JP2003521579A - 薄膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、半導体素子または平板表示素子用の薄膜を成膜する方法を提供する。反応ガスの間の気相反応を防止するように各反応ガス及びパージガスを周期的に供給する化学蒸着法を通じて、ガス供給サイクルと同期して基板上にプラズマを生成することによって、低温で薄膜を形成することができ、排気時の粒子発生を低減することができる。
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、半導体素子、平板表示素子などの製造に必要な薄膜を形成する方法
に関する。
に関する。
【０００２】
（背景技術）
半導体素子、平板表示素子などの薄膜の例としては、金属膜と、金属酸化膜、
金属窒化膜などの絶縁膜と、キャパシタ、配線及び電極向け薄膜と、拡散防止向
け無機物薄膜などがある。
金属窒化膜などの絶縁膜と、キャパシタ、配線及び電極向け薄膜と、拡散防止向
け無機物薄膜などがある。
【０００３】
これらの薄膜は例えば、スパッタリング法のような物理的蒸着法によって生成
されることができる。しかしながら、スパッタリング法は段差被覆性の悪い薄膜
を生成するため、通常化学蒸着法(ＣＶＤ)が主に用いられる。
されることができる。しかしながら、スパッタリング法は段差被覆性の悪い薄膜
を生成するため、通常化学蒸着法(ＣＶＤ)が主に用いられる。
【０００４】
最も一般的な従来のＣＶＤ法は、図１Ａに示したような装置を通じて行われる
。図１Ａを参照すれば、プロセスガスなどの反応物１１、１２、１３がそれぞれ
対応する流量制御器２１、２２及び２３と弁３０、３１及び３２とを通じて炉１
内へ供給される。この時、参照番号５にて示すように、プロセスガスが一様に流
れるようにシャワーヘッド４が用いられる。反応物原料が低い平衡蒸気圧を有す
る液状または固状であるとき、該原料を適正温度にて加熱して気化させ、気化原
料がキャリアガス１３によって炉１内へ供給され得るように気化器１６を用いる
。このような気化器を用いる場合、キャリアガスによって運搬される原料の初期
部分が流量(flow rate)や原料の濃度の変動のため、バイパス弁３３及び排気管
１８を通じて排気される。その次、バイパス弁３３を遮断し、中央供給管１７に
連結された弁３２を開放することによってキャリアガスを炉１へ供給する。
。図１Ａを参照すれば、プロセスガスなどの反応物１１、１２、１３がそれぞれ
対応する流量制御器２１、２２及び２３と弁３０、３１及び３２とを通じて炉１
内へ供給される。この時、参照番号５にて示すように、プロセスガスが一様に流
れるようにシャワーヘッド４が用いられる。反応物原料が低い平衡蒸気圧を有す
る液状または固状であるとき、該原料を適正温度にて加熱して気化させ、気化原
料がキャリアガス１３によって炉１内へ供給され得るように気化器１６を用いる
。このような気化器を用いる場合、キャリアガスによって運搬される原料の初期
部分が流量(flow rate)や原料の濃度の変動のため、バイパス弁３３及び排気管
１８を通じて排気される。その次、バイパス弁３３を遮断し、中央供給管１７に
連結された弁３２を開放することによってキャリアガスを炉１へ供給する。
【０００５】
前述した従来の装置で行われるＣＶＤ法は、次のような特徴がある。第一、蒸
着に必要な全てのプロセスガス１１、１２及び１３が同時に炉１へ供給されるこ
とによって、図１Ｂに示すように、工程時間１１'、１２'及び１３'の間まで連
続的に成膜される。第二、基板表面におけるプロセスガスの流れ５を一様にする
ためシャワーヘッド４を用いる。
着に必要な全てのプロセスガス１１、１２及び１３が同時に炉１へ供給されるこ
とによって、図１Ｂに示すように、工程時間１１'、１２'及び１３'の間まで連
続的に成膜される。第二、基板表面におけるプロセスガスの流れ５を一様にする
ためシャワーヘッド４を用いる。
【０００６】
このような方法には次のような短所がある。第一、全てのプロセスガスが同時
に炉内に存在するため、プロセスガスが気相にて反応を起こし、段差被覆性を低
下させるか炉を汚す粒子を生成する恐れがある。第二、金属有機化合物を原料と
して用いる場合、連続的な蒸着過程にて膜への炭素不純物の流入を避けることは
困難である。第三、多成分薄膜を蒸着する場合、原料を供給するキャリアガスの
流量を別途に調節して各反応物を炉に供給すれば、全ての反応物は同時に反応し
