JPS63172421A

JPS63172421A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS63172421A
Application number: JP333487A
Authority: JP
Inventors: Noriko Morita; 森田　訓子; Toru Takahama; 高浜　亨; Hiroshi Onishi; 寛大西; Susumu Hoshinouchi; 星之内　進
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1988-07-16

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〕この発明は、レーザ光を利用した薄膜形成装置に関し、
さらに詳しくいうと、高密度集積回路用の絶縁膜、半導
体膜、金属膜およびマグネットコイル用の超電導薄膜等
を、レーザ光によって形成する薄膜形成装置に関するも
のである。

〔従来の実施例〕

レーザ光を利用した薄膜形成装置において、高品質で均
一な薄膜を安定に得るために、従来は、レーザ発振器の
出力あるいは成膜用ガスの流量等をモニタし、これを一
定に制御する方法を用いていた。しかし、これらのパラ
メータを制御しても、レーザ光の通るウィンドの曇りに
よって、実質的な薄膜形成に使われるレーザ光の出力は
時間と共に減少し、一定の薄膜の品質および堆積速度を
維持することができなくなる。

第７図は従来のこの糧の薄膜形成装置を示し、図におい
て、紫外レーザ発振器（υから出射された紫外レーザ光
（２）を２分岐するためのビームスプリッタ（３）、２
分岐された一方のレーザ出力をモニタするためのレーザ
パワーメータ（４）、レーザパワーメータ（４）の値を
一定に調整するよう紫外レーザ発振器（１）の放ｔＷｔ
圧、ひいては紫外レーザ光（２）の出力を制御するため
の制御装置（５）、成膜用ガス雰囲気と大気とを遮断し
つつ、紫外レーザ光（２）を基板（８）が配貨されてい
る反応チャンバ（７）に導入するためのウィンド（６）
、成膜用ガスの流量を所定の値に維持するためのマスフ
ローコントローラ（９）等からなっている。

以上の構成により、紫外レーザ発振器（１）から出射さ
れた紫外レーザ光（２）は、ウィンド（６）を通して反
応チャンバ（７）に導入される。紫外レーザ光（田は基
板（８）の数目上を基板（８）に平行に通過し、成膜用
ガスを解離する。この解離反応によって得られた反応生
成物は拡散により基板（８）上に堆積する。

従来、高品質で均一な薄膜を安定に得るために、紫外レ
ーザ発振器（１）のレーザ出力は、ビームスプレリッタ（３）の反射強度なｌ−ザパワーメータ（４）で
常時測定し、これが一定となるようにレーザ出力制御装
置（５）で制御していた。また、反応チャンバ（７）内
に導かれる成膜用ガスは、マスフローコントローラ（９
）で一定に保つようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点１以上のような従来の薄膜形成装置は、上記のように制御
因子を常に一定に保つことで高品質な薄膜を得ようとす
るものであったが、反応生成物の基板への堆積が進むに
つれて、反応生成物は拡散によりウィンド（６）へも付
着する。そのため、紫外レーザ光（匂は反応チャンバ（
７）内に透過しにくくなり、薄膜の形成条件が変わると
いう問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、レーザ光の透過する窓の曇りを防止し、薄膜
の品質を最良の状態に維持することができる信頼性の高
い薄膜形成装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る薄膜形成装置は、成膜用ガス雰囲気を形
成するための反応チャンバとこの反応チャンバ内に保持
された基板に平行に照射され、成膜用ガスを解離するた
めの紫外レーザ光を発生する紫外レーザ発振器と、レー
ザ光透過窓を低温に維持するための冷却手段とを備えて
いる。

〔作　用〕

この発明においては、紫外レーザ光による反応なレーザ
光の透過するウィンド近傍で生じにくくし、すなわち反
応生成物がウィンドに付着してウィンドを曇らせること
を防止し、ウィンドウを透過するレーザ光のパワーを一
定に保つことで、薄膜の品質および堆積速度を一定に維
持する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例をアモルファスシリコン膜の
形成を対象にし【、図に従って説明する。

第１図、第２図はこの発明の一実施例であり、図におい
【、入射側のウィンド（６）に、水冷パイプを備えた冷
却器（１０）が付設されている。（１１）は送水装愛で
ある。

