JP2882330B2 - Method and apparatus for forming a thin film by laser CVD - Google Patents
Method and apparatus for forming a thin film by laser CVDInfo
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
化学的気相成長（以下、ＣＶＤとする。）によりＣＶＤ
原料ガスを分解して基板上に薄膜を堆積させる方法およ
び装置に関する。特に、ＣＶＤ原料ガスの濃度（供給
量）を高精度に制御するとともに、その濃度を短時間で
変更することが可能なレーザＣＶＤ法による薄膜形成方
法および装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as "CVD") using laser light.
The present invention relates to a method and an apparatus for decomposing a source gas and depositing a thin film on a substrate. In particular, the present invention relates to a method and an apparatus for forming a thin film by a laser CVD method capable of controlling the concentration (supply amount) of a CVD source gas with high accuracy and changing the concentration in a short time.
【０００１】[0001]
【従来の技術】レーザＣＶＤによる薄膜形成方法では、
一般的に、半導体の製造工程で使用される減圧ＣＶＤ、
プラズマＣＶＤおよびＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇ
ａｎｉｃ ＣＶＤ）等による薄膜形成方法と比べて、薄
膜が基板上に堆積される速度、言い換えれば、ＣＶＤ原
料ガスの反応速度が著しく大きい。したがって、チェン
バ内へのＣＶＤ原料ガスの供給量、すなわち供給される
ＣＶＤ原料ガスの濃度が、薄膜形成プロセスの安定性お
よび堆積される薄膜の性質、形状に大きく影響を与える
ことになる。そこで、近年、所望の薄膜を形成するため
に、ＣＶＤ原料ガスの供給量を厳密に制御することが要
求されている。2. Description of the Related Art In a thin film forming method by laser CVD,
Generally, low pressure CVD used in a semiconductor manufacturing process,
Plasma CVD and MOCVD (Metal Org)
The rate at which the thin film is deposited on the substrate, in other words, the reaction rate of the CVD source gas, is significantly higher than that of a thin film forming method using an anionic CVD). Therefore, the supply amount of the CVD source gas into the chamber, that is, the concentration of the supplied CVD source gas, greatly affects the stability of the thin film forming process and the properties and shape of the deposited thin film. Therefore, in recent years, in order to form a desired thin film, it is required to strictly control the supply amount of the CVD source gas.
【０００２】特開平４−２９５８５１号公報に開示され
ている従来のレーザＣＶＤ装置では、図１０に示すガス
供給系１によって、ＣＶＤ原料ガス２がチェンバ３内に
供給されている。ガス供給系１を構成するリザーバ４に
は、予めクロムカルボニル粉末等の有機金属化合物５が
蓄積されている。リザーバ４を所定の温度に加熱するこ
とによって、有機金属化合物５を昇華させてＣＶＤ原料
ガス２を得ている。そして、アルゴンガス（以下、Ａｒ
ガスとする）等の１種類のキャリアガス６を予め定めら
れた量だけリザーバ４内に送り込み、このキャリアガス
６とＣＶＤ原料ガス２とを混合させることによって所望
の濃度のＣＶＤ原料ガス２を得る。そのＣＶＤ原料ガス
２をレーザＣＶＤプロセスが行われるチェンバ３内に供
給している。そして、この従来のレーザＣＶＤ装置にお
けるＣＶＤ原料ガス２の濃度は、リザーバ４の温度を一
定にした状態でリザーバ４内に送り込まれるキャリアガ
ス６の流量を、マスフローコントローラ７等の流量調節
器を用いて制御することによって、管理されている。な
お、図１０中、チェンバ３内には、ＸＹステージ１０上
に基板８が載置されており、ガラス窓１１を介して、レ
ーザ光１２が基板８に照射される。2. Description of the Related Art In a conventional laser CVD apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-295581, a CVD source gas 2 is supplied into a chamber 3 by a gas supply system 1 shown in FIG. An organic metal compound 5 such as chromium carbonyl powder is stored in a reservoir 4 constituting the gas supply system 1 in advance. By heating the reservoir 4 to a predetermined temperature, the organometallic compound 5 is sublimated to obtain the CVD source gas 2. Then, an argon gas (hereinafter, Ar gas)
(A gas) is supplied into the reservoir 4 by a predetermined amount, and the carrier gas 6 is mixed with the CVD source gas 2 to obtain a CVD source gas 2 having a desired concentration. . The CVD source gas 2 is supplied into a chamber 3 where a laser CVD process is performed. The concentration of the CVD source gas 2 in this conventional laser CVD apparatus is determined by controlling the flow rate of the carrier gas 6 fed into the reservoir 4 while keeping the temperature of the reservoir 4 constant, using a flow controller such as a mass flow controller 7. Is controlled and controlled. In FIG. 10, a substrate 8 is placed on an XY stage 10 in the chamber 3, and the substrate 8 is irradiated with a laser beam 12 through a glass window 11.
【０００３】一般的に、図１１に示すように、基板８上
の中央部分に薄膜を堆積させる場合と、図１２に示すよ
うに、基板８上の周辺部分に薄膜を堆積させる場合とで
は、ガス導入口９から供給されるＣＶＤ原料ガス２の流
れ方が異なる。特に、基板８上の周辺部分では、基板８
から外部にもれるＣＶＤ原料ガス２が多く存在するた
め、その周辺部分ではＣＶＤ原料ガス２の濃度が薄くな
ってしまうことになる。したがって、薄膜を堆積させる
べき領域が、基板８上の周辺部分である場合、高品質の
薄膜を堆積させるためには、ガス導入口９から導入する
ＣＶＤ原料ガス２の濃度を増加させる必要がある。特
に、同一基板上で、その中央部分と周辺部分とに複数の
薄膜を堆積すべき領域が存在し、複数の領域に対して続
けて薄膜を堆積させる場合には、短時間で、ＣＶＤ原料
ガスの濃度をその領域に所望の濃度に変更しなければな
らない。In general, a thin film is deposited on a central portion on a substrate 8 as shown in FIG. 11 and a thin film is deposited on a peripheral portion on a substrate 8 as shown in FIG. The flow of the CVD source gas 2 supplied from the gas inlet 9 is different. Particularly, in the peripheral portion on the substrate 8, the substrate 8
Since a large amount of the CVD source gas 2 leaks from the outside to the outside, the concentration of the CVD source gas 2 is reduced in the peripheral portion. Therefore, when the region where the thin film is to be deposited is the peripheral portion on the substrate 8, it is necessary to increase the concentration of the CVD source gas 2 introduced from the gas inlet 9 in order to deposit a high-quality thin film. . In particular, when a plurality of thin films are to be deposited on the same substrate at the central portion and the peripheral portion thereof, and the thin films are continuously deposited on the plurality of regions, the CVD source gas can be deposited in a short time. Must be changed to the desired density for that region.
【０００４】このような従来のレーザＣＶＤ装置におい
て、ＣＶＤ原料ガスの濃度を変更する方法は２つ考えら
れる。第１の方法は、リザーバの温度を変更することに
よって、リザーバ内に発生するＣＶＤ原料ガスの昇華量
を変える方法である。また、第２の方法は、リザーバに
送り込まれる１種類のキャリアガスの流量を支障のない
範囲内で変えることによって、キャリアガスとリザーバ
内のＣＶＤ原料ガスとの混合比を変えて、チェンバへ運
ばれるＣＶＤ原料ガス分子の数を制御する方法である。[0004] In such a conventional laser CVD apparatus, there are two methods for changing the concentration of the CVD source gas. The first method is to change the sublimation amount of the CVD source gas generated in the reservoir by changing the temperature of the reservoir. The second method is to change the mixing ratio of the carrier gas and the CVD source gas in the reservoir by changing the flow rate of one type of carrier gas sent to the reservoir within a range that does not hinder the transfer, and transport the carrier gas to the chamber. This is a method for controlling the number of CVD raw material gas molecules.
【０００５】しかしながら、１種類のキャリアガスを用
いて、このキャリアガスの流量またはリザーバの温度を
制御することによって、ＣＶＤ原料ガスの供給量を制御
する方法では、以下に示す問題点を有している。However, the method of controlling the supply amount of the CVD raw material gas by controlling the flow rate of the carrier gas or the temperature of the reservoir using one type of carrier gas has the following problems. I have.
【０００６】すなわち、リザーバの温度によりＣＶＤ原
料ガスの供給量を制御する方法では、リザーバの温度変
化に対する原料ガスの発生量、すなわち昇華量の変化率
が大きい。したがって、精密に原料ガスの濃度を制御す
ることは非常に困難である。さらに、短時間で所望の原
料ガス濃度に変更することは不可能である。That is, in the method of controlling the supply amount of the CVD source gas by the temperature of the reservoir, the rate of change in the amount of the source gas generated, that is, the amount of sublimation with respect to the change in the temperature of the reservoir is large. Therefore, it is very difficult to precisely control the concentration of the source gas. Furthermore, it is impossible to change to a desired source gas concentration in a short time.
