JPS6217179A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPS6217179A JPS6217179A JP15596385A JP15596385A JPS6217179A JP S6217179 A JPS6217179 A JP S6217179A JP 15596385 A JP15596385 A JP 15596385A JP 15596385 A JP15596385 A JP 15596385A JP S6217179 A JPS6217179 A JP S6217179A
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Landscapes
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光励起することにより薄膜を形成する方法に
関する。
関する。
近年、半導体デバイス製造プロセスにおいては、光ＣＶ
Ｄなどのプロセス技術が、プロセスの低温化、工程短縮
などをもたらすものとして盛んに研究開発されている。
Ｄなどのプロセス技術が、プロセスの低温化、工程短縮
などをもたらすものとして盛んに研究開発されている。
光ＣＶＤの光誘起反応を生じさせる光源としては、多く
は物質に電子励起を起こし得る紫外光源が用いられてき
た。その中でもパルス紫外光源は、照射する光の特性を
適切に選ぶことにより、照射部からの熱の広がりを抑え
ながら光照射部の加熱を行うことができるために、微細
パターンを直接基板上に形成できる利点を有する。この
種の光源としては、エキシマレーザやＮｄ ： ＹＡＧ
レーザの第４高調波システムが知られている。基板を石
英、ＣＶＤガスとしてＣｒ （Ｃｏ ） ６．レーザ光
源としてＫｒＦエキシマレーザを用いた実験で、光ＣＶ
Ｄ反応過程における光加熱効果が膜質改善に大きな効果
を持つことが、１９８４年のコンファレンス・オン・レ
ーザ・アンド・エレクトロ・オプティクス〔ＣＬ Ｅ
０（Ｃｏｎｆｅｒｎｃｅ ｏｎ Ｌａ５ｅｒｓ ａｎｄ
Ｂｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ） ）のテクニカル
ダイジェスト ＦＤ−６２２２ページ記載の論文で、構
出等により明らかにされている。また、光源としてＮｄ
：ＹＡＧレーザの第４高調波を用いた同様な実験と、熱
水がり・のシミュレーション計算とから、パルスレーザ
光を用いれば、堆積膜の光照射部からの広がりを１μｍ
以下と微小にできることが、第２７回半導体集積回路シ
ンポジウム（１９８４年１２月４日）講演論文集ページ
６に、食型等により示されている。これらの結果は、繰
り返しパルス紫外光源が光ＣＶＤ光源として有用である
ことを明らかにしている。
は物質に電子励起を起こし得る紫外光源が用いられてき
た。その中でもパルス紫外光源は、照射する光の特性を
適切に選ぶことにより、照射部からの熱の広がりを抑え
ながら光照射部の加熱を行うことができるために、微細
パターンを直接基板上に形成できる利点を有する。この
種の光源としては、エキシマレーザやＮｄ ： ＹＡＧ
レーザの第４高調波システムが知られている。基板を石
英、ＣＶＤガスとしてＣｒ （Ｃｏ ） ６．レーザ光
源としてＫｒＦエキシマレーザを用いた実験で、光ＣＶ
Ｄ反応過程における光加熱効果が膜質改善に大きな効果
を持つことが、１９８４年のコンファレンス・オン・レ
ーザ・アンド・エレクトロ・オプティクス〔ＣＬ Ｅ
０（Ｃｏｎｆｅｒｎｃｅ ｏｎ Ｌａ５ｅｒｓ ａｎｄ
Ｂｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ） ）のテクニカル
ダイジェスト ＦＤ−６２２２ページ記載の論文で、構
出等により明らかにされている。また、光源としてＮｄ
：ＹＡＧレーザの第４高調波を用いた同様な実験と、熱
水がり・のシミュレーション計算とから、パルスレーザ
光を用いれば、堆積膜の光照射部からの広がりを１μｍ
以下と微小にできることが、第２７回半導体集積回路シ
ンポジウム（１９８４年１２月４日）講演論文集ページ
６に、食型等により示されている。これらの結果は、繰
り返しパルス紫外光源が光ＣＶＤ光源として有用である
ことを明らかにしている。
しかしながらこれらの例を含む従来のレーザを用いたＣ
ＶＤ方法では、照射するレーザ光の光強度はＣＶＤ時間
中一定に保たれ、その一定値の大きさを選ぶことだけで
最適照射条件を求めていたので、この従来の光ＣＶＤ方
法には以下のような重大な欠点があった。
ＶＤ方法では、照射するレーザ光の光強度はＣＶＤ時間
中一定に保たれ、その一定値の大きさを選ぶことだけで
最適照射条件を求めていたので、この従来の光ＣＶＤ方
