JP2645215B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
Thin film forming equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超LSIデバイスなど
の半導体装置の製造に適用される薄膜形成装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus applied to the manufacture of semiconductor devices such as VLSI devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常、半導体等の被処理基板に薄膜を形
成するのによく用いられる方法を大別すると、化学的気
相成長法(CVD;Chemical Vavor Deposition)と物理
的気相成長法(PVD;Physical Vavor Deposition)と
に分類される。2. Description of the Related Art Generally, methods commonly used for forming a thin film on a substrate to be processed such as a semiconductor are roughly classified into chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (CVD). PVD; Physical Vavor Deposition).
【0003】ここで、CVD法は、前記基板表面や気相
中で化学反応を生じせしめて、基板上に薄膜を形成する
方法であり、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等
の絶縁膜の形成に用いられたりしている。また、PVD
法は気相中で生成した堆積粒子を基板へ衝突せしめるこ
とにより薄膜を形成するもので、主に金属膜等の形成に
よく用いられている。[0003] Here, the CVD method is a method of forming a thin film on a substrate by causing a chemical reaction on the substrate surface or in a gas phase, and is used for forming an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. It is sometimes used. Also, PVD
The method forms a thin film by colliding deposited particles generated in a gas phase with a substrate, and is often used mainly for forming a metal film or the like.
【0004】一方最近の超LSIデバイスの製造におい
ては、高集積化を図るために被処理基板に設けられた高
アスペクト化(深さ/幅が1以上)の溝内に膜を堆積せ
しめる技術が必須となってきている。On the other hand, in the recent manufacture of VLSI devices, a technique of depositing a film in a groove having a high aspect ratio (depth / width is 1 or more) provided in a substrate to be processed in order to achieve high integration. It is becoming mandatory.
【0005】しかし、図18に示すように、従来のプラ
ズマ法CVD法(例えばJ.L.Vossen & W.Kern ;Th
in Film Processes ;Academic Press,1978)等を用いて
シリコン(Si)等の被処理基板(50)に形成したア
スペクト比の高い溝(51)に気相中で生成した堆積種
(52)を堆積させて絶縁膜(53)を形成すると、次
のような問題があった。つまり、前記堆積種は、溝(5
1)の角部(54)において堆積が顕著に進む一方、溝
(51)底部(55)には堆積種が入りにくくなり、堆
積をさらに進めていくと結果的に溝(51)内に空洞
(56)が生じたり、基板表面での段差被覆特性が劣化
したりしていた。However, as shown in FIG. 18, a conventional plasma CVD method (for example, JL Vossen & W. Kern; Th)
Deposition species (52) generated in the gas phase are deposited in grooves (51) having a high aspect ratio formed on a substrate (50) to be processed, such as silicon (Si), by using Film Processes; Academic Press, 1978). When the insulating film (53) is formed in this way, the following problem occurs. In other words, the deposited species is formed in the groove (5
While the deposition progresses remarkably at the corner (54) of 1), it becomes difficult for the deposition species to enter the bottom (55) of the groove (51), and as the deposition proceeds further, a cavity is formed in the groove (51). (56) occurred, or the step coverage characteristics on the substrate surface deteriorated.
【0006】上記問題を改善する方法として、PVD法
の一つであるバイアススパッタ法と呼ばれる技術が用い
られている(例えばT.Mogami,M.Morimoto & H.Okabay
ashi;Extended Abstracts 16th Conf.Solid State Dev
ices & Materials,Kobe,1984,P.43)。この方法は、例え
ばAr等のイオンで基板表面を物理的スパッタリングし
ながらシリコン酸化膜等の絶縁膜を形成するものであ
る。この方法によれば前述した第18図における角部
(54)の堆積は前記スパッタリングにより生じにくく
なり、平坦部での堆積が進む。従って、空洞(56)の
形成、段差被覆特性等の問題は前述のCVD法に比べて
改善される。As a method for solving the above problem, a technique called bias sputtering, which is one of the PVD methods, is used (for example, T. Mogami, M. Morimoto & H. Okabay).
ashi ; Extended Abstracts 16th Conf.Solid State Dev
ices & Materials, Kobe, 1984, p. 43). In this method, an insulating film such as a silicon oxide film is formed while physically sputtering the substrate surface with ions such as Ar. According to this method, the above-described deposition of the corners (54) in FIG. 18 is less likely to be caused by the sputtering, and the deposition in the flat portion proceeds. Therefore, problems such as formation of the cavity (56) and step coverage characteristics are improved as compared with the above-mentioned CVD method.
【0007】しかしながら、気相中の堆積種は溝内へ斜
めに入射してくるため、アスペクト比が1以上の溝では
やはり良好な埋め込みが困難となる。また、この方法は
物理的スパッタリングによる堆積膜の除去と堆積の競争
反応を用いるので、正味の堆積速度は低く、生産性が極
めて悪い。また、プラズマ中で処理を行なうので照射損
傷も避けられないという問題がある。However, since the deposited species in the gaseous phase obliquely enter the groove, it is still difficult to satisfactorily fill the groove with the aspect ratio of 1 or more. In addition, since this method uses a competitive reaction between removal and deposition of the deposited film by physical sputtering, the net deposition rate is low, and the productivity is extremely poor. Further, since the treatment is performed in plasma, there is a problem that irradiation damage cannot be avoided.
【0008】さらに、最近、堆積種溝内への斜め入射の
成分を少なくするようにしたECRバイアススパッタ法
(例えば、H.Oikawa;SEMI TECHNOLOGY SYM,1986,E3-1)
が提案されているが、上記した堆積種の溝内部への斜め
入射の問題は軽減されるものの、本質的な解決までには
至っておらず、高アスペクト比の溝に対して良好に薄膜
を形成するのには限界があった。Further, recently, an ECR bias sputtering method for reducing the component of oblique incidence into the seed groove is used (for example, H. Oikawa; SEMI TECHNOLOGY SYM, 1986, E3-1).
Although the problem of oblique incidence of the above-described deposited species into the groove is reduced, the problem has not yet been solved, and a good thin film can be formed on the groove with a high aspect ratio. There was a limit to doing.
【0009】以上、述べてきた方法の他に例えばTEO
Sの熱分解法(R.D.Rung,T.Momose& Nagakubo;IEDM.Te
ch.Dig.1982,P.237)を用いてシリコン酸化膜を形成す
る方法も提案されている。この方法によれば堆積種の大
きな表面移動度により図19(a)のように空洞は生じ
難く、優れた段差被覆特性を得られるようになる。しか
し、この方法により構内を埋込んだ酸化膜(53a)に
対して、例えば希釈したHF溶液で洗浄処理を施すと図
19(b)のように溝中央部(57)での酸化膜(53
a)の除去速度が異常に早く、結局、埋め込み平坦化が
実現できないのが現状である。この原因は、溝の壁の両
側から成長してきた酸化膜同士の歪みが中央部付近で残
存するためと考えられる。このようにコンフォーマブル
に薄膜を形成する方法でも高アスペクト比の溝の埋め込
みは極めて困難とされている。In addition to the method described above, for example, TEO
Pyrolysis of S (RDRung, T. Momose &Nagakubo; IEDM.Te
ch. Dig. 1982, p. 237) has been proposed to form a silicon oxide film. According to this method, cavities are unlikely to be formed as shown in FIG. 19A due to the large surface mobility of the deposited species, and excellent step coverage characteristics can be obtained. However, when the oxide film (53a) embedded in the premises is cleaned by, for example, a diluted HF solution by this method, as shown in FIG. 19B, the oxide film (53a) at the center (57) of the groove is formed.
At present, the removal speed of a) is abnormally high, and eventually, the burying flattening cannot be realized. It is considered that this is because the strain between the oxide films grown from both sides of the trench wall remains near the center. Even in the method of forming a thin film in a conformable manner, it is extremely difficult to embed a groove having a high aspect ratio.
【0010】さらに、図19(a)において、熱CVD
法等により、不純物を含んだ酸化膜を固相拡散源として
形成した後、熱処理を行ない、基板の溝部の周囲に前記
不純物を拡散する場合がある。ところがこの方法におい
ては、実際には前記溝の側壁部に形成した酸化膜と平坦
部の酸化膜とでは前者の方が不純物濃度が低く、所望の
比抵抗が得られない等の問題もあった。[0010] Further, in FIG.
After an oxide film containing an impurity is formed as a solid-phase diffusion source by a method or the like, heat treatment may be performed to diffuse the impurity around the groove of the substrate. However, in this method, the oxide film formed on the side wall of the trench and the oxide film on the flat portion actually have a problem that the former has a lower impurity concentration and a desired specific resistance cannot be obtained. .
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した半
導体等の被処理基板に形成された高アスペクト比の溝に
薄膜を形成するに際し、前記溝内部に空洞が生じる。あ
るいは基板表面の段差被覆特性が良好でない、あるいは
基板に対して照射損傷を与えてしまう等の従来の問題点
を解決するものである。すなわち、本発明では高アスペ
クト比の溝に対しても、絶縁物、半導体、金属等の薄膜
を良好に埋め込むことのできる薄膜形成装置を提供する
ことを目的とする。According to the present invention, when a thin film is formed in a groove having a high aspect ratio formed on a substrate to be processed such as a semiconductor described above, a cavity is formed inside the groove. Another object of the present invention is to solve the conventional problems, such as poor step coverage characteristics on the substrate surface or irradiation damage to the substrate. That is, an object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus which can satisfactorily embed a thin film of an insulator, a semiconductor, a metal or the like even in a groove having a high aspect ratio.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明では、薄膜を形成
する気相中の堆積種か、気相中に浮遊しているよりも安
定して被処理基み表面に存在できるように、基板温度を
堆積種の気相圧力低下での沸点以下に温度制御するよう
にした薄膜形成装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a substrate is formed so that a deposited species in a vapor phase forming a thin film can be more stably present on the surface of a substrate to be treated than floating in the vapor phase. Provided is a thin film forming apparatus in which the temperature is controlled to be equal to or lower than the boiling point of the deposition species due to the decrease in the gas phase pressure.
