JPH07122501A - 導電薄膜の形成方法及び薄膜形成装置 - Google Patents
導電薄膜の形成方法及び薄膜形成装置Info
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- JPH07122501A JPH07122501A JP28567293A JP28567293A JPH07122501A JP H07122501 A JPH07122501 A JP H07122501A JP 28567293 A JP28567293 A JP 28567293A JP 28567293 A JP28567293 A JP 28567293A JP H07122501 A JPH07122501 A JP H07122501A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 堆積膜中に陰極材料又は陰極面に付着した膜
からの異種元素が取り込まれるのを防ぐ。 【構成】 真空容器６内に円筒状の陰極８が配置され、
陰極８の下部には基板１２を支持した基板ホルダ１４が
配置されている。電源１６から陰極８に一定の負電位を
与え、陰極８と真空容器６の間で直流グロー放電を生じ
させ、陰極面８ａから垂直に放射される電子ビームで反
応ガス分子を励起して平板状のプラズマ１８を発生させ
る。この平板状のプラズマ１８により気相反応を生じさ
せて、基板ホルダ１４に支持された基板１２上に薄膜を
形成する。陰極８と基板１２の間に、陰極８に対して基
板１２を遮蔽しうる開閉可能なシャッタ２０を配置し、
ＣＶＤ動作の初期や反応ガス交換時にはシャッタ２０を
閉じる。
からの異種元素が取り込まれるのを防ぐ。 【構成】 真空容器６内に円筒状の陰極８が配置され、
陰極８の下部には基板１２を支持した基板ホルダ１４が
配置されている。電源１６から陰極８に一定の負電位を
与え、陰極８と真空容器６の間で直流グロー放電を生じ
させ、陰極面８ａから垂直に放射される電子ビームで反
応ガス分子を励起して平板状のプラズマ１８を発生させ
る。この平板状のプラズマ１８により気相反応を生じさ
せて、基板ホルダ１４に支持された基板１２上に薄膜を
形成する。陰極８と基板１２の間に、陰極８に対して基
板１２を遮蔽しうる開閉可能なシャッタ２０を配置し、
ＣＶＤ動作の初期や反応ガス交換時にはシャッタ２０を
閉じる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板上にＣＶＤ法（気相
成長法）により半導体装置などの電子デバイスの配線に
用いる金属や金属合金の導電膜を形成する方法と、その
薄膜形成方法に用いるのに適する薄膜形成装置に関する
ものである。
成長法）により半導体装置などの電子デバイスの配線に
用いる金属や金属合金の導電膜を形成する方法と、その
薄膜形成方法に用いるのに適する薄膜形成装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】膜質の優れた絶縁膜を形成する装置とし
て、図１に示されるように、電子ビームにより形成され
るプラズマを励起源とするＣＶＤ装置が提案されている
（Appl. Phys. Lett., 52(7), 576-578(1988)参照)。原
料ガスを導入する導入口２と、真空容器内を排気する排
気口４を備えた真空容器６内に円筒状の陰極８が配置さ
れ、その陰極８の上面と下面が絶縁物１０で被われ、そ
の陰極８の内壁面８ａが陰極面となっている。陰極８の
下部には薄膜を形成しようとする基板１２を支持した基
板ホルダ１４が配置されている。
て、図１に示されるように、電子ビームにより形成され
るプラズマを励起源とするＣＶＤ装置が提案されている
（Appl. Phys. Lett., 52(7), 576-578(1988)参照)。原
料ガスを導入する導入口２と、真空容器内を排気する排
気口４を備えた真空容器６内に円筒状の陰極８が配置さ
れ、その陰極８の上面と下面が絶縁物１０で被われ、そ
の陰極８の内壁面８ａが陰極面となっている。陰極８の
下部には薄膜を形成しようとする基板１２を支持した基
板ホルダ１４が配置されている。
【０００３】電源１６から陰極８に一定の負電位を与
え、陰極８と真空容器６の間で直流グロー放電を生じさ
