JPS595621A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPS595621A JPS595621A JP11418182A JP11418182A JPS595621A JP S595621 A JPS595621 A JP S595621A JP 11418182 A JP11418182 A JP 11418182A JP 11418182 A JP11418182 A JP 11418182A JP S595621 A JPS595621 A JP S595621A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/047—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using irradiation by energy or particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/483—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using coherent light, UV to IR, e.g. lasers
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
この発明は、プ゛Ｃを用いることにより、マスクを使用
せずに直接バターニングが可能な薄膜形成方向上、ある
いはフォトマスク上のビレホールなどの欠陥修正などの
ためｌこ、Ｅ料ｌ；而の希望する位置に所望の物質を堆
積させることが大いに必要とされるようになって去だ。 例えば、パターン化された半導体集積回路での選択的な
軍極付りゃジャンバー線の形成、あるいは’ｉｆ７！縁
物にょるノ１−ドリンクの形成などが、半導体集積回路
の高密度化、高性能化の実現のためｊこまずます重要お
４ってきている。 物質堆偕にょるゲー来ｑ月力膜形成カ法としＣは、１）
試料表面上にレジスト１Ｍあるいはフォトマスクをかぶ
せ、試料から離れた位置におかれた固体蒸宥物質をレー
ザ等を用いて加熱気化し、これを試料表面上に蒸着する
方法や、２）試、１１表面上にパターン材料層を近接し
て設け、レーザ光を用いてパターン羽料層を照射し、パ
ターン材料層の一部を蒸発飛散させ、試料表面上にパタ
ーンを転写する方法などが知られている。しかし、いず
れの場合においても、パターン用マスク、あるいはパタ
ーン材料層とのアラインメントがやっかいであること、
試料表面の直接の観察か困難で高い位置精度のα′Ｊ細
なｉｔ７１ｉ訂パターンの形成が困難であることなどの
欠点があり、あ才り奥州的でない。 これに対し、才国の技術雑誌「アプライド・フィジクス
費しターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｌ＋ｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ −ｅｒｓ） Ｊの３５巻第２＋ｙ（１９７９年７
Ｊｊ １５日号）第１７５〜１７７頁 に記載された
ティー・エフ・ドイッチ＝ （Ｔ、 、１’、Ｔ）ｅｔ
＋ｔｃｈ）Ｔ）ｅｔ＋ｔｃｈ）氏１の論文［金屑薄膜の
ブ細６゛ｓ域−１のレーザ光による堆積−１（Ｌａ５ｅ
ｒ Ｐｈｏｔｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｘｌｅ
ｔａｌ ｌ’ｉｌｒｎｓｗｉｔｈ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｉｃ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）によれば、アルキル金ｐＡｆ
ｉとを紫外レーザ光で照射しでｒルキル金属を直接光解
離し、試り表面上に金属膜を形成する方法が示されてい
る。この方法（す、マスクを必要とせづ゛に行なえる新
しい薄膜形成方法として注目される。 しかしながら、この方法には次の様な欠点がある。すな
わち、紫外レーザ光を用いて化合物気体を直接光ｊＷ［
！させているために、紫外レー→ノー光を通す窓材にも
光解離した物質が付着してしまいへ窓材が不透明になっ
てしまうため、装置の長時間の連続運転が困難となるこ
と、および物質によっては２０ ｏｎｒｆｌより短波長
