JPH09275100A - 薄膜成膜装置および成膜方法 - Google Patents

薄膜成膜装置および成膜方法

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JPH09275100A
JPH09275100A JP8281196A JP8281196A JPH09275100A JP H09275100 A JPH09275100 A JP H09275100A JP 8281196 A JP8281196 A JP 8281196A JP 8281196 A JP8281196 A JP 8281196A JP H09275100 A JPH09275100 A JP H09275100A
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Takashi Yamamuro
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Hiroyuki Akai
博之 赤井
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    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜成膜装置を使用して基板上にSi酸化膜
を形成する場合、反応室内に堆積物が付着し、次の薄膜
成膜工程において堆積物が基板に付着して汚染源となり
膜質が低下するという問題点があった。 【解決手段】 金属製反応室内1の基板設置台3を含む
内壁をフッ素樹脂製カバー10で覆い、基板設置台3に
薄板状基板2を載置した後、H22とSiH4とを薄板
状基板2表面に供給してSi酸化膜の成膜を行う。薄板
状基板2を取り出した後、無水フッ酸と水蒸気とを同時
に反応室1内に導入して反応室1内に付着したSi酸化
膜の堆積物を除去する。 【効果】 反応室内が腐食されることなく、反応室内の
堆積物を短時間に確実に除去することのできる薄膜成膜
装置および成膜方法が得られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体製造装置お
よび半導体装置の製造方法に関し、特に超LSI多層配
線用絶縁膜であるSi酸化膜を形成する薄膜成膜装置お
よびその成膜方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年目覚ましい発展をとげている半導体
工業において、CVDや真空蒸着などによる薄膜形成プ
ロセスは欠くことの出来ない重要な製造工程の一部であ
り、現在多数の薄膜成膜装置が稼働している。
【0003】図2は従来の薄膜成膜装置を示す構成断面
図である。図において、1は金属性密閉反応室、2は薄
板状基板、3は温調機能付き基板設置台、4は反応ガス
供給配管、5は金属性ガス吹き出し口、6は堆積物除去
用ガス供給配管、7は高周波電源である。薄板状基板2
にSi酸化膜を形成する場合、まず薄板状基板2を基板
設置台3上に載置した後、反応室1を真空に引く。薄板
状基板2を基板設置台3により所定温度に設定した後、
反応ガス供給配管4から供給されるH22とSiH4
を金属性ガス吹き出し口5より薄板状基板2表面に供給
する。これら反応ガスと薄板状基板2表面とを反応させ
ることによって薄板状基板2上にSi酸化膜を形成す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜成膜装置お
よび成膜方法は以上のようであり、薄板状基板2上にS
i酸化膜を形成する工程において、図2に示すようにS
i酸化膜は薄板状基板2上ばかりでなく反応室1内壁や
反応室1内部品、特に薄板状基板2とほぼ同じ温度に保
たれている基板設置台3に堆積する。その堆積物は次の
薄膜成膜工程において薄板状基板2に付着して汚染源と
なり膜質が低下するという問題点があった。
【0005】この堆積物を除去する方法として、従来は
図2に示すように基板設置台3をアースに落とし、堆積
物除去用ガス供給配管6より供給されたCF4を高周波
電源7によって励起させてプラズマを発生させることに
より行っていた。ところが、このフッ素系プラズマによ
る堆積物の除去はプラズマの電極内には有効であるが周
辺部分には充分ではなかった。また、長時間このフッ素
系プラズマを使用するとプラズマガスによる汚染がおこ
るという問題点もあった。
【0006】これらを解決するものとして、特開平3−
94059号公報にはTEOS酸化膜成膜装置において
フッ化水素を導入して反応室内壁の堆積物を除去した
後、水蒸気でフッ化水素を除去する方法および装置が開
示されている。しかしこの方法では除去速度が遅く生産
性が低くなるという問題点があった。また、装置につい
ては反応室は金属で出来ているので、内部がフッ化水素
によって腐食されてしまうという問題点があった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、反応室内が腐食されることな
く、反応室内の堆積物を短時間に確実に除去することの
できる薄膜成膜装置および成膜方法を提供することを目
