JPS58191432A - 薄膜の形成法 - Google Patents
薄膜の形成法Info
- Publication number
- JPS58191432A JPS58191432A JP57075639A JP7563982A JPS58191432A JP S58191432 A JPS58191432 A JP S58191432A JP 57075639 A JP57075639 A JP 57075639A JP 7563982 A JP7563982 A JP 7563982A JP S58191432 A JPS58191432 A JP S58191432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thin
- thin film
- gas
- anode
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/40—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
- H10P14/42—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials using a gas or vapour
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(1)発明の技術分野 。
本発明は金属、半導体、絶縁体等の薄膜の形成法に関し
、段差号有する面に対して所望の膜厚にて薄膜【形成す
ることができる薄膜の形成法に関するものである。
、段差号有する面に対して所望の膜厚にて薄膜【形成す
ることができる薄膜の形成法に関するものである。
(21技術の背景
従来、金属や絶縁物の薄@は、電子装置の製造特に集積
回路等の半導体装置の製造に重要な役割を果してきた0
その生成方法として、真空蒸着法。
回路等の半導体装置の製造に重要な役割を果してきた0
その生成方法として、真空蒸着法。
気相底長法あるいはスパッタリング法が使用されて来た
。これらの生成方法は各々の特徴があり、適宜選択され
て用いられる。
。これらの生成方法は各々の特徴があり、適宜選択され
て用いられる。
一万、薄膜全生成する時に要求されるもののひとつにけ
、膜厚の均一性がある。ICやL8Iの#市に於ては、
大口径シリコンウェハーの金IWK亘ってできるたけ同
じ膜厚で生成場せることが、勇品の歩留りt高めるため
に必要と濱れる。
、膜厚の均一性がある。ICやL8Iの#市に於ては、
大口径シリコンウェハーの金IWK亘ってできるたけ同
じ膜厚で生成場せることが、勇品の歩留りt高めるため
に必要と濱れる。
(3)従来技術と間睡点
*71!蒸着法は拳も取り扱6パラメータが少ない簡便
な薄膜の生成方法でlS6が、これ拡基本的には煮蒸発
源から薄膜の原料を蒸発させるため、蒸着すべき基体の
表面に凸凹がある場合は、その側面にはほとんど嘆が形
成されない欠点を有する。
な薄膜の生成方法でlS6が、これ拡基本的には煮蒸発
源から薄膜の原料を蒸発させるため、蒸着すべき基体の
表面に凸凹がある場合は、その側面にはほとんど嘆が形
成されない欠点を有する。
これば、セlレフシャドー効果と呼ばれる現象で、第1
図fal 、 lblに示すよろに、シリコン基体1上
にの薄l[を蒸着すると、4の部分にはほとんどアIレ
ミニウムの付着がない。スパッタリング法は、真空原発
法に比べて蒸発源がけるかに大きくIrs発源と拳)言
ろべきダーゲットを用いるが、これとて飛び出す原子ゐ
6いは分子は方向性tもりておシ、基本的には、第1図
に示したのと同じ間@を有する。但り真空蒸発法に比べ
て薄Iv!(1)均一性は改善できる。また、基板に到
達した薄膜金形氏丁べ金材料の原子あるいは分子が充分
大きなエイlレキ−【持つている場合には、その表面に
於て、1v子又は分子が自由(移動する距離が長くなり
、結果的に薄膜の均一性が改善できる。この目的で、上
述の各方法について、基板tF9T足の温度に加熱する
ことも行われている。さらに、気相成長法によれば、粒
子は一般に方向性tもたないから、基板の凸凹に拘らず
一様な薄fXVI−形板できる。この方法によれば、一
般にl!2図に示した断面形状の薄膜が得られる。第2
図では、基板l及び2の表面上と2の911面4におい
て、はぼ等しい膜厚の薄膜が形成場れていることを示し
ている。しかし、この方法においては、薄膜は一様に被
*されるものの、基板表面の凸凹はそのまま博M!X表
面の凸凹となっており表面の平担性を改善することはで
きない。
図fal 、 lblに示すよろに、シリコン基体1上
にの薄l[を蒸着すると、4の部分にはほとんどアIレ
ミニウムの付着がない。スパッタリング法は、真空原発
