JP2516040B2 - Thin film forming method and apparatus - Google Patents

Thin film forming method and apparatus

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JP2516040B2
JP2516040B2 JP63036265A JP3626588A JP2516040B2 JP 2516040 B2 JP2516040 B2 JP 2516040B2 JP 63036265 A JP63036265 A JP 63036265A JP 3626588 A JP3626588 A JP 3626588A JP 2516040 B2 JP2516040 B2 JP 2516040B2
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thin film
substrate
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etching
reaction chamber
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信二 高城
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ANERUBA KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体基板などの基体の表面に選択的に薄
膜を形成する方法および装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for selectively forming a thin film on the surface of a substrate such as a semiconductor substrate.

(従来の技術) 第5図は従来の薄膜形成装置の一例を示し、薄膜を形
成するための原料ガスはモノシラン(SiH4)と亜酸化窒
素(N2O)である。アルゴン(Ar)をキャリアガスとし
ている。亜酸化窒素はバルブ30を通して反応室10に導入
され、モノシランとアルゴンはバルブ32と吹き出しリン
グ6を通して反応室10内に導入され、基板1の表面に吹
き付けられる。基板1は温度制御機構50を備えた基体ホ
ルダー3の上に設置される。温度制御機構50はヒーター
2と図示していない熱電対、PID制御装置およびヒータ
ー電源で構成されており、基体1の温度を所望する温度
に一定に保つ機能をもつ。
(Prior Art) FIG. 5 shows an example of a conventional thin film forming apparatus, and raw material gases for forming a thin film are monosilane (SiH 4 ) and nitrous oxide (N 2 O). Argon (Ar) is used as the carrier gas. Nitrous oxide is introduced into the reaction chamber 10 through the valve 30, and monosilane and argon are introduced into the reaction chamber 10 through the valve 32 and the blowing ring 6 and sprayed onto the surface of the substrate 1. The substrate 1 is placed on the substrate holder 3 having the temperature control mechanism 50. The temperature control mechanism 50 is composed of the heater 2, a thermocouple (not shown), a PID control device and a heater power supply, and has a function of keeping the temperature of the substrate 1 constant at a desired temperature.

反応室10内の気体はバルブ34を通して矢印44の方向に
図示しない真空ポンプにより排気される。
The gas in the reaction chamber 10 is exhausted through the valve 34 in the direction of arrow 44 by a vacuum pump (not shown).

基体1の温度を一定に保った状態で、モノシランと亜
酸化窒素を反応室内に導入すると基体1の表面に二酸化
珪素膜が形成される。
When monosilane and nitrous oxide are introduced into the reaction chamber while the temperature of the substrate 1 is kept constant, a silicon dioxide film is formed on the surface of the substrate 1.

第4図は半導体デバイス等の従来の方法による二酸化
珪素膜形成の経過を示す基体表面の断面図である。第4
図aにおいてSi基板100上に絶縁膜として二酸化珪素膜2
00を形成する。そして二酸化珪素膜200の上に第4図b
に示すように配線層としてアルミニウム膜300を形成す
る。このあと、パターニングをして第4図cのようなア
ルミニウム配線310、320を形成する。次いで第4図dの
ように第2層目の二酸化珪素膜400を基体全面に形成す
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the surface of a substrate showing the process of forming a silicon dioxide film by a conventional method such as a semiconductor device. Fourth
In FIG. A, a silicon dioxide film 2 as an insulating film is formed on the Si substrate 100.
Form 00. Then, on the silicon dioxide film 200, FIG.
As shown in, an aluminum film 300 is formed as a wiring layer. Then, patterning is performed to form aluminum wirings 310 and 320 as shown in FIG. 4c. Next, as shown in FIG. 4d, a second silicon dioxide film 400 is formed on the entire surface of the substrate.