なければならないので、蒸着膜の造成を正確に制御することが非常に難しくなる
。
に炉内に存在するため、プロセスガスが気相にて反応を起こし、段差被覆性を低
下させるか炉を汚す粒子を生成する恐れがある。第二、金属有機化合物を原料と
して用いる場合、連続的な蒸着過程にて膜への炭素不純物の流入を避けることは
困難である。第三、多成分薄膜を蒸着する場合、原料を供給するキャリアガスの
流量を別途に調節して各反応物を炉に供給すれば、全ての反応物は同時に反応し
なければならないので、蒸着膜の造成を正確に制御することが非常に難しくなる
。
【０００７】
そのような問題を克服するために、プロセスガスを連続的に供給せず、時分割
して独立的にパルス形態で供給する方法が提案されている。
して独立的にパルス形態で供給する方法が提案されている。
【０００８】
このような蒸着方法でプロセスガスを供給する一例が図２Ａに示されている。
ガス導入部に設けられる弁を開閉することができ、プロセスガスを互いに混じる
ことなく炉内に時分割パルス形態で周期的に供給することができる。
ガス導入部に設けられる弁を開閉することができ、プロセスガスを互いに混じる
ことなく炉内に時分割パルス形態で周期的に供給することができる。
【０００９】
図２Ａを参照すれば、図１Ａのプロセスガス１１、１２及び１３が１３'、１
２'、１１'及び１２'順のサイクルＴcycleで供給されることが分かる。そのよう
なサイクルＴcycleを繰り返して成膜が行われる。一般に、反応ガス１１及び１
３を供給する間にパージガス１２が供給されるので、炉内に残留した反応ガスは
次の反応ガスが供給される前に取除かれる。
２'、１１'及び１２'順のサイクルＴcycleで供給されることが分かる。そのよう
なサイクルＴcycleを繰り返して成膜が行われる。一般に、反応ガス１１及び１
３を供給する間にパージガス１２が供給されるので、炉内に残留した反応ガスは
次の反応ガスが供給される前に取除かれる。
【００１０】
以下、時分割蒸着メカニズムに対して説明する。一般に、基板上における反応
物に対する化学吸着温度は熱分解温度より低い。従って、蒸着温度を熱分解温度
より低く化学吸着温度より高い状態にて維持すれば、炉内に流入した反応物は分
解せず、単に基板表面に化学吸着された状態で存在する。続いてパージガスを炉
内に供給すれば、吸着されず残った反応ガスは外部に排出される。その後、他の
反応物が流入され、基板表面上に吸着された反応物が流入反応物と反応すること
によって成膜が行われる。基板上に吸着される反応物は一つの分子層だけ生成す
ることができるため、反応物の供給量或いは供給時間に関係なく、一供給サイク
ルＴcycleにて形成される膜の厚さは一定である。従って、図２Ｂに示すように
、反応ガスの供給時間に対する膜の蒸着厚さは時間経過に伴い飽和状態となる。
この場合、膜の蒸着厚さは供給サイクルの反復回数のみによって制御できる。
物に対する化学吸着温度は熱分解温度より低い。従って、蒸着温度を熱分解温度
より低く化学吸着温度より高い状態にて維持すれば、炉内に流入した反応物は分
解せず、単に基板表面に化学吸着された状態で存在する。続いてパージガスを炉
内に供給すれば、吸着されず残った反応ガスは外部に排出される。その後、他の
反応物が流入され、基板表面上に吸着された反応物が流入反応物と反応すること
によって成膜が行われる。基板上に吸着される反応物は一つの分子層だけ生成す
ることができるため、反応物の供給量或いは供給時間に関係なく、一供給サイク
ルＴcycleにて形成される膜の厚さは一定である。従って、図２Ｂに示すように
、反応ガスの供給時間に対する膜の蒸着厚さは時間経過に伴い飽和状態となる。
この場合、膜の蒸着厚さは供給サイクルの反復回数のみによって制御できる。
【００１１】
一方、蒸着工程の温度が反応物の熱分解温度以上である場合には、炉内に流入
される反応ガスが分解され基板表面上に膜が続いて形成されるので、膜の蒸着厚
さは供給サイクルにおける反応ガスの供給時間に比例する。反応ガスの供給時間
に対する膜の蒸着厚さは図２Ｃに示されている。
される反応ガスが分解され基板表面上に膜が続いて形成されるので、膜の蒸着厚
さは供給サイクルにおける反応ガスの供給時間に比例する。反応ガスの供給時間
に対する膜の蒸着厚さは図２Ｃに示されている。
【００１２】
しかし、前述した時分割蒸着方法には次のような問題点がある。第一、時分割
