JPH01172574A - 光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、半導体用薄膜を局所的に成長させるための化
学的蒸着方法（ＣＶ　Ｄ　：　Ｏｈｅｍｘｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒＤａｐｏｓｌｔｌｏｎ）で使用する光ａｖｏ装置
に関する。

〔従来の技術〕

光を利用して薄膜を選択的に形成する方法上しては、特
開昭５８−１６５５５０号、同５２−６６８８４号、ｌ
：Ｊ　５６−　＋　６４５２　Ｗ１号、同５７−６７１
６１号、同５９−６１９１９号各公報により開示された
ものがある。これらの方法は、原料ガスの分解反応を生
じさせ得る波長からなるレーザ光を基板上の特定箇所に
照射するものである。

当該方法によれは成膜室内に供給された原料ガスはレー
ザ光が照射されている部分で光音吸収して分解するため
照射部のみに薄膜が選択的に成長する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では成膜室に設けられた光透過用の窓の曇
りの問題点について配慮がされていない。

すなわち、上記従来技術では成膜中にレーザ光が照射さ
れる空間で原料ガスの分解反応が生じるため、ガスが分
解したのち粒子化して成膜室内壁や照射窓に析出し、成
膜室内を汚染するという問題があった。特に光照射窓は
加熱されていないため、窓上の析出粒子に不純物の多い
アモルファス膜となる。このためレーザ光は該アモルフ
ァス膜により吸収あるいは遮断されてしまい、基板上に
安定に光照射することは困難である。このような窓の曇
りの問題はレーザ使用のＣＶＯのみならず尤のエネルギ
ーで原料ガスを基板上に堆積させる方法、いわゆる光Ｃ
ＶＤ技術の共通の問題であり、またその実用化が遅れて
いる原因でもある。

本発明の目的は上記窓の曇りの問題点を解消し安定なり
ＶＤが可能な光ＣＶＤ装置を提供することにある。

〔問題点を解決する之めの手段〕

本発明を概説すれば、本発明は光ＣＶＯ装置に関する発
明であって、真空容器内に、基板ホルダー及びその加熱
装置が設置され、該容器に、成膜用の原料ガスの導入口
、及び該容器内の基板に光照射するための光照射窓、並
びに排気口が取付けられ、更に光源その他の付属設備か
らなる光ＣＶＤ装置において、該真空容器へ一定分圧の
原料ガスを一定時間供給したのち供給を止めて真空容器
内の原料ガスを除去する供給排気装置、及び光を一定時
間ごとに照射するためのシャッタを設けると共に、真空
容器内の原料ガス分圧が低下したときにのみ基板上にｉ
が照射されるように、前記供給排気装置とシャッタとの
連動装置を設けたことを特徴とする。

以下図面を参照しながら本発明を説明する。第を図は本
発明に係る１ＧＶＤ装置の基本的概念を示す概要図であ
る。第１図において符号１は真空容器（チャンバ）、２
は基板ホルダー、３は基板、４はヒータ、５は温度コン
トローラ、６は光照射窓、７は真空ポンプ、８は流量制
御装置、９はノズル、１０はバルブ、１１は光源、＋２
はシャッタ、１３は光、１４はバルブ、１５は開閉制御
装置、１６は圧力制御装ｆｉを意味する。

真空容器１（以下チャンバと称する）内には基板ホルダ
ー２が設けられており、該基板ホルダー上には基板３が
置かれている。基板ホルダー２には基板加熱用のヒータ
４が内蔵されており、温度コントローラ５で温度制御さ
れる。チャンバ１には光照射窓６が設けられている。チ
ャンバ内は真空ポンプ７によｐ排気され真をが維持され
ている。

一定量の原料ガスが流量制御装置８によりノズル９を介
してチャンバｉ内に供給される。

本発明の第１ステツプとしてバルブ１０、バルブ１４が
開となり原料ガスがチャンバ１内に供給されてチャンバ
内圧は上昇する。チャンバｉ内の圧力及び原料ガス流量
は一定に維持され、所定時間経過後にバルブ１０が閉と
なり、チャンバ１内の原料ガスは排気される。このとき
チャンバ内圧は低下して再び真空状態となる。このとき
シャッタ１２が開となジ、光源１１から光１３が基板上
に集光される。一定時間経過後シャッタ１２は閉となり
、次にバルブｌＯが開となり再びチャンバ１内に原料ガ
スが供給され、以下前記と同じ操作が繰返される。これ
らの操作は開閉制御装置１５【より実行される。