せ、陰極面８ａから垂直に放射される電子ビームで反応
ガス分子を励起して平板状のプラズマ１８を発生させ
る。この平板状のプラズマ１８により気相反応を生じさ
せて、基板ホルダ１４に支持された基板１２上に薄膜を
形成する。基板１２は薄膜が形成される表面が平板状プ
ラズマ１８のほぼ平坦な面に対してほぼ平行になるよう
に設置されている。陰極８としては円筒状内壁を有する
ものに代えて、一対の陰極面を対向させてそれらの一対
の陰極に同電位を印加するものを用いてもよい。
え、陰極８と真空容器６の間で直流グロー放電を生じさ
せ、陰極面８ａから垂直に放射される電子ビームで反応
ガス分子を励起して平板状のプラズマ１８を発生させ
る。この平板状のプラズマ１８により気相反応を生じさ
せて、基板ホルダ１４に支持された基板１２上に薄膜を
形成する。基板１２は薄膜が形成される表面が平板状プ
ラズマ１８のほぼ平坦な面に対してほぼ平行になるよう
に設置されている。陰極８としては円筒状内壁を有する
ものに代えて、一対の陰極面を対向させてそれらの一対
の陰極に同電位を印加するものを用いてもよい。
【０００４】図１の装置では、陰極８と真空容器６の間
に直流電圧を印加するとグロー放電が生じるが、このと
き陰極８への電流を多くしていくとグロー放電は正抵抗
性をもつようになる。グロー放電が正抵抗をもつ領域は
異常グロー領域と呼ばれている。異常グロー領域では陰
極８からの電界放出やプラズマ中で生じたイオン衝突に
よる二次電子放出により、陰極面８ａから電子が放出さ
れ、原料ガスを励起する。ここで得られる電子は非常に
高いエネルギー、例えば数ＫｅＶ程度のエネルギーをも
つので、原料ガスは効率よく分解され励起されるととも
に、真空紫外光も放出されるようになる。このように、
原料ガスが高励起状態に励起されるとともに、真空紫外
光の作用もあって、原料ガスが気相反応を起こすか分解
して基板１２上に薄膜が形成される。これまではこのよ
うなＣＶＤ装置を用いて窒化アルミニウムなどの絶縁膜
を形成している。
に直流電圧を印加するとグロー放電が生じるが、このと
き陰極８への電流を多くしていくとグロー放電は正抵抗
性をもつようになる。グロー放電が正抵抗をもつ領域は
異常グロー領域と呼ばれている。異常グロー領域では陰
極８からの電界放出やプラズマ中で生じたイオン衝突に
よる二次電子放出により、陰極面８ａから電子が放出さ
れ、原料ガスを励起する。ここで得られる電子は非常に
高いエネルギー、例えば数ＫｅＶ程度のエネルギーをも
つので、原料ガスは効率よく分解され励起されるととも
に、真空紫外光も放出されるようになる。このように、
原料ガスが高励起状態に励起されるとともに、真空紫外
光の作用もあって、原料ガスが気相反応を起こすか分解
して基板１２上に薄膜が形成される。これまではこのよ
うなＣＶＤ装置を用いて窒化アルミニウムなどの絶縁膜
を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１の薄膜形成装置で
は原料ガスが拡散によりプラズマ領域にまで到達し、そ
こで分解されたり励起される。ここで励起された原料ガ
スは基板１２上に付着して薄膜を形成するが、陰極８に
付着するものもある。絶縁膜を形成する場合、陰極８に
付着した膜の膜厚が電子がトンネリング電流として供給
されなくなる厚さにまで成長すると、陰極８に付着した
膜が絶縁破壊を起こし、破壊した膜が基板１２上に付着
して膜質を劣化させたり、グロー放電が維持されず異常
放電を起こしてしまうという問題が生じる。
は原料ガスが拡散によりプラズマ領域にまで到達し、そ
こで分解されたり励起される。ここで励起された原料ガ
スは基板１２上に付着して薄膜を形成するが、陰極８に
付着するものもある。絶縁膜を形成する場合、陰極８に
付着した膜の膜厚が電子がトンネリング電流として供給
されなくなる厚さにまで成長すると、陰極８に付着した
膜が絶縁破壊を起こし、破壊した膜が基板１２上に付着
して膜質を劣化させたり、グロー放電が維持されず異常
放電を起こしてしまうという問題が生じる。
【０００６】また、この薄膜形成装置は直流グロー放電
を用いているため、陰極８がスパッタされる確率が高
く、そのことは実際に実験で確認された。そのため、陰
極８の材料又は陰極面に付着した膜の材質が基板１２上
に形成しようとする薄膜の材質と異なる場合には、陰極