【0013】即ち、本発明は、反応容器と、この反応容
器内に設けられ、被処理基体が載置される試料台と、前
記反応容器とは別の領域において第1の反応性ガスを励
起する手段と、少なくとも前記励起された第1の反応性
ガスとこのガスとは異なる第2の反応性ガスを前記反応
容器内に導入する手段と、前記励起した第1の反応性ガ
ス及び第2の反応性ガスの反応により生成される反応中
間生成物の分圧がこの反応中間生成物の相を示す状態図
における三重点の圧力以上となるように、前記容器内を
排気する手段と、前記被処理基体の温度を、前記反応中
間生成物の分圧下での前記反応中間生成物の融点以上か
つ沸点以下に制御せしめる第1の温度制御手段と、前記
試料台以外の反応容器の部分を該部分が前記反応中間生
成物の沸点以上となるように温度制御する第2の温度制
御手段とを具備したことを特徴とする薄膜形成装置を提
供する。That is, the present invention provides a reaction vessel, a sample table provided in the reaction vessel, on which a substrate to be processed is mounted, and a step of exciting a first reactive gas in a region different from the reaction vessel. means and, means for introducing a different second reactive gas and the gas and the first reactive gas which is at least the excitation in the reaction vessel, a first reactive gas that the excitation for
During the reaction generated by the reaction of the gas and the second reactive gas
Phase diagram in which the partial pressure of the intermediate product indicates the phase of this reaction intermediate
So that the pressure is at or above the triple point in
Means for evacuating, and controlling the temperature of the substrate to be treated during the reaction.
Above the melting point of the reaction intermediate under partial pressure of the intermediate product
A first temperature control means for controlling the temperature to be equal to or lower than the boiling point; and a second temperature for controlling a portion of the reaction vessel other than the sample stage so that the temperature of the portion becomes equal to or higher than the boiling point of the reaction intermediate product. A thin film forming apparatus comprising: a temperature control unit.
【0014】なお、本発明においては以下に挙げる態様
が好ましい。In the present invention, the following embodiments are preferred.
【0015】即ち、前記第1の反応性ガスと第2の反応
性ガスは混合ガスとして前記容器内に導入されることが
好ましい。求項1記載の薄膜形成装置。That is, it is preferable that the first reactive gas and the second reactive gas are introduced into the container as a mixed gas. The thin film forming apparatus according to claim 1.
【0016】また、前記第1の温度制御手段は、前記被
処理基体が載置される試料台に設けられていることが好
ましい。Preferably, the first temperature control means is provided on a sample stage on which the substrate to be processed is mounted.
【0017】また、前記薄膜の形成された被処理基体を
室温以上に加熱する手段を具備することが好ましい。Further, it is preferable that a means for heating the substrate on which the thin film is formed be heated to room temperature or higher.
【0018】また、前記基体を加熱する手段は、前記反
応容器とは別の領域にあることが好ましい。Further, it is preferable that the means for heating the substrate is located in a different region from the reaction vessel.
【0019】また、前記基体を加熱する手段は、瞬時に
加熱する手段であることが好ましい。Preferably, the means for heating the substrate is a means for instantaneously heating.
【0020】また、前記反応容器は、前記被処理基体を
受渡しする領域を具備し、かつこの領域は真空とする
か、または大気圧以上の不活性ガスを導入できるように
構成されていることが好ましい。Further, the reaction vessel may include a region for transferring the substrate to be processed, and this region may be configured to be evacuated or to be capable of introducing an inert gas at atmospheric pressure or higher. preferable.
【0021】また、前記第1の反応性ガスを励起する手
段として、熱、光、電子線、あるいは放電を用いること
が好ましい。Further, it is preferable to use heat, light, electron beam, or electric discharge as means for exciting the first reactive gas.
【0022】また、前記被処理基体に対して、荷電粒子
または光を照射せしめる手段を具備することが好まし
い。It is preferable that a means for irradiating the substrate to be treated with charged particles or light is provided.
【0023】また、前記被処理基体、または前記被処理
基体表面を振動させる手段を具備することが好ましい。It is preferable that the apparatus further comprises means for vibrating the substrate to be processed or the surface of the substrate to be processed.
【0024】[0024]
【作用】本発明に係る薄膜形成の作用を図1を用いて説
明する。The operation of forming a thin film according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0025】図1(a)において半導体等の被処理基体
(30)に形成された高アスペクト比の溝(31)内に
気相の状態で入りこんだ堆積種(32)は、堆積種(3
2)の気相圧力下の沸点以下に温度制御されている被処
理基体に触れると液化して前記基体表面に付着する。
(33)は前記堆積種(32)により溝(31)内に形
成された薄膜である。In FIG. 1A, the deposited species (32) that has entered in a high-aspect ratio groove (31) formed in a substrate (30) to be processed such as a semiconductor in a gaseous state is a deposited species (3).
When the substrate to be processed whose temperature is controlled to be equal to or lower than the boiling point under the gas phase pressure of 2) is touched, it liquefies and adheres to the surface of the substrate.
(33) is a thin film formed in the groove (31) by the deposition species (32).
【0026】これをさらに続けていくと、図1(b)に
示すように、薄膜(33a)が積み上げ式に溝(31)
を埋め込むようにして形成されていく。そして、溝(3
1)が完全に埋め込まれた後も続けていくと、溝(3
1)の上部及び基体(30)の表面上に薄膜(33b)
が良好に形成されるようになる。When this is further continued, as shown in FIG. 1 (b), the thin film (33a) is piled up in the groove (31).
Are formed so as to be embedded. And the groove (3
Continued after 1) was completely embedded, the groove (3)
A thin film (33b) on top of 1) and on the surface of the substrate (30)
Is formed satisfactorily.
【0027】この現象を説明するために、堆積種を生成
する反応性ガスまたは反応生成物の3相(気相、液相、
固相)の状態を、温度と圧力をパラメータにとり図20
に示す。上記した反応性ガス等から構成される堆積種は
温度を下げるに従い、図中気相Aの状態から図の曲線
(カーブ)を越えたところで、図の液相Bの状態とな
る。さらに温度条件を下げると気相Aの状態から図の曲
線(カーブ)を越えたところで固相Cの状態となる。こ
の傾向は高圧力の条件ほど、気相Aから液相Bあるいは
固相Cへの移行は顕著となる。To explain this phenomenon, three phases (a gas phase, a liquid phase,
FIG. 20 shows the state of the solid phase) using temperature and pressure as parameters.
Shown in As the temperature decreases, the deposited species composed of the above-described reactive gas and the like changes from the state of gas phase A in the figure to the state of liquid phase B at a point beyond the curve (curve) in the figure. When the temperature condition is further reduced, the state of the solid phase C is changed from the state of the gas phase A to a point beyond the curve (curve) in the figure. In this tendency, the transition from the gas phase A to the liquid phase B or the solid phase C becomes more remarkable under the condition of higher pressure.
【0028】例えば、圧力P0 の条件である反応性ガス
が気相Aの状態にあったとすると、温度条件t0 以下に
下げると、気相と液相の境界カーブを越えて液相とな
る。For example, assuming that the reactive gas under the condition of the pressure P 0 is in the state of the gas phase A, when the temperature is lowered to the temperature condition t 0 or lower, the gas crosses the boundary curve between the gas phase and the liquid phase and becomes the liquid phase. .
【0029】このようにある圧力下で気相Aの状態から
前記カーブを越えて他相へ移行する温度をここでは前記
圧力での沸点とする。The temperature at which the gas phase A transitions from the state of the gaseous phase A to the other phase under a certain pressure at a certain pressure is herein referred to as the boiling point at the pressure.
【0030】すなわち、本発明は、本発明者らが前記3
相の状態の温度依存性を半導体製造における溝の埋め込
みに適用できるか鋭意研究し、その結果実現させること
に成功したものである。That is, the present invention relates to
The inventor of the present invention has conducted intensive studies on whether the temperature dependence of the phase state can be applied to the filling of trenches in semiconductor manufacturing, and succeeded in realizing the results.
【0031】また、一種類のガスのみを用いる場合に
は、そのガス沸点以下に基板温度を設定するようにす
る。When only one kind of gas is used, the substrate temperature is set to be lower than the gas boiling point.
【0032】以上述べたように、本発明によれば、低温
で高アスペクト比の溝を良好に埋め込んだ後、すぐれた
平坦化を達成することができ、超LSIの製造に最適で
ある。As described above, according to the present invention, excellent planarization can be achieved after satisfactorily filling a groove having a high aspect ratio at a low temperature, which is optimal for the manufacture of an VLSI.
【0033】なお本発明において形成する薄膜は絶縁
膜、半導体膜、高分子膜、あるいは金属膜のいずれかで
ある。The thin film formed in the present invention is any one of an insulating film, a semiconductor film, a polymer film, and a metal film.
【0034】また、第1の反応性ガスとして少なくとも
酸素、窒素、水素、あるいはハロゲン元素を含むガスを
用いることが好ましい。Further, it is preferable to use a gas containing at least oxygen, nitrogen, hydrogen or a halogen element as the first reactive gas.
【0035】ここで、第1の反応性ガスにアルゴン(A
r)、ヘリウム(He)などの不活性ガスを混入しても
よい。Here, argon (A) is used as the first reactive gas.
r) and an inert gas such as helium (He) may be mixed.