法に比べて蒸発源がけるかに大きくIrs発源と拳)言
ろべきダーゲットを用いるが、これとて飛び出す原子ゐ
6いは分子は方向性tもりておシ、基本的には、第1図
に示したのと同じ間@を有する。但り真空蒸発法に比べ
て薄Iv!(1)均一性は改善できる。また、基板に到
達した薄膜金形氏丁べ金材料の原子あるいは分子が充分
大きなエイlレキ−【持つている場合には、その表面に
於て、1v子又は分子が自由(移動する距離が長くなり
、結果的に薄膜の均一性が改善できる。この目的で、上
述の各方法について、基板tF9T足の温度に加熱する
ことも行われている。さらに、気相成長法によれば、粒
子は一般に方向性tもたないから、基板の凸凹に拘らず
一様な薄fXVI−形板できる。この方法によれば、一
般にl!2図に示した断面形状の薄膜が得られる。第2
図では、基板l及び2の表面上と2の911面4におい
て、はぼ等しい膜厚の薄膜が形成場れていることを示し
ている。しかし、この方法においては、薄膜は一様に被
*されるものの、基板表面の凸凹はそのまま博M!X表
面の凸凹となっており表面の平担性を改善することはで
きない。
コンタクト形成方法としては、特開昭54−44474
号公報にて、[極意の周縁のみ?ポリシリコンで覆い、
電極配線?形成すべき表面の平担化【図ること力i提案
されているが、ポリシリコンの気相成長とドフイエ7ト
ングといろ余分の工St必要とすることに46゜ (41発明の目的 本発明は、L述0〕よ当な従来の薄膜形成方法では得ら
れない平担な薄膜表面?より簡単な工程で実損す6新規
な手法を提供するものであるり(5)発明の構成 り記の目的は、本発明によれば、成長方向に大きな異方
性?持たない薄膜の氏長と、該薄膜の異方性エツナング
?同時に行なろことを特徴とする薄;遍υ)形成法とす
ることにより達成される。
号公報にて、[極意の周縁のみ?ポリシリコンで覆い、
電極配線?形成すべき表面の平担化【図ること力i提案
されているが、ポリシリコンの気相成長とドフイエ7ト
ングといろ余分の工St必要とすることに46゜ (41発明の目的 本発明は、L述0〕よ当な従来の薄膜形成方法では得ら
れない平担な薄膜表面?より簡単な工程で実損す6新規
な手法を提供するものであるり(5)発明の構成 り記の目的は、本発明によれば、成長方向に大きな異方
性?持たない薄膜の氏長と、該薄膜の異方性エツナング
?同時に行なろことを特徴とする薄;遍υ)形成法とす
ることにより達成される。
本発明は、基本的に方向性を持たない薄膜の形成と、基
本的に方向性のある該薄膜のエツチング會同−反応室内
にて同時に実施する所に特徴がある薄膜の形成方法であ
く)。従って、本発明の実施では、該反応室内には、薄
膜の原料となるガスとa薄a!エツナングするガスを含
み、薄膜の形成速度は、エツチンク速度より大きくする
必要がある。しかし、本発明の実施に先だって、前記エ
ツチングガスで基板表面のエツチングによる清浄化を行
ろことができる。
本的に方向性のある該薄膜のエツチング會同−反応室内
にて同時に実施する所に特徴がある薄膜の形成方法であ
く)。従って、本発明の実施では、該反応室内には、薄
膜の原料となるガスとa薄a!エツナングするガスを含
み、薄膜の形成速度は、エツチンク速度より大きくする
必要がある。しかし、本発明の実施に先だって、前記エ
ツチングガスで基板表面のエツチングによる清浄化を行
ろことができる。
(6)発明の実施例
実施例1
次に本発明の実施例として、ICやL S 1. U)
配線材料として最も多く用いられているアIレミニウム
薄膜の形成について説明す6o第3図は本発明1*施す
る反応a直の主要断面構造を示す。5n石英べIレジャ
ーであり、6と7は各々力フード、アノードであり、力
′ノード6を接地した場合、アノード7に高周波電力會
印加す60鉄高周波電力の周波数は、良く用いら。れ6
13.5MHzでよい。8は薄膜?付着すべき基板で、
その断面構造はたとえば、第4図aの様に急峻な断差の
あるものでよい。第4図において、lはシリコン基板で
、2は、StO,膜である1)llI3図に戻って、7
の中心に設けられたガス導入口9からAt(CH,)、
ガスとHl及びCCt、ガスを混合して導入する。これ
に先たちlOからは真空ポンプで反応室内St−排気し
減圧状態とする。ガスU)流lは、たとえばAt(CH
s )sは200 cc/mi n 、 H,は500
cc/min。
配線材料として最も多く用いられているアIレミニウム
薄膜の形成について説明す6o第3図は本発明1*施す
る反応a直の主要断面構造を示す。5n石英べIレジャ
ーであり、6と7は各々力フード、アノードであり、力
′ノード6を接地した場合、アノード7に高周波電力會
印加す60鉄高周波電力の周波数は、良く用いら。れ6
13.5MHzでよい。8は薄膜?付着すべき基板で、
