JPS646536B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS646536B2
JPS646536B2 JP1422679A JP1422679A JPS646536B2 JP S646536 B2 JPS646536 B2 JP S646536B2 JP 1422679 A JP1422679 A JP 1422679A JP 1422679 A JP1422679 A JP 1422679A JP S646536 B2 JPS646536 B2 JP S646536B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
quality
deposition
film
deposited
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.)
Expired
Application number
JP1422679A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS55107234A (en
Inventor
Takashi Tsuchimoto
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1422679A priority Critical patent/JPS55107234A/ja
Publication of JPS55107234A publication Critical patent/JPS55107234A/ja
Publication of JPS646536B2 publication Critical patent/JPS646536B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置形成のためのデポジシヨ
ン膜の膜質を、デポジシヨンを行いながらモニタ
ーし、それにより膜質の制御を行う方法に関する
ものである。
一般に半導体装置に使用するデポジシヨン膜の
形成はCVD(Chemical Vapor Deposition)法や
プラズマデポジシヨン法が現在主として使用され
ている。この技術をシリコン・ナイトライド
(Si3N4)膜のプラズマデポジシヨンについて説
明すると次のようなものである。すなわち、第1
図は一般的なプラズマナイトライドのデポジシヨ
ン装置の構成と動作を説明するための図で、真空
容器1中に2,3なる対向の高周波の放電電極
(C結合)を位置せしめ、真空排気孔4より排気
したのち、放電ガス導入孔5より放電に適当な圧
力(0.1〜1Torr)を保つように放電ガスを導入
する。接地電位の電極3にはデポジシヨンを行う
目的の基板6がおかれ、加熱ヒーター7にて約
300℃に加熱される。いま上方の電極2に8より
図示せざる高周波発振回路より高周波電力を供給
すれば2,3の電極間にて高周波放電が生起し、
プラズマ9を生じ放電ガスを窒素とモノシランガ
ス、またはこれにアンモニアガスを加えたものを
導入すれば基板6の上にシリコンナイトライドが
デポジシヨンする。
近時代の方式であるプラズマ流輸送方法を用い
たものが開発されており、これを次に説明する。
第2図A,B,Cはその構成と動作を説明するた
めの図である。
第2図Aはプラズマ流輸送方法の基本的な構成
を動作を説明するための図である。同図におい
て、10は真空容器で真空排気孔11より排気さ
れており、プラズマ源12がこの中心に位置し同
軸電磁石14にて周囲が取巻かれている。いま放
電ガス導入孔13より窒素、アンモニア、モノシ
ランガスを混合して導入し、プラズマ源12内の
圧力を10-3〜10-2Torr程度にし、図示せざる電
力供給源よる放電電力を供給すると、プラズマ源
12内にプラズマが発生する。いま同軸電磁石1
4を励磁すればプラズマ流出孔15よりナイトラ
イドのプラズマがプラズマ流16として流出しコ
レクタ17上に位置せしめた基板上にナイトライ
ドがデポジシヨンする。
第2図Bは、同図Aに示すものを改良したもの
を示す図で、プラズマ源12にプラズマドリフト
管18を介して、荷電交換室19を接続し、放電
ガス導入孔13より窒素、アンモニアを導入して
プラズマ源12にプラズマを発生し、1次プラズ
マ流20としてプラズマドリフト管18を通じて
荷電交換室19に導入する。一方中性ガス導入孔
21を通じてモノシランガスを荷電交換室19に
導入すると、1次プラズマ流20と、中性ガスと
の間に荷電交換が起り、新しい2次プラズマを生
じ、プラズマ流出孔22より2次プラズマ23と
して流出し、コレクタ17に到着し、ナイトライ
ドをデポジシヨンする。
第2図Cは、同図Aに示すものの変更型に属
し、プラズマ源12に13より窒素、アンモニア
の放電ガスを導入してプラズマを作り、1次プラ
ズマ流24をプラズマ流出孔15より流出せしめ
る。一方中性ガス導入孔25よりモノシランガス
を導入し、真空容器10中に26のように均一に
分布せしめると、プラズマ流出孔15よりコレク
タまでに荷電交換を行い、プラズマ流の成分とな
つたものと、コレクタ17上に中性ガスとして到
着したモノシランガスと、プラズマ流24により
反応を生起した成分との和のプラズマナイトライ
ドのが基板上にデポジシヨンする。
以上のプラズマナイトライドのデポジシヨン方
法において、得られるナイトライドの膜質は半導
体素子製造に使用するため極めて重要なるもので
例えば、耐水性、耐クラツク性、適当なエツチン
グの速度、つきまわりの性質などである。また物
理常数的なものとしては屈折率、密度、水素含有
量などであるこれらはすべてデポジシヨンされた
膜について測定されていたが、測定に必要な時間
も長くデポジシヨン膜質を制御する上で一つの難
点とされていた。
近時デポジシヨンされた膜の赤外吸収を精密に
測定することによりこれの吸光度と、上記膜質と
が対応することが見出された。そうしてこの赤外
吸光度を管理することにより上記膜の諸性質が簡
単に算定できるようになり膜質の制御がいちじる
しく簡単化されるようになつた。第3図はデポジ
シヨンされた厚さ700nmのプラズマナイトライド
膜の赤外透過度の測定の1例で、これよりNH,
SiH,SiNの吸光度を計算し、上記膜質の制御に
使用することができる。
しかし以上のような簡便な方式が考案されたの
にもかかわらず、いずれも“デポジシヨンを終了
して後の膜質の解析”であるため、最適条件の設
定に時間がかかり、また条件の経時変化などがあ
つて、“デポジシヨンしながらの膜質の解析と制
御”が強く要求されている。
それゆえ、本発明の目的はこの“デポジシヨン
しながらの膜質の解折と制御”を行なう新規なデ
ポジシヨン膜質の制御方法を提供することにあ
る。
このような目的を達成するために、本発明は、
所望の性質の薄膜を、材料ガスの少なくとも一部
をプラズマ化して基板上にデポジシヨンして形成
する際、プラズマおよびプラズマにより励起され
た物質の発光による幅射光のスペクトルより放射
比を求め、この放射比と赤外吸光度との関係を用
