JP2555045B2 - 薄膜形成方法及びその装置 - Google Patents
薄膜形成方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2555045B2 JP2555045B2 JP62008027A JP802787A JP2555045B2 JP 2555045 B2 JP2555045 B2 JP 2555045B2 JP 62008027 A JP62008027 A JP 62008027A JP 802787 A JP802787 A JP 802787A JP 2555045 B2 JP2555045 B2 JP 2555045B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- gas
- substrate
- plasma
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に用いられる薄膜の製造方法及
びその装置に係り、特に半導体，誘電体，金属の高純度
の薄膜を形成するのに好適な方法及びその装置に関す
る。
びその装置に係り、特に半導体，誘電体，金属の高純度
の薄膜を形成するのに好適な方法及びその装置に関す
る。
従来、プラズマCVD法は、「半導体プラズマプロセス
技術，菅野卓雄編著（産業図書，昭和55年７月刊，東
京）,178頁〜193頁にあるように、接着力がつよく、緻
密な膜を形成する方法として知られており、半導体装置
を作る上で、半導体や誘電体、あるいは、金属の薄膜を
作製する上で広く用いられている。しかし、多くのプラ
ズマCVD法においては、プラズマを発生させるために、
直流、あるいは、高周波放電を利用するので、プラズマ
はプラズマCVD用の真空容器全体に拡がる。したがつ
て、プラズマ中で薄膜形成用材料ガスが分解してでき
た。イオンやラジカルは、放電維持用の電極や真空容器
壁と接触し、それらの材料と反応して、電極や真空容器
壁より不純物元素を発生させる。この不純物元素はプラ
ズマ中を輸送されて、作製薄膜中に不純物としてとりこ
まれ、作製薄膜の品質を低下させる欠点があつた。
技術，菅野卓雄編著（産業図書，昭和55年７月刊，東
京）,178頁〜193頁にあるように、接着力がつよく、緻
密な膜を形成する方法として知られており、半導体装置
を作る上で、半導体や誘電体、あるいは、金属の薄膜を
作製する上で広く用いられている。しかし、多くのプラ
ズマCVD法においては、プラズマを発生させるために、
直流、あるいは、高周波放電を利用するので、プラズマ
はプラズマCVD用の真空容器全体に拡がる。したがつ
て、プラズマ中で薄膜形成用材料ガスが分解してでき
た。イオンやラジカルは、放電維持用の電極や真空容器
壁と接触し、それらの材料と反応して、電極や真空容器
壁より不純物元素を発生させる。この不純物元素はプラ
ズマ中を輸送されて、作製薄膜中に不純物としてとりこ
まれ、作製薄膜の品質を低下させる欠点があつた。
一方、強力なレーザ光線を、ゲルマニウムやシリコン
などの固体に照射して、急激にシリコン表面を溶解，プ
ラズマ化し、そのプラズマ中で発生したシリコン粒子を
基板に照射して薄膜を形成する方法が、ジヤーナル・オ
ブ・バキユーム・サイエンス・アンド・テクノロジー
B3（４）（1985年）第968頁から第974頁（Journal of V
acuum Science and Technology,B3（４）（1985）pp.96
8−974,D.Lubben S.A.Barnett,K.Suzuki S.Gorbatkin a
nd J.I.Greeneに記載されている。この方法によれば、
固体シリコンのみを強力レーザ光により、急激に溶解，
プラズマ化することができるため、不純物含有の少ない
高純度薄膜を形成することが容易となる。しかしなが
ら、急激に溶解したシリコンが突沸する現象がおこりや
すく、その結果、多くのシリコンの微粒子が粉末状とな
り飛散する。この微粒子発生を防ぐ点については配慮さ
れていなかつたので、作製されたシリコン薄膜は、大き
さが0.5μｍ〜2.5μｍの微粒子を、105〜106個/cm2含ん
だものしか得られなかつた。
などの固体に照射して、急激にシリコン表面を溶解，プ
ラズマ化し、そのプラズマ中で発生したシリコン粒子を
基板に照射して薄膜を形成する方法が、ジヤーナル・オ
ブ・バキユーム・サイエンス・アンド・テクノロジー
B3（４）（1985年）第968頁から第974頁（Journal of V