の遠路外レーザ光が必要さなり、このような煙波長域で
は高信頼Ｉｆでかつ強力なレーザ光源が得にくいこと、
大気中の酸素によるメゾンうら生を避けるためにレーリ
カ、の光路を排気する必要があるなと、装置の構成上や
っかいとなることである。ところで、物質を付着させる
試料としＣの基板を窓材として用い、この基板の裏面か
ら弊外し−サ光を直接入射させ（１ように’ｆ １１．
ｌ：ｔ 、上述の問題点Ｃま）鉾決でき口よフになる
が紫外光に対して透明な基板のｉ類には限りがあるのＣ
，Ｃの方法の適用領域は非常に限られてしまう。 他方、化合物のｉ！接的な光解離によらないで、高出力
なレーザ光を用いて基板をスポット状に加熱し、この加
熱された基板表面上の化合物気体を熱分解作用により解
離せしめ、生成物を児根上に堆積させるという熱分解法
が知られている。しかし、この熱分解法は、照射ビーム
のスポット径よりも形成される薄膜のスポット径がかな
り大きくなってしまい、パターンがぼけやすいという欠
点があり、線幅数十μｍ以下の微細なパターンの形成に
は不適当である。 この発明の目的は、上述したような従りの薄膜形成方法
の有する欠点を除去し、マスクを必要とせず、かつ微細
な領域に高精度でかつ高信頼度に薄膜パターンを、任意
の試料の表面上に形成できるようにした薄膜形成方法を
擾供することζこある。 本発明の原理は、波長の異なる複数の光ビームを試料の
表面近臼で交叉させて、ｎ段階（ｎ ＝ ２ ＋３、・
・・・・・）光励起により化合物気体を光解離させるよ
うにし、それぞれの光ビート単独では化合物気体の光解
離が生じないよう化することによってこの光ビームの交
叉点の近傍のみに所望の物質を堆積せしめて薄膜を形成
させるようにしたことにある。 この発明による第１１点は、試料邦板として任意の材質
を用いることかできること、窓材の汚れが著しく少なく
なるのでそのメンテナンスが容ｌ・トなること、使用す
る光源の入手が容易となり信頼性が向上するとＬなどで
ある。 また、この発明による他の利点Ｃ５
せずに直接バターニングが可能な薄膜形成方向上、ある
いはフォトマスク上のビレホールなどの欠陥修正などの
ためｌこ、Ｅ料ｌ；而の希望する位置に所望の物質を堆
積させることが大いに必要とされるようになって去だ。 例えば、パターン化された半導体集積回路での選択的な
軍極付りゃジャンバー線の形成、あるいは’ｉｆ７！縁
物にょるノ１−ドリンクの形成などが、半導体集積回路
の高密度化、高性能化の実現のためｊこまずます重要お
４ってきている。 物質堆偕にょるゲー来ｑ月力膜形成カ法としＣは、１）
試料表面上にレジスト１Ｍあるいはフォトマスクをかぶ
せ、試料から離れた位置におかれた固体蒸宥物質をレー
ザ等を用いて加熱気化し、これを試料表面上に蒸着する
方法や、２）試、１１表面上にパターン材料層を近接し
て設け、レーザ光を用いてパターン羽料層を照射し、パ
ターン材料層の一部を蒸発飛散させ、試料表面上にパタ
ーンを転写する方法などが知られている。しかし、いず
れの場合においても、パターン用マスク、あるいはパタ
ーン材料層とのアラインメントがやっかいであること、
試料表面の直接の観察か困難で高い位置精度のα′Ｊ細
なｉｔ７１ｉ訂パターンの形成が困難であることなどの
欠点があり、あ才り奥州的でない。 これに対し、才国の技術雑誌「アプライド・フィジクス
費しターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｌ＋ｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ −ｅｒｓ） Ｊの３５巻第２＋ｙ（１９７９年７
Ｊｊ １５日号）第１７５〜１７７頁 に記載された
ティー・エフ・ドイッチ＝ （Ｔ、 、１’、Ｔ）ｅｔ
＋ｔｃｈ）Ｔ）ｅｔ＋ｔｃｈ）氏１の論文［金屑薄膜の
ブ細６゛ｓ域−１のレーザ光による堆積−１（Ｌａ５ｅ
ｒ Ｐｈｏｔｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｘｌｅ
ｔａｌ ｌ’ｉｌｒｎｓｗｉｔｈ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｉｃ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）によれば、アルキル金ｐＡｆ
