JPH05156427A - 薄膜形成方法および装置 - Google Patents
薄膜形成方法および装置Info
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- JPH05156427A JPH05156427A JP32444791A JP32444791A JPH05156427A JP H05156427 A JPH05156427 A JP H05156427A JP 32444791 A JP32444791 A JP 32444791A JP 32444791 A JP32444791 A JP 32444791A JP H05156427 A JPH05156427 A JP H05156427A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 成膜に対する低コスト化および量産化を可能
にする。 【構成】 蒸発源３より蒸着用蒸発粒子を発生し、蒸着
用蒸発粒子と反応して化合物を生成する原料気体をガス
噴出口６より導入し、高周波電源９から高周波を高周波
印加用コイル５に印加して蒸着用蒸発粒子を高励起化す
るとともに、イオン源４より基体２表面にイオン照射を
施す。
にする。 【構成】 蒸発源３より蒸着用蒸発粒子を発生し、蒸着
用蒸発粒子と反応して化合物を生成する原料気体をガス
噴出口６より導入し、高周波電源９から高周波を高周波
印加用コイル５に印加して蒸着用蒸発粒子を高励起化す
るとともに、イオン源４より基体２表面にイオン照射を
施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、シリコンウェハ等の
基体上に化合物薄膜を形成する薄膜形成方法および装置
に関するものである。
基体上に化合物薄膜を形成する薄膜形成方法および装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄膜形成方法としてイオン蒸着法
（ＩＶＤ法）がある。イオン蒸着法は、真空蒸着とイオ
ン照射とを同時または交互あるいは真空蒸着の後でイオ
ン照射を行うことにより、基体の材料に関係なく密着性
の優れた結晶性の良い膜を形成する方法である。
（ＩＶＤ法）がある。イオン蒸着法は、真空蒸着とイオ
ン照射とを同時または交互あるいは真空蒸着の後でイオ
ン照射を行うことにより、基体の材料に関係なく密着性
の優れた結晶性の良い膜を形成する方法である。
【０００３】このイオン蒸着法により、例えばＡｌＮ，
ＴｉＮ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＢＮ等の窒化化合物薄膜やＳｉＯ
2 等の酸化化合物薄膜などをある基体上に形成する場
合、膜を構成する元素（例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｂ
等）からなる蒸発粒子を基体上に真空蒸着させ、それと
同時または交互に、または蒸着後に、窒素イオン
（Ｎ+ ）や酸素イオン（Ｏ+ ）を照射することにより、
基体表面上で窒化反応または酸化反応が起こり、基体上
に窒化化合物薄膜や酸化化合物薄膜が形成される。
ＴｉＮ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＢＮ等の窒化化合物薄膜やＳｉＯ
2 等の酸化化合物薄膜などをある基体上に形成する場
合、膜を構成する元素（例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｂ
等）からなる蒸発粒子を基体上に真空蒸着させ、それと
同時または交互に、または蒸着後に、窒素イオン
（Ｎ+ ）や酸素イオン（Ｏ+ ）を照射することにより、
基体表面上で窒化反応または酸化反応が起こり、基体上
に窒化化合物薄膜や酸化化合物薄膜が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、均一な薄膜を得るために基体表面に到達す
る蒸発粒子が過不足なく全て窒化反応または酸化反応す
るように、イオン（Ｎ+ ，Ｏ+ ）の照射量に対する基体
に到達する蒸発粒子の割合を調整しながら成膜を行って
いく必要がある。したがって、成膜速度はイオン源から
単位時間当たりに供給されるイオンの最大量（最大ビー
ム量）によって決まり、その量はイオン源のもつ定格に
よって決定される。そのため、定格の小さいイオン源で
は供給できるＮ+ またはＯ+ のビーム量は少なく、成膜
に長時間を費やしてしまう。また、イオン源の定格を大
きくすると、その分ビーム量は多く取れるようになり成
膜速度が速くなるが、電源設備などが大型になり装置の
価格が高価になってしまう。いずれにおいても成膜に対
するコストが高くなり、量産性に欠けてしまう。
の構成では、均一な薄膜を得るために基体表面に到達す
る蒸発粒子が過不足なく全て窒化反応または酸化反応す
るように、イオン（Ｎ+ ，Ｏ+ ）の照射量に対する基体
に到達する蒸発粒子の割合を調整しながら成膜を行って
