JP2765259B2 - 熱cvd方法 - Google Patents
熱cvd方法Info
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- JP2765259B2 JP2765259B2 JP8184091A JP8184091A JP2765259B2 JP 2765259 B2 JP2765259 B2 JP 2765259B2 JP 8184091 A JP8184091 A JP 8184091A JP 8184091 A JP8184091 A JP 8184091A JP 2765259 B2 JP2765259 B2 JP 2765259B2
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- Japan
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- light
- cvd
- substrate
- thermal cvd
- adsorbent
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種材料のCVD(ch
emical vapor deposition)方法に関し、特にレジスト塗
布、露光、レジスト剥離などのプロセス無しで、空間選
択性に優れたパターニングを光の利用によって行う熱C
VD方法に関する。
emical vapor deposition)方法に関し、特にレジスト塗
布、露光、レジスト剥離などのプロセス無しで、空間選
択性に優れたパターニングを光の利用によって行う熱C
VD方法に関する。
【0002】
【従来の技術】熱CVD中に光を照射し、光照射部での
CVD膜成長を抑制することによって直接CVD膜のパ
ターニングを行う方法の従来例として、岸田の発明によ
る特願昭60−254582号「表面選択処理方法」や
杉田らの発表による第36回応用物理学関係連合講演会
(1989年春期)講演番号2p−L−5「シンクロト
ロン放射光を用いたポジ型パターン転写CVD」例があ
る。これらの方法を要約してまとめると、基板・吸着子
間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射による吸
着子の脱離、または真空紫外光照射による基板・吸着子
間結合切断による吸着子の脱離を利用するものである。
CVD膜成長を抑制することによって直接CVD膜のパ
ターニングを行う方法の従来例として、岸田の発明によ
る特願昭60−254582号「表面選択処理方法」や
杉田らの発表による第36回応用物理学関係連合講演会
(1989年春期)講演番号2p−L−5「シンクロト
ロン放射光を用いたポジ型パターン転写CVD」例があ
る。これらの方法を要約してまとめると、基板・吸着子
間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射による吸
着子の脱離、または真空紫外光照射による基板・吸着子
間結合切断による吸着子の脱離を利用するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来法によるC
VD膜のパターニング方法は、基板上の所望の部分にの
み光を照射し、この光照射部でのCVDを抑制すること
によってパターニングを行っている。CVDの抑制を、
基板・吸着子間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光
照射のによる吸着子の脱離で行う場合、赤外光によって
基板が加熱されるので、吸着子の脱離だけでなく熱分解
による堆積が生じ、CVDの抑制は不十分になる。ま
た、真空紫外光照射による基板・吸着子間結合切断によ
る吸着子の脱離によってCVDの抑制を行う場合、基板
・吸着子間の結合切断だけでなく吸着子内の結合切断に
よる光化学的CVDが生じ、CVDの抑制は不十分にな
る。
VD膜のパターニング方法は、基板上の所望の部分にの
み光を照射し、この光照射部でのCVDを抑制すること
によってパターニングを行っている。CVDの抑制を、
基板・吸着子間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光
照射のによる吸着子の脱離で行う場合、赤外光によって
基板が加熱されるので、吸着子の脱離だけでなく熱分解
による堆積が生じ、CVDの抑制は不十分になる。ま
た、真空紫外光照射による基板・吸着子間結合切断によ
る吸着子の脱離によってCVDの抑制を行う場合、基板
・吸着子間の結合切断だけでなく吸着子内の結合切断に
よる光化学的CVDが生じ、CVDの抑制は不十分にな
る。
【0004】また、このようなCVD抑制のメカニズム
からくる不十分さ以外に、光源の種類の制約がある。結
合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射によって吸着
子を脱離させる方法では、照射光のエネルギーを振動エ
ネルギーに共鳴させる必要がある。また、吸着子の種類
は通常一種類ではないので、全ての吸着子を脱離させる
には、それぞれ共鳴した光を使用しなければならないの
で、用意すべき光源の数が多くなり、装置構成上の障害
になる。一方、紫外光照射によって基板・吸着子間結合
を切断して吸着子を脱離させる方法では、吸着子の価電
子励起によって、結合性軌道にある電子を反結合性軌道
へ移動させることによって行う。このことは、光励起の
始状態と、終状態が決まっていることを意味するので、
