JPH04131377A - 膜形成方法 - Google Patents
膜形成方法Info
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- JPH04131377A JPH04131377A JP25016390A JP25016390A JPH04131377A JP H04131377 A JPH04131377 A JP H04131377A JP 25016390 A JP25016390 A JP 25016390A JP 25016390 A JP25016390 A JP 25016390A JP H04131377 A JPH04131377 A JP H04131377A
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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。
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〕
集束ビームを用いた加工における膜形成方法に利用され
る。
る。
集束ビーム(イオン、電子、レーザ)を1 mTorr
程度の化合物ガス雰囲気中(W(Co)、など)におい
た試料(S i O,基板など)表面に照射することに
より、試料表面に吸着したガスを分解しガス成分の一部
を集束ビーム照射位置に堆積することができる。これを
集束ビームアシステツドデポジションと言う。この堆積
を例えばデバイスの配線修正、フォトマスクの白点欠陥
修正、微細デバイスの固着等に利用することができる。
程度の化合物ガス雰囲気中(W(Co)、など)におい
た試料(S i O,基板など)表面に照射することに
より、試料表面に吸着したガスを分解しガス成分の一部
を集束ビーム照射位置に堆積することができる。これを
集束ビームアシステツドデポジションと言う。この堆積
を例えばデバイスの配線修正、フォトマスクの白点欠陥
修正、微細デバイスの固着等に利用することができる。
特に導電膜を堆積させデバイスの配線としてこの堆積膜
を使う場合は配線の比抵抗、及び配線と基板との接着力
などが重要となる。有機金属を用いた集束ビームによる
金属膜堆積において堆積膜の比抵抗はそのバルクの比抵
抗に比べ約2桁以上大きくなることが分かっている。こ
の比抵抗をできるだけ小さくするため従来は膜形成方法
として、ビームについては遅い走査速度、高い電流密度
を保つこと、導入ガスの圧力については低いガス圧を保
つこと、などが行なわれていた。これについては、ジャ
ーナル オブ ヴアキューム サイエンス アントテク
ノロジー 87 1989 第609頁から第617
頁(P、 Blauner et al、; J、 V
ac、 Sci。
を使う場合は配線の比抵抗、及び配線と基板との接着力
などが重要となる。有機金属を用いた集束ビームによる
金属膜堆積において堆積膜の比抵抗はそのバルクの比抵
抗に比べ約2桁以上大きくなることが分かっている。こ
の比抵抗をできるだけ小さくするため従来は膜形成方法
として、ビームについては遅い走査速度、高い電流密度
を保つこと、導入ガスの圧力については低いガス圧を保
つこと、などが行なわれていた。これについては、ジャ
ーナル オブ ヴアキューム サイエンス アントテク
ノロジー 87 1989 第609頁から第617
頁(P、 Blauner et al、; J、 V
ac、 Sci。
Technol、B 7 (1989) p p、6
09−617.)に詳しく述へられている。一方、真空
蒸着法による膜と基板との接着力を強くすることについ
ては、イオン衝撃による基板洗浄に関して、真空 第2
6巻 第5号 1983 第475頁−第479頁に、
また、クロム(Cr)を基板と蒸着膜の間に挾む事に関
して、真空 第32巻 第2号1989 第68頁−第
71頁に記載されている。
09−617.)に詳しく述へられている。一方、真空
蒸着法による膜と基板との接着力を強くすることについ
ては、イオン衝撃による基板洗浄に関して、真空 第2
6巻 第5号 1983 第475頁−第479頁に、
また、クロム(Cr)を基板と蒸着膜の間に挾む事に関
