JPH01230781A - 薄膜形成方法および薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基材表面に薄膜を形成する薄膜形成方法に関
し、特にＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉ　ｃａ　Ｉ　　Ｖａｐｏ
ｕｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて薄膜形成を
行なう形成方法およびその薄膜形成装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第３図は、従来のコールドウオール型ＣＶＤ装置を示す
断面図である。本ＣＶＤ装置において、その内部で反応
を行なわせるベルジャ１は、その頂部に反応ガスを内部
に導入するための反応ガス導入口２が設けられており、
またその下部にはベルジャ１の内部を真空にするための
排気口３が設けられている。また、ベルジャ１の内部に
は半導体基板４を載置するサセプタ５が設けられている
。

サセプタ５の内部には半導体基板４を加熱するためのヒ
ータ６が内蔵されている。さらにサセプタ５の軸部５ａ
が貫通するベルジャ１の底部壁面にはＯリング７が嵌め
込まれており、これによってベルジヤ１内部の気密が保
持されている。

次に、上記のＣＶＤ装置を用いて半導体基板４の表面に
タングステン系のメタル薄膜を形成する゛方法について
説明する。まず、サセプタ５に内蔵されたヒータ６によ
ってサセプタ５を加熱する。

そしてその上に半導体基板４を載置する。次に、ベルジ
ャ１の下部に設けられた排気口３に接続された真空ポン
プを動作し、ベルジャ１の内部を排気して真空状態にす
る。そして、ベルジャ１の上部に設けられた反応ガス導
入口２がら反応ガスをベルジャ１の内部に導入する。そ
うすると、昇温された半導体基板４の表面近傍で反応ガ
スが熱分解されてタングステンのメタル薄膜８が半導体
基板４の表面上に形成される。すなわち、従来の熱ＣＶ
Ｄ法では、反応ガスとしてＷＦ６（６フツ化タングステ
ン）、ＳｉＨ４（モノシラン）およびＨ２（水素）を用
いたフッ化物の還元法によりＳｉ　（シリコン）を微量
含有したタングステン膜８が半導体基板４の上に堆積す
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の熱ＣＶＤ法を用いて半導体基板上に堆積されたタ
ングステン膜の結晶構造の断面模式図を第４図に示して
いる。従来の熱ＣＶＤ法による金属膜、たとえばタング
ステン膜の堆積過程では、まず半導体基板４の表面上に
タングステンの核が形成され、この核からさらに柱状に
結晶が成長する。したがって、タングステンの結晶は堆
積直後から比較的大きい結晶に成長し、その結果、図に
示すように結晶表面の平坦性が悪いタングステン膜８が
形成される。このために、後工程において、このタング
ステン膜８に対して写真製版やエツチング処理などを行
なった際、タングステン膜８の表面の面粗さに起因して
パターン精度が低下するなどの問題点があった。

したがって、本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、その表面が平滑で面荒れの小さい
薄膜を形成することができる薄膜形成方法およびその薄
膜を形成するための薄膜形成装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明における薄膜形成方法は、被処理基材の表面上に
ＣＶＤ法を用いて所定の薄膜を形成する薄膜形成方法で
あり、ＣＶＤ法による薄膜形成を行ないながら、同時に
その被処理基材表面上の薄膜をターゲットとしてスパッ
タリング処理を行なうことによって、表面平滑度の優れ
た薄膜を形成することを特徴としている。

また、上記の薄膜形成方法に使用する薄膜形成装置は、
加熱された被処理基材の表面上にＣＶＤ法によって薄膜
を形成する装置であり、前記被処理基材をその内部に収
容する真空容器と、前記真空容器内を真空状態にする真
空手段と、前記真空容器内に反応ガスを導入する反応ガ
ス導入手段と、前記真空容器内に設けられ、前記被処理
基材を載置する基材支持台と、前記基材支持台を介して
前記被処理基材に高周波電圧を印加し、前記被処理基材
をターゲットとしてスパッタリング処理を行なわせる高
周波電圧印加手段とを備えている。