ｉとを紫外レーザ光で照射しでｒルキル金属を直接光解
離し、試り表面上に金属膜を形成する方法が示されてい
る。この方法（す、マスクを必要とせづ゛に行なえる新
しい薄膜形成方法として注目される。 しかしながら、この方法には次の様な欠点がある。すな
わち、紫外レーザ光を用いて化合物気体を直接光ｊＷ［
！させているために、紫外レー→ノー光を通す窓材にも
光解離した物質が付着してしまいへ窓材が不透明になっ
てしまうため、装置の長時間の連続運転が困難となるこ
と、および物質によっては２０ ｏｎｒｆｌより短波長
の遠路外レーザ光が必要さなり、このような煙波長域で
は高信頼Ｉｆでかつ強力なレーザ光源が得にくいこと、
大気中の酸素によるメゾンうら生を避けるためにレーリ
カ、の光路を排気する必要があるなと、装置の構成上や
っかいとなることである。ところで、物質を付着させる
試料としＣの基板を窓材として用い、この基板の裏面か
ら弊外し−サ光を直接入射させ（１ように’ｆ １１．
ｌ：ｔ 、上述の問題点Ｃま）鉾決でき口よフになる
が紫外光に対して透明な基板のｉ類には限りがあるのＣ
，Ｃの方法の適用領域は非常に限られてしまう。 他方、化合物のｉ！接的な光解離によらないで、高出力
なレーザ光を用いて基板をスポット状に加熱し、この加
熱された基板表面上の化合物気体を熱分解作用により解
離せしめ、生成物を児根上に堆積させるという熱分解法
が知られている。しかし、この熱分解法は、照射ビーム
のスポット径よりも形成される薄膜のスポット径がかな
り大きくなってしまい、パターンがぼけやすいという欠
点があり、線幅数十μｍ以下の微細なパターンの形成に
は不適当である。 この発明の目的は、上述したような従りの薄膜形成方法
の有する欠点を除去し、マスクを必要とせず、かつ微細
な領域に高精度でかつ高信頼度に薄膜パターンを、任意
の試料の表面上に形成できるようにした薄膜形成方法を
擾供することζこある。 本発明の原理は、波長の異なる複数の光ビームを試料の
表面近臼で交叉させて、ｎ段階（ｎ ＝ ２ ＋３、・
・・・・・）光励起により化合物気体を光解離させるよ
うにし、それぞれの光ビート単独では化合物気体の光解
離が生じないよう化することによってこの光ビームの交
叉点の近傍のみに所望の物質を堆積せしめて薄膜を形成
させるようにしたことにある。 この発明による第１１点は、試料邦板として任意の材質
を用いることかできること、窓材の汚れが著しく少なく
なるのでそのメンテナンスが容ｌ・トなること、使用す
る光源の入手が容易となり信頼性が向上するとＬなどで
ある。 また、この発明による他の利点Ｃ５
【、に科基板上に直
接光を照射しないようにもできるので、光の吸収による
試料の温度上列を避けることができ、従来の１段階光ｙ
Ｊ￥離法に比べて一層低温での堆積が可能となり、この
ため温度上昇によって、素子が劣化することをほは完全
に阻止できるようになることである。 次に、この発明のＷ！膜形成方法について図面を参照し
て詳細に説明する。 図は、この発明を具現するための装置の一例を示すブロ
ック図である。 図において、１１および１２は発振波長の相異なるレー
ザ装置であり、レーザ装置１１には紫外ないしは可視の
短波長レーザ装置を、またレーザ装ｆｔ１２には可視な
いしは亦外の長波長レーザ装置を用いている。 １３は該短波長レーザ装置１１から出射する灼波長レー
ザ光１４を試料１６に導く光学系、１５は試料の表面を
観察する観察光学系である。該光学系１３には〜表面俵
ざＸ用の照明用光源１３１、照射範囲を副部するための
什り１３２、お、Ｌび集光対物レンズ１３３などが備え
られている。 １６は試料であり、この試料は試料駆動用載物台１７の
上に載せられ、ＸＹ方向に自由に駆動できるようになっ
ている。１８は誠、第４１Ｘ ｆｌ’！容乞にで”あり
、これにキャリアガスとしてヘリウム！Ｊいし番、（ア
ルゴンなどの不活性ガスを含んだポンベ１９と、薄膜形
成用の元累を化合物さして含んだ化合物気体を収容した
ボンベ２１＋が、流ぷコントロール用ノクルプ２１゜２
２を介して接続されておｒ）、さらに試料収納容器１８
には拮気管ｎが接続さね、この排気管２３を通して、混
合気体２４を排気ポンプなどを用いて排気できるように
なっているｏ２−５はストップバルブである。排気とバ
ルブの調節とによって、該試料収納容器１８内に所望の
濃度の化合物気体（例えは（’ｄ（ＣＨａ）ｓ・・・・