acuum Science and Technology,B3（４）（1985）pp.96
8−974,D.Lubben S.A.Barnett,K.Suzuki S.Gorbatkin a
nd J.I.Greeneに記載されている。この方法によれば、
固体シリコンのみを強力レーザ光により、急激に溶解，
プラズマ化することができるため、不純物含有の少ない
高純度薄膜を形成することが容易となる。しかしなが
ら、急激に溶解したシリコンが突沸する現象がおこりや
すく、その結果、多くのシリコンの微粒子が粉末状とな
り飛散する。この微粒子発生を防ぐ点については配慮さ
れていなかつたので、作製されたシリコン薄膜は、大き
さが0.5μｍ〜2.5μｍの微粒子を、105〜106個/cm2含ん
だものしか得られなかつた。
上記従来技術において、前者の場合には、不純物含有
の少ない高純度薄膜を作製するという点について、プラ
ズマ発生法に十分な配慮がされておらず、その結果、プ
ラズマを発生させるための電極や真空容器の材料の１部
が不純物として作製薄膜に含有されるという問題があつ
た。また、後者の場合には、レーザ光によるプラズマ生
成方法に切り換えたことで、電極が不要となり、また、
真空容器とレーザ生成プラズマとの相互作用が少なくな
つたために、前者の場合にくらべ、より高純度の薄膜を
作製する上では改善がなされたが、薄膜作製時に微粒子
が発生し、それを防ぐ方法については十分な配慮がされ
ておらず、微粒子をまつたく含まない、高純度の薄膜を
後者の方法で作製するには大きな問題があつた。
の少ない高純度薄膜を作製するという点について、プラ
ズマ発生法に十分な配慮がされておらず、その結果、プ
ラズマを発生させるための電極や真空容器の材料の１部
が不純物として作製薄膜に含有されるという問題があつ
た。また、後者の場合には、レーザ光によるプラズマ生
成方法に切り換えたことで、電極が不要となり、また、
真空容器とレーザ生成プラズマとの相互作用が少なくな
つたために、前者の場合にくらべ、より高純度の薄膜を
作製する上では改善がなされたが、薄膜作製時に微粒子
が発生し、それを防ぐ方法については十分な配慮がされ
ておらず、微粒子をまつたく含まない、高純度の薄膜を
後者の方法で作製するには大きな問題があつた。
本発明の目的は、高純度の薄膜を作製する方法及びそ
の装置を提供することにある。
の装置を提供することにある。
上記目的は、薄膜を構成する元素を構成要素として含
む高純度薄膜材料ガスもしくはこのガスの固化層を、強
力レーザ光により、解離，プラズマ化させ、その局所的
に生成したプラズマを基板に照射することにより、達成
される。
む高純度薄膜材料ガスもしくはこのガスの固化層を、強
力レーザ光により、解離，プラズマ化させ、その局所的
に生成したプラズマを基板に照射することにより、達成
される。
電界強度が106〜107V/cmに達する強力レーザ光の電界
のもとで、ガスや固定が絶縁破壊をおこし、プラズマ化
する事実は、すでい古くから知られている。特に、強力
レーザ光で水素ガスのレーザ生成高温，高密度プラズマ
を作り、核融合反応をおこさせる方法は、レーザ核融合
法として知られている。このレーザ光でプラズマを生成
する方法は、空間的に電界強度が大きくなつた領域のみ
に局所的に高密度のガスプラズマを生成できる特徴を有
す。
のもとで、ガスや固定が絶縁破壊をおこし、プラズマ化
する事実は、すでい古くから知られている。特に、強力
レーザ光で水素ガスのレーザ生成高温，高密度プラズマ
を作り、核融合反応をおこさせる方法は、レーザ核融合
法として知られている。このレーザ光でプラズマを生成
する方法は、空間的に電界強度が大きくなつた領域のみ
に局所的に高密度のガスプラズマを生成できる特徴を有
す。
また、レーザ生成プラズマ中では、ガスの解離、イオ
ン化がはげしく起こる。したがつて、薄膜を構成する元
素を含んだ材料ガスもしくはこのガスの固化層を、この
レーザプラズマ生成法でプラズマ化すれば、薄膜作製に
好適な種々の中間生成物粒子を作ることができる。これ
らの中間生成物粒子は、所望の薄膜を形成する上で十分
な化学的活性をもつたもので、薄膜を被着すべき基板表
面上に到達すれば、すみやかに薄膜形成化学反応をおこ
して、所望の薄膜を基板上に形成する。
ン化がはげしく起こる。したがつて、薄膜を構成する元
素を含んだ材料ガスもしくはこのガスの固化層を、この
レーザプラズマ生成法でプラズマ化すれば、薄膜作製に
好適な種々の中間生成物粒子を作ることができる。これ
