JPH0290517A - Ｅｃｒプラズマ付着装置を用いた薄膜形成方法 - 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、半導体集積回路などの電子デバイスの製造に
おいて、Ｅ　Ｃｉｔ　（ＣＩｃｃＬｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏ
ｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ：電子ザイクロ）・ロン
共鳴）プラズマ付着装置を用いて基板上に各種材料の薄
膜を形成する薄膜形成方法に関する。

（従来の技術） 第３図は上記プラズマ付着装置の概略構成図である。第
３図に示されるプラズマ付着装置は、電子サイクロトロ
ン共鳴によりプラズマを発生さ仕るプラズマ発生部！と
、このプラズマ発生部１から内部にプラズマ流２が導入
されるプラズマ反応室３とを備えている。

プラズマ発生部！は、Ｌ型に構成され、かつ内部の軸方
向＜　Ｚ）に垂直に直円０！！電場を導入するための高
周波導波管４と、この高周波導波管４に接続されている
とともに、駆動電源５により駆動されることによりその
高周波導波管４の内部に高周波電力を供給するためのマ
グネトロン６と、同じくこの高周波導波管４の外周面に
取り付けられて直流電源７により駆動されて内部の軸方
向（Ｚ）に不均一な静磁場を発生させるためのソレノイ
ドコイル８と、内部に設けられたプラズマ発生用ガラス
管９とから構成されている。このプラズマ発生用ガラス
管９の側面にガス供給管１０が取り付けられている。

プラズマ反応室３は、その下部側面にガス排気管１１が
それぞれ取り付けられているとともに、内部における前
記プラズマ流２の衝突位置に試料ステージ１２が配置さ
れ、かつその試料ステージ１２上には薄膜を形成される
べき試料基板１３が設置されるように構成されている。

次に、上記構成のプラスマ付着装置を用いた従来例の薄
膜形成方法について説明する。

まず、駆動電源５によりマグネトロン６が駆動されるこ
とで高周波導波管４内部に高周波電力が供給される。こ
れによって、高周波導波管４内部には不均一な高周波電
場が形成される。そして、ソレノイドコイル８により形
成されている静磁場中でサイクロトロン運動をしている
電子のサイクロトロン角周波数と、高周波電場の角周波
数とが一致して電子サイクロトロン共鳴条件が成立する
と、その電子が高いエネルギ状態になってプラズマ反応
室３の試料ステージ１２へ向かって図示のようなプラズ
マ流２が発生する。

ここで、ツレレノイドコイル８により形成されている発
散磁界から逆磁場を受けた電子が試料基板１３側へ加速
されてそれに衝突する結果、その試料基板１３が負の電
位に帯電するために、ガス供給管ｌＯを介して導入され
たガスはその負の電位方向に吸引されて試料ステージ１
２上の試料基板Ｉ３に堆積させられることでその試料基
板１３上に薄膜が形成されることになる。

（発明が解決しようとする課Ｍ） ところで、従来例の薄膜形成方法にあっては、第４図を
参照して説明するように、試料基板上の薄膜の膜厚が不
均一に形成されるという不都合がある。ここで、第４図
は原点０をプラズマ流の中心位置として横軸を試料基板
上に堆積される薄膜の形成位置（「）を示し、縦軸をそ
の薄膜の膜厚（ｄ）を示すとともに、実線Ａはその薄膜
の堆積面をしている。

このように薄膜の膜厚が試料基板上に不均一に形成され
るのは、プラズマ流の密度が、原点０において最大とな
りその原点Ｏから横軸方向において小さくなってくるこ
とに起因している。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、試
料基板上に薄膜を均一に膜厚に形成することを目的とし
ている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の請求項（１
）においては、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ
を発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部か
ら内部にプラズマ流が導入されるプラズマ反応室とを備
え、前記プラズマ反応室の内部における前記プラズマ流
が衝突される位置に基板を設置するとともに薄膜形成用
ガスを導入し、その導入した薄膜形成用ガスを前記プラ
ズマ流で電離させてプラズマ化させた状態で当該基板上
にそのガス成分に対応した薄膜を形成する、ＥＣＲプラ
ズマ付着装置を用いた薄膜形成方法であって、 前記薄膜形成用ガスを導入してｎη記板基板上前記ガス
成分の薄膜を形成したのち、前記薄膜のエツチング用ガ
スを導入することにより前記基板上の薄膜をエツチング
することを特徴としている。

本発明の請求項（２）においては、前記エツチング用ガ
スの代えてスパッタリング用ガスを導入してその薄膜を
スパッタリングすることに特徴を有している。

（作用） 本発明の請求項（１）においては、薄膜形成用ガスを導
入するとともに、それが電離されてプラズマ化させた状
態でプラズマ流を前記基板上に衝突させることで、その
基板上に前記ガス成分のＡＩＩＭＥを形成したのち、そ
の薄膜のエツチング用ガスを導入することにより曲板基
板上の薄膜をエツチングすることから、基板上に薄膜形
成用ガスによる薄膜を形成したときに、その薄膜の膜厚
がプラズマ流の密度の相違により不均一になっても、エ
ツチング用ガスによりその薄膜をエツチングした場合は
、そのエツチング速度が薄膜の膜厚の上記不均一に対応
して相違することになるので、結局、その薄膜を全体的
に均一な膜厚に形成することができる。

本発明の請求項（２）にあっても請求項（１）と同様に
して薄膜を全体的に均一な膜厚に形成することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。なお、本発明の薄膜形成方法においては、第３図のプ
ラズマ付着装置を用いるのであるか、そのプラズマ付着
装置の構成および動作については既に説明しているので
、ここではその説明を省略する。