・・・・・４’ｌ’ｎｒｒ）とキャリヤカス（例えはヘ
リウム７４０Ｔｏｒｒ）とを泗たずことができる０本発
明の目的に使用可能な化合物気体としては、餉」えば電
極材料として用いられるＡｌや、ドーパントとして用い
られるＣｄ、Ｚｎ などの金属の堆積用には、Ａｌ（
ＣＨ，）ｓ 、Ｃｄ（ＣＨ，）雪あるいはＺｎ （ＣＨ
ｓ ）露などのアルキル金属気体がある。また、マスク
材として用いられるＮＬＣｒ なとの金属の堆積用に
は、例えばカルボニル化合物気体などが使用可能である
。また、ＳＩやＯｅ＋ （］ａ＊Ａｓなどの半導体拐料
の堆積にはＳ ｉＨ４＋ Ｇ ｅ Ｈａなどの水素化合
物気体や、ＧａＣ１，Ａ、５Ｃ１−などの塩素化合物気
体りどが使用可能である。 核に料収納容器１８には、窓材１８１，１８２．１８３
が取り付けられている。この例では、長波長レーザ装置
１２から出射した長波長レーザ光２６の光軸は試料１６
の表面近傍を通り、かつ該試料表面とほぼ平行になるよ
うにし、かつ短波長レーザ装ａｌｌから出射した短波長
レーザ光１４の光軸は該Ｅ料１６の表面近傍で該長波長
レーザ光２６の光軸と交叉するようζこ、それぞれのレ
ーザ光１４．２６の光軸を調整しである。 １８４．１８５は比較的長焦点のレンズであり、長波長
レーザ光２６を集光したときの広がり角があまり大きく
ｒ、１らないようにして、試料表面ζこ長波長レーザ光
２６が直接照射することをできるだけ避けるようにして
いる。 一般に分子化合物は、紫外光ないし、遠紫外光の照射に
より一段階で九Ｍｌｌｔｌ？させることが可能である。 例えばＣｄ （ＣＨｓ ）＊やＡｌ（ＣＨｓ ）−は２
６０ｎｍより短波長の光では一段階で直接光解離が可能
である。しかし、このような一段階の光Ｍ離では、短波
長レーザ光１４が透過する窓材１８３の該試料収納容器
１８の内面ｌこも化合物気体の光解離ｊこより生成した
物質が付着して光の透過を遮ぎるようになるため、窓材
】８３の洗浄をひんばＡ、に行なわなければならず、装
置の連続的運転が著しく困難になる。 そこで、この発明では、照射する短波長し〜ザ光１４の
波長は、直接一段階の光解離が生じないような、やや長
波長領域に設定し、あらかじめ長波長レーザ光２６の照
射により化合物気体をある励起準位に励起しておき、短
時間のうちに引き続いて該短波長レーザ光１４を照射し
、該励起庫体から光解離にいたる反発ポテンシャルをも
ったさらに上の励起準位に直ちに励起するようにし一〇
、この種の二段階の励起によって光解離を生せしめるよ
うにしている。 この結果、光解離は、該短波長レーザ光１４と該長波長
レーザ光２６の父又する限られた領域でしか生じないよ
うに１するので、該長波長レーザ光２６が直接窓材１８
３を照射することのないようにして転が容易に行なえる
ようになる０ 長波長レーザ光２６の照射により励起する化合物気体の
励起準位としては、電子準位ないしは振動回転準位が用
いられる。一般に、振動回転準位間のエネルギー差は小
さいので、後者の場合には赤外多光子吸収によってかな
り高い振動回転準位まで励起しておかないと、光解離に
いたらしめるのに必碩となる短波長レーザ光１４の波長
をかなり短かくしなくてはならず、このため−膜層の光
解離を生じないようにすることか困難になるので注意が
必要である。 具体的に（」、短波長レーデ装置Ｒ１１としては、Ｋｒ
Ｆ レーザ（波長２４９ｎｍ）やＸｅＦ レーザ（
３ｓｚｎｍ）などの高出力なエキシマ−レーザーや周波
級逓倍器と高出力パルス固体レーザとを組合せたものな
どを用いることができる０ 長波長レーザ装置ＰＨ２としては、化付物気体を選択的
に励起できるように、化合物気体の吸収波長にマツチし
た波長でレーザ発振させ得るような周波数町回調レーザ
を用いることが望ましい０これには、周波数可変範囲が
広くて品出力な、パルス色素レーザ（波長３５０〜１．
０００ｎｍ）や、アレキサンドライトし／−ザ（波長７
００〜ｓ２ｏｎｍ）などを用いることができるほか、赤
外領域で数多くの発振線をもち、かつ高出力なパルスＴ
ＦＪＡＣＯ雪レーザ（波長９．１〜１１０μｍ）などを
用いることができる。 長波長レーサ装ｆ＆ １２ ｉ；を高出力であることが
望ましく、出力としては、１パルスあたり１００ｍＪ以
上あることが好ましい０ 長波長１ノ−ザ装ｆ１２ＬＪ：短波長レーザ装置６１１
の発振は同期させ、１００ｎｓ程度以内の短時間のうち