法には以下のような重大な欠点があった。
以下に、紫外パルス光源により石英基板上へのＣｒ（Ｃ
ｏ）ｇからのクロム膜形成を例にとって、従来法の欠点
とその原因について説明する。石英基板は、紫外光に対
し透明であり、基板の吸収による加熱効果は無視できる
。この場合の、ＣＶＤ膜の温度上昇について考察する。
ｏ）ｇからのクロム膜形成を例にとって、従来法の欠点
とその原因について説明する。石英基板は、紫外光に対
し透明であり、基板の吸収による加熱効果は無視できる
。この場合の、ＣＶＤ膜の温度上昇について考察する。
照射するレーザ光の強度はＣＶＤ時間中一定とする。Ｃ
ＶＤ開始直後にはレーザ光の吸収は、基板表面に吸着し
たＣＶＤガスと気相のＣＶＤガスとにより起こる。
ＶＤ開始直後にはレーザ光の吸収は、基板表面に吸着し
たＣＶＤガスと気相のＣＶＤガスとにより起こる。
この段階では、基板表面の温度上昇は僅かであり、主に
光化学反応による分解物が、基板上に堆積する。時間の
経過と共に、基板表面の堆積層の厚みが増加すると、堆
積層に吸収されるレーザ光の割合が増える結果、ＣＶＤ
膜のピーク表面温度は上昇してゆく。膜温度の上昇は膜
の質を向上させるが、過大な温度上昇は膜の蒸散を起こ
すため、上昇させ得る温度には上限がある。膜温度の上
昇は、ＣＶＤ膜厚が照射レーザ光の吸収長程度の厚みの
とき最大となり、それ以上の厚みになると、ＣＶＤ膜の
熱容量の増加が原因となって、膜の温度上昇は抑えられ
る。このため、ＣＶＤ膜厚が照射レーザ光の吸収長以上
の領域では再び膜質が劣化する。
光化学反応による分解物が、基板上に堆積する。時間の
経過と共に、基板表面の堆積層の厚みが増加すると、堆
積層に吸収されるレーザ光の割合が増える結果、ＣＶＤ
膜のピーク表面温度は上昇してゆく。膜温度の上昇は膜
の質を向上させるが、過大な温度上昇は膜の蒸散を起こ
すため、上昇させ得る温度には上限がある。膜温度の上
昇は、ＣＶＤ膜厚が照射レーザ光の吸収長程度の厚みの
とき最大となり、それ以上の厚みになると、ＣＶＤ膜の
熱容量の増加が原因となって、膜の温度上昇は抑えられ
る。このため、ＣＶＤ膜厚が照射レーザ光の吸収長以上
の領域では再び膜質が劣化する。
この結果ＣＶＤ膜の深さ方向に大きな組成不均一性を生
ずる。また堆積開始直後の膜質は悪く基板への付着力が
低い欠点もあった。また１μｍ以上の比較的厚い膜を成
長させる場合などに、表面温度の低下が原因と思われる
顕著な表面荒れが発生し、滑らかな表面を持つ膜の形成
が困難である欠点があった。
ずる。また堆積開始直後の膜質は悪く基板への付着力が
低い欠点もあった。また１μｍ以上の比較的厚い膜を成
長させる場合などに、表面温度の低下が原因と思われる
顕著な表面荒れが発生し、滑らかな表面を持つ膜の形成
が困難である欠点があった。
本発明の目的は、ＣＶＤ時間中照射光強度を一定に保ち
ながら薄膜形成を行う従来方法の欠点を除去し、高い付
着力を持ち、深さ方向の均一性が優れるＣＶＤ膜の形成
を可能とする薄膜形成方法を提供することにある。
ながら薄膜形成を行う従来方法の欠点を除去し、高い付
着力を持ち、深さ方向の均一性が優れるＣＶＤ膜の形成
を可能とする薄膜形成方法を提供することにある。
本発明は光化学反応を起こす気体中にさらされた基板上
にパルス光を照射して、基板上に薄膜を堆積させる薄膜
形成方法において、薄膜のピーク表面温度が所定の範囲
の値に収まるようパルス光の強度を時間的に制御するこ
とを特徴としている。
にパルス光を照射して、基板上に薄膜を堆積させる薄膜
形成方法において、薄膜のピーク表面温度が所定の範囲
の値に収まるようパルス光の強度を時間的に制御するこ
とを特徴としている。
従来技術とその問題点の項での記述で明らかとしたＣＶ
Ｄ膜の付着力や厚み方向の不均一性などの問題を解決す
るには、光パルス照射時の膜のピーク温度をＣＶＤ時間
中に良好な膜質が得られる温度にほぼ一定に保つことが
有効である。そのために、ＣＶＤ膜の温度を堆積開始直
後の時間領域と、膜厚が光の吸収長よりも厚くなった時
間領域で、照射光強度を高め、堆積時間中のＣＶＤ膜の
ピーク表面温度を膜の蒸散温度のやや下の温度に保つ。
Ｄ膜の付着力や厚み方向の不均一性などの問題を解決す
るには、光パルス照射時の膜のピーク温度をＣＶＤ時間
中に良好な膜質が得られる温度にほぼ一定に保つことが
有効である。そのために、ＣＶＤ膜の温度を堆積開始直
後の時間領域と、膜厚が光の吸収長よりも厚くなった時
間領域で、照射光強度を高め、堆積時間中のＣＶＤ膜の
ピーク表面温度を膜の蒸散温度のやや下の温度に保つ。
なお堆積開始の際には照射光の吸収がほとんどないため
、十分な堆積物の加熱を起こすに要する所要光強度が著
しく高くなり、基板のダメージの発生などが起こる場合
もあるので、堆積開始の際の光照射強度は基板ダメージ