材料の元素が基板１２上の堆積膜中に不純物として取り
込まれてしまう問題もある。
を用いているため、陰極８がスパッタされる確率が高
く、そのことは実際に実験で確認された。そのため、陰
極８の材料又は陰極面に付着した膜の材質が基板１２上
に形成しようとする薄膜の材質と異なる場合には、陰極
材料の元素が基板１２上の堆積膜中に不純物として取り
込まれてしまう問題もある。
【０００７】本発明の第１の目的は陰極に付着した膜の
絶縁破壊による堆積膜の膜質劣化や異常放電を防ぐこと
である。本発明の第２の目的は陰極材料又は陰極面に付
着した膜からの異種元素が堆積膜中に取り込まれるのを
防ぐことである。
絶縁破壊による堆積膜の膜質劣化や異常放電を防ぐこと
である。本発明の第２の目的は陰極材料又は陰極面に付
着した膜からの異種元素が堆積膜中に取り込まれるのを
防ぐことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】陰極に付着した膜の絶縁
破壊による堆積膜の膜質劣化や異常放電を防ぐために、
本発明の方法では、真空容器中に陰極を配置し、陰極と
真空容器との間のグロー放電により陰極から放射される
電子ビームによって原料ガスを励起して平板状のプラズ
マを発生させ、そのプラズマ中で励起された原料ガスに
よる気相反応により真空容器中に配置された基板上に堆
積膜を形成するＣＶＤ装置を用いて薄膜を形成する方法
において、原料ガスとして金属化合物を含むガスを用
い、基板上には導電膜を形成する。
破壊による堆積膜の膜質劣化や異常放電を防ぐために、
本発明の方法では、真空容器中に陰極を配置し、陰極と
真空容器との間のグロー放電により陰極から放射される
電子ビームによって原料ガスを励起して平板状のプラズ
マを発生させ、そのプラズマ中で励起された原料ガスに
よる気相反応により真空容器中に配置された基板上に堆
積膜を形成するＣＶＤ装置を用いて薄膜を形成する方法
において、原料ガスとして金属化合物を含むガスを用
い、基板上には導電膜を形成する。
【０００９】さらに、陰極材料からの異種元素が堆積膜
中に取り込まれるのを防ぐために、動作の初期段階では
シャッタを用いてプラズマから基板を遮蔽した状態で反
応を起させ、所定時間動作させた後にシャッタを開いて
基板上に導電膜を形成させるようにする。
中に取り込まれるのを防ぐために、動作の初期段階では
シャッタを用いてプラズマから基板を遮蔽した状態で反
応を起させ、所定時間動作させた後にシャッタを開いて
基板上に導電膜を形成させるようにする。
【００１０】基板上に積層膜を堆積する場合に、陰極面
に付着した膜からの異種元素が堆積膜中に取り込まれる
のを防ぐために、本発明では下層導電膜を形成した後、
シャッタを閉じ、原料ガスを交換して所定時間反応させ
た後にシャッタを開いて、下層導電膜上に上層導電膜を
形成する工程を少なくとも１回含む。
に付着した膜からの異種元素が堆積膜中に取り込まれる
のを防ぐために、本発明では下層導電膜を形成した後、
シャッタを閉じ、原料ガスを交換して所定時間反応させ
た後にシャッタを開いて、下層導電膜上に上層導電膜を
形成する工程を少なくとも１回含む。
【００１１】陰極材料又は陰極面に付着した膜からの異
種元素が堆積膜中に取り込まれるのを防ぐために、本発
明の薄膜形成装置は、真空容器中に陰極を配置し、陰極
と真空容器との間のグロー放電により陰極から放射され
る電子ビームによって原料ガスを励起して平板状のプラ
ズマを発生させ、そのプラズマ中で励起された原料ガス
による気相反応により真空容器中に配置された基板上に
堆積膜を形成するＣＶＤ装置において、陰極と基板の間
に陰極に対して基板を遮蔽しうる開閉可能なシャッタを
配置したものである。
種元素が堆積膜中に取り込まれるのを防ぐために、本発
明の薄膜形成装置は、真空容器中に陰極を配置し、陰極
と真空容器との間のグロー放電により陰極から放射され
る電子ビームによって原料ガスを励起して平板状のプラ
ズマを発生させ、そのプラズマ中で励起された原料ガス
による気相反応により真空容器中に配置された基板上に
堆積膜を形成するＣＶＤ装置において、陰極と基板の間
に陰極に対して基板を遮蔽しうる開閉可能なシャッタを
配置したものである。
【００１２】この薄膜形成装置では原料ガスを圧力０.
