JP2648098B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄形形成装置に係わ
り、特に、表面が平滑な薄膜を形成するために用いられ
る薄膜形成装置に関する。
り、特に、表面が平滑な薄膜を形成するために用いられ
る薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜形成装置には、さまざまなものが知
られており、たとえば、ステップカバレージの高い膜を
得るためには、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor
Deposition ）により薄膜形成を行う装置を用いるとい
ったように、それぞれの特徴に応じた使い分けが行われ
ている。
られており、たとえば、ステップカバレージの高い膜を
得るためには、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor
Deposition ）により薄膜形成を行う装置を用いるとい
ったように、それぞれの特徴に応じた使い分けが行われ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
薄膜形成装置を用いて、平滑な薄膜を得るためには、何
種類かの条件下で膜を形成して、最も平滑な膜が形成さ
れる条件を決定するといった作業が必要であった。
薄膜形成装置を用いて、平滑な薄膜を得るためには、何
種類かの条件下で膜を形成して、最も平滑な膜が形成さ
れる条件を決定するといった作業が必要であった。
【０００４】そこで本発明の目的は、表面が平滑な薄膜
作製が容易に行える薄膜形成装置を提供することにあ
る。
作製が容易に行える薄膜形成装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板上に薄膜を形成する形成手段と、基板に対して光を
照射するための照射手段と、この照射手段が照射した光
が前記基板表面で反射された光の強度を検出する検出手
段と、この検出手段が検出する光の強度が極大値をとっ
たときに、前記形成手段による薄膜の形成を停止させる
停止手段とを具備する。
基板上に薄膜を形成する形成手段と、基板に対して光を
照射するための照射手段と、この照射手段が照射した光
が前記基板表面で反射された光の強度を検出する検出手
段と、この検出手段が検出する光の強度が極大値をとっ
たときに、前記形成手段による薄膜の形成を停止させる
停止手段とを具備する。
【０００６】すなわち、請求項１記載の発明では、反射
光強度が薄膜の表面形状に応じたものとなることを利用
して、反射光強度が極大値をとったときに薄膜形成が停
止されるように薄膜形成装置を構成する。
光強度が薄膜の表面形状に応じたものとなることを利用
して、反射光強度が極大値をとったときに薄膜形成が停
止されるように薄膜形成装置を構成する。
【０００７】請求項２記載の発明は、基板上に薄膜を形
成する形成手段と、形成手段により基板上に形成される
薄膜とは異なる物質からなる薄膜を基板上に形成する第
２形成手段と、基板に対して光を照射するための照射手
段と、この照射手段が照射した光が前記基板表面で反射
された光の強度を検出する検出手段と、この検出手段が
検出する光の強度が極大値をとったときに、前記形成手
段による薄膜の形成を中断して、基板上に前記第２形成
手段による形成を所定時間だけ行った後に、形成手段に
よる薄膜の形成を再開させる形成制御手段とを具備す
る。
成する形成手段と、形成手段により基板上に形成される
薄膜とは異なる物質からなる薄膜を基板上に形成する第
２形成手段と、基板に対して光を照射するための照射手
段と、この照射手段が照射した光が前記基板表面で反射
された光の強度を検出する検出手段と、この検出手段が
検出する光の強度が極大値をとったときに、前記形成手
段による薄膜の形成を中断して、基板上に前記第２形成
手段による形成を所定時間だけ行った後に、形成手段に
よる薄膜の形成を再開させる形成制御手段とを具備す
る。
【０００８】すなわち、請求項２記載の発明では、反射
光強度の時間変化を基に、成膜中の薄膜の表面状態をモ
ニタし、平滑な薄膜が得られた際に、異なる物質からな
る薄膜を、その薄膜上に形成した後に、形成手段による
薄膜形成が続行されるように薄膜形成装置を構成する。
なお、第２形成手段によって形成される薄膜は、連続膜
である必要はない。
光強度の時間変化を基に、成膜中の薄膜の表面状態をモ
ニタし、平滑な薄膜が得られた際に、異なる物質からな
る薄膜を、その薄膜上に形成した後に、形成手段による
薄膜形成が続行されるように薄膜形成装置を構成する。
なお、第２形成手段によって形成される薄膜は、連続膜
である必要はない。
【０００９】第２形成手段による薄膜形成が行われた後
の、形成手段による薄膜形成は、改質された薄膜上に行
われることになるので、連続的に薄膜を形成した場合と
比して、発生する核の密度を大きくすることができるよ
うになり、その結果として、平滑な薄膜が得られること
になる。
の、形成手段による薄膜形成は、改質された薄膜上に行
われることになるので、連続的に薄膜を形成した場合と
比して、発生する核の密度を大きくすることができるよ
うになり、その結果として、平滑な薄膜が得られること
になる。
【００１０】なお、請求項１または請求項２記載の発明
において、形成手段によって形成する薄膜は、多結晶薄
膜となるものであった方が、反射光強度の変化が顕著な
ものとなるため望ましい。また、表面に凹凸が存在する
ものの上に薄膜形成を行う場合には、形成手段として、
