JPH04103769A - レーザｃｖｄ装置 - Google Patents

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ＣＶＤ装置に関し、特に試料を走査す
るためのＸＹステージ及びチャンバの構造に関する。

〔従来の技術〕

し「ザＣＶＤ装置では、励起源であるレーザ光を導入す
るためにチャンバ壁面にガラス窓（レーザ光を透過する
材質）が設けられている。また、レーザＣＶＤによる局
所堆積を利用して薄膜のバターニングを行うことを目的
とするレーザＣＶＤ装置では、通常レーザ光に対して試
料を走査するための手段としてＸＹステージが用いられ
ている。

従来のレーザＣＶＤ装置では、ＸＹステージの設置位置
として次の２通りの方法が採用されていた。

（ｉ）ＸＹステージを全てチャンバ内（化合物気体雰囲
気中）に設置するもの（チャンバ内部型と呼ぶ）。例え
ば、特願昭６１−２２０１５８号に一例がみられる。今
、第３図にこの従来例の構成を示す。第３図においては
ＸＹステージ１は全てチャンバ２内に配置されており、
励起源であるレーザ光を導入するためにチャンバ２の上
壁面にガラス窓３が設けられている。該ガラス窓３の下
側には試料４が、ガラス窓３の上側には対物レンズ５が
配置されている。

（ｉｉ）チャンバ全体をＸＹステージで移動させるもの
で、この場合ＸＹステージは全てチャンバの外部に置か
れる（チャンバ外部型と呼ぶ）。この例としては、文献
（１）　Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、　８５
゜４９６（１９８７）　　　（２＞　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、Ｌｅｔｔ、　　４３゜９４６　（１９８３）　　等
にみられる。これらの例における構成を第４図（Ａ）〜
（Ｃ）に示す。同図において、ＸＹステージ１はその全
体がチャンバ２の下側外部に設置されており、チャンバ
２全体をＸＹステージ１で移動させると共に試料４（同
図Ｂ）にはガラス窓３を介して対物レンズ５でレーザ光
が集光されるように構成されている。なお、対物レンズ
５の上方にはグイクロイックミラー６が配置されており
、第４図（Ａ）、（Ｃ）においてレーザ７からのレーザ
光は光学シャッタ８、レンズ９を経た後、グイクロイッ
クミラー６に導かれるように構成されている。また、第
４図（Ａ）において、符号９ａはモニタ、９ｂはコンピ
ュータ、９Ｃはインタフェース、３７は反射光照明器、
３８は透過光照明器、３９は反射ミラー　３６はカメラ
である。また、第４図（Ｃ）において、符号９ｄはフォ
トダイオード、９ｅは光導電効果を利用したビジコン、
９ｆはモニタ、９ｇはホストコンビコータ、９ｈは制御
装置、４１は受光部、４２はアイピース、４３は光源、
４４は制御信号を示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の従来例では、特に大型の試料を扱
う上で、それぞれ次に示すような問題が存在する。

（１）第３図に示すチャンバ内部型の問題この形式では
ＸＹステージ１全体をチャンバ２内に設置するため、プ
ロセス上必要な空間以上に、チャンバ２の内容積が大き
くなる欠点が存在する。

これは、ＸＹステージ１の投影床面積が、試料４の面積
の４倍程度を必要とするためで、避けることができない
。

また、６インチ角のストロークを考えた場合でも、機構
部品が占有する体積を除いて３０〜４０１の空間が発生
するが、将来の応用が見込まれる４５０Ｍ角のＬＣＤ　
（液晶デイスプレィ）用ガラス基板を試料として考えた
場合には、その容積は数百１にものぼってしまう。この
ため、チャンバ２の内部雰囲気を置換するための排気時
間、化合物気体の消費量等を考えれば実用的な装置構成
とは言えないことは明らかである。

（ｉｉ）第４図（Ａ）〜（Ｃ）に示すチャンバ外部型の
問題 この場合は、チャンバ２の容積を最小限に小さくできる
利点はあるが、チャンバ２の壁面に取り付けるガラス窓
３の板厚と対物レンズ５の関係が問題となってくる。通
常、チャンバ２内に試料４を設置した後の雰囲気置換に
は、真空排気系が採用されるため、ガラス窓３は１気圧
の圧力差で破壊されないだけの板厚にしなければならな
い。しかしながら、試料４の面積が大きくなり、これを
カバーするためにガラス窓３の面積を広げていくと、こ
れが急速に厚くなってしまう。例えば、有効エリア４０
０市角のガラス窓３の場合十数ｍｍの板厚のガラスが必
要となる。一方で、レーザ光を数μｍ以下の径で集光で
きるような対物レンズ５ではその作動距離を１５玉以上
とることが技術的に困難であり、上述のような厚いガラ
ス窓３を使用した装置は構成できない。

