(57)【要約】【課題】  表面に凹部を有する対象物について、空孔を生じることなく速やかに成膜することが可能な技術を提供することを目的としている。【解決手段】  本発明の装置は、表面に凹部を有する対象物に成膜する装置である。その装置は、対象物を収容する密閉容器と、密閉容器に原料ガスを導入するガス導入口と、密閉容器内の原料ガスを液化する液化手段と、密閉容器内の対象物を加熱する加熱手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部を有する対象物に成膜する装置であって、
対象物を収容する密閉容器と、
密閉容器内に原料ガスを導入するガス導入口と、
密閉容器内の原料ガスを液化する液化手段と、
密閉容器内の対象物を加熱する加熱手段と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記液化手段が、密閉容器内の原料ガスを加圧する加圧装置である請求項１の成膜装置。
【請求項３】
前記液化手段が、密閉容器内の原料ガスを冷却する冷却装置である請求項１または２の成膜装置。
【請求項４】
前記加熱手段が、密閉容器内の対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置である請求項１から３の何れか一項の成膜装置。
【請求項５】
表面に凹部を有する対象物に成膜する方法であって、
密閉容器に対象物を収容する工程と、
密閉容器内に原料ガスを導入する工程と、
密閉容器内の原料ガスを液化する工程と、
密閉容器内の対象物を加熱する工程と
を備える成膜方法。
【請求項６】
前記液化する工程において、密閉容器内の原料ガスを加圧することで原料ガスを液化する請求項５の成膜方法。
【請求項７】
前記液化する工程において、密閉容器内の原料ガスを冷却することで原料ガスを液化する請求項５または６の成膜方法。
【請求項８】
前記加熱する工程において、密閉容器内の対象物にマイクロ波を照射することで対象物を加熱する請求項５から７の何れか一項の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に成膜する技術に関する。特に表面に凹部を有する対象物に成膜する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物である半導体ウェハの表面に成膜する技術が従来から知られている。この種の技術では、対象物を収容した反応室に原料ガスを導入して、対象物の表面において原料ガスに分解反応を生じさせて、対象物の表面に成膜する。このような技術が、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３２５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対象物の表面にホールやトレンチなどの凹部が形成されている場合、膜の成長速度を上げると、凹部の隅々まで原料が行き渡る前に外側から膜が形成されてしまい、凹部に形成される膜に空孔を生じてしまう。凹部に形成される膜に空孔を生じることなく、速やかに成膜することが可能が技術が必要とされている。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、表面に凹部を有する対象物について、空孔を生じることなく速やかに成膜することが可能な技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面に凹部を有する対象物に成膜する装置として具現化される。その成膜装置は、対象物を収容する密閉容器と、密閉容器に原料ガスを導入するガス導入口と、密閉容器内の原料ガスを液化する液化手段と、密閉容器内の対象物を加熱する加熱手段とを備えている。
【０００７】
本発明の成膜装置では、密閉容器に対象物を収容して、原料ガスを導入する。その後に、密閉容器内の原料ガスを液化させると、対象物の表面に液化した原料が結露する。この際に、対象物の表面の凹部においても、凹部の内側表面に液化した原料が結露する。その後に、対象物を加熱することで対象物の表面温度が上昇し、対象物の表面に付着した原料による成膜反応が促進され、対象物の表面に膜が形成される。この成膜装置によれば、成膜速度を速めた場合であっても、対象物の表面の凹部の内側表面に液化した原料が行き渡っているので、凹部に形成される膜に空孔を生じてしまうことがない。
【０００８】
上記の成膜装置では、液化手段が、密閉容器内の原料ガスを加圧する加圧装置であることが好ましい。