【0036】また、第2の反応性ガスとして、周期律表
の第2族から第6族の少なくとも1つの元素を含むガス
を使用して前記被処理基体上に、前記元素の酸化物、窒
化物、水素化物あるいは前記元素の単体もしくは前記元
素の化合物を形成することが好ましい。Further, a gas containing at least one element from Group 2 to Group 6 of the periodic table is used as the second reactive gas, and an oxide or nitride of the element is formed on the substrate to be processed. It is preferable to form an element, a hydride, a simple substance of the element, or a compound of the element.
【0037】さらに、第2の反応性ガスとして、金属や
半導体の有機化合物、ハロゲン化合物、カルボーン化合
物、あるいはこれらの混合ガスを使用してもよい。Further, as the second reactive gas, an organic compound of metal or semiconductor, a halogen compound, a carborne compound, or a mixed gas thereof may be used.
【0038】また、第2の反応性ガスとして少なくとも
炭素及び水素を含むガスを使用しても良い。Further, a gas containing at least carbon and hydrogen may be used as the second reactive gas.
【0039】また、第2の反応性ガスとして有機シラン
を用いても良い。Further, an organic silane may be used as the second reactive gas.
【0040】また、第1の反応性ガスあるいは第2の反
応性ガスにヒ素(As)、リン(P)等のn型不純物あ
るいはホウ素(B)等のP型不純物を添加して被処理基
体上に絶縁膜を堆積せしめても良い。Further, an n-type impurity such as arsenic (As) or phosphorus (P) or a P-type impurity such as boron (B) is added to the first reactive gas or the second reactive gas to be processed. An insulating film may be deposited thereon.
【0041】さらに、被処理基体上にはマスクが形成さ
れていることが好ましい。Further, it is preferable that a mask is formed on the substrate to be processed.
【0042】さらに、前記絶縁膜の堆積後、加熱処理を
行なうことが好ましい。Further, it is preferable to perform a heat treatment after the deposition of the insulating film.
【0043】この加熱は、瞬時加熱であることが好まし
い。This heating is preferably instantaneous heating.
【0044】さらに、薄膜形成後、第1の反応性ガス、
あるいは第1の反応性ガスから形成される活性種を流し
ながら加熱処理を行なうことが好ましい。Further, after forming the thin film, a first reactive gas,
Alternatively, it is preferable to perform the heat treatment while flowing the active species formed from the first reactive gas.
【0045】さらに、第2の反応性ガスとしてメチルシ
ラン、メトキシラン、エトキシラン、プロポキシラン、
ブトキシシラン、等の有機シランあるいは、ヘキサメチ
ルジシロキサン、あるいはメチルシラノールを用いるこ
とが好ましい。Further, as the second reactive gas, methylsilane, methoxylan, ethoxysilane, propoxysilane,
It is preferable to use an organic silane such as butoxysilane, hexamethyldisiloxane, or methylsilanol.
【0046】さらにまた、反応容器内の圧力をモニタ
し、その圧力を酸素の活性種と第2の反応性ガスの反応
生成物あるいは第2の反応性ガスの状態図における三重
点を与える圧力以上に制御する手段を具備することが好
ましい。Further, the pressure in the reaction vessel is monitored, and the pressure is set to a pressure equal to or higher than the pressure giving the triple point in the phase diagram of the reaction product of the active species of oxygen and the second reactive gas or the second reactive gas. It is preferable to provide a means for controlling
【0047】[0047]
【実施例】第1の実施例 本発明による薄膜形成装置について説明する。即ち、図
2は、この実施例に用いる本発明の一実施例による装置
の概略構成図である。この装置は、以下に示す構成とな
っている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A thin film forming apparatus according to the present invention will be described. That is, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention used in this embodiment. This device has the following configuration.
【0048】反応容器(1)の内部には、試料ホルダ
(2)上に載置された被処理基体(3)が収容されるよ
うになっており、前記反応容器(1)内へは、ガス導入
管(4),(5)を介してそれぞれ第1の反応性ガスX
(6)の活性種と第2の反応性ガスY(7)が導入され
るとともに、排気系(図示せず)へ接続された排気管
(8)を介して排気されるものとなっている。ここで、
第1,第2の反応性ガスは、マスフローコントローラ
(図示せず)で流量を調整するようになっている。前記
第1の反応性ガスX(6)の活性化は、前記ガス導入管
(4)と接続されたマイクロ波放電部(9)で行なわれ
る。ここでは、ガス導入管(4)は石英製のものを用い
た。放電部(9)へは、マイクロ波電源(10)から導
波管(11)を介してマイクロ波電力が供給される。反
応性ガスX(6)の活性化は、この実施例ではプラズマ
により行なったが、熱励起、光励起、電子線励起等によ
り行なってもよい。また、容器(1)内圧力は、バルブ
(図示せず)のコンダクタンスを変化させることにより
設定し、隔膜真空計(図示せず)によって測定し、制御
するようにする。The substrate to be processed (3) placed on the sample holder (2) is accommodated in the reaction vessel (1). The first reactive gas X is passed through the gas introduction pipes (4) and (5), respectively.
The active species of (6) and the second reactive gas Y (7) are introduced and exhausted through an exhaust pipe (8) connected to an exhaust system (not shown). . here,
The flow rates of the first and second reactive gases are adjusted by a mass flow controller (not shown). The activation of the first reactive gas X (6) is performed in a microwave discharge section (9) connected to the gas introduction pipe (4). Here, the gas introduction pipe (4) used was made of quartz. Microwave power is supplied from a microwave power supply (10) to the discharge unit (9) via a waveguide (11). The activation of the reactive gas X (6) is performed by plasma in this embodiment, but may be performed by thermal excitation, light excitation, electron beam excitation, or the like. The pressure in the container (1) is set by changing the conductance of a valve (not shown), and is measured and controlled by a diaphragm gauge (not shown).
【0049】また、前記したホルダ(2)内には、被処
理基体を冷却するための冷却手段(12)が設けてあ
り、さらに必要に応じて加熱手段(13)を設けてもよ
く、これらの手段により基板温度を制御するようにす
る。すなわち、これらの手段は、それぞれ被処理基体
(3)の温度をモニタし、その温度を所定値、すなわ
ち、第1の反応性ガスより生成される活性種、第2の反
応性ガスあるいはこれらの反応生成物の沸点以下に設定
するための制御系(図示せず)に連結されている。前記
冷却手段(12)は、ここでは液体窒素を通した窒素ガ
スを冷却パイプを介してホルダ(2)に運ぶようなもの
とした。ここで、冷却手段(12)の制御は、窒素ガス
の流量を冷却パイプに設けられたニードルバルブで調整
することにより行った。また、加熱手段(13)として
はヒータを用いたが、冷却、加熱手段は前記したものに
限らず、温度を前記所定値に設定できるものであれば何
でもよい。そして、被処理基体は試料ホルダと熱的に良
好な接触がえられるように静電的に前記試料台に固定さ
れている。In the holder (2), a cooling means (12) for cooling the substrate to be processed is provided, and if necessary, a heating means (13) may be provided. The substrate temperature is controlled by the means. That is, these means respectively monitor the temperature of the substrate (3) to be processed, and set the temperature to a predetermined value, that is, the active species generated from the first reactive gas, the second reactive gas, or these. It is connected to a control system (not shown) for setting the temperature below the boiling point of the reaction product. Here, the cooling means (12) is such that nitrogen gas passed through liquid nitrogen is transferred to the holder (2) via a cooling pipe. Here, the control of the cooling means (12) was performed by adjusting the flow rate of the nitrogen gas with a needle valve provided in the cooling pipe. Although a heater is used as the heating means (13), the cooling and heating means are not limited to those described above, but may be any as long as the temperature can be set to the predetermined value. The substrate to be processed is electrostatically fixed to the sample stage so as to obtain good thermal contact with the sample holder.
【0050】さらに、前記反応容器(1)の被処理基体
及びこの被処理基体を温度制御する試料ホルダ(2)以
外の領域は、反応容器(1)内の清浄度を保つような工
夫として、例えば容器(1)の壁に電流を流すヒータ
(14)が巻いた構造としてもよい。Further, the regions other than the substrate to be processed of the reaction vessel (1) and the sample holder (2) for controlling the temperature of the substrate to be processed are designed so as to maintain the cleanliness inside the reaction vessel (1). For example, a structure may be employed in which a heater (14) for flowing an electric current is wound around the wall of the container (1).
【0051】また、本発明に係る薄膜形成装置として図
3、図4に示される他の実施例装置を用いることもでき
る。図3に示される装置は、図2の構成と略同様であ
り、図2と同一部分は同一符号を付して示した。この実
施例装置が図2に示した装置と異なる点は、反応容器
(1)に、被処理基体上に電子、イオン、あるいはレー
ザ光等の光(15)を照射する光照射手段(16)が設
けられている点である。すなわち、前記光照射手段(1
6)により、反応性ガスを光により励起することが可能
である。前記光励起によれば、図2に示した構成の装置
と同様に被処理基体(3)への損傷等の影響を低減でき
る。Further, as the thin film forming apparatus according to the present invention, another embodiment apparatus shown in FIGS. 3 and 4 can be used. The device shown in FIG. 3 has substantially the same configuration as that of FIG. 2, and the same parts as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. This embodiment differs from the apparatus shown in FIG. 2 in that a light irradiation means (16) for irradiating a reaction vessel (1) with light (15) such as electrons, ions, or laser light on a substrate to be processed. Is provided. That is, the light irradiation means (1)
According to 6), the reactive gas can be excited by light. According to the optical excitation, it is possible to reduce the influence of damage to the substrate to be processed (3) as in the apparatus having the configuration shown in FIG.
【0052】また、図示はしていないが、反応容器
(1)への被処理基体(3)の出し入れは、隣接して設
けられた別室を介して行なわれ、この別質には真空また
は大気圧以上の不活性ガスを流すようになっている。こ
のように、反応容器(1)をいわゆるロードロックとす
ることにより、プロセスの再現性は大幅に向上される。Although not shown, the substrate to be treated (3) is taken in and out of the reaction vessel (1) through a separate chamber provided adjacent to the reaction vessel (1). An inert gas higher than the atmospheric pressure is allowed to flow. Thus, the reproducibility of the process is greatly improved by using a so-called load lock for the reaction vessel (1).