【０００７】一方、前述の第２の方法、つまり、１種類
の気体からなるキャリアガスの流量を変えることによっ
て、チェンバへ運ばれる原料ガスの濃度を制御する方法
では、チェンバへ供給される総ガス量が変化してしまう
ことになる。供給される総ガス量が変化すると、レーザ
光照射点近傍とその周辺部分との間の圧力バランスが変
化することになる。それが、薄膜の形成状態に大きく影
響を与えてしまい、安定した薄膜の形成を行うことがで
きないという問題点がある。On the other hand, in the above-mentioned second method, that is, the method of controlling the concentration of the source gas carried to the chamber by changing the flow rate of the carrier gas composed of one kind of gas, the total gas supplied to the chamber is controlled. The amount will change. When the total amount of supplied gas changes, the pressure balance between the vicinity of the laser beam irradiation point and the surrounding area changes. This greatly affects the formation state of the thin film, and there is a problem that a stable thin film cannot be formed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザＣＶＤ装
置に備えられたガス供給系を利用して、チェンバ内に供
給されるべきＣＶＤ原料ガスの濃度を精度良く制御する
とともに、応答性良くその濃度を変更することは非常に
困難である。The concentration of the CVD source gas to be supplied into the chamber is controlled accurately using a gas supply system provided in a conventional laser CVD apparatus, and the concentration is improved with good responsiveness. It is very difficult to change.
【０００９】したがって、薄膜形成過程において、プロ
セスバランスがくずれ、良質の薄膜を形成することがで
きないという問題点がある。Therefore, there is a problem that the process balance is lost in the process of forming a thin film, and a high quality thin film cannot be formed.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のレーザＣＶＤ法による薄膜形成方法は、
ヘリウムガスあるいは水素ガスとアルゴンガスあるいは
キセノンガスとの２種類の気体が少なくとも混合された
混合ガスを用いて発生させた原料気体を、前記混合ガス
を用いて被対象物が置かれる反応室内に供給し、混合ガ
スに含まれる少なくとも２種類の気体の混合比を変更す
ることによって、反応室内に供給される原料気体の濃度
を変更し、反応室内に置かれる基板上にレーザ光を照射
することによって、原料気体を分解し、基板上に薄膜を
堆積させるものである。In order to solve the above problems, a method of forming a thin film by a laser CVD method according to the present invention comprises:
Helium gas or hydrogen gas and argon gas or
A source gas generated using a mixed gas in which at least two types of gases including xenon gas are mixed is supplied into a reaction chamber in which an object is placed using the mixed gas, and at least two gases contained in the mixed gas are supplied. The concentration of the raw material gas supplied into the reaction chamber is changed by changing the mixing ratio of the types of gases, and the raw material gas is decomposed by irradiating the substrate placed in the reaction chamber with laser light. A thin film is deposited on the substrate.
【００１１】[0011]
【００１２】また、本発明のレーザＣＶＤ法による薄膜
形成装置は、原料気体を、ヘリウムガスあるいは水素ガ
スとアルゴンガスあるいはキセノンガスとからなる２種
類の気体が少なくとも混合された混合ガスを用いて発生
させ、前記混合ガスを用いて基板が置かれる反応室内に
供給する手段と、前記混合ガスに含まれる前記２種類の
気体の混合比を変更する手段とを備え、原料気体を含む
雰囲気中に置かれた基板上にレーザ光を照射して、原料
気体を分解し、その基板上に薄膜を堆積させるものであ
る。In the thin film forming apparatus using a laser CVD method according to the present invention, the source gas is generated by using a mixed gas in which at least two kinds of gases consisting of helium gas or hydrogen gas and argon gas or xenon gas are mixed. Means for supplying the mixture gas into the reaction chamber where the substrate is placed, and means for changing the mixing ratio of the two gases contained in the mixture gas. The substrate is irradiated with laser light to decompose the source gas and deposit a thin film on the substrate.
【００１３】[0013]
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１５】本発明の第１の実施形態は、１つのリザー
バに対してキャリアガスの導入系を少なくとも２系統備
え、それぞれの系統で分子量の異なるガスをキャリアガ
スとして用いる。そして、リザーバ内へ導入されるキャ
リアガス中の異なる分子量を有する気体の混合比を、キ
ャリアガスの総流量を変えることなく、変化させること
でチェンバ内へ運ばれるＣＶＤ原料ガスの濃度を所望の
値に制御するものである。これにより、本実施形態で
は、厳密な原料ガス濃度の制御が可能となるとともに、
応答性良くその濃度が変更されることになる。In the first embodiment of the present invention, at least two systems for introducing a carrier gas into one reservoir are provided, and gases having different molecular weights are used as the carrier gas in each system. Then, by changing the mixing ratio of gases having different molecular weights in the carrier gas introduced into the reservoir without changing the total flow rate of the carrier gas, the concentration of the CVD source gas carried into the chamber is changed to a desired value. Is controlled. Thereby, in the present embodiment, strict control of the source gas concentration is possible, and
The concentration is changed with good responsiveness.
【００１６】次に、本発明の第１の実施形態について図
１を参照して詳細に説明する。Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
【００１７】図１を参照すると、ガス供給系１００によ
りＣＶＤ原料ガス１０１がガス導入口１０２からチェン
バ１０３内の基板１０４上に供給される。一方、レーザ
発振器１０５から出射されるレーザ光１０６は、ビーム
エキスパンダ１０７によってそのビーム径が拡大された
後、可変スリット１０８を通過する。レーザ光１０６が
可変スリット１０８を通過することにより得られる所望
のサイズの開口像が、ダイクロイックミラー１０９、対
物レンズ１１０およびガラス窓１１１を介して基板１０
４上に結像される。Referring to FIG. 1, a CVD source gas 101 is supplied from a gas supply port 102 onto a substrate 104 in a chamber 103 by a gas supply system 100. On the other hand, the laser beam 106 emitted from the laser oscillator 105 passes through the variable slit 108 after the beam diameter is expanded by the beam expander 107. An aperture image of a desired size obtained by passing the laser beam 106 through the variable slit 108 is applied to the substrate 10 via a dichroic mirror 109, an objective lens 110, and a glass window 111.
4 is formed.
【００１８】レーザ光１０６の開口像は、ＸＹステージ
１１２を駆動させることにより基板１０４上で走査され
る。ＸＹステージ１１２の駆動は、例えば、顕微鏡１１
３を用いて肉眼で基板を観察しながら、基板１０４の所
望の位置にレーザ光１０６の開口像が結像されるように
なされる。また、基板１０４をカメラ１１４で撮像し、
その基板１０４の画像が出力されるモニタ１１５を観察
しながら、ＸＹステージ１１２を駆動させてもよい。The aperture image of the laser beam 106 is scanned on the substrate 104 by driving the XY stage 112. The XY stage 112 is driven by, for example, the microscope 11
The aperture image of the laser beam 106 is formed at a desired position on the substrate 104 while observing the substrate with the naked eye using the light source 3. Further, the substrate 104 is imaged by the camera 114,
The XY stage 112 may be driven while observing the monitor 115 on which the image of the substrate 104 is output.
【００１９】こうして、基板１０４上の所望の位置にレ
ーザ光１０６が照射されることによって、チェンバ１０
３内に供給されたＣＶＤ原料ガス１０１が熱分解し、レ
ーザ光１０６の開口像が結像された位置に薄膜を堆積さ
せていく。By irradiating a desired position on the substrate 104 with the laser beam 106 in this manner, the chamber 10
The CVD source gas 101 supplied into the chamber 3 is thermally decomposed, and a thin film is deposited at the position where the aperture image of the laser beam 106 is formed.
【００２０】また、薄膜の堆積において余分なＣＶＤ原
料ガス等の排気ガスは、排気ガス処理部１１７で処理さ
れた後、外部に排気される。Exhaust gas such as extra CVD source gas in depositing a thin film is exhausted to the outside after being processed in an exhaust gas processing unit 117.
【００２１】ここで、本実施例の特徴的な構成であるガ
ス供給系１００の構成について説明する。Here, the configuration of the gas supply system 100 which is a characteristic configuration of the present embodiment will be described.