化学気相成長法を利用したものを用いることが望まし
い。
において、形成手段によって形成する薄膜は、多結晶薄
膜となるものであった方が、反射光強度の変化が顕著な
ものとなるため望ましい。また、表面に凹凸が存在する
ものの上に薄膜形成を行う場合には、形成手段として、
化学気相成長法を利用したものを用いることが望まし
い。
【００１１】また、請求項２記載の発明において、形成
手段によって形成される薄膜をアルミニウムを主成分と
するものとし、第２形成手段によって形成される薄膜を
チタンを主成分とするものであることとした場合には、
特に平滑なアルミニウムを主成分とした薄膜を得ること
ができるようになる。
手段によって形成される薄膜をアルミニウムを主成分と
するものとし、第２形成手段によって形成される薄膜を
チタンを主成分とするものであることとした場合には、
特に平滑なアルミニウムを主成分とした薄膜を得ること
ができるようになる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１３】第１の実施例
【００１４】図１に、本発明の第１の実施例による薄膜
形成装置の概要を示す。第１の実施例の薄膜形成装置
は、化学気相成長法（ＣＶＤ）によってアルミニウム薄
膜を形成する装置であり、図示したように、原料供給系
１１と成膜室１２と照射光学系１３と受光光学系１４と
薄膜形成制御部１５を主な構成として備えている。
形成装置の概要を示す。第１の実施例の薄膜形成装置
は、化学気相成長法（ＣＶＤ）によってアルミニウム薄
膜を形成する装置であり、図示したように、原料供給系
１１と成膜室１２と照射光学系１３と受光光学系１４と
薄膜形成制御部１５を主な構成として備えている。
【００１５】原料供給系１１は、アルミニウム原料を成
膜室１２内に供給するための機構であり、薄膜形成制御
部１５からの制御信号に応じて、アルミニウム原料の成
膜室への導入をオン・オフするように構成されている。
なお、第１の実施例の薄膜形成装置では、アルミニウム
原料として、ジメチルアルミニウムハイドライドを用い
ており、ジメチルアルミニウムハイドライドは、原料供
給系１１内において、流量３００ｓｃｃｍの水素ガスで
バブリングされて、成膜室１２内に供給される。
膜室１２内に供給するための機構であり、薄膜形成制御
部１５からの制御信号に応じて、アルミニウム原料の成
膜室への導入をオン・オフするように構成されている。
なお、第１の実施例の薄膜形成装置では、アルミニウム
原料として、ジメチルアルミニウムハイドライドを用い
ており、ジメチルアルミニウムハイドライドは、原料供
給系１１内において、流量３００ｓｃｃｍの水素ガスで
バブリングされて、成膜室１２内に供給される。
【００１６】この原料導入時には、成膜室１２内は、図
示していない排気系によりおよそ１ｔｏｒｒに減圧さ
れ、成膜室１２内に導入されたジメチルアルミニウムハ
イドライドは、基板ホルダ１６によって、およそ１７０
℃に加熱された基板２１上に堆積することになる。
示していない排気系によりおよそ１ｔｏｒｒに減圧さ
れ、成膜室１２内に導入されたジメチルアルミニウムハ
イドライドは、基板ホルダ１６によって、およそ１７０
℃に加熱された基板２１上に堆積することになる。
【００１７】照射光学系１３および受光光学系１４は、
成膜を行っている基板２１の表面形状を監視するための
機構であり、照射光学系１３は、一定の強度の光を出力
し、受光光学系１４は受光した光の強度に応じた電気信
号を薄膜形成制御部１５に対して出力する。これらの光
学系は、成膜室１２に対して、照射光学系１３が出力す
る光が、光透過窓１７1 を透過して基板２１に照射さ
れ、その光の基板２１表面での正反射光が、光透過窓１
７2 を通して、受光光学系１４に受光されるように配置
されている。なお、この薄膜形成装置では、照射光学系
１３として、６３２８Åの光を出力するＨｅ−Ｎｅ（ヘ
リウムネオン）レーザを用いており、照射光学系１３の
オン・オフも、薄膜形成制御部１５によって制御できる
ようになっている。
成膜を行っている基板２１の表面形状を監視するための
機構であり、照射光学系１３は、一定の強度の光を出力
し、受光光学系１４は受光した光の強度に応じた電気信
号を薄膜形成制御部１５に対して出力する。これらの光
学系は、成膜室１２に対して、照射光学系１３が出力す
る光が、光透過窓１７1 を透過して基板２１に照射さ
れ、その光の基板２１表面での正反射光が、光透過窓１
７2 を通して、受光光学系１４に受光されるように配置
されている。なお、この薄膜形成装置では、照射光学系
１３として、６３２８Åの光を出力するＨｅ−Ｎｅ（ヘ
リウムネオン）レーザを用いており、照射光学系１３の
オン・オフも、薄膜形成制御部１５によって制御できる
ようになっている。
【００１８】薄膜形成制御部１５は、ＣＰＵ（中央処理
装置）を用いた制御装置であり、以下のように手順で各
部を制御することにより、基板２１上に平滑な薄膜を形
成する。
装置）を用いた制御装置であり、以下のように手順で各
部を制御することにより、基板２１上に平滑な薄膜を形
成する。
【００１９】薄膜形成の指示がなされると、薄膜形成制
御部１５は、まず、照射光学系１３を制御して、基板２
１への光照射を開始させるとともに、受光光学系１４の
出力のモニタを開始する。そして、照射光学系１３およ
び受光光学系１４が正常に動作していることを確認した
後に、原料供給系１１を制御して、成膜室１２内への原
料導入を開始させる。
御部１５は、まず、照射光学系１３を制御して、基板２
１への光照射を開始させるとともに、受光光学系１４の
出力のモニタを開始する。そして、照射光学系１３およ