蒸着方法を用いるためには、蒸着工程に用いられる反応物は互いに容易に反応し
なければならない。このため、低温でも化学反応を促進させる方法が要求される
。
蒸着方法を用いるためには、蒸着工程に用いられる反応物は互いに容易に反応し
なければならない。このため、低温でも化学反応を促進させる方法が要求される
。
【００１３】
第二、反応ガス間の反応から生じる粒子によって排気部が汚される恐れがある
。その理由は、ガス導入部及び炉では反応ガスがパージガスによって分離されて
いるため、粒子による汚染可能性はない。一方、排気部においては反応ガスが互
いに混ざり反応することによって粒子汚染が発生しやすい。
。その理由は、ガス導入部及び炉では反応ガスがパージガスによって分離されて
いるため、粒子による汚染可能性はない。一方、排気部においては反応ガスが互
いに混ざり反応することによって粒子汚染が発生しやすい。
【００１４】
第三、ガス導入部及び炉における気相反応を防ぐため反応ガスを供給する途中
に非活性パージガスを供給しなければならないので、ガス供給サイクルが複雑で
あるだけでなく、供給サイクル時間が長くなり蒸着工程が遅れる。
に非活性パージガスを供給しなければならないので、ガス供給サイクルが複雑で
あるだけでなく、供給サイクル時間が長くなり蒸着工程が遅れる。
【００１５】
米国特許第５,９１６,３６５号には、第１反応ガスを炉に供給し、炉内に残っ
た反応ガスを真空ポンプで排気した後、ＲＦ電源などのラジカル発生器を経て活
性化された第２反応ガスを供給し、炉内に残った反応ガスを真空ポンプで排気す
るプロセスを繰り返すことによって成膜する方法が開示されている。
た反応ガスを真空ポンプで排気した後、ＲＦ電源などのラジカル発生器を経て活
性化された第２反応ガスを供給し、炉内に残った反応ガスを真空ポンプで排気す
るプロセスを繰り返すことによって成膜する方法が開示されている。
【００１６】
真空ポンプは圧力が低くなるに連れて排気速度が落ちるため、炉に残留する反
応ガスを真空ポンプを用いて完全に排気するには相当の時間を要する。従って、
そのような方法では残留する反応ガスを完全に排気するためには単位時間当たり
の膜成長速度を高めるのは困難である。排気時間を減らしすぎると反応ガスが炉
内に残留し、２種類の反応ガスが混じ気相にて反応することとなる。さらに、米
国特許第５,９１６,３６５号の方法では反応ガスの供給及び排気を繰り返すため
炉内の圧力が激しく変わり、炉内におけるプラズマを安定に維持することができ
ないという不都合がある。
応ガスを真空ポンプを用いて完全に排気するには相当の時間を要する。従って、
そのような方法では残留する反応ガスを完全に排気するためには単位時間当たり
の膜成長速度を高めるのは困難である。排気時間を減らしすぎると反応ガスが炉
内に残留し、２種類の反応ガスが混じ気相にて反応することとなる。さらに、米
国特許第５,９１６,３６５号の方法では反応ガスの供給及び排気を繰り返すため
炉内の圧力が激しく変わり、炉内におけるプラズマを安定に維持することができ
ないという不都合がある。
【００１７】
（発明の開示）
従って、本発明の目的は、原料を時分割で供給する化学蒸着法において、反応
物間の反応が極めて弱い場合でも效果的な成膜を行い得る方法を提供することに
ある。
物間の反応が極めて弱い場合でも效果的な成膜を行い得る方法を提供することに
ある。
【００１８】
本発明の他の目的は、原料を時分割で供給する化学蒸着において、ガス供給サ
イクルにおけるパージガスの供給時間を最小化して工程時間を短縮できる方法を
提供することにある。
イクルにおけるパージガスの供給時間を最小化して工程時間を短縮できる方法を
提供することにある。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、原料を時分割で供給する化学蒸着を用いる装置に
おいて、排気部を汚す汚染粒子を減す方法を提供することにある。
おいて、排気部を汚す汚染粒子を減す方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、成膜向け原料ガスが炉内で互
いに混ざらないように該原料ガスを時分割で供給する化学蒸着法が提供される。
本発明による方法においては、プロセスガスをプラズマ状態に活性化して成膜を
促進させ、ガス供給サイクルと同期してプラズマを生成する。
いに混ざらないように該原料ガスを時分割で供給する化学蒸着法が提供される。