らの中間生成物粒子は、所望の薄膜を形成する上で十分
な化学的活性をもつたもので、薄膜を被着すべき基板表
面上に到達すれば、すみやかに薄膜形成化学反応をおこ
して、所望の薄膜を基板上に形成する。
レーザ核融合の場合には、レーザ生成されたプラズマ
を核融合反応をおこすためのエネルギー源と考えられる
のに対し、本発明では、レーザ生成されたプラズマを、
所望の薄膜を形成するために必要な化学的活性な粒子を
作るために用いていることが異なる。
を核融合反応をおこすためのエネルギー源と考えられる
のに対し、本発明では、レーザ生成されたプラズマを、
所望の薄膜を形成するために必要な化学的活性な粒子を
作るために用いていることが異なる。
本発明のごとく、レーザ光の電界によりプラズマを作
る方法は、従来のプラズマCVD法のように電極を使う必
要もなく、また、生成したプラズマが真空容器内全体に
拡がることもないので、電極や、真空容器内壁より、不
純物が発生して、それら不純物元素が作製膜中に汚染物
質としてとり込まれる心配もない。
る方法は、従来のプラズマCVD法のように電極を使う必
要もなく、また、生成したプラズマが真空容器内全体に
拡がることもないので、電極や、真空容器内壁より、不
純物が発生して、それら不純物元素が作製膜中に汚染物
質としてとり込まれる心配もない。
さらに、本発明では、ガスをプラズマ化するので、固
定を融解することはない。したがつて突沸現象のために
微粒子が発生する恐れはまつたくない。したがつて、作
製された薄膜は、微粒子などの混入物を含まず、均一
で、高純度の膜となる特徴がある。
定を融解することはない。したがつて突沸現象のために
微粒子が発生する恐れはまつたくない。したがつて、作
製された薄膜は、微粒子などの混入物を含まず、均一
で、高純度の膜となる特徴がある。
さらに、ガスの凝縮固体はガス分知同志が強固な化学
結合をつくることなく、結合力の弱いフアンデアワール
スカで結合してできたものであるため、レーザ光の照射
でプラズマ化する時に、急激な温度上昇に伴い凝縮固体
の１部が気化，蒸発しても、強固な化学結合をした微粒
子を発生させることはなく、たとえ、クラスター状の凝
縮固体が基板に衝突しても、そと結合力が弱いため、基
板表面で分解し、形成膜に悪影響を与えることはない。
結合をつくることなく、結合力の弱いフアンデアワール
スカで結合してできたものであるため、レーザ光の照射
でプラズマ化する時に、急激な温度上昇に伴い凝縮固体
の１部が気化，蒸発しても、強固な化学結合をした微粒
子を発生させることはなく、たとえ、クラスター状の凝
縮固体が基板に衝突しても、そと結合力が弱いため、基
板表面で分解し、形成膜に悪影響を与えることはない。
以下、本発明の実施例を、図と共に説明する。
［実施例その１］ 第１図は、本発明の方法により、GeH4ガスを材料ガス
として、Ge薄膜を形成する装置を示したものである。パ
ルス発振の大出力KrFエキシマレーザ１により、波長248
nmのレーザ光２を、溶融石英からなる焦点距離500mmの
凸レンズ３よりなる集束光学系と、溶融石英製の窓４を
通して、真空容器５の中へ入射した。KrFエキシマレー
ザ光２の断面形状は矩形で10mm×30mmであり、パルス幅
10n sec、エネルギーは300mJ/パルスであつた。レーザ
ーパルス繰り返し周波数は50Hzであつた。レーザ光２
は、凸レンズ３により集光されて、真空容器５の中央部
で、0.1mm×0.3mmに集光された。
として、Ge薄膜を形成する装置を示したものである。パ
ルス発振の大出力KrFエキシマレーザ１により、波長248
nmのレーザ光２を、溶融石英からなる焦点距離500mmの
凸レンズ３よりなる集束光学系と、溶融石英製の窓４を
通して、真空容器５の中へ入射した。KrFエキシマレー
ザ光２の断面形状は矩形で10mm×30mmであり、パルス幅
10n sec、エネルギーは300mJ/パルスであつた。レーザ
ーパルス繰り返し周波数は50Hzであつた。レーザ光２
は、凸レンズ３により集光されて、真空容器５の中央部
で、0.1mm×0.3mmに集光された。
と同時に、該真空容器５内に、GeH4ガスボンベ６より、
減圧弁７とガス流量調整バルブ８を通して導入した。該
真空容器５は、真空ポンプ９により排気され、GeH4ガス
流量を50sccmに設定することにより、真空容器５内の圧
力を1Torrとした。
減圧弁７とガス流量調整バルブ８を通して導入した。該
真空容器５は、真空ポンプ９により排気され、GeH4ガス
流量を50sccmに設定することにより、真空容器５内の圧