の闇値以下に保っておく。また、堆積前の基板表面の清
浄度が、付着力に大きく関係していることが知られてい
るので、堆積開始直後に十分な膜の加熱を行うために強
い光照射を行うことは、光脱離による表面清浄化も同時
に行うことになり、基板との付着力を改善できる。これ
らのことから、本発明の方法を適用して薄膜形成を行え
ば、膜の厚み方向の不均一性を解消でき、その結果とし
て、１μｍ以上の厚い膜の堆積をも可能にできる。また
、基板と薄膜の間に高い付着力が得られる。
、十分な堆積物の加熱を起こすに要する所要光強度が著
しく高くなり、基板のダメージの発生などが起こる場合
もあるので、堆積開始の際の光照射強度は基板ダメージ
の闇値以下に保っておく。また、堆積前の基板表面の清
浄度が、付着力に大きく関係していることが知られてい
るので、堆積開始直後に十分な膜の加熱を行うために強
い光照射を行うことは、光脱離による表面清浄化も同時
に行うことになり、基板との付着力を改善できる。これ
らのことから、本発明の方法を適用して薄膜形成を行え
ば、膜の厚み方向の不均一性を解消でき、その結果とし
て、１μｍ以上の厚い膜の堆積をも可能にできる。また
、基板と薄膜の間に高い付着力が得られる。
以下図面を用いて、本発明の方法による実施例を詳細に
説明する。第１図は、本発明の方法による一実施例に使
用される薄膜形成装置を示す。この装置では、Ｑスイッ
チＮｄ ： ＹＡＧレーザの第４高調波システムからな
るレーザ光源１からのレーザ光は光変調器３及びミラー
４を通り、さらにスリット５を通り、レンズ７により反
応セル９内の基板１１上に照射される。窓８はレーザ光
を反応セル９内部に導くために用いている。ビームスプ
リッタ６はレーザ光源１からの光は透過し、基板１１か
らの赤外光は反射するコーティングが施されている。ビ
ームスブリック６で反射された赤外光は温度モニタユニ
ット１３に入射される。赤外線検知方式の温度検出器を
持つ温度モニタユニット１３はレーデ光源１からレーザ
光が照射された瞬間の温度を検出し、コントロールユニ
ット２にこの信号を転送する。コントロールユニット２
は光変調器３により照射レーザ光強度を堆積時間中基板
１１のレーザ光照射部のピーク温度が良好な膜の形成で
きる温度範囲になるよう制御する。つまり温度モニタユ
ニット１３のモニタ温度が高ければ光変調器３の変調度
を上げて、照射レーザ光強度を下げ、またモニタ温度が
低ければ照射強度を上げるようフィードバック制御を行
う。ステージ１２は、基板１１の所要位置にレーザ光を
照射させるために用いる。ガスの供給ユニット１０はＡ
ｒガスをキャリアガスとしてＣｒ（Ｃｏ）ｓ蒸気を反応
セル９に供給する。
説明する。第１図は、本発明の方法による一実施例に使
用される薄膜形成装置を示す。この装置では、Ｑスイッ
チＮｄ ： ＹＡＧレーザの第４高調波システムからな
るレーザ光源１からのレーザ光は光変調器３及びミラー
４を通り、さらにスリット５を通り、レンズ７により反
応セル９内の基板１１上に照射される。窓８はレーザ光
を反応セル９内部に導くために用いている。ビームスプ
リッタ６はレーザ光源１からの光は透過し、基板１１か
らの赤外光は反射するコーティングが施されている。ビ
ームスブリック６で反射された赤外光は温度モニタユニ
ット１３に入射される。赤外線検知方式の温度検出器を
持つ温度モニタユニット１３はレーデ光源１からレーザ
光が照射された瞬間の温度を検出し、コントロールユニ
ット２にこの信号を転送する。コントロールユニット２
は光変調器３により照射レーザ光強度を堆積時間中基板
１１のレーザ光照射部のピーク温度が良好な膜の形成で
きる温度範囲になるよう制御する。つまり温度モニタユ
ニット１３のモニタ温度が高ければ光変調器３の変調度
を上げて、照射レーザ光強度を下げ、またモニタ温度が
低ければ照射強度を上げるようフィードバック制御を行
う。ステージ１２は、基板１１の所要位置にレーザ光を
照射させるために用いる。ガスの供給ユニット１０はＡ
ｒガスをキャリアガスとしてＣｒ（Ｃｏ）ｓ蒸気を反応
セル９に供給する。
このように構成した薄膜形成装置において、まず、ステ
ージ１２を用いて基板１１を所要位置まで移動させる。
ージ１２を用いて基板１１を所要位置まで移動させる。
次にコントロールユニット２は、光変調器３の変調度を
初期状態に設定する。この初期状態は、レーデ光照射強
度を基板１１にダメージを生じない範囲で最大値になる
よう設定する。その後、レーザ光をおよそ１０秒間基板
に照射して膜を堆積させる。この時基板上のレーザ光照
射部のピー４温度は温度モニタユニット１３、コントロ
ールユニット２及び光変調器３からなるフィードバック
ループにより常に最適温度範囲になるよう制御されてい
る。この結果従来法に比べ、堆積開始直後の悪い膜質の
