JPS6311672A - Formation of thin film - Google Patents
Formation of thin filmInfo
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- JPS6311672A JPS6311672A JP15438786A JP15438786A JPS6311672A JP S6311672 A JPS6311672 A JP S6311672A JP 15438786 A JP15438786 A JP 15438786A JP 15438786 A JP15438786 A JP 15438786A JP S6311672 A JPS6311672 A JP S6311672A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は基板上に薄膜パターンを形成する薄膜形成方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film forming method for forming a thin film pattern on a substrate.
従来、基板上に薄膜パターンを形成するにはレジストな
どのマスクを用い、絶縁性基板上に蒸着などで半導体薄
膜を形成するのが一般的である。Conventionally, in order to form a thin film pattern on a substrate, a mask such as a resist is used, and a semiconductor thin film is generally formed on an insulating substrate by vapor deposition or the like.
本発明の目的はレジストなどのマスクを必要とせず、電
子ビームを用いて高純度、高精度の微細な薄膜パターン
の形成を可能ならしめ、かつ電子ビームデポジションに
よって形成される薄膜の表面分析を1その場(in 5
itu)観察′でオージェ分析により行う薄膜形成方法
を提供することにある。The purpose of the present invention is to enable the formation of fine thin film patterns of high purity and precision using electron beams without the need for masks such as resists, and to enable surface analysis of thin films formed by electron beam deposition. 1 in 5
It is an object of the present invention to provide a method for forming a thin film using Auger analysis with observation.
本発明薄膜形成方法は、少なくとも堆積させるべき材料
を構成元素として含んだガスを被堆積基板上に供給し、
基板の所望の部分に電子ビームを照射して、オージェ分
析により堆積薄膜の表面層を分析しながら、前記材料を
基板上に堆積させることを特徴としている。The thin film forming method of the present invention supplies a gas containing at least the material to be deposited as a constituent element onto a substrate to be deposited,
The method is characterized in that the material is deposited on the substrate while a desired portion of the substrate is irradiated with an electron beam and the surface layer of the deposited thin film is analyzed by Auger analysis.
次に、本発明の原理について第3図および第4図を用い
て説明する。Next, the principle of the present invention will be explained using FIGS. 3 and 4.
第3図は電子ビームデポジションの原理を説明するため
の図である。デポジションさせるべき材料を含んだガス
分子31の雰囲気中に、被デポジション基板32を設置
すると、ガス分子31が被デポジション基板32の表面
に吸着する。33はその吸着分子を示している。電子ビ
ーム34を基板32上に照射すると、照射された部分の
雰囲気ガスの吸着分子33が電子ビーム34のエネルギ
ーにより雰囲気ガス吸着分子33に含まれるデポジショ
ン材料元素35と揮発性材料分子36とに分解し、デポ
ジション材料元素35は基板表面に析出する。一方、揮
発性材料分子36は排出される。以上のような原理によ
り被デポジション基板32表面上に電子ビーム照射によ
り、直接、雰囲気ガス中に含まれるデポジション材料を
析出させてパターニングすることができる。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of electron beam deposition. When the substrate 32 to be deposited is placed in an atmosphere of gas molecules 31 containing the material to be deposited, the gas molecules 31 are adsorbed to the surface of the substrate 32 to be deposited. 33 indicates the adsorbed molecules. When the electron beam 34 is irradiated onto the substrate 32, the adsorbed molecules 33 of the atmospheric gas in the irradiated area are converted into the deposition material elements 35 and volatile material molecules 36 contained in the atmospheric gas adsorbed molecules 33 due to the energy of the electron beam 34. Decomposed, the deposition material element 35 is deposited on the substrate surface. Meanwhile, volatile material molecules 36 are discharged. According to the above principle, the deposition material contained in the atmospheric gas can be directly deposited and patterned by electron beam irradiation onto the surface of the deposition target substrate 32.
第4図はオージェ分析の測定構成図を示している。試料
台41上に試料42がセットされており、1〜l0KV
の電子線43を試料42に入射させ、試料42から放出
されるオージェ電子44をオージェ分析器45により捉
えて、試料42の表面分析を行う、オージェ分析では、
試料42を励起する外部プローブとして電子線を使用し
、エネルギー2,000eV以下のオージェ電子を信号
として利用しており、この結果、厚さ20Å以下の元素
分析が可能である。FIG. 4 shows a measurement configuration diagram of Auger analysis. A sample 42 is set on a sample stage 41, and the voltage is 1 to 10 KV.