力を1Torrとした。
所望のGe薄膜を被着すべき基板10は、直径が４インチ
で、厚さが0.4mmのSiウエハーであつた。該基板10は、
レーザ光２の光路と平行な位置におかれ、その位置は、
レーザ光２が焦光する真空容器５の中心位置より1cm離
れた所であつた。該基板10の背面には、基板加熱用ヒー
ター11を設け、基板10の温度を400℃に保つた。
で、厚さが0.4mmのSiウエハーであつた。該基板10は、
レーザ光２の光路と平行な位置におかれ、その位置は、
レーザ光２が焦光する真空容器５の中心位置より1cm離
れた所であつた。該基板10の背面には、基板加熱用ヒー
ター11を設け、基板10の温度を400℃に保つた。
以上の配置のもとで、KrFエキシマレーザ１によるレ
ーザ光２を、真空容器５内に入射させると、真空容器５
の中心部の領域のみで赤色の強いプラズマ12発光がみら
れた。このことはGeH4ガスのレーザプラズマ中で、GeH4
が解離して水素が生じていることを示す。基板10の温度
を400℃に保つたまま、５分間レーザ光照射をおこなつ
たところ、基板10の中央部で厚さが300nmのGe薄膜を形
成することができた。第２図は、作製したGe薄膜の、４
インチSiウエハー基板10上での膜厚分布を示す。第２図
よりわかるように、薄膜の均一性は、ウエハー上で±10
％以内であつた。
ーザ光２を、真空容器５内に入射させると、真空容器５
の中心部の領域のみで赤色の強いプラズマ12発光がみら
れた。このことはGeH4ガスのレーザプラズマ中で、GeH4
が解離して水素が生じていることを示す。基板10の温度
を400℃に保つたまま、５分間レーザ光照射をおこなつ
たところ、基板10の中央部で厚さが300nmのGe薄膜を形
成することができた。第２図は、作製したGe薄膜の、４
インチSiウエハー基板10上での膜厚分布を示す。第２図
よりわかるように、薄膜の均一性は、ウエハー上で±10
％以内であつた。
作製したGe薄膜中に存在する不純物元素を、２次イオ
ン質量分析法で測定したところ、観測された元素はGeの
同位体元素のみで、ＣやＯの軽元素不純物や、Fe,Ni,Cr
等の重金属不純物をはじめとしてGe以外の元素は検出さ
れず、２次イオン質量分析法の検出限界以下であつた。
ン質量分析法で測定したところ、観測された元素はGeの
同位体元素のみで、ＣやＯの軽元素不純物や、Fe,Ni,Cr
等の重金属不純物をはじめとしてGe以外の元素は検出さ
れず、２次イオン質量分析法の検出限界以下であつた。
以上の例は、GeH4ガスのレーザプラズマよりGe薄膜を
形成するものであつたが、材料ガスとして用いるガス
は、所望の薄膜元素であるGeを構成要素として含むもの
であれば、いかなるものでもよい。また、本発明の方法
は、Ge以外の半導体，金属薄膜を作成する場合にも、材
料ガスの種類を変えれば適用することができる。
形成するものであつたが、材料ガスとして用いるガス
は、所望の薄膜元素であるGeを構成要素として含むもの
であれば、いかなるものでもよい。また、本発明の方法
は、Ge以外の半導体，金属薄膜を作成する場合にも、材
料ガスの種類を変えれば適用することができる。
［実施例その２］ 第３図は、本発明の方法により、SiH4ガスとO2ガスの
２種類のガスを、レーザ光によりプラズマ化し、SiO2薄
膜を作製する装置を示したものである。実施例その１の
場合と同様に、真空排気された真空容器５の中へ、SiH4
ガス14とO2ガス15を、それぞれ50sccm、100sccmずつ導
入し、真空容器５内の圧力を3Torrとした。基板10にはG
aAs単結晶基板を用い、基板加熱用ヒーター11により、
その温度を200℃に保つた。波長が248nmのKrFレーザ光
２を、溶融石英製の凸レンズ３で集光し、石英製の密４
を通し、基板10の前方10mmの位置で集光し、真空容器内
に導入したSiH4ガスとO2ガスと混合ガスをプラズマ12化
した。１パルスあたりのレーザエネルギーは300mJで、
パルス幅10n sec、繰り返し周波数10Hzの条件で、５分
間レーザ光を照射した。
２種類のガスを、レーザ光によりプラズマ化し、SiO2薄
膜を作製する装置を示したものである。実施例その１の
場合と同様に、真空排気された真空容器５の中へ、SiH4
ガス14とO2ガス15を、それぞれ50sccm、100sccmずつ導
入し、真空容器５内の圧力を3Torrとした。基板10にはG
aAs単結晶基板を用い、基板加熱用ヒーター11により、
その温度を200℃に保つた。波長が248nmのKrFレーザ光