に引続いて動作させるようにすることが必要である。こ
れは励起準位に励起された分子が、分子間衝突などによ
り緩和してしまわないうらに、短波長レーザ光１４を照
射し“ＣＳ該励起された分子を迅速に光解離Ｉこいたら
しめる必要があるからである０レーザ光のパルス幅はい
ずれもｆ９百ｎｓ以内であることが望ましい。 試料表面上への薄膜パターン形成は、試料駆動用載物台
１７および制御装置２７を用いて自由に行なうことがで
きる０光解離により生成した物質は、該短波長レーザ光
１４と該長波長レーザ光２６の交叉する領域の近傍で局
所的ｉこ試料表面上ζこ堆積するので、適当な厚みの堆
積層が得られるようにレーザ光を繰り返し照射しつつ試
料をＸＹ−２軸方向に駆動することによって、任意の薄
膜パターンを形成することができる。 この発明による薄膜形成方法は、低温で薄膜を形成する
こきができるきいう特徴を有する。しかし必要に応じて
、試料を加熱用ヒーターを用いて加熱することもできる
ことは勿論である。 この装置では、簡単のために短波長レーザ光１４は試料
表面にほぼ垂直に入射するような構成にしたが、レーザ
光の吸収による試料表面の温度上昇が問題きなるような
場合には、該短波長レーザ光１４も該試料の表面に平行
になるようにして入射させることも可能である。 このように、この発明の目的を逸脱することなく、この
装置の各部の構成要素につき種々の置換を行ないうるこ
とはいうまてもｔい。 以上の説明では光源としてレーザを用いているが、他の
光源、例えは水銀ランプ等でも本発明の目的は達せられ
る。また、光化学反応させたい物質としてガス状のもの
について説明したが、これは液体でも本発明の目的は達
せられる。液体を使うと密度が高いため堆積速度が速く
なることに加えて反応種の平均自由行程が短いから空間
分解能が＾くする利点がある。
接光を照射しないようにもできるので、光の吸収による
試料の温度上列を避けることができ、従来の１段階光ｙ
Ｊ￥離法に比べて一層低温での堆積が可能となり、この
ため温度上昇によって、素子が劣化することをほは完全
に阻止できるようになることである。 次に、この発明のＷ！膜形成方法について図面を参照し
て詳細に説明する。 図は、この発明を具現するための装置の一例を示すブロ
ック図である。 図において、１１および１２は発振波長の相異なるレー
ザ装置であり、レーザ装置１１には紫外ないしは可視の
短波長レーザ装置を、またレーザ装ｆｔ１２には可視な
いしは亦外の長波長レーザ装置を用いている。 １３は該短波長レーザ装置１１から出射する灼波長レー
ザ光１４を試料１６に導く光学系、１５は試料の表面を
観察する観察光学系である。該光学系１３には〜表面俵
ざＸ用の照明用光源１３１、照射範囲を副部するための
什り１３２、お、Ｌび集光対物レンズ１３３などが備え
られている。 １６は試料であり、この試料は試料駆動用載物台１７の
上に載せられ、ＸＹ方向に自由に駆動できるようになっ
ている。１８は誠、第４１Ｘ ｆｌ’！容乞にで”あり
、これにキャリアガスとしてヘリウム！Ｊいし番、（ア
ルゴンなどの不活性ガスを含んだポンベ１９と、薄膜形
成用の元累を化合物さして含んだ化合物気体を収容した
ボンベ２１＋が、流ぷコントロール用ノクルプ２１゜２
２を介して接続されておｒ）、さらに試料収納容器１８
には拮気管ｎが接続さね、この排気管２３を通して、混
合気体２４を排気ポンプなどを用いて排気できるように
なっているｏ２−５はストップバルブである。排気とバ
ルブの調節とによって、該試料収納容器１８内に所望の
濃度の化合物気体（例えは（’ｄ（ＣＨａ）ｓ・・・・
・・・・・４’ｌ’ｎｒｒ）とキャリヤカス（例えはヘ
リウム７４０Ｔｏｒｒ）とを泗たずことができる０本発
明の目的に使用可能な化合物気体としては、餉」えば電
極材料として用いられるＡｌや、ドーパントとして用い
られるＣｄ、Ｚｎ などの金属の堆積用には、Ａｌ（
ＣＨ，）ｓ 、Ｃｄ（ＣＨ，）雪あるいはＺｎ （ＣＨ
ｓ ）露などのアルキル金属気体がある。また、マスク
材として用いられるＮＬＣｒ なとの金属の堆積用に
は、例えばカルボニル化合物気体などが使用可能である
。また、ＳＩやＯｅ＋ （］ａ＊Ａｓなどの半導体拐料
の堆積にはＳ ｉＨ４＋ Ｇ ｅ Ｈａなどの水素化合
物気体や、ＧａＣ１，Ａ、５Ｃ１−などの塩素化合物気
体りどが使用可能である。 核に料収納容器１８には、窓材１８１，１８２．１８３