いく必要がある。したがって、成膜速度はイオン源から
単位時間当たりに供給されるイオンの最大量（最大ビー
ム量）によって決まり、その量はイオン源のもつ定格に
よって決定される。そのため、定格の小さいイオン源で
は供給できるＮ+ またはＯ+ のビーム量は少なく、成膜
に長時間を費やしてしまう。また、イオン源の定格を大
きくすると、その分ビーム量は多く取れるようになり成
膜速度が速くなるが、電源設備などが大型になり装置の
価格が高価になってしまう。いずれにおいても成膜に対
するコストが高くなり、量産性に欠けてしまう。
【０００５】この発明の目的は、成膜に対する低コスト
化および量産化を可能にする薄膜形成方法および装置を
提供することである。
化および量産化を可能にする薄膜形成方法および装置を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の薄膜形成
方法は、蒸着用蒸発粒子およびこの蒸着用蒸発粒子と反
応して化合物を生成する原料気体の少なくとも一方を高
励起化して基体表面に供給するとともに、基体表面にイ
オン照射を施すことを特徴とする。請求項２記載の薄膜
形成装置は、蒸発源と、原料気体導入手段と、高励起化
手段と、イオン源とを備えている。蒸発源により蒸着用
蒸発粒子を発生し、原料気体導入手段により蒸着用蒸発
粒子と反応して化合物を生成する原料気体を導入し、高
励起化手段により蒸着用蒸発粒子および原料気体の少な
くとも一方を高励起化するようになっている。
方法は、蒸着用蒸発粒子およびこの蒸着用蒸発粒子と反
応して化合物を生成する原料気体の少なくとも一方を高
励起化して基体表面に供給するとともに、基体表面にイ
オン照射を施すことを特徴とする。請求項２記載の薄膜
形成装置は、蒸発源と、原料気体導入手段と、高励起化
手段と、イオン源とを備えている。蒸発源により蒸着用
蒸発粒子を発生し、原料気体導入手段により蒸着用蒸発
粒子と反応して化合物を生成する原料気体を導入し、高
励起化手段により蒸着用蒸発粒子および原料気体の少な
くとも一方を高励起化するようになっている。
【０００７】
【作用】この発明の構成によれば、蒸発源により発生し
た蒸着用蒸発粒子および原料気体導入手段により導入し
た原料気体のうち、少なくとも一方を高励起化手段によ
り高励起化して基体表面に供給することにより、基体表
面で蒸着用蒸発粒子と原料気体の化合物を生成し薄膜を
形成する。この際、イオン源より基体表面にイオン照射
を施すのは、膜の密着性の向上および結晶化の促進をは
かるためである。したがって、イオン源の負荷は膜の密
着性の向上および結晶化の促進をはかるためだけとなる
ので低減し、イオン源の定格を小さくすることが可能に
なり、装置の小型化および低価格化がはかれる。また、
成膜速度は、基体表面に供給される蒸着用蒸発粒子およ
び原料気体の量とそれらの励起化される程度によって決
まり、イオン照射量に関係ないため、高速の成膜が可能
になる。その結果、成膜に対する低コスト化および量産
化を可能にすることができる。
た蒸着用蒸発粒子および原料気体導入手段により導入し
た原料気体のうち、少なくとも一方を高励起化手段によ
り高励起化して基体表面に供給することにより、基体表
面で蒸着用蒸発粒子と原料気体の化合物を生成し薄膜を
形成する。この際、イオン源より基体表面にイオン照射
を施すのは、膜の密着性の向上および結晶化の促進をは
かるためである。したがって、イオン源の負荷は膜の密
着性の向上および結晶化の促進をはかるためだけとなる
ので低減し、イオン源の定格を小さくすることが可能に
なり、装置の小型化および低価格化がはかれる。また、
成膜速度は、基体表面に供給される蒸着用蒸発粒子およ
び原料気体の量とそれらの励起化される程度によって決
まり、イオン照射量に関係ないため、高速の成膜が可能
になる。その結果、成膜に対する低コスト化および量産
化を可能にすることができる。
【０００８】
【実施例】この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１はこの発明の一実施例の薄膜形成装置の概観図
である。図１において、１は基体ホルダ、２は基体、３
は蒸発源、４はイオン源、５は高周波印加用コイル、６
はガス噴出口（原料気体導入手段）、７は膜厚モニタ、
８はイオン電流測定器であり、これらは図示していない
真空容器（真空チャンバ）内に収納されている。９は高
周波電源であり、高周波印加用コイル５とともに高励起
化手段１０を構成する。
る。図１はこの発明の一実施例の薄膜形成装置の概観図
である。図１において、１は基体ホルダ、２は基体、３
は蒸発源、４はイオン源、５は高周波印加用コイル、６
はガス噴出口（原料気体導入手段）、７は膜厚モニタ、
８はイオン電流測定器であり、これらは図示していない
真空容器（真空チャンバ）内に収納されている。９は高
周波電源であり、高周波印加用コイル５とともに高励起
化手段１０を構成する。
【０００９】この薄膜形成装置は、蒸発源３より蒸着用