【0053】また図4に示される他の実施例である薄膜
形成装置も、図2に示した装置と略同様の構成であるの
で、図2と同一の部分は同一の符号を付して示す。この
装置は薄膜を形成した後、後処理を行なえるようにした
薄膜形成装置である。この装置は、被処理基体(3)に
薄膜を形成した後、前記基体(3)を搬送形(17)を
介して、熱処理室(18)へ搬送機構(図示せず)によ
り搬送されるようになっている。熱処理室(18)に搬
送された基体(2)は、加熱手段(19)を備えたホル
ダ(20)上に載置され、熱処理を施されるようになっ
ている。前記加熱は、被処理基体(3)に赤外線ランプ
(21)を照射して、瞬時のうちに基体温度を上げるよ
うにしてもよい。The thin-film forming apparatus of another embodiment shown in FIG. 4 has substantially the same configuration as that of the apparatus shown in FIG. 2, and the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. . This apparatus is a thin film forming apparatus capable of performing post-processing after forming a thin film. In this apparatus, after a thin film is formed on the substrate to be processed (3), the substrate (3) is transferred to the heat treatment chamber (18) via the transfer form (17) by a transfer mechanism (not shown). It has become. The substrate (2) transferred to the heat treatment chamber (18) is placed on a holder (20) provided with a heating means (19), and is subjected to heat treatment. In the heating, the substrate to be processed (3) may be irradiated with an infrared lamp (21) to instantaneously raise the substrate temperature.
【0054】上記した熱処理を行なうことにより、被処
理基体(3)に付着した残渣、ゴミ等の除去、あるいは
薄膜の膜質の向上を図ることができる。By performing the above-described heat treatment, it is possible to remove residues, dusts, etc. attached to the substrate (3) to be processed, or to improve the quality of the thin film.
【0055】なお、同図において(22)は、不活性ガ
スZ(23)を導入するガス導入口であり、(24)は
反応容器(1)と熱処理室(18)を仕切るゲートバル
ブである。In the figure, (22) is a gas inlet for introducing the inert gas Z (23), and (24) is a gate valve for separating the reaction vessel (1) from the heat treatment chamber (18). .
【0056】次に、本発明による薄膜形成装置を用いた
方法の一実施例について説明する。この方法で用いる装
置としては前記した3つの装置のいずれを用いてもよい
が、ここでは図2に示した装置を用いて説明する。Next, an embodiment of a method using the thin film forming apparatus according to the present invention will be described. Although any of the above-described three devices may be used as the device used in this method, description will be made here using the device shown in FIG.
【0057】この実施例においては、第1の反応性ガス
Xとして酸素(O2 )ガス、第2の反応性ガスYとして
有機シランであるテトラメチルシラン(Si(CH3 )
4 ;TMS)を用いる。そして、ここでは、シリコン基
板を被処理基体とし、前記シリコン基板にシリコン酸化
膜を堆積させる。まず、第1の反応性ガスであるO2ガ
ス(6)をマイクロ波放電部(9)で2.45GHzの
マイクロ波放電によって酸素ラジカル(O)を生成し、
この酸素ラジカルをガス導入管(4)を通して反応容器
(1)まで輸送する。一方、TMSは放電させないで反
応容器(1)に導入する。反応容器(1)内の全圧力は
2Torrに設定した。試料ホルダ(2)には、ステン
レス製のパイプ(12)が埋め込まれており、ここに液
体窒素を通した冷却N2 ガスを流して、基板(3)の温
度を低下させるようにした。In this embodiment, oxygen (O 2 ) gas is used as the first reactive gas X, and tetramethylsilane (Si (CH 3 )) which is an organic silane is used as the second reactive gas Y.
4 ; TMS) is used. Here, a silicon substrate is used as a substrate to be processed, and a silicon oxide film is deposited on the silicon substrate. First, oxygen radicals (O) are generated from the O 2 gas (6), which is the first reactive gas, by microwave discharge at 2.45 GHz in the microwave discharge unit (9).
These oxygen radicals are transported to the reaction vessel (1) through the gas introduction pipe (4). On the other hand, TMS is introduced into the reaction vessel (1) without discharging. The total pressure in the reaction vessel (1) was set at 2 Torr. A stainless steel pipe (12) is embedded in the sample holder (2), and a cooling N 2 gas through which liquid nitrogen is passed is allowed to flow to lower the temperature of the substrate (3).
【0058】図5は、上述した方法で基板温度を変化さ
せたときのシリコン酸化膜の堆積速度及びシリコントレ
ンチ溝の埋め込み形状を示したものである。ここで、O
2 とTMSの流量は、それぞれ56SCCM、7SCC
Mであり、溝のアスペクト比は一以上、例えば1.5で
ある。FIG. 5 shows the deposition rate of the silicon oxide film and the buried shape of the silicon trench when the substrate temperature is changed by the above-described method. Where O
2 and TMS flow rates are 56 SCCM and 7 SCC respectively
M, and the aspect ratio of the groove is one or more, for example, 1.5.
【0059】同図より、堆積速度については曲線Aで示
されるように基板温度が−40℃において最大となって
いるのがわかる。溝の埋め込み形状については、室温よ
り高温側では(a)に示されるように酸素ラジカルとT
MSの反応により生じたシリコン酸化膜は従来技術で述
べた空洞を生じてしまう。From the figure, it can be seen that the deposition rate is maximum when the substrate temperature is -40 ° C. as shown by the curve A. Regarding the shape of the groove to be buried, as shown in FIG.
The silicon oxide film generated by the reaction of MS produces the cavity described in the prior art.
【0060】一方、基板温度の低下とともに、溝の角部
への優先的な堆積は減り、基板温度が−20℃以下にお
いて、トレンチ溝内に薄膜を完全に埋め込むことができ
た。On the other hand, as the substrate temperature was lowered, preferential deposition at the corners of the groove was reduced, and at a substrate temperature of −20 ° C. or lower, the thin film could be completely embedded in the trench groove.
【0061】図6は、TMSに対するO2 の流量比を2
4としたときの基板温度に対する堆積相度と堆積形状を
示したものである。流量比以外の条件は図5の場合と同
様とした。この図からも図5と同様の傾向が見られる。
このプロセスは、低温平坦化の要求の高まっている多層
配線技術の層間絶縁膜の形成にも最適であることがわか
った。FIG. 6 shows that the flow ratio of O 2 to TMS is 2
4 shows the deposition phase and the deposition shape with respect to the substrate temperature when the value is 4. Conditions other than the flow rate ratio were the same as in the case of FIG. This figure also shows the same tendency as in FIG.
It has been found that this process is also suitable for forming an interlayer insulating film in a multilayer wiring technology, for which low-temperature flattening is increasingly required.
【0062】本発明者らは、これらの現象を解明し溝に
薄膜を形成するのに最適な条件を求めるべく、さらに分
析を進めた。それについて以下述べる。The present inventors have conducted further analysis in order to elucidate these phenomena and to find optimal conditions for forming a thin film in a groove. This is described below.
【0063】図7はテトラメチルシラン(TMS)、酸
素(O2 )の活性種とテトラメチルシランとの反応生成
物となり得るヘキサメチルジシロキサン及びトリメチル
シラノール状態図を示すものである。酸素(第1の反応
性ガス)のテトラメチルシラン(第2の反応性ガス)に
対する流量比は2以上である。前記実施例で述べたよう
に反応容器内圧力が2Torrのとき溝部内部を埋め込
むことができるのは基板の温度低下が−20℃付近から
であった。この状態図から基板温度が20℃乃至−10
0℃容器内圧力が10Torr未満の範囲では堆積に関
与している液体はテトラメチルシラン及び/またはヘキ
サメチルジシロキサンであることが推測される。そし
て、この液層内に活性種がとり込まれながら酸化が進行
していくものと考えられる。また、これはこの膜の赤外
線吸収スペクトルが、ヘキサメチルジシロキサンのプラ
ズマ重合膜の赤外線吸収スペクトルとよく一致すること
からも妥当であると言える。FIG. 7 shows a phase diagram of hexamethyldisiloxane and trimethylsilanol which can be a reaction product between tetramethylsilane (TMS), an active species of oxygen (O 2 ) and tetramethylsilane. The flow ratio of oxygen (first reactive gas) to tetramethylsilane (second reactive gas) is 2 or more. As described in the above embodiment, when the pressure in the reaction vessel is 2 Torr, the inside of the groove can be buried when the temperature of the substrate drops around -20 ° C. From this state diagram, it can be seen that the substrate temperature is from 20 ° C. to -10.
When the pressure in the container at 0 ° C. is less than 10 Torr, the liquid involved in the deposition is assumed to be tetramethylsilane and / or hexamethyldisiloxane. It is considered that oxidation proceeds while active species are taken into the liquid layer. This can be said to be appropriate because the infrared absorption spectrum of this film matches well with the infrared absorption spectrum of the plasma-polymerized film of hexamethyldisiloxane.
【0064】この様に反応容器内の圧力が2Torrの
場合、基板温度はヘキサメチルジシロキサンが液化する
−22℃以下でかつテトラメチルシランが凝固する−1
00℃以上であることが必要である。As described above, when the pressure in the reaction vessel is 2 Torr, the substrate temperature is -22 ° C. or less at which hexamethyldisiloxane liquefies, and -1 at which tetramethylsilane solidifies.
It is necessary that the temperature is not lower than 00 ° C.