本発明による方法においては、プロセスガスをプラズマ状態に活性化して成膜を
促進させ、ガス供給サイクルと同期してプラズマを生成する。
【００２１】
詳記すると、プロセスガスは３つに大別される。
第一、成膜向け原料ガスの中、熱分解して固体膜を形成するプロセスガスを蒸
着ガス(deposition gas)と称す。このような蒸着ガスとしては、例えば、窒化チ
タニウム膜(ＴｉＮ)を形成する化学蒸着に用いられるチタニウム有機化合物があ
る。
着ガス(deposition gas)と称す。このような蒸着ガスとしては、例えば、窒化チ
タニウム膜(ＴｉＮ)を形成する化学蒸着に用いられるチタニウム有機化合物があ
る。
【００２２】
第二、成膜向け原料ガスの中、自らは分解しないか或いは分解しても固体膜を
形成しなく、蒸着ガスと反応すると固体膜を形成するプロセスガスを反応ガス(r
eactant gas)と称す。このような反応ガスの例としては、例えば、窒化膜形成の
ための化学蒸着工程に用いられるアンモニア、酸化膜形成のための化学蒸着工程
に用いられる酸素ガスがある。
形成しなく、蒸着ガスと反応すると固体膜を形成するプロセスガスを反応ガス(r
eactant gas)と称す。このような反応ガスの例としては、例えば、窒化膜形成の
ための化学蒸着工程に用いられるアンモニア、酸化膜形成のための化学蒸着工程
に用いられる酸素ガスがある。
【００２３】
第三、蒸着ガスと反応ガスとの間に供給されてこれらを分離する非活性プロセ
スガスをパージガス(purge gas)と称す。通常、このようなパージガスとして、
ヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、窒素ガスなどが用いられる。また、薄膜構成
元素を含んだガスも蒸着ガスと反応しないとパージガスとして用いられることが
できる。この場合、パージガスはプラズマ状態にアクティブされるとき反応ガス
として用いることができる。
スガスをパージガス(purge gas)と称す。通常、このようなパージガスとして、
ヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、窒素ガスなどが用いられる。また、薄膜構成
元素を含んだガスも蒸着ガスと反応しないとパージガスとして用いられることが
できる。この場合、パージガスはプラズマ状態にアクティブされるとき反応ガス
として用いることができる。
【００２４】
従って、本発明の主な特徴は、蒸着ガス、反応ガス及びパージガスを含むプロ
セスガスを時分割ガス供給サイクルを繰り返して炉へ供給することによって基板
上に膜を形成する化学蒸着において、プロセスガスのうちの少なくとも一つを活
性化させるため、ガス供給サイクルと同期してプラズマを基板上で発生させるこ
とにある。この時、プラズマは反応ガスの供給サイクルと同期して発生される。
セスガスを時分割ガス供給サイクルを繰り返して炉へ供給することによって基板
上に膜を形成する化学蒸着において、プロセスガスのうちの少なくとも一つを活
性化させるため、ガス供給サイクルと同期してプラズマを基板上で発生させるこ
とにある。この時、プラズマは反応ガスの供給サイクルと同期して発生される。
【００２５】
また、パージガスが膜材料の構成元素を含み、反応ガスが膜材料の他の構成元
素を含み、パージガスが反応ガスとは実質的に反応しない場合、プラズマは好ま
しくはパージガスの供給サイクルの間同期して発生され得る。
素を含み、パージガスが反応ガスとは実質的に反応しない場合、プラズマは好ま
しくはパージガスの供給サイクルの間同期して発生され得る。
【００２６】
一方、別途の反応ガスを使用せず、蒸着ガスとパージガスだけを炉内に交互に
供給することによって成膜する。この場合、パージガスは好ましくは膜材料の構
成元素を含み、非活性状態では蒸着ガスとは実質的に反応しない。この場合、プ
ラズマはパージガスの供給サイクル間の少なくとも一部と同期して発生されるこ
とによって、パージガスと蒸着ガスとの間の反応を促進させることが望ましい。
供給することによって成膜する。この場合、パージガスは好ましくは膜材料の構
成元素を含み、非活性状態では蒸着ガスとは実質的に反応しない。この場合、プ
ラズマはパージガスの供給サイクル間の少なくとも一部と同期して発生されるこ
とによって、パージガスと蒸着ガスとの間の反応を促進させることが望ましい。
【００２７】
