JPH05109860A - 反応ガス種のモニタの可能な半導体製造装置 - Google Patents
反応ガス種のモニタの可能な半導体製造装置Info
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- JPH05109860A JPH05109860A JP3272318A JP27231891A JPH05109860A JP H05109860 A JPH05109860 A JP H05109860A JP 3272318 A JP3272318 A JP 3272318A JP 27231891 A JP27231891 A JP 27231891A JP H05109860 A JPH05109860 A JP H05109860A
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- Japan
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- reaction
- ionization chamber
- chamber
- electrons
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】半導体製造装置に付加された四重極質量分析計
の、フィラメント１の材質を仕事関数の低いものとし、
イオン化室４の昇温を熱反応のしきい値以下に抑えた。
また、イオン化室に磁石６を設置し、入射する電子の運
動を制御してその軌跡を長くする。 【効果】イオン化室の昇温を熱反応のしきい値以下に抑
えたため、イオン化室における擬似堆積反応が抑制で
き、出力のノイズレベルが下がり、被分析分子のイオン
化の効率を上げることにより、出力のシグナルの強度が
大きくなり、Ｓ/Ｎ比の高い分析が可能となる。
の、フィラメント１の材質を仕事関数の低いものとし、
イオン化室４の昇温を熱反応のしきい値以下に抑えた。
また、イオン化室に磁石６を設置し、入射する電子の運
動を制御してその軌跡を長くする。 【効果】イオン化室の昇温を熱反応のしきい値以下に抑
えたため、イオン化室における擬似堆積反応が抑制で
き、出力のノイズレベルが下がり、被分析分子のイオン
化の効率を上げることにより、出力のシグナルの強度が
大きくなり、Ｓ/Ｎ比の高い分析が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応中のガス種の高感
度なモニタが可能な半導体製造装置に係り、特に、熱反
応によって生成したガス種をモニタするのに好適な半導
体製造装置に関する。
度なモニタが可能な半導体製造装置に係り、特に、熱反
応によって生成したガス種をモニタするのに好適な半導
体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴ない、ＬＳＩの絶
縁膜や配線が薄膜、多層化し、反応を精密に制御しなけ
ればならないプロセスが増えてきた。反応の制御を行う
には、反応を正確にモニタする必要があり、反応がじか
に追えるようなモニタ技術が求められている。
縁膜や配線が薄膜、多層化し、反応を精密に制御しなけ
ればならないプロセスが増えてきた。反応の制御を行う
には、反応を正確にモニタする必要があり、反応がじか
に追えるようなモニタ技術が求められている。
【０００３】Ｗの選択ＣＶＤは、次期配線技術として研
究が盛んである。ＷＦ6に還元ガスとして、Ｈ2あるいは
ＳiＨ4を混ぜ、ウエハ上に導入し、加熱によりＷ層を導
電層上にのみ、選択的に形成する。選択成長は、下地と
の反応が鍵を握るプロセスであり、高選択性を確保する
ために反応のメカニズム解析が進められている。ＷＦ6
にＨ2を加えた系の反応過程については、四重極型質量
分析計(ＱuadrupoleMass Ｓpectrometer；以下、Ｑマス
と略す。)による分析結果が、タングステン・アンド・
アザ・アドバンスト・メタルス・フォア・ブイ・エル・
エス・アイ/ユウ・エル・エス・アイ・アプリケイショ
ンズの21ページから32ページ（Tungsten& Other Advanc
ed Metals for VLSI/ULSI Applications p21〜p32）に
記載されている。図２(a)に示すように、堆積開始時か
ら、生成物の変化をＱマスによりモニタすると、まず、