いてデポジシヨンされる膜の膜質を検出し、この
検出結果を基にデポジシヨン膜の膜質の制御をデ
ポジシヨンをしながら行うことを特徴とするデポ
ジシヨン膜質の制御方法とするものである。
第2図にみられるように、特に第2図Aおよび
Bは、コレクタ上にデポジシヨンするため輸送さ
れる物質はすべて“プラズマの状態”である。し
たがつてこのプラズマより発生する光輻射を測定
すればプラズマ流の物質構成を知ることができ
る。第4図はこのようにして測定したプラズマ流
よりの光スペクトル図であつて、ナイトライドの
主要成分であるSiのピークが2個、NHのピーク
が1個、N2のピークが4個極めて強く観測され
る(他にも小さいピークは多くある)。このスペ
クトルパターンは、プラズマナイイトライド形成
のための条件として、ガスの流量比やデポジシヨ
ン基板の温度を変えても同じでただ各々のピーク
の高さの比が異つてくるだけであることを本願発
明者が始めて見出した。特にコレクタ上の基板の
近傍のスペクトルを測定すると、これらのピーク
の高さの比は、そのままデポジシヨンしたナイト
ライドの膜質(組成比)と関係する。又、このピ
ークの高さの比は、第3図より計算される赤外吸
収の吸光度とも関係することが本願発明者によつ
て見出された。
いま第4図の成分を表示する方法として、Siの
ピークの高さとN2とNHのピークの高さの比、
つまりSi/(N2+NH)を計算し、これを放射比
と名付けると、この放射比にてデポジシヨンされ
たシリコン・ナイトライド膜(プラズマナイトラ
イド膜)の赤外吸光度が前記放射比と第5図のよ
うに対応することを見出した。第5図は、シリコ
ンナイトライドをプラズマ流輸送方法の第2図B
の方式でデポジシヨンした時、窒素(N2)とモ
ノシラン(SiH4)の流量を変化させて作つたサ
ンプル番号No.1よりNo.4のデポジシヨン時の放射
比と、このNo.1よりNo.4のサンプルの赤外吸光度
とをグラフにて示したものである。これより第3
図にて示されたNHの吸光度は放射比の増加と共
に減少し、SiHは増加、SiNはやゝ減少すること
がわかり、これらの吸光度は放射比と対応するこ
とがわかる。またこの放射比と赤外吸光度の関係
は第2図A,B,Cいづれのデポジシヨンの方式
を用いても一定であることが見出されている。こ
れよりある膜質に対応する赤外吸光度を示すよう
なデポジシヨン膜を得るため、第5図よりその赤
外吸光度に対応する放射比を求め、プラズマより
のスペクトルがこの放射比を示すようにここでは
流量を調整すれば、“デポジシヨンをしながら膜
質の制御”をすることができる。
この場合プラズマよりの輻射スペクトルは、普
通光のスペクトロメーターを用いて測定する。つ
まり、第4図において、Siのスペクトル波長は2
個あり短波長側より251.6,288.1nmでありN2
NHのスペクトルは5個あり、それぞれ296.2,
313.6,337.0,353.6,389.4nmである。この他に
も多くのスペクトル線が出ているが主たるものは
ナイトライドの場合この7個である。したがつて
スペクトルの位置が決まつているため、測定のた
びに光のスペクトロメーターを用いて全波長にわ
たつて測定を行わずとも各波長のみを通過させる
光学フイルターを7個用意し、この光出力を、Si
についてと(N2+NH)について和を求めて、
Si/(N2+NH)の比、つまり放射比を極めて短
時間に計算することができる。またこの放射比を
適当な表示方法(メーター表示、デジタル数字表
示)にて表わすと、またはこの放射比を赤外吸光
度、または直接膜質に変換して表示すると、“デ
ポジシヨンをしながら膜質の制御”を行うことが
できる。
以上第2図に説明したプラズマ流輸送方法のモ
ニターについてのべたがこの方法は第1図に示さ
れるような一般の装置について適用可能であるこ
とは当然でありまたナイトライド膜のデポジシヨ
ンのみでなくシリコン酸化膜や、またシリコン酸
化膜にドーピングする場合や、またシリコン膜に
ドーピングする場合、酸化チタニウムや酸化タリ
ウムをデポジシヨンする場合等広くプラズマによ
るデポジシヨン一般の膜質モニターとして使用で
きる。またこの説明例を紫外と可視光の波長内で
行つたが赤外の波長領域ではデポジシヨンする分
子の回転や振動の要素が測定され、更に精密な膜
質のモニターとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は現在広く使用されている一般のプラズ
マナイトライドのデポジシヨン装置の構成および
説明図、第2図A,B,Cはプラズマ流輸送方法
の説明図、第3図はデポジシヨンしたプラズマナ
イトライド膜の赤外吸収曲線の1例を示す図、第
4図はプラズマ流輸送装置のプラズマ流より得ら
れたナイトライドデポジシヨンの場合の光スペク
トルの1例を示す図、第5図は放射比と赤外吸光
度の関係を示す図で放射比は窒素とモノシランガ
スの流量比を変えてサンプル番号No.1〜No.4につ
いて求めてあるものの図である。 1……真空槽外壁、2……放電々極、3……放
電々極、4……真空排気孔、5……放電ガス導入
孔、6……基板、7……加熱ヒーター、8……高
周波電力導入線、9……放電プラズマ、10……
真空容器、11……真空排気孔、12……プラズ
マ源、13……放電ガス導入孔、14……同軸電
磁石コイル、15……プラズマ流出孔、16……
プラズマ流、17……コレクター、18……プラ
ズマドリフト管、19……荷電交換室、20……
1次プラズマ流、21……中性ガス導入孔、22
……プラズマ流出孔、23……2次プラズマ流、
24……プラズマ流、25……中性ガス導入孔、
26……分布した中性ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所望の性質の薄膜を、材料ガスの少なくとも
    一部をプラズマ化して基板上にデポジシヨンして
    形成する際、プラズマおよびプラズマにより励起
    された物質の発光による幅射光のスペクトルより
    放射比を求め、この放射比と赤外吸光度との関係
    を用いてデポジシヨンされる膜の膜質を検出し、
    この検出結果を基にデポジシヨン膜の膜質の制御
    をデポジシヨンをしながら行うことを特徴とする
    デポジシヨン膜質の制御方法。 2 放電ガスの流量、プラズマへの供給電力、基
    板温度等を変化せしめ、デポジシヨン膜質を所望
    の膜質に制御する特許請求の範囲第1項記載のデ
    ポジシヨン膜質の制御方法。
JP1422679A 1979-02-13 1979-02-13 Method of monitoring deposition film quality Granted JPS55107234A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1422679A JPS55107234A (en) 1979-02-13 1979-02-13 Method of monitoring deposition film quality