【００２２】リザーバ１１８内には、ＣＶＤ原料１１９
として、例えば、粉末状のクロムカルボニル（以下、Ｃ
ｒ（ＣＯ）6とする）が蓄積されている。そして、Ａｒ
ガス１２０がマスフローコントローラ１２２により流量
制御されてリザーバ１１８内に導入される。一方、Ａｒ
ガス１２０とは分子量が異なるヘリウムガス（以下、Ｈ
ｅガスとする）１２１がマスフローコントローラ１２３
により流量制御されてリザーバ１１８内に導入される。
これらＡｒガス１２０およびＨｅガス１２１は、ＣＶＤ
原料ガス１０１をチェンバ１０３内に送り込むためのキ
ャリアガスとして用いられる。リザーバ１１８は図示せ
ぬ熱源により加熱されており、この加熱により、リザー
バ１１８内に蓄積されている粉末状のＣｒ（ＣＯ）6１
１９は昇華される。そして、昇華することによって得ら
れたＣＶＤ原料ガス１０１（Ｃｒ（ＣＯ）6ガス）は、
リザーバ１１８内に導入されるＡｒガス１２０およびＨ
ｅガス１２１によって輸送され、ガス導入口１０２より
チェンバ１０３内の基板１０４上に供給される。In the reservoir 118, a CVD raw material 119 is provided.
For example, powdered chromium carbonyl (hereinafter referred to as C
r (CO) 6 ). And Ar
The gas 120 is introduced into the reservoir 118 with the flow rate controlled by the mass flow controller 122. On the other hand, Ar
Helium gas (hereinafter referred to as H) having a different molecular weight from the gas 120
121) a mass flow controller 123
Is introduced into the reservoir 118 with a controlled flow rate.
These Ar gas 120 and He gas 121 are formed by CVD.
It is used as a carrier gas for sending the source gas 101 into the chamber 103. The reservoir 118 is heated by not shown heat source, this heating, powdery Cr stored in the reservoir 118 (CO) 6 1
19 is sublimated. Then, the CVD source gas 101 (Cr (CO) 6 gas) obtained by sublimation is
Ar gas 120 and H introduced into the reservoir 118
It is transported by the e-gas 121 and supplied from the gas inlet 102 onto the substrate 104 in the chamber 103.
【００２３】ここで、マスフローコントローラ１２２お
よび１２３によるキャリアガス１２０および１２１の流
量制御は、制御装置１２４によってコントロールされ
る。例えば、モニタ１１５を観察することでレーザ光１
０６が基板１０４上のどの位置に照射されるかを検知す
ることができるので、基板１０４上のレーザ光１０６の
照射位置に応じて、制御装置１２４が、リザーバ１１８
内に導入されるＡｒガス１２０およびＨｅガス１２１の
混合比を所望の値に制御する。Here, the flow rate control of the carrier gases 120 and 121 by the mass flow controllers 122 and 123 is controlled by a control device 124. For example, by observing the monitor 115,
06 can be detected at which position on the substrate 104 is irradiated, so that the controller 124 controls the reservoir 118 according to the irradiation position of the laser beam 106 on the substrate 104.
The mixing ratio of the Ar gas 120 and the He gas 121 introduced therein is controlled to a desired value.
【００２４】なお、本実施形態では、キャリアガスとし
て、２種類の気体の混合ガスを用いているが、用途に応
じて３種類以上の気体の混合ガスを用いることも可能で
ある。In the present embodiment, a mixed gas of two types of gases is used as the carrier gas, but a mixed gas of three or more types of gases may be used depending on the application.
【００２５】次に、本実施形態の薄膜堆積過程について
説明する。Next, the thin film deposition process of this embodiment will be described.
【００２６】レーザ発振器１０５から出射されたレーザ
光１０６、例えば、連続励起ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレ
ーザの第２高調波光（ＳＨ光、波長０．５３μｍ）が、
ビームエキスパンダ１０７、可変スリット１０８、ダイ
クロイックミラー１０９、対物レンズ１１０およびガラ
ス窓１１１を通って、チェンバ１０３内のＸＹステージ
１１２上に載置されている基板１０４上の所望の位置に
照射される。そして、前述のガス供給系１００の作用に
より、基板１０４上に供給されたＣＶＤ原料ガス１０１
であるＣｒ（ＣＯ）6ガスが、レーザ光１０６により熱
分解される。その結果、レーザ光１０６が照射されてい
る基板１０４上の領域に金属クロムの膜が堆積されてい
く。ここで、基板１０４は、ＣＶＤ原料ガス１０１との
温度バランスをとるとともに、その基板１０４の表面へ
のＣＶＤ原料ガス分子の吸着量を制御するために、ヒー
タ１２５により加熱されている。The laser beam 106 emitted from the laser oscillator 105, for example, the second harmonic light (SH light, wavelength 0.53 μm) of the continuous excitation Q switch Nd: YAG laser is
The light passes through a beam expander 107, a variable slit 108, a dichroic mirror 109, an objective lens 110, and a glass window 111 to irradiate a desired position on a substrate 104 mounted on an XY stage 112 in a chamber 103. Then, the CVD source gas 101 supplied onto the substrate 104 by the action of the gas supply system 100 described above.
Is Cr (CO) 6 gas is thermally decomposed by the laser beam 106. As a result, a metal chromium film is deposited in a region on the substrate 104 to which the laser beam 106 has been irradiated. Here, the substrate 104 is heated by the heater 125 in order to balance the temperature with the CVD source gas 101 and to control the amount of adsorption of the CVD source gas molecules on the surface of the substrate 104.
【００２７】本実施形態では、リザーバ１１８内には、
ＣＶＤ原料１１９として粉末状のＣｒ（ＣＯ）6を蓄積
させたが、他の物質、例えば、粉末状のモリブデンカル
ボニル（以下、Ｍｏ（ＣＯ）6とする）でもかまわな
い。In this embodiment, the reservoir 118 contains
Powdered Cr (CO) 6 was accumulated as the CVD raw material 119, but other substances, for example, powdered molybdenum carbonyl (hereinafter referred to as Mo (CO) 6 ) may be used.
【００２８】次に、分子量の異なる２種類のキャリアガ
スの混合比を変化させることによって、チェンバ内に供
給されるＣＶＤ原料ガスの濃度を変更する原理について
説明する。Next, the principle of changing the concentration of the CVD source gas supplied into the chamber by changing the mixing ratio of two types of carrier gases having different molecular weights will be described.
【００２９】キャリアガスの分子量が異なれば、同じ流
量のキャリアガスによりリザーバからチェンバへ運ばれ
るＣＶＤ原料ガスの分子数は異なるものとなる。この現
象は、キャリアガス分子とＣＶＤ原料ガス分子との衝突
断面積の違いに基づくものである。つまり、分子量の小
さいキャリアガスを用いた場合には、そのキャリアガス
分子は半径が小さいためにＣＶＤ原料ガス分子との衝突
断面積が小さく、結果として、ＣＶＤ原料ガスの輸送量
は少なくなる。逆に、分子量の大きいキャリアガスを用
いた場合には、そのキャリアガス分子は半径が大きくＣ
ＶＤ原料ガス分子との衝突断面積が大きく、結果とし
て、ＣＶＤ原料ガスの輸送量は多くなる。If the molecular weight of the carrier gas is different, the number of molecules of the CVD source gas carried from the reservoir to the chamber by the carrier gas at the same flow rate will be different. This phenomenon is based on the difference in collision cross section between the carrier gas molecules and the CVD source gas molecules. That is, when a carrier gas having a small molecular weight is used, the carrier gas molecule has a small radius, so that the collision cross-sectional area with the CVD source gas molecule is small, and as a result, the transport amount of the CVD source gas is reduced. Conversely, when a carrier gas having a large molecular weight is used, the carrier gas molecule has a large radius and C
The cross-sectional area of collision with the VD source gas molecules is large, and as a result, the transport amount of the CVD source gas is increased.
【００３０】ここで、キャリアガスの総流量を変化させ
ずに、それぞれのキャリアガスの混合比を変化させると
する。例えば、分子量の小さいキャリアガスの混合比を
大きくすると、ＣＶＤ原料ガスの輸送効率が小さくなる
ために、供給されるＣＶＤ原料ガスの濃度は小さくな
る。一方、分子量の大きいキャリアガスの混合比を大き
くすると、ＣＶＤ原料ガスの輸送効率が大きくなるため
に、供給されるＣＶＤ原料ガスの濃度は大きくなる。こ
うして、キャリアガスの混合比を変化させることで、チ
ェンバに供給されるＣＶＤ原料ガスの濃度を変更するこ
とができる。Here, it is assumed that the mixing ratio of each carrier gas is changed without changing the total flow rate of the carrier gas. For example, when the mixing ratio of the carrier gas having a small molecular weight is increased, the transport efficiency of the CVD source gas is reduced, so that the concentration of the supplied CVD source gas is reduced. On the other hand, when the mixing ratio of the carrier gas having a large molecular weight is increased, the transport efficiency of the CVD source gas is increased, so that the concentration of the supplied CVD source gas is increased. Thus, the concentration of the CVD source gas supplied to the chamber can be changed by changing the mixture ratio of the carrier gas.