ＳiＦ3+が堆積の初期に多量に表れ、減衰したあと、徐
々にＨＦ+が表れ、これは反応ガスの供給を止めるま
で、強い強度で出続ける。このことは成膜の主反応が、
膜堆積の間に変化することを示す。図２(b)に示すよう
に、Ｈ2の無い系での反応で、同様なＳiＦ3+の出現と減
衰がみられることから、成膜の初期にはＳｉ基板表面で
のＳｉによるＷＦ6の還元反応が起こり、ついで、Ｈ2に
よる還元が起こっていると結論づけられる。すなわち、
究が盛んである。ＷＦ6に還元ガスとして、Ｈ2あるいは
ＳiＨ4を混ぜ、ウエハ上に導入し、加熱によりＷ層を導
電層上にのみ、選択的に形成する。選択成長は、下地と
の反応が鍵を握るプロセスであり、高選択性を確保する
ために反応のメカニズム解析が進められている。ＷＦ6
にＨ2を加えた系の反応過程については、四重極型質量
分析計(ＱuadrupoleMass Ｓpectrometer；以下、Ｑマス
と略す。)による分析結果が、タングステン・アンド・
アザ・アドバンスト・メタルス・フォア・ブイ・エル・
エス・アイ/ユウ・エル・エス・アイ・アプリケイショ
ンズの21ページから32ページ（Tungsten& Other Advanc
ed Metals for VLSI/ULSI Applications p21〜p32）に
記載されている。図２(a)に示すように、堆積開始時か
ら、生成物の変化をＱマスによりモニタすると、まず、
ＳiＦ3+が堆積の初期に多量に表れ、減衰したあと、徐
々にＨＦ+が表れ、これは反応ガスの供給を止めるま
で、強い強度で出続ける。このことは成膜の主反応が、
膜堆積の間に変化することを示す。図２(b)に示すよう
に、Ｈ2の無い系での反応で、同様なＳiＦ3+の出現と減
衰がみられることから、成膜の初期にはＳｉ基板表面で
のＳｉによるＷＦ6の還元反応が起こり、ついで、Ｈ2に
よる還元が起こっていると結論づけられる。すなわち、
【０００４】
【化１】 堆積初期 ＷＦ6＋ 3/2Ｓｉ→ Ｗ＋ 3/2
ＳiＦ4 (1)
ＳiＦ4 (1)
【０００５】
【化２】 次期 ＷＦ6＋ ３Ｈ2 → Ｗ＋ ６
ＨＦ (2) しかし、現在、Ｗ選択ＣＶＤでは、還元ガスはＳｉＨ4
が主流である。このことは、ＥＣＳ日本支部第一回シン
ポジウム超ＬＳＩＣＶＤ技術予稿集60ページから65ペー
ジに記載されている。還元剤をＨ2からＳｉＨ4にするこ
とによりＨ2還元の副生成物ＨＦによるＳｉ基板のダメ
ージが除かれ、又成長温度が450℃から250℃へと大きく
下げられることが、この変化の目的である。
ＨＦ (2) しかし、現在、Ｗ選択ＣＶＤでは、還元ガスはＳｉＨ4
が主流である。このことは、ＥＣＳ日本支部第一回シン
ポジウム超ＬＳＩＣＶＤ技術予稿集60ページから65ペー
ジに記載されている。還元剤をＨ2からＳｉＨ4にするこ
とによりＨ2還元の副生成物ＨＦによるＳｉ基板のダメ
ージが除かれ、又成長温度が450℃から250℃へと大きく
下げられることが、この変化の目的である。
【０００６】図３のアレニウスプロットにみられるよう
に、ＷＦ6とＳｉＨ4による堆積反応は、200℃近傍で急
激に堆積速度の落ちるものであり、逆に分析手段におい
ても、200℃以上の部分があると、そこで擬似堆積反応
が起こり、反応をノイズ無しにモニタすることが不可能
となる。
に、ＷＦ6とＳｉＨ4による堆積反応は、200℃近傍で急
激に堆積速度の落ちるものであり、逆に分析手段におい
ても、200℃以上の部分があると、そこで擬似堆積反応
が起こり、反応をノイズ無しにモニタすることが不可能
となる。
【０００７】ＳiＨ4を還元剤として用いた場合の反応の
モニタの一例を示す。反応式は、以下に示すようであ
る。すなわち、
モニタの一例を示す。反応式は、以下に示すようであ
る。すなわち、
【０００８】
【化３】 ＷＦ6＋ 3/2ＳiＨ4→Ｗ＋3/2Ｓi
Ｆ4＋３Ｈ2 (3) 従って、反応生成物ＳiＦ4のイオン化した状態であるＳ
iＦ3+をモニタすることにより、反応をその場の観察で
知ることができる。図４には、反応時間に対するウエハ
温度とＳiＦ3+イオンのシグナル強度を示している。図
４(a)は、電子の加速電圧17Ｖ、フィラメントからの熱
電子の放出量の目安であるフィラメント電流が100μAの
場合を、図(b)には、加速電圧17Ｖ、フィラメント電流1
0μAの場合を示している。実験は煩雑さを避けるため
に、まず、ガスを規定量流しておき加熱用ランプ照射の