このエネルギーに相当する波長の光の使用に限定され
る。また、更に波長が短い真空紫外光を用いた場合、吸
着子のイオン化が起こり、これによって吸着子・基板間
の結合が切れて吸着子の脱離が起き、真空紫外光照射領
域でのCVDを抑制できる。この場合、用いる光のエネ
ルギーは、イオン化の閾値エネルギーより大きければ良
いので、上記2つの方法に比べて波長の制約が緩くな
る。しかし、価電子励起によるイオン化では、吸着子脱
離によるCVDの抑制はまだ不十分であるという問題が
ある。
からくる不十分さ以外に、光源の種類の制約がある。結
合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射によって吸着
子を脱離させる方法では、照射光のエネルギーを振動エ
ネルギーに共鳴させる必要がある。また、吸着子の種類
は通常一種類ではないので、全ての吸着子を脱離させる
には、それぞれ共鳴した光を使用しなければならないの
で、用意すべき光源の数が多くなり、装置構成上の障害
になる。一方、紫外光照射によって基板・吸着子間結合
を切断して吸着子を脱離させる方法では、吸着子の価電
子励起によって、結合性軌道にある電子を反結合性軌道
へ移動させることによって行う。このことは、光励起の
始状態と、終状態が決まっていることを意味するので、
このエネルギーに相当する波長の光の使用に限定され
る。また、更に波長が短い真空紫外光を用いた場合、吸
着子のイオン化が起こり、これによって吸着子・基板間
の結合が切れて吸着子の脱離が起き、真空紫外光照射領
域でのCVDを抑制できる。この場合、用いる光のエネ
ルギーは、イオン化の閾値エネルギーより大きければ良
いので、上記2つの方法に比べて波長の制約が緩くな
る。しかし、価電子励起によるイオン化では、吸着子脱
離によるCVDの抑制はまだ不十分であるという問題が
ある。
【0005】また、光の回折効果によるCVD膜のパタ
ーニング上の問題がある。光照射領域はマスクの開口部
の形状で決まり、パターニング後のCVD膜のエッジ形
状の切れの良さは、マスクの開口部での光の回折による
非照射部への光の回り込みを、如何に抑えるかによって
決まる。この回り込みの大きさは、光の波長に比例する
ので、赤外光を使用するよりも、もっと波長の短い真空
紫外光を使う方が回折による光の回り込みを抑えること
が出来る。しかし、これまでに使用されている波長で
は、まだ回折効果の抑制は不十分である。
ーニング上の問題がある。光照射領域はマスクの開口部
の形状で決まり、パターニング後のCVD膜のエッジ形
状の切れの良さは、マスクの開口部での光の回折による
非照射部への光の回り込みを、如何に抑えるかによって
決まる。この回り込みの大きさは、光の波長に比例する
ので、赤外光を使用するよりも、もっと波長の短い真空
紫外光を使う方が回折による光の回り込みを抑えること
が出来る。しかし、これまでに使用されている波長で
は、まだ回折効果の抑制は不十分である。
【0006】本発明の目的は、光照射部で効果的なCV
D抑制を行い、しかも、所望の波長を発する光源の選択
幅を大きく採れ、また、同時に、光の回折効果を抑え、
光照射部と非照射部の境界のエッジの切れが良くて空間
選択性がよい反転パターニング熱CVD方法を提供する
ことにある。
D抑制を行い、しかも、所望の波長を発する光源の選択
幅を大きく採れ、また、同時に、光の回折効果を抑え、
光照射部と非照射部の境界のエッジの切れが良くて空間
選択性がよい反転パターニング熱CVD方法を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のパターニングC
VD方法によれば、熱CVD方法において、熱CVDの
工程に先だってCVD原料ガスの存在下で光を基板に照
射し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組
成にする工程を有し、引き続く前記熱CVDの工程にお
いて、照射部でのCVD反応を抑制することによってC
VD膜のパターニングを行うことを特徴とする熱CVD
方法を提供する。また、基板としてSi基板を用い、C
VD原料ガスとしてジメチルアルミニウムハイドライド
を用い、Alを成長させることを特徴とする熱CVD方
法を提供する。また、熱CVDを行う温度領域を150
℃〜300℃の間であることを特徴とする熱CVD方法
を提供する。
VD方法によれば、熱CVD方法において、熱CVDの
工程に先だってCVD原料ガスの存在下で光を基板に照
射し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組
成にする工程を有し、引き続く前記熱CVDの工程にお
いて、照射部でのCVD反応を抑制することによってC
VD膜のパターニングを行うことを特徴とする熱CVD
方法を提供する。また、基板としてSi基板を用い、C
VD原料ガスとしてジメチルアルミニウムハイドライド
を用い、Alを成長させることを特徴とする熱CVD方
法を提供する。また、熱CVDを行う温度領域を150
℃〜300℃の間であることを特徴とする熱CVD方法
を提供する。
【0008】
【作用】本発明の作用上の特徴は、光照射部の基板表面
組成を非照射部のそれと変えて、光照射部でのCVD原
料ガスの反応を抑制することにある。
組成を非照射部のそれと変えて、光照射部でのCVD原
料ガスの反応を抑制することにある。
【0009】本発明の作用の基になるのは、ジメチルア
ルミニウムハイドライド(DMAH)を原料とするSi
上のAlのCVDにおいて得られた、成長速度の温度依