が取り付けられている。この例では、長波長レーザ装置
１２から出射した長波長レーザ光２６の光軸は試料１６
の表面近傍を通り、かつ該試料表面とほぼ平行になるよ
うにし、かつ短波長レーザ装ａｌｌから出射した短波長
レーザ光１４の光軸は該Ｅ料１６の表面近傍で該長波長
レーザ光２６の光軸と交叉するようζこ、それぞれのレ
ーザ光１４．２６の光軸を調整しである。 １８４．１８５は比較的長焦点のレンズであり、長波長
レーザ光２６を集光したときの広がり角があまり大きく
ｒ、１らないようにして、試料表面ζこ長波長レーザ光
２６が直接照射することをできるだけ避けるようにして
いる。 一般に分子化合物は、紫外光ないし、遠紫外光の照射に
より一段階で九Ｍｌｌｔｌ？させることが可能である。 例えばＣｄ （ＣＨｓ ）＊やＡｌ（ＣＨｓ ）−は２
６０ｎｍより短波長の光では一段階で直接光解離が可能
である。しかし、このような一段階の光Ｍ離では、短波
長レーザ光１４が透過する窓材１８３の該試料収納容器
１８の内面ｌこも化合物気体の光解離ｊこより生成した
物質が付着して光の透過を遮ぎるようになるため、窓材
】８３の洗浄をひんばＡ、に行なわなければならず、装
置の連続的運転が著しく困難になる。 そこで、この発明では、照射する短波長し〜ザ光１４の
波長は、直接一段階の光解離が生じないような、やや長
波長領域に設定し、あらかじめ長波長レーザ光２６の照
射により化合物気体をある励起準位に励起しておき、短
時間のうちに引き続いて該短波長レーザ光１４を照射し
、該励起庫体から光解離にいたる反発ポテンシャルをも
ったさらに上の励起準位に直ちに励起するようにし一〇
、この種の二段階の励起によって光解離を生せしめるよ
うにしている。 この結果、光解離は、該短波長レーザ光１４と該長波長
レーザ光２６の父又する限られた領域でしか生じないよ
うに１するので、該長波長レーザ光２６が直接窓材１８
３を照射することのないようにして転が容易に行なえる
ようになる０ 長波長レーザ光２６の照射により励起する化合物気体の
励起準位としては、電子準位ないしは振動回転準位が用
いられる。一般に、振動回転準位間のエネルギー差は小
さいので、後者の場合には赤外多光子吸収によってかな
り高い振動回転準位まで励起しておかないと、光解離に
いたらしめるのに必碩となる短波長レーザ光１４の波長
をかなり短かくしなくてはならず、このため−膜層の光
解離を生じないようにすることか困難になるので注意が
必要である。 具体的に（」、短波長レーデ装置Ｒ１１としては、Ｋｒ
Ｆ レーザ（波長２４９ｎｍ）やＸｅＦ レーザ（
３ｓｚｎｍ）などの高出力なエキシマ−レーザーや周波
級逓倍器と高出力パルス固体レーザとを組合せたものな
どを用いることができる０ 長波長レーザ装置ＰＨ２としては、化付物気体を選択的
に励起できるように、化合物気体の吸収波長にマツチし
た波長でレーザ発振させ得るような周波数町回調レーザ
を用いることが望ましい０これには、周波数可変範囲が
広くて品出力な、パルス色素レーザ（波長３５０〜１．
０００ｎｍ）や、アレキサンドライトし／−ザ（波長７
００〜ｓ２ｏｎｍ）などを用いることができるほか、赤
外領域で数多くの発振線をもち、かつ高出力なパルスＴ
ＦＪＡＣＯ雪レーザ（波長９．１〜１１０μｍ）などを
用いることができる。 長波長レーサ装ｆ＆ １２ ｉ；を高出力であることが
望ましく、出力としては、１パルスあたり１００ｍＪ以
上あることが好ましい０ 長波長１ノ−ザ装ｆ１２ＬＪ：短波長レーザ装置６１１
の発振は同期させ、１００ｎｓ程度以内の短時間のうち
に引続いて動作させるようにすることが必要である。こ
れは励起準位に励起された分子が、分子間衝突などによ
り緩和してしまわないうらに、短波長レーザ光１４を照
射し“ＣＳ該励起された分子を迅速に光解離Ｉこいたら
しめる必要があるからである０レーザ光のパルス幅はい
ずれもｆ９百ｎｓ以内であることが望ましい。 試料表面上への薄膜パターン形成は、試料駆動用載物台
１７および制御装置２７を用いて自由に行なうことがで
きる０光解離により生成した物質は、該短波長レーザ光
１４と該長波長レーザ光２６の交叉する領域の近傍で局
所的ｉこ試料表面上ζこ堆積するので、適当な厚みの堆
積層が得られるようにレーザ光を繰り返し照射しつつ試
料をＸＹ−２軸方向に駆動することによって、任意の薄