【0065】すなわちここで言う所定圧力下の沸点とは
容器内圧力2Torrの場合ヘキサメチルジシクロキサ
ンで約−23℃テトラメチルシランで約−75℃また圧
力10Torrの場合ヘキサメトルジシロキサンで約0
℃テトラメチルシランで約−60℃である。That is, the boiling point under a predetermined pressure is about -23 ° C. with hexamethyldicycloxane at about 2 Torr and about −75 ° C. with tetramethylsilane at a pressure of 2 Torr, and about 0 ° C. with hexamethyldisiloxane at 10 Torr.
About -60 ° C for tetramethylsilane.
【0066】したがって被処理基体と試料ホルダ間の熱
的接触を良好にし、試料の温度分布を均一にし、その温
度を正確に測定し、制御して液化を可能とするよう考慮
する必要がある。Therefore, it is necessary to improve the thermal contact between the substrate to be processed and the sample holder, to make the temperature distribution of the sample uniform, to accurately measure and control the temperature, and to allow liquefaction.
【0067】次に反応容器内の圧力と堆積速度及び堆積
形状の変化を調べたのが図8である。基板温度は−40
℃とし、TMSと酸素の流量はそれぞれ7SCCM及び
168SCCMとした。その結果10Torr付近にお
いては堆積物は基板表面上で大きな塊を形成し、トレン
チ内の埋め込みはできなかったが圧力の低下とともにト
レンチ内の埋め込みが可能となり、堆積速度も増加する
ことがわかった。すなわち、これは基板上に塊となって
付着した液滴(90)の形は、図9に示すように座標を
とると、ラプラスの方程式よりNext, FIG. 8 shows changes in the pressure, deposition rate, and deposition shape in the reaction vessel. Substrate temperature is -40
° C and the flow rates of TMS and oxygen were 7 SCCM and 168 SCCM, respectively. As a result, it was found that at around 10 Torr, the deposit formed a large lump on the substrate surface and could not be buried in the trench, but it became possible to fill the trench with a decrease in pressure, and the deposition rate was increased. That is, this is because the shape of the droplet (90) adhered as a lump on the substrate is represented by the Laplace's equation when coordinates are taken as shown in FIG.
【0068】[0068]
【数1】 によって表わすことができる。(91)は基板である。
ここで図の平面の中にある曲面の種曲率はr/Sin
φ、これに垂直な主曲率はRである。γは表面張力、ρ
は液体の密度、△Po は頂点における液滴の内と外の圧
力差である。ここで液滴(90)が回転対称で頂点の2
つの主曲率は等しくもbであるとすると上式より(Equation 1) Can be represented by (91) is a substrate.
Here, the seed curvature of the curved surface in the plane of the drawing is r / Sin
φ, and the principal curvature perpendicular thereto is R. γ is the surface tension, ρ
Is the density of the liquid and ΔPo is the pressure difference between the inside and outside of the droplet at the top. Here, the droplet (90) is rotationally symmetric and has
If the two principal curvatures are equal and b, then
【0069】[0069]
【数2】 となり、表面張力γが等しいときに圧力差△Po は大き
くなれば頂点の曲率半径bは小さくなり、図10(b)
に示すように液滴は細長い形になると考えられる。ま
た、マイクロ波放電の圧力の変化により、そのO2 の活
性種の種類や量が変化し、シリコン基板表面に生成され
る官能機が変化し、ヘキサメチルジシロキサン、または
テトラメチルシランに対する接触角が変化することが考
えられる。以上2点の理由により、液化が起こる圧力、
温度の範囲であってもその圧力はトレンチ内部に液体が
流入する範囲の接触角に、特に鋭角にするのがよく、そ
の圧力は本実施例においては10Torr以下であるこ
とが望ましい。すなわち、圧力はヘキサメチルジシロキ
サンまたはテトラメチルシランの液化が起こる様にそれ
らの三重点の圧力以上がよい。(Equation 2) When the pressure difference ΔP o increases when the surface tension γ is equal, the radius of curvature b of the vertex decreases, and FIG.
The droplets are considered to be elongated as shown in FIG. In addition, due to the change in the pressure of the microwave discharge, the type and amount of the active species of O 2 change, the functional units generated on the surface of the silicon substrate change, and the contact angle with hexamethyldisiloxane or tetramethylsilane changes. May change. For the above two reasons, the pressure at which liquefaction occurs,
Even in the temperature range, the pressure is preferably set to a contact angle in a range where the liquid flows into the trench, particularly an acute angle. In this embodiment, the pressure is desirably 10 Torr or less. That is, the pressure is preferably equal to or higher than the triple point pressure so that liquefaction of hexamethyldisiloxane or tetramethylsilane occurs.
【0070】次に、図11にO2 とテトラメチルシラン
(TMS)の流量比に対する堆積速度と堆積形状の変化
を示す。これにより、堆積速度はO2 /TMSの流量比
を20付近にピークをもっていることがわかった。また
トレンチの埋め込みが可能となるのはO2 /TMS流量
比が4付近から起り、それ以上であれば埋め込みがなさ
れることがわかった。これは酸素とTMSからヘキサメ
チルジシロンサンが形成されるのに次に示す反応を起こ
すからであると考えられる。すなわち、 2Si(CH3 )4 +4O2 (TMS) →[Si(CH3 )3 ]2 O+2CO2 +3H2 O (ヘキサメチルジシロキサン) という反応であればO2 /TMS=2であるからであ
る。したがってテトラメチルシランが7SCCMのとき
はO2 は14SCCM以上必要であり、O2 /TMSの
流量比は理想的に反応が起る場合には、少なくとも2以
上であるのがよく、実用的には4以上であるのが良いこ
とがわかった。Next, FIG. 11 shows changes in the deposition rate and the deposition shape with respect to the flow ratio of O 2 and tetramethylsilane (TMS). This indicates that the deposition rate has a peak at a flow rate ratio of O 2 / TMS at around 20. It was also found that the burying of the trench became possible when the O 2 / TMS flow rate ratio was around 4, and when the flow rate was more than 4, the burying was performed. This is thought to be because the following reaction occurs when hexamethyldisilonsan is formed from oxygen and TMS. That is, if the reaction is 2Si (CH 3 ) 4 + 4O 2 (TMS) → [Si (CH 3 ) 3 ] 2 O + 2CO 2 + 3H 2 O (hexamethyldisiloxane), then O 2 / TMS = 2. . Thus O 2 when tetramethylsilane is 7SCCM is required than 14 sccm, if O 2 / TMS flow ratio of the ideal reaction takes place is of at least 2 or more is good, practically the It turned out that it is good that it is four or more.
【0071】図12は、O2 /TMSの流量比はそれぞ
れ8(グラフA)、24(グラフB)、及び40(グラ
フC)の場合の堆積された膜の赤外吸収スペクトルを示
したものである。〜1200cm-1から1000cm-1
にSi−O−Siの吸収ピークがあり、膜はシリコン酸
化膜であることを確認した。このSi−O−Siの吸収
ピークによって規格化したSi−CH3 、Si−H、O
−Hの吸収ピークの強度のO2 /TMS流量比に対する
変化を図13に示す。この図からO2 /TMSが大きく
なるほどシリコンの酸化が進んでいくことがわかった。
1〜7は図12の1〜7と対応している。FIG. 12 shows the infrared absorption spectra of the deposited films when the flow ratios of O 2 / TMS were 8 (Graph A), 24 (Graph B) and 40 (Graph C), respectively. It is. ~ 1200cm -1 to 1000cm -1
Has an absorption peak of Si-O-Si, and it was confirmed that the film was a silicon oxide film. Si—CH 3 , Si—H, O normalized by the absorption peak of Si—O—Si
FIG. 13 shows a change in the intensity of the absorption peak of -H with respect to the O 2 / TMS flow ratio. From this figure, it was found that the oxidation of silicon progressed as O 2 / TMS increased.
1 to 7 correspond to 1 to 7 in FIG.
【0072】次に本発明により形成される薄膜の性質に
ついて調べた。そのために図14に示すようにこの堆積
膜のHF6%、NH3 F30%の水溶液によるエッチン
グ速度のO2 /TMS流量比を調べた。これによりO2
/TMSの増加とともにエッチング速度が減少し膜の緻
密化が進むことがわかった。この様に堆積膜の膜質をよ
くするには、O2 の流量を相対的に増加し、O2 /TM
S流量比を大きくとるようにするのが望ましいことがわ
かった。Next, the properties of the thin film formed according to the present invention were examined. For this purpose, as shown in FIG. 14, the O 2 / TMS flow ratio of the etching rate of this deposited film with an aqueous solution of HF 6% and NH 3 F 30% was examined. This allows O 2
It was found that the etching rate was decreased with an increase in / TMS, and the film was further densified. In order to improve the film quality of the deposited film, the flow rate of O 2 is relatively increased and O 2 / TM
It has been found that it is desirable to increase the S flow rate ratio.
【0073】さらに、被処理基体への薄膜の堆積後、次
に示す2つの方法で前記被処理基体の熱処理を反応容器
中で行なってみた。Further, after depositing the thin film on the substrate to be processed, the substrate to be processed was heat-treated in a reaction vessel by the following two methods.