び受光光学系１４が正常に動作していることを確認した
後に、原料供給系１１を制御して、成膜室１２内への原
料導入を開始させる。
【００２０】その後、受光光学系１４が出力する信号を
基に、反射光強度が極大となるのを監視し、反射光強度
が極大値となったときに、原料供給系１１による原料供
給を停止させる。
基に、反射光強度が極大となるのを監視し、反射光強度
が極大値となったときに、原料供給系１１による原料供
給を停止させる。
【００２１】以下、図２および図３を用いて、第１の実
施例の薄膜形成装置（薄膜形成制御部）の動作を更に詳
細に説明する。なお、図２は、本装置を、シリコン集積
回路におけるアルミニウム膜形成に適用した場合に、基
板上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に
示した図であり、図３は、その形成過程における、反射
光強度（受光光学系の出力）の時間変化を示した図であ
る。
施例の薄膜形成装置（薄膜形成制御部）の動作を更に詳
細に説明する。なお、図２は、本装置を、シリコン集積
回路におけるアルミニウム膜形成に適用した場合に、基
板上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に
示した図であり、図３は、その形成過程における、反射
光強度（受光光学系の出力）の時間変化を示した図であ
る。
【００２２】シリコン集積回路を対象とする場合、アル
ミニウム膜が形成される基板は、図２に示したように、
シリコン基板２２上に、酸化シリコン膜２３と窒化チタ
ン膜２４が形成されたものとなる。通常、窒化チタン膜
２４の表面は十分に平滑であるため、アルミニウム膜形
成開始当初は、図２（ａ）に模式的に示したように、窒
化チタン膜２４表面（基板表面）における散乱は生じ
ず、窒化チタン膜２４の反射率に応じた強度の反射光２
６が、受光光学系に入射されることになる。
ミニウム膜が形成される基板は、図２に示したように、
シリコン基板２２上に、酸化シリコン膜２３と窒化チタ
ン膜２４が形成されたものとなる。通常、窒化チタン膜
２４の表面は十分に平滑であるため、アルミニウム膜形
成開始当初は、図２（ａ）に模式的に示したように、窒
化チタン膜２４表面（基板表面）における散乱は生じ
ず、窒化チタン膜２４の反射率に応じた強度の反射光２
６が、受光光学系に入射されることになる。
【００２３】その後、アルミニウム膜の形成が進められ
ると、（ｂ）に示したように、窒化チタン膜２４表面
に、アルミニウムの核２７が形成されていく。このアル
ミニウムの核２７のサイズは、照射光２５の波長の１／
２より十分に大きいので、照射光２５は、基板表面で散
乱されるようになる。このため、この間の反射光強度の
時間変化は、窒化チタンの反射率に応じた反射光強度を
初期値として減少するものとなる（図３の期間１）。
ると、（ｂ）に示したように、窒化チタン膜２４表面
に、アルミニウムの核２７が形成されていく。このアル
ミニウムの核２７のサイズは、照射光２５の波長の１／
２より十分に大きいので、照射光２５は、基板表面で散
乱されるようになる。このため、この間の反射光強度の
時間変化は、窒化チタンの反射率に応じた反射光強度を
初期値として減少するものとなる（図３の期間１）。
【００２４】さらにアルミニウム膜の形成が続けられる
と、図２（ｃ）に模式的に示したように、基板上でアル
ミニウムの占める割合が増えるとともに、核２７の融合
が生じ、アルミニウム膜は、比較的平坦な表面形状をと
るようになる。そして、図２（ｄ）に示したように、基
板全体がアルミニウムの多結晶膜２８で覆われたとき
に、その表面形状は、最も平滑なものとなる。
と、図２（ｃ）に模式的に示したように、基板上でアル
ミニウムの占める割合が増えるとともに、核２７の融合
が生じ、アルミニウム膜は、比較的平坦な表面形状をと
るようになる。そして、図２（ｄ）に示したように、基
板全体がアルミニウムの多結晶膜２８で覆われたとき
に、その表面形状は、最も平滑なものとなる。
【００２５】すなわち、（ｃ）から（ｄ）に至る過程で
は、散乱の低減と、窒化チタンに比して反射率の高いア
ルミニウムが基板上で占める割合の増大が生ずることと
なり、この間の反射光強度は、増加傾向を示すことにな
る（図３の期間２）。
は、散乱の低減と、窒化チタンに比して反射率の高いア
ルミニウムが基板上で占める割合の増大が生ずることと
なり、この間の反射光強度は、増加傾向を示すことにな
る（図３の期間２）。
【００２６】その後、アルミニウム膜の形成を続けた場
合には、多結晶アルミニウム膜２８上に、（ｅ）に示し
たように、第２のアルミニウム核２９が形成され、反射
光強度は再び減少する（図３の期間３）ことになるが、
第１の実施例の薄膜形成装置では、反射光強度が、極大
値をとったときに原料の供給が停止停止されるようにな
っているので、図２（ｄ）のような、表面が平滑な薄膜
が常に得られることになる。
合には、多結晶アルミニウム膜２８上に、（ｅ）に示し
たように、第２のアルミニウム核２９が形成され、反射
光強度は再び減少する（図３の期間３）ことになるが、
第１の実施例の薄膜形成装置では、反射光強度が、極大
値をとったときに原料の供給が停止停止されるようにな
っているので、図２（ｄ）のような、表面が平滑な薄膜
が常に得られることになる。
【００２７】なお、（ｅ）の状態において形成されるア
ルミニウム核２９は、窒化チタン膜上に形成されるアル
ミニウム核２７よりも大きなものとなり、その後の薄膜
成長は、窒化チタン膜上への薄膜成長とは異なった機構
で進行する。このため、その後の薄膜の表面形状が平坦