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1422679A JPS55107234A (en) 1979-02-13 1979-02-13 Method of monitoring deposition film quality

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55107234A JPS55107234A (en) 1980-08-16
JPS646536B2 true JPS646536B2 (ja) 1989-02-03

Family

ID=11855143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1422679A Granted JPS55107234A (en) 1979-02-13 1979-02-13 Method of monitoring deposition film quality

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS55107234A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5989768A (ja) * 1982-11-12 1984-05-24 Fujitsu Ltd 薄膜の形成方法
JPS59115561A (ja) * 1982-12-23 1984-07-04 Stanley Electric Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS55107234A (en) 1980-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI806964B (zh) 在高溫環境下偵測或監測化學前體的設備
US5626679A (en) Method and apparatus for preparing a silicon oxide film
US4898118A (en) Apparatus for forming functional deposited film by microwave plasma CVD process
JPS60258915A (ja) レ−ザ−化学気相沈積方法および装置
JP2539000B2 (ja) 基体に物質の薄い膜を沈着するプロセスの制御方法
CA1194385A (en) Device fabrication using gas-solid processes
McCurdy et al. A modified molecular beam instrument for the imaging of radicals interacting with surfaces during plasma processing
JP3077591B2 (ja) Cvd装置及びcvd成膜方法
JPH0310082A (ja) 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法
JPS646536B2 (ja)
JPH06151421A (ja) 窒化ケイ素薄膜の形成方法
US6060391A (en) Vapor phase growth method
JPH07118854A (ja) 炭化ケイ素膜の形成方法
JPS58190811A (ja) アモルフアス水素化シリコン光導電膜の製造法
JP2885547B2 (ja) 二酸化シリコン薄膜の製造方法
JPS60128265A (ja) 気相薄膜形成装置
JPH09272978A (ja) プラズマcvd法による薄膜の形成方法
JPS637373A (ja) プラズマcvd法による堆積膜形成装置
JPS61257478A (ja) 薄膜の形成法
JPS62142780A (ja) 堆積膜形成法
JPS62151571A (ja) 堆積膜形成装置
CN104099581A (zh) 一种氧化硅膜材料及其制备方法
JPH0645883B2 (ja) 堆積膜形成法
JPH06196407A (ja) 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置
JPH0390576A (ja) 金属窒化物被膜の形成法