して、真空 第32巻 第2号1989 第68頁−第
71頁に記載されている。
しかし上記技術を使い集束ビームにより膜堆積を行なう
場合においては、以下のような問題点が発生する。集束
ビームアシステツドデポジションによる堆積膜は膜成長
初期過程において−様な膜構造とはならずに島状構造に
なる。その島状構造は膜の堆積速度が大きいほど密にな
り早い段階で連続構造になる。−1膜の比抵抗は〔従来
の技術〕の筒で述べたように遅い走査速度、低いガス圧
。
場合においては、以下のような問題点が発生する。集束
ビームアシステツドデポジションによる堆積膜は膜成長
初期過程において−様な膜構造とはならずに島状構造に
なる。その島状構造は膜の堆積速度が大きいほど密にな
り早い段階で連続構造になる。−1膜の比抵抗は〔従来
の技術〕の筒で述べたように遅い走査速度、低いガス圧
。
高い電流密度(レーザに対しては強度)などにより堆積
速度が遅くなるほど堆積膜の比抵抗が小さくなる。その
ため比抵抗の小さい膜をっけようとすると成長初期の島
状構造が粗になり、第7図のように基板3と堆積膜6と
の間に空間21ができ接触面積が小さくなる。したがっ
て堆積膜の基板との付着力が小さくなり剥がれやすくな
る。一方、接着力を強くするために放電ガスにより基板
表面をイオン衝撃する、真空蒸着で形成したクロム膜を
挾む等の方法があるが、これらの方法は集束ビームによ
り膜を堆積した局所部分だけに適用することができず、
膜堆積を行なわない他の場所にも影響を及ぼすという問
題が発生する。
速度が遅くなるほど堆積膜の比抵抗が小さくなる。その
ため比抵抗の小さい膜をっけようとすると成長初期の島
状構造が粗になり、第7図のように基板3と堆積膜6と
の間に空間21ができ接触面積が小さくなる。したがっ
て堆積膜の基板との付着力が小さくなり剥がれやすくな
る。一方、接着力を強くするために放電ガスにより基板
表面をイオン衝撃する、真空蒸着で形成したクロム膜を
挾む等の方法があるが、これらの方法は集束ビームによ
り膜を堆積した局所部分だけに適用することができず、
膜堆積を行なわない他の場所にも影響を及ぼすという問
題が発生する。
上記課題を解決するために本発明では以下に示す2つの
手段を示した。第一は膜形成のビーム条件を膜構造が−
様となる迄の成長初期段階では堆積速度が速くなるよう
に、その後は堆積速度が遅くなるように設定することで
ある6第二に基板及び堆積膜ともに相互作用が大きな膜
を集束ビームアシステンドデポジション法を用いて堆積
させ。
手段を示した。第一は膜形成のビーム条件を膜構造が−
様となる迄の成長初期段階では堆積速度が速くなるよう
に、その後は堆積速度が遅くなるように設定することで
ある6第二に基板及び堆積膜ともに相互作用が大きな膜
を集束ビームアシステンドデポジション法を用いて堆積
させ。
これを少なくとも一つ挾むことである。
前記2つの手段により集束ビームを用いて堆積した膜の
接着力低下の問題点は解決される。第一の手段において
は膜堆積初期の段階で堆積速度を大きくすることにより
基板との接触面積の大きな、すなわち接着力の大きな膜
を作り、その後膜構造が−様となった後堆積速度を小さ
くすることにより比抵抗の小さな膜を作ることができる
。このようにして全体としては膜の比抵抗は小さいが接
着力は大きくすることができる。第二の手段では基板と
膜との両方に相互作用の大きな物質を膜堆積を行なう局
所部分だけに堆積することによりそれぞれ大きな接触面
積を持たせ接着力を大きくできる。堆積膜の成長は膜と
その下地との相互作用が大きいほど島状構造にならずに
−様な構造になりやすい。
接着力低下の問題点は解決される。第一の手段において
は膜堆積初期の段階で堆積速度を大きくすることにより
基板との接触面積の大きな、すなわち接着力の大きな膜
を作り、その後膜構造が−様となった後堆積速度を小さ
くすることにより比抵抗の小さな膜を作ることができる
。このようにして全体としては膜の比抵抗は小さいが接
着力は大きくすることができる。第二の手段では基板と
膜との両方に相互作用の大きな物質を膜堆積を行なう局
所部分だけに堆積することによりそれぞれ大きな接触面
積を持たせ接着力を大きくできる。堆積膜の成長は膜と