蒸発粒子を発生し、蒸着用蒸発粒子と反応して化合物を
生成する原料気体をガス噴出口６より導入し、高周波電
源９から高周波を高周波印加用コイル５に印加して蒸着
用蒸発粒子を高励起化するとともに、イオン源４より基
体２表面にイオン照射を施すようになっている。以下、
この薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法について説明す
る。
蒸発粒子を発生し、蒸着用蒸発粒子と反応して化合物を
生成する原料気体をガス噴出口６より導入し、高周波電
源９から高周波を高周波印加用コイル５に印加して蒸着
用蒸発粒子を高励起化するとともに、イオン源４より基
体２表面にイオン照射を施すようになっている。以下、
この薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法について説明す
る。
【００１０】まず、シリコンウェハ上にＳｉ3 Ｎ4 膜を
形成する場合について述べる。はじめに、シリコンウェ
ハを基体２として基体ホルダ１に設置した後、真空チャ
ンバ（図示せず）を所定の真空度に保持する。その後、
蒸発源３より膜を構成する元素のＳｉ（蒸着用蒸発粒
子）を蒸発させ、その時にガス噴出口６からＮ2 ガス
（原料気体）を基体２表面に吹き付けながら行う。そし
て、この基体２に吹き付けるガス噴出口６からのガス流
量やイオン源４から流れ出すガス流量を調整することに
より、真空チャンバ内のガス圧をプラズマが起ち易い約
１．０×１０ -4Torr程度にし、高周波電源９から高周波
印加用コイル５に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加し
て、蒸発源３と基体２との間でプラズマを発生させる。
この時の高周波電源９の投入電力は約５００Ｗである。
形成する場合について述べる。はじめに、シリコンウェ
ハを基体２として基体ホルダ１に設置した後、真空チャ
ンバ（図示せず）を所定の真空度に保持する。その後、
蒸発源３より膜を構成する元素のＳｉ（蒸着用蒸発粒
子）を蒸発させ、その時にガス噴出口６からＮ2 ガス
（原料気体）を基体２表面に吹き付けながら行う。そし
て、この基体２に吹き付けるガス噴出口６からのガス流
量やイオン源４から流れ出すガス流量を調整することに
より、真空チャンバ内のガス圧をプラズマが起ち易い約
１．０×１０ -4Torr程度にし、高周波電源９から高周波
印加用コイル５に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加し
て、蒸発源３と基体２との間でプラズマを発生させる。
この時の高周波電源９の投入電力は約５００Ｗである。
【００１１】そしてそれと同時にイオン源４より窒素イ
オンあるいは不活性ガス（例えばＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ等）
からなるイオンを基体２上に照射を行い、膜の密着性の
向上や結晶化の促進をはかる。この際、イオン電流測定
器８を用いて基体２に到達するイオンの個数を調整す
る。つぎに、シリコンウェハ上にＳｉＯ2 膜を形成する
場合については、ガス噴出口６から原料気体としてＯ2
ガスを基体２表面に吹き付けながら行い、イオン源４よ
り酸素イオンあるいは不活性ガス（例えばＮｅ，Ａｒ，
Ｋｒ等）からなるイオンを基体２上に照射を行うほか
は、Ｓｉ3 Ｎ4 膜を形成する場合と同様である。
オンあるいは不活性ガス（例えばＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ等）
からなるイオンを基体２上に照射を行い、膜の密着性の
向上や結晶化の促進をはかる。この際、イオン電流測定
器８を用いて基体２に到達するイオンの個数を調整す
る。つぎに、シリコンウェハ上にＳｉＯ2 膜を形成する
場合については、ガス噴出口６から原料気体としてＯ2
ガスを基体２表面に吹き付けながら行い、イオン源４よ
り酸素イオンあるいは不活性ガス（例えばＮｅ，Ａｒ，
Ｋｒ等）からなるイオンを基体２上に照射を行うほか
は、Ｓｉ3 Ｎ4 膜を形成する場合と同様である。
【００１２】この実施例では、蒸発源３より蒸発したＳ
ｉの蒸発粒子がプラズマ中を通過して基体２に到達する
ので、プラズマ通過中に蒸発粒子が高励起化され活性化
された状態で基体２に到達する。一方基体２表面では常
にＮ2 ガス（Ｏ2 ガス）が吹き付けられているので、高
励起化された蒸発粒子が基体２表面に到達した際、Ｎ 2
ガス（Ｏ2 ガス）と結合しＳｉ3 Ｎ4 膜（ＳｉＯ2 膜）
を堆積していく。この際、膜の組成は、蒸発源３からの
蒸発量やプラズマを発生させるための投入電力や基体２
に吹き付けるガス流量やイオン照射量によってコントロ
ールし、基体２であるシリコンウェハ上にＳｉ3 Ｎ4 膜
（ＳｉＯ2 膜）を形成していく。
ｉの蒸発粒子がプラズマ中を通過して基体２に到達する
ので、プラズマ通過中に蒸発粒子が高励起化され活性化
された状態で基体２に到達する。一方基体２表面では常