【００３１】本実施形態のレーザＣＶＤ装置によれば、
基板１０４の周辺部分に薄膜を堆積させる場合には、制
御装置１２４により、分子量の大きいキャリアガス１２
０、つまり、Ａｒガスの混合比を大きくし、分子量の小
さいキャリアガス１２１、つまり、Ｈｅガスの混合比を
小さくするように、各キャリアガス導入系に設けられた
マスフローコントローラ１２２および１２３を制御す
る。すると、Ａｒガス１２０の混合比が大きくなること
により、ＣＶＤ原料ガス１０１の運搬効率が向上し、結
果として、供給されるＣＶＤ原料ガス１０１の濃度は大
きくなり、基板１０４上からＣＶＤ原料ガス１０１がも
れることによるその濃度の低下を抑えることができ、良
好な薄膜を形成することが可能となる。According to the laser CVD apparatus of the present embodiment,
When depositing a thin film on the peripheral portion of the substrate 104, the control device 124 controls the carrier gas 12 having a large molecular weight.
0, that is, the mass flow controllers 122 and 123 provided in each carrier gas introduction system are controlled so as to increase the mixing ratio of the Ar gas and decrease the mixing ratio of the carrier gas 121 having a small molecular weight, that is, the He gas. . Then, the transporting efficiency of the CVD source gas 101 is improved by increasing the mixing ratio of the Ar gas 120, and as a result, the concentration of the supplied CVD source gas 101 is increased, and the CVD source gas 101 is supplied from the substrate 104. A decrease in the concentration due to leakage can be suppressed, and a good thin film can be formed.
【００３２】なお、キャリアガスは、ＡｒガスやＨｅガ
スに限定されるものではない。キャリアガスとしては、
ＣＶＤ原料ガスおよびレーザ光に対する反応性が極めて
低い物質が望まれ、例えば、希ガスなどが望ましい。そ
の他、水素ガス（Ｈ2）や窒素ガス（Ｎ2）も用いること
ができる。ただし、本実施例の効果を充分に発揮するた
めには、分子量が明らかに異なる少なくとも２種以上の
キャリアガスを採用することが好ましい。したがって、
分子量の小さいキャリアガスとしてはＨｅガスあるいは
Ｈ2ガスを用い、分子量の大きいキャリアガスとして
は、Ｈｅ以外の希ガスやＮ2ガスを用いることが好まし
い。本実施形態では、コスト面や扱い易さを考慮してＨ
ｅガスとＡｒガスの組合せを採用する。ただし、ＣＶＤ
原料としてＣｒ（ＣＯ）6を用いる場合には、Ｃｒ（Ｃ
Ｏ）6の分子量が２２０であることを考慮すると、分子
量の大きいキャリアガスとしては、分子量が４０である
Ａｒガスの代わりに、分子量が１３１と大きいキセノン
（Ｘｅ）ガスを用いることにより、本実施形態の効果を
より発揮させることができる。The carrier gas is not limited to Ar gas or He gas. As carrier gas,
A substance having extremely low reactivity to a CVD source gas and a laser beam is desired. For example, a rare gas is desirable. In addition, hydrogen gas (H 2 ) and nitrogen gas (N 2 ) can be used. However, in order to sufficiently exhibit the effects of the present embodiment, it is preferable to employ at least two or more types of carrier gases having apparently different molecular weights. Therefore,
It is preferable to use He gas or H 2 gas as a carrier gas having a small molecular weight, and to use a rare gas or N 2 gas other than He as a carrier gas having a large molecular weight. In the present embodiment, considering cost and ease of handling, H
A combination of e gas and Ar gas is employed. However, CVD
When Cr (CO) 6 is used as a raw material, Cr (C) 6
O) Considering that the molecular weight of 6 is 220, xenon (Xe) gas having a large molecular weight of 131 is used as the carrier gas having a large molecular weight in place of Ar gas having a molecular weight of 40, and thus the present embodiment is performed. The effect of the form can be exhibited more.
【００３３】なお、本実施形態において、キャリアガス
の混合比の変更によるＣＶＤ原料ガスの濃度の切換に要
する時間は、リザーバからチェンバまでの配管長にも依
存するが、例えば、配管が外形１／４インチで配管長３
〜４ｍ程度の場合には、所要時間は２〜３分程度であ
り、極めて応答性がよい。また、少なくとも２種類以上
のキャリアガスの混合比の設定の仕方によっては、１％
以下の分解能でＣＶＤ原料ガスの濃度を制御することが
可能である。In the present embodiment, the time required for switching the concentration of the CVD source gas by changing the mixture ratio of the carrier gas also depends on the length of the pipe from the reservoir to the chamber. Piping length 3 with 4 inches
In the case of about 4 m, the required time is about 2 to 3 minutes, and the response is extremely good. Also, depending on how to set the mixing ratio of at least two or more types of carrier gas, 1%
It is possible to control the concentration of the CVD source gas with the following resolution.
【００３４】次に、本発明の第２の実施形態について図
２を参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３５】第２の実施形態では、ＣＶＤ原料ガスとし
て、少なくとも２種類の有機金属ガスの混合ガスを用い
るものである。例えば、Ｃｒ（ＣＯ）6ガスとＭｏ（Ｃ
Ｏ）6 ガスの混合ガスをＣＶＤ原料ガスとして用いる場
合には、図４に示すように、２つのリザーバ２０１およ
び２０２が用いられる。そして、リザーバ２０１内には
粉末状のＣｒ（ＣＯ）6２０３を蓄積させ、一方、リザ
ーバ２０２内には粉末状のＭｏ（ＣＯ）6２０４を蓄積
させる。そして、それぞれのリザーバ２０１および２０
２には、前述の第１の実施形態で示したような複数のキ
ャリアガス導入系が設けられる。そして、前述の第１の
実施形態と同様の方法により、リザーバ２０１および２
０２から送り出されるＣＶＤ原料ガスの濃度は精度良く
制御される。したがって、最終的に、チェンバ内に供給
されるＣＶＤ原料ガス２０５中のＣｒ（ＣＯ）6ガスお
よびＭｏ（ＣＯ）6ガスの混合比を制御することも可能
となる。なお、少なくとも２種類の有機金属ガスの混合
ガスを用いる場合、その混合ガスの総流量を変えること
なく、それぞれの有機金属ガスの混合比を変更すること
が好ましい。In the second embodiment, a CVD source gas is used.
Using a mixed gas of at least two types of organometallic gases
Things. For example, Cr (CO)6Gas and Mo (C
O)6 When a gas mixture is used as a CVD source gas
In this case, as shown in FIG.
And 202 are used. And in the reservoir 201
Cr (CO) in powder form6203, while Lisa
Mo (CO) in powder form6Accumulate 204
Let it. And the respective reservoirs 201 and 20
2 includes a plurality of keys as described in the first embodiment.
A carrier gas introduction system is provided. And the above-mentioned first
In the same manner as in the embodiment, the reservoirs 201 and 2
02 with high accuracy
Controlled. Therefore, finally supply in the chamber
(CO) in CVD source gas 2056Gas
And Mo (CO)6It is also possible to control the gas mixture ratio
Becomes A mixture of at least two types of organometallic gases
When using gas, change the total flow rate of the mixed gas
Without changing the mixing ratio of each organometallic gas
Is preferred.
【００３６】次に、本発明の第３の実施形態について図
３ないし図６を参照して説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００３７】本実施形態では、基板上を複数の領域、例
えば、基板の中央部分および周辺部分に分割し、それぞ
れの領域に最適な濃度のＣＶＤ原料ガスを供給するため
に、少なくとも２種類以上のキャリアガスの混合比を予
め領域毎に登録しておく。そして、実際に薄膜を堆積さ
せるべき領域に基づいて、キャリアガスの混合比を設定
し、自動的にＣＶＤ原料ガスの濃度を変更するというも
のである。こうすることで、基板上の領域に関係なく、
常に均質な薄膜が形成されることになる。In this embodiment, the substrate is divided into a plurality of regions, for example, a central portion and a peripheral portion of the substrate. The mixing ratio of the carrier gas is registered in advance for each region. Then, the mixing ratio of the carrier gas is set based on the region where the thin film is to be actually deposited, and the concentration of the CVD source gas is automatically changed. This way, regardless of the area on the board,
A uniform thin film will always be formed.