２を、溶融石英製の凸レンズ３で集光し、石英製の密４
を通し、基板10の前方10mmの位置で集光し、真空容器内
に導入したSiH4ガスとO2ガスと混合ガスをプラズマ12化
した。１パルスあたりのレーザエネルギーは300mJで、
パルス幅10n sec、繰り返し周波数10Hzの条件で、５分
間レーザ光を照射した。
その結果、GaAs基板10の上には、膜厚が、2000ÅのSi
O2膜13が堆積した。
O2膜13が堆積した。
第４図は、得られたSiO2膜の赤外吸収スペクトルを示
す。Si−Ｏの吸収をあらわすピークが、波数1090cm-1の
ところにみられ、Si−Ｈなどの結合に帰因するピークが
ほとんどみられないことより、作製した膜は所望のSiO2
膜であると考えられた。
す。Si−Ｏの吸収をあらわすピークが、波数1090cm-1の
ところにみられ、Si−Ｈなどの結合に帰因するピークが
ほとんどみられないことより、作製した膜は所望のSiO2
膜であると考えられた。
本実施例においては、SiH4ガスとO2ガスの２種類のガ
スを用いたが、所望の薄膜を構成する元素を少なくとも
１つ含むガスを複数種用いて本発明の方法を適用すれ
ば、複雑な組成からなる化合物や合金の薄膜をも作製す
ることができる。
スを用いたが、所望の薄膜を構成する元素を少なくとも
１つ含むガスを複数種用いて本発明の方法を適用すれ
ば、複雑な組成からなる化合物や合金の薄膜をも作製す
ることができる。
［実施例その３］ 第５図は、本発明の方法を用いてSiとGeの単結晶多層
薄膜を単結晶Si基板の上に形成する方法を示したもので
ある。
薄膜を単結晶Si基板の上に形成する方法を示したもので
ある。
１×10-10Torr以下までの超高真空までに真空排気ポ
ンプ９により排気された真空容器５内に、単結晶Si（10
0）基板10を基板ホルダー16に置き、基板加熱用ヒータ
ー11により、600℃の基板温度に保つた。
ンプ９により排気された真空容器５内に、単結晶Si（10
0）基板10を基板ホルダー16に置き、基板加熱用ヒータ
ー11により、600℃の基板温度に保つた。
真空容器５へは、３つのガス導入系より、HClガス17,
SiH4ガス18,GeH4ガス19を、各々、パルス駆動のガス導
入バルブ20,21,22を通して、パルス状に導入する方法を
とつた。
SiH4ガス18,GeH4ガス19を、各々、パルス駆動のガス導
入バルブ20,21,22を通して、パルス状に導入する方法を
とつた。
１パルスあたり300mJの出力をもつKrFエキシマレーザ
ー１より、波長248nm,パルス幅10n secのレーザ光２
を、焦点距離500mmの石英製の凸レンズ３で集光して、
石英製の窓４を通して、真空容器５内に照射し、Si基板
10の前面10mmの位置で、0.1mm×0.3mmの大きさに集光し
た。
ー１より、波長248nm,パルス幅10n secのレーザ光２
を、焦点距離500mmの石英製の凸レンズ３で集光して、
石英製の窓４を通して、真空容器５内に照射し、Si基板
10の前面10mmの位置で、0.1mm×0.3mmの大きさに集光し
た。
レーザ光２の照射条件と、ガス導入の条件は、第６図
に示すごとく、繰り返し周波数10Hzで、パルス幅10n se
cのレーザ光２を照射するのに同期させ、まず、最初の
２分間は、パルス幅10n sec、繰り返し周波数10HzでHCl
ガス導入用パルス駆動バルブ20を開閉し、Si基板10表面
のクリーニングをおこなつた。
に示すごとく、繰り返し周波数10Hzで、パルス幅10n se
cのレーザ光２を照射するのに同期させ、まず、最初の
２分間は、パルス幅10n sec、繰り返し周波数10HzでHCl
ガス導入用パルス駆動バルブ20を開閉し、Si基板10表面
のクリーニングをおこなつた。
HClガスのパルス的導入により、真空容器５内の圧力
が、１×10-10Torrより、瞬間的に１×10-10Torr迄上昇
するが、バルブ20が閉まつたのち、40m secののちに
は、真空度は１×10-8Torr迄下がつた。
が、１×10-10Torrより、瞬間的に１×10-10Torr迄上昇
するが、バルブ20が閉まつたのち、40m secののちに
は、真空度は１×10-8Torr迄下がつた。
上記のHClガスのレーザ生成プラズマ12によるSi基板6
2表面のクリーニングを２分間行つたのち、レーザ光２
のパルスと同期させて、HClガス導入用パルス駆動バル
ブ20とSiH4ガス導入用パルス駆動バルブ21とを、同時
に、繰り返し数10Hzで、第６図に示すごとく、２分間開