的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る薄膜成膜装置は、反応室と、上記反応室内において基
板を載置する基板設置台と、上記基板にSi酸化膜を形
成するための成膜ガスを供給する成膜ガス供給手段と、
上記Si酸化膜形成時に上記反応室内に付着した堆積物
を除去するための水蒸気と無水フッ酸とを同時に供給す
る堆積物除去ガス供給手段とを備えるようにしたもので
ある。
【0009】この発明の請求項2に係る薄膜成膜装置
は、成膜ガスをH22とSiH4とし、反応室内壁およ
び反応室内部品をフッ素樹脂で覆うようにしたものであ
る。
【0010】この発明の請求項3に係る薄膜成膜装置
は、反応室内壁および基板設置台との間に閉空間を形成
するようにフッ素樹脂壁を設け、上記閉空間に窒素を供
給する手段および上記閉空間を排気する手段を備え、上
記反応室内と上記閉空間との圧力値が等しくなるように
したものである。
【0011】この発明の請求項4に係る成膜方法は、反
応室内の基板設置台上に基板を載置し、上記反応室内を
真空にした後上記基板を所定温度に設定し、上記基板表
面に成膜ガスを供給してSi酸化膜を形成する成膜工程
の前または後において、上記反応室内に無水フッ酸と水
蒸気とを同時に供給して、上記反応室内部に付着した堆
積物を除去する工程を備えるようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の薄膜成膜装置を示す構
成断面図である。図において1は金属製密閉反応室、2
は薄板状基板、3は温度制御用のヒーターと冷媒配管と
を内部に備えた温調機能付き基板設置台、4は反応ガス
供給配管、5aはフッ素樹脂製ガス吹き出し口、6aは
堆積物除去用ガス供給配管であり、反応ガス供給配管4
から分岐して配管されている。8はエアー圧により操作
されるガス供給弁、9は堆積物除去用ガス専用吹き出し
口、10はフッ素樹脂製カバー、11はN2供給配管、
12はN2パージ部圧力調整用排気バルブ、13はN2
ージ部圧力調整用圧力センサー、14は反応室1の圧力
調整用排気バルブ、15は反応室1の圧力調整用圧力セ
ンサーである。
【0013】次に、図1に示した薄膜成膜装置およびS
i酸化膜の形成方法について説明する。図に示すよう
に、金属性の密閉反応室1内に備えられた温調機能付き
基板設置台3に薄板状基板2を載置した後、反応室1内
を真空に引く。基板設置台3にはヒーターや冷媒配管が
内蔵されており、これらの機能によって基板設置台3を
−10℃から30℃程度に保つことによって成膜時の薄
板状基板2の温度制御を行う。その後、反応ガス供給配
管4からSiH4とH22とをフッ素樹脂製ガス吹き出
し口5aより薄板状基板2上に供給して反応させること
によって薄板状基板2上にSi酸化膜の成膜を行う。こ
のとき、Si酸化膜は薄板状基板2上ばかりでなく反応
室1内壁や反応室1内部品、特に薄板状基板2とほぼ同
じ温度に保たれている基板設置台3などにも堆積する。
【0014】その後、反応室内1の堆積物を除去するた
めに、薄板状基板2を取り出した後、反応室1内を真空
に保ち、反応ガス供給配管4から分岐して配管されてい
る堆積物除去用ガス供給配管6aより無水フッ酸と水蒸
気とを同時に導入して、フッ素樹脂製ガス吹き出し口5
aおよび反応室1内の堆積物除去を行う。さらに、堆積
物の付着量の多い部分近くに堆積物膜除去用ガス専用吹
き出し口9を設け、やはり膜除去用ガス供給配管6aよ
り無水フッ酸と水蒸気とを導入して堆積物除去を行う。
このとき、無水フッ酸のみを導入するよりも水蒸気を添
加したほうが無水フッ酸のイオン化が促進され、反応室
1内の堆積物を短時間に確実に除去することができる。
【0015】また、ガス吹き出し口5aはフッ素樹脂製
とし、基板設置台3を含む金属製反応室1内壁にはフッ
素樹脂製カバー10を設けている。成膜用ガスおよび堆
積物除去用ガスは反応室1のフッ素樹脂製カバー10の
内部にのみ供給される構造となっており、金属製反応室
1内が無水フッ酸によって腐食されることから保護して
いる。これはSiH4とH22との反応を用いたSi酸
化膜形成装置では成膜温度が100℃以下であるために
フッ素樹脂によるコーティングが可能であることによ
る。
【0016】さらに、フッ素樹脂製カバー10と金属製
反応室1内壁との間はN2供給配管11から供給される
2によってパージされ、N2パージ部圧力調整用圧力セ
ンサー13の示すN2パージ部の圧力値と反応室1の圧
力調整用圧力センサー15の示す反応室1内部の圧力値
とが等しくなるようにN2パージ部圧力調整用排気バル
ブ12およびN2パージ部圧力調整用圧力センサー13
が作動し制御する構造となっている。これにより、フッ
素樹脂製カバー10を透過するフッ素ガスの量を低減で
きるとともに透過したフッ素ガスを速やかに排気するこ
とができ、金属製反応室1内の腐食をさらに防御でき
る。
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、反応室
と、上記反応室内において基板を載置する基板設置台
と、上記基板にSi酸化膜を形成するための成膜ガスを
供給する成膜ガス供給手段と、上記Si酸化膜形成時に
上記反応室内に付着した堆積物を除去するための水蒸気