この場合、原料ガスとしてはモシランまたはジシラな
どの珪素系気体と、酸素または亜酸化窒素などの酸化系
気体を使い、熱CVD法、ECRプラズマCVD法または光CVD法
により二酸化珪素膜400を形成する。固体二酸化珪素の
ターゲットを用いたスパッタ法による形成もしばしば行
なわれる。形成された二酸化珪素膜400は第4図dのよ
うに下地の形状を反映して表面が凸凹になるためにこの
ままでは半導体デバイスの高密度集積化が困難である。
そこで従来は、第4図eのようにポリイミド樹脂500を
塗布し、ドライエッチング工程600(矢印で略示する)
を加えて表面の平坦化を行なっている。
In this case, a silicon-based gas such as mosilane or disila and an oxidizing gas such as oxygen or nitrous oxide are used as a source gas, and the silicon dioxide film 400 is formed by a thermal CVD method, an ECR plasma CVD method, or an optical CVD method. . Formation by a sputtering method using a target of solid silicon dioxide is also often performed. As shown in FIG. 4d, the formed silicon dioxide film 400 has an uneven surface reflecting the shape of the underlying layer, so that it is difficult to achieve high-density integration of semiconductor devices as it is.
Therefore, conventionally, a polyimide resin 500 is applied as shown in FIG. 4e, and a dry etching process 600 (illustrated by an arrow) is performed.
Is added to flatten the surface.

(発明が解決しようとする問題点) さて、上記従来の方法では、基体1全面に二酸化珪素
膜400が形成されるだけであり、第4図cのような基体
の場合には、選択的に凹部のみに二酸化珪素膜を形成す
ることができないという問題点があるのは上記の通りで
ある。凹部に薄膜を形成する技術としてはバイアススパ
ッタ法、バイアスプラズマCVD法などによる平坦化技術
があり、これらの平坦化技術によって凹部に薄膜を形成
することは一応可能であるが、しかし、作製した半導体
デバイスにプラズマダメージが生じるなどの新たな問題
を生じている。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned conventional method, the silicon dioxide film 400 is only formed on the entire surface of the substrate 1, and in the case of the substrate as shown in FIG. As described above, there is a problem that the silicon dioxide film cannot be formed only in the concave portion. As a technique for forming a thin film in a recess, there are planarization techniques such as a bias sputtering method and a bias plasma CVD method, and it is possible to form a thin film in the recess by using these planarization techniques, but the semiconductor produced There are new problems such as plasma damage to devices.

また上記で述べた従来のポリイミド塗布を行なう方法
では、ポリイミドは膜質が悪く、汚染の原因ともなり、
さらに基体1の平坦化のための工程600を必要とすると
いう問題があった。
Further, in the conventional method of applying the polyimide described above, the polyimide has a poor film quality and causes contamination,
Further, there is a problem that the step 600 for flattening the substrate 1 is required.

(発明の目的) 本発明は所望する薄膜を基板表面の所望する部分に選
択的に形成し、基板表面の平坦化を行なう方法および装
置を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for selectively forming a desired thin film on a desired portion of a substrate surface and planarizing the substrate surface.

(問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願の第1の発明の方法
を用いる。即ち、薄膜形成のための原料ガスと、形成し
た薄膜をエッチングするエッチングガスを該反応室に導
入するとともに、 該基体の表面には所定の電磁波に対し吸収効率を異に
する所望のパターンを形成しておき、 該基体の表面に電磁波を照射することによって該パタ
ーンに従う高低の温度差をもたせ、 該薄膜を該パターンに従って選択的に堆積せしめる方
法を用いる。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the method of the first invention of the present application is used. That is, a raw material gas for forming a thin film and an etching gas for etching the formed thin film are introduced into the reaction chamber, and a desired pattern having different absorption efficiency for a predetermined electromagnetic wave is formed on the surface of the substrate. In addition, a method is used in which the surface of the substrate is irradiated with an electromagnetic wave so as to have a high and low temperature difference according to the pattern, and the thin film is selectively deposited according to the pattern.