開始を、反応時間の開始とした。図４(a)では、反応開
始前から、2.3nＡのシグナル強度が得られており、これ
は、ガスの供給をとめた時点で、0.3nＡに下がるため、
反応チャンバからイオン化室の出口までに、ＣＶＤ反応
のしきい値以上の部分があり、そこで、疑似堆積反応が
起こっている事を示している。さらに、ランプを消して
も、シグナル強度はほとんど下がらない。これはイオン
化室の内壁で、Ｗの核が一度形成されてしまうと堆積反
応が起こりやすくなり、ほとんど反応室からのシグナル
と同程度のノイズレベルが検出されることを示してお
り、全く、モニタが不能であると言える。図４(b)で
は、フィラメント電流を10μAにおとしているが、これ
は、フィラメントの両端にかける電圧を下げ、フィラメ
ントの昇温を下げていることを意味する。結果を見る
と、初期のノイズレベルは0.3nＡ程度に下がっており、
Ｓ/Ｎ比は確かに良くなっている。しかし、ランプ加熱
を止めたときに、1.2nＡのノイズレベルがあり、まだ充
分にイオン化室の温度を下げられてはいないことは明ら
かである。
Ｆ4＋３Ｈ2 (3) 従って、反応生成物ＳiＦ4のイオン化した状態であるＳ
iＦ3+をモニタすることにより、反応をその場の観察で
知ることができる。図４には、反応時間に対するウエハ
温度とＳiＦ3+イオンのシグナル強度を示している。図
４(a)は、電子の加速電圧17Ｖ、フィラメントからの熱
電子の放出量の目安であるフィラメント電流が100μAの
場合を、図(b)には、加速電圧17Ｖ、フィラメント電流1
0μAの場合を示している。実験は煩雑さを避けるため
に、まず、ガスを規定量流しておき加熱用ランプ照射の
開始を、反応時間の開始とした。図４(a)では、反応開
始前から、2.3nＡのシグナル強度が得られており、これ
は、ガスの供給をとめた時点で、0.3nＡに下がるため、
反応チャンバからイオン化室の出口までに、ＣＶＤ反応
のしきい値以上の部分があり、そこで、疑似堆積反応が
起こっている事を示している。さらに、ランプを消して
も、シグナル強度はほとんど下がらない。これはイオン
化室の内壁で、Ｗの核が一度形成されてしまうと堆積反
応が起こりやすくなり、ほとんど反応室からのシグナル
と同程度のノイズレベルが検出されることを示してお
り、全く、モニタが不能であると言える。図４(b)で
は、フィラメント電流を10μAにおとしているが、これ
は、フィラメントの両端にかける電圧を下げ、フィラメ
ントの昇温を下げていることを意味する。結果を見る
と、初期のノイズレベルは0.3nＡ程度に下がっており、
Ｓ/Ｎ比は確かに良くなっている。しかし、ランプ加熱
を止めたときに、1.2nＡのノイズレベルがあり、まだ充
分にイオン化室の温度を下げられてはいないことは明ら
かである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】Ｗの選択ＣＶＤに限ら
ず、ＶＬＳＩプロセスは、ＶＬＳＩの高集積化に伴い、
より高精度な制御が必要である。しかし、現状のＱマス
では、反応生成物を四重極分析管に導入する前のイオン
化室が、高温であるために、熱反応のしきい値の低い反
応では、その場で二次的な反応が起こってしまい、ノイ
ズレベルが上がり、反応種を正確にモニタすることは困
難である。このような問題は、又、ＶＬＳＩの高集積化
に伴うプロセスの低温化が進む中で、ますます顕著にな
る傾向にある。
ず、ＶＬＳＩプロセスは、ＶＬＳＩの高集積化に伴い、
より高精度な制御が必要である。しかし、現状のＱマス
では、反応生成物を四重極分析管に導入する前のイオン
化室が、高温であるために、熱反応のしきい値の低い反
応では、その場で二次的な反応が起こってしまい、ノイ
ズレベルが上がり、反応種を正確にモニタすることは困
難である。このような問題は、又、ＶＬＳＩの高集積化
に伴うプロセスの低温化が進む中で、ますます顕著にな
る傾向にある。
【００１０】本発明の目的は、シグナルのノイズレベル
を下げ、シグナルレベルを上げることにより、熱反応に
より生じたガス種の成膜中のモニタが可能な半導体製造
装置を提供することにある。
を下げ、シグナルレベルを上げることにより、熱反応に
より生じたガス種の成膜中のモニタが可能な半導体製造
装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本課題を解決するために
は、 (１）フィラメントの仕事関数を低くする。