堆積層がないため膜の付着強度が著しく強くなり、また
膜の厚み方向の均一性も大きく改善できた。最適温度範
囲はＣｒ（ＣＯ）ｓの場合およそ８００℃から１２００
℃の範囲であり、このとき金属光沢があり表面の滑らか
な良好な膜が堆積し、温度が８００℃より低いと透明で
表面荒れが激しい膜が堆積し、逆に１２００℃よりも高
い場合、膜の一部に蒸散による穴の発生が見られた。
初期状態に設定する。この初期状態は、レーデ光照射強
度を基板１１にダメージを生じない範囲で最大値になる
よう設定する。その後、レーザ光をおよそ１０秒間基板
に照射して膜を堆積させる。この時基板上のレーザ光照
射部のピー４温度は温度モニタユニット１３、コントロ
ールユニット２及び光変調器３からなるフィードバック
ループにより常に最適温度範囲になるよう制御されてい
る。この結果従来法に比べ、堆積開始直後の悪い膜質の
堆積層がないため膜の付着強度が著しく強くなり、また
膜の厚み方向の均一性も大きく改善できた。最適温度範
囲はＣｒ（ＣＯ）ｓの場合およそ８００℃から１２００
℃の範囲であり、このとき金属光沢があり表面の滑らか
な良好な膜が堆積し、温度が８００℃より低いと透明で
表面荒れが激しい膜が堆積し、逆に１２００℃よりも高
い場合、膜の一部に蒸散による穴の発生が見られた。
上記実施例の説明では、ＣＶＤガスをＣｒ（ＣＯ）、と
じた場合について述べたが、他の金属や半導体もしくは
絶縁体用のＣＶＤ材料でも良好なＣＶＤ膜を得る上で光
加熱効果が重要な働きを持つ材料であれば本発明が有効
になることは自明である。また光加熱効果を必要としな
いＣＶＤでも付着力の改善に光洗浄効果が有効な基板で
あれば、本発明により付着力を大きく改善できる。また
、本発明の一実施例では光パルス光源としてＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザの第４高調波を用いた場合について説明したが
、パルス光による加熱効果が影響する点では他の可視光
パルスレーザ光源や、連続発振光源をチョッパで分割し
てパルス化した光源でも本発明の効果を期待できること
から、これらの光源を用いて本発明の方法を実現できる
ことは言うまでもない。
じた場合について述べたが、他の金属や半導体もしくは
絶縁体用のＣＶＤ材料でも良好なＣＶＤ膜を得る上で光
加熱効果が重要な働きを持つ材料であれば本発明が有効
になることは自明である。また光加熱効果を必要としな
いＣＶＤでも付着力の改善に光洗浄効果が有効な基板で
あれば、本発明により付着力を大きく改善できる。また
、本発明の一実施例では光パルス光源としてＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザの第４高調波を用いた場合について説明したが
、パルス光による加熱効果が影響する点では他の可視光
パルスレーザ光源や、連続発振光源をチョッパで分割し
てパルス化した光源でも本発明の効果を期待できること
から、これらの光源を用いて本発明の方法を実現できる
ことは言うまでもない。
以上述べたように、従来方法では、基板との密着性や膜
の厚み方向の均一性のよい膜を堆積させることが難しか
った材料や基板に対しても、本発明の堆積時間中のＣＶ
Ｄ膜のピーク温度が常に最適範囲になるよう照射パルス
光強度を時間的に制御する方法によれば、付着力が高く
かつ膜の均一性の優れた良好なＣＶＤ膜を得ることが可
能となる。
の厚み方向の均一性のよい膜を堆積させることが難しか
った材料や基板に対しても、本発明の堆積時間中のＣＶ
Ｄ膜のピーク温度が常に最適範囲になるよう照射パルス
光強度を時間的に制御する方法によれば、付着力が高く
かつ膜の均一性の優れた良好なＣＶＤ膜を得ることが可
能となる。
第１図は、本発明の一実施例に使用される薄膜形成装置
の概略的構成図である。 １・・・・・・・・・・・・レーザ光源２・・・・・・
・・・・・・コントロールユニット３・・・・・・・・
・・・・光変調器 ４ ・・・・・・・・・・・・ ミラー５・・・・・・
・・・・・・スリット ６・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ７・・・
・・・・・・・・・レンズ ８・・・・・・・・・・・・窓 ９・・・・・・・・・・・・反応セル １０・・・・・・・・・・・・ガスの供給ユニット１１
・・・・・・・・・・・・基板 １２・・・・・・・・・・・・ステージ１３・・・・・
・・・・・・・温度モニタユニット代理人 弁理士
岩 佐 義 幸 第１図
の概略的構成図である。 １・・・・・・・・・・・・レーザ光源２・・・・・・
・・・・・・コントロールユニット３・・・・・・・・
・・・・光変調器 ４ ・・・・・・・・・・・・ ミラー５・・・・・・