もう一つは、本願の第2の発明の装置を用いる。即
ち、 反応室と;該反応室内に薄膜形成用の原料ガスを導入
する原料ガス導入機構と;形成した薄膜をエッチングす
るためのエッチングガスを該反応室内に導入するエッチ
ングガス導入機構と;該反応室内の気体を排気する排気
機構と;該反応室内に設置した基体と、該基体の保持お
よび温度制御を行なう基体ホルダーと;該基体表面を所
望のパターンに合わせて高低の温度差を持たせて加熱す
る加熱手段とを備える構成を採用した装置を用いてい
る。
The other uses the device of the second invention of the present application. A reaction chamber; a source gas introduction mechanism for introducing a source gas for forming a thin film into the reaction chamber; an etching gas introduction mechanism for introducing an etching gas for etching the formed thin film into the reaction chamber; An exhaust mechanism for exhausting the gas in the chamber; a substrate installed in the reaction chamber; a substrate holder for holding the substrate and controlling the temperature; and providing the substrate surface with a high and low temperature difference in accordance with a desired pattern. An apparatus adopting a configuration including a heating means for heating is used.

(作用) 薄膜形成のための原料ガスと、形成した薄膜をエッチ
ングするためのエッチングガスを導入し、反応室内の圧
力、基体の温度、原料ガスとエッチングガスの流量比な
どの条件を適当に設定するときは、基体表面で薄膜の形
成と薄膜のエッチングとが平衡するような「しきい値」
温度Tthが存在するので、例えば基体全体の温度をその
平衡温度の一定値に保つ。この状態で、基体上の所望す
るパターンの部分を部分加熱して、その部分の温度だけ
を上昇させると、その部分は平衡状態からずれて、薄膜
の形成か薄膜のエッチングかの何れかが進行することに
なる。
(Function) A raw material gas for forming a thin film and an etching gas for etching the formed thin film are introduced, and the conditions such as the pressure in the reaction chamber, the temperature of the substrate, and the flow rate ratio of the raw material gas and the etching gas are appropriately set. "Threshold" that balances thin film formation and thin film etching on the substrate surface
Since the temperature Tth exists, for example, the temperature of the entire substrate is maintained at a constant value of its equilibrium temperature. In this state, when the portion of the desired pattern on the substrate is partially heated and only the temperature of that portion is raised, that portion deviates from the equilibrium state and either thin film formation or thin film etching proceeds. Will be done.

本願の場合は、基体の温度が「しきい値」温度より低
い時には薄膜の形成が進行し、「しきい値」温度より高
い時には薄膜のエッチングが進行するようにしたもので
ある。
In the case of the present application, when the temperature of the substrate is lower than the “threshold” temperature, the formation of the thin film proceeds, and when the temperature of the substrate is higher than the “threshold” temperature, the etching of the thin film proceeds.

従って基体表面の温度を「しきい値」温度Tth以下の
一定値に保つのでもかまわない。
Therefore, the temperature of the substrate surface may be kept at a constant value equal to or lower than the "threshold" temperature Tth.

かくして、基体表面の温度を局部的に部分制御するこ
とにより、例えば基板表面の凹所のみなどに、選択的に
薄膜を形成することができる。
Thus, by locally controlling the temperature of the surface of the substrate, a thin film can be selectively formed, for example, only in the recesses on the surface of the substrate.

(実施例) 本願の発明者は先ず初めに、モノシランと酸素活性種
とを用いて、二酸化珪素膜を第4図aと同じ基体1の上
に形成する実験を行なったが、この場合、第2図の直線
DRに示すように、温度Tの逆数値の増大につれて二酸化
珪素膜の成膜速度は直線的に減少した。これは表面で熱
平衡反応が進行していることを示している。この場合の
みかけの活性化エネルギーEd(直線の傾斜がそれを現す
ことになる)は約1.4kcal/moiであった。
(Example) First, the inventor of the present application conducted an experiment of forming a silicon dioxide film on the same substrate 1 as in FIG. 4a using monosilane and oxygen active species. 2 straight lines
As shown in DR, the deposition rate of the silicon dioxide film decreased linearly as the reciprocal value of the temperature T increased. This indicates that the thermal equilibrium reaction is proceeding on the surface. In this case, the apparent activation energy Ed (the slope of the straight line reveals it) was about 1.4 kcal / moi.