【０００９】
加圧によって原料ガスが高圧となると、原料ガスは液化する。この成膜装置によれば、簡易な構成で、密閉容器内の原料ガスを液化することができる。
【００１０】
上記の成膜装置では、液化手段が、密閉容器内の原料ガスを冷却する冷却装置であることが好ましい。
【００１１】
冷却によって原料ガスが低温となると、原料ガスは液化する。この成膜装置によっても、簡易な構成で、密閉容器内の原料ガスを液化することができる。
【００１２】
なお、密閉容器内の原料ガスを冷却する際には、密閉容器を冷却することで内部の原料ガスを冷却してもよいし、対象物を冷却することで表面近傍の原料ガスを冷却してもよい。いずれの場合であっても、対象物の表面に液化した原料ガスが結露し、その後に加熱手段が対象物を加熱することで、凹部に形成される膜に空孔を生じることなく成膜することができる。
【００１３】
上記の成膜装置では、加熱手段が、密閉容器内の対象物にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置であることが好ましい。
【００１４】
この成膜装置によれば、液化した原料を再び蒸発させてしまう前に、対象物の温度を上昇させて、表面に付着した原料の成膜反応を促進することができる。
【００１５】
本発明は、表面に凹部を有する対象物に成膜する方法としても具現化される。その成膜方法は、密閉容器に対象物を収容する工程と、密閉容器に原料ガスを導入する工程と、密閉容器内の原料ガスを液化する工程と、密閉容器内の対象物を加熱する工程とを備えている。
【００１６】
上記の成膜方法では、液化する工程において、密閉容器内の原料ガスを加圧することで原料ガスを液化することが好ましい。
【００１７】
上記の成膜方法では、液化する工程において、密閉容器内の原料ガスを冷却することで原料ガスを液化することが好ましい。
【００１８】
上記の成膜方法では、加熱する工程において、密閉容器内の対象物にマイクロ波を照射することで対象物を加熱することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表面に凹部を有する対象物について、空孔を生じることなく速やかに成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）  密閉容器は、気密性、及び耐圧性を有している。
（特徴２）  密閉容器は、例えば石英やアルミナのように、マイクロ波を透過し、かつ断熱性の高い材料で形成されている。
（特徴３）  原料ガスはジシラン（Si2H6）ガスである。
【実施例１】
【００２１】
図１に、実施例１の成膜装置１００の構成を示す。成膜装置１００は、半導体ウェハＷの表面に成膜する装置である。半導体ウェハＷの表面には複数のトレンチが形成されている。
【００２２】
図１に示すように、成膜装置１００は、主に、密閉容器１０２と、ガス導入管１０４と、給気ポンプ１０６と、排気管１３０と、排気ポンプ１３４と、マイクロ波照射装置１０８を備えている。
【００２３】
密閉容器１０２は、半導体ウェハＷを収容する容器であり、断熱性に優れた保温容器１１０と耐圧性に優れた圧力容器１１２を備えている。圧力容器１１２は、保温容器１１０を取り囲むように形成されている。圧力容器１１２と保温容器１１０の境界部の一部に、マイクロ波照射装置１０８が配置されている。
【００２４】
保温容器１１０は、本体部１１４と保温蓋１１６によって構成されている。保温容器１１０は、石英で形成されている。石英は、マイクロ波を透過し、かつ断熱性に優れた特性を有している。なお、保温容器１１０は、石英に限られず、例えばアルミナで形成することもできる。本体部１１４の内部には、半導体ウェハＷを収容するための収容部１１８が形成されている。収容部１１８には、半導体ウェハＷを支える支持台１２０が形成されている。
【００２５】
本体部１１４には、収容部１１８に半導体ウェハＷを搬入するための導入部１２２が形成されている。収容部１１８は、導入部１２２を通して本体部１１４の外部に繋がっている。収容部１１８を密閉する際には、保温蓋１１６によって本体部１１４の導入部１２２を塞ぐ。これによって、保温容器１１０により断熱性が高く維持された収容部１１８が形成される。
【００２６】
マイクロ波照射装置１０８は、保温容器１１０に向けてマイクロ波を照射する装置であり、本体部１１４の外周面１１４ａに配置されている。マイクロ波照射装置１０８から照射されたマイクロ波は、保温容器１１０を透過して収容部１１８に収容された半導体ウェハＷへと照射される。