存性の実験結果で、それを図2に示す。150℃〜30
0℃の温度領域では、4nm付近の光の照射によってAl
成長速度が零に抑えられるので、光の非照射部だけにA
lを成長させることが出来る。また、オージェ組成分析
の結果、照射部はAlCで覆われており、その厚みは、
基板Siのオージェ電子脱出深さから、2nm以下の薄い
膜であることが分かった。この照射部での成長抑制効果
は、光照射停止後90分以上も持続することが、図3で
基板のSiのオージェ電子信号強度が90分以上に渡っ
て一定であることから分かる。
ルミニウムハイドライド(DMAH)を原料とするSi
上のAlのCVDにおいて得られた、成長速度の温度依
存性の実験結果で、それを図2に示す。150℃〜30
0℃の温度領域では、4nm付近の光の照射によってAl
成長速度が零に抑えられるので、光の非照射部だけにA
lを成長させることが出来る。また、オージェ組成分析
の結果、照射部はAlCで覆われており、その厚みは、
基板Siのオージェ電子脱出深さから、2nm以下の薄い
膜であることが分かった。この照射部での成長抑制効果
は、光照射停止後90分以上も持続することが、図3で
基板のSiのオージェ電子信号強度が90分以上に渡っ
て一定であることから分かる。
【0010】従って、上述の得られた結果を用いると、
AlのCVDに先だって、基板に吸着しているDMAH
を光分解して光照射部にのみAlC薄膜を成長させてパ
ターニングし、その後基板の温度300℃以下の所望の
温度に設定してAlのCVDを行うと、AlC薄膜の無
い部分にのみAlを成長できる。
AlのCVDに先だって、基板に吸着しているDMAH
を光分解して光照射部にのみAlC薄膜を成長させてパ
ターニングし、その後基板の温度300℃以下の所望の
温度に設定してAlのCVDを行うと、AlC薄膜の無
い部分にのみAlを成長できる。
【0011】また、AlC薄膜のパターニング形状をマ
スクの開口部形状を転写したように、高精度のパターニ
ングを行うには、マスクの開口部の端で回折された回折
光を抑えればよい。用いる光の波長が内殻励起可能なほ
ど短波長になると、これまで使用されている赤外線や価
電子励起可能な真空紫外光に比べて、回折光の強度、及
び、回り込みが2〜3桁小さくなるので、直進する光に
よる照射部だけでCVDを抑制でき、所望の形状にCV
D膜をパターニングできる。
スクの開口部形状を転写したように、高精度のパターニ
ングを行うには、マスクの開口部の端で回折された回折
光を抑えればよい。用いる光の波長が内殻励起可能なほ
ど短波長になると、これまで使用されている赤外線や価
電子励起可能な真空紫外光に比べて、回折光の強度、及
び、回り込みが2〜3桁小さくなるので、直進する光に
よる照射部だけでCVDを抑制でき、所望の形状にCV
D膜をパターニングできる。
【0012】
【実施例】以下、本発明について図1を参照しながら説
明する。本実施例では、Siデバイスの形成において、
Al配線を形成する場合について述べる。
明する。本実施例では、Siデバイスの形成において、
Al配線を形成する場合について述べる。
【0013】図1(a)は、Si基板11上の熱酸化膜
12がパターニングされ、その熱酸化膜12の全面にp
oly−Si膜13が成膜されている構造を示す。
12がパターニングされ、その熱酸化膜12の全面にp
oly−Si膜13が成膜されている構造を示す。
【0014】図1(b)には、図1(a)の基板の非配
線領域を、光14を用いて直接パターニングする方法を
示している。図1(a)の構造を基板をCVDチャンバ
に装着し、原料ガスのAl(CH3 )2 Hをチャンバ内
に供給し、非配線形成領域に対応する部分が開口部にな
っているマスク15を通して、光14を照射する。これ
によって、表面に吸着しているAl(CH3 )2 H分子
が光分解し、AlC薄膜16が形成される。ここで使用
した光14は、Al原子、Si原子、C原子の内殻を励
起できる100eVよりも高エネルギーの放射光を使用
した。次に、光14の照射を停止し、Al(CH3 )2
Hを供給している状態で基板温度を200℃に上げる
と、図1(c)のように、AlC薄膜16の無い部分に
のみ、Alが成長し、Al配線17を形成できる。この
後、堆積させたAlをマスクにして、poly−Siを
プラズマエッチングで取り除いてAl配線形成プロセス
が終了する。この方法でAl配線を形成した後、この配
線とコンタクトを形成していない配線との間の電気的リ
ークはなかった。
線領域を、光14を用いて直接パターニングする方法を
示している。図1(a)の構造を基板をCVDチャンバ
に装着し、原料ガスのAl(CH3 )2 Hをチャンバ内
に供給し、非配線形成領域に対応する部分が開口部にな
っているマスク15を通して、光14を照射する。これ
によって、表面に吸着しているAl(CH3 )2 H分子
が光分解し、AlC薄膜16が形成される。ここで使用
した光14は、Al原子、Si原子、C原子の内殻を励
起できる100eVよりも高エネルギーの放射光を使用
した。次に、光14の照射を停止し、Al(CH3 )2
Hを供給している状態で基板温度を200℃に上げる
と、図1(c)のように、AlC薄膜16の無い部分に
のみ、Alが成長し、Al配線17を形成できる。この
後、堆積させたAlをマスクにして、poly−Siを
プラズマエッチングで取り除いてAl配線形成プロセス
が終了する。この方法でAl配線を形成した後、この配
線とコンタクトを形成していない配線との間の電気的リ
ークはなかった。