次にフッ素活性種を用いて二酸化珪素膜をエッチング
してみたが、この場合も第2図の直線ERに示すように温
度Tの逆数値が増大するにつれてエッチング速度は直線
的に減少した。この場合のみかけの活性化エネルギーEe
は約3.7kcal/molであった。
Next, the silicon dioxide film was etched using fluorine active species, and in this case as well, the etching rate decreased linearly as the reciprocal value of the temperature T increased as shown by the line ER in FIG. Apparent activation energy Ee in this case
Was about 3.7 kcal / mol.

さらに、薄膜形成用の原料ガスであるモノシランおよ
び酸素活性種と、薄膜のエッチングガスであるフッ素活
性種の両者を共に用いた場合には、薄膜を形成する成膜
温度領域と、薄膜をエッチングするエッチング温度領域
とのそれぞれの存在、および、成膜温度領域とエッチン
グ温度領域の交差する境界温度(以下、「しきい値」温
度)Tthが見いだされた。
Furthermore, when both monosilane and oxygen active species, which are the raw material gases for forming the thin film, and fluorine active species, which is the etching gas for the thin film, are used together, the film forming temperature region for forming the thin film and the thin film are etched. The existence of each of the etching temperature regions and the boundary temperature (hereinafter, "threshold" temperature) Tth at which the film formation temperature region and the etching temperature region intersect were found.

これら二つの直線DRとERは、ともに、圧力、流量比等
によってかなり大きく上下に平衡移動することが分かっ
ており、例えば、モノシランの流量を10sccm、アルゴン
の流量を100sccm、亜酸化窒素の流量を120sccm、フッ素
の流量を30sccmとし、圧力を0.7Torrにした場合は、
「しきい値」温度Tthは300℃であった。二酸化珪素膜の
形成におけるみかけの活性化エネルギーEdが、二酸化珪
素膜のエッチングにおけるみかけの活性化エネルギーEe
よりも小さいために、「しきい値」温度Tthよりも温度
が高い場合はエッチング温度領域に入って二酸化珪素膜
がエッチングされ、「しきい値」温度Tthより温度が低
い場合は成膜温度領域に入って二酸化珪素膜が形成され
た。温度が丁度「しきい値」温度Tthであるときは二酸
化珪素は形成もエッチングもされなかった。
It has been known that these two straight lines DR and ER both significantly move up and down in equilibrium depending on the pressure and the flow rate ratio.For example, the flow rate of monosilane is 10 sccm, the flow rate of argon is 100 sccm, and the flow rate of nitrous oxide is When 120sccm, the flow rate of fluorine is 30sccm and the pressure is 0.7Torr,
The "threshold" temperature Tth was 300 ° C. The apparent activation energy Ed in the formation of the silicon dioxide film is the apparent activation energy Ee in the etching of the silicon dioxide film.
Is smaller than the “threshold” temperature Tth, the silicon dioxide film is etched when the temperature is higher than the “threshold” temperature Tth, and the film formation temperature region is lower when the temperature is lower than the “threshold” temperature Tth. Then, a silicon dioxide film was formed. No silicon dioxide was formed or etched when the temperature was just the "threshold" temperature Tth.

そして、条件を広範囲に変えてみると、第2図のDR,E
Rはそれぞれ一般に曲線を描くことが分かった。温度に
対する成膜温度の曲線DRとエッチングの曲線ERが複数の
交点を持ち、そのため成膜温度領域、エッチング温度領
域や「しきい値」温度Tthが複数個存在する場合もあ
り、そのときは、それら個々のTthおよびその近傍にお
いて上述のことは支障なく成立していた。
Then, when the conditions are changed over a wide range, DR and E in Fig. 2 are
It has been found that each R generally curves. The film formation temperature curve DR with respect to the temperature and the etching curve ER have a plurality of intersections, and therefore, there may be a plurality of film formation temperature regions, etching temperature regions and “threshold” temperatures Tth. The above was established without any problems in the individual Tths and their vicinity.