本発明の目的は上述した問題に２みなされたもので、試
料の外形寸法によらずガラス窓の板厚を比較的薄いもの
に保つことができ、しかもチャンバ内部型の場合よりも
チャンバ容積を小さくでき、装置も小型にできるレーザ
ＣＶＤ装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、解離反応により導電性物質を形成する化合物
気体を含む雰囲気中に配置された試料上にレーザ光を集
光照射して、主にこの照射点での局部的な温度上昇によ
る熱ＣＶＤ作用により、前記照射点近傍に導電性物質を
局所堆積させ、さらに前記レーザ光に対して試料を相対
的に走査することにより、前記試料上に導電性物質を連
続的に堆積して配線を形成するレーザＣＶＤ装置におい
て、前記試料をレーザ光に対して相対的に走査する手段
としてＸＹステージを用い、かつこのＸＹステージの２
軸のうちの１軸を、試料を前記化合物気体雰囲気中に保
持するために使用するチャンバ内に設置し、他の１軸を
チャンバ全体を動かすようにチャンバ外に設置するよう
に構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、ＸＹステージの１軸をチャンバ内に、
もう１軸をチャンバ全体を動かすようにチャンバの外部
に置くことにより、チャンバの外部に置くステージの移
動方向にのみ長さをとった、細長いガラス窓でよいため
板厚が薄くても圧力差に耐えられる。したがって、ガラ
ス窓の板厚を比較的薄くしたままで、大型試料に対応で
きる。さらに、上記構成によりチャンバ内部型の場合よ
りもチャンバ容積を小さくでき、装置も小型化できる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係るレーザＣＶＤ装置の一実施例を示
す全体構成図である。本実施例では、レーザ１０として
ＡｒレーザあるいはＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第
２高調波（ＳＨ光）等の可視レーザを、原料化合物とし
てダンゲステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）　　を使用
して、ＬＳＩチップ上又はＬＣＤ用基板上にタングステ
ンの配線をＣｖＤにより形成する場合を示している。

原料化合物のＷ　（Ｃｏ）　ａは室温で固体であり、リ
ザーバ１１と呼ぶ容器中で加熱されガス化される。

このときの飽和蒸気圧は６５°Ｃで約１．２Ｔ。

ｒｒである。ガス化した−（ＣＯ）　ｇはキャリアガス
１２　（本実施例ではアルゴンを用いた）と混合して１
気圧程度で化合物気体１３としてチャンバ１４内に送ら
れる。これは、ガス化したＷ（ＣＯ）ｓの蒸気圧が小さ
いためである。

チャンバ１４内は、化合物気体１３で満たされており、
試料１５はこのチャンバ１４の中に配置され、載物台１
６に内蔵のヒータで雰囲気ガス温度程度に加熱されてい
る。これは、Ｗ（ＣＯ）６が試料１５の表面に再凝集し
ないためである。この状態で、試料１５の表面にレーザ
光１７を集光することにより、レーザ光照射部近傍にタ
ングステン薄膜が堆積する。

レーザ光の集光径が２μｍ程度のとき、Ａｒレーザの場
合は１０　ＱｍＷ程度、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ
のＳＨ光の場合は平均出力１ｍｌ程度とすることで、堆
積が行われる。

配線を形成するには、ＸＹステージ１８．１９により試
料１５を走査すればよい。このようにすれば、タングス
テン堆積が連続して横方向につながっていき、タングス
テンによる配線となる。このときのＸＹステージ１８．
１９の移動速度は０゜５μｍ　／　ｓ〜５μｍ／ｓ程度
である。

第２図は本発明によるＸＹステージ１８．１９とチャン
バ１４との関係を示す斜視図である。同図に示すように
、Ｘ軸のＸＹステージ１８はチャンバ１４の下に、一方
Ｙ軸のＸＹステージ１９はチャンバ１４内に配置されて
いる。したがって、Ｘ軸ストローク方向（矢印Ａ方向）
にはチャンバ１４ごと移動させるので、チャンバ１４の
上壁面に設けたガラス窓２０は試料１５の全面を覆う必
要はない。なお、矢印ＢはＹ軸ストローク方向を示す。