その下地との相互作用が大きいほど島状構造にならずに
−様な構造になりやすい。
以下図を用いて実施例について説明する。以下の説明は
集束イオンビームにより膜を堆積した実施例を示すが集
束電子ビーム、集束レーザビームにおいても同様の操作
で膜の堆積を行うことができる。第1図は本発明の実施
に用いた集束イオンビーム装置の構成図である。イオン
!100で発生したガリウムイオン103を2段の静電
レンズ102により集束し、ディフレクタ107により
偏向、走査してガス導入ノズル112より照射したガス
中においた試料110にイオンを照射するようになって
いる。
集束イオンビームにより膜を堆積した実施例を示すが集
束電子ビーム、集束レーザビームにおいても同様の操作
で膜の堆積を行うことができる。第1図は本発明の実施
に用いた集束イオンビーム装置の構成図である。イオン
!100で発生したガリウムイオン103を2段の静電
レンズ102により集束し、ディフレクタ107により
偏向、走査してガス導入ノズル112より照射したガス
中においた試料110にイオンを照射するようになって
いる。
第2図はW(CO)、 を導入ガスとして使いビーム
走査速度を変化させてタングステン膜の堆積を行なった
ときの実施例である。堆積速度はビーム走査速度が速い
ほど速くなるため、先ずビーム走査速度として約100
■/secでW(CO)6ガス中に置いた5i02基板
を照射し、約1.OX 1017/dのイオンを打ち込
み、−棟構造の膜を形成した。イオン打ち込み量はあら
かじめビーム電流密度と照射面積を知ることにより照射
時間として制御できる。また膜が一様構造となるかどう
かはイオン打ち込み量に依存し0.5 X I O”/
aJ−1,0×10”7/ Ca1fの範囲で島状構造
から一様構造へと移行する。このようにして比抵抗は高
いが接着性のよい膜1oを堆積させた。その後ビーム走
査速度を1■/secとし比抵抗の低い膜9を堆積させ
た。この堆積した膜をひっかき法により評価した結果は
、約30gであった。−1膜の比抵抗は約8oμΩ・■
であり通常の堆積によりえられる比抵抗との差はなかっ
た。
走査速度を変化させてタングステン膜の堆積を行なった
ときの実施例である。堆積速度はビーム走査速度が速い
ほど速くなるため、先ずビーム走査速度として約100
■/secでW(CO)6ガス中に置いた5i02基板
を照射し、約1.OX 1017/dのイオンを打ち込
み、−棟構造の膜を形成した。イオン打ち込み量はあら
かじめビーム電流密度と照射面積を知ることにより照射
時間として制御できる。また膜が一様構造となるかどう
かはイオン打ち込み量に依存し0.5 X I O”/
aJ−1,0×10”7/ Ca1fの範囲で島状構造
から一様構造へと移行する。このようにして比抵抗は高
いが接着性のよい膜1oを堆積させた。その後ビーム走
査速度を1■/secとし比抵抗の低い膜9を堆積させ
た。この堆積した膜をひっかき法により評価した結果は
、約30gであった。−1膜の比抵抗は約8oμΩ・■
であり通常の堆積によりえられる比抵抗との差はなかっ
た。
第3図はビーム電流密度を変化させて堆積速度を変化さ
せた実施例の説明図である。8102基板3上にW(C
O)Gガスを吹き付けながらイオンビーム(電流密度約
IA/aJ)を照射しタングステン膜12を堆積させた
。ビーム照射時間は照射面積、堆積させたい膜の抵抗値
に依存して変化する。
せた実施例の説明図である。8102基板3上にW(C
O)Gガスを吹き付けながらイオンビーム(電流密度約
IA/aJ)を照射しタングステン膜12を堆積させた
。ビーム照射時間は照射面積、堆積させたい膜の抵抗値
に依存して変化する。
その後電流密度を10μA/adにし、先に堆積したタ
ングステン膜を覆う範囲にイオンビームを照射し、約2
X 1017/atのイオンを打ち込み膜11を堆積
させた。低い電流密度で堆積した膜11の成分はほとん
どが炭素であり、絶縁的になっている。電気の流れる範
囲は高い電流密度で堆積した部分であり、低い電流密度
で堆積した部分にはほとんど電気は流れず基板との接着
及び堆積膜の保護膜として働いている。この堆積膜のひ
っかき法による評価は120gであり、比抵抗は100
μΩ・lであった。