は、 (１）フィラメントの仕事関数を低くする。
【００１２】(２）イオン化室の電子の運動を制御しイ
オン化の効率を高める。
オン化の効率を高める。
【００１３】の二点が必要であると考えられる。図５に
Ｑマスのフィラメント組立およびイオン化室の構成を示
す。フィラメントから放出された電子は、フィラメント
表面とイオン化室の間に印加された電圧ＡＶにより加速
され、イオン化室に入射する。そこで、被分析化学種と
衝突して、イオンを生成する。このイオンが、四重極質
量分析管により分けられ、増幅されて、シグナルとして
検出される。
Ｑマスのフィラメント組立およびイオン化室の構成を示
す。フィラメントから放出された電子は、フィラメント
表面とイオン化室の間に印加された電圧ＡＶにより加速
され、イオン化室に入射する。そこで、被分析化学種と
衝突して、イオンを生成する。このイオンが、四重極質
量分析管により分けられ、増幅されて、シグナルとして
検出される。
【００１４】イオン化室の昇温を抑えるためには、フィ
ラメントの昇温を抑える必要がある。しかし、フィラメ
ントの発熱を抑えるために、フィラメントにかける電圧
を落とすと、放出される電子が減り、上述したように、
得られるシグナル強度まで落ちてしまうこととなる。そ
こで、フィラメントにかける電圧を下げても、得られる
シグナル強度を下げないためには、フィラメントの仕事
関数を下げて、電子取り出しの効率を上げ、かつ、イオ
ン化の効率を高めることが必要である。
ラメントの昇温を抑える必要がある。しかし、フィラメ
ントの発熱を抑えるために、フィラメントにかける電圧
を落とすと、放出される電子が減り、上述したように、
得られるシグナル強度まで落ちてしまうこととなる。そ
こで、フィラメントにかける電圧を下げても、得られる
シグナル強度を下げないためには、フィラメントの仕事
関数を下げて、電子取り出しの効率を上げ、かつ、イオ
ン化の効率を高めることが必要である。
【００１５】通常、用いられているフィラメント材は３
％ＲeＷ（３％レニウムタングステン）であるが、Ｗの
仕事関数が ４.５４eＶであるのに対し、ＬaＢ6、Ｙ
Ｂ6、ＣeＢ6などの金属の六ボロン化物は、各々 ２.６
６、２.２２、２.６eＶと値が２eＶ程度小さい。従っ
て、これらの材料を用いることにより、より低い温度
で、熱電子を効率的に得ることが可能となる。
％ＲeＷ（３％レニウムタングステン）であるが、Ｗの
仕事関数が ４.５４eＶであるのに対し、ＬaＢ6、Ｙ
Ｂ6、ＣeＢ6などの金属の六ボロン化物は、各々 ２.６
６、２.２２、２.６eＶと値が２eＶ程度小さい。従っ
て、これらの材料を用いることにより、より低い温度
で、熱電子を効率的に得ることが可能となる。
【００１６】また、イオン化の効率を上げる方法とし
て、イオン化室における、電子の軌跡を長くして、電子
の被分析分子との衝突の確率を上げることを考えた。電
子の運動を制御するには、磁石を用いる。この時、磁石
による磁場の影響は電子に限らず、イオンも受けるた
め、電子のみが作用を受けるような弱い磁場を持つ磁石
の設置が有効であると考える。
て、イオン化室における、電子の軌跡を長くして、電子
の被分析分子との衝突の確率を上げることを考えた。電
子の運動を制御するには、磁石を用いる。この時、磁石
による磁場の影響は電子に限らず、イオンも受けるた
め、電子のみが作用を受けるような弱い磁場を持つ磁石
の設置が有効であると考える。
【００１７】
【作用】フィラメントから放出される熱電子電流Ｉs
は、
は、
【００１８】
【数１】 Ｉｓ＝ Ａ・Ｔ2・ｅｘｐ（−ｅψ／ｋ
Ｔ）(1) で表される。ここで、Ａ：リチャードソン(Ｒichardso
n)定数(Ａcm~2Ｋ2）、Ｔ：温度（Ｋ)、ｅ：電気素量
(Ｃ)、ψ：仕事関数（eＶ）、ｋ：ボルツマン定数であ
る。今、現状より、仕事関数をａだけ下げると、熱電子
電流は
Ｔ）(1) で表される。ここで、Ａ：リチャードソン(Ｒichardso
n)定数(Ａcm~2Ｋ2）、Ｔ：温度（Ｋ)、ｅ：電気素量
(Ｃ)、ψ：仕事関数（eＶ）、ｋ：ボルツマン定数であ
る。今、現状より、仕事関数をａだけ下げると、熱電子
電流は
【００１９】
【数２】Ｉｓ＝Ｂ・Ｔ2・ｅｘｐ〔−ｅ（ψ−ａ）／ｋ
Ｔ〕 ＝Ｂ・Ｔ2・ｅｘｐ（−ｅψ／ｋＴ）ｅｘｐ（ｅａ／ｋ
Ｔ） (2) となる。Ｂは、その物質のリチャードソン定数である