【0074】(1) O2 10Torr中で基板温度を3
00℃にして1時間熱処理 (2) O2 を2Torrでマイクロ波放電しながら基板
温度を300℃にして1時間熱処理 この結果得られた膜の赤外線吸収スペクトルのSiO−
Siの吸収ピーク強度で規格化したSi−CH3 、Si
−H、O−Hの吸収強度の変化を各O2 /TMS流量比
について示したものを図15に示す。Si−CH3 、O
−Hの結合は(0)アニールなし、(1)の熱処理、
(2)の熱処理順に減少し、シリコンの酸化が進んでい
ることがわかった。また、Si−Hの結合は、(1),
(2)の熱処理のどちらでも消失することがわかった。
この様に堆積膜の膜質を改善するには基板温度を少なく
とも300℃以上にし、上記(1),(2)の熱処理を
行なうことによりシリコンの酸化を進めることができ、
特に(2)の熱処理による酸化の進行は著しいことがわ
かる。(1) A substrate temperature of 3 in O 2 10 Torr
Heat treatment at 00 ° C. for 1 hour (2) Heat treatment at a substrate temperature of 300 ° C. while microwave discharging O 2 at 2 Torr for 1 hour SiO 2 of infrared absorption spectrum of the resulting film
Si-CH 3 , Si normalized by the absorption peak intensity of Si
FIG. 15 shows the change in the absorption intensity of -H and O-H with respect to each O 2 / TMS flow rate ratio. Si-CH 3, O
-H bonding is (0) without annealing, (1) heat treatment,
It was found that the number decreased in the order of the heat treatment in (2), and that oxidation of silicon proceeded. Further, the bond of Si—H is represented by (1),
It was found that both of the heat treatments (2) disappeared.
As described above, in order to improve the film quality of the deposited film, the temperature of the substrate is set to at least 300 ° C. and the heat treatment of (1) or (2) is performed, whereby the oxidation of silicon can be promoted.
In particular, it can be seen that the progress of oxidation by the heat treatment (2) is remarkable.
【0075】また、膜形成時に波長193nmのArF
エキシマレーザを基板表面に照射させると前記液化層、
または基体表面が活性化し埋め込み平坦化がさらに進む
ことが実験的に確かめられた。したがって少なくとも波
長が193nm以下の大きなエネルギーをもった光子に
よって活性化が起ると考えられる。また、このときAr
Fレーザの照射エネルギーは330Joul/cm2 s
ecであり、このエネルギー以上であれば活性化はより
進むのであるから330Joul/cm2 sec以上で
あればこの活性化は起ると考えられる。また、この活性
化は、イオン、電子等を被処理基体表面に衝撃させて行
ない、薄膜内への活性種の表面泳動を大きくし、埋め込
み平坦化をさらに促進させることができる。When forming the film, ArF having a wavelength of 193 nm is used.
When the substrate surface is irradiated with an excimer laser, the liquefied layer,
Alternatively, it was experimentally confirmed that the surface of the base was activated and the burying flattened further. Therefore, it is considered that activation is caused by photons having large energy of at least 193 nm or less in wavelength. At this time, Ar
The irradiation energy of the F laser is 330 Joules / cm 2 s
ec, and if the energy is equal to or more than this, the activation proceeds more. Therefore, it is considered that the activation occurs when the energy is equal to or more than 330 Joule / cm 2 sec. In addition, this activation is performed by bombarding the surface of the substrate with ions, electrons, or the like, thereby increasing the surface migration of the active species into the thin film and further promoting the flattening of the embedded film.
【0076】第2の実施例 次に、先に説明した第1の実施例の方法の変形例につい
て述べる。すなわち、この実施例は、図16の工程断面
図に示すように、第1の実施例の第2の反応性ガスとし
て不純物を含有したものを用いることにより被処理基体
の溝を埋め込むシリコン酸化膜等の絶縁膜として不純物
を添加した絶縁膜を形成し、その後、熱処理を行ない、
前記不純物を前記基体中に拡散させるものである。Second Embodiment Next, a modification of the method of the first embodiment described above will be described. That is, in this embodiment, as shown in the process cross-sectional view of FIG. 16, a silicon oxide film that fills the groove of the substrate to be processed by using the second reactive gas of the first embodiment that contains impurities is used. Forming an insulating film to which impurities are added as an insulating film, and then performing a heat treatment,
The impurity is diffused into the base.
【0077】まず、図16(a)に示すように、第1の
実施例と同様シリコン等の被処理基体(40)としてア
スペクト比が1以上の溝(41)の形成されたものを用
い、これを例えば図2に示した薄膜形成装置の反応容器
(1)内の試料ホルダ(2)上に載置する。そして、こ
こでは第1の反応性ガス(6)として酸素(O2 )、第
2の反応性ガス(7)としてTMSにAsH3 を含有し
たガスを前記反応容器(1)内に導入することにより薄
膜を形成した。この時の基板温度は−50℃容器内圧力
は3Torrとした。この場合の状態図は図7とほぼ同
様である。First, as shown in FIG. 16A, as in the first embodiment, a substrate (40) made of silicon or the like having a groove (41) with an aspect ratio of 1 or more is used. This is placed on a sample holder (2) in a reaction vessel (1) of the thin film forming apparatus shown in FIG. 2, for example. Here, oxygen (O 2 ) is introduced as the first reactive gas (6), and a gas containing AsH 3 in TMS as the second reactive gas (7) is introduced into the reaction vessel (1). To form a thin film. At this time, the substrate temperature was −50 ° C., and the pressure inside the container was 3 Torr. The state diagram in this case is almost the same as FIG.
【0078】これにより、図16(a)に示した溝(4
1)には、不純物としてAsを含有したシリコン酸化膜
(42)を埋め込むことができる。その後、さらにヒー
タがランプにより熱(43)を加えて基体(40)の温
度を上昇させると、図16(b)に示すように基体(4
0)内へ不純物(44)、ここでは、ヒ素(As)が溝
(41)の周囲に一様に拡散される。これは、酸化膜中
に取り込まれた不純物が前記酸化膜中に均一に分布して
いるからである。前記不純物(44)を含有した酸化膜
(42)は、いわゆる固相拡散源として用いることので
きるものであり、将来の16MDRAM、64MDRA
Mのようなデバイスのメモリ容量を十分大きくとる必要
のあるものを製造するのに特に有効である。As a result, the groove (4) shown in FIG.
In 1), a silicon oxide film (42) containing As as an impurity can be embedded. Thereafter, when the heater further applies heat (43) by a lamp to raise the temperature of the base (40), as shown in FIG.
The impurities (44), here arsenic (As), are uniformly diffused into the periphery of the groove (41). This is because impurities taken in the oxide film are uniformly distributed in the oxide film. The oxide film (42) containing the impurity (44) can be used as a so-called solid-phase diffusion source.
This is particularly effective for manufacturing a device such as M which needs to have a sufficiently large memory capacity.
【0079】そして、その後、さらに図2に示したよう
な加熱手段(13)により、被処理基体の温度を上昇さ
せることにより、所定の不純物以外の不純物、例えば炭
素、鉄、ニッケル等の重金属汚染が回避でき、さらに良
好な膜の形成が可能となった。(45)は被処理基体上
に形成した絶縁膜である。Then, by further increasing the temperature of the substrate to be processed by the heating means (13) as shown in FIG. 2, impurities other than predetermined impurities, for example, heavy metal contamination such as carbon, iron, nickel, etc. Can be avoided, and a better film can be formed. (45) is an insulating film formed on the substrate to be processed.
【0080】ここでは、Asを拡散させる例として第2
の反応性ガスに添加する不純物としてはAsH3 を用い
たが、この他に、P(リン)の拡散を行なうのであれば
POCl3 、PCl3 、PH3 等、第1あるいは第2の
反応性ガスの元素と反応してPを形成する薄膜に取り込
む物質を用いることができる。また、B(ボロン)の拡
散であればBCl3 、B2 H6 等を用いることができ
る。Here, as an example of diffusing As, the second
AsH 3 was used as an impurity to be added to the reactive gas of Example 1. However, if P (phosphorus) is to be diffused, the first or second reactive gas such as POCl 3 , PCl 3 , PH 3, etc. A substance which is taken into a thin film which forms P by reacting with a gas element can be used. For diffusion of B (boron), BCl 3 , B 2 H 6 or the like can be used.
【0081】第3の実施例 次に、本発明の薄膜形成装置を用いた方法に係る第3の
実施例について説明する。ここでは、第1の反応性ガス
として、H2 、N2 、あるいはSiCl4 等ハロゲン元
素を含むガス等を第2の反応性ガスとして、少なくとも
炭素及び水素を含むガスを用いた、高分子薄膜の形成方
法について述べる。Third Embodiment Next, a description will be given of a third embodiment according to the method using the thin film forming apparatus of the present invention. Here, a polymer thin film using a gas containing a halogen element such as H 2 , N 2 or SiCl 4 as a first reactive gas and a gas containing at least carbon and hydrogen as a second reactive gas. The method for forming the layer will be described.
【0082】基本的には前記した第1及び第2の実施例
と同様であるので、図3を用いて簡単に説明する。Since this is basically the same as the first and second embodiments, a brief description will be given with reference to FIG.
【0083】まず、被処理基体としては、表面がアスペ
クト比1以上の溝を含む凹凸形状のシリコン基板を用い
た。そして第1の反応性ガスX(6)としては、窒素
(N2)ガスを用い、放電により反応容器(1)内にN
ラジカルを導入する。第2の反応性ガスY(7)として
は、メタクリル酸メチル(MMA)を導入するとともに
排気を行なう。基体温度は、−30℃以下まで冷却した
(MMAが−30℃で液相となるのは圧力1Torr以
上である)。これにより、前記被処理基体表面凹凸は、
MMAのポリマであるPMMA膜によって図1に説明し
たのと同じ原理で埋め込まれ、超平坦化を実現すること
ができた。このPMMA膜は周知のように、電子ビーム
レジストとして広く用いられるものである。First, as a substrate to be processed, a silicon substrate having a concave and convex shape including a groove having an aspect ratio of 1 or more was used. Then, nitrogen (N 2 ) gas is used as the first reactive gas X (6), and N 2
Introduce radicals. As the second reactive gas Y (7), methyl methacrylate (MMA) is introduced and exhaust is performed. The substrate temperature was cooled to −30 ° C. or less (the pressure at which MMA becomes a liquid phase at −30 ° C. is 1 Torr or more). Thereby, the surface unevenness of the substrate to be processed is
It was embedded by the PMMA film, which is a polymer of MMA, according to the same principle as that described with reference to FIG. As is well known, this PMMA film is widely used as an electron beam resist.