上記のような工程を通じて形成された膜は、蒸着工程の後、熱処理されても良
い。
い。
【００２８】
（発明を実施するための好適な形態）
以下、本発明の好適実施例に対して添付図面を参照しながら詳しく説明する。
図３Ａは、本発明で用いられる装置の概略図である。
図３Ａを参照すれば、本発明の装置はプラズマ発生器が付加されることを除い
ては、図１Ａに示した蒸着装置と同一である。シャワーヘッド３０４及びサセプ
タ３０２に接続された高周波(ＲＦ)電源３０７によってＲＦ電力が炉３０１内に
供給され、基板３０３上でプラズマが発生され得る。ガス供給サイクルによって
スイッチ３１０をＯＮまたはＯＦＦさせてＲＦ電源３０７からの電力が炉内へ周
期的に供給されれば、プラズマはガス供給サイクルに同期して発生できる。ガス
が供給管３１７を通じて供給され、従来技術と同様に基板３０３の表面における
プロセスガスの流れ３０５を一様にするためにシャワーヘッド３０４が採用され
る。
ては、図１Ａに示した蒸着装置と同一である。シャワーヘッド３０４及びサセプ
タ３０２に接続された高周波(ＲＦ)電源３０７によってＲＦ電力が炉３０１内に
供給され、基板３０３上でプラズマが発生され得る。ガス供給サイクルによって
スイッチ３１０をＯＮまたはＯＦＦさせてＲＦ電源３０７からの電力が炉内へ周
期的に供給されれば、プラズマはガス供給サイクルに同期して発生できる。ガス
が供給管３１７を通じて供給され、従来技術と同様に基板３０３の表面における
プロセスガスの流れ３０５を一様にするためにシャワーヘッド３０４が採用され
る。
【００２９】
以下、本発明の第1実施例による装置を図３Ｂ及び図３Ｃのグラフを参照して
説明する。 図３Ｂは、一連の蒸着ガス１３'、パージガス１２、反応ガス１１'及びパージ
ガス１２'順の供給サイクルにてプロセスガスが炉へ供給されることを示したグ
ラフである。先ず、蒸着ガス１３'を炉に供給して基板上に吸着されるようした
後、パージガス１２を供給して炉内に残留した蒸着ガスを取除く。その次、反応
ガス１１`を炉へ供給すると共に、スイッチ３１０を閉じて反応ガス１１'をプラ
ズマにより活性化して、基板上に吸着された蒸着ガス１３'との化学反応を促進
させる。反応ガスの供給を中断する時には、スイッチ３１０を開いてプラズマ発
生を中断させ、パージガス１２'を供給して炉内に残留した反応ガスを取除く。
このような方法において、蒸着ガス１３'と反応ガス１１との間の化学反応が低
い場合にも、反応ガスがプラズマにより活性化されるので薄膜形成が可能である
。
説明する。 図３Ｂは、一連の蒸着ガス１３'、パージガス１２、反応ガス１１'及びパージ
ガス１２'順の供給サイクルにてプロセスガスが炉へ供給されることを示したグ
ラフである。先ず、蒸着ガス１３'を炉に供給して基板上に吸着されるようした
後、パージガス１２を供給して炉内に残留した蒸着ガスを取除く。その次、反応
ガス１１`を炉へ供給すると共に、スイッチ３１０を閉じて反応ガス１１'をプラ
ズマにより活性化して、基板上に吸着された蒸着ガス１３'との化学反応を促進
させる。反応ガスの供給を中断する時には、スイッチ３１０を開いてプラズマ発
生を中断させ、パージガス１２'を供給して炉内に残留した反応ガスを取除く。
このような方法において、蒸着ガス１３'と反応ガス１１との間の化学反応が低
い場合にも、反応ガスがプラズマにより活性化されるので薄膜形成が可能である
。
【００３０】
例えば、金属有機化合物を化学蒸着（ＣＶＤ）原料として用いる場合、プラズ
マで活性化された反応ガスが金属有機化合物の分解を促進させることによって膜
の炭素汚染度を減らすことができる。また、プラズマを通じて膜に供給された活
性化エネルギーによって、膜の結晶性、物理的特性及び電気的特性を大きく向上
させることができる。
マで活性化された反応ガスが金属有機化合物の分解を促進させることによって膜
の炭素汚染度を減らすことができる。また、プラズマを通じて膜に供給された活
性化エネルギーによって、膜の結晶性、物理的特性及び電気的特性を大きく向上
させることができる。
【００３１】
このような工程の具体的な例として、銅化合物を還元して金属銅膜を形成する
ことが挙げられる。蒸着ガスの熱分解温度以下では、蒸着ガスと反応ガスとして
の水素ガスとの間の化学反応が生じなくて金属銅膜を形成することができない。
従って、図３Ａに示したプラズマ発生器を設け、水素ガスを炉内に供給しプラズ
マを生成して、水素ガスと基板表面に吸着された銅原料との間の化学反応を促進