が、この値が物質によって最大二桁程度しか変化しない
のに対し、全体に、ｅｘｐ（ｅａ／ｋＴ）の項が掛か
り、放出される熱電子電流は、指数関数的に増大する。
Ｔ〕 ＝Ｂ・Ｔ2・ｅｘｐ（−ｅψ／ｋＴ）ｅｘｐ（ｅａ／ｋ
Ｔ） (2) となる。Ｂは、その物質のリチャードソン定数である
が、この値が物質によって最大二桁程度しか変化しない
のに対し、全体に、ｅｘｐ（ｅａ／ｋＴ）の項が掛か
り、放出される熱電子電流は、指数関数的に増大する。
【００２０】表１に一例を示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】Ｗフィラメントと、ＬaＢ6フィラメントを
比較すると、ＬaＢ6フィラメントの仕事関数の方が１.
８４ｅＶ低く、同じ電流値を得るのに、900Ｋ近くフィ
ラメント温度を下げることが可能である。
比較すると、ＬaＢ6フィラメントの仕事関数の方が１.
８４ｅＶ低く、同じ電流値を得るのに、900Ｋ近くフィ
ラメント温度を下げることが可能である。
【００２３】次に、イオン化室に磁石を設置する作用で
あるが、図６(a)に示すようなリング状の磁石を設置し
た場合を考える。図６(a)に示すように、リング状磁石
の磁場は、リングの片方の端面から、もう片方の端面へ
と形成される。これに対し電子が入射すると、電子に
は、磁場から、磁場と電子の進む方向にたいして、垂直
の方向に、ローレンツ力（図６(b)）が働く。従って、
電子は、螺旋運動をしながらイオン化室を進むことにな
る。このため、イオン化室における、電子の軌跡が長く
なり、被分析分子との衝突の確率が高くなり、イオン化
の効率が高くなる。
あるが、図６(a)に示すようなリング状の磁石を設置し
た場合を考える。図６(a)に示すように、リング状磁石
の磁場は、リングの片方の端面から、もう片方の端面へ
と形成される。これに対し電子が入射すると、電子に
は、磁場から、磁場と電子の進む方向にたいして、垂直
の方向に、ローレンツ力（図６(b)）が働く。従って、
電子は、螺旋運動をしながらイオン化室を進むことにな
る。このため、イオン化室における、電子の軌跡が長く
なり、被分析分子との衝突の確率が高くなり、イオン化
の効率が高くなる。
【００２４】
【実施例】課題を解決するための手段として提案した、
二つの事柄について、各々の効果を明らかにするため
に、まず、フィラメントを仕事関数の低いものに交換し
て、前述したＷ-ＣＶＤのモニタを行ない、ついで、磁
石を付加してモニタを行なった。さらに、得られた高Ｓ
/Ｎ比の分析技術をスルーホールコンタクトの埋め込み
に試みた。
二つの事柄について、各々の効果を明らかにするため
に、まず、フィラメントを仕事関数の低いものに交換し
て、前述したＷ-ＣＶＤのモニタを行ない、ついで、磁
石を付加してモニタを行なった。さらに、得られた高Ｓ
/Ｎ比の分析技術をスルーホールコンタクトの埋め込み
に試みた。
【００２５】〈実施例１〉フィラメントの材質を仕事関
数の低いものにした効果について調べた。図１(a)に示
すように、電極にＲeＷの線を張り、その中央部に、Ｌa
Ｂ6単結晶を付けた。ＬaＢ6は、熱電子が一点からとび
だしやすいように、先端を尖らせた形状に加工したもの
を用いた。フィラメントとイオン化室の回路は、図５に
示したものと同等である。フィラメント電位ＦＶを１Ｖ
に設定し、加速電位ＡＶを17Ｖにして、この時流れるエ
ミッション電流を測定した。値は、30μＡであった。こ
の値は、同条件で、フィラメントが通常のＲeＷであっ
た場合に10μＡであったことから、フィラメントをＲe
Ｗから、ＬaＢ6に変えたことで、およそ三倍の電流が得
られる様になったことを示す。そこで、エミッション電
流を通常の10μＡとなるようにフィラメント電圧ＦＶを
調節した。ＦＶは通常の１Ｖから、0.8Ｖまで下げられ
た。この時、イオン化室は、熱電対を用いて測定したと
ころ、400Ｋであり、通常の1200Ｋに比べ、800Ｋ下げら
れ、イオン化室の温度を130℃まで下げることが可能と
なった。
数の低いものにした効果について調べた。図１(a)に示
すように、電極にＲeＷの線を張り、その中央部に、Ｌa
Ｂ6単結晶を付けた。ＬaＢ6は、熱電子が一点からとび
だしやすいように、先端を尖らせた形状に加工したもの
を用いた。フィラメントとイオン化室の回路は、図５に
示したものと同等である。フィラメント電位ＦＶを１Ｖ
に設定し、加速電位ＡＶを17Ｖにして、この時流れるエ