第3図は、本願の第1の発明の方法による二酸化珪素
膜形成の経過を示すもので、第4図と同一の部材には同
一符号を付けている。
FIG. 3 shows the process of forming a silicon dioxide film by the method of the first invention of the present application, and the same members as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

第3図aにおいて、珪素基板(Si基板)100上に5000
Å位の二酸化珪素膜(SiO2)200を熱CVD、スパッタ法、
プラズマCVD法、プラズマECR法等の手法で形成したもの
に、配線材としてアルミニウム(Al)膜300を形成し、
パターニングしてアルミニウム配線(Al配線)310、320
を作製している。そしてこの基体1を基体ホルダー上に
設置し、基体1の温度を基体ホルダーの加熱によって一
定に保ち、基体1の全体の温度を上記の平衡温度Tthの3
00℃より若干低い値の290゜に設定しておく。
In FIG. 3a, 5000 is placed on a silicon substrate (Si substrate) 100.
Å silicon dioxide film (SiO 2 ) 200 is deposited by thermal CVD, sputtering,
An aluminum (Al) film 300 is formed as a wiring material on a film formed by a method such as plasma CVD method or plasma ECR method,
Patterned aluminum wiring (Al wiring) 310, 320
Is being made. Then, the base body 1 is placed on a base body holder, the temperature of the base body 1 is kept constant by heating the base body holder, and the entire temperature of the base body 1 is set to 3 above the equilibrium temperature Tth.
Set it to 290 °, which is slightly lower than 00 ° C.

そして基板1のアルミニウム配線310、320の部分加熱
を赤外線ランプによって行なう。
Then, the aluminum wirings 310 and 320 of the substrate 1 are partially heated by an infrared lamp.

この状態で薄膜形成のための原料ガスと、形成した薄
膜をエッチングするためのエッチングガスを導入し、上
記の成膜条件に設定することによって、第3図dのよう
に二酸化珪素200の上のみ二酸化珪素410を選択的に形成
できた。
In this state, by introducing the raw material gas for forming the thin film and the etching gas for etching the formed thin film and setting the above film forming conditions, only the silicon dioxide 200 on the silicon dioxide 200 as shown in FIG. The silicon dioxide 410 could be selectively formed.

一般に、赤外線ランプから放射される赤外線7の吸収
効率は物質によって異なり、アルミニウムのような金属
の場合には高いが、シリコンや二酸化珪素の場合は透過
があるためかなり小さい。
Generally, the absorption efficiency of the infrared rays 7 emitted from the infrared lamp differs depending on the substance, and is high in the case of metal such as aluminum, but is considerably small in the case of silicon or silicon dioxide because it is transparent.

従って、この吸収効率の相違を利用すると、所望する
部分を部分加熱することができ、すでに、この方法を利
用する技術には、選択的タングステン成長法があり、パ
ターンの部分加熱は周知の技術として確立されているも
のである。
Therefore, by utilizing this difference in absorption efficiency, a desired portion can be partially heated. Already, a technique utilizing this method includes a selective tungsten growth method, and partial heating of a pattern is a well-known technique. It has been established.

なお、ここでは基板表面の部分加熱に赤外線ランプを
用いているが、基体表面の所望する部分を部分加熱でき
るものであれば、例えば、マイクロ波加熱、高周波加熱
などの電磁波でもよい。その場合はパターン材料として
はそれらを吸収しやすい、例えば高分子膜が利用され
る。即ち、加熱手段は上記に限られるものではない。
Although an infrared lamp is used for partial heating of the substrate surface here, electromagnetic waves such as microwave heating and high frequency heating may be used as long as they can partially heat a desired portion of the substrate surface. In that case, as the pattern material, for example, a polymer film that easily absorbs them is used. That is, the heating means is not limited to the above.

本実施例で部分加熱に使った材料はアルミニウムであ
ったが、二酸化珪素に比べて吸収効率が大きく異なる材
料であれば本実施例の材料に限るものではない。
The material used for partial heating in this embodiment was aluminum, but the material is not limited to the material of this embodiment as long as the material has a significantly different absorption efficiency compared to silicon dioxide.

