JPH03173775A

JPH03173775A - レーザｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH03173775A
Application number: JP1309275A
Authority: JP
Inventors: Shingo Murakami; 進午村上
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-29

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザ光照射部及びその周辺部にＣＶＤ法によ
り選択的に薄膜を形成するレーザＣＶＤ（ｃｈｅｓｌｃ
ａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学蒸着）
装置に関する。

［従来の技術］レーザを光源とするＣＶＤ技術（すなわちレーザＣＶＤ
技術）には、従来、以下に述べるような第１及び第２の
方法がある。

第１の方法は、紫外域に発振線を持つレーザを用い、Ｃ
ＶＤ原料ガス分子の光解離反応を利用して薄膜を形成す
る技術である。従来２．この第１の方法は大面積（たと
えばウェハ全面）への−括成膜工程の低温プロセス化を
目ざして開発されてきたものであり、導電性の金属薄膜
の局所堆積への前記第１の方法の応用例はほとんど報告
されていない。

第２の方法は、可視レーザ光を試料表面に集光すること
によって生じる試料表面の局所加熱を利用して、主にＣ
ＶＤ原料ガス分子の熱解離反応に基づく局所堆積を行う
ものである。この第２の方法の主な応用分野は、導電性
金属薄膜の局所堆積。

特にＬＳＩ等の上での金属配線形成である。使用するレ
ーザは、大多数の場合、アルゴンレーザ。

クリプトンレーザ等の連続発振の可視域レーザである。

金属配線をレーザＣＶＤ技術により形成する場合に、第
２の方法、すなわち可視レーザ光による局所加熱と原料
ガス分子の熱解離反応による方法が選ばれているのは１
次の様な理由からである。

（１）紫外レーザ光による光解離反応のみを利用した方
法では、電気的特性（例えは、抵抗率）の良いものが得
られ難しいこと。

これは、２００ｎｓ　〜３８０ｔｖの波長の光ではＣＶ
Ｄ原料ガス分子を完全に解離する（通常、原料ガス分子
は核となる原子の周辺に多数の基がついており、そのす
べての結合を切らねばならない）だけのエネルギーをフ
ォトンがもっていない為に。

不完全な解離物が混在してしまうことによると考えられ
ている。

（２）薄膜形成の効率を考えた場合、紫外レーザの発振
線が原料ガス分子の吸収線と合致していることが望まし
いが、これは−船釣には難しいこと。

（３）光解離反応は、試料表面に吸着された分子だけで
なく、その上の気相中でも生じる為レーザ光照射部周辺
への不要な堆積が増えてしまうこと。

以上（１）〜（３）の理由から、レーザＣＶＤ技術によ
る金属配県の形成では、可視レーザ光照射によるＣＶＤ
原料ガス分子の熱解離反応を利用する方法（以後、「可
視レーザによる熱ＣＶＤ法」と呼ぶ）が主流となってい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述した可視レーザによる熱ＣＶＤ法に
は次の様な問題点が存在し、ＬＳＩ等の上に金属配線を
形成する場合のプロセス制御の煩雑さの原因となってい
る。

（１）試料の物性（レーザ光吸収率、熱伝導率等）の違
いにより加工条件が大きく変ること。

（２）ＣＶＤプロセスの進行速度が９反応の核となる物
（例えば、解離反応に゛よる活性な生成物が考えられる
）の存在の有無に大きく影響を受けること。

上記（１）、（２）の理由から、ＬＳＩ上での金属配線
形成を例にとると、ｌ！配線間に新たに金属配線を形成
する場合に、ＡＲ配線上でＣＶＤ反応が急速には進行せ
ず、レーザ光の強度を大きくしなければ堆積が始まらな
いという事態が発生する。ここで述べた例の場合には、
−度ＣＶＤ反応が始まると、レーザ光強度が高い為に急
速に薄膜堆積が進行し、プロセス制御が極めて困難であ
る。

本発明の課題は、プロセス制御を容易にかつ安定に行な
うことができるレーザＣＶＤ装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、ＣＶＤ原料ガスと接触する試料表面上
にレーザ光源から出射されたレザー光を照射し、前記Ｃ
ＶＤ原料ガスの解離反応を利用して、前記試料表面上の
実質的なレーザ光照射部分に選択的に薄膜を形成するレ
ーザＣＶＤ装置において、前記レーザ光源として可視域
と紫外域に同時に発振線を有するレーザ光源を使用する
ことを特徴とするレーザＣＶＤ装置が得られる。

［実施例］次に１本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例によるレーザＣＶＤ装置
の構成を示す図である。本実施例では。