その断面構造はたとえば、第4図aの様に急峻な断差の
あるものでよい。第4図において、lはシリコン基板で
、2は、StO,膜である1)llI3図に戻って、7
の中心に設けられたガス導入口9からAt(CH,)、
ガスとHl及びCCt、ガスを混合して導入する。これ
に先たちlOからは真空ポンプで反応室内St−排気し
減圧状態とする。ガスU)流lは、たとえばAt(CH
s )sは200 cc/mi n 、 H,は500
cc/min。
CC1、は150 / c c / m i nである
。反応管内の圧力が約0. I To’;rになる様に
圧力調整を台い、7に前記高周波電力全豹IKW印加す
る。
。反応管内の圧力が約0. I To’;rになる様に
圧力調整を台い、7に前記高周波電力全豹IKW印加す
る。
これにより、6と7の間では、高周波グロー放電がおこ
り、ガスはプラズマ状態そして一部はイ4−ン状!IK
なる。プラズマ中で解離したAj(e)Iρ。
り、ガスはプラズマ状態そして一部はイ4−ン状!IK
なる。プラズマ中で解離したAj(e)Iρ。
はAt?放Ifル、8の表面に付着する・CCt。
i混入しない場合には、At薄膜は、第2図の3に示す
様に等号註付層丁aが、CCt4も同じくプラズマ中で
解離し、一部ct十及びCtI+のイ4ン會生成丁6た
め、これらのイオンが7の1−(718の表面にほぼ垂
直に照射され、該Aj薄映會基4[にf!直方向からエ
ツチングする機構が1リロわることになる。こ(JJ異
方性エツチングは、第4図に示した急峻な810 、嗅
の側壁に付着し’1−Atfエツチングしないから、本
発明の実施の薄膜形成過程の進行に伴い、第4図(bl
σ月1に示すようなAt薄膜の形状となり、最終的にけ
第4図(C)の12の様に、At表面全平担化できる。
様に等号註付層丁aが、CCt4も同じくプラズマ中で
解離し、一部ct十及びCtI+のイ4ン會生成丁6た
め、これらのイオンが7の1−(718の表面にほぼ垂
直に照射され、該Aj薄映會基4[にf!直方向からエ
ツチングする機構が1リロわることになる。こ(JJ異
方性エツチングは、第4図に示した急峻な810 、嗅
の側壁に付着し’1−Atfエツチングしないから、本
発明の実施の薄膜形成過程の進行に伴い、第4図(bl
σ月1に示すようなAt薄膜の形状となり、最終的にけ
第4図(C)の12の様に、At表面全平担化できる。
第4図の例では、l及び2の上のAt薄膜の膜厚は約0
5μ肩であっても1μの酸化1[2)段差【充分カバー
して平担化することができる。このことは、IC及びL
SIの配線を多層化する上できわめて有用である。第5
図は、第4図+c+の最終構造全実現する過程【示す計
算例をプロットしたもので、シリコン基板上にO1μの
辱さのStO,があり、これに、薄膜の付層速gtrs
50 oX/mIn 、 工、 + 7 り速g、6
s4oo1.itnとした時の各経過時間t(min)
における成膜状況を示している。
5μ肩であっても1μの酸化1[2)段差【充分カバー
して平担化することができる。このことは、IC及びL
SIの配線を多層化する上できわめて有用である。第5
図は、第4図+c+の最終構造全実現する過程【示す計
算例をプロットしたもので、シリコン基板上にO1μの
辱さのStO,があり、これに、薄膜の付層速gtrs
50 oX/mIn 、 工、 + 7 り速g、6
s4oo1.itnとした時の各経過時間t(min)
における成膜状況を示している。
実際の応用では、第6図に示す様なLSIのスlレホー
ルコンダクトの形成がある3 13tip型シリコン基
板、14はn十智拡散層、15は8tOtll、1 ’
は本発明の実施によるアルミニウム薄膜である。17に
示したコンタクトポータレは、直径05μm以下であり
、15の膜厚はl/Jsa鯵Etつでもアルミニウム配
線と14との嵐好fjコンダクトが実現できる。
ルコンダクトの形成がある3 13tip型シリコン基
板、14はn十智拡散層、15は8tOtll、1 ’
は本発明の実施によるアルミニウム薄膜である。17に
示したコンタクトポータレは、直径05μm以下であり
、15の膜厚はl/Jsa鯵Etつでもアルミニウム配
線と14との嵐好fjコンダクトが実現できる。
本発明の実施け、第3図に示した反応製置に限るもので
なく、基本的原at同じくする他のf2111も考えら
れる。また、ここでは、最も実用的なアルミニウム薄膜
の形成の例についてIl@したか他の金属、たとえば、
タングステン、そI+ 7デン、ダンクIf 、チタン
、ジセコニウムあ、かいはこれらのシリサイド、シリコ
ン、ケルマニウムなどの半導体薄膜名らKsIo□S
’ mN4si’ a @ 05 、A Z @ 03
などの絶縁膜の形成にも各々の付着ガスとエツチングガ