【００２７】
圧力容器１１２は、本体部１２４と密閉蓋１２６によって構成されている。圧力容器１１２は、耐圧性に優れた素材で形成されている。本体部１２４は、保温容器１１０の本体部１１４の外周面１１４ａとマイクロ波照射装置１０８を取り囲むように形成されている。本体部１２４のうち、保温容器１１０の本体部１１４の導入部１２２が形成された部位には、開口部１２８が形成されている。保温容器１１０の収容部１１８を密閉する際には、保温蓋１１６によって本体部１１４の導入部１２２を塞いだ後に、密閉蓋１２６によって開口部１２８を塞ぐ。これによって、保温容器１１０内には、より断熱性が高く維持されるとともに、圧力容器１１２により耐圧性が高く維持された収容部１１８が形成される。
【００２８】
ガス導入管１０４は、その一端が収容部１１８内で開口しており、他端が密閉容器１０２の外部のジシランガス供給源（図示せず）に連通している。給気ポンプ１０６はガス導入管１０４上に設けられている。給気ポンプ１０６は、ジシランガス供給源から密閉容器１０２の内部の収容部１１８へ供給されるジシランガスの圧力を調整する。ガス導入管１０４には、給気弁１０５が設けられている。
【００２９】
排気管１３０は、その一端が収容部１１８内で開口しており、他端が密閉容器１０２の外部で開放している。排気ポンプ１３４は排気管１３０上に設けられている。排気ポンプ１３４は、収容部１１８の内部から空気や残留ガスを吸引して、密閉容器１０２の外部に排出する。排気管１３０には、排気弁１３２が設けられている。
【００３０】
成膜装置１００は、さらに温度センサ１３４を備えている。温度センサ１３４は、収容部１１８内のガスの温度を測定する。
【００３１】
図２を参照しながら、成膜装置１００による半導体ウェハＷの成膜処理について説明する。
【００３２】
ステップＳ２０２では、収容部１１８に半導体ウェハＷを搬入し、支持台１２０に載置する。半導体ウェハＷの搬入後、保温蓋１１６によって本体部１１４の導入部１２２を塞ぎ、密閉蓋１２６によって本体部１２４の開口部１２８を塞ぐ。
【００３３】
ステップＳ２０４では、排気弁１３２を開き、排気ポンプ１３４を駆動して収容部１１８内の空気を吸引する。収容部１１８内が所定の真空度に到達すると、排気弁１３２を閉じて排気ポンプ１３４を停止する。
【００３４】
ステップＳ２０６では、給気弁１０５を開いて、給気ポンプ１０６を駆動して収容部１１８内へジシランガスを導入する。ステップＳ２０６において、給気ポンプ１０６はジシランガスの給気圧を１気圧に調整している。
【００３５】
ステップＳ２０８では、給気ポンプ１０６によって、ジシランガスの供給圧を４気圧程度まで高める。これによって、ステップＳ２０６で収容部１１８内に導入されたジシランガスが液化し、半導体ウェハＷの表面に液化したジシランが結露する。半導体ウェハＷの表面のトレンチの内側表面にも、液化したジシランが付着する。給気ポンプ１０６による収容部１１８内のジシランガスの加圧がなされた後、給気弁１０５を閉じて、給気ポンプ１０６を停止する。
【００３６】
ステップＳ２１０では、マイクロ波照射装置１０８によって、収容部１１８内の半導体ウェハＷにマイクロ波を照射する。これにより、半導体ウェハＷが加熱されて、半導体ウェハＷの表面温度が上昇する。半導体ウェハの表面温度が３００℃程度まで上昇すると、半導体ウェハＷの表面に結露したジシランの分解反応が起こり、半導体ウェハＷの表面から外側に向けて成膜されていく。半導体ウェハＷのトレンチにおいても、内側表面に付着したジシランの分解反応が起こり、膜が形成されていく。半導体ウェハＷのトレンチの内側表面には液化したジシランが行き渡っているので、半導体ウェハＷのトレンチにおいても空孔のない膜が形成される。なおステップＳ２１０においては、マイクロ波照射装置１０８が照射するマイクロ波の強度は、温度センサ１３４の検出温度に基づいて調整される。マイクロ波の照射を開始してから所定の時間が経過すると、半導体ウェハＷの表面の成膜が完了したと判断して、マイクロ波照射装置１０８によるマイクロ波の照射を終了する。
【００３７】
ステップＳ２１２では、排気弁１３２を開き、排気ポンプ１３４を駆動して、収容部１１８内の残留ガスを吸引する。
【００３８】
ステップＳ２１４では、密閉蓋１２６と保温蓋１１６を開いて、収容部１１８から半導体ウェハＷを搬出する。
【００３９】