させることによって金属銅膜を形成することができる。蒸着ガスを供給する時、
プラズマ発生器の電源をオン状態にすれば、銅原料が気相にて分解され、粒子汚
染が発生するか或いは段差被覆性が悪くなる恐れがある。従って、蒸着ガスの供
給の際にはプラズマ発生器の電源をＯＦＦさせ、反応ガスの供給の際にはＯＮさ
せることによって、プラズマ発生器へ供給されるべきＲＦ電力をガス供給サイク
ルと同期させることが好ましい。
ことが挙げられる。蒸着ガスの熱分解温度以下では、蒸着ガスと反応ガスとして
の水素ガスとの間の化学反応が生じなくて金属銅膜を形成することができない。
従って、図３Ａに示したプラズマ発生器を設け、水素ガスを炉内に供給しプラズ
マを生成して、水素ガスと基板表面に吸着された銅原料との間の化学反応を促進
させることによって金属銅膜を形成することができる。蒸着ガスを供給する時、
プラズマ発生器の電源をオン状態にすれば、銅原料が気相にて分解され、粒子汚
染が発生するか或いは段差被覆性が悪くなる恐れがある。従って、蒸着ガスの供
給の際にはプラズマ発生器の電源をＯＦＦさせ、反応ガスの供給の際にはＯＮさ
せることによって、プラズマ発生器へ供給されるべきＲＦ電力をガス供給サイク
ルと同期させることが好ましい。
【００３２】
本発明の第２実施例によれば、蒸着ガスとの化学反応の度合いが極めて低いガ
スを反応ガスまたはパージガスとして用いることができる。但し、このようなガ
スは膜の構成元素を含んでいなければならない。図３Ｃには、そのようなガスを
供給する方法が示されている。この方法では、まず、蒸着ガス１３'を基板に吸
着させ、蒸着ガスとの化学反応がほとんどまたは全くなく、膜の構成元素を含み
得るパージガス１２'を用いて炉内に残留する蒸着ガスを除去した後、プラズマ
発生器の電源をＯＮさせてパージガス１２'を反応ガス１５'に変化させる。この
反応ガス１５'は基板上に吸着された蒸着ガスと反応して膜を形成することがで
きる。その次に、プラズマ発生器の電源をＯＦＦさせて反応を中断させた後、ガ
ス反応をもたらすことなく、炉内へ蒸着ガス１３'を再び供給することができる
。従って、プロセスガス供給サイクルにおけるパージガスを供給する時間の間、
プラズマ発生器の電源をＯＦＦ、ＯＮ及びＯＦＦの順序で切換えることによって
、パージガス、反応ガス及びパージガスの順序で各ガスを供給することができる
。また、プラズマ電源をＯＦＦ状態にすれば活性化された化学種の濃度が非常に
急減するので、プラズマ電源をＯＦＦしてからパージガスの供給時間を最小化す
ることができる。このようなガス供給サイクルでは、異なるガスを供給すること
なく、プラズマ発生器の電源をＯＮ／ＯＦＦするサイクルを含む。この方法を用
いれば、２種類のガスだけでも時分割化学蒸着ができるので、ガス供給部の構成
を簡単にすることができ、時分割原料供給に必要なサイクル時間を減らすことが
できる。また、この方法では蒸着ガス及びパージガスが混合しても互いに反応し
ないため、排気部で粒子汚染が発生する恐れはない。
スを反応ガスまたはパージガスとして用いることができる。但し、このようなガ
スは膜の構成元素を含んでいなければならない。図３Ｃには、そのようなガスを
供給する方法が示されている。この方法では、まず、蒸着ガス１３'を基板に吸
着させ、蒸着ガスとの化学反応がほとんどまたは全くなく、膜の構成元素を含み
得るパージガス１２'を用いて炉内に残留する蒸着ガスを除去した後、プラズマ
発生器の電源をＯＮさせてパージガス１２'を反応ガス１５'に変化させる。この
反応ガス１５'は基板上に吸着された蒸着ガスと反応して膜を形成することがで
きる。その次に、プラズマ発生器の電源をＯＦＦさせて反応を中断させた後、ガ
ス反応をもたらすことなく、炉内へ蒸着ガス１３'を再び供給することができる
。従って、プロセスガス供給サイクルにおけるパージガスを供給する時間の間、
プラズマ発生器の電源をＯＦＦ、ＯＮ及びＯＦＦの順序で切換えることによって
、パージガス、反応ガス及びパージガスの順序で各ガスを供給することができる
。また、プラズマ電源をＯＦＦ状態にすれば活性化された化学種の濃度が非常に
急減するので、プラズマ電源をＯＦＦしてからパージガスの供給時間を最小化す
ることができる。このようなガス供給サイクルでは、異なるガスを供給すること
なく、プラズマ発生器の電源をＯＮ／ＯＦＦするサイクルを含む。この方法を用
いれば、２種類のガスだけでも時分割化学蒸着ができるので、ガス供給部の構成