【００３８】図３を参照すると、制御装置３０１は、Ｘ
Ｙステージ３０２から送られる基板１０４の移動量に対
応した位置情報に基づいてマスフローコントローラ１２
２および１２３を制御するものである。すなわち、制御
装置３０１は、基板１０４上におけるレーザ光１０６の
照射位置に応じて、Ａｒガス１２０とＨｅガス１２１の
混合比を予め設定された比に設定するものである。他の
構成は、前述の第１の実施形態と同様のものが用いられ
ている。Referring to FIG. 3, the control device 301
The mass flow controller 12 based on the position information corresponding to the amount of movement of the substrate 104 sent from the Y stage 302
2 and 123 are controlled. That is, the control device 301 sets the mixing ratio of the Ar gas 120 and the He gas 121 to a preset ratio according to the irradiation position of the laser beam 106 on the substrate 104. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
【００３９】図４は、制御装置の詳細を示すブロック図
であり、領域検出部４０１は、ＸＹステージ３０２から
送出される基板１０４の位置情報に基づいて基板１０４
上のレーザ光１０６が照射される領域を検出する。つま
り、薄膜が堆積されるべき領域を検出するものである。
混合比設定部４０２は、基板１０４の所定の領域毎にそ
れぞれリザーバ１１８内に導入されるべきＡｒガス１２
０とＨｅガス１２１の混合比が、例えば、図５に示すよ
うなテーブル形式でＲＯＭ等に格納されている。そし
て、領域検出部４０１で検出された領域に対応したキャ
リアガスの混合比をＲＯＭ等から読み出し、その混合比
が設定される。ここで、図５に示す領域とは、図６に示
すように、基板１０４の中心位置６０１からの距離に基
づいて分割されて設定されるものである。マスフローコ
ントローラ制御部４０３は、混合比設定部４０２で設定
された混合比を有するＡｒガス１２０およびＨｅガス１
２１の混合ガスがキャリアガスとしてリザーバ１１８に
導入されるようにマスフローコントローラ１２２および
１２３を制御するものである。FIG. 4 is a block diagram showing the details of the control device. The area detecting unit 401 detects the position of the substrate 104 based on the position information of the substrate 104 sent from the XY stage 302.
The region irradiated with the upper laser beam 106 is detected. That is, an area where a thin film is to be deposited is detected.
The mixing ratio setting unit 402 controls the Ar gas 12 to be introduced into the reservoir 118 for each predetermined region of the substrate 104.
The mixing ratio of 0 and He gas 121 is stored in a ROM or the like in a table format as shown in FIG. 5, for example. Then, the mixture ratio of the carrier gas corresponding to the region detected by the region detection unit 401 is read from the ROM or the like, and the mixture ratio is set. Here, the area shown in FIG. 5 is divided and set based on the distance from the center position 601 of the substrate 104 as shown in FIG. The mass flow controller control unit 403 controls the Ar gas 120 and the He gas 1 having the mixture ratio set by the mixture ratio setting unit 402.
The mass flow controllers 122 and 123 are controlled so that the mixed gas 21 is introduced into the reservoir 118 as a carrier gas.
【００４０】そして、顕微鏡１１３等により基板１０４
を観察しながら、ＸＹステージ３０２を駆動させて、レ
ーザ光照射位置を基板１０４の薄膜を堆積させるべき位
置に設定する。この際、ＸＹステージ３０２により移動
した基板の移動量に応じた位置情報が制御装置３０１に
送出される。制御装置３０１では、基板１０４に関する
位置情報に基づいて、薄膜が堆積される領域が検出され
る。制御装置３０１には、図５に示すような、基板上の
領域毎に最適なキャリアガスの混合比を予め登録したテ
ーブルが備えられている。そして、検出された薄膜を堆
積すべき領域に応じて最適なキャリアガス混合比が設定
され、設定された混合比に基づいてマスフローコントロ
ーラ１２２および１２３が制御される。キャリアガスの
混合比が変更されたことで、基板１０４上に供給される
ＣＶＤ原料ガス１０１の濃度も変化する。こうして、基
板１０４上にレーザ光１０６を照射すれば、所望の品質
の薄膜を堆積させることができる。ここで、図５に示す
テーブルにおいて、基板１０４上の周辺部分に薄膜を堆
積させる場合、すなわち、領域５０３については、ＣＶ
Ｄ原料ガス１０１の濃度を大きくする必要があるため、
分子量の大きいキャリアガス、つまり、Ａｒガス１２０
の混合比を大きく設定してある。逆に、そのテーブルに
おいて、領域５０１については、ＣＶＤ原料ガス１０１
の濃度を大きくする必要がないため、Ａｒガス１２０の
混合比を比較的小さく設定している。Then, the substrate 104 is moved by the microscope 113 or the like.
Is driven, the XY stage 302 is driven to set the laser beam irradiation position to a position where the thin film on the substrate 104 is to be deposited. At this time, position information corresponding to the amount of movement of the substrate moved by the XY stage 302 is sent to the control device 301. The control device 301 detects an area where a thin film is to be deposited, based on positional information on the substrate 104. The control device 301 is provided with a table as shown in FIG. 5 in which the optimum mixing ratio of the carrier gas is registered in advance for each region on the substrate. Then, the optimum carrier gas mixture ratio is set according to the region where the detected thin film is to be deposited, and the mass flow controllers 122 and 123 are controlled based on the set mixture ratio. By changing the mixture ratio of the carrier gas, the concentration of the CVD source gas 101 supplied onto the substrate 104 also changes. By irradiating the substrate 104 with the laser beam 106 in this manner, a thin film of desired quality can be deposited. Here, in the table shown in FIG. 5, when depositing a thin film on the peripheral portion on the substrate 104, that is, for the region 503, the CV
Since it is necessary to increase the concentration of the D source gas 101,
Carrier gas having a large molecular weight, that is, Ar gas 120
Is set to be large. Conversely, in the table, for the region 501, the CVD source gas 101
Since it is not necessary to increase the concentration of Ar, the mixing ratio of the Ar gas 120 is set relatively small.
【００４１】なお、本実施形態では、ＸＹステージ３０
２からの情報を受けて、制御装置３０１がマスフローコ
ントローラ１２２および１２３を制御する構成となって
いる。しかしながら、制御装置３０１内の記憶回路に、
予め薄膜の形成工程を示すシーケンス情報を登録してお
き、そのシーケンス情報にしたがって、マスフローコン
トローラ１２２および１２３だけでなく、ＸＹステージ
３０２やレーザ発振器１０５等を制御するようにしても
よい。In this embodiment, the XY stage 30
2, the control device 301 controls the mass flow controllers 122 and 123. However, in the storage circuit in the control device 301,
Sequence information indicating a thin film forming process may be registered in advance, and the XY stage 302, the laser oscillator 105, and the like, as well as the mass flow controllers 122 and 123, may be controlled in accordance with the sequence information.
【００４２】次に、本発明の第４の実施形態について図
７を参照して説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４３】本実施形態は、レーザ光の照射スポットの
サイズに応じた最適な混合比で少なくとも２種類以上の
気体を混合したガスをキャリアガスとして用いるもので
ある。In the present embodiment, a gas in which at least two or more gases are mixed at an optimum mixing ratio according to the size of a laser beam irradiation spot is used as a carrier gas.
【００４４】レーザ光の照射スポットのサイズを薄膜形
成中に段階的に変更することによって、良好なプロファ
イルを有する薄膜を形成する従来技術が、特開平２−２
６０５２７号公報に開示されている。しかしながら、レ
ーザ光の照射スポットを変更すると、薄膜形成プロセス
の状態バランスが変化し、均一な性質を有する膜を形成
することが妨げられる。A conventional technique for forming a thin film having a good profile by changing the size of an irradiation spot of a laser beam stepwise during the formation of the thin film is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-2.
No. 60527. However, when the irradiation spot of the laser beam is changed, the state balance of the thin film forming process changes, and formation of a film having uniform properties is prevented.
【００４５】しかしながら、レーザ光の照射スポットの
サイズの変更に応じて、チェンバ内に供給されるＣＶＤ
原料ガスの濃度を変化させることによって、薄膜形成プ
ロセスのバランスの変化を抑えることが可能である。本
実施形態では、レーザ光の照射スポットのサイズの変化
に応じて、キャリアガスを構成する少なくとも２種類の
気体の混合比を制御することによって、ＣＶＤ原料ガス
の濃度を短時間で変化させている。However, according to the change of the size of the irradiation spot of the laser beam, the CVD supplied into the chamber is changed.
By changing the concentration of the source gas, a change in the balance of the thin film forming process can be suppressed. In the present embodiment, the concentration of the CVD source gas is changed in a short time by controlling the mixing ratio of at least two types of gases constituting the carrier gas according to the change in the size of the irradiation spot of the laser beam. .