ングステン膜を覆う範囲にイオンビームを照射し、約2
X 1017/atのイオンを打ち込み膜11を堆積
させた。低い電流密度で堆積した膜11の成分はほとん
どが炭素であり、絶縁的になっている。電気の流れる範
囲は高い電流密度で堆積した部分であり、低い電流密度
で堆積した部分にはほとんど電気は流れず基板との接着
及び堆積膜の保護膜として働いている。この堆積膜のひ
っかき法による評価は120gであり、比抵抗は100
μΩ・lであった。
第4図は導入ガス圧を変化させて堆積速度を変化させ堆
積を行なった実施例の説明図である。導入ガス圧はバル
ブ113により基板上で20mTorrに設定している
。この状態でW(CO)6 ガス雰囲気中においたS1
0□基板3上に集束イオンビームを照射し1.0 X
1017/aJ のイオンを打ち込みタングステン膜1
4を堆積させた。その後バルブ113を閉め導入ガス圧
を1mTorrにしイオンビームを照射してタングステ
ン膜13を堆積させた。この膜のひっかき法による評価
は140gであった。
積を行なった実施例の説明図である。導入ガス圧はバル
ブ113により基板上で20mTorrに設定している
。この状態でW(CO)6 ガス雰囲気中においたS1
0□基板3上に集束イオンビームを照射し1.0 X
1017/aJ のイオンを打ち込みタングステン膜1
4を堆積させた。その後バルブ113を閉め導入ガス圧
を1mTorrにしイオンビームを照射してタングステ
ン膜13を堆積させた。この膜のひっかき法による評価
は140gであった。
第5図はSiO2基板と堆積膜との間に異種の膜を挾む
ことにより接着力を増加させた実施例の説明図である。
ことにより接着力を増加させた実施例の説明図である。
まずSiO□基板3にバルブ115を開けCcl (C
H,)、ガス15を吹き付けつつイオンビーム1を照射
しカドミウムの堆積膜17を堆積させた[(a)参照コ
。この時イオン電流密度は1m A / aj、ビーム
走査速度は10 an/see 、イオン打ち込み量は
l X 1017/allである。カドミウムは510
2との相互作用が強くひっかき方による評価は約500
gである。つぎにバルブ115を閉め、バルブ114を
開けC7H7F、○、Auガス16をカドミウム堆積膜
17上に吹き付けながらビーム]を照射し金の堆積膜1
8を作った[(b)参照]。ビーム条件はカドミウムを
堆積したときと同じである。ただしイオン打ち込み量は
5倍にした。その結果膜全体としてのひっかき方による
評価は、約200gであった。
H,)、ガス15を吹き付けつつイオンビーム1を照射
しカドミウムの堆積膜17を堆積させた[(a)参照コ
。この時イオン電流密度は1m A / aj、ビーム
走査速度は10 an/see 、イオン打ち込み量は
l X 1017/allである。カドミウムは510
2との相互作用が強くひっかき方による評価は約500
gである。つぎにバルブ115を閉め、バルブ114を
開けC7H7F、○、Auガス16をカドミウム堆積膜
17上に吹き付けながらビーム]を照射し金の堆積膜1
8を作った[(b)参照]。ビーム条件はカドミウムを
堆積したときと同じである。ただしイオン打ち込み量は
5倍にした。その結果膜全体としてのひっかき方による
評価は、約200gであった。
第6図は以上の方法を使った応用実施例の説明図である
。導入ガスとしてW(Co)、を使い、5i02基板上
に堆積した。ビーム走査速度約1ao/sec、ビーム
電流密度約IA/a!でイオンビーム1を(a)のよう
に走査し接着力の弱い膜を堆積した。その後、膜の端2
oにビーム走査速度約100 am/sec 、ビーム
電流密度約10μA/a+fでイオンビームを走査し接
着力の強い膜を堆積した。このようにして基板上にバネ
状(多少の伸縮が可能)の堆積膜を形成することができ
た。
。導入ガスとしてW(Co)、を使い、5i02基板上
に堆積した。ビーム走査速度約1ao/sec、ビーム
電流密度約IA/a!でイオンビーム1を(a)のよう
に走査し接着力の弱い膜を堆積した。その後、膜の端2
oにビーム走査速度約100 am/sec 、ビーム
電流密度約10μA/a+fでイオンビームを走査し接
着力の強い膜を堆積した。このようにして基板上にバネ