【0015】本実施例では、Al(CH3 )2 Hを原料
としたAlの反転CVDについて述べたが、原料はこれ
に限られることはなく、Al−iso(C4 H9 )3 等
の他の有機金属でも良いし、塩素原子を含んでいても良
い。また、基板も実施例に限らず、他の半導体基板でも
有効である。また、反転CVDさせるものも、Alに限
らず、CuやAu等の金属を初め、SiやGaAs等の
半導体やこれらの混晶であってもよいし、SiO2 を初
めとする絶縁膜であっても良い。これらの成長するもの
に応じて基板や原料ガスや、光のエネルギー、基板温度
等の成長条件を、作用の項で述べた原理に合うように変
えればよい。
としたAlの反転CVDについて述べたが、原料はこれ
に限られることはなく、Al−iso(C4 H9 )3 等
の他の有機金属でも良いし、塩素原子を含んでいても良
い。また、基板も実施例に限らず、他の半導体基板でも
有効である。また、反転CVDさせるものも、Alに限
らず、CuやAu等の金属を初め、SiやGaAs等の
半導体やこれらの混晶であってもよいし、SiO2 を初
めとする絶縁膜であっても良い。これらの成長するもの
に応じて基板や原料ガスや、光のエネルギー、基板温度
等の成長条件を、作用の項で述べた原理に合うように変
えればよい。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、各種材料のCVDにお
いて、レジスト塗布、露光、レジスト剥離などのプロセ
ス無しで、光利用によって空間選択性良くパターニング
できる熱CVD方法を提供できる。
いて、レジスト塗布、露光、レジスト剥離などのプロセ
ス無しで、光利用によって空間選択性良くパターニング
できる熱CVD方法を提供できる。
【図1】本発明の方法による配線形成方法を示す概念図
である。
である。
【図2】本発明の作用の基になるシンクロトロン放射光
照射部と非照射部でのAl成長速度の温度依存性の実験
結果の図である。
照射部と非照射部でのAl成長速度の温度依存性の実験
結果の図である。
【図3】本発明の作用の基になるシンクロトロン放射光
照射部でのAl成長抑制結果が照射停止後も持続するこ
とを示す実験結果の図である。
照射部でのAl成長抑制結果が照射停止後も持続するこ
とを示す実験結果の図である。
11 Si基板 12 熱酸化膜 13 poly−Si膜 14 光 15 マスク 16 AlC薄膜 17 Al配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3205 H01L 21/88 B N
Claims (3)
- 【請求項1】 熱CVD方法において、熱CVDの工程
に先だって、CVD原料ガスの存在下で光を基板に照射
し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組成
にする工程を有し、引き続く前記熱CVDの工程におい
て、照射部でのCVD反応を抑制することによってCV
D膜のパターニングを行うことを特徴とする熱CVD方
法。 - 【請求項2】 CVD原料ガスとしてジメチルアルミニ
ウムハイドライドAl(CH3 )2 Hを用いることを特
徴とする請求項1に記載の熱CVD方法。 - 【請求項3】 熱CVDを行う温度領域を150℃〜3
00℃の間であることを特徴とする請求項2に記載の熱
CVD方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8184091A JP2765259B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 熱cvd方法 |
US07/717,603 US5393577A (en) | 1990-06-19 | 1991-06-19 | Method for forming a patterned layer by selective chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8184091A JP2765259B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 熱cvd方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04293776A JPH04293776A (ja) | 1992-10-19 |
JP2765259B2 true JP2765259B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=13757667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8184091A Expired - Lifetime JP2765259B2 (ja) | 1990-06-19 | 1991-03-20 | 熱cvd方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2765259B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP8184091A patent/JP2765259B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04293776A (ja) | 1992-10-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980303 |