膜パターンを形成することができる。 この発明による薄膜形成方法は、低温で薄膜を形成する
こきができるきいう特徴を有する。しかし必要に応じて
、試料を加熱用ヒーターを用いて加熱することもできる
ことは勿論である。 この装置では、簡単のために短波長レーザ光１４は試料
表面にほぼ垂直に入射するような構成にしたが、レーザ
光の吸収による試料表面の温度上昇が問題きなるような
場合には、該短波長レーザ光１４も該試料の表面に平行
になるようにして入射させることも可能である。 このように、この発明の目的を逸脱することなく、この
装置の各部の構成要素につき種々の置換を行ないうるこ
とはいうまてもｔい。 以上の説明では光源としてレーザを用いているが、他の
光源、例えは水銀ランプ等でも本発明の目的は達せられ
る。また、光化学反応させたい物質としてガス状のもの
について説明したが、これは液体でも本発明の目的は達
せられる。液体を使うと密度が高いため堆積速度が速く
なることに加えて反応種の平均自由行程が短いから空間
分解能が＾くする利点がある。
図は本発明による薄膜形成方法を一５現するための装置
の一例を示すプロ・ｙり図である。 図１こおいて、ｌＩは短波長レーザ装置、１２は長波長
レーザ装置、１３は短波長レーザブ（４１４を試別に導
く光学系、１５は観察光学系である。 また、１６は試料、１７は試料駆動用載物台、１８は試
料収納容器、１９はキャリヤガス用ボン−（，２０は化
合物気体用ホンベ、２１．２２は流量コントロールバル
ブ、２３は排気管、２４は混合気体、２５はストップバ
ルフ、 １８１，１８２．１８３ は窓材、１８４
．１８５はレンズ、 ２６は長波長レーザ光、２７は制
御装置である。
の一例を示すプロ・ｙり図である。 図１こおいて、ｌＩは短波長レーザ装置、１２は長波長
レーザ装置、１３は短波長レーザブ（４１４を試別に導
く光学系、１５は観察光学系である。 また、１６は試料、１７は試料駆動用載物台、１８は試
料収納容器、１９はキャリヤガス用ボン−（，２０は化
合物気体用ホンベ、２１．２２は流量コントロールバル
ブ、２３は排気管、２４は混合気体、２５はストップバ
ルフ、 １８１，１８２．１８３ は窓材、１８４
．１８５はレンズ、 ２６は長波長レーザ光、２７は制
御装置である。
Claims (1)
- 試料表面に堆積すべき物質の元素を含んだ化合物を分解
するには小充分なエネルギー波長の複数種の光ビームを
、前記元素または化合物を含む気体中または液体中ｌこ
おかれた試料表面の近傍で交叉させ、該交叉領域で該化
合物をｎ段階光解離（ｎ≧２）により解離せしめ、Ｃれ
により中成する物質を、該試料表面上に堆積させること
を特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11418182A JPS595621A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11418182A JPS595621A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595621A true JPS595621A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14631216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11418182A Pending JPS595621A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595621A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216555A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-30 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61199640A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-04 | Sony Corp | 原子の導入装置 |
| JPS61245522A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Fujitsu Ltd | アルミニウム膜の成長方法 |