スを選ぶことによって使用し得る。即ち薄膜形成の原料
ガスとしては、それらの元素を成分に含む塩化物、フッ
化物、ヨウ化物濱らに、アルキIし金属化合物など比較
市原気圧の高い材料愛用い、それらと混合するエツチン
グ用ガスとしてn、CCt* 。
なく、基本的原at同じくする他のf2111も考えら
れる。また、ここでは、最も実用的なアルミニウム薄膜
の形成の例についてIl@したか他の金属、たとえば、
タングステン、そI+ 7デン、ダンクIf 、チタン
、ジセコニウムあ、かいはこれらのシリサイド、シリコ
ン、ケルマニウムなどの半導体薄膜名らKsIo□S
’ mN4si’ a @ 05 、A Z @ 03
などの絶縁膜の形成にも各々の付着ガスとエツチングガ
スを選ぶことによって使用し得る。即ち薄膜形成の原料
ガスとしては、それらの元素を成分に含む塩化物、フッ
化物、ヨウ化物濱らに、アルキIし金属化合物など比較
市原気圧の高い材料愛用い、それらと混合するエツチン
グ用ガスとしてn、CCt* 。
8iC14,BC4I等の塩化物あるいはCF番。
CF(F、等のフッ化炭素系化合物を用いればよい・1
!II例2 本発明の装置としては、薄膜形成ガスとエツチングガス
を必ずしも同時に混合する必要はない。たとえば大きな
排気能力?もっ装置を用いた時に社、薄膜形成ガスのみ
tチャンバー内に導入して、所定の基板にあソり厚くな
い厚さの膜管形成し、続いて、同−チャンバー内のガス
管エツチングガスに置換せしめて所定の厚さ骸薄膜のエ
ツチングを行い、このことのくりかえしによヴて所望の
厚さの薄*vi−形成してもよい。
!II例2 本発明の装置としては、薄膜形成ガスとエツチングガス
を必ずしも同時に混合する必要はない。たとえば大きな
排気能力?もっ装置を用いた時に社、薄膜形成ガスのみ
tチャンバー内に導入して、所定の基板にあソり厚くな
い厚さの膜管形成し、続いて、同−チャンバー内のガス
管エツチングガスに置換せしめて所定の厚さ骸薄膜のエ
ツチングを行い、このことのくりかえしによヴて所望の
厚さの薄*vi−形成してもよい。
実施例3
本発明の実施は、嘔らに絶縁膜の形成にも有効である。
ICの製造に最も一般的に用いられる絶縁膜として、S
iQ、があるが、この薄膜の形成にどいて本発明1*施
する方法【次に述べる・ 反応ガスとしては、sho、の原料であ68iH。
iQ、があるが、この薄膜の形成にどいて本発明1*施
する方法【次に述べる・ 反応ガスとしては、sho、の原料であ68iH。
とOa!用い、1らにエツチング用としてCF。
を混入する。混入割合は、前述のAt薄膜の形成におけ
る実施に準する。用いるガスはSムH6の代ヤニ8量C
1,98凰C1m 、 S i He L m 1”
モjく、CF4の代りに、CC1,、BCl、でもよし
1゜この他の絶縁薄膜として、S + 3N 4 、8
’ ON st全形成6場合は、0!の代りに、ある
いはそれに加えてNH,y(用い、At10g 全形成
する場合は、反応ガスとして、AtCt3#、6いはA
t(CH,)、などのアIレキルアルミニウム化合物を
利用すれば良い。
る実施に準する。用いるガスはSムH6の代ヤニ8量C
1,98凰C1m 、 S i He L m 1”
モjく、CF4の代りに、CC1,、BCl、でもよし
1゜この他の絶縁薄膜として、S + 3N 4 、8
’ ON st全形成6場合は、0!の代りに、ある
いはそれに加えてNH,y(用い、At10g 全形成
する場合は、反応ガスとして、AtCt3#、6いはA
t(CH,)、などのアIレキルアルミニウム化合物を
利用すれば良い。
(7)発明の効果
上記の通り、本発明では成長方向に大きな異芳性會持た
ない薄膜の成長と、該薄膜の異方性エツチング全同時に
行なろことにより薄膜全形成するので、表面段差部は該
薄膜材料で埋込まれ、且つ該薄膜の表面が平担化される
。これにより、表面の段差は緩衝され、後続する表面処
理?確実に行なうことができ、信頼性向上に有利で1島
る。装置面からも、同一の装置で、薄膜の成長とエツチ
ングを行え60ノで簡便である。
ない薄膜の成長と、該薄膜の異方性エツチング全同時に
行なろことにより薄膜全形成するので、表面段差部は該
薄膜材料で埋込まれ、且つ該薄膜の表面が平担化される
。これにより、表面の段差は緩衝され、後続する表面処
理?確実に行なうことができ、信頼性向上に有利で1島
る。装置面からも、同一の装置で、薄膜の成長とエツチ
ングを行え60ノで簡便である。
第1図(aliblおよび第2図は、従来法により薄膜
全形成したときの構造?示す断面図、第3図は本発明の
実mK用いた反応装置の内部構造を示す断面図、第4図
は本発明の実施例にて薄膜t−影形成る過St″説明す
るための各断面図、[5図は第4図の実施例t−実現す
る過1i!示す計算lil會プロットした図、第6図は