In Auger analysis, the surface of the sample 42 is analyzed by making an electron beam 43 incident on the sample 42 and capturing Auger electrons 44 emitted from the sample 42 with an Auger analyzer 45.
An electron beam is used as an external probe to excite the sample 42, and Auger electrons with an energy of 2,000 eV or less are used as a signal. As a result, elemental analysis of a thickness of 20 Å or less is possible.
本発明は、第4図で示したオージェの表面分析法を電子
ビームデポジションで堆積した薄膜の表面分析に適用し
たものであり、電子ビームデポジションに用いる電子ビ
ームとオージェ分析に用いる電子ビームを同一にするこ
とにより、電子ビームデポジションで堆積する薄膜の表
面分析を1その場(in 5itu)15を察′にて行
うことができる。The present invention applies the Auger surface analysis method shown in FIG. 4 to the surface analysis of thin films deposited by electron beam deposition, and the electron beam used for electron beam deposition and the electron beam used for Auger analysis are By making them identical, surface analysis of thin films deposited by electron beam deposition can be performed in situ 15.
以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は本実施例で用いる装置の構成図である。本装
置は電子ビーム照射系109.試料室107、オージェ
分析器112.及び雰囲気ガス材料収納室101とから
構成されている。本実施例においては、タングステン(
ν)を構成元素として含む六フフ化タングステン(%I
F、)102を雰囲気ガスとして用い、集束された電子
ビームによりSi基板106上にWをデポジションさせ
た。 WF、102を雰囲気ガス材料収納室101に入
れ、WをデポジションさせるSL基板106を試料とし
て試料台105にセットした6Si基板106はバッフ
アートフッ酸処理を行い、表面洗浄したものを用いた。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus used in this embodiment. This device has an electron beam irradiation system 109. Sample chamber 107, Auger analyzer 112. and an atmospheric gas material storage chamber 101. In this example, tungsten (
ν) as a constituent element (% I
W was deposited on the Si substrate 106 by a focused electron beam using F, ) 102 as an atmospheric gas. WF, 102 was placed in the atmosphere gas material storage chamber 101, and the 6Si substrate 106 set on the sample stage 105 using the SL substrate 106 on which W was deposited as a sample was subjected to buffer art hydrofluoric acid treatment and the surface was cleaned.
試料室107を1O−i0Torr程度以上の高真空に
排気した。雰囲気ガス材料であるWF、 102は大気
中では液体であるが、真空にひくことにより、容易にガ
ス化する。このVF、102ハ配管103 を通り、マ
スフローコントローラ104により流量制御され、試料
室107内へ導入される。試料室107に供給されたw
F、 102は試料である基板205に接し、基板20
5上にwF、分子が吸着する。試料室107の圧力はI
X 10−’Torr程度である。一方、電子ビーム
ガン110より発した電子ビーム111を収束レンズ1
08で収束してSi基板106上の所望の部分に照射す
ることにより、Si基板106表面上に吸着されたWF
、を分解する。その分解の結果VF、はWとFとに分か
れ、WはSi基板106上に析出する。Fは揮発ガスで
あるので排出される。The sample chamber 107 was evacuated to a high vacuum of approximately 10-i0 Torr or more. WF, 102, which is an atmospheric gas material, is a liquid in the atmosphere, but is easily gasified by applying a vacuum. The VF, 102, passes through the pipe 103 and is introduced into the sample chamber 107 with its flow rate controlled by the mass flow controller 104. w supplied to sample chamber 107
F, 102 is in contact with the substrate 205 which is the sample;
wF molecules are adsorbed onto 5. The pressure in the sample chamber 107 is I
It is approximately X 10-'Torr. On the other hand, the electron beam 111 emitted from the electron beam gun 110 is
By converging and irradiating a desired part on the Si substrate 106 at 08, the WF adsorbed on the surface of the Si substrate 106 is
, is decomposed. As a result of the decomposition, VF is separated into W and F, and W is deposited on the Si substrate 106. Since F is a volatile gas, it is emitted.
このようにしてWがSi基板106上に析出される。In this way, W is deposited on the Si substrate 106.