１〜１００Torr.で導入して分解させ励起させて基板上
に薄膜を形成させる。原料は金属ハロゲン化物や有機金
属化合物で、ガス状のもの又は加熱によって気化できる
液体状や固体状のものである。原料ガスと同時に反応ガ
スや希釈ガスを導入する場合もある。この種のガスはＯ
2、Ｎ2、ＣＯ2、希ガスなどいずれでもよいが、原料ガ
ス中の金属元素と反応しないものか、反応しても導電性
化合物を形成するものを使用する。
１〜１００Torr.で導入して分解させ励起させて基板上
に薄膜を形成させる。原料は金属ハロゲン化物や有機金
属化合物で、ガス状のもの又は加熱によって気化できる
液体状や固体状のものである。原料ガスと同時に反応ガ
スや希釈ガスを導入する場合もある。この種のガスはＯ
2、Ｎ2、ＣＯ2、希ガスなどいずれでもよいが、原料ガ
ス中の金属元素と反応しないものか、反応しても導電性
化合物を形成するものを使用する。
【００１３】
【作用】反応生成物がグロー放電のもつインピーダンス
以上の抵抗値をもつような物質である場合には、陰極に
反応生成物が付着すると放電が維持されなくなり、陰極
に付着した膜が電解により絶縁破壊を起こすようにな
る。本発明では反応生成物はグロー放電のインピーダン
ス以下の抵抗値をもつ金属や導電性化合物などの導電膜
である。そのため陰極に反応生成物が付着しても絶縁破
壊や異常放電は起こらない。
以上の抵抗値をもつような物質である場合には、陰極に
反応生成物が付着すると放電が維持されなくなり、陰極
に付着した膜が電解により絶縁破壊を起こすようにな
る。本発明では反応生成物はグロー放電のインピーダン
ス以下の抵抗値をもつ金属や導電性化合物などの導電膜
である。そのため陰極に反応生成物が付着しても絶縁破
壊や異常放電は起こらない。
【００１４】本発明で使用するＣＶＤ装置は直流放電を
用いるため、プラズマ中に発生したイオンは陰極面に衝
突して付着する他、陰極表面の物質をスパッタする。た
だし、スパッタ量よりも付着量の方が大きい。基板に形
成しようとする薄膜の材質が陰極材料と異なる場合に
は、ＣＶＤ動作の初期の段階では陰極材料の元素が不純
物として基板上に形成された膜中に取り込まれてしま
う。そこで、ＣＶＤ動作の初期の段階では陰極と基板の
間を遮蔽するシャッタを閉じて一定時間動作させた後、
シャッタを開けて基板上への成膜を行なえば、基板上に
成膜されるときは陰極面はすでに目的の生成物で被覆さ
れているので、スパッタされても陰極材料の元素が飛び
出してくることはなくなる。
用いるため、プラズマ中に発生したイオンは陰極面に衝
突して付着する他、陰極表面の物質をスパッタする。た
だし、スパッタ量よりも付着量の方が大きい。基板に形
成しようとする薄膜の材質が陰極材料と異なる場合に
は、ＣＶＤ動作の初期の段階では陰極材料の元素が不純
物として基板上に形成された膜中に取り込まれてしま
う。そこで、ＣＶＤ動作の初期の段階では陰極と基板の
間を遮蔽するシャッタを閉じて一定時間動作させた後、
シャッタを開けて基板上への成膜を行なえば、基板上に
成膜されるときは陰極面はすでに目的の生成物で被覆さ
れているので、スパッタされても陰極材料の元素が飛び
出してくることはなくなる。
【００１５】シャッタを閉じておく時間は、目的生成物
が１０００Å程度以上陰極に堆積する時間とすればよ
い。イオンの衝突が陰極面に及ぼす影響は、このＣＶＤ