ミッション電流を測定した。値は、30μＡであった。こ
の値は、同条件で、フィラメントが通常のＲeＷであっ
た場合に10μＡであったことから、フィラメントをＲe
Ｗから、ＬaＢ6に変えたことで、およそ三倍の電流が得
られる様になったことを示す。そこで、エミッション電
流を通常の10μＡとなるようにフィラメント電圧ＦＶを
調節した。ＦＶは通常の１Ｖから、0.8Ｖまで下げられ
た。この時、イオン化室は、熱電対を用いて測定したと
ころ、400Ｋであり、通常の1200Ｋに比べ、800Ｋ下げら
れ、イオン化室の温度を130℃まで下げることが可能と
なった。
【００２６】このＬaＢ6フィラメントを用いて、実際に
反応をモニタした結果を図７(a)に示す。堆積条件は、
先に示したものと同等である。横軸に、堆積時間を、縦
軸に、シグナル強度と、ウエハ温度を示す。ランプを照
射する前のノイズレベルはほとんど０nＡであり、イオ
ン化室における疑似堆積反応は見られない。また、ラン
プ照射をやめると、ウエハ温度が堆積反応のしきい値で
ある180℃を割った時点から、シグナル強度は急激に下
がり初め、イオン化室における疑似堆積反応が、全く起
こってないことを示している。
反応をモニタした結果を図７(a)に示す。堆積条件は、
先に示したものと同等である。横軸に、堆積時間を、縦
軸に、シグナル強度と、ウエハ温度を示す。ランプを照
射する前のノイズレベルはほとんど０nＡであり、イオ
ン化室における疑似堆積反応は見られない。また、ラン
プ照射をやめると、ウエハ温度が堆積反応のしきい値で
ある180℃を割った時点から、シグナル強度は急激に下
がり初め、イオン化室における疑似堆積反応が、全く起
こってないことを示している。
【００２７】〈実施例２〉 イオン化室に磁石を設置し
た効果について調べた。図１(b)に示すように、イオン
化室に、リング状の磁石を設置した。磁石の側壁に、被
分析イオン取り出し用の孔を開けてある。生成した被分
析イオンはエレクトロンコレクタ電極にはじかれ、この
孔より磁石を飛び出し、四重極質量分析管に入射する。
た効果について調べた。図１(b)に示すように、イオン
化室に、リング状の磁石を設置した。磁石の側壁に、被
分析イオン取り出し用の孔を開けてある。生成した被分
析イオンはエレクトロンコレクタ電極にはじかれ、この
孔より磁石を飛び出し、四重極質量分析管に入射する。
【００２８】先に、図１(a)に示した実施例１で用いた
装置に、この磁石を付加し(図１）、反応モニタを行な
った。結果を図７(b)に示す。反応条件は図４と同様で
ある。ノイズレベルについては図７(a)と同程度である
が、シグナル強度が、実施例１と比較して、およそ1.２
倍に増えており、イオン化の効率が、磁石の効果によ
り、上がっていることが、明らかである。これにより、
Ｓ/Ｎ比のより良い測定が可能となった。
装置に、この磁石を付加し(図１）、反応モニタを行な
った。結果を図７(b)に示す。反応条件は図４と同様で
ある。ノイズレベルについては図７(a)と同程度である
が、シグナル強度が、実施例１と比較して、およそ1.２
倍に増えており、イオン化の効率が、磁石の効果によ
り、上がっていることが、明らかである。これにより、
Ｓ/Ｎ比のより良い測定が可能となった。
【００２９】〈実施例３〉５'シリコンウエハ上にＡlス
パッタ膜を300nm堆積し、その上にプラズマ酸化膜を700
nm堆積し、これをパターニングして、1.0μm径のスルー
ホール364k個、1.5μm径のスルーホール364k個、2.0μm
径のスルーホール364k個をワンチップとして、75チップ
のスルーホールパターンを形成した。最初に述べたよう
に、Ｗの選択ＣＶＤは導体上にのみＷを堆積して、配線
を形成する技術であり、その反応中のモニタが必要とさ
れているが、全面がＡlである場合に比べて、このサン
プルでは反応に寄与するＡl表面積が、１％であり、当
然、反応モニタのシグナル強度が下がり、モニタは容易
ではない。
パッタ膜を300nm堆積し、その上にプラズマ酸化膜を700
nm堆積し、これをパターニングして、1.0μm径のスルー
ホール364k個、1.5μm径のスルーホール364k個、2.0μm
径のスルーホール364k個をワンチップとして、75チップ
のスルーホールパターンを形成した。最初に述べたよう
に、Ｗの選択ＣＶＤは導体上にのみＷを堆積して、配線
を形成する技術であり、その反応中のモニタが必要とさ
