記装置によれば、先ず、CVD反応室3
をドライポンプ6で粗引きし、高真空ポンプ7で高真空
排気すると共に、ウエハ8の下地膜をヒーター12で加
熱して、下地膜から含有ガス成分たるクリーニングガス
を放出させ、CVD反応室3外へ排出する。次いで、C
VD反応室3に不活性ガスを導入し、高周波電源11を
駆動させて、プラズマ放電を起こし、ウエハ8の下地膜
にプラズマ照射して、下地膜中から含有ガス成分たるク
リーニングガスをさらに放出させる。次いで、不活性ガ
スの供給を止め、CVD反応室3内を再度ドライポンプ
6で粗引きした後、高真空ポンプ7で高真空に排気し、
質量分析器10により残留ガスの分析を行う。ウエハ8
の下地膜に含まれるガス成分の量が所定レベル以下であ
ることが確認できれば、CVD成膜処理を開始する。こ
の実施例によっても均質なCVD膜が形成されると共
に、ダストが発生することもない。
【0025】尚、前記第1ないし第4実施例におけるC
VD反応室3を、第5実施例のようなバッチ方式の装置
にすることも可能である。
【0026】また、P−SiNあるいはP−SiO等の
下地膜形成工程においては、定期的に前述のようにフッ
素系ガスを用いたクリーニングが行われ、各クリーニン
グ後にN2ガス等により反応室内がパージされる。この
パージ後に質量分析器を用いて反応室内に残留するフッ
素系クリーニングガスの量を計測し、この残留ガス量が
所定値以下であることを確認してから次の下地膜形成工
程を開始するようにしてもよい。このような方法を用い
れば、下地膜中に混入するガス成分自体を減少させるこ
とができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、下地膜が形成されたウエハ表面に例えばCVD成膜
を行う前に、下地膜中の含有ガス成分を除去するように
したため、CVD成膜中に下地膜から不純物アウトガス
が発生することがなく、従来技術のように不純物アウト
ガスとCVD反応性ガスとが反応して、局部的に膜の生
成速度が上昇したり、異物が形成されることがなくな
り、均質なCVD膜を得ることができると共に、ダスト
の発生を防止できる。
【0028】なお、本発明は、CVD装置を用いたCV
Dプロセスによる薄膜形成方法に限定されず、真空蒸着
装置、スパッタ装置あるいは加熱炉等を用いた半導体ウ
エハ上への成膜プロセスあるいはイオンエッチングやプ
ラズマエッチング等のドライエッチングによる薄膜形成
プロセスに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るCVD膜の製造方法を実施する
ための装置の第1実施例を示す構成図である。
【図2】 本発明に係るCVD膜の製造方法を実施する
ための装置の第2実施例を示す構成図である。
【図3】 本発明に係るCVD膜の製造方法を実施する
ための装置の第3の実施例を示す構成図である。
【図4】 本発明に係るCVD膜の製造方法を実施する
ための装置の第4の実施例を示す構成図である。
【図5】 本発明に係るCVD膜の製造方法を実施する
ための装置の第5の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1:ロードロック室、2:反応予備室、3:CVD反応
室、4:ゲートバルブ、5:バルブ、6:ドライポン
プ、7:高真空ポンプ、8:ウエハ、9:サセプター、
10:質量分析器、11:高周波電源、12:ヒータ
ー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 H01L 21/302 N

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地膜が形成されたウエハ表面に薄膜を
    形成する前に、前記下地膜中の含有ガス成分を除去する
    ことを特徴とする薄膜製造方法。
  2. 【請求項2】 前記薄膜をCVDプロセスにより形成す
    ることを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造方法。
  3. 【請求項3】 前記含有ガス成分を高真空排気して除去
    することを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造方法。
  4. 【請求項4】 前記含有ガス成分を加熱して除去するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造方法。
  5. 【請求項5】 前記含有ガス成分をプラズマ照射して除
    去することを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記下地膜から発生するガスを、薄膜を
    形成する前に、質量分析器により分析し、下地膜中の含
    有ガス成分の量が所定レベル以下のとき、この下地膜が
    形成されたウエハを反応室に搬送することを特徴とする
    請求項1に記載の薄膜製造方法。
  7. 【請求項7】 反応室のクリーニング後に残留するガス
    を、下地膜を形成する前に、質量分析器により分析し、
    その量が所定レベル以下のとき、下地膜を形成すること
    を特徴とする請求項1に記載の薄膜製造方法。
  8. 【請求項8】 下地膜が形成されたウエハ表面に薄膜を
    形成する薄膜製造装置において、前記下地膜の含有ガス
    成分をアウトガスとして放出させるための含有ガス成分
    除去手段を備えたことを特徴とする薄膜製造装置。
  9. 【請求項9】 前記含有ガス成分除去手段は、真空排気
    ポンプおよび/または加熱ヒーターおよび/またはプラ
    ズマ照射装置からなることを特徴とする請求項8に記載
    の薄膜製造装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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