JPH06256958A - 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置 - Google Patents

低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置

Info

Publication number
JPH06256958A
JPH06256958A JP6925693A JP6925693A JPH06256958A JP H06256958 A JPH06256958 A JP H06256958A JP 6925693 A JP6925693 A JP 6925693A JP 6925693 A JP6925693 A JP 6925693A JP H06256958 A JPH06256958 A JP H06256958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
temperature plasma
low
reaction gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6925693A
Other languages
English (en)
Inventor
Wataru Fukagawa
渡 深川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anelva Corp filed Critical Anelva Corp
Priority to JP6925693A priority Critical patent/JPH06256958A/ja
Publication of JPH06256958A publication Critical patent/JPH06256958A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板を高温に加熱することなく、また、プラ
ズマのダメージを受けることなく、基板の表面に薄膜を
形成できるようにすることを目的としている。 【構成】 真空チャンバー1内に支持した基板3の表面
に対して、低圧高温プラズマ発生装置5から解離状態の
反応ガス(NH3 )を吹き付けると共に、基板収容部4
に臨ませたガス吹出し管16から別の反応ガス(TiC
4 )を吹き付ける。基板3の表面でCVD反応を起さ
せて、薄膜(TiN)を堆積させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基板温度が低温でも
薄膜を形成できるようにした、低圧高温プラズマを利用
した薄膜の形成方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板の表面にCVD(Chemical V
apor Deposition )法によって薄膜を形成する方法に
は、熱CVD法とプラズマCVD法とが知られている。
【0003】熱CVD法は、反応ガスとして、例えばT
iCl4 とNH3 をノズルなどを通して反応容器内に導
入する一方、反応容器内に支持した基板を加熱(500
℃以上)し、基板表面において反応ガスの分解、TiN
の生成と薄膜の堆積を起させる方法である(例えば、Jo
urnal of Electrochemical Society, Vol. 136, No.3,
March 1989, P. 882 〜883 )。
【0004】プラズマCVD法は、真空容器内に基板と
電極を対向させ、真空容器内に前記反応ガスを導入する
と共に、基板と電極に高周波電力などを印加することに
より、基板と電極の対向間隙にプラズマを形成し、この
プラズマによって反応ガスの分解、TiNの生成を起さ
せ、TiNを基板の表面に堆積させる方法である(例え
ば、Jounal of Electrochemical Society, Vol. 136, N
o. 1, January 1989,P. 276〜280 )。
【0005】これらのCVD法は、半導体素子の製造工
程において良く利用されるようになっている。半導体ウ
エハー上で形成されるコンタクトホールでの穴埋め特性
(コンタクトホールの上部内壁と底部での膜厚の差)が
スパッタ法に比べて良くできる(膜厚の差が小さくでき
る)からである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のCVD法に
よって、薄膜を形成する場合、次のような問題点があっ
た。
【0007】即ち、熱CVD法は、 1) 反応容器全体に反応ガスを満たすため、薄膜形成に
必要な量以上の反応ガスを供給しなければならず、ガス
の消費量が多くなる。 2) 基板を高温(500℃以上)に加熱する必要があ
る。 3) 基板の表面以外でも、薄膜の堆積が起り易いため、
反応容器内壁が汚れ易く、頻繁にクリーニングを行なう
必要がある。 などの問題点があった。特に、基板を高温に加熱する
と、半導体ウエハー内に作成した種々の組織に悪影響が
あり、基板温度をいかに下げるかが大きな課題となって
いる。
【0008】一方、プラズマCVD法は、基板と電極の
間で生成したプラズマで反応ガスを分解させるので、基
板の温度は300℃以下で良く、基板の高温加熱を避け
ることができたが、基板表面がプラズマに直接曝される
ので、プラズマ中のイオン又は電子によって基板の下地