【００４６】図７を参照すると、可変スリット７０１か
ら制御装置７０２に対して、可変スリット７０１のスリ
ットサイズを示す情報が送信され、制御装置７０２が、
その情報に基づいて、マスフローコントローラ１２２お
よび１２３を制御する。その他の構成は、前述の第３の
実施形態と同様のものである。基板１０４上に照射され
るレーザ光１０６のスポットサイズは、そのレーザ光１
０６が通過した可変スリット７０１のスリットサイズに
より制御されている。可変スリット７０１のスリットサ
イズは、予め設定されたシーケンスにしたがって、段階
的に変化している。そこで、本実施形態では、そのスリ
ットサイズに応じて、前述の第１の実施形態で説明した
手法により、ＣＶＤ原料ガス１０１の濃度を制御するこ
とによって、良好な薄膜の形成を実現することができ
る。Referring to FIG. 7, information indicating the slit size of the variable slit 701 is transmitted from the variable slit 701 to the control device 702.
The mass flow controllers 122 and 123 are controlled based on the information. Other configurations are the same as those of the third embodiment. The spot size of the laser beam 106 irradiated on the substrate 104 is the laser beam 1
06 is controlled by the slit size of the variable slit 701 that has passed. The slit size of the variable slit 701 changes stepwise according to a preset sequence. Therefore, in the present embodiment, by controlling the concentration of the CVD source gas 101 according to the method described in the first embodiment according to the slit size, a good thin film can be formed. .
【００４７】次に、本発明の第５の実施形態について図
８を参照して説明する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４８】本実施形態では、紫外レーザ光によりＣＶ
Ｄ原料ガスを直接光分解させることによって基板上に膜
を形成するものであり、ガス供給系としては、前述の第
１の実施形態と同様の構成を採用するものである。In the present embodiment, the CV is
The film is formed on the substrate by directly photo-decomposing the D raw material gas, and the gas supply system adopts the same configuration as that of the first embodiment.
【００４９】図１０を参照すると、本実施形態では、可
変スリットの代わりにマスク８０１をレーザ発振器８０
２から出射される紫外レーザ光８０３の光軸上に設けら
れている。そして、そのマスク８０１に描かれたパター
ンを基板１０４上に転写することによって、基板１０４
上の大きな領域に対し一括で薄膜の形成処理を実行する
ことができる。Referring to FIG. 10, in this embodiment, a mask 801 is used instead of a variable slit to form a laser oscillator 80.
2 is provided on the optical axis of the ultraviolet laser light 803 emitted from the light source 2. Then, by transferring the pattern drawn on the mask 801 onto the substrate 104,
The thin film forming process can be performed on the large area above at a time.
【００５０】紫外レーザ発振器を光源とするレーザＣＶ
Ｄ法では、例えば、光解離反応を利用することによっ
て、薄膜形成が行われるが、この場合、薄膜形成プロセ
スが完了するまでに、約３秒程度を要する。これ以上長
く、紫外レーザ光を照射していると、形成された膜自身
が、ヒートシンクとなる。それにより、ＣＶＤ反応領域
におけるプロセス温度が低下し、ＣＶＤ原料ガスが十分
に反応せず、その結果、不完全な形の分解により形成さ
れた薄膜が堆積されることになる。Laser CV using an ultraviolet laser oscillator as a light source
In the method D, for example, a thin film is formed by utilizing a photodissociation reaction. In this case, it takes about 3 seconds to complete the thin film forming process. If the ultraviolet laser beam is irradiated for a longer time, the formed film itself becomes a heat sink. As a result, the process temperature in the CVD reaction region decreases, and the CVD source gas does not react sufficiently. As a result, a thin film formed by incomplete decomposition is deposited.
【００５１】そこで、本実施形態では、レーザ発振器８
０２の出力を徐々にあげるとともに、チェンバ１０３内
に供給すべきＣＶＤ原料ガスの濃度を下げることによっ
て、プロセスバランスが保たれる。このように、紫外レ
ーザ光８０３を照射中に、ＣＶＤ原料ガスの濃度を変更
することによって、数秒間、紫外レーザ光８０３を照射
して薄膜を形成する場合でも、良好な質を有する薄膜を
形成することができる。なお、これらの制御は、制御装
置８０４からの制御信号に応じて行われる。Therefore, in this embodiment, the laser oscillator 8
02 is gradually increased, and the concentration of the CVD source gas to be supplied into the chamber 103 is reduced, whereby the process balance is maintained. As described above, by changing the concentration of the CVD source gas during irradiation with the ultraviolet laser beam 803, a thin film having good quality can be formed even when the thin film is formed by irradiating the ultraviolet laser beam 803 for several seconds. can do. Note that these controls are performed in response to a control signal from the control device 804.
【００５２】次に、本発明の第６の実施形態について図
９を参照して説明する。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００５３】フォトマスクの欠損欠陥部分を修正する際
に、レーザＣＶＤ法による薄膜形成技術が適用される。
フォトマスクの欠損欠陥部分は、レーザＣＶＤ法により
形成された薄膜で覆われることにより修正される。この
際、形成される薄膜は、修正後のフォトマスク上に描か
れるパターンのエッジが高精度に再現されるものでなけ
ればならない。さらに、フォトマスクを洗浄する工程
で、形成された薄膜が剥離しないように、薄膜の基板に
対する付着力を強くする必要もある。When correcting a defective defect portion of a photomask, a thin film forming technique by a laser CVD method is applied.
The defective defect portion of the photomask is corrected by being covered with a thin film formed by a laser CVD method. At this time, the thin film to be formed must reproduce the edge of the pattern drawn on the corrected photomask with high accuracy. Further, in the step of cleaning the photomask, it is necessary to increase the adhesion of the thin film to the substrate so that the formed thin film does not peel off.
【００５４】しかしながら、可視レーザ光を用いた熱Ｃ
ＶＤによる薄膜形成や、紫外レーザ光を用いた光ＣＶＤ
による薄膜形成を、それぞれ単独で採用しただけでは、
上述のような要求を十分に満たす薄膜を形成することは
できない。すなわち、可視レーザ光を用いた熱ＣＶＤ法
による薄膜形成方法では、薄膜のエッジを高精度に制御
することが困難であり、本来のフォトマスク上のパター
ンからはみ出した余分な薄膜が形成されるという問題が
ある。一方、紫外レーザ光を用いた光ＣＶＤ法による薄
膜形成方法では、薄膜の形状を制御する点に関しては優
れているものの、堆積する薄膜の品質が甚だ不十分であ
り、形成された薄膜が洗浄工程で剥離してしまうという
問題点がある。However, thermal C using visible laser light
Thin film formation by VD or photo CVD using ultraviolet laser light
By adopting the thin film formation by each alone,
A thin film that satisfies the above requirements cannot be formed. That is, it is difficult to control the edge of the thin film with high precision by the thin film forming method by the thermal CVD method using visible laser light, and an extra thin film protruding from the pattern on the original photomask is formed. There's a problem. On the other hand, the thin film forming method by the photo-CVD method using ultraviolet laser light is excellent in controlling the shape of the thin film, but the quality of the deposited thin film is extremely insufficient, and the formed thin film is subjected to a cleaning process. At the same time.
【００５５】そこで、本実施形態では、薄膜のエッジの
制御性の優れた紫外レーザ光を用いた光ＣＶＤ法により
第１の薄膜を欠損欠陥部分を覆うように堆積させ、その
後、可視レーザ光を用いた熱ＣＶＤ法により耐薬性の優
れた第２の薄膜を第１の薄膜を覆うように堆積させる。
このように、光ＣＶＤ法による薄膜形成と熱ＣＶＤ法に
よる薄膜形成とを併用することによって、修正後のパタ
ーンのエッジを高精度に保つとともに、フォトマスクの
洗浄工程において、薄膜が剥離してしまうことを防止で
きる。Therefore, in the present embodiment, the first thin film is deposited so as to cover the defective portion by an optical CVD method using an ultraviolet laser beam having excellent controllability of the edge of the thin film. A second thin film having excellent chemical resistance is deposited by the used thermal CVD method so as to cover the first thin film.
As described above, by using both the thin film formation by the photo-CVD method and the thin film formation by the thermal CVD method, the edge of the corrected pattern is maintained with high accuracy, and the thin film is peeled off in the photomask cleaning step. Can be prevented.
【００５６】ここで、光ＣＶＤ法と熱ＣＶＤ法では、そ
れぞれ最適なＣＶＤ原料ガスの濃度が異なる。すなわ
ち、熱ＣＶＤ法による薄膜形成法では、光ＣＶＤ法によ
る形成方法と比べて１０倍程度高濃度のＣＶＤ原料ガス
が必要である。したがって、光ＣＶＤ法と熱ＣＶＤ法と
を併用する薄膜形成方法では、それぞれの薄膜形成工程
ごとに、ＣＶＤ原料ガスの濃度を変更する必要がある。
本実施形態は、このような場合において、前述の第１の
実施形態で示したＣＶＤ原料ガスの濃度制御方法を適用
して、短時間で高精度にＣＶＤ原料ガスの濃度を変化さ
せるものである。Here, the optimal CVD source gas concentration differs between the optical CVD method and the thermal CVD method. That is, the thin film forming method by the thermal CVD method requires a CVD source gas having a concentration about 10 times higher than that of the forming method by the optical CVD method. Therefore, in the thin film forming method using both the photo CVD method and the thermal CVD method, it is necessary to change the concentration of the CVD source gas for each thin film forming step.