なものとなることはない。
ルミニウム核２９は、窒化チタン膜上に形成されるアル
ミニウム核２７よりも大きなものとなり、その後の薄膜
成長は、窒化チタン膜上への薄膜成長とは異なった機構
で進行する。このため、その後の薄膜の表面形状が平坦
なものとなることはない。
【００２８】以上、本装置をアルミニウム薄膜形成に用
いた場合を例に、その動作の説明を行ったが、アルミニ
ウム原料として用いることができる材料は、ジメチルア
ルミニウムハイドライドに限られるものではなく、たと
えば、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルアミン
アランなどを用いることもできる。そして、照射光学系
をＨｅ−Ｎｅレーザを用いて構成する必要もなく、その
他のレーザを用いて構成することも、また、ランプ、Ｌ
ＥＤなど、レーザ光を出力しない光源を用いて構成する
ことも可能である。さらに、光源から射出される光の強
度をモニタする機構を設けて、そのモニタ値と、受光光
学系によるモニタ値との比を反射光強度として扱うよう
に構成すれば、射出する光の強度が変動する光源であっ
ても使用することもできる。
いた場合を例に、その動作の説明を行ったが、アルミニ
ウム原料として用いることができる材料は、ジメチルア
ルミニウムハイドライドに限られるものではなく、たと
えば、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルアミン
アランなどを用いることもできる。そして、照射光学系
をＨｅ−Ｎｅレーザを用いて構成する必要もなく、その
他のレーザを用いて構成することも、また、ランプ、Ｌ
ＥＤなど、レーザ光を出力しない光源を用いて構成する
ことも可能である。さらに、光源から射出される光の強
度をモニタする機構を設けて、そのモニタ値と、受光光
学系によるモニタ値との比を反射光強度として扱うよう
に構成すれば、射出する光の強度が変動する光源であっ
ても使用することもできる。
【００２９】また、第１の実施例の薄膜形成装置は、ア
ルミニウム以外の材料にも適用可能であり、たとえば、
金、銀、チタンなどの金属膜や、窒化チタン、アルミニ
ウム・銅合金などの金属合金膜、あるいは半導体膜の形
成を行うこともでき、薄膜が形成される基板も、シリコ
ン基板に限定されない。
ルミニウム以外の材料にも適用可能であり、たとえば、
金、銀、チタンなどの金属膜や、窒化チタン、アルミニ
ウム・銅合金などの金属合金膜、あるいは半導体膜の形
成を行うこともでき、薄膜が形成される基板も、シリコ
ン基板に限定されない。
【００３０】上述のような他の材料の形成に本装置を用
いた場合において、たとえば、基板上に形成される核の
大きさと、連続膜上に形成される核の大きさが、照射光
を散乱させるに十分なものであり（照射光波長の１／２
より大きく）、基板の反射率ＲSUB と、その基板上に形
成すべき薄膜の反射率ＲFILMが、ＲSUB ＜ＲFILMという
関係を満たしている場合には、薄膜形成時に、アルミニ
ウム膜形成時と同様のる反射光強度・時間変化特性（図
３参照）が得られることになる。このため、本装置を用
いて、反射光強度が極大値をとったときに成膜を停止さ
せることにより、平滑な表面形状を有する薄膜を形成す
ることができることになる。
いた場合において、たとえば、基板上に形成される核の
大きさと、連続膜上に形成される核の大きさが、照射光
を散乱させるに十分なものであり（照射光波長の１／２
より大きく）、基板の反射率ＲSUB と、その基板上に形
成すべき薄膜の反射率ＲFILMが、ＲSUB ＜ＲFILMという
関係を満たしている場合には、薄膜形成時に、アルミニ
ウム膜形成時と同様のる反射光強度・時間変化特性（図
３参照）が得られることになる。このため、本装置を用
いて、反射光強度が極大値をとったときに成膜を停止さ
せることにより、平滑な表面形状を有する薄膜を形成す
ることができることになる。
【００３１】また、基板上に形成される核の大きさと、
連続膜上に形成される核の大きさが、照射光を散乱させ
るに十分なものであり、基板の反射率ＲSUB と、その基
板上に形成すべき薄膜の反射率ＲFILMが、ＲSUB ＞Ｒ
FILMという関係を満たしている場合には、図４に示した
ように、極大値をとったときの反射光強度が、反射光強
度の初期値よりも小さくなるものの、やはり、反射光強
度が一旦極小値をとり、その後、極大値をとる反射光強
度・時間変化特性が得られる。
連続膜上に形成される核の大きさが、照射光を散乱させ
るに十分なものであり、基板の反射率ＲSUB と、その基
板上に形成すべき薄膜の反射率ＲFILMが、ＲSUB ＞Ｒ
FILMという関係を満たしている場合には、図４に示した
ように、極大値をとったときの反射光強度が、反射光強
度の初期値よりも小さくなるものの、やはり、反射光強
度が一旦極小値をとり、その後、極大値をとる反射光強
度・時間変化特性が得られる。
【００３２】このように基板上に形成される核の大きさ
と、連続膜上に形成される核の大きさが、照射光を散乱
させるのに十分なものとなる薄膜形成時には、基板、薄
膜の反射率の大小関係に依らず、反射光強度は極大値を
とることになり、第１の実施例の薄膜形成装置によっ
て、平滑な表面形状を有する薄膜を形成することができ
ることになる。
と、連続膜上に形成される核の大きさが、照射光を散乱
させるのに十分なものとなる薄膜形成時には、基板、薄
膜の反射率の大小関係に依らず、反射光強度は極大値を
とることになり、第１の実施例の薄膜形成装置によっ
て、平滑な表面形状を有する薄膜を形成することができ
ることになる。