が荒される問題点があった。
【0009】この発明は以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、基板を高温に加熱することなく、また、
基板がプラズマのダメージを受けることなく、薄膜を形
成できる方法および装置を提供することを目的としたも
のである。
【0010】
【課題を解決する為の手段】前記の目的を達成するこの
発明は、一方の反応ガスを熱プラズマで分解、解離させ
てから、真空チャンバー内の基板の表面に吹き付けると
共に、別の反応ガスを基板の表面に直接吹き付けて、基
板の表面でCVD反応を起させるようにしたものであ
る。
【0011】即ちこの発明の低圧高温プラズマを利用し
た薄膜の形成方法は、CVD法によって薄膜を基板表面
に形成する方法において、低圧高温プラズマ中で分解さ
せた反応ガスを基板の表面に吹き付けると共に、別の反
応ガスを基板の表面に直接吹き付け、基板の表面上で、
前記吹き付けた反応ガスのCVD反応によって薄膜を基
板表面に堆積させることを特徴としている。
【0012】基板表面に形成される薄膜の基板内の分布
を良くする為には、低圧高温プラズマ中で分解させた反
応ガスを、基板の表面と対向する位置から吹き付けるよ
うにし、別の反応ガスを基板の周囲から吹き付けるよう
にするのが、望ましい。
【0013】一方この発明の低圧高温プラズマを利用し
た薄膜の形成装置は、CVD法によって薄膜を基板表面
に形成する装置において、反応ガスの供給管に接続され
た、低圧高温プラズマ発生装置のガス吹出し口が、基板
を収容する真空チャンバーの一側に開口させてあると共
に、前記真空チャンバー内に、別の反応ガスの吹出し管
が基板収容部に臨ませて設置してあることを特徴として
いる。
【0014】前記低圧高温プラズマ発生装置のガス吹出
し口は、真空チャンバー内に設けた基板収容部と対向さ
せ、また、別の反応ガスの吹出し管は、環状の管の内側
に沿って吹出し口を設けて構成するのが望ましい。
【0015】
【作用】この発明によれば、基板の表面において、プラ
ズマ中で分解させた反応ガスと、別の反応ガスのCVD
反応が起き、基板の表面に薄膜が堆積する。従って、基
板を高温に加熱する必要が無いと共に、基板がプラズマ
に曝されることによって受けるダメージも避けることが
できる。
【0016】
【実施例】図1はこの発明を実施する薄膜形成装置であ
る。真空チャンバー1の内側下部に基板ホルダー2が設
置されて、基板ホルダー2の上面が基板3の収容部4と
してある。基板ホルダー2の上面と対向する、真空チャ
ンバー1の頂壁には、低圧高温プラズマ発生装置5が設
置されている。低圧高温プラズマ発生装置5は、石英製
の放電管内管6と放電管外管7で二重筒構造としたもの
で、放電管内管6の上端に、ガス供給管8が接続されて
いると共に、放電管内管6の下端にスリット9が設けら
れ、スリット9の開口部9aをガス吹出し口として真空
チャンバー1内に開口させてある。
【0017】前記放電管外管7は放電管内管6を冷却す
る為のもので、上部一側および下部一側に接続管10
a、10bが設けられており、矢示11a、11bのよ
うに、冷却水を流せるようになっている。
【0018】また、放電管外管7の外側には、銅パイプ
で形成したコイル12が遊嵌してあり、高周波電源(1
3.56MHz、5kw)13と結合されて、高周波電
力をコイル12の内側空間に導入できるようになってい
る。コイル12を形成した銅パイプも冷却水を流して冷
却されるものである。
【0019】前記基板ホルダー2とスリット9の開口部
9aの対向部の中間部には、真空チャンバー1の側壁を
貫通して設置した運動(直線又は回転)導入機14を介
して、シャッター板15が設置してあり、このシャッタ
ー板15の上側には、環状のガス吹出し管16が設置し
てある。
【0020】ガス吹出し管16は、真空チャンバー1の
側壁を貫通して設置したガス供給管17の先端部に連設
されているもので、図2に示したように、内側壁下部の
位置に、複数のガス吹出し口18が、ガス吹出し管16
に沿って略一定の間隔で形成してある。
【0021】図中、19は基板ホルダー2に設けた加熱
用のヒータで略示的に示したものである。また、20、
21は供給管8、17に夫々設けられたバルブ、22は
真空チャンバー1の排気導管23に設けられたバルブで
ある。
【0022】上記実施例の薄膜形成装置を用いて基板3
の表面にTiN薄膜を形成した例について、次に説明す
る。
【0023】低圧高温プラズマ発生装置5に接続された
ガス供給管8には、NH3 ガスのボンベ(図示していな
い)を接続し、もう一方のガス供給管17にはTiCl
4 ガスのボンベ(図示していない)を接続する。
【0024】初めに、バルブ20、21は閉とした状態
で、真空チャンバー1内および低圧高温プラズマ発生装
置5の放電管内管6内を、排気導管23に接続された排
気ポンプ(図示していない)によって10-4 Torr 程度
に排気し、次いでバルブ22を絞ると共にバルブ20、
21を開けて、真空チャンバー1内を0.1〜10 Tor
r 程度となるように調整する。
【0025】この状態で、高周波電源13をONとし
て、高周波電力を投入すると、放電管内管6の内部にN
3 のプラズマ24が形成される。このプラズマによっ
てNH3 ガスは分解され、解離状態の反応ガスが、真空
チャンバー1に開口させた、スリット9の開口部9aを