その他、第７図におけると同一符号は同一部分を示して
いる。

以上の構成により、反応チャンバ（７）内に成膜用ガス
として窒素（Ｎｚ）希釈のシラン（ＳｉＨ４）ガスが導
入され、内部に保持された石英、Ｓｉウニ八への基板（
８）に平行に波長１９３目の紫外レーザ光（２）である
エキシマレーザが照射される。シランガスは１９３ｍｍ
付近に吸収帯を持たないため、高強度の紫外レーザ光（
２）を照射することにより、多光子吸収によって光解離
される。形成されたＳ　ｉＨｘ　（ｘ＝Ｑ〜３）のラジ
カル種は基板と反応し、Ｈを一部脱離させ【アモルファ
スシリコン膜が形成される。

加工時間が経過すると、基板（８）に膜が堆積するとと
もに、レーザ光の透過するウィンド（６）にも拡散して
きた。あるいはその近傍で反応により生じたラジカル種
の付着が生じる。しかし、薄膜の形成に必要な基板温度
は２５０℃以上であるので、ウィンド（６）を２５０℃
以下に保つよう、ウィンド（６）の周りを水冷用パイプ
の備わった冷却器（１０）、で冷却することにより、ウ
ィンド（６）に反応生成物が付着して薄膜が形成される
のを防ぐことができる。

このようにして紫外レーザ光（２）の透過するウインド
（６）の−リを防止することにより、透過するレーザ光
の強度を一定に保ち、品質のよい均一な薄膜を形成する
ことができる。

なお、上記実施例においては、冷却方式として水冷パイ
プを備えたものをとりあげたが、第３図に示すように、
液体窒素あるいは低温Ｎ２ガスをボンベ（１３）から金
属パイプ（１２）内に通したものを備えた冷却装置であ
ってもよく、一層高い冷却効果によりウィンド（６）の
−りを防止することができる。

また、第４図に示すように、上記のようにして冷却した
ウィンド（６）の内面に、さらに、ノズル（１４）から
窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ　）、ヘリウム（Ｈｅ）
などの不活性ガスを流すことにより、反応生成物が恵方
向に拡散してくるのを防ぎ、窓の曽り防止の効果が一層
向上する。（１５）は排気系である。

あるいは、第５図に示すように、冷却したウィンド（６
）に、超音波発振器（１７）で駆動される超音波振動子
（１６）を設けることにより、ウィンド（６）に微量に
付着した反応生成物を除去し、窓の備り防止の効果をさ
らに向上することもできる。

以上の実施例は成膜用ガスを解離するエネルギーとじ【
紫外レーザ光を例にとって説明したが、第６図に示すよ
うに、この光がＵＶランプ、低圧水銀ランプ（１８）等
の光に変わっても、同様にウィンドの―りを防止するこ
とができる。（１９）は電源を示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、成膜用ガス雰囲気を
形成するための反応チャンバと、この反応チャンバ内に
保持された基板に平行に照射され、成膜用ガスを解離す
るための紫外レーザ光を発する紫外レーザ発振器と、レ
ーザ光が透過するウィンドを冷却する冷却器とを備えた
ことにより、所望の薄膜を品質よく均一に形成できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部斜視図、第２図は第
１図のものの一部正断面図、第３図は他の実施例の一部
正断面図、第４図はさらに他の実施例の一部正断面図、
第５図は別の実施例の一部正断面図、第６図はさらに別
の実施例の要部斜視図、第７図は従来の薄膜形成装置の
要部斜視図である。（１）・・紫外レーザ発振器、（２）・・紫外レーザ光
、（６）・・ウィンド、（７）・・反応チャンバ、（８
）・・基板、（１０）・・冷却器（冷却手段）。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 −Ｎ（Ｏトａｅ１０尾２図萬３図肩５図手続補正書昭和６２年　７月３１　日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成膜用ガスの雰囲気を形成するための反応チャン
バと、この反応チャンバ内に保持された基板に平行に照
射され前記成膜用ガスを解離する紫外レーザ光を発生す
る紫外レーザ発振器と、前記反応チャンバに設けられた
前記紫外レーザ光を透過するウインドを冷却するための
冷却手段とを備えてなる薄膜形成装置。
（２）冷却手段の冷媒が、水、液体窒素および冷却ガス
のいずれかである特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成
装置。
（３）冷却手段により冷却したウインドの内面に不活性
ガスを流す特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。
（４）冷却手段により冷却したウインドに超音波振動を
加える特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。