装置の動作時に陰極に印加される数１００Ｖ〜１０ｋＶ
程度の電界の範囲内においては、１０００Å程度までで
あると考えられるからである。
が１０００Å程度以上陰極に堆積する時間とすればよ
い。イオンの衝突が陰極面に及ぼす影響は、このＣＶＤ
装置の動作時に陰極に印加される数１００Ｖ〜１０ｋＶ
程度の電界の範囲内においては、１０００Å程度までで
あると考えられるからである。
【００１６】このＣＶＤ装置で積層導電膜を堆積する場
合には、上のように先ず１層目の成膜を行ない、次にシ
ャッタを閉じ、原料ガスを切り換え、一定時間ＣＶＤ動
作を行なわせて陰極面表面が新たな原料ガスによる目的
生成物で被覆された後にシャッタを開けて２層目の導電
膜を堆積させる。これにより１層目の導電膜の反応生成
物が陰極面から飛び出して２層目の成膜中に取り込まれ
ることがなくなる。３層以上に積層する場合も同様に原
料ガスの切換えの際にはシャッタを閉じて一定時間動作
させるようにすればよい。２層目の堆積前のシャッタを
閉じておく時間、３層目の堆積前のシャッタを閉じてお
く時間、さらにその後の堆積膜のための原料ガス切換え
時のシャッタを閉じておく時間は、ともに目的生成物が
陰極面上に１０００Å程度以上の厚さに形成されるのに
必要な時間とすればよい。
合には、上のように先ず１層目の成膜を行ない、次にシ
ャッタを閉じ、原料ガスを切り換え、一定時間ＣＶＤ動
作を行なわせて陰極面表面が新たな原料ガスによる目的
生成物で被覆された後にシャッタを開けて２層目の導電
膜を堆積させる。これにより１層目の導電膜の反応生成
物が陰極面から飛び出して２層目の成膜中に取り込まれ
ることがなくなる。３層以上に積層する場合も同様に原
料ガスの切換えの際にはシャッタを閉じて一定時間動作
させるようにすればよい。２層目の堆積前のシャッタを
閉じておく時間、３層目の堆積前のシャッタを閉じてお
く時間、さらにその後の堆積膜のための原料ガス切換え
時のシャッタを閉じておく時間は、ともに目的生成物が
陰極面上に１０００Å程度以上の厚さに形成されるのに
必要な時間とすればよい。
【００１７】
【実施例】図２は本発明における導電薄膜形成方法での
好ましい対応で使用するＣＶＤ装置の一実施例を表わし
たものである。図１に示されたＣＶＤ装置と比較する
と、陰極８と基板１２の間に、陰極８に対して基板１２
を遮蔽しうる開閉可能なシャッタ２０を配置した点で異
なっている。シャッタ２０の詳しい図示は省略されてい
るが、真空装置６の外部から回転導入端子などによって
開閉動作可能に支持されている。
好ましい対応で使用するＣＶＤ装置の一実施例を表わし
たものである。図１に示されたＣＶＤ装置と比較する
と、陰極８と基板１２の間に、陰極８に対して基板１２
を遮蔽しうる開閉可能なシャッタ２０を配置した点で異
なっている。シャッタ２０の詳しい図示は省略されてい
るが、真空装置６の外部から回転導入端子などによって
開閉動作可能に支持されている。
【００１８】次に、導電薄膜を形成する実施例を説明す
る。 （実施例１）図１に示されたＣＶＤ装置において、陰極
８として純アルミニウム製のものを用い、原料ガスとし
てＴｉＣｌ4，ＮＨ3，Ｈ2の混合ガスを導入し、圧力０.
５Torr．、グロー放電パワー約４００ＷでＴｉＮ膜を基
板１２上に形成した。得られたＴｉＮ膜は抵抗率が約２
３×１０-6Ω・ｃｍで、バルクのＴｉＮの抵抗率２１.