【0084】第4の実施例 さらに、本発明の薄膜形成装置を用いた方法に係る第4
の実施例について説明する。図17はこの実施例の方法
を用いてMOSトランジスタのソース、ドレイン電極及
び配線を形成した様子を示す最終工程断面図である。Fourth Embodiment A fourth embodiment according to the method using the thin film forming apparatus of the present invention is described.
An example will be described. FIG. 17 is a final step sectional view showing a state in which the source and drain electrodes and the wiring of the MOS transistor are formed by using the method of this embodiment.
【0085】すなわち、シリコン等の基板(70)上
に、ゲート酸化膜(71)及びゲート電極(72)を形
成し、このゲートに対して自己整合的にソース、ドレイ
ン領域(73)、(74)を形成する。その後、全面を
CVD法等によりシリコン酸化膜(75)で被覆した
後、ソース、ドレイン(73)、(74)上の前記シリ
コン酸化膜(75)の一部をエッチング等により除去し
てアスペクト比1以上のコンタクトホール(76)を形
成する。That is, a gate oxide film (71) and a gate electrode (72) are formed on a substrate (70) of silicon or the like, and the source and drain regions (73) and (74) are self-aligned with respect to the gate. ) Is formed. Then, after covering the entire surface with a silicon oxide film (75) by a CVD method or the like, a part of the silicon oxide film (75) on the source, drain (73) and (74) is removed by etching or the like to obtain an aspect ratio. One or more contact holes (76) are formed.
【0086】次にソース、ドレイン電極配線(77)を
本発明により形成した。具体的には、第1の反応性ガス
としてH2 、第2の反応性ガスとしてAl(CH3 )3
を用い基板(70)の温度を所定の温度に設定すると、
Alの電極配線(77)がコンタクトホール(76)内
に完全に埋め込まれ、さらに堆積を続けることにより超
平坦に形成された。その後、電極配線(77)をパター
ニングした後、全面に保護膜としてシリコン酸化膜(7
8)を形成した。この保護膜(78)の形成も本発明に
より行なうことができる。すなわち、配線(77)及び
CVD酸化膜(75)の形成する溝部に対して、第1の
実施例に示したのと同様の方法で保護膜を埋め込み、平
坦な膜(78)を形成できる。Next, source and drain electrode wirings (77) were formed according to the present invention. Specifically, H 2 is used as the first reactive gas, and Al (CH 3 ) 3 is used as the second reactive gas.
When the temperature of the substrate (70) is set to a predetermined temperature using
The Al electrode wiring (77) was completely buried in the contact hole (76), and was formed to be ultra-flat by continuing deposition. Then, after patterning the electrode wiring (77), a silicon oxide film (7) is formed as a protective film on the entire surface.
8) was formed. The formation of this protective film (78) can also be performed according to the present invention. That is, the protection film is buried in the groove formed by the wiring (77) and the CVD oxide film (75) by the same method as shown in the first embodiment, and a flat film (78) can be formed.
【0087】また、この実施例では電極配線(77)の
形成にあたり、基板(70)を機械的に振動させること
により、基板(70)表面と気相の間に存在する気相の
停滞層(よどみ層)を乱して、基板(70)への前記A
l膜の堆積を促進するようにした。この様に、薄膜を形
成する際、基板自体、あるいは気相に対してでもよい
が、振動を加えることにより堆積速度を促進でき、ま
た、膜質の向上も図られる。Further, in this embodiment, when forming the electrode wiring (77), the substrate (70) is mechanically vibrated, so that the gas-phase stagnation layer (G) exists between the substrate (70) surface and the gas phase. Disturbing the stagnation layer)
1 to facilitate the deposition of the film. As described above, when a thin film is formed, it may be applied to the substrate itself or the gas phase, but by applying vibration, the deposition rate can be promoted, and the film quality can be improved.
【0088】振動を与える手段としては、図2乃至図4
において試料ホルダ(2)にモーター等により機械的振
動を伝えるようにするか、または、ホルダ(2)内部に
超音波振動子を内蔵するようにしてもよい。FIGS. 2 to 4 show the means for giving vibration.
In the above, mechanical vibration may be transmitted to the sample holder (2) by a motor or the like, or an ultrasonic vibrator may be built in the holder (2).
【0089】また、この実施例ではMOSトランジスタ
のコンタクト等の溝に埋め込む金属としてAlの例を示
したが適宜、他の金属を形成することができる。また、
用途に応じて第1の反応性ガスとしてH2 だけでなくN
2 を用いたり、第2の反応性ガスとしてはAl(C
H3 )3 だけでなくTi(C2 H5 )2 等の有機金属、
W(CO)6 、Cr(CO)6 等のカルボニール金属、
あるいはハロゲン化金属等を用いることができる。Further, in this embodiment, an example has been described in which Al is used as the metal to be buried in the trench such as the contact of the MOS transistor, but another metal can be formed as appropriate. Also,
Depending on the application, not only H 2 but also N
2 or as the second reactive gas Al (C
H 3) 3 as well Ti (C 2 H 5) 2 or the like organic metal,
Carbonyl metals such as W (CO) 6 and Cr (CO) 6 ,
Alternatively, a metal halide or the like can be used.
【0090】以上、本発明による実施例を説明してきた
が、これら実施例の種々の変形例について以下、説明す
る。The embodiments according to the present invention have been described above. Various modifications of these embodiments will be described below.
【0091】第1及び第2の実施例においてO2 を放電
させる代わりに少なくとも酸素を成分に含むガス、例え
ば、N2 O等を用いることができ、また、N2 あるいは
NH3 等を用いることにより、窒化膜の形成も可能であ
る。また、第2の反応性ガスとしてテトラメチルシラン
の他、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、
テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等の一
般に知られた有機シランやヘキサメチルジシロキサン、
トリメチルシラノールを用いてもよく、また、元素の周
期律表の第2族乃至第6族に含まれる少なくとも1つの
元素を含むガスを用いて、それらの酸化膜か窒化膜をつ
くることができる。その時の基板温度は、もちろん用い
るガスの種類により第1の反応性ガス活性種、第2の反
応性ガス、あるいはこれらの反応生成物の沸点以下に適
宜設定すればよい。In the first and second embodiments, a gas containing at least oxygen as a component, for example, N 2 O or the like can be used instead of discharging O 2 , and N 2 or NH 3 can be used. Accordingly, a nitride film can be formed. Further, in addition to tetramethylsilane as the second reactive gas, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane,
Generally known organic silanes such as tetrapropoxysilane and tetrabutoxysilane and hexamethyldisiloxane,
Trimethylsilanol may be used, and an oxide film or a nitride film thereof can be formed using a gas containing at least one element included in Groups 2 to 6 of the periodic table. The substrate temperature at that time may be appropriately set to be equal to or lower than the first reactive gas active species, the second reactive gas, or the boiling point of these reaction products, depending on the type of gas used.
【0092】また、第1の反応性ガスにAr、He等の
不活性ガスを混入することにより、これらの不活性ガス
の長寿命のメタスティブルな活性種が生成される。この
活性種により、第1の反応性ガスの活性種をより遠くま
で運ぶようにすることができる。これにより、装置設計
の自由度を上げることもできる。Further, by mixing an inert gas such as Ar or He into the first reactive gas, metastable active species having a long life of these inert gases are generated. This active species allows the active species of the first reactive gas to be carried further. As a result, the degree of freedom in device design can be increased.
【0093】なお、第1の反応性ガス中に、例えば、ハ
ロゲン元素を含むガスを混在させることにより、例え
ば、テトラメチルシラン中のメチル基が還元され、より
安定なCH4 やCH3 Clなどが形成され除去されるた
め、膜中の炭素不純物濃度が低下し、より高品質化が図
られる。また、一方TMSのメチル基は酸素により酸化
され、気相中にH2 Oが多量に発生するが前記ハロゲン
が混在することにより例えば蒸気圧の高いHFやOFな
どが形成されH2 Oが除去される。従って膜中へのH2
Oの取り込みも妨げ、膜の高品質化が図られる。By mixing a gas containing, for example, a halogen element in the first reactive gas, for example, a methyl group in tetramethylsilane is reduced, and more stable CH 4 or CH 3 Cl or the like is obtained. Are formed and removed, the concentration of carbon impurities in the film is reduced, and higher quality is achieved. On the other hand, the methyl group of TMS is oxidized by oxygen, and a large amount of H 2 O is generated in the gas phase. However, when the halogen is mixed, HF or OF having a high vapor pressure is formed, and H 2 O is removed. Is done. Therefore, H 2 in the film
O also prevents the incorporation of O, thereby improving the quality of the film.
【0094】なお、以上ような薄膜形成の他に、例え
ば、第1の反応性ガスとしてH2 、第2の反応性ガスと
してGeH4 、SiH4 、SiCl4 、GeCl4 など
の少なくともSiやGeを含むガスを用いれば、それぞ
れSiやGeの堆積が可能である。また、第2の反応性
ガスとして、As(CH3 )、AsH3 、Ga(CH)
3 、GaH3 などを用いれば、GaAsなどのIII-V族
化合物を、さらに、In、Pを含む反応性ガスを用いれ
ば、InPなどのII-VI 族化合物などを堆積することが
可能である。In addition to the above-described thin film formation, for example, at least Si or Ge such as H 2 as the first reactive gas and GeH 4 , SiH 4 , SiCl 4 , GeCl 4 as the second reactive gas. If a gas containing is used, Si and Ge can be deposited, respectively. As the second reactive gas, As (CH 3 ), AsH 3 , Ga (CH)
3 , it is possible to deposit a III-V group compound such as GaAs by using GaH 3 or the like, and a II-VI group compound such as InP by using a reactive gas containing In and P. .