・・・・・・スリット ６・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ７・・・
・・・・・・・・・レンズ ８・・・・・・・・・・・・窓 ９・・・・・・・・・・・・反応セル １０・・・・・・・・・・・・ガスの供給ユニット１１
・・・・・・・・・・・・基板 １２・・・・・・・・・・・・ステージ１３・・・・・
・・・・・・・温度モニタユニット代理人 弁理士
岩 佐 義 幸 第１図
Claims (1)
- （１）光化学反応を起こす気体中にさらされた基板上に
パルス光を照射して、基板上に薄膜を堆積させる薄膜形
成方法において、薄膜のピーク表面温度が所定の範囲の
値に収まるようパルス光の強度を時間的に制御すること
を特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596385A JPS6217179A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 薄膜形成方法 |
| EP86109787A EP0209131B1 (en) | 1985-07-17 | 1986-07-16 | Optical cvd method with a strong optical intensity used during an initial period and device therefor |
| DE8686109787T DE3682716D1 (de) | 1985-07-17 | 1986-07-16 | Optisches verfahren zur herstellung von schichten aus der gasphase mit einer starken optischen intensitaet waehrend der beginnphase und vorrichtung dafuer. |
| US06/886,125 US4711790A (en) | 1985-07-17 | 1986-07-16 | Optical CVD method with a strong optical intensity used during an initial period and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15596385A JPS6217179A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6217179A true JPS6217179A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15617361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15596385A Pending JPS6217179A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6217179A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02267270A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-11-01 | General Electric Co <Ge> | 放射支援化学反応蒸着方法とそれを実施する装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129773A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 選択的酸化膜の作製方法 |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP15596385A patent/JPS6217179A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59129773A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 選択的酸化膜の作製方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02267270A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-11-01 | General Electric Co <Ge> | 放射支援化学反応蒸着方法とそれを実施する装置 |
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