【００３３】基板上に形成される核の大きさが、その照
射光を散乱させるに十分なものである場合において、Ｒ
SUB ＞ＲFILMが成立しているときには、図５に示すよう
に、薄膜形成中に反射光強度は極大値を示さなくなるの
で、本装置を用いて、平滑な表面形状が得られた段階で
薄膜形成を停止させることはできない。
射光を散乱させるに十分なものである場合において、Ｒ
SUB ＞ＲFILMが成立しているときには、図５に示すよう
に、薄膜形成中に反射光強度は極大値を示さなくなるの
で、本装置を用いて、平滑な表面形状が得られた段階で
薄膜形成を停止させることはできない。
【００３４】ただし、ＲSUB ＜ＲFILMが成立していると
きには、図６に示すように、反射光強度は極大値を示す
ことになるので、基板上に形成される核の大きさが、そ
の照射光を散乱させるに不十分なものであっても、本装
置を用いて、平滑な表面形状を有する薄膜を得ることが
できることになる。
きには、図６に示すように、反射光強度は極大値を示す
ことになるので、基板上に形成される核の大きさが、そ
の照射光を散乱させるに不十分なものであっても、本装
置を用いて、平滑な表面形状を有する薄膜を得ることが
できることになる。
【００３５】第２の実施例
【００３６】図７に、本発明の第２の実施例による薄膜
形成装置の概要を示す。第２の実施例の薄膜形成装置
は、第１の実施例の薄膜形成装置に比して、厚い薄膜を
得るための装置であり、図示したように、２台の原料供
給系１１1 、１１2 を備えている。原料供給系１１
1 は、第１の実施例の原料供給系に相当するものであ
り、やはり、ジメチルアルミニウムハイドライドが充填
されている。原料供給系１１2は、間歇的に使用される
供給系であり、原料供給系１１2 には、テトラキスジメ
チルアミノチタンが充填されている。
形成装置の概要を示す。第２の実施例の薄膜形成装置
は、第１の実施例の薄膜形成装置に比して、厚い薄膜を
得るための装置であり、図示したように、２台の原料供
給系１１1 、１１2 を備えている。原料供給系１１
1 は、第１の実施例の原料供給系に相当するものであ
り、やはり、ジメチルアルミニウムハイドライドが充填
されている。原料供給系１１2は、間歇的に使用される
供給系であり、原料供給系１１2 には、テトラキスジメ
チルアミノチタンが充填されている。
【００３７】第２の実施例の薄膜形成装置は、薄膜形成
制御部によって以下のように制御される。
制御部によって以下のように制御される。
【００３８】薄膜形成の指示がなされると、薄膜形成制
御部１５は、まず、照射光学系１３に基板への光照射を
開始させるとともに、受光光学系１４の出力のモニタを
開始する。次に、照射光学系１３および受光光学系１４
が正常に動作していることを確認した後に、原料供給系
１１1 を制御して、成膜室１２内への原料導入を開始さ
せる。
御部１５は、まず、照射光学系１３に基板への光照射を
開始させるとともに、受光光学系１４の出力のモニタを
開始する。次に、照射光学系１３および受光光学系１４
が正常に動作していることを確認した後に、原料供給系
１１1 を制御して、成膜室１２内への原料導入を開始さ
せる。
【００３９】そして、受光光学系１４から入力される信
号を基に、反射光強度が極大となるのを監視し、反射光
強度が極大値となったときに、原料供給系１１1 による
原料供給を停止させ、その後、原料供給系１１2 を制御
して、成膜室１２内に、テトラキスジメチルアミノチタ
ンを導入し、アルミニウム膜が形成された基板を、テト
ラキスジメチルアミノチタンの雰囲気に曝す。
号を基に、反射光強度が極大となるのを監視し、反射光
強度が極大値となったときに、原料供給系１１1 による
原料供給を停止させ、その後、原料供給系１１2 を制御
して、成膜室１２内に、テトラキスジメチルアミノチタ
ンを導入し、アルミニウム膜が形成された基板を、テト
ラキスジメチルアミノチタンの雰囲気に曝す。
【００４０】このテトラキスジメチルアミノチタン雰囲
気への暴露を所定時間行った後に、薄膜形成制御部１５
は、原料供給系１１2 からの原料供給を停止し、原料供
給系１１1 からの原料供給を再開する。第２の実施例の
薄膜形成装置では、この一連の成膜手順が、予め、設定
された回数繰り返されることによって薄膜が形成され
る。
気への暴露を所定時間行った後に、薄膜形成制御部１５
は、原料供給系１１2 からの原料供給を停止し、原料供
給系１１1 からの原料供給を再開する。第２の実施例の
薄膜形成装置では、この一連の成膜手順が、予め、設定
された回数繰り返されることによって薄膜が形成され
る。
【００４１】以下、図８および図９を用いて、第２の実
施例の薄膜形成装置によって平滑な薄膜が得られる理由
を説明する。なお、図８は、第２の実施例の薄膜形成装
置をシリコン集積回路におけるアルミニウム膜形成に適
用した場合の、反射光強度（受光光学系の出力）の時間
変化を示した図であり、図９は、第２の実施例の薄膜形
成装置によって、基板上にアルミニウム膜が形成されて
いく様子を模式的に示した図である。
施例の薄膜形成装置によって平滑な薄膜が得られる理由
を説明する。なお、図８は、第２の実施例の薄膜形成装
置をシリコン集積回路におけるアルミニウム膜形成に適
用した場合の、反射光強度（受光光学系の出力）の時間
変化を示した図であり、図９は、第２の実施例の薄膜形
成装置によって、基板上にアルミニウム膜が形成されて
いく様子を模式的に示した図である。
【００４２】図８に示したように、アルミニウム膜の形
成を開始すると、反射光強度は、窒化チタン膜の反射率
に応じた値を初期値として、一旦、極小値をとった後