通して、真空チャンバー内の基板3へ向って噴出する。
【0026】ここで、シャッター板15を運動導入機1
4を介して操作して、基板3が開口部9aに対して露出
するようにすると、基板3の表面には、解離状態のNH
3 ガスが吹き付けられると共に、ガス吹出し管16側か
らはTiCl4 ガスが吹き付けられて、CVD反応が起
り、TiNが基板表面において堆積し、薄膜が形成され
る。この時、基板ホルダー2に設けた加熱用ヒータ19
によって基板3を薄膜の形成に適当な温度に加熱するよ
うにしても良い。
【0027】以上のようにして薄膜の形成を行なえば、
基板3は、CVD反応の為の加熱を不要とできるので、
高温の加熱によって、基板3内に形成された組織が破壊
されるのを避けることができる。また、低圧高温プラズ
マ発生装置5内に形成したプラズマ24はスリット9に
よって基板3から隔離することができるので、プラズマ
24中のイオン又は電子によって基板3の表面が荒され
るのも防ぐことができる。
【0028】TiN薄膜を形成した実施例においては、
低圧高温プラズマ装置5にNH3 ガスを供給したが、N
2 ガスやN2 ガスとH2 ガスの混合ガスなど、他の窒素
を含んだ反応ガスとすることが可能である。同様に、ガ
ス吹出し管16にはTiCl4 ガスを供給したが、Ti
[N(CH3 2 4 、Ti[N(C2 5 2 4
Ti(OCH3 4 ガスなど、他のチタンを含んだ反応
ガスとすることが可能である。また、窒素を含んだ反応
ガスをガス吹出し管16を通して供給し、チタンを含ん
だ反応ガスを低圧高温プラズマ装置5を通して供給する
ようにしても良い。
【0029】TiN薄膜以外の薄膜の形成も可能であ
り、供給する反応ガスの種々の組合せで、いろいろな種
類の薄膜の形成が可能である。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、高温やプラズマによ
るダメージを与えることなく基板の表面に薄膜を形成で
きる効果がある。
【0031】従って半導体素子の製造にこの発明を利用
することによって、製造の歩留りを大幅に改善すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の薄膜形成装置の構成図であ
る。
【図2】同じく実施例のガス吹出し管の拡大斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 真空チャンバー 2 基板ホルダー 3 基板 4 基板収容部 5 低圧高温プラズマ発生装置 8 ガス供給管 9 スリット 9a 開口部 12 コイル 13 高周波電源 15 シャッター板 16 ガス吹出し管 18 ガス吹出し口 24 プラズマ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CVD法によって薄膜を基板表面に形成
    する方法において、低圧高温プラズマ中で分解させた反
    応ガスを基板の表面に吹き付けると共に、別の反応ガス
    を基板の表面に直接吹き付け、基板の表面上で、前記吹
    き付けた反応ガスのCVD反応によって薄膜を基板表面
    に堆積させることを特徴とする低圧高温プラズマを利用
    した薄膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 低圧高温プラズマ中で分解させた反応ガ
    スは、基板の表面と対向する位置から吹き付け、別の反
    応ガスを基板の周囲から吹き付ける請求項1記載の低圧
    高温プラズマを利用した薄膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 CVD法によって薄膜を基板表面に形成
    する装置において、反応ガスの供給管に接続された低圧
    高温プラズマ発生装置のガス吹出し口が、基板を収容す
    る真空チャンバーの一側に開口させてあると共に、前記
    真空チャンバー内に、別の反応ガスの吹出し管が基板収
    容部に臨ませて設置してあることを特徴とする低圧高温
    プラズマを利用した薄膜の形成装置。
  4. 【請求項4】 低圧高温プラズマ発生装置のガス吹出し
    口は、基板収容部と対向させた請求項3記載の低圧高温
    プラズマを利用した薄膜の形成装置。
  5. 【請求項5】 別の反応ガスの吹出し管は、環状の管の
    内側に沿って吹出し口を設けて構成した請求項3記載の
    低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成装置。
JP6925693A 1993-03-04 1993-03-04 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置 Pending JPH06256958A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6925693A JPH06256958A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6925693A JPH06256958A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06256958A true JPH06256958A (ja) 1994-09-13