| JPS61245521A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Fujitsu Ltd | アルミニウム膜の成長方法 |
| JPS6240718A (ja) * | 1985-08-16 | 1987-02-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光励起ｃｖｄ法 |
| JPH0258824A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-28 | Mitsubishi Metal Corp | Ｃｖｄ装置 |
| WO1995014115A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-26 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Verfahren und einrichtung zum erzeugen dreidimensionaler strukturen durch optisch stimulierte materialabscheidung aus einer fluiden verbindung |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP11418182A patent/JPS595621A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216555A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-30 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61199640A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-04 | Sony Corp | 原子の導入装置 |
| JPS61245522A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Fujitsu Ltd | アルミニウム膜の成長方法 |
| JPS61245521A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Fujitsu Ltd | アルミニウム膜の成長方法 |
| JPS6240718A (ja) * | 1985-08-16 | 1987-02-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光励起ｃｖｄ法 |
| JPH0258824A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-28 | Mitsubishi Metal Corp | Ｃｖｄ装置 |
| WO1995014115A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-26 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Verfahren und einrichtung zum erzeugen dreidimensionaler strukturen durch optisch stimulierte materialabscheidung aus einer fluiden verbindung |
| US5705235A (en) * | 1993-11-19 | 1998-01-06 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. | Process and device for production of three-dimensional structures through optically stimulated precipitation of a material from a fluidic compound |
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