を簡単にすることができ、時分割原料供給に必要なサイクル時間を減らすことが
できる。また、この方法では蒸着ガス及びパージガスが混合しても互いに反応し
ないため、排気部で粒子汚染が発生する恐れはない。
【００３３】
前述した２つの実施例とも、拡散防止層、接着コーティングまたは反射防止用
コーティングの際に利用される窒化チタニウム膜(ＴｉＮ)の蒸着にも適用できる
。
コーティングの際に利用される窒化チタニウム膜(ＴｉＮ)の蒸着にも適用できる
。
【００３４】
第1実施例を適用する場合、蒸着ガスとしてＴｉ−有機物原料を、反応ガスと
してアンモニアガスを、パージガスとして窒素ガスをそれぞれ用いるが、これら
のガスを時分割供給しながら反応ガス供給時にプラズマを発生させるようにする
工程を繰り返すことによって、ＴｉＮ膜を形成することができる。
してアンモニアガスを、パージガスとして窒素ガスをそれぞれ用いるが、これら
のガスを時分割供給しながら反応ガス供給時にプラズマを発生させるようにする
工程を繰り返すことによって、ＴｉＮ膜を形成することができる。
【００３５】
第２実施例を適用する場合は、蒸着ガスとしてＴｉ−有機物原料を、パージガ
スとして窒素ガスをそれぞれ用いるが、窒素ガスで蒸着ガスを除去した後に、プ
ラズマ発生器の電源をＯＮさせて吸着された蒸着ガスが窒素ガスと反応するよう
にする。このような工程のサイクルを繰り返してＴｉＮ膜を形成することができ
る。この場合、プラズマ発生器の電源がＯＦＦ状態であるとき、窒素パージガス
は蒸着ガスと反応しないため、粒子は全く発生しない。
スとして窒素ガスをそれぞれ用いるが、窒素ガスで蒸着ガスを除去した後に、プ
ラズマ発生器の電源をＯＮさせて吸着された蒸着ガスが窒素ガスと反応するよう
にする。このような工程のサイクルを繰り返してＴｉＮ膜を形成することができ
る。この場合、プラズマ発生器の電源がＯＦＦ状態であるとき、窒素パージガス
は蒸着ガスと反応しないため、粒子は全く発生しない。
【００３６】
図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ本発明の方法を適用して多成分薄膜を形成する過程
を示した模式図である。 図４Ａは、単一工程サイクルによって単成分膜６２を基板６６に形成する過程
を示す模式図である。例えば、金属有機物原料を基板に化学吸着させ、プラズマ
発生器の電源をＯＮさせて反応ガスを供給することによって、金属有機物原料に
含まれた金属元素を有する膜６２を形成することができる。
を示した模式図である。 図４Ａは、単一工程サイクルによって単成分膜６２を基板６６に形成する過程
を示す模式図である。例えば、金属有機物原料を基板に化学吸着させ、プラズマ
発生器の電源をＯＮさせて反応ガスを供給することによって、金属有機物原料に
含まれた金属元素を有する膜６２を形成することができる。
【００３７】
図４Ｂは、図４Ａの過程を繰り返して異なる層６２及び６３を形成する過程を
示す模式図である。所望する厚さ及び組成(composition)を有する薄膜を各々異
なる元素(element)を含み異なる組成を有する層６２及び６３を交互に形成して
蒸着することができる。これらの層６２及び６３の厚さは原子層程度とすること
ができるため、蒸着膜は充分に均一であり、これを熱処理すれば、熱力学的によ
り安定な相の層６５に変化させることができる。
示す模式図である。所望する厚さ及び組成(composition)を有する薄膜を各々異
なる元素(element)を含み異なる組成を有する層６２及び６３を交互に形成して
蒸着することができる。これらの層６２及び６３の厚さは原子層程度とすること
ができるため、蒸着膜は充分に均一であり、これを熱処理すれば、熱力学的によ
り安定な相の層６５に変化させることができる。
【００３８】
（発明の効果）
従って、本発明によれば、プロセスガスを時分割で供給する化学蒸着（ＣＶＤ
）法に原料供給サイクルと同期してプラズマを発生するプロセスを適用する。こ
のことによって、半導体及び平板表示素子に用いられる金属膜、金属酸化膜、金
属窒化膜などの金属成分を含む膜を効果的に形成することができる。
）法に原料供給サイクルと同期してプラズマを発生するプロセスを適用する。こ
のことによって、半導体及び平板表示素子に用いられる金属膜、金属酸化膜、金
属窒化膜などの金属成分を含む膜を効果的に形成することができる。