なおまた、上記の実施例では、二酸化珪素膜を形成す
るための原料ガスと二酸化珪素膜をエッチングするため
のエッチングガスとを同時に導入したが、温度条件を上
述のようにした基板に対して、これらを交互に導入する
方法でも同様の結果を得ることができた。
Further, in the above embodiment, the raw material gas for forming the silicon dioxide film and the etching gas for etching the silicon dioxide film were introduced at the same time. However, for the substrate whose temperature condition is as described above, Similar results could be obtained by the method of introducing these alternately.

また上記の実施例においては二酸化珪素の成膜につい
て記述したがアルミナ、窒化シリコン等の成膜について
も同様の作業は可能であった。
Further, in the above embodiment, the film formation of silicon dioxide was described, but the same work was possible for the film formation of alumina, silicon nitride and the like.

上記で述べた本願の第1の発明の方法を有効に実現す
るために、本願の第2の発明の装置を用いた。第1図は
本実施例の装置の断面図を示す。1は基体、2はヒータ
ー、3は基体ホルダー、4は赤外線ランプ、5は光学
窓、6は吹き出しリング、7は赤外線、10は反応室、20
は酸素活性種発生器、21はフッ素活性種発生器、30〜34
はバルブ、40〜44はそれぞれの気体の流れ、50は温度制
御機構である。
In order to effectively implement the method of the first invention of the present application described above, the apparatus of the second invention of the present application was used. FIG. 1 shows a sectional view of the apparatus of this embodiment. 1 is a substrate, 2 is a heater, 3 is a substrate holder, 4 is an infrared lamp, 5 is an optical window, 6 is a blowing ring, 7 is infrared, 10 is a reaction chamber, 20
Is an oxygen activated species generator, 21 is a fluorine activated species generator, 30 to 34
Is a valve, 40 to 44 are respective gas flows, and 50 is a temperature control mechanism.

矢印44の気体の中には、反応室10内の反応で生成した
ものが含まれる。
The gas shown by the arrow 44 includes the gas generated by the reaction in the reaction chamber 10.

基体1は、温度制御機構50を備えた基体ホルダー3の
上に設置される。温度制御機構50は、ヒーター2と、図
示していない熱電対、PID制御装置、およびヒーター電
源で構成されており、基体1の温度を所望温度に一定に
保っている。
The substrate 1 is placed on a substrate holder 3 having a temperature control mechanism 50. The temperature control mechanism 50 includes a heater 2, a thermocouple (not shown), a PID control device, and a heater power source (not shown), and keeps the temperature of the substrate 1 constant at a desired temperature.

この温度制御機構50の構成は、基体1の温度を所望温
度に保つことのできる機構であれば上記に限られるもの
ではない。
The configuration of the temperature control mechanism 50 is not limited to the above as long as it is a mechanism capable of maintaining the temperature of the base body 1 at a desired temperature.

基体1上の所望するパターンの部分加熱は赤外線ラン
プ4によって行なう。
Partial heating of the desired pattern on the substrate 1 is performed by the infrared lamp 4.

赤外線ランプ4の放射する赤外線7を透過・導入する
光学窓5の表面に、薄膜が形成されないようにアルゴン
をバルブ33を通してこの光学窓5に吹き付けている。
Argon is blown to the optical window 5 through the bulb 33 so that a thin film is not formed on the surface of the optical window 5 which transmits and introduces the infrared rays 7 emitted from the infrared lamp 4.

この実施例では、薄膜を形成するための原料ガスとし
ては、モノシランと亜酸化窒素を用いる。
In this embodiment, monosilane and nitrous oxide are used as the source gas for forming the thin film.

珪素系気体としてのモノシランと、キャリアガスとし
てのアルゴンは、バルブ32、吹き出しリング6を通して
基体1上に吹き付けられる。
Monosilane as a silicon-based gas and argon as a carrier gas are sprayed onto the substrate 1 through the valve 32 and the blowing ring 6.