［作用］ 本発明における薄膜形成方法は、ＣＶＤ法による被処理
基板表面での熱化学反応を利用して薄膜を形成している
。と同時に、被処理基板表面上の結晶成長面に対してス
パッタリング処理を施している。このＣＶＤ法により成
長する結晶面に対してスパッタリング処理を施すと、比
較的大きな結晶構造で柱状に成長しようとする結晶面が
スパッタされ、特に結晶面の平坦性の悪い部分がスパッ
タ除去され全体として平滑な結晶面を有する薄膜が被処
理基板上に形成される。

また、上記のような薄膜形成方法に用いられる薄膜形成
装置は、被処理基材表面上にＣＶＤ法による薄膜形成を
行なわせるための設備と被処理基材に対してスパッタリ
ングを行なわせるためのスパッタリング処理設備とを有
している。スパッタリング処理段Ｏｊｄは、被処理基材
を載置する基材支持台に高周波電源を接続し、真空容器
内にプラズマを発生させている。そして、被処理基材に
直流バイアスを発生させ、これを陰極としてプラズマ中
のイオンを被処理基板表面に衝突させてスパッタリング
処理を行なわせている。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

まず、本発明の薄膜形成方法に用いる薄膜形成装置につ
いて第１図を用いて説明する。その内部で薄膜形成処理
を行なわせるベルジャ１は、その上部に反応ガスを内部
に導入する反応ガス導入口２を有し、またその下部には
、内部の気体を排出する排気口３を有している。ベルジ
ャ１の内部に設けられたサセプタ５の半導体基板４を載
置する載置部の内部にはヒータ６が設けられている。ま
た、サセプタ５の軸部５ａはベルジャ１の底部を貫通し
て外部へ延びており、軸部５ａとベルジャ１との嵌め合
い部には気密用のＯリング７か嵌め込まれている。さら
に、サセプタ５の軸部５ａとベルジャ１の底部壁面との
嵌め込み部には絶縁物９が嵌め込まれており、両者は電
気的に絶縁されている。さらに、サセプタ５の軸部５ａ
の一端にはマツチング回路１０を介して高周波電源１１
が接続されている。そして、高周波電源１１の一端は接
地されている。なお、マツチング回路１０は、高周波電
源１１と負荷とのインピーダンス整合をとるために設け
られている。さらに、ベルジャ１の一端は電気的に接地
されている。

次に、上記の薄膜形成装置を用いて行なわれる薄膜形成
方法について説明する。

まず、サセプタ５の内部に設けられたヒータ６を動作し
、サセプタ５を加熱する。そして、その上に被処理基材
である半導体基板４を載置し加熱する。次に、ベルジャ
１の内部の気体を外部に設置されている真空ポンプに接
続された排気口３から排出し、ベルジャ１の内部を真空
状態′にする。次に、高周波電源１１を動作させ、半導
体基板４に高周波電圧を印加し、同時にベルジャ１の反
応ガス導入口２から内部に反応ガス１２を導入する。

たとえば、反応ガスとしてＷＦｓ　、Ｓ　ｉＨ４および
Ｈ２を導入した場合には、半導体基板４の表面上でフッ
化物の還元反応によるタングステン膜８が形成される。

また、このとき同時に半導体基板４の表面に対してスパ
ッタリング作用が行なわれる。すなわち、高周波電源１
１によって半導体基板４に高周波電圧が印加されると、
半導体基板４の表面近傍にはプラズマ１３が発生する。