Family

ID=13397464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6925693A Pending JPH06256958A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06256958A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177131A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Shibaura Mechatronics Corp プラズマ発生装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2009016837A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Applied Materials Inc Cvdチャンバのクリーニングのための誘導性結合リモートプラズマソース

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177131A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Shibaura Mechatronics Corp プラズマ発生装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2009016837A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Applied Materials Inc Cvdチャンバのクリーニングのための誘導性結合リモートプラズマソース

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6110556A (en) Lid assembly for a process chamber employing asymmetric flow geometries
US6103304A (en) Chemical vapor deposition apparatus
US6796316B2 (en) Atomic layer deposition (ALD) thin film deposition equipment having cleaning apparatus and cleaning method
US20020185067A1 (en) Apparatus and method for in-situ cleaning of a throttle valve in a CVD system
US20040082171A1 (en) ALD apparatus and ALD method for manufacturing semiconductor device
JP2001291709A (ja) Cvdプロセスチャンバ用ガス分配システム
KR20030042614A (ko) Cvd 장치의 멀티섹터 평판형 샤워헤드
US20060070575A1 (en) Solution-vaporization type CVD apparatus
JP2004006885A (ja) 高周波型プラズマ強化化学気相堆積反応装置、及びそれを用いる方法
JP2001274105A (ja) セルフクリーニング用の遠隔プラズマソースを備えた半導体処理装置
JP3699142B2 (ja) 薄膜形成装置
US20100227062A1 (en) METHOD FOR FORMING Ti-BASED FILM AND STORAGE MEDIUM
EP0020746A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CLEANING WALL DEPOSITS IN A FILM ORDER - HEATING PIPE.
JP4845269B2 (ja) 半導体ウエーハ処理システム、コンピュータ可読媒体、及び、半導体プロセスチャンバの洗浄方法
JPS615515A (ja) 化学気相成長装置
KR100377096B1 (ko) 개선된 샤워헤드를 구비한 반도체 제조장치
JPH0641631B2 (ja) 酸化タンタル膜の化学気相成長法および化学気相成長装置
JPH06256958A (ja) 低圧高温プラズマを利用した薄膜の形成方法および装置
KR100453014B1 (ko) Cvd 장치
KR100457455B1 (ko) 박막 증착 속도를 조절하는 샤워헤드를 구비한 화학 기상증착 장치.
KR100862842B1 (ko) Milo 공정 챔버 시스템
KR100517557B1 (ko) 반도체 소자 제조 장치
JP2001073146A (ja) 薄膜製造装置および薄膜製造方法
KR20050061950A (ko) 플라즈마 반응 챔버
JPH04154117A (ja) 減圧cvd装置