状(多少の伸縮が可能)の堆積膜を形成することができ
た。
以上に説明したように本発明による膜の形成方法によれ
ば堆積膜の比抵抗を小さく保ったまま、基板との接着力
を大きく、すなわち剥がれにくい膜を形成することがで
きるようになった。
ば堆積膜の比抵抗を小さく保ったまま、基板との接着力
を大きく、すなわち剥がれにくい膜を形成することがで
きるようになった。
第1図は本発明を実施した集束イオンビーム装置の概略
図、第2図、第3図及び第4図はそれぞれ堆積条件を途
中で変化させることにより膜と基板との接着力を増加さ
せた実施例の説明図、第5図は堆積膜と基板の間にもう
一つ別の膜を堆積させることにより膜と基板との接着力
を増加させた実施例の説明図、第6図は接着力をコント
ロールすることによりバネを形成した実施例の説明図、
第7図は従来の技術による堆積膜の説明図である。 1・・・集束イオンビーム、2・・・スパッタ粒子、3
S i O,基板、4 ガス導入ノズル、5・W(Co
)、ガス、6・・タングステン膜、7・・・CQ2ガス
、8・・ステージ、9・・・遅い走査速度によるW膜、
10・・・速い走査速度によるW膜、11・・・低電流
密度によるW膜、12・・高電流密度によるW膜、13
・・低いガス圧によるW膜、14・・高いガス圧による
W膜、15・・Cd (CH,)□ガス、16・C7H
7F、02Auガス、17−・・カドミウム膜、18・
・・金薄膜、19・・・ビーム走査軌跡、2o・堆積膜
端、21・・・空間、100・・・液体金属イオン源。 101・・・引出し電極、102・・静電レンズ、10
3・・・ガリウムビーム、104 ・ウィーンフィルタ
、105・・・マスアパーチャ、106・・・選択アパ
ーチャ、107・・・ディフレクタ、108・・・二次
電子検出器、109・・・制御コンピュータ、110・
・・試料、111・・・ステージ、112・・・ガス導
入ノズル、113・・・バルブ1.114・・・バルブ
2.115バルブ3.116・・・W(CO)6 リザ
ーバ、117”’CtHtF、02Auリザーバ、11
8−・・Cd (CH,)、リザーバ、119・・・バ
ルブ4゜¥J 1 図 拓 纂 図 ρ) (′b) 第 Δ 図 にデ カ
図、第2図、第3図及び第4図はそれぞれ堆積条件を途
中で変化させることにより膜と基板との接着力を増加さ
せた実施例の説明図、第5図は堆積膜と基板の間にもう
一つ別の膜を堆積させることにより膜と基板との接着力
を増加させた実施例の説明図、第6図は接着力をコント
ロールすることによりバネを形成した実施例の説明図、
第7図は従来の技術による堆積膜の説明図である。 1・・・集束イオンビーム、2・・・スパッタ粒子、3
S i O,基板、4 ガス導入ノズル、5・W(Co
)、ガス、6・・タングステン膜、7・・・CQ2ガス
、8・・ステージ、9・・・遅い走査速度によるW膜、
10・・・速い走査速度によるW膜、11・・・低電流
密度によるW膜、12・・高電流密度によるW膜、13
・・低いガス圧によるW膜、14・・高いガス圧による
W膜、15・・Cd (CH,)□ガス、16・C7H
7F、02Auガス、17−・・カドミウム膜、18・
・・金薄膜、19・・・ビーム走査軌跡、2o・堆積膜
端、21・・・空間、100・・・液体金属イオン源。 101・・・引出し電極、102・・静電レンズ、10
3・・・ガリウムビーム、104 ・ウィーンフィルタ
、105・・・マスアパーチャ、106・・・選択アパ
ーチャ、107・・・ディフレクタ、108・・・二次
電子検出器、109・・・制御コンピュータ、110・
・・試料、111・・・ステージ、112・・・ガス導
入ノズル、113・・・バルブ1.114・・・バルブ
2.115バルブ3.116・・・W(CO)6 リザ
ーバ、117”’CtHtF、02Auリザーバ、11
8−・・Cd (CH,)、リザーバ、119・・・バ
ルブ4゜¥J 1 図 拓 纂 図 ρ) (′b) 第 Δ 図 にデ カ
Claims (7)
- 1.集束ビームを用いて、ガス雰囲気中に置いた基板上
に分解したガスの堆積膜を作る膜形成方法において、膜
形成の途中段階で堆積条件を変化させることを特徴とす
る膜形成方法。 - 2.請求項1記載の上記膜形成方法において、膜形成途