にＮ2 ガス（Ｏ2 ガス）が吹き付けられているので、高
励起化された蒸発粒子が基体２表面に到達した際、Ｎ 2
ガス（Ｏ2 ガス）と結合しＳｉ3 Ｎ4 膜（ＳｉＯ2 膜）
を堆積していく。この際、膜の組成は、蒸発源３からの
蒸発量やプラズマを発生させるための投入電力や基体２
に吹き付けるガス流量やイオン照射量によってコントロ
ールし、基体２であるシリコンウェハ上にＳｉ3 Ｎ4 膜
（ＳｉＯ2 膜）を形成していく。
【００１３】したがって、成膜速度は、Ｓｉの蒸発量と
その蒸発粒子の励起化される程度と原料気体の吹き付け
量によって決まり、イオン源４からのビーム量に関係な
いため、高速の成膜が可能となり、高スループット，低
コスト化が実現でき、量産性が高くなる。従来技術で述
べたイオン蒸着法と比べ、成膜速度は材料によって異な
るが約３〜５倍になる。
その蒸発粒子の励起化される程度と原料気体の吹き付け
量によって決まり、イオン源４からのビーム量に関係な
いため、高速の成膜が可能となり、高スループット，低
コスト化が実現でき、量産性が高くなる。従来技術で述
べたイオン蒸着法と比べ、成膜速度は材料によって異な
るが約３〜５倍になる。
【００１４】また、イオン源４の負荷は、膜の密着性の
向上および結晶化の促進をはかるためだけとなるので低
減し、イオン源４の定格を小さくすることが可能にな
り、装置の小型化および低価格化がはかれる。以上のよ
うにこの実施例によれば、成膜に対する低コスト化およ
び量産化を可能にすることができる。
向上および結晶化の促進をはかるためだけとなるので低
減し、イオン源４の定格を小さくすることが可能にな
り、装置の小型化および低価格化がはかれる。以上のよ
うにこの実施例によれば、成膜に対する低コスト化およ
び量産化を可能にすることができる。
【００１５】また、基体２近傍でプラズマを発生させて
成膜を行うため、Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 膜等の絶縁膜
を成膜する際に問題となるイオン照射に伴うチャージア
ップを緩和させながら成膜が可能であり、窒化絶縁膜や
酸化絶縁膜の成膜に大変適している。また、従来のイオ
ンプレーティングやプラズマＣＶＤ等の他の成膜手法で
あれば密接性をよくするために基体温度を３００℃以上
や５００℃以上にする必要があったが、この実施例では
イオン蒸着法の特徴の１つである室温で行うことができ
る。したがって、高温加熱が不可能な基体（例えば高分
子材料）上への成膜に大変適している。
成膜を行うため、Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 膜等の絶縁膜
を成膜する際に問題となるイオン照射に伴うチャージア
ップを緩和させながら成膜が可能であり、窒化絶縁膜や
酸化絶縁膜の成膜に大変適している。また、従来のイオ
ンプレーティングやプラズマＣＶＤ等の他の成膜手法で
あれば密接性をよくするために基体温度を３００℃以上
や５００℃以上にする必要があったが、この実施例では
イオン蒸着法の特徴の１つである室温で行うことができ
る。したがって、高温加熱が不可能な基体（例えば高分
子材料）上への成膜に大変適している。
【００１６】なおこの実施例では、蒸着用蒸発粒子（Ｓ
ｉ）を高励起化したが、蒸着用蒸発粒子と原料気体の両
方または原料気体のみを高励起化するようにしてもよ
い。また、高励起化するために高周波放電を用いたが、
高周波放電，マイクロ波放電，直流放電さらには光や紫
外線を用いてもよいし、またそれらを２つ以上組み合わ
せてもよい。
ｉ）を高励起化したが、蒸着用蒸発粒子と原料気体の両
方または原料気体のみを高励起化するようにしてもよ
い。また、高励起化するために高周波放電を用いたが、
高周波放電，マイクロ波放電，直流放電さらには光や紫
外線を用いてもよいし、またそれらを２つ以上組み合わ
せてもよい。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、蒸発源により発生し
た蒸着用蒸発粒子および原料気体導入手段により導入し
た原料気体のうち、少なくとも一方を高励起化手段によ
り高励起化して基体表面に供給することにより、基体表
面で蒸着用蒸発粒子と原料気体の化合物を生成し薄膜を
形成する。この際、イオン源より基体表面にイオン照射
を施すのは、膜の密着性の向上および結晶化の促進をは
かるためである。したがって、イオン源の負荷は膜の密
着性の向上および結晶化の促進をはかるためだけとなる
ので低減し、イオン源の定格を小さくすることが可能に
なり、装置の小型化および低価格化がはかれる。また、
成膜速度は、基体表面に供給される蒸着用蒸発粒子およ
び原料気体の量とそれらの励起化される程度によって決
まり、イオン照射量に関係ないため、高速の成膜が可能
になる。その結果、成膜に対する低コスト化および量産
化を可能にすることができる。
た蒸着用蒸発粒子および原料気体導入手段により導入し
た原料気体のうち、少なくとも一方を高励起化手段によ