第2図は電子ビームの照射時間と、タングステン(V)
、フッ素(F)、シリコン(Si)のオージェ信号(V
:179eV、 F:647eV、 Si:92eV)
強度との測定結果を示している。Wのオージェ信号強度
は電子ビーム照射時間と共に増大し、約10分間の照射
時間で飽和する。これはWのオージェ電子の脱出深さが
数10人と小さいためである。SL信号強度は、電子ビ
ーム照射時間と共に減少するが、これはシリコン基板表
面がWによって覆われるためである6Fのオージェ信号
強度は電子ビーム照射時間に対して一定である。Figure 2 shows the electron beam irradiation time and tungsten (V)
, fluorine (F), silicon (Si) Auger signal (V
: 179eV, F: 647eV, Si: 92eV)
It shows the measurement results with strength. The W Auger signal intensity increases with the electron beam irradiation time and is saturated after about 10 minutes of irradiation time. This is because the escape depth of Auger electrons in W is small, on the order of several dozen. The SL signal intensity decreases with the electron beam irradiation time, but this is because the silicon substrate surface is covered with W. The 6F Auger signal intensity is constant with the electron beam irradiation time.
このように、本発明によれば、デポジションさせるべき
材料を含んだガス雰囲気中において基板上に電子ビーム
を照射し、基板上に雰囲気ガスに含まれるデポジション
材料をデポジションさせる際、 in 5ituにオー
ジェ分析を行い、デポジション薄膜の表面分析を行うこ
とができるので、高純度、高精度の薄膜を形成すること
ができる。As described above, according to the present invention, when irradiating an electron beam onto a substrate in a gas atmosphere containing a material to be deposited and depositing a deposition material contained in the atmospheric gas onto the substrate, in 5 itu Since it is possible to perform Auger analysis and surface analysis of the deposited thin film, it is possible to form a highly pure and highly accurate thin film.
本実施例では、デポジション材料としてWを含むVFs
を雰囲気ガスとして用いたが、その他にも原料として
vcQ、、wcΩ5.νBr、等を用いればWが堆積で
きる。又、構成元素としてMoを含むMo(Cs)I、
)2、構成元素としてAQを含むAQ(co、L、構成
元素としてCrを含むCr(C,H,)、等の有機金属
化合物に対しても同様の効果を示す、 Mo (c、
Hs )2 を用いるとM。In this example, VFs containing W is used as a deposition material.
was used as the atmospheric gas, but other raw materials were vcQ, wcΩ5. W can be deposited by using νBr, etc. Also, Mo(Cs)I containing Mo as a constituent element,
) 2, Mo (c,
M using Hs )2.
が堆積され、Al2(CI+3)、を用いるとAQが堆
積され、Cr (Cs Ha )zを用いると、Crが
堆積される。またMoCQ、 、Moar5等を用いれ
ばMoを堆積できる。同様にしてTaCf1. 、Ta
Br5 等でTa 、 TiI、等でTi 、 Zr1
.等でZrが堆積できる。以上述べたAn、Mo、w、
Ti等はIC,LSIニおいて配線、ゲート電極等に用
いることができる。is deposited, Al2(CI+3) is used to deposit AQ, and Cr(Cs Ha )z is used to deposit Cr. Furthermore, Mo can be deposited using MoCQ, Moar5, or the like. Similarly, TaCf1. , Ta
Br5 etc. for Ta, TiI, etc. for Ti, Zr1
.. Zr can be deposited by An, Mo, w mentioned above,
Ti and the like can be used for wiring, gate electrodes, etc. in ICs and LSIs.
また本発明の方法で堆積できる薄膜材料は何も金属に限
るわけではない。例えば原料としてSiH4ガスを用い
ればSi膜を堆積できる。一方BCQ、やBBr、を用
いればBを、POCQ3 を用いればPを堆積でき、ま
た基板中にこのBやPをドープできる。更に基板上での
流量比や圧力を調整すればBやPがドープされたSi膜
を基板上に形成できる。また前記のようにBやPを堆積
あるいはドープできるから、SiやGaAs等の半導体
基板表面にpn接合を形成することができる。Furthermore, the thin film materials that can be deposited by the method of the present invention are not limited to metals. For example, if SiH4 gas is used as a raw material, a Si film can be deposited. On the other hand, if BCQ or BBr is used, B can be deposited, and if POCQ3 is used, P can be deposited, and B or P can be doped into the substrate. Further, by adjusting the flow rate ratio and pressure on the substrate, a Si film doped with B or P can be formed on the substrate. Furthermore, since B or P can be deposited or doped as described above, a pn junction can be formed on the surface of a semiconductor substrate such as Si or GaAs.