７×１０-6Ω・ｃｍとほぼ同じ値を示し、良好な褐色な
いし金色の膜が得られた。このときのグロー放電は常に
安定した放電状態であり、異常放電は見られなかった。
ＴｉＮ膜を成膜後の陰極表面はＴｉＮが一様に付着して
おり、陰極の荒れは観察されなかった。
る。 （実施例１）図１に示されたＣＶＤ装置において、陰極
８として純アルミニウム製のものを用い、原料ガスとし
てＴｉＣｌ4，ＮＨ3，Ｈ2の混合ガスを導入し、圧力０.
５Torr．、グロー放電パワー約４００ＷでＴｉＮ膜を基
板１２上に形成した。得られたＴｉＮ膜は抵抗率が約２
３×１０-6Ω・ｃｍで、バルクのＴｉＮの抵抗率２１.
７×１０-6Ω・ｃｍとほぼ同じ値を示し、良好な褐色な
いし金色の膜が得られた。このときのグロー放電は常に
安定した放電状態であり、異常放電は見られなかった。
ＴｉＮ膜を成膜後の陰極表面はＴｉＮが一様に付着して
おり、陰極の荒れは観察されなかった。
【００１９】（比較例）実施例１に対し、原料としてＳ
ｉＨ4，Ｏ2，Ｈｅの混合ガスを導入し、圧力０.５Tor
r、グロー放電パワー３５０ＷでＳｉＯ2膜を基板１２上
に堆積した。この場合は放電開始後約１秒程度から陰極
表面に輝点が生じるようになり、放電が安定しなくなっ
た。得られた薄膜中にはクラスター状のＳｉＯ2粒子
（直径１０μｍ以上の粒子）が観察された。陰極表面は
ＳｉＯ2膜で被覆され、輝点の後が凹状に多数観察され
た。このことから、陰極に付着したＳｉＯ2が膜状とな
り、さらに電界によって絶縁破壊したものが基板上の堆
積膜に取り込まれたものと考えられる。
ｉＨ4，Ｏ2，Ｈｅの混合ガスを導入し、圧力０.５Tor
r、グロー放電パワー３５０ＷでＳｉＯ2膜を基板１２上
に堆積した。この場合は放電開始後約１秒程度から陰極
表面に輝点が生じるようになり、放電が安定しなくなっ
た。得られた薄膜中にはクラスター状のＳｉＯ2粒子
（直径１０μｍ以上の粒子）が観察された。陰極表面は
ＳｉＯ2膜で被覆され、輝点の後が凹状に多数観察され
た。このことから、陰極に付着したＳｉＯ2が膜状とな
り、さらに電界によって絶縁破壊したものが基板上の堆
積膜に取り込まれたものと考えられる。
【００２０】（実施例２）図２に示されたＣＶＤ装置を
用い、ＴｉＣｌ4，ＮＨ3，Ｈ2の混合ガスを用いてＴｉ
Ｎ膜の成膜を実施例１と同じ条件で行なった。この際、
ＣＶＤ動作開始後シャッタ２０を１分間閉じた状態で動
作させ、その後２分間シャッタ２０を開いてＣＶＤ動作
を行なった。ＴｉＣｌ4を３０ＳＣＣＭの流速で導入
し、基板上に形成されたＴｉＮ膜は約２０００Åの厚さ
であった。
用い、ＴｉＣｌ4，ＮＨ3，Ｈ2の混合ガスを用いてＴｉ
Ｎ膜の成膜を実施例１と同じ条件で行なった。この際、
ＣＶＤ動作開始後シャッタ２０を１分間閉じた状態で動
作させ、その後２分間シャッタ２０を開いてＣＶＤ動作
を行なった。ＴｉＣｌ4を３０ＳＣＣＭの流速で導入
し、基板上に形成されたＴｉＮ膜は約２０００Åの厚さ
であった。
【００２１】この形成されたＴｉＮ膜と、シャッタを用
いずにアルミニウム陰極むき出しのまま成膜を行なった
膜とをＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）により深さ方
向に分析した結果を図３に示す。実線は実施例２でシャ
ッタを用いた場合の結果であり、基板との境界までＴｉ
Ｎ膜が均一に付着し、陰極からのアルミニウムは堆積膜
中にはほとんど取り込まれていないことが分かる。これ
に対し、破線で示されるように、シャッタを用いなかっ
た場合には、堆積の初期の段階では陰極のアルミニウム
が堆積膜中に取り込まれており、スパッタによる影響が
出ていることが分かる。
いずにアルミニウム陰極むき出しのまま成膜を行なった
膜とをＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）により深さ方
向に分析した結果を図３に示す。実線は実施例２でシャ
ッタを用いた場合の結果であり、基板との境界までＴｉ
Ｎ膜が均一に付着し、陰極からのアルミニウムは堆積膜
中にはほとんど取り込まれていないことが分かる。これ
に対し、破線で示されるように、シャッタを用いなかっ
た場合には、堆積の初期の段階では陰極のアルミニウム
が堆積膜中に取り込まれており、スパッタによる影響が
出ていることが分かる。
【００２２】（実施例３）図２のＣＶＤ装置を用い、基
板上１２にＴｉ膜を堆積し、その上にＡｌ膜を積層し