In this case, in this case, the method of controlling the concentration of the CVD source gas described in the first embodiment is applied to change the concentration of the CVD source gas in a short time and with high accuracy. .
【００５７】図９を参照すると、光源として、２つのレ
ーザ発振器９０１および９０２が設けられている。レー
ザ発振器９０１は、熱ＣＶＤ法による薄膜形成に用いら
れる光源であり、レーザ発振器９０２は、光ＣＶＤ法に
よる薄膜形成に用いられる光源である。前述の第１の薄
膜を形成する場合には、レーザ発振器９０２から出射さ
れる紫外レーザ光９０４がビームエキスパンダ１０７、
可変スリット１０８等を介して基板１０４上に照射され
る。一方、前述の第２の薄膜を形成する場合には、レー
ザ発振器９０１から出射される可視レーザ光９０３がビ
ームエキスパンダ１０７および可変スリット１０８等を
介して基板１０４上に照射される。そして、制御装置９
０５は、予め設定されたシーケンスにしたがって、レー
ザ発振器９０１および９０２を制御するとともに、その
レーザ発振器の制御に応じてマスクフローコントローラ
１２２および１２３を制御する。レーザ発振器９０２か
ら紫外レーザ光９０４が出射されて光ＣＶＤ法により薄
膜が形成される場合には、制御装置９０５は、Ａｒガス
１２０の混合比を減少させるようにマスクフローコント
ローラ１２２および１２３を制御する。一方、レーザ発
振器９０１から可視レーザ光９０３が出射されて熱ＣＶ
Ｄ法により薄膜が形成される場合には、制御装置９０５
は、Ａｒガス１２０の混合比を増加させるようにマスク
フローコントローラ１２２および１２３を制御する。こ
うすることによって、各ＣＶＤ法に適した濃度のＣＶＤ
原料ガス１０１をチェンバ１０３内に供給することがで
きる。Referring to FIG. 9, two laser oscillators 901 and 902 are provided as light sources. A laser oscillator 901 is a light source used for forming a thin film by a thermal CVD method, and a laser oscillator 902 is a light source used for forming a thin film by an optical CVD method. When the first thin film is formed, the ultraviolet laser beam 904 emitted from the laser oscillator 902 is used for the beam expander 107,
The light is irradiated onto the substrate 104 via the variable slit 108 and the like. On the other hand, when the second thin film is formed, the visible laser light 903 emitted from the laser oscillator 901 is irradiated on the substrate 104 via the beam expander 107, the variable slit 108, and the like. And the control device 9
05 controls the laser oscillators 901 and 902 in accordance with a preset sequence, and controls the mask flow controllers 122 and 123 in accordance with the control of the laser oscillators. When the ultraviolet laser beam 904 is emitted from the laser oscillator 902 and a thin film is formed by the optical CVD method, the control device 905 controls the mask flow controllers 122 and 123 so as to reduce the mixing ratio of the Ar gas 120. . On the other hand, the visible laser light 903 is emitted from the laser
When the thin film is formed by the method D, the control device 905
Controls the mask flow controllers 122 and 123 so as to increase the mixing ratio of the Ar gas 120. By doing so, the concentration of CVD suitable for each CVD method is improved.
The source gas 101 can be supplied into the chamber 103.
【００５８】このように、本発明では、薄膜形成時にお
いて、何らかの環境の変化が生じた場合に、環境に応じ
てＣＶＤ原料ガスの供給量を最適なものに変化させるた
めに、常に、良好な膜質を有する薄膜を形成することが
できる。As described above, according to the present invention, when a certain environmental change occurs during the formation of a thin film, the supply amount of the CVD raw material gas is changed to an optimum amount in accordance with the environment. A thin film having film quality can be formed.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のレーザＣ
ＶＤ法による薄膜形成方法および装置によれば、チェン
バ内に供給されるＣＶＤ原料ガスの濃度を厳密に制御す
ることができるために、良質の薄膜を形成することがで
きる。As described above, the laser C of the present invention is used.
According to the method and apparatus for forming a thin film by the VD method, the concentration of the CVD source gas supplied into the chamber can be strictly controlled, so that a high-quality thin film can be formed.
【００６０】また、チェンバ内へのＣＶＤ原料ガスの供
給量を短時間で変化させることができるために、加工条
件の変更、例えば、レーザビーム照射位置の移動、ビー
ムスポットのサイズの変更、薄膜形成工程の変更等の際
に、プロセスバランスを保つことができるために、均質
性のある薄膜を形成することができる。Further, since the supply amount of the CVD source gas into the chamber can be changed in a short time, processing conditions are changed, for example, a laser beam irradiation position is moved, a beam spot size is changed, and a thin film is formed. Since the process balance can be maintained when the process is changed, a thin film having a uniform property can be formed.
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施形態のＣＶＤ原料ガスを供
給するための構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration for supplying a CVD source gas according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施形態における制御装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】図４における混合比設定部に格納され、薄膜が
形成されるべき領域に応じて最適なキャリアガスの混合
比が登録されたテーブルを示す図である。5 is a diagram showing a table stored in a mixing ratio setting unit in FIG. 4, in which an optimum mixing ratio of a carrier gas is registered according to a region where a thin film is to be formed.
【図６】図５における基板上の各領域を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing each region on the substrate in FIG. 5;
【図７】本発明の第４の実施形態の構成を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第５の実施形態の構成を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第６の実施形態の構成を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.
【図１０】従来のレーザＣＶＤ装置におけるＣＶＤ原料
ガスをチェンバ内に導入するための構成を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing a configuration for introducing a CVD source gas into a chamber in a conventional laser CVD apparatus.
【図１１】従来のレーザＣＶＤ装置において、基板の中
央部分にＣＶＤ原料ガスを供給する例を示す図である。FIG. 11 is a view showing an example of supplying a CVD source gas to a central portion of a substrate in a conventional laser CVD apparatus.
【図１２】従来のレーザＣＶＤ装置において、基板の周
辺部分にＣＶＤ原料ガスを供給する例を示す図である。FIG. 12 is a view showing an example of supplying a CVD source gas to a peripheral portion of a substrate in a conventional laser CVD apparatus.
１００ ガス供給系 １０１ ＣＶＤ原料ガス １０２ ガス導入口 １０３ チェンバ １０４ 基板 １０５ レーザ発振器 １０６ レーザ光 １０７ ビームエキスパンダ １０８ 可変スリット １０９ ダイクロイックミラー １１０ 対物レンズ １１１ ガラス窓 １１２ ＸＹステージ １１３ 顕微鏡 １１４ カメラ １１５ モニタ １１７ 排気ガス処理部 １１８ リザーバ １１９ ＣＶＤ原料 １２０、１２１ キャリアガス １２２、１２３ マスフローコントローラ １２４ 制御装置 １２５ ヒータ ２０１、２０２ リザーバ ２０３、２０４ ＣＶＤ原料 ２０５ ＣＶＤ原料ガス ３０１ 制御装置 ３０２ ＸＹステージ ４０１ 領域検出部 ４０２ 混合比設定部 ４０３ マスフローコントローラ制御部 ５０１、５０２、５０３ 領域 ７０１ 可変スリット ７０２ 制御装置 ８０１ マスク ８０２ レーザ発振器 ８０３ 紫外レーザ光 ８０４ 制御装置 ９０１ レーザ発振器 ９０２ レーザ発振器 ９０３ 可視レーザ光 ９０４ 紫外レーザ光 ９０５ 制御装置 REFERENCE SIGNS LIST 100 Gas supply system 101 CVD source gas 102 Gas inlet 103 Chamber 104 Substrate 105 Laser oscillator 106 Laser light 107 Beam expander 108 Variable slit 109 Dichroic mirror 110 Objective lens 111 Glass window 112 XY stage 113 Microscope 114 Camera 115 Monitor 117 Exhaust gas Processing unit 118 Reservoir 119 CVD raw material 120, 121 Carrier gas 122, 123 Mass flow controller 124 Controller 125 Heater 201, 202 Reservoir 203, 204 CVD raw material 205 CVD raw material gas 301 Controller 302 XY stage 401 Area detector 402 Mixing ratio setting unit 403 mass flow controller control unit 501, 502, 503 area 701 variable slit 702 control device 801 Mask 802 Laser oscillator 803 Ultraviolet laser light 804 Controller 901 Laser oscillator 902 Laser oscillator 903 Visible laser light 904 Ultraviolet laser light 905 Controller
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｗ Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01S 3/00 H01L 21/30 502W
Claims (11)
ンガスあるいはキセノンガスとの２種類の気体が少なく
とも混合された混合ガスを用いて発生させた原料気体を
前記混合ガスを用いて被対象物が置かれる反応室内に供
給するステップと、 前記混合ガスに含まれる前記２種類の気体の混合比を変
更するステップと、 前記被対象物上にレーザ光を照射することによって、薄
膜を形成するステップとを含むことを特徴とするレーザ
ＣＶＤ法による薄膜形成方法。A helium gas or hydrogen gas and an algo
Supplying a raw material gas generated using a mixed gas in which at least two types of gases including xenon gas and xenon gas are mixed into a reaction chamber in which an object is placed using the mixed gas; A method of forming a thin film by irradiating a laser beam onto the object to change a mixture ratio of the two types of gases contained therein, and forming a thin film by a laser CVD method. .