またTiCQ4 ガスと、N2ガスとを同時に基板表面
上に供給して電子ビームを照射することによってTiN
を堆積できる。I Ti1.とNzwri(N(czl
z〕*でもTiNを形成できる。末だ5i(OCzHs
)4を用いればSi0□を、Ta (OCi Hs )
sを用いればTa2O,を形成できる。In addition, by simultaneously supplying TiCQ4 gas and N2 gas onto the substrate surface and irradiating it with an electron beam, TiN
can be deposited. I Ti1. and Nzwri(N(czl
z]* can also form TiN. Sueda 5i (OCzHs
)4, Si0□ can be changed to Ta (OCi Hs )
If s is used, Ta2O can be formed.
また前記BCl21 r BBr、と前記金属形成材料
とを同時に用いるとポライド膜を形成できる。Further, when the BCl21 r BBr and the metal forming material are used simultaneously, a poride film can be formed.
以上説明したように本発明によれば、電子ビームデポジ
ションによって薄膜パターンを簡単に形成でき、かつ形
成される薄膜の表面分析をin 5itUにオージェ分
析により行うことができるので、高純度、高精度の微細
な薄膜パターンを容易に得ることができる効果を有する
ものである。As explained above, according to the present invention, a thin film pattern can be easily formed by electron beam deposition, and the surface analysis of the formed thin film can be performed in 5 itU by Auger analysis, resulting in high purity and high precision. This has the effect that a fine thin film pattern can be easily obtained.
第1図は本発明の一実施例を説明するための電子ビーム
デポジション装置の構成図、第2図はWF。
ソースを用いた場合の電子ビーム照射時間に対するシ、
F、Si元素のin 5itu Iij!察したオージ
ェ信号強度の測定結果を示す図、第3図は電子ビームデ
ポジションの原理を説明するための図、第4図はオージ
ェ分析の測定構成を示す図である。
31・・・ガス分子、32,42,106・・・基板(
試料)、33・・・吸着分子、34,43,111・・
・電子ビーム、35・・・デポジション材料元素、36
・・・揮発性材料分子、45,112・・・オージェ分
析器、102・・・wF。FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam deposition apparatus for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a WF. The difference in electron beam irradiation time when using a source,
F, Si element in 5itu Iij! FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of electron beam deposition, and FIG. 4 is a diagram illustrating the measurement configuration of Auger analysis. 31... Gas molecules, 32, 42, 106... Substrate (
sample), 33...adsorbed molecules, 34,43,111...
・Electron beam, 35...Deposition material element, 36
...Volatile material molecules, 45,112...Auger analyzer, 102...wF.
Claims (1)
含んだガスを被堆積基板上に供給し、基板の所望の部分
に電子ビームを照射して、オージェ分析により堆積薄膜
の表面層を分析しながら、前記材料を基板上に堆積させ
ることを特徴とする薄膜形成方法。(1) Supplying a gas containing at least the material to be deposited as a constituent element onto the substrate to be deposited, irradiating a desired portion of the substrate with an electron beam, and analyzing the surface layer of the deposited thin film by Auger analysis, A method for forming a thin film, comprising depositing the material on a substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15438786A JPS6311672A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Formation of thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15438786A JPS6311672A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Formation of thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311672A true JPS6311672A (en) | 1988-01-19 |
| JPH0559991B2 JPH0559991B2 (en) | 1993-09-01 |
Family
ID=15583021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15438786A Granted JPS6311672A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Formation of thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6311672A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033351A (en) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Sony Corp | Method of forming wiring |
| KR20220046670A (en) * | 2019-08-16 | 2022-04-14 | 상하이 인스티튜트 오브 마이크로시스템 앤드 인포메이션 테크놀로지, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈 | High-throughput vapor deposition apparatus and vapor deposition method |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP15438786A patent/JPS6311672A/en active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033351A (en) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Sony Corp | Method of forming wiring |
| KR20220046670A (en) * | 2019-08-16 | 2022-04-14 | 상하이 인스티튜트 오브 마이크로시스템 앤드 인포메이션 테크놀로지, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시즈 | High-throughput vapor deposition apparatus and vapor deposition method |
| JP2022545076A (en) * | 2019-08-16 | 2022-10-25 | 中国科学院上海微系統与信息技術研究所 | High-throughput vapor deposition device and vapor deposition method |
| US12209311B2 (en) | 2019-08-16 | 2025-01-28 | Shanghai Institute Of Microsystem And Information Technology, Chinese Academy Of Sciences | High-throughput vapor deposition apparatus and vapor deposition method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0559991B2 (en) | 1993-09-01 |
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