【0095】以上説明した薄膜の形成方法は、第2の反
応性ガスとして、いわゆる薄膜の原料ガスを用いてきた
が、第1の反応性ガスと第2の反応性ガスを例えばAl
(CH3 )4 +H2 のように混合し、これらの混合ガス
を反応性ガスとして用いても同様の効果が得られた。In the method of forming a thin film described above, a so-called thin film raw material gas has been used as the second reactive gas. However, the first reactive gas and the second reactive gas are, for example, Al
The same effect was obtained by mixing like (CH 3 ) 4 + H 2 and using these mixed gases as the reactive gas.
【0096】さらに、図2乃至図4において、被処理基
体(3)を載置する試料ホルダ(12)に回転機構を接
続するなどして、被処理基体(1)を高速回転させ被処
理基体に反応性ガスが一様にゆきわたるようにしてもよ
い。Further, in FIGS. 2 to 4, a rotating mechanism is connected to a sample holder (12) on which the substrate (3) to be mounted is mounted, and the substrate (1) is rotated at a high speed so that the substrate (1) is rotated. Alternatively, the reactive gas may be uniformly distributed.
【0097】ここで、前記回転は、一定の速度で行なっ
てもよいが、間欠的に回転を行なうことにより気相が基
体とともに回転しないようにしてもよい。Here, the rotation may be performed at a constant speed, but may be performed intermittently so that the gas phase does not rotate with the substrate.
【0098】上記したような構成とすれば、堆積速度を
より増加させることができ、大口径のシリコンウェハ等
の被処理基体(3)であってもガス導入口(4)、
(5)から前記基体(3)表面への距離の違いによる基
体(3)上での堆積速度や堆積膜の組成のバラツキを低
減できる。また、電子、イオンあるいはレーザ光等の光
を照射する場合は、特にビームの不均一性を補うととも
に、大口径のビームを用いなくてもよいので有利であ
る。With the above structure, the deposition rate can be further increased, and even if the substrate (3) to be processed such as a large-diameter silicon wafer is used, the gas inlet (4),
Variations in the deposition rate on the substrate (3) and the composition of the deposited film due to differences in the distance from (5) to the surface of the substrate (3) can be reduced. Irradiation with light such as electrons, ions, or laser light is advantageous because it compensates for non-uniformity of the beam and does not require a large-diameter beam.
【0099】また、図2乃至図4においては、被処理基
体を複数個同時に反応容器に導入するようにしてもよ
い。例えば、反応容器を直方体としたとき、そのうち4
面に被処理基板体を配置し、他の1面を被処理基体の出
し入れ、さらに他の1面を真空排気及び第1、2の反応
性ガスの導入に使用するようにしてもよい。この場合
も、ガス導入口から、各被処理基体を等距離で置くよう
にすれば均一に薄膜を形成できる。Further, in FIGS. 2 to 4, a plurality of substrates to be processed may be simultaneously introduced into the reaction vessel. For example, when the reaction vessel is a rectangular parallelepiped,
The substrate to be processed may be arranged on one side, the other side may be used for taking in and out the substrate to be processed, and the other side may be used for evacuation and introduction of the first and second reactive gases. Also in this case, a uniform thin film can be formed by placing each substrate to be processed at an equal distance from the gas inlet.
【0100】以上述べてきたように、本発明は要旨を逸
脱しない範囲で適宜変更が可能である。As described above, the present invention can be appropriately modified without departing from the gist.
【0101】[0101]
【発明の効果】本発明によれば、高アスペクト比の溝で
あっても絶縁物、半導体、金属等を照射損傷を生じるこ
となく従来に比べてきわめて良好に埋め込み、平坦化を
実現できる。According to the present invention, even in the case of a groove having a high aspect ratio, an insulator, a semiconductor, a metal, or the like can be buried very well without causing irradiation damage and flattening can be realized as compared with the related art.
【図1】 本発明に係わる薄膜形成装置の薄膜形成の作
用を説明するための図。FIG. 1 is a view for explaining an operation of forming a thin film in a thin film forming apparatus according to the present invention.
【図2】 本発明による薄膜形成装置の実施例を示す概
略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention.
【図3】 本発明による薄膜形成装置の実施例を示す概
略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention.
【図4】 本発明による薄膜形成装置の実施例を示す概
略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention.
【図5】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining an effect of the present invention.
【図6】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 6 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図7】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the present invention.
【図8】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 8 is a diagram for explaining an effect of the present invention.
【図9】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 9 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図10】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 10 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図11】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 11 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図12】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 12 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図13】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 13 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図14】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 14 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図15】 本発明の効果を説明するための図。FIG. 15 is a diagram illustrating an effect of the present invention.
【図16】 本発明の薄膜形成装置による薄膜形成方法
の実施例を示すための断面図。FIG. 16 is a sectional view showing an embodiment of a thin film forming method using the thin film forming apparatus of the present invention.
【図17】 本発明の薄膜形成装置による薄膜形成方法
の実施例を示すための断面図。FIG. 17 is a sectional view showing an embodiment of a thin film forming method using the thin film forming apparatus of the present invention.
【図18】 従来の技術の問題点を説明するための図。FIG. 18 is a view for explaining a problem of the conventional technique.
【図19】 従来の技術の問題点を説明するための図。FIG. 19 is a view for explaining a problem of a conventional technique.
【図20】 本発明の作用を説明するための図。FIG. 20 is a view for explaining the operation of the present invention.
1…反応容器 2…試料ホルダ 3…引処理基体 6…第1の反応性ガス 7…第2の反応性ガス 9…放電部 12…冷却手段 13…加熱手段 15…光 18…熱処理室 30,41…熱処理基体 31…溝 32…堆積種 33,33a,33b,42…薄膜 43…熱 44…不純物 70…基板 71…ゲート酸化膜 72…ゲート電極 73,74…ソース、ドレイン 75…CVDシリコン酸化膜 76…コンタクトホール 77…ソース、ドレイン電極配線 78…保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 2 ... Sample holder 3 ... Draw processing base 6 ... First reactive gas 7 ... Second reactive gas 9 ... Discharge part 12 ... Cooling means 13 ... Heating means 15 ... Light 18 ... Heat treatment chamber 30, 41: heat treated base 31: groove 32: deposited species 33, 33a, 33b, 42: thin film 43: heat 44: impurity 70: substrate 71: gate oxide film 72: gate electrode 73, 74: source, drain 75: CVD silicon oxide Film 76: contact hole 77: source and drain electrode wiring 78: protective film
Claims (10)
れ、被処理基体が載置される試料台と、前記反応容器と
は別の領域において第1の反応性ガスを励起する手段
と、少なくとも前記励起された第1の反応性ガスとこの
ガスとは異なる第2の反応性ガスを前記反応容器内に導
入する手段と、前記励起した第1の反応性ガス及び第2
の反応性ガスの反応により生成される反応中間生成物の
分圧がこの反応中間生成物の相を示す状態図における三
重点の圧力以上となるように、前記容器内を排気する手
段と、前記被処理基体の温度を、前記反応中間生成物の
分圧下での前記反応中間生成物の融点以上かつ沸点以下
に制御せしめる第1の温度制御手段と、前記試料台以外
の反応容器の部分を該部分が前記反応中間生成物の沸点
以上となるように温度制御する第2の温度制御手段とを
具備したことを特徴とする薄膜形成装置。1. A reaction vessel, a sample table provided in the reaction vessel, on which a substrate to be processed is placed, and means for exciting a first reactive gas in a region different from the reaction vessel, means for introducing a second reactive gas different from the first reactive gas which is at least the excitation and the gas into the reaction vessel, a first reactive gas and the second was the excitation
Of the reaction intermediate produced by the reaction of the reactive gas
In the phase diagram where the partial pressure indicates the phase of this reaction intermediate,
A means for evacuating the vessel so that the pressure is equal to or higher than the critical pressure, and the temperature of the substrate to be treated is reduced by the reaction intermediate product.
Above the melting point and below the boiling point of the reaction intermediate under partial pressure
That the first temperature control means allowed to control a portion of the reaction vessel other than the sample stage is partial equipped with a second temperature control means for temperature control such that the boiling point or higher of the reaction intermediate products A thin film forming apparatus characterized by the above-mentioned.
スは混合ガスとして前記容器内に導入されるようにして
なることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the first reactive gas and the second reactive gas are introduced into the container as a mixed gas.
基体が載置される試料台に設けられていることを特徴と
する請求項1記載の薄膜形成装置。3. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein said first temperature control means is provided on a sample stage on which said substrate to be processed is mounted.
以上に加熱する手段を具備したことを特徴とする請求項
1記載の薄膜形成装置。4. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising means for heating the substrate on which the thin film has been formed to room temperature or higher.
器とは別の領域にあることを特徴とする請求項1記載の
薄膜形成装置。5. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the means for heating the substrate is located in a region different from the reaction vessel.
する手段であることを特徴とする請求項1記載の薄膜形
成装置。6. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the means for heating the substrate is a means for instantaneously heating the substrate.
しする領域を具備し、かつこの領域は真空とするか、ま
たは大気圧以上の不活性ガスを導入できるように構成さ
れていることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装
置。7. The reaction vessel may include a region for transferring the substrate to be processed, and the region may be evacuated or configured to be capable of introducing an inert gas at atmospheric pressure or higher. 2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein:
して、熱、光、電子線、あるいは放電を用いることを特
徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。8. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein heat, light, electron beam, or electric discharge is used as a means for exciting the first reactive gas.
は光を照射せしめる手段を具備したことを特徴とする請
求項1記載の薄膜形成装置。9. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising means for irradiating the substrate to be treated with charged particles or light.
体表面を振動させる手段を具備したことを特徴とする請
求項1記載の薄膜形成装置。10. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising means for vibrating the substrate to be processed or the surface of the substrate to be processed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1574694A JP2645215B2 (en) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | Thin film forming equipment |
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