ガラス窓２０の開口寸法は、短辺側は２０市程度、長辺
側は試料１５のＸ方向の寸法と同程度となっている。こ
のように、短辺側の寸法は試料寸法によらず２０胚程度
でよいため、４５０ｍｍ角の試料１５の場合でも厚み３
〜４　ｍｍのガラス窓２０で充分１気圧の差圧に耐えら
れる。また、チャンバ１４はＹ軸にみを覆えばよいので
、ＸＹステージ全体を内蔵する場合に比べて小型にでき
、６インチ角の試料１５が対象の場合でチャンバ１４の
内部空間は１０１程度（機構部品の占有体積は除く）と
なる。

また、第１図に示すように、レーザ光１７はビームエキ
スパンダ２１で拡大された後、対物レンズ２２で試料１
５上に集光されるようになっているが、この対物レンズ
２２としては焦点距離１１ｍ＋＋＋、作動距離１４．５
Ｍのものを使用した。したがって、ガラス窓２０の板厚
が３〜４ｍｍであれば、対物レンズ２２の上下ストロー
クの余裕を数ｍＩ＋＋とることができ、充分実用的なシ
ステムとなる。

対物レンズ２２は接眼２３あるいはＴＶ左カメラ４での
観察用のレンズを兼ねているため、短焦点（焦点距離１
１■）のものが必要となる。なお、第１図において、符
号２５はモニタ、２６はヒータ、２７はグイクロイック
ミラー、２８は排ガス処理部、２９は排気ガスを示す。

また、前記チャンバ１４の左側壁には開閉ｉ３０が設け
られている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るレーザＣＶＤ装置によ
れば、ＸＹステージの２軸のうち、１軸をチャンバ内部
に、もう１軸をチャンバ全体を移動するようにチャンバ
外部に設置した構成とすることにより、対象となる試料
の外形寸法によらず、レーザ光導入用のガラス窓の板厚
を比較的薄いものに保つことができ、光学系の設計・製
作を可能とするばかりでなく、ＸＹステージ全体をチャ
ンバ内に組み込む従来に比べてチャンバ自身の内容積を
格段に小さくすることが可能となり、大型の試料に対し
てレーザＣＶＤによる金属薄膜のパターニング技術の適
用が可能になるという種々の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザＣＶＤ装置の一実施例を示
す全体構成図、第２図は第１図に示す実施例のチャンバ
及びＸＹステージの関係を示す斜視図、第３図及び第４
図（Ａ）、（Ｃ）はそれぞれ従来例の構成を示す模式図
、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）のＢ部の拡大断面図であ
る。 １０・・・・・・レーザ、 １４・・・・・・チャンバ、 １５・・・・・・試料、 １７・・・・・・レーザ光、 １８．１９・・・・・・ｘＹステージ、２０・・・・・
・ガラス窓、 ２１・・・・・・ビームエキスパンダ、２２・・・・・
・対物レンズ。 出　願　人　　日本電気株式会社 代　理　人　　弁理士　山内梅雄 第２図 第４図（Ｃ，）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、解離反応により導電性物質を形成する化合物気体を
   含む雰囲気中に配置された試料上にレーザ光を集光照射
   して、主にこの照射点での局部的な温度上昇による熱Ｃ
   ＶＤ作用により、前記照射点近傍に導電性物質を局所堆
   積させ、さらに前記レーザ光に対して試料を相対的に走
   査することにより、前記試料上に導電性物質を連続的に
   堆積して配線を形成するレーザＣＶＤ装置において、前
   記試料をレーザ光に対して相対的に走査する手段として
   ＸＹステージを用い、かつこのＸＹステージの２軸のう
   ちの１軸を、試料を前記化合物気体雰囲気中に保持する
   ために使用するチャンバ内に設置し、他の１軸をチャン
   バ全体を動かすようにチャンバ外に設置するようにした
   ことを特徴とするレーザＣＶＤ装置。 ２、レーザ光はビームエキスパンダで拡大された後、対
   物レンズで試料上に集光されて成る請求項１記載のレー
   ザＣＶＤ装置。