そして、このプラズマ１３中の電子の作用により半導体
基板４に直流バイアスが発生し、この半導体基板４を陰
極としてプラズマ１３中のイオンが半導体基板４表面の
タングステン膜８に向かって衝突しスパッタリングが行
なわれる。このときのスパッタイールドには角度依存性
があり、熱ＣＶＤ的に成長するタングステン膜８の鯨状
の結晶成長部は即座にスパッタエツチングされる。その
ために、平滑な結晶成長部分にのみ熱ＣＶＤが進行する
。この結果、第２図に示すようにその結晶表面が平滑で
荒れの小さいタングステン膜８を形成することができる
。なお、ベルジャ１内に導入する反応ガス１２内に、ス
パンタガスとしてＡｒ（アルゴン）をｌ昆大しておくと
、スパッタイールドが向上する。

なお、上記実施例では、タングステンなどの薄膜をＣＶ
Ｄ成長させる薄膜形成装置としてコールドウオール型ベ
ルジャタイプのＣＶＤ装置を用いて説明したが、これに
限定されることなく、たとえばホットウォール型あるい
はホットプレート型のＣＶＤ装置を利用したものであっ
てもよい。

また、上記実施例では、反応ガスとしてＷＦ８、ＳｉＨ
４およびＨ２を用いたフッ化物の還元法によるタングス
テン系の金属薄膜を形成する場合について説明したが、
これに限ることなく、たとえばＭ　ｏ　Ｆ　６を反応ガ
スとして用いたモリブデン系　　　□の金属薄膜の形成
方法についても適用できる。さらに、金属薄膜に限るこ
となく、たとえば半導体薄膜の形成に対しても本発明を
適用することができる。

また、上記実施例では、ＣＶＤ成長する結晶面のスパッ
タリング処理を行なわせる方法として、高周波電源を用
いたプラズマ反応によるスパッタリング方法について説
明したが、これに限定されることなく、たとえばイオン
ビームスパッタリングなど他の方法を用いても構わない
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明における薄膜形成方法は、薄膜を
ＣＶＤ法を用いて結晶成長させると同時に、その結晶成
長面に対してスパッタリング処理を行なわせているので
、結晶成長面の表面の平滑度が粗い部分がスパッタエツ
チングされ、表面が平滑な結晶成長面が成長することに
よって、平滑な表面を有する薄膜を形成することができ
る。

また、本発明による薄膜形成装置は、高周波電源を用い
て真空容器内に発生させたプラズマの作用を利用して被
処理基板にスパッタリング処理を行なえるように構成し
たので、上記と同様平滑で表面荒れの小さい薄膜を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による薄膜形成装置の断面構造および
本発明による薄膜形成方法を説明するための断面模式図
である。第２図は、本発明による薄膜形成方法によって
形成された薄膜の結晶構造を示す断面模式図である。 第３図は、従来の薄膜形成装置の構造および薄膜形成方
法を説明するための断面模式図である。 第４図は、従来の薄膜形成方法によって製造された薄膜
の結晶構造を示す断面模式図である。 図において、１はベルジャ、２は反応ガス導入口、３は
排気口、４は半導体基板、５はサセプタ、８はメタル（
タングステン）薄膜、１１は高周波電源を示している。 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基材の表面上にＣＶＤ法を用いて所定の薄
   膜を形成する薄膜形成方法において、ＣＶＤ法による薄
   膜形成を行ないながら、同時にその被処理基材表面上の
   薄膜をターゲットとしてスパッタリング処理を行なうこ
   とによって、表面平滑度の優れた薄膜を形成することを
   特徴とする、薄膜形成方法。
2. （２）加熱された被処理基材の表面上にＣＶＤ法によっ
   て薄膜を形成する薄膜形成装置であって、 前記被処理基材をその内部に収容する真空容器と、 前記真空容器内を真空状態にする真空手段と、前記真空
   容器内に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、 前記真空容器内に設けられ、前記被処理基材を載置する
   基材支持台と、 前記基材支持台を介して前記被処理基材に高周波電圧を
   印加し、前記被処理基材をターゲットとしてスパッタリ
   ング処理を行なわせる高周波電圧印加手段と、 を備えた薄膜形成装置。