れているが、全面がＡlである場合に比べて、このサン
プルでは反応に寄与するＡl表面積が、１％であり、当
然、反応モニタのシグナル強度が下がり、モニタは容易
ではない。
【００３０】実施例２で用いたモニタ装置を使い、上記
サンプルのスルーホール埋め込み中のＳｉＦ3+のプロフ
ァイルをモニタした。図８に結果を示す。横軸は、堆積
時間を、縦軸は、シグナル強度とウエハ温度を表してい
る。シグナル強度は全面Ａlだった場合に比べ、15％程
度に落ちているが、Ｓ/Ｎ比は、10 が確保されており、
堆積反応の開始と終了は明らかであった。
サンプルのスルーホール埋め込み中のＳｉＦ3+のプロフ
ァイルをモニタした。図８に結果を示す。横軸は、堆積
時間を、縦軸は、シグナル強度とウエハ温度を表してい
る。シグナル強度は全面Ａlだった場合に比べ、15％程
度に落ちているが、Ｓ/Ｎ比は、10 が確保されており、
堆積反応の開始と終了は明らかであった。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造装置の反応
をモニタする際、装置に付加されたＱマスのフィラメン
トの仕事関数を下げてイオン化室の昇温を抑え、かつ、
イオン化室に磁石を設置して、イオン化の効率を高める
ことにより、Ｓ/Ｎ比の高いモニタが可能である。
をモニタする際、装置に付加されたＱマスのフィラメン
トの仕事関数を下げてイオン化室の昇温を抑え、かつ、
イオン化室に磁石を設置して、イオン化の効率を高める
ことにより、Ｓ/Ｎ比の高いモニタが可能である。
【００３２】このことにより、反応中のガス種の正確な
モニタが可能となり、反応の初期過程など表面反応の制
御にフィードバックすることにより、次期ディープサブ
ミクロンプロセスの実現に寄与できる。
モニタが可能となり、反応の初期過程など表面反応の制
御にフィードバックすることにより、次期ディープサブ
ミクロンプロセスの実現に寄与できる。
【図１】改良したフィラメント組み立てとイオン化室の
説明図、
説明図、
【図２】従来の(ＷＦ6＋Ｈ2）系による、Ｗ堆積中の質
量スペクトルの説明図、
量スペクトルの説明図、
【図３】Ｈ2、ＳｉＨ4 還元Ｗ-ＣＶＤのアレニウスプロ
ットの特性図、
ットの特性図、
【図４】従来例として用いたＳｉＨ4 還元Ｗ-ＣＶＤ中
のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図、
のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図、
【図５】四重極質量分析計のフィラメント組立とイオン
化室の説明図、
化室の説明図、
【図６】リング状磁石の磁場と電子の受ける力の説明
図、
図、
【図７】実施例１で得られたＳｉＨ4 還元Ｗ-ＣＶＤ中
のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図、
のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図、
【図８】実施例３で得られたＷ−ＣＶＤによるスルーホ
ール埋込中のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図。
ール埋込中のウエハ温度とＳｉＦ3+の特性図。
１…仕事関数の低いフィラメント、 １'…フィラメント、 ２…フィラメント印加電圧、 ３…グリッド電極、 ４…イオン化室、 ５…エレクトロンコレクタ電極、 ６…リング状磁石。
Claims (7)
- 【請求項１】付加された四重極型質量分析計で、熱反応
によって生成したガスをモニタする際、イオン化室の昇
温が熱反応のしきい値より低いことを特徴とする半導体
製造装置。 - 【請求項２】付加された四重極型質量分析計で熱反応に
よって生成したガスをモニタする際、イオン化室内の電
子の軌跡が直線ではないことを特徴とする半導体製造装
置。 - 【請求項３】付加された四重極型質量分析計で、熱反応
によって生成したガスをモニタする際、 (1)イオン化室の昇温が熱反応のしきい値より低いこ
と。 (2)イオン化室内の電子の軌跡が直線ではないこと。 を特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項４】四重極型質量分析計の分析管内のフィラメ
ントの材質が、仕事関数の低いものである請求項１に記