酸化系気体としての亜酸化窒素は、初めに酸素活性種
発生器20に導入される。この酸素活性種発生器20は、亜
酸化窒素をプラズマ状態にすることにより酸素活性種を
生成するものであり、図示しない高周波電源からの電力
をこの酸素活性種発生器20に誘導結合的に印加すること
により亜酸化窒素から酸素原子などの酸素活性種を発生
し、それをバルブ30を通して反応室10に導入する。
Nitrous oxide as an oxidizing gas is first introduced into the oxygen activated species generator 20. The oxygen active species generator 20 generates oxygen active species by turning nitrous oxide into a plasma state, and applies power from a high frequency power source (not shown) to the oxygen active species generator 20 by inductive coupling. By doing so, oxygen active species such as oxygen atoms are generated from nitrous oxide and introduced into the reaction chamber 10 through the valve 30.

酸素活性種発生器20内のプラズマが、反応室10内に洩
れないように、酸素活性種発生器20とバルブ30の間にメ
ッシュやミラー磁場等を用いることがある。
A mesh, a mirror magnetic field or the like may be used between the oxygen active species generator 20 and the valve 30 so that the plasma in the oxygen active species generator 20 does not leak into the reaction chamber 10.

薄膜をエッチングするエッチングガスとしては、フッ
素を用いているが、フッ素は一旦、酸素活性種発生器20
と同様の機能を持つフッ素活性種発生器21に導入され、
フッ素原子などのフッ素活性種を発生させ、フッ素活性
種をバルブ31を通して反応室10に導入する。
Fluorine is used as the etching gas for etching the thin film.
Introduced into the fluorine activated species generator 21 with the same function as
Fluorine active species such as fluorine atoms are generated and introduced into the reaction chamber 10 through the valve 31.

反応室10内の気体はバルブ34を通して排気されてい
る。
The gas in the reaction chamber 10 is exhausted through the valve 34.

なお、これら二つの活性種発生器20、21もまた、活性
種を発生できるものであれば何れの方式でもよく、発生
の方式は限定されない。使用するガスの種類、基体の温
度、反応室10内の圧力、ガスの流量比などの条件によっ
ては、活性種発生器の何れか一方または全部が不要の場
合もあり、活性種発生器もまた本発明に必須のものでは
ない。
The two active species generators 20 and 21 may be of any type as long as they can generate the active species, and the generation method is not limited. Depending on conditions such as the type of gas used, the temperature of the substrate, the pressure in the reaction chamber 10 and the flow rate ratio of the gas, any one or all of the active species generators may not be necessary, and the active species generators may also be used. It is not essential to the invention.