と無水フッ酸とを同時に供給する堆積物除去ガス供給手
段とを備えるようにしたので、反応室内の堆積物を短時
間に確実に除去することができる効果がある。
【0018】また、成膜ガスをH22とSiH4とし、
反応室内壁および反応室内部品をフッ素樹脂で覆うよう
にしたので、成膜温度をフッ素樹脂使用可能範囲に設定
することができ、金属製反応室内が無水フッ酸によって
腐食されることを防止できる効果がある。
【0019】また、反応室内壁および基板設置台との間
に閉空間を形成するようにフッ素樹脂壁を設け、上記閉
空間に窒素を供給する手段および上記閉空間を排気する
手段を備え、上記反応室内と上記閉空間との圧力値が等
しくなるようにしたので、フッ素樹脂壁を透過するフッ
素ガスの量を低減できるとともに透過したフッ素ガスを
速やかに排気することができ、金属製反応室内の腐食を
防止できる効果がある。
【0020】また、反応室内の基板設置台上に基板を載
置し、上記反応室内を真空にした後上記基板を所定温度
に設定し、上記基板表面に成膜ガスを供給してSi酸化
膜を形成する成膜工程の前または後において、上記反応
室内に無水フッ酸と水蒸気とを同時に供給して、上記反
応室内部に付着した堆積物を除去する工程を備えるよう
にしたので、反応室内の堆積物を短時間に確実に除去す
ることができ、基板上に品質の良好なSi酸化膜を形成
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の薄膜成膜装置を示す構成断面図で
ある。
【図2】 従来の薄膜成膜成装置を示す構成断面図であ
る。
【符号の説明】
1 金属製密閉反応室、2 薄板状基板、3 基板設置
台、4 反応ガス供給配管、5a フッ素樹脂製ガス吹
き出し口、6a 堆積物除去用ガス供給配管、10 フ
ッ素樹脂製カバー、11 N2供給配管、12 N2パー
ジ部圧力調整用排気バルブ、13 N2パージ部圧力調
整用圧力センサー、14 反応室圧力調整用排気バル
ブ、15 反応室圧力調整用圧力センサー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山室 崇 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 赤井 博之 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 中村 正 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室と、上記反応室内において基板を
    載置する基板設置台と、上記基板にSi酸化膜を形成す
    るための成膜ガス供給手段と、上記Si酸化膜形成時に
    上記反応室内に付着した堆積物を除去するための水蒸気
    と無水フッ酸とを同時に供給する堆積物除去ガス供給手
    段とを備えたことを特徴とする薄膜成膜装置。
  2. 【請求項2】 成膜ガスをH22とSiH4とし、反応
    室内壁および反応室内部品をフッ素樹脂で覆うようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の薄膜成膜装置。
  3. 【請求項3】 反応室内壁および基板設置台との間に閉
    空間を形成するようにフッ素樹脂壁を設け、上記閉空間
    に窒素を供給する手段および上記閉空間を排気する手段
    を備え、上記反応室内と上記閉空間との圧力値が等しく
    なるようにしたことを特徴とする請求項2記載の薄膜成
    膜装置。
  4. 【請求項4】 反応室内の基板設置台上に基板を載置
    し、上記反応室内を真空にした後上記基板を所定温度に
    設定し、上記基板表面に成膜ガスを供給してSi酸化膜
    を形成する成膜工程の前または後において、 上記反応室内に無水フッ酸と水蒸気とを同時に供給し
    て、上記反応室内部に付着した堆積物を除去する工程を
    備えたことを特徴とする成膜方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002007197A1 (fr) * 2000-07-18 2002-01-24 Applied Materials Inc. Adaptateur, chambre et dispositif de traitement au plasma
JP2002105649A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Toppan Printing Co Ltd 真空成膜装置及び真空成膜方法
EP1209249A3 (en) * 2000-11-27 2003-06-04 Canon Sales Co., Inc. Semiconductor manufacturing system and method for cleaning the same
JP2010059495A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体

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