に、極大値をとる（期間１、２）。第１の実施例の薄膜
形成装置は、反射率が極大値をとった時点で成膜が停止
されるものであったが、この薄膜形成装置では、反射率
が極大値をとったときに、すなわち、図９（ａ）に示し
たように、最初に平滑な連続膜が得られたときに、基板
のテトラキスジメチルアミノチタン雰囲気への暴露が行
われている。このため、その後のアルミニウム膜の形成
は、表面状態が改質されたアルミニウム多結晶膜上に行
われることになる。
成を開始すると、反射光強度は、窒化チタン膜の反射率
に応じた値を初期値として、一旦、極小値をとった後
に、極大値をとる（期間１、２）。第１の実施例の薄膜
形成装置は、反射率が極大値をとった時点で成膜が停止
されるものであったが、この薄膜形成装置では、反射率
が極大値をとったときに、すなわち、図９（ａ）に示し
たように、最初に平滑な連続膜が得られたときに、基板
のテトラキスジメチルアミノチタン雰囲気への暴露が行
われている。このため、その後のアルミニウム膜の形成
は、表面状態が改質されたアルミニウム多結晶膜上に行
われることになる。
【００４３】本発明者らの実験結果によれば、テトラキ
スジメチルアミノチタン雰囲気への暴露を行わなかった
場合に比して、テトラキスジメチルアミノチタン雰囲気
への暴露を行った場合には、図９（ｂ）に模式的に示し
たように、アルミニウム多結晶膜２８上に形成される核
３０の数が多くなり、また、サイズは小さくなる。
スジメチルアミノチタン雰囲気への暴露を行わなかった
場合に比して、テトラキスジメチルアミノチタン雰囲気
への暴露を行った場合には、図９（ｂ）に模式的に示し
たように、アルミニウム多結晶膜２８上に形成される核
３０の数が多くなり、また、サイズは小さくなる。
【００４４】その結果、多結晶膜上のアルミニウム膜成
長も、窒化チタン膜上へのアルミニウム膜成長と同様の
機構により進行することになり、図９（ｃ）に示したよ
うに、多結晶膜２８上のアルミニウム膜３１は、基板全
面が覆われた段階で、最も平滑な状態をとることにな
る。このため、受光光学系で検出される反射光強度も、
図８に示してあるように、窒化チタン膜上へのアルミニ
ウム膜成長時と同様の時間変化を繰り返すものとなる
（期間１′、２′）。
長も、窒化チタン膜上へのアルミニウム膜成長と同様の
機構により進行することになり、図９（ｃ）に示したよ
うに、多結晶膜２８上のアルミニウム膜３１は、基板全
面が覆われた段階で、最も平滑な状態をとることにな
る。このため、受光光学系で検出される反射光強度も、
図８に示してあるように、窒化チタン膜上へのアルミニ
ウム膜成長時と同様の時間変化を繰り返すものとなる
（期間１′、２′）。
【００４５】このように、第２の実施例の薄膜形成装置
では、アルミニウム薄膜の形成が、基板への薄膜形成と
同様の機構によって繰り返されることになるので、第１
の実施例の薄膜形成装置と比して厚い膜厚を有する平滑
な薄膜を、容易に再現性よく得られることになる。
では、アルミニウム薄膜の形成が、基板への薄膜形成と
同様の機構によって繰り返されることになるので、第１
の実施例の薄膜形成装置と比して厚い膜厚を有する平滑
な薄膜を、容易に再現性よく得られることになる。
【００４６】
【発明の効果】請求項１記載の薄膜形成装置によれば、
平滑な薄膜を容易に得ることができる。また、簡単な構
成の装置となっているので、装置の製造コストも大幅に
上昇することがない。そして、再現性良く平滑な薄膜が
得られることになるので、この薄膜形成装置を用いるこ
とにより、生産コストを低減させることができることに
なる。
平滑な薄膜を容易に得ることができる。また、簡単な構
成の装置となっているので、装置の製造コストも大幅に
上昇することがない。そして、再現性良く平滑な薄膜が
得られることになるので、この薄膜形成装置を用いるこ
とにより、生産コストを低減させることができることに
なる。
【００４７】請求項２記載の薄膜形成装置によれば、請
求項１記載の発明によって得られる薄膜と比して膜厚の
厚い、平滑な薄膜を容易に得ることができる。
求項１記載の発明によって得られる薄膜と比して膜厚の
厚い、平滑な薄膜を容易に得ることができる。
【００４８】また、請求項４記載の発明のように、請求
項１または請求項２記載の発明を、化学気相成長を行う
ものとして構成すれば、高アスペクト比のコンタクトホ
ールや、配線溝などが存在する基板上に、大きなボイド
のない薄膜を、その凹凸にそって形成させることができ
るようになる。
項１または請求項２記載の発明を、化学気相成長を行う
ものとして構成すれば、高アスペクト比のコンタクトホ
ールや、配線溝などが存在する基板上に、大きなボイド
のない薄膜を、その凹凸にそって形成させることができ
るようになる。
【図１】本発明の第１の実施例による薄膜形成装置の概
要を示す構成図である。
要を示す構成図である。
【図２】第１の実施例の薄膜形成装置を用いて、シリコ
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成した際に、基板
上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に示
した説明図である。
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成した際に、基板
上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に示
した説明図である。
【図３】図２に示した薄膜形成時における反射光強度の
時間変化を示した特性図である。
時間変化を示した特性図である。