閉した。この時、導入したHClガス17と、SiH4ガス18の
量は、１パルスあたり、それぞれ、0.5scc,1sccであつ
た。この２分間のSiH4＋HCl混合ガスのレーザ生成プラ
ズマ12の照射により、基板10上には、20Åの膜厚の単結
晶Si薄膜が堆積した。
2表面のクリーニングを２分間行つたのち、レーザ光２
のパルスと同期させて、HClガス導入用パルス駆動バル
ブ20とSiH4ガス導入用パルス駆動バルブ21とを、同時
に、繰り返し数10Hzで、第６図に示すごとく、２分間開
閉した。この時、導入したHClガス17と、SiH4ガス18の
量は、１パルスあたり、それぞれ、0.5scc,1sccであつ
た。この２分間のSiH4＋HCl混合ガスのレーザ生成プラ
ズマ12の照射により、基板10上には、20Åの膜厚の単結
晶Si薄膜が堆積した。
次に、SiH4ガス導入用パルス駆動バルブ18を閉じ、Ge
H4ガス導入用パルス駆動バルブ19と、HClガス導入用パ
ルス駆動バルブ17との２つを用い、第６図に示すごと
く、次の２分間、繰り返し周波数10Hzで、GeH4＋HCl混
合ガスのレーザ生成プラズマ12をSi基板に照射した。こ
の時、１パルスあたりに導入したHClガスと、GeH4ガス
の量は、１気圧換算でそれぞれ、0.5cc/パルス,1cc/パ
ルスであつた。２分間のGeH4＋HCl混合ガスのレーザ生
成プラズマ12照射の結果、先程作製した単結晶Si薄膜の
上には、膜厚が20Åの単結晶Ge薄膜が形成された。
H4ガス導入用パルス駆動バルブ19と、HClガス導入用パ
ルス駆動バルブ17との２つを用い、第６図に示すごと
く、次の２分間、繰り返し周波数10Hzで、GeH4＋HCl混
合ガスのレーザ生成プラズマ12をSi基板に照射した。こ
の時、１パルスあたりに導入したHClガスと、GeH4ガス
の量は、１気圧換算でそれぞれ、0.5cc/パルス,1cc/パ
ルスであつた。２分間のGeH4＋HCl混合ガスのレーザ生
成プラズマ12照射の結果、先程作製した単結晶Si薄膜の
上には、膜厚が20Åの単結晶Ge薄膜が形成された。
上記のSiH4＋HCl混合ガスと、GeH4＋HCl混合ガスのレ
ーザ生成プラズマの照射を交互に20回繰り返したとこ
ろ、第７図に示すように、Si（100）単結晶基板の上
に、GeSiのくり返し多層構造をもち、各層の厚みが20Å
で、全体の膜厚が800Åの単結晶多層膜構造をもつ薄膜
がえられた。
ーザ生成プラズマの照射を交互に20回繰り返したとこ
ろ、第７図に示すように、Si（100）単結晶基板の上
に、GeSiのくり返し多層構造をもち、各層の厚みが20Å
で、全体の膜厚が800Åの単結晶多層膜構造をもつ薄膜
がえられた。
本実施例におけるごとく、パルス駆動バルブを用い
て、レーザ光が照射されている短い時間だけに、大量の
ガスを導入してレーザ生成プラズマを作成し薄膜を形成
すると、真空容器内を常に超高真空に保つための真空排
気ポンプを小型，低コスト化できる長所がある。
て、レーザ光が照射されている短い時間だけに、大量の
ガスを導入してレーザ生成プラズマを作成し薄膜を形成
すると、真空容器内を常に超高真空に保つための真空排
気ポンプを小型，低コスト化できる長所がある。
また、時間的に、導入するガスの種類や量を精密に制
御できるので、膜厚方向に膜質や構造を変化させたい場
合、あるいは、多層薄膜を作成したり、極く微量の不純
物元素をドーピングしたい場合の制御が非常に容易とな
る長所をもつ。
御できるので、膜厚方向に膜質や構造を変化させたい場
合、あるいは、多層薄膜を作成したり、極く微量の不純
物元素をドーピングしたい場合の制御が非常に容易とな
る長所をもつ。
［実施例その４］ 第８図は、本発明の方法により、H2ガスで10％に希釈
されたGeH4ガスを材料として、Ge薄膜を形成する装置を
示したものである。パルス発振の大出力KrFエキシマレ
ーザを用いて、波長248nmのレーザ光２を、溶融石英か
らなる焦点距離500mmの凸レンズ３よりなる集束光学系
と、溶融石英製の窓４を通して、真空容器５の中へ入射
し、冷凍器ヘツド26に照射した。KrFエキシマレーザ光
２の断面形状は矩形で10mm×30mmであり、パルス幅10n
sec、エネルギーは300mJ/パルスであつた。レーザーパ
ルス繰り返し周波数は50Hzであつた。レーザ光２は、凸
レンズ３により集光されて、冷凍器ヘツド26の中央部
で、0.1mm×0.3mmに集光された。
されたGeH4ガスを材料として、Ge薄膜を形成する装置を