レーザ光源としてＡ’　ｒレーザ、原料ガスとしてタン
グステンカルボニルＷ（ＣＯ）６．　クロムカルボニル
Ｃｒ（ＣＯ）６等の金属カルボニルの蒸気を使用する。

原料ガス８は、原料ガス供給系１で約６０℃に加熱、気
化して発生させる。原料ガス自身の蒸気圧はＩ　Ｔｏｒ
ｒ程度と低いので、Ａｒガスをキャリアガス２としてチ
ェンバ３内へ送出する。チェンバ３は、レーザ光を導入
するための窓ガラス（石英製）４がはめ込まれた密閉構
造の容器で、試料５を原料ガス８の雰囲気中に置く役目
をする。ＸＹステージ７の上にある載物台６はヒータで
加熱できる構造とし、試料５を原料ガス８の温度程度に
加熱しなければならない。ＣＶＤ反応で使用されなかっ
た原料ガスは、フィルタを備えた排気ガス処理システム
９で回収する。

本実施例で使用するレーザ光源１３は、Ａｒレーザ光源
である。Ａ「レーザ光源１３は可視領域から紫外領域ま
で１０本程度の発振線を有しているが２本実施例では、
可視域の５１４．５ｎｍの発振線と、　３５１．１〜３
Ｂ３．８ｎ１１の紫外域の発振線を同時に使用する。両
者の出力の比は約１０＝１〜５：１である。原料ガスと
してクロムカルボニルを例にとると、　３５１．１〜３
６３．８ｎｏ＋のレーザ光の多光子吸収によりＣｒ　（
Ｃｏ）　Ｓ、ｎｍｏ〜５が形成される。このような解離
生成物はＣＶＤ反応の核となり熱解離反応による堆積の
引き金となる。

Ａ「レーザ光源１３から出射されたレーザ光はビームエ
キスパンダ１２によってビーム径を太くされ、ダイクロ
イックミラー１１で反射され、対物レンズ１０によって
試料５上に集光される。対物レンズ１０は可視領域から
紫外領域にかけて色消しされていることは言うまでもな
い。また、ダイクロイックミラー１１の利用により顕微
鏡１４゜あるいはモニタテレビ１６をもつＴＶカメラ１
５での同時観察が可能となる。

第２図は本発明の第２の実施例によるレーザＣＶＤ装置
の構成を示す図である。

本実施例では、ビームエキスパンダ１２とダイクロイッ
クミラー１１との間のレーザ光の光路上に、紫外光減衰
器２１が設けられている。他の構成は、第１図のレーザ
ＣＶＤ装置と同じである。

紫外レーザ光による光解離反応は、特に金属配線の形成
開始時あるいはＡＩ配線との接続時には有効であるが、
それ以外の場合にはかならずしも必要ない。窓ガラス４
への解離生成物の付着を考えると、紫外レーザ光を適宜
０Ｎ１０ＦＦする方が望ましい。また、加工する試料に
応じて光解離生成物の発生量を制御することも必要とな
ってくる。そこで、紫外光のみの減衰器２１を置き、必
要に応じて紫外レーザ光を０Ｎ１０ＦＦまたは減衰させ
ることは実用上非常に有効である。

［発明の効果］以上説明した様に本発明は、可視域と紫外域の両方に同
時に発振線を有するレーザを用いることにより、熱解離
反応と光解離反応を併用したＣｖＤ加工が可能となり、
プロセス制御が容易かつ安定にできる様になるという効
果を有する。

３・・・Ａ「レーザ光源、１４・・・顕微鏡、１５・・
・ＴＶ左カメラ１６・・・ＴＶモニタ、２１・・・紫外
光減衰器。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図。第２図は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。１・・・原料ガス供給系、２・・・キャソヤガス、３・
・・チェンバ　４・・・窓ガラス、５・・・試料、６・
・・載物台。

Claims

【特許請求の範囲】

１．ＣＶＤ原料ガスと接触する試料表面上にレーザ光源
から出射されたレザー光を照射し，前記ＣＶＤ原料ガス
の解離反応を利用して，前記試料表面上の実質的なレー
ザ光照射部分に選択的に薄膜を形成するレーザＣＶＤ装
置において，前記レーザ光源として可視域と紫外域に同
時に発振線を有するレーザ光源を使用することを特徴と
するレーザＣＶＤ装置。
２．レーザ光の通路の途中に，前記紫外光を減衰させる
紫外光減衰器を有することを特徴とする請求項１に記載
のレーザＣＶＤ装置。
３．前記レーザ光源として，可視域と紫外域とに同時に
発振線を有するアルゴンレザー光又はクリプトンレーザ
光を出射する光源を使用することを特徴とする請求項１
に記載のレーザＣＶＤ装置。