【図４】基板上に形成される核と、堆積した薄膜上に形
成される核の大きさが照射光波長と比して十分に大き
く、かつ、基板の反射率が薄膜の反射率より大きい場合
に得られる反射光強度の時間変化を示した特性図であ
る。
成される核の大きさが照射光波長と比して十分に大き
く、かつ、基板の反射率が薄膜の反射率より大きい場合
に得られる反射光強度の時間変化を示した特性図であ
る。
【図５】基板上に形成される核の大きさが照射光波長と
比して小さく、薄膜上に形成される核の大きさが照射光
波長と比して大きい場合において、基板の反射率が薄膜
の反射率より大きい時に得られる反射光強度の時間変化
を示した特性図である。
比して小さく、薄膜上に形成される核の大きさが照射光
波長と比して大きい場合において、基板の反射率が薄膜
の反射率より大きい時に得られる反射光強度の時間変化
を示した特性図である。
【図６】基板上に形成される核の大きさが照射光波長と
比して小さく、薄膜上に形成される核の大きさが照射光
波長と比して大きい場合において、基板の反射率が薄膜
の反射率より小さい時に得られる反射光強度の時間変化
を示した特性図である。
比して小さく、薄膜上に形成される核の大きさが照射光
波長と比して大きい場合において、基板の反射率が薄膜
の反射率より小さい時に得られる反射光強度の時間変化
を示した特性図である。
【図７】本発明の第２の実施例による薄膜形成装置の概
要を示す構成図である。
要を示す構成図である。
【図８】第２の実施例の薄膜形成装置を用いて、シリコ
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成する際に得られ
る反射光強度の時間変化を示した特性図である。
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成する際に得られ
る反射光強度の時間変化を示した特性図である。
【図９】第２の実施例の薄膜形成装置を用いて、シリコ
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成する際に、基板
上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に示
した説明図である。
ン集積回路上にアルミニウム薄膜を形成する際に、基板
上にアルミニウム膜が形成されていく様子を模式的に示
した説明図である。
１１ 原料供給系 １２ 成膜室 １３ 照射光学系 １４ 受光光学系 １５ 薄膜形成制御部 １６ 基板ホルダ １７ 光透過窓 ２１ 基板 ２２ シリコン基板 ２３ 酸化シリコン膜 ２４ 窒化チタン膜 ２５ 照射光 ２６ 反射光 ２７、２９、３０ 核 ２８、３１ アルミニウム多結晶膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 俊二 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−82214（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315266（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に薄膜を形成する形成手段と、 前記基板に対して光を照射するための照射手段と、 この照射手段が照射した光が前記基板表面で反射された
光の強度を検出する検出手段と、 この検出手段が検出する光の強度が極大値をとったとき
に、前記形成手段による薄膜の形成を停止させる停止手
段とを具備することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】 基板上に薄膜を形成する形成手段と、 前記形成手段により基板上に形成される薄膜とは異なる
物質からなる薄膜を基板上に形成するための第２形成手
段と、 前記基板に対して光を照射するための照射手段と、 この照射手段が照射した光が前記基板表面で反射された
光の強度を検出する検出手段と、 この検出手段が検出する光の強度が極大値をとったとき
に、前記形成手段による薄膜の形成を中断して、基板上
に前記第２形成手段による形成を所定時間だけ行った後
に、形成手段による薄膜の形成を再開させる形成制御手
段とを具備することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項３】 前記形成手段によって形成される薄膜
が、多結晶薄膜であることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の薄膜形成装置。 - 【請求項４】 前記形成手段が、化学気相成長法を用い
たものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３
記載の薄膜形成装置。 - 【請求項５】 前記形成手段によって形成される薄膜
が、アルミニウムを主成分とするものであることを特徴
とする請求項１ないし請求項４記載の薄膜形成装置。 - 【請求項６】 前記形成手段によって形成される薄膜が
アルミニウムを主成分とするものであり、第２形成手段
によって形成される薄膜がチタンを主成分とするもので
あることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6177351A JP2648098B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 薄膜形成装置 |