中段階での堆積条件を変化させることにより、堆積膜が
一様構造になる迄の初期段階は堆積速度を速く、その後
の段階では堆積速度を遅くすることを特徴とする膜形成
方法。 - 3.請求項1記載の上記膜形成方法において、堆積条件
の変化がビーム走査速度を変化させることであることを
特徴とする膜形成方法。 - 4.請求項1記載の上記膜形成方法において、堆積条件
の変化が集束荷電粒子ビームに対しては電流密度、集束
レーザビームに対しては強度を変化させることであるこ
とを特徴とする膜形成方法。 - 5.請求項1記載の上記膜形成方法において、堆積条件
の変化が導入ガスの圧力を変化させることであることを
特徴とする膜形成方法。 - 6.請求項1記載の上記膜形成方法において、堆積条件
の変化がビーム走査速度を変化させること、荷電粒子ビ
ームに対しては電流密度を集束レーザビームに対しては
強度を変化させること、導入ガス圧を変化させること、
の少なくともいずれか2つの工程を含むことを特徴とす
る膜形成方法。 - 7.集束ビームを用いて、ガス雰囲気中に置いた基板上
に分解したガスの堆積膜を作る膜形成方法において、堆
積する膜と基板との間に集束ビームにより形成した異な
る膜を少なくとも1つはさむことを特徴とする膜形成方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25016390A JPH04131377A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25016390A JPH04131377A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 膜形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04131377A true JPH04131377A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17203762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25016390A Pending JPH04131377A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 膜形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04131377A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH088254A (ja) * | 1994-06-21 | 1996-01-12 | Nec Corp | 金属薄膜形成方法 |
JP2004241572A (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010215947A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Omron Corp | レーザcvdによる薄膜形成方法、及び同方法に好適なガスウィンドウ |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25016390A patent/JPH04131377A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH088254A (ja) * | 1994-06-21 | 1996-01-12 | Nec Corp | 金属薄膜形成方法 |
JP2004241572A (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010215947A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Omron Corp | レーザcvdによる薄膜形成方法、及び同方法に好適なガスウィンドウ |
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