く、その混合ガスに含まれる前記２種類の気体の混合比
を変更することを特徴とする前記請求項１に記載のレー
ザＣＶＤ法による薄膜形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the total flow rate of the mixed gas is not changed.
And the mixing ratio of the two gases contained in the mixed gas.
2. The method for forming a thin film by a laser CVD method according to claim 1, wherein the method is changed.
される領域を検出するステップと、 検出された領域に応じて、前記混合ガスに含まれる前記
２種類の気体の混合比を変更するステップとをさらに含
む ことを特徴とする前記請求項１に記載のレーザＣＶＤ
法による薄膜形成方法。3. The method according to claim 1 , wherein the object is irradiated with the laser light.
Detecting a region which is, in accordance with the detected area above which is included in the mixed gas
Changing the mixture ratio of the two gases.
The laser CVD according to claim 1, wherein the non-it
Method of forming a thin film by the method.
検出するステップと、 検出された照射スポットの大きさに応じて、 前記混合ガ
スに含まれる前記２種類の気体の混合比を変更するステ
ップとをさらに含むことを特徴とする前記請求項１に記
載のレーザＣＶＤ法による薄膜形成方法。 4. The size of an irradiation spot of the laser beam
Detecting, in accordance with the magnitude of the detected radiation spot, according to claim 1, characterized by further comprising a step of changing the mixing ratio of the two kinds of gases contained in the mixed gas Thin film forming method by laser CVD.
の気体が混合された混合ガスを用いて発生させた原料気
体を前記混合ガスを用いて被対象物が置かれる反応室内
に供給するステップと、 前記被対象物上に紫外レーザ光を照射することによって
薄膜を形成するステップとを含み、 前記紫外レーザ光の出力強度を徐々に上げるとともに、
前記混合ガス中に含まれる前記気体の混合比を変化させ
ることによって、前記反応室内に供給される前記原料気
体の濃度を徐々に減少させるステップを さらに含むこと
を特徴とするレーザＣＶＤ法による薄膜形成方法。5. At least two kinds having different molecular weights from each other
Gas generated by using a mixed gas containing
The reaction chamber in which the object is placed using the gas mixture
And irradiating the object with ultraviolet laser light
Forming a thin film, and gradually increasing the output intensity of the ultraviolet laser light,
Changing the mixing ratio of the gas contained in the mixed gas
The raw material gas supplied into the reaction chamber
Further comprising gradually reducing the concentration of the body
A method for forming a thin film by a laser CVD method.
の気体が混合された混合ガスを用いて発生させた原料気
体を前記混合ガスを用いて被対象物が置かれる反応室内
に供給するステップと、 前記被対象物上に紫外レーザ光を照射することによって
前記原料気体を分解して、前記被対象物上に第１の薄膜
を堆積させるステップと、 前記第１の薄膜が堆積された後、前記混合ガスに含まれ
る少なくとも２種類の気体の混合比を変更するステップ
と、 前記原料気体を、前記混合比が変更された混合ガスを用
いて前記被対象物が置かれる反応室内に供給するステッ
プと、 前記被対象物上に可視レーザ光を照射することによって
前記原料気体を分解して、前記第１の薄膜上に前記第２
の薄膜を堆積させるステップとを含むことを特徴とする
レーザＣＶＤ法による薄膜形成方法。6. At least two kinds having different molecular weights from each other.
Gas generated by using a mixed gas containing
The reaction chamber in which the object is placed using the gas mixture
And irradiating the object with ultraviolet laser light
Decomposing the source gas to form a first thin film on the object;
Depositing the first thin film after the first thin film is deposited.
Changing the mixture ratio of at least two types of gases
And a mixed gas in which the mixture ratio is changed.
And a step for supplying the reaction chamber in which the object is placed.
And irradiating a visible laser beam on the object.
The source gas is decomposed to form the second gas on the first thin film.
Thin film forming method according to a laser CVD method characterized by comprising the step of the thin film deposition.
象物上にレーザ光を照射して、その被対象物上に薄膜を
堆積させる装置であって、 前記原料気体を、ヘリウムガスあるいは水素ガスとアル
ゴンガスあるいはキセノンガスとからなる２種類の気体
が少なくとも混合された混合ガスを用いて発生させ、前
記混合ガスを用いて前記被対象物が置かれる反応室内に
供給する手段と、 前記混合ガスに含まれる前記２種類の気体の混合比を変
更する手段と前記被対象物上にレーザ光を照射すること
によって薄膜を形成する手段とを備えることを特徴とす
るレーザＣＶＤ法による薄膜形成装置。7. An apparatus for irradiating a laser beam onto an object placed in an atmosphere containing a source gas to deposit a thin film on the object, wherein the source gas is a helium gas or Hydrogen gas and Al
Means for generating using a mixed gas in which at least two gases consisting of gon gas or xenon gas are mixed, and supplying the mixed gas to a reaction chamber in which the object is placed; A thin film forming apparatus using a laser CVD method, comprising: means for changing a mixing ratio of the two types of gases to be formed; and means for forming a thin film by irradiating the object with laser light.
く、その混合ガスに含まれる前記２種類の気体の混合比
が変更する手段をさらに備えることを特徴とする前記請
求項７に記載のレーザＣＶＤ法による薄膜形成装置。 8. The method according to claim 1, wherein the total flow rate of the mixed gas is not changed.
And the mixing ratio of the two gases contained in the mixed gas.
Further comprising means for changing
8. A thin film forming apparatus according to claim 7, wherein the thin film is formed by a laser CVD method.
される領域を検出する手段と、 検出された領域に応じて、前記混合ガスに含まれる前記
２種類の気体の混合比を変更する手段とをさらに備える
ことを特徴とする前記請求項７に記載の レーザＣＶＤ法
による薄膜形成装置。9. The method according to claim 9 , wherein the laser beam is irradiated on the object.
Means for detecting an area to be performed, and according to the detected area,
Means for changing the mixture ratio of the two gases.
The thin film forming apparatus according to claim 7, wherein the thin film is formed by a laser CVD method.
を検出する手段と、 検出された照射スポットの大きさに応じて、前記混合ガ
スに含まれる前記２種類の気体の混合比を変更する手段
とをさらに備える ことを特徴とする前記請求項７に記載
のレーザＣＶＤ法による薄膜形成装置。 10. The size of an irradiation spot of the laser beam.
Means for detecting the mixing gas according to the size of the detected irradiation spot.
For changing the mixing ratio of the two gases contained in the gas
The thin film forming apparatus according to claim 7 , further comprising:
ゴンガスあるいはキセノンガスとからなる２種類の気体
が少なくとも混合された混合ガスを用いて発生させた原
料気体雰囲気中に配置された被対象物に紫外レーザ光を
照射することによって、被対象物上に第１の薄膜を堆積
させた後、前記第１の薄膜を含む領域に可視レーザ光を
照射することによって、第２の薄膜を堆積させる薄膜形
成装置であって、 前記被対象物上に紫外レーザ光を照射する第１のレーザ
発振器と、 前記被対象物上に可視レーザ光を照射する第２のレーザ
発振器と、 前記被対象物上に照射されているレーザ光が紫外レーザ
光か可視レーザ光かに応じて、前記混合ガスに含まれる
前記２種類の気体の混合比を変更して前記原料気体の濃
度を変化させる手段とを備えることを特徴とする薄膜形
成装置。11. A helium gas or hydrogen gas and aluminum
By irradiating an ultraviolet laser beam to an object placed in a raw material gas atmosphere generated using a mixed gas in which at least two types of gases consisting of gon gas or xenon gas are mixed, A thin film forming apparatus for depositing a second thin film by irradiating a visible laser beam to a region including the first thin film after depositing a first thin film, wherein an ultraviolet laser is deposited on the object. A first laser oscillator that irradiates light; a second laser oscillator that irradiates the object with visible laser light; and a laser beam that irradiates the object with ultraviolet laser light or visible laser light. Means for changing the mixing ratio of the two types of gas contained in the mixed gas to change the concentration of the source gas.
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