示したものである。パルス発振の大出力KrFエキシマレ
ーザを用いて、波長248nmのレーザ光２を、溶融石英か
らなる焦点距離500mmの凸レンズ３よりなる集束光学系
と、溶融石英製の窓４を通して、真空容器５の中へ入射
し、冷凍器ヘツド26に照射した。KrFエキシマレーザ光
２の断面形状は矩形で10mm×30mmであり、パルス幅10n
sec、エネルギーは300mJ/パルスであつた。レーザーパ
ルス繰り返し周波数は50Hzであつた。レーザ光２は、凸
レンズ３により集光されて、冷凍器ヘツド26の中央部
で、0.1mm×0.3mmに集光された。
と同時に、該真空容器５内に設置された冷凍器27によ
り、冷凍器ヘツド26を−165℃に冷却した。該真空容器
５に設けられたガス導入孔28より、H4ガスで10％に希釈
されたGeH4ガス26を導入して冷凍器ヘツド26に吹きつ
け、厚さ2mmのGeH4ガスの固化層30を作成した。
り、冷凍器ヘツド26を−165℃に冷却した。該真空容器
５に設けられたガス導入孔28より、H4ガスで10％に希釈
されたGeH4ガス26を導入して冷凍器ヘツド26に吹きつ
け、厚さ2mmのGeH4ガスの固化層30を作成した。
所望のGe薄膜を被着すべき基板は、直径が４インチ
で、厚さが0.4mmのSiウエハーであつた。該基板３は、
第２図に示すごとく、レーザ光２が照射される冷凍器ヘ
ツド26より2cm離れた位置に置かれ、レーザ光２を照射
する時の、真空容器５内の圧力は１×10-7Torrであつ
た。該基板10の背面には、基板加熱用ヒーター11を設
け、基板10の温度を400℃に保つた。
で、厚さが0.4mmのSiウエハーであつた。該基板３は、
第２図に示すごとく、レーザ光２が照射される冷凍器ヘ
ツド26より2cm離れた位置に置かれ、レーザ光２を照射
する時の、真空容器５内の圧力は１×10-7Torrであつ
た。該基板10の背面には、基板加熱用ヒーター11を設
け、基板10の温度を400℃に保つた。
以上の配置のもとで、KrFエキシマレーザ光２を、冷
凍器ヘツド26上に形成したGeH4ガスの固化層30の中心部
に照射した。この時、冷凍器ヘツド26と基板31との間の
領域で、赤色の強いプラズマ発光がみられた。この発光
は、レーザ光21の作用で生成されたレーザ生成GeH4プラ
ズマ30であり、また、このことはGeH4ガスのレーザプラ
ズマ中で、GeH4が解離して水素が生じていることを示
す。基板10の温度を400℃に保つたまま、１分間レーザ
光照射をおこなつたところ、厚さが500mnのGe薄膜31を
基板10上に形成することができた。
凍器ヘツド26上に形成したGeH4ガスの固化層30の中心部
に照射した。この時、冷凍器ヘツド26と基板31との間の
領域で、赤色の強いプラズマ発光がみられた。この発光
は、レーザ光21の作用で生成されたレーザ生成GeH4プラ
ズマ30であり、また、このことはGeH4ガスのレーザプラ
ズマ中で、GeH4が解離して水素が生じていることを示
す。基板10の温度を400℃に保つたまま、１分間レーザ
光照射をおこなつたところ、厚さが500mnのGe薄膜31を
基板10上に形成することができた。
作製したGe薄膜中に存在する不純物元素を、２次イオ
ン質量分析法で測定したところ、観測された元素はGeの
同位体元素のみで、ＣやＯの軽元素不純物や、Fe,Ni,Cr
等の重金属不純物をはじめとしてGe以外の元素は検出さ
れず、２次イオン質量分析法の検出限界以下であつた。
ン質量分析法で測定したところ、観測された元素はGeの
同位体元素のみで、ＣやＯの軽元素不純物や、Fe,Ni,Cr
等の重金属不純物をはじめとしてGe以外の元素は検出さ
れず、２次イオン質量分析法の検出限界以下であつた。
以上の例は、GeH4ガスの固化層をレーザプラズマ化し
てGe薄膜を形成するものであつたが、材料ガスとして用
いるガスは、所望の薄膜元素であるGeを構成要素として
含むものであれば、いかなるものでもよい。また、本発
明の方法は、Ge以外の半導体，金属薄膜を作成する場合
にも、材料ガスの種類を変えれば適用することができ
る。
てGe薄膜を形成するものであつたが、材料ガスとして用
いるガスは、所望の薄膜元素であるGeを構成要素として
含むものであれば、いかなるものでもよい。また、本発
明の方法は、Ge以外の半導体，金属薄膜を作成する場合
にも、材料ガスの種類を変えれば適用することができ
る。
［実施例その５］ 第９図は、本発明の方法を用いてSiの単結晶基板の上
に、GeとSiの単結晶多層構造薄膜を形成した方法を示し