載の半導体製造装置。 - 【請求項５】フィラメントの材質がＬaＢ6、ＹＢ6、Ｃe
Ｂ6等、金属の六ボロン化物である請求項１に記載の半
導体製造装置。 - 【請求項６】四重極型質量分析計のイオン化室に磁石を
設置し、電子の運動を制御する請求項２に記載の半導体
製造装置。 - 【請求項７】磁石の形がリング状であり、電子の運動が
螺旋運動である請求項２に記載の半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272318A JPH05109860A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 反応ガス種のモニタの可能な半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272318A JPH05109860A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 反応ガス種のモニタの可能な半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109860A true JPH05109860A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17512215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3272318A Pending JPH05109860A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 反応ガス種のモニタの可能な半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05109860A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008060603A (ja) * | 2001-08-24 | 2008-03-13 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法 |
| DE112008001297T5 (de) | 2007-05-15 | 2010-04-08 | ULVAC, Inc., Chigasaki-shi | Massenspektrometrieeinheit |
| US8115166B2 (en) | 2007-04-16 | 2012-02-14 | Ulvac, Inc. | Method of controlling mass spectrometer and mass spectrometer |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP3272318A patent/JPH05109860A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008060603A (ja) * | 2001-08-24 | 2008-03-13 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法 |
| JP4595989B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2010-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| US8115166B2 (en) | 2007-04-16 | 2012-02-14 | Ulvac, Inc. | Method of controlling mass spectrometer and mass spectrometer |
| DE112008001297T5 (de) | 2007-05-15 | 2010-04-08 | ULVAC, Inc., Chigasaki-shi | Massenspektrometrieeinheit |
| US8138473B2 (en) | 2007-05-15 | 2012-03-20 | Ulvac, Inc. | Mass spectrometry unit |
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