【００３９】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の範囲
および精神を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
および精神を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図１Ａ】 従来の薄膜蒸着工程に用いられる化学蒸着装置を示す模式図で
ある。
ある。
【図１Ｂ】 従来の薄膜蒸着工程に用いられる反応ガス供給方法を示す模式
図である。
図である。
【図２Ａ】 反応ガスを時分割して供給する従来の蒸着工程を説明するため
のグラフである。
のグラフである。
【図２Ｂ】 反応ガスを時分割して供給する従来の蒸着工程を説明するため
のグラフである。
のグラフである。
【図２Ｃ】 反応ガスを時分割して供給する従来の蒸着工程を説明するため
のグラフである。
のグラフである。
【図３Ａ】 本発明の好適実施例による装置の概略図である。
【図３Ｂ】 本発明の好適実施例によるガス供給方法を説明するグラフであ
る。
る。
【図３Ｃ】 本発明の好適実施例によるガス供給方法を説明するグラフであ
る。
る。
【図４Ａ】 本発明の好適実施例による多成分薄膜を形成する過程を示す模
式図である。
式図である。
【図４Ｂ】 本発明の好適実施例による多成分薄膜を形成する過程を示す模
式図である。
式図である。
【図４Ｃ】 本発明の好適実施例による多成分薄膜を形成する過程を示す模
式図である。
式図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 イ ギュホン
大韓民国デジョングァンヨクシユソンクシ
ンソンドン160−１ ハンウルアパート105
ドン606ホ
(72)発明者 イ キョンス
大韓民国デジョングァンヨクシユソンクオ
ウンドン99 ハンビッアパート118ドン
1506ホ
Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA01 BA18 BA38 DA09
FA03 FA10 LA18
5F045 AA08 AB40 AC07 AC12 AC15
BB08 DP03 EB02 EE19 EF05
Claims (6)
- 【請求項１】 時分割に組合されたガス供給サイクルを繰り返してプロセス
ガスを炉内に供給する化学蒸着を通じて、基板上に薄膜を形成する方法であって
、 前記プロセスガスは熱分解下では成膜し、工程温度では熱分解しない蒸着ガス
と、工程温度では自ら熱分解しないか或いは自己熱分解しても成膜しない反応ガ
スと、前記蒸着ガスと前記反応ガスとの間の化学反応を防止するパージガスとを
含み、 前記プロセスガスの少なくとも一つの供給サイクルと同期してプラズマが前記
基板上に生成される薄膜形成方法。 - 【請求項２】 前記プラズマが、前記反応ガスの供給サイクルと同期して生
成される請求項１に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記パージガスが成膜構成元素を含み、前記反応ガスがその
他の成膜構成元素を含み、前記パージガスが前記反応ガスとは実質的に反応せず
、前記プラズマが前記パージガスの供給サイクルと同期して生成される請求項１
に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】 前記薄膜が、蒸着以後に熱処理される請求項１に記載の薄膜
形成方法。 - 【請求項５】 時分割に組合されたガス供給サイクルを繰り返してプロセス
ガスを炉内に供給する化学蒸着を通じて、基板上に薄膜を形成する方法であって
、 前記プロセスガスは熱分解下では成膜し、工程温度では熱分解しない蒸着ガス
と、前記蒸着ガスを炉から排出させるためのパージガスとを含み、 前記パージガスは成膜構成元素を含み、非活性状態では前記蒸着ガスとは実質
的に反応せず、 前記パージガスの供給サイクルの少なくとも一部と同期してプラズマが発生さ
れることによって、前記パージガスが前記蒸着ガスと反応する薄膜形成方法。 - 【請求項６】 前記薄膜が、蒸着以後に熱処理される請求項５に記載の薄膜
形成方法。
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ID=19578803
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