(発明の効果) 以上のように本発明の方法および装置によって段差ま
たは凹部を有する基体について、その底部または凹部に
選択的に薄膜を形成し平坦化を行なうことができる。
(Effects of the Invention) As described above, with the method and apparatus of the present invention, it is possible to selectively form a thin film on the bottom portion or the concave portion of a substrate having a step or a concave portion to planarize the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例の装置の断面図。 第2図は本実施例における成膜速度およびエッチング速
度と温度の逆数の関係の図。 第3図は本発明による二酸化珪素膜形成の経過を示す基
板断面図。 第4図は従来の二酸化珪素膜形成の工程の例を示す基体
断面図。 第5図は従来の薄膜形成装置の断面図である。 1……基体、2……ヒーター、3……基体ホルダー、4
……赤外線ランプ、5……光学窓、6……吹き出しリン
グ、7……赤外線、10……反応室、20……酸素活性種を
発生するための活性種発生器A、21……フッ素活性種の
活性種発生器B、30、31、32、33……バルブ、50は温度
制御機構、100……珪素基体、200……第1層の二酸化珪
素膜、300、310、320……アルミニウム膜、400、410…
…第2層の二酸化珪素膜、500……ポリイミド、600……
ドライエッチング、である。
FIG. 1 is a sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the film formation rate and the etching rate and the reciprocal of temperature in this example. FIG. 3 is a substrate cross-sectional view showing the process of forming a silicon dioxide film according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a substrate showing an example of a conventional process for forming a silicon dioxide film. FIG. 5 is a sectional view of a conventional thin film forming apparatus. 1 ... Base, 2 ... Heater, 3 ... Base holder, 4
...... Infrared lamp, 5 ... Optical window, 6 ... Blowout ring, 7 ... Infrared, 10 ... Reaction chamber, 20 ... Activated species generator A for generating oxygen activated species, 21 ... Fluorine activated Seed active species generator B, 30, 31, 32, 33 ... Valve, 50 is temperature control mechanism, 100 ... Silicon substrate, 200 ... First layer silicon dioxide film, 300, 310, 320 ... Aluminum Membrane, 400, 410 ...
… Second layer of silicon dioxide film, 500 …… Polyimide, 600 ……
Dry etching.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原料ガスを導入した反応室内にて、 基体ホルダーの温度制御機構によって基体の温度を一定
に保ち、該原料ガスの構成元素の一部を該基体の表面に
堆積させて薄膜を形成する薄膜形成方法において、 形成した薄膜をエッチングするエッチングガスを該反応
室に導入するとともに、 該基体の表面には所定の電磁波に対し吸収効率を異にす
る所望のパターンを形成しておき、 該基体の表面に電磁波を照射することによって該パター
ンに高低の温度差をもたせ、 該薄膜を該パターンに従って選択的に堆積せしめたこと
を特徴とする薄膜形成方法。
1. A thin film is formed by keeping a constant temperature of a substrate by a temperature control mechanism of a substrate holder in a reaction chamber into which a source gas is introduced and depositing a part of constituent elements of the source gas on the surface of the substrate. In the method for forming a thin film to be formed, an etching gas for etching the formed thin film is introduced into the reaction chamber, and a desired pattern having a different absorption efficiency for a predetermined electromagnetic wave is formed on the surface of the substrate, A method for forming a thin film, characterized in that the surface of the substrate is irradiated with electromagnetic waves so that the pattern has a temperature difference of high and low, and the thin film is selectively deposited according to the pattern.
【請求項2】熱平衡反応的にみて、該原料ガスの薄膜形
成のみかけの活性化エネルギーEdが、該エッチングガス
の薄膜エッチングのみかけの活性化エネルギーEeより小
さくなるよう構成されている特許請求の範囲第1項記載
の薄膜形成方法。
2. The apparent activation energy Ed of the raw material gas for forming a thin film is smaller than the apparent activation energy Ee of the etching gas for thin film etching in terms of thermal equilibrium reaction. A method for forming a thin film as set forth in claim 1.
【請求項3】該原料ガスがモノシランと亜酸化窒素で、
該エッチングガスがフッ素であり、該パターンが二酸化
珪素の上にパターニングされたアルミニウム膜であっ
て、該二酸化珪素の上に二酸化珪素膜を選択的に形成す
る特許請求の範囲第1または2項記載の薄膜形成方法。
3. The raw material gas is monosilane and nitrous oxide,
3. The etching gas is fluorine, the pattern is an aluminum film patterned on silicon dioxide, and the silicon dioxide film is selectively formed on the silicon dioxide. 3. Thin film forming method.
【請求項4】反応室と;該反応室内に原料ガスを導入す
る原料ガス導入機構と;該反応室の気体を排気する排気
機構と;該反応室内に設置した基体と;該基体の保持お
よび温度制御を行なう基体ホルダーと;を含んで構成さ
れ、該原料ガスの構成元素の一部を該基体の表面に堆積
させて薄膜を形成する薄膜形成装置において、 形成した薄膜をエッチングするエッチングガスを該反応
室内に導入するエッチングガス導入機構と;該基体の表
面を所望のパターンに従って高低の温度差をもたせて加
熱する加熱手段を備えたことを特徴とする薄膜形成装
置。
4. A reaction chamber; a source gas introduction mechanism for introducing a source gas into the reaction chamber; an exhaust mechanism for exhausting gas in the reaction chamber; a substrate installed in the reaction chamber; In a thin film forming apparatus for forming a thin film by depositing a part of the constituent elements of the source gas on the surface of the substrate, the etching gas for etching the formed thin film is included. A thin film forming apparatus, comprising: an etching gas introducing mechanism for introducing the reaction gas into the reaction chamber; and a heating unit for heating the surface of the substrate with a high and low temperature difference according to a desired pattern.
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