また本発明は次の機能も包含するものである。

第１図において原料ガスの供給・遮断法として、まずチ
ャンバｉ内を真空に維持したのち、バルブ１４を閉、バ
ルブ１０を開として一定分圧の原料ガスを供給してチャ
ンバ１内を所定圧とする。時間経過に伴いチャンバｉ内
の圧力が変動した場合にもチャンバ内圧を初期値に戻す
ために、圧力制御装置ｆ６が設けられておシ、これにょ
ジバルブ１０を開閉させる。所定時間経過後パルプ１４
が開となジチャンバ１内は排気され真空状態となる。

このときシャッタ１２が開と；’？ｌ’ｅ源１１からの
光１３が基板上に集光される。所定時間経過後バルブ１
４が閉、バルブＩＯが開となり、前記操作が繰返される
。

また本発明は元の多点照射法も包含するものである。こ
れについて第２図を用いて説明する。すなわち第２−１
図は光フアイバ使用の多点光照射法の原理図、第２−２
図は出射口部分の拡大図であり、符号１〜１２．１４〜
１６は第１図と同義であり、２５は光フアイバ群、２４
は光７アイバ、２５は出射口、２８は絞りレンズ、２９
は光、５０は出射光を意味する。光源ＩＩより出射され
た光２９は光フアイバ群２３に導入されたのち複数個の
光フアイバ２４に分岐されたのち、該ファイバの出射口
２５から光照射窓６を介して基板３の複数箇所に投射さ
れる。光ファイバの出射〜口２５で出射された尤３ａは
広角に拡がる性質があるのでこれを絞るために出射口２
５に絞りレンズ２８を設けることが望ましい。出射光５
０はシャッタ１２の開閉により間欠的に基板へ照射でき
るようになっている。

本発明は多点光照射法として半導体レーザを使用する方
法も包含する。これについて第３図を用いて説明する。

すなわち第３図は半導体レーザ使用の多点光照射法の原
理図であり、符号１〜＋ｏ１曹４〜１６は第１図と同義
であジ、４１は半導体レーザ、４３はレーザ電源、４４
はレーザ光を意味する。光源として複数個の半導体レー
ザ４１がアレイ化され念ものを用いることを特像として
いる。バルブ開閉と光照射操作の基本パターンは第１図
を用いた説明と同じであるが、相異点は第３図では第１
図の７ヤツタ１２の開閉の代りに半導体レーザを開閉制
御装置＋５により電気的にオンオフすることにより基板
への光照射を間欠的にすることである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説ＢＡ′ｆ″るが
、本発明はこれら実施例に限定されない。なお、使用し
た装置の基本構成は第１図と同じものである。

実施例１ 原料ガスはＨθペースの５％５ＩＨ４、光源はＸｓラン
プを使用した。第１図のチャンバｌ内の圧力変化パター
ンを第４図に示した。すなわち第４図はガス供給時間（
横軸）と成膜圧力（ｔｏｒｒ、縦軸）との関係を示した
グラフであジ、チャンバ１内圧力を、　ｏ−３〜３．３
　ｔｏｒｒ　　の間でスイングさせた。

また、５ＩＨ４供給時間を５０秒として、光照射時間（
チャンバ圧１０−５ｔｏｒｒ　）を０〜９０秒に変化さ
せたときの１サイクル当りの８１　　膜の成膜速度を第
５図に示した（１サイクルの工程は第４図に示しである
）。すなわち第５図は成膜速度（原子層／サイクル、縦
軸）と光照射時間（ｓ、横軸）との関係を示すグラフで
ある。

第５図によりｙｆＳ照射は成膜速度を低下させる効果が
あり、特に照射時間が９０秒のときに成膜されないこと
が明らかである。この結果から、基板上に局所的に光照
射を行うと非照射部には薄膜を形成し、照射部には薄膜
を形成させないＧＶＤが可能であると言える。この意味
において、本発明による方法は光照射部にのみ薄膜を形
成する従来法と大きく異なる。次に本発明による反応機
構を従来法との対比で詳細に述べる。