り高励起化して基体表面に供給することにより、基体表
面で蒸着用蒸発粒子と原料気体の化合物を生成し薄膜を
形成する。この際、イオン源より基体表面にイオン照射
を施すのは、膜の密着性の向上および結晶化の促進をは
かるためである。したがって、イオン源の負荷は膜の密
着性の向上および結晶化の促進をはかるためだけとなる
ので低減し、イオン源の定格を小さくすることが可能に
なり、装置の小型化および低価格化がはかれる。また、
成膜速度は、基体表面に供給される蒸着用蒸発粒子およ
び原料気体の量とそれらの励起化される程度によって決
まり、イオン照射量に関係ないため、高速の成膜が可能
になる。その結果、成膜に対する低コスト化および量産
化を可能にすることができる。
【図１】この発明の一実施例の薄膜形成装置の概観図で
ある。
ある。
２ 基体 ３ 蒸発源 ４ イオン源 ５ 高周波印加用コイル ６ ガス噴出口（原料気体導入手段） ９ 高周波電源 １０ 高励起化手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鞍谷 直人 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 蒸着用蒸発粒子およびこの蒸着用蒸発粒
子と反応して化合物を生成する原料気体の少なくとも一
方を高励起化して基体表面に供給するとともに、前記基
体表面にイオン照射を施すことを特徴とする薄膜形成方
法。 - 【請求項２】 蒸着用蒸発粒子を発生する蒸発源と、前
記蒸着用蒸発粒子と反応して化合物を生成する原料気体
を導入する原料気体導入手段と、前記蒸着用蒸発粒子お
よび前記原料気体の少なくとも一方を高励起化する高励
起化手段と、イオン源とを備えた薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32444791A JPH05156427A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 薄膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32444791A JPH05156427A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 薄膜形成方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156427A true JPH05156427A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=18165915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32444791A Pending JPH05156427A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 薄膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05156427A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251269A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Shinku Kikai Kogyo Kk | イオンプレ−テイング方法および装置 |
| JPS6196721A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 被膜形成方法 |
| JPS61246361A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-11-01 | Toray Ind Inc | コ−テイング層の製造方法および装置 |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP32444791A patent/JPH05156427A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251269A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Shinku Kikai Kogyo Kk | イオンプレ−テイング方法および装置 |
| JPS6196721A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 被膜形成方法 |
| JPS61246361A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-11-01 | Toray Ind Inc | コ−テイング層の製造方法および装置 |
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