本実施例の成膜装置１００では、収容部１１８に導入したジシランガスを給気ポンプ１０６による加圧によって液化する。これによって、半導体ウェハＷの表面に液化したジシランが結露する。半導体ウェハＷのトレンチの内側表面にも、液化したジシランが付着する。その後に、半導体ウェハＷを加熱することによって、表面に付着したジシランが分解反応を起こして、半導体ウェハＷの表面から外側に向けて成膜される。半導体ウェハＷのトレンチの内側表面にも液化したジシランが行き渡っているので、半導体ウェハＷのトレンチにおいても空孔のない膜を形成することができる。
【実施例２】
【００４０】
図３に、第２実施例の成膜装置３００の構成を示す模式図を示す。成膜装置３００の構成は実施例１の成膜装置１００の構成と大部分で同様である。以下では実施例１の成膜装置１００と同様の構成要素については同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４１】
成膜装置３００の収容部１１８には、実施例１の支持台１２０の代わりに、半導体ウェハＷを支持する冷却台３２０が形成されている。冷却台３２０はペルティエ素子を用いた冷却機構を有しており、上部に載置された半導体ウェハＷを冷却することができる。
【００４２】
本実施例の成膜装置３００による半導体ウェハＷの成膜処理では、図２のステップＳ２０８で収容部１１８内のジシランガスを液化する際に、給気ポンプ１０６でジシランガスを加圧する代わりに、冷却台３２０によって半導体ウェハＷを冷却する。これによって、半導体ウェハＷの表面近傍のジシランガスの温度が低下し、半導体ウェハＷの表面に液化したジシランガスが結露する。その後のステップＳ２１０において半導体ウェハＷにマイクロ波を照射すると、半導体ウェハＷの表面温度が上昇し、表面に結露したジシランの分解反応が促進されて、半導体ウェハＷの表面への成膜がなされる。本実施例においても、半導体ウェハＷのトレンチの内側表面に液化したジシランが行き渡っているので、トレンチに形成される膜に空孔を生じることがない。
【００４３】
なおステップＳ２０８で収容部１１８内のジシランガスを液化する際に、給気ポンプ１０６による収容部１１８内のジシランガスの加圧と、冷却台３２０による半導体ウェハＷの冷却（すなわち半導体ウェハＷの表面近傍のジシランガスの冷却）を同時に行う構成としてもよい。このような構成とした場合、単に給気ポンプ１０６によって加圧する場合に比べて、低い圧力でジシランガスを液化することができる。また、このような構成とした場合、単に冷却台３２０によって冷却する場合に比べて、高い温度でジシランガスを液化することができる。
【００４４】
なお上記した各実施例では、マイクロ波照射装置１０８を用いて半導体ウェハＷにマイクロ波を照射して、半導体ウェハＷを加熱する場合について説明した。これ以外にも、例えばフラッシュランプを用いて半導体ウェハＷを加熱する構成としてもよい。
【００４５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は実施例１の成膜装置１００の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は実施例１の成膜装置１００の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は実施例２の成膜装置３００の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００        成膜装置
１０２        密閉容器
１０４        ガス導入管
１０５        給気弁
１０６        給気ポンプ
１０８        マイクロ波照射装置
１１０        保温容器
１１２        圧力容器
１１４        本体部
１１４ａ      外周面
１１６        保温蓋
１１８        収容部
１２０        支持台
１２２        導入部
１２４        本体部
１２６        密閉蓋
１２８        開口部
１３０        排気管
１３２        排気弁
１３４        温度センサ
１３４        排気ポンプ
３００        成膜装置
３２０        冷却台
【図１】
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【図２】
2010147279.tif 000004
【図３】
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