た。まず、基板１２上にＴｉ膜を堆積するために、原料
ガスとしてＴｉＣｌ4とＨｅの混合ガスを用い、ＣＶＤ
動作の最初の１分間はシャッタ２０を閉じて動作を行な
い、次に３分間シャッタ２０を開いて基板１２上にＴｉ
膜を堆積させた。このとき形成されたＴｉ膜の膜厚は約
２５００Åであった。
板上１２にＴｉ膜を堆積し、その上にＡｌ膜を積層し
た。まず、基板１２上にＴｉ膜を堆積するために、原料
ガスとしてＴｉＣｌ4とＨｅの混合ガスを用い、ＣＶＤ
動作の最初の１分間はシャッタ２０を閉じて動作を行な
い、次に３分間シャッタ２０を開いて基板１２上にＴｉ
膜を堆積させた。このとき形成されたＴｉ膜の膜厚は約
２５００Åであった。
【００２３】続いて、シャッタ２０を閉じ、原料ガスを
ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）に切り換え、２分間
動作させた。このとき、Ｈｅガスの導入は続いており、
陰極８への電源供給もオン状態のまま原料ガスのみを切
り換えた。
ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）に切り換え、２分間
動作させた。このとき、Ｈｅガスの導入は続いており、
陰極８への電源供給もオン状態のまま原料ガスのみを切
り換えた。
【００２４】その後、シャッタ２０を開いてＴｉ膜上に
Ａｌ膜を５分間堆積し、約６０００Åのアルミニウム膜
を形成した。このようにして、基板１２上にＴｉ膜を約
２５０００Å堆積し、その上にＡｌ膜を約６０００Å堆
積した積層金属膜を得た。原料ガスの流量はＴｉＣｌ4
もＴＭＡもともに３０ＳＣＣＭとなるように調整した。
混合ガス状態となっているときのグロー放電パワーはど
ちらも約３５０Ｗで、あまり変化はなかった。
Ａｌ膜を５分間堆積し、約６０００Åのアルミニウム膜
を形成した。このようにして、基板１２上にＴｉ膜を約
２５０００Å堆積し、その上にＡｌ膜を約６０００Å堆
積した積層金属膜を得た。原料ガスの流量はＴｉＣｌ4
もＴＭＡもともに３０ＳＣＣＭとなるように調整した。
混合ガス状態となっているときのグロー放電パワーはど
ちらも約３５０Ｗで、あまり変化はなかった。
【００２５】この積層膜のＳＩＭＳによる深さ方向の分
析例を図４に実線で示す。Ｔｉ層とＡｌ層の境界が明確
であり、相互拡散は少ない。これに対し、シャッタ２０
を用いないで上記と同じ条件で原料ガスを交換した場合
には、破線で示されるようにＴｉ層とＡｌ層の相互拡散
領域が大きくなる。
析例を図４に実線で示す。Ｔｉ層とＡｌ層の境界が明確
であり、相互拡散は少ない。これに対し、シャッタ２０
を用いないで上記と同じ条件で原料ガスを交換した場合
には、破線で示されるようにＴｉ層とＡｌ層の相互拡散
領域が大きくなる。
【００２６】
【発明の効果】本発明では直流グロー放電により得られ
る電子ビームを励起源とするＣＶＤ装置において、目的
生成物が導電膜となるように原料ガスの種類を選択する
ことによって、安定した成膜動作が可能になり、得られ
る膜質が向上する。陰極と基板の間を遮蔽しうるシャッ
タを設け、ＣＶＤ動作の初期の段階ではシャッタを閉じ
ておくことによって、陰極をスパッタすることによる陰
極からの不純物が基板上の堆積膜に混入するのを避ける
ことができる。積層膜を堆積する場合も反応ガスの交換
の際にシャッタを用いることによって、成膜チャンバを
目的生成物ごとに区切る必要がなくなり、積層膜形成を
目的とするＣＶＤ装置を小型化することができる。
る電子ビームを励起源とするＣＶＤ装置において、目的
生成物が導電膜となるように原料ガスの種類を選択する
ことによって、安定した成膜動作が可能になり、得られ
る膜質が向上する。陰極と基板の間を遮蔽しうるシャッ
タを設け、ＣＶＤ動作の初期の段階ではシャッタを閉じ
ておくことによって、陰極をスパッタすることによる陰
極からの不純物が基板上の堆積膜に混入するのを避ける
ことができる。積層膜を堆積する場合も反応ガスの交換
の際にシャッタを用いることによって、成膜チャンバを
目的生成物ごとに区切る必要がなくなり、積層膜形成を
目的とするＣＶＤ装置を小型化することができる。
【図１】本発明が適用されるＣＶＤ装置を示す概略正面
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示すＣＶＤ装置の概略正面