| KR1019950022799A KR0152369B1 (ko) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | 박막 형성 장치 및 방법 |
| GB9515563A GB2291890B (en) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | Thin-film formation device and method |
| US08/882,106 US5793479A (en) | 1994-07-29 | 1997-06-25 | Thin-film formation device and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6177351A JP2648098B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845851A JPH0845851A (ja) | 1996-02-16 |
| JP2648098B2 true JP2648098B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=16029456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6177351A Expired - Fee Related JP2648098B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 薄膜形成装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793479A (ja) |
| JP (1) | JP2648098B2 (ja) |
| KR (1) | KR0152369B1 (ja) |
| GB (1) | GB2291890B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2841339B1 (fr) | 2002-06-19 | 2004-09-10 | Centre Nat Rech Scient | Supports anti-reflechissants et supports amplificateurs de contraste pour la lumiere polarisee en reflexion |
| JP3920802B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2007-05-30 | Ｊｓｒ株式会社 | 配線、電極およびそれらの形成方法 |
| DE102004034448B4 (de) * | 2004-07-16 | 2008-08-14 | Qimonda Ag | Verfahren zum Messen einer Schichtdicke einer Schicht auf einem Siliziumsubstrat und Satz von mindestens zwei Halbleiterprodukten |
| GB0516477D0 (en) | 2005-08-11 | 2005-09-14 | Optical Reference Systems Ltd | Apparatus for measuring semiconductor physical characteristics |
| JP5798669B2 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-10-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法、並びに上記評価方法に用いられる評価装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB627776A (en) * | 1946-04-15 | 1949-08-16 | Kodak Ltd | Improvements in or relating to a method and apparatus for forming low reflection coatings |
| US3892490A (en) * | 1974-03-06 | 1975-07-01 | Minolta Camera Kk | Monitoring system for coating a substrate |
| DE3270551D1 (en) * | 1981-03-16 | 1986-05-22 | Energy Conversion Devices Inc | Optical methods for controlling layer thickness |
| US4676646A (en) * | 1985-10-15 | 1987-06-30 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method and apparatus for controlling thickness of a layer of an optical data storage device by measuring an optical property of the layer |
| JPS63502542A (ja) * | 1985-08-07 | 1988-09-22 | オ−ストラリア国 | 成長する合金薄膜の均一性の制御 |
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