たものである。
に、GeとSiの単結晶多層構造薄膜を形成した方法を示し
たものである。
１×10-10Torr以下までの超高真空に真空排気された
真空容器40内に、単結晶Si（100）基板10を配置し、基
板加熱用ヒーター11により、基板温度を600℃に保つ
た。
真空容器40内に、単結晶Si（100）基板10を配置し、基
板加熱用ヒーター11により、基板温度を600℃に保つ
た。
真空容器５には、２つの冷凍器32,33がとり付けら
れ、それぞれ、ガス導入孔34,35より、GeH4ガスとSiH4
ガスを導入した。２つの冷凍器32,33の冷凍器ヘツド36,
37の温度は、GeH4ガス、SiH4ガスのそれぞれの固化温度
である−165℃，−185℃に保つた。この時、２つの冷凍
器ヘツド36,37の表面には厚みが1mm以上のGeH4ガス固化
層38,SiH4ガス固化層39が生成された。
れ、それぞれ、ガス導入孔34,35より、GeH4ガスとSiH4
ガスを導入した。２つの冷凍器32,33の冷凍器ヘツド36,
37の温度は、GeH4ガス、SiH4ガスのそれぞれの固化温度
である−165℃，−185℃に保つた。この時、２つの冷凍
器ヘツド36,37の表面には厚みが1mm以上のGeH4ガス固化
層38,SiH4ガス固化層39が生成された。
２台のKrFエキシマレーザ発生装置より、波長が248n
m,1パルスあたりのレーザ出力が300mJのKrFエキシマレ
ーザ光40,41を、焦点距離500mmの石英製の凸レンズ42,4
3で集光し、石英窓44,45を通して、真空容器５内に導入
した。入射したレーザ光40,41はそれぞれ、GeH4ガス固
化層38,SiH4ガス固化層39内にそれぞれの焦点を結ぶよ
うにし、その大きさは、両方とも、0.1mm×0.3mmであつ
た。
m,1パルスあたりのレーザ出力が300mJのKrFエキシマレ
ーザ光40,41を、焦点距離500mmの石英製の凸レンズ42,4
3で集光し、石英窓44,45を通して、真空容器５内に導入
した。入射したレーザ光40,41はそれぞれ、GeH4ガス固
化層38,SiH4ガス固化層39内にそれぞれの焦点を結ぶよ
うにし、その大きさは、両方とも、0.1mm×0.3mmであつ
た。
第10図は、２つのレーザ光40,41を照射するタイミン
グを示すもので、繰り返し周波数10Hzで発振するKrFエ
キシマレーザ光40,41を10秒の間隔で交互にGeH4ガス固
化層38とSiH4ガス固化層39に50回くり返し照射した。レ
ーザ光40,41照射中には、冷凍器ヘツド47,48前面には、
レーザ生成プラズマ46,47よりの発光がみられた。
グを示すもので、繰り返し周波数10Hzで発振するKrFエ
キシマレーザ光40,41を10秒の間隔で交互にGeH4ガス固
化層38とSiH4ガス固化層39に50回くり返し照射した。レ
ーザ光40,41照射中には、冷凍器ヘツド47,48前面には、
レーザ生成プラズマ46,47よりの発光がみられた。
上記のレーザ生成プラズマ46,47照射の結果、Si（10
0）基板上には、第11図に示すように、１層の厚さが2nm
のSiとGe層が50層くり返しならんだ単結晶エピタキシヤ
ル多層薄膜57が形成された。
0）基板上には、第11図に示すように、１層の厚さが2nm
のSiとGe層が50層くり返しならんだ単結晶エピタキシヤ
ル多層薄膜57が形成された。
本実施例においては、GeとSiの２種類の膜が重なつた
多層膜を例にとつたが、本発明の方法はさらに複雑な構
造の薄膜形成にも応用でき、複数のガスを、複数色の冷
凍器ヘツドに固化吸着させ、レーザ光の照射によりレー
ザプラズマ化する方式をとり、レーザ光を照射する順
序、照射頻度，レーザ光強度などを、あらかじめ設定し
制御すれば、深さ方向にいかなる構造をもつ多層薄膜構
造の設計も可能となる。また、本発明では、パルスレー
ザ光が冷凍器ヘツドのガス固化層に照射されていない間
も、GeH4、あるいは、SiH4ガスを冷凍器ヘツドに吹きつ
けることで、材料ガスの供給が連続的におこなわれると
ともに、吹きつけられた材料ガスのほとんどが冷凍器ヘ
ツドに吸着するので、真空容器内の背圧の増加にはつな
がらないという２つの利点がある。
多層膜を例にとつたが、本発明の方法はさらに複雑な構
造の薄膜形成にも応用でき、複数のガスを、複数色の冷
凍器ヘツドに固化吸着させ、レーザ光の照射によりレー
ザプラズマ化する方式をとり、レーザ光を照射する順
序、照射頻度，レーザ光強度などを、あらかじめ設定し
制御すれば、深さ方向にいかなる構造をもつ多層薄膜