第１図（ａ）（ｂ）はそれぞれ、上記プラズマ付着装置
を用いた本発明の実施例に係る薄膜形成方法の説明に供
する試料基板とその試料基板上に堆積される薄膜との断
面図であって、第１図（ａ）は薄膜形成用ガスにより試
料基板上に不均一な膜厚で薄膜が堆積された状態を、第
１図（、ｂ）は第１図（ａ）のように不均一な膜厚で薄
膜が堆積された状態から、エツチング用ガスによりのそ
の不均一な膜厚を均一な膜厚となるようにエツチングさ
れた状態を示している。

本実施例の薄膜形成方法にあっては、第３図のＥＣＲプ
ラズマ付着装置におけるガス供給管１０から薄膜形成用
ガスを導入して、試料基板１３上に薄膜１４を堆積した
のち、同じくそのガス供給管１０から例えばツチング用
ガスを導入してその試料基板１３上の薄膜１４をエツチ
ングすることに特徴を有している。

まず、薄膜形成用ガスの導入による試料基板１３上には
第４図に示すような膜厚で薄膜が堆積される。そして、
エツチング用ガスの導入により試料基板１３上に堆積さ
れた薄膜１４は、第２図に示すようなエツチング速度で
エツチングされる。

ここで、第２図の横軸は第４図のそれに対応し、第２図
の縦軸はエツチング速度に対応している。

このようにエツチング速度か原点０を中心として変化し
ているのは、プラズマ流２が第２図の原点Ｏにおいて最
大となるからである。

したがって、本実施例では薄膜の堆積速度、堆積量と、
その薄膜のエツチング速度とが互いに対応しているので
、不均一な膜厚で堆積された薄膜は、そのエツチングで
均一な膜厚にエツチングされることになる。

なお、本実施例のエツチング用ガスとしてはフロン系、
塩素系、その他のガスでよい。また、本実施例で試料基
板上に堆積される薄膜としては、シリコン酸化膜、ンリ
コン窒化膜、アモルファスシリコン、その他の材料によ
る薄膜でよい。

なお、本実施例では薄膜の膜厚を制御するためにエツチ
ング用ガスをガス供給管から導入したが、このエツチン
グ用ガスに代えてスパッタリング用ガスを導入する一方
で１３．５６ｆｖＮＩｚ高周波電源で試料基板１３に数
１００Ｖ程度の負の自己バイアスを印加することで、そ
の薄膜１４をスパッタリングして均一な膜厚に形成する
こともできる。

この高周波電椋としては池の周波数の交流バイアスでも
よく、さらに負の直流バイアスでもよい。

この場合、Ａｒ舘のエネルギが薄膜のスパッタリングに
十分であれば、自己バイアスを印加することは不要であ
る。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように請求項（１）に係
る本発明によれば、薄膜形成用ガスを導入して基板上に
そのガス成分の薄膜を形成したのち、その薄膜のエツチ
ング用ガスを導入することにより基板上の薄膜をエツチ
ングすることから、基板上に薄膜形成用ガスによる薄膜
を形成したときに、その薄膜の膜厚がプラズマ流の密度
の相違により不均一になっても、エツチング用ガスによ
りその薄膜をエツチングした場合は、そのエツチング速
度が薄膜の膜厚の上記不均一に対応して相違することに
なるので、結局、その薄膜を全体的に均一な膜厚に形成
することができる。

また、請求項（２）に係る本発明でも上記と同様にして
その薄膜を全体的に均一な膜厚に形成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はそれぞれ、上記プラズマ付着装置
を用いた本発明の実施例に係る薄膜形成方法の説明に供
する試料基板とその試料基板上に堆積される薄膜との断
面図であって、第１図（ａ）はｒｖＭ形成用ガスにより
試料基板上に不均一な膜厚で薄膜が堆積された状態を、
第１図（ｂ）は第１図（ａ）のように不均一な膜厚で薄
膜が堆積された状態から、エツチング用ガスによりのそ
の不均一な膜厚を均一な膜厚となるようにエツチングさ
れた状態を示している。第２図は同実施例における試料
基板上の薄膜のエツチング速度を示す図、第３図はプラ
ズマ付着装置の概略構成図、第４図は試料基板上に堆積
される薄膜の膜厚分布を示す図である。 １・・・プラズマ発生部、２・・・プラズマ流、３・・
・プラズマ反応室、４・・・高周波導波管、５・・・駆
動電源、６・・・マグネトロン、７・・・直流電源、８
・・・ソレノイドコイル、９・・・プラズマ発生用ガラ
ス管、ＩＯ・・・ガス供給管、１１・・・ガス排気管、
１２・・・試料ステージ、１３・・・試料基板。 なお、図中、同一の符号は同一ないし相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを発生さ
   せるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部から内部に
   プラズマ流が導入されるプラズマ反応室とを備え、前記
   プラズマ反応室の内部における前記プラズマ流が衝突さ
   れる位置に基板を設置するとともに薄膜形成用ガスを導
   入し、その導入した薄膜形成用ガスを前記プラズマ流で
   電離させてプラズマ化させた状態で当該基板上にそのガ
   ス成分に対応した薄膜を形成する、ＥＣＲプラズマ付着
   装置を用いた薄膜形成方法であって、 前記薄膜形成用ガスを導入して前記基板上に前記ガス成
   分の薄膜を形成したのち、前記薄膜のスパッタリング用
   ガスを導入する一方で前記基板上の薄膜をスパッタリン
   グすることを特徴とするＥＣＲプラズマ付着装置を用い
   た薄膜形成方法。
2. （２）前記請求項（１）に記載の薄膜形成方法であって
   、前記エッチング用ガスに代えてスパッタリング用ガス
   を導入することにより、前記基板上の薄膜をスパッタリ
   ングすることを特徴とするＥＣＲプラズマ付着装置を用
   いた薄膜形成方法。