第６−１図及び第６−２図は従来のＣＶＯにおける反応
機構を示す図、第７図は本発明における反応機構を示す
図である。従来法では、第６−１図に示すごとく、光が
照射された部分に存在する原料ガス分子が元エネルギー
を吸収して解離したのち基板上に吸着されるので第６−
２図のごとく、光照射部のみに選択的に薄膜が形成され
る。これに対して本発明の反応機構は第７図ｔａ＋に示
すごとく、原料ガスは加熱された基板近傍で基板の熱エ
ネルギーを吸収して解離したのち基板に吸着する。

次に原料ガスをチャンバから排気して光照射を行うと吸
着種が励起されてその内部エネルギーが増加して脱着す
る。また光照射した部分が局所的に高温となり吸着種が
加熱されることでも脱着が生じる。特に第７図（ｂ）で
は脱気中のため気相の原料ガス濃度が非常に低いので、
平衡関係から基板上の吸着種は脱着しやすぐ、このため
比較的微弱光でも脱着を促進し得ることも本発明の詳細
な説明である。

実施例２ 次に前記開示し友方法により、−枚の基板上に光を局部
照射してＣＶＤを行つ几。原料ガス及び光源は前記実施
例と同じものを使用し圧力変化ノ（ターンも同一である
。

原料ガス供給時間は５０秒、光照射時間を９０秒とした
。この結果非照射部にのみ選択的に８１膜を形成できた
。

また光照射窓には粒子あるいは薄膜の析出いずれも観察
されず、安定に光ＣＶＯ操作が可能であることを確認で
きた。

〔発明の効果〕

本発明によればチャンバ内圧のスイングと光照射により
基板上の吸着種の脱着を促進させることができ、これを
利用して元の非照射部のみに選択的に薄膜を形成させる
ことが可能である。また、光照射窓上に粒子や薄膜の析
出が生じない。したがって、照射窓における光の減衰や
遮断がなく元を基板上に安定照射し得る。更に元ファイ
ノく、半導体レーザなどの光学系を組合せることにより
多点光照射が可能であジ、マスクなし微細加工が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的概念を示す概要図、第２−１図
は光フアイバ使用の多点光照射法の原理図、第２−２図
は第２−１図における出射口部分の拡大図、第３図は半
導体レーザ使用の多点光照射法の原理図、第４図は圧力
変化パターンを示すグラフ、第５図は成膜速度と光照射
時間との関係を示すグラフ、第６−１図及び第６−２図
は従来の光ＣＶＯにおける反応機構を示す図、第７図は
本発明における反応機構を示す因である。 １：真空容器（チャンバ）、２：基板ホルダー、３：基
板、４：ヒータ、５：＠度コントローラ、６：ｉ照射窓
、７：真空ポンプ、８：流量制御装置、９：ノズル、１
０ニバルブ、１１：光源、１２：シャッタ、１５二光、
１４：パルプ、１５：開閉制御装置、１６：圧力制御装
置、２３：光フアイバ群、２４：光フアイバ、２５：出
射口、２８：絞ジレンズ、２９：光、３０：出射光、４
Ｉ＝半導体レーザ、４３：レーザ電源、４４：レーザ光 特許出願人　　株式会社　日立製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に、基板ホルダー及びその加熱装置が設
   置され、該容器に、成膜用の原料ガスの導入口、及び該
   容器内の基板に光照射するための光照射窓、並びに排気
   口が取付けられ、更に光源その他の付属設備からなる光
   ＣＶＤ装置において、該真空容器へ一定分圧の原料ガス
   を一定時間供給したのち供給を止めて真空容器内の原料
   ガスを除去する供給排気装置、及び光を一足時間ごとに
   照射するためのシャッタを設けると共に、真空容器内の
   原料ガス分圧が低下したときにのみ基板上に光が照射さ
   れるように、前記供給排気装置とシャッタとの連動装置
   を設けたことを特徴とする光ＣＶＤ装置。 ２、該光照射を多点で行う設備を有する特許請求の範囲
   第１項記載の光ＣＶＤ装置。 ３、該設備が、光源として半導体レーザを複数個を用い
   て多点照射する設備である特許請求の範囲第２項記載の
   光ＣＶＤ装置。 ４、該設備が、光源からの光を複数個の光フアイバへ導
   入して分岐したのち、該ファイバ群の光出射口から出射
   された複数個の光線を基板へ多点照射する設備である特
   許請求の範囲第２項記載の光ＣＶＤ装置。