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の導電薄膜の形成方法においてシャッタ
を用いた場合と用いない場合のＳＩＭＳ分析結果を比較
して示す図である。
を用いた場合と用いない場合のＳＩＭＳ分析結果を比較
して示す図である。
【図４】本発明の導電薄膜形成方法においてＴｉとＡｌ
の２層膜を堆積させる場合のシャッタの効果を示すＳＩ
ＭＳ分析結果の図である。
の２層膜を堆積させる場合のシャッタの効果を示すＳＩ
ＭＳ分析結果の図である。
２ 原料ガス導入口 ４ 排気口 ６ 真空容器 ８ 陰極 ８ａ 陰極面 １２ 薄膜が形成される基板 １４ 基板ホルダ ２０ シャッタ
Claims (4)
- 【請求項１】 真空容器中に陰極を配置し、この陰極と
前記真空容器との間のグロー放電によりこの陰極から放
射される電子ビームによって原料ガスを励起して平板状
のプラズマを発生させ、そのプラズマ中で励起された原
料ガスによる気相反応により前記真空容器中に配置され
た基板上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置を用いた薄膜形
成方法において、 原料ガスとして金属化合物を含むガスを用い、基板上に
は導電膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】 動作の初期段階ではシャッタを用いて前
記プラズマから基板を遮蔽した状態で反応を起させ、所
定時間動作させた後に前記シャッタを開いて基板上に導
電膜を形成させる請求項１に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項３】 下層導電膜を形成した後、前記シャッタ
を閉じ、原料ガスを交換して所定時間反応させた後に前
記シャッタを開いて、下層導電膜上に上層導電膜を形成
する工程を少なくとも１回含み、基板上に積層導電膜を
形成する請求項２に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】 真空容器中に陰極を配置し、この陰極と
前記真空容器との間のグロー放電によりこの陰極から放
射される電子ビームによって原料ガスを励起して平板状
のプラズマを発生させ、そのプラズマ中で励起された原
料ガスによる気相反応により前記真空容器中に配置され
た基板上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置において、前記
陰極と基板の間に陰極に対して基板を遮蔽しうる開閉可
能なシャッタを配置したことを特徴とする薄膜形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28567293A JPH07122501A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 導電薄膜の形成方法及び薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28567293A JPH07122501A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 導電薄膜の形成方法及び薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122501A true JPH07122501A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17694562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28567293A Pending JPH07122501A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 導電薄膜の形成方法及び薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122501A (ja) |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP28567293A patent/JPH07122501A/ja active Pending
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