、コンタク)*に対し本発明によりアルミニウム薄膜管
形成したとII&J基板の断面閣會示す。 図中、5は石英べiレジャー、6はカツート、7はアノ
ード、8はシリコン基板、9は成長用ガスとエツチング
用ガス!導入するためのガス導入口。 10は排気口、llは成長過程でのアルミニウム薄膜、
t2は平担表mt有する最終のアルミニウム薄膜、13
はシリコン基@、14は拡散層、15は810.膜、I
llは最終のアルミニウム薄at示す・ 第1図 第2図 第3図 14図
全形成したときの構造?示す断面図、第3図は本発明の
実mK用いた反応装置の内部構造を示す断面図、第4図
は本発明の実施例にて薄膜t−影形成る過St″説明す
るための各断面図、[5図は第4図の実施例t−実現す
る過1i!示す計算lil會プロットした図、第6図は
、コンタク)*に対し本発明によりアルミニウム薄膜管
形成したとII&J基板の断面閣會示す。 図中、5は石英べiレジャー、6はカツート、7はアノ
ード、8はシリコン基板、9は成長用ガスとエツチング
用ガス!導入するためのガス導入口。 10は排気口、llは成長過程でのアルミニウム薄膜、
t2は平担表mt有する最終のアルミニウム薄膜、13
はシリコン基@、14は拡散層、15は810.膜、I
llは最終のアルミニウム薄at示す・ 第1図 第2図 第3図 14図
Claims (1)
- 成長方向に大きな異方性金持たない薄膜の成長と誼薄膜
の異方性エツチングを同時に行なうこと1*黴とする薄
膜の形成法口
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075639A JPS58191432A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 薄膜の形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075639A JPS58191432A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 薄膜の形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58191432A true JPS58191432A (ja) | 1983-11-08 |
Family
ID=13582017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57075639A Pending JPS58191432A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 薄膜の形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58191432A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6294960A (ja) * | 1985-10-21 | 1987-05-01 | Nec Corp | 半導体装置の配線方法 |
| JPS6362238A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Toshiba Corp | 薄膜堆積方法 |
| JPS63233549A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成法 |
| JPS63257246A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Hitachi Ltd | プラズマcvd平坦化成膜方法 |
| JPH03104120A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-05-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 薄膜形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57211734A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-25 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1982
- 1982-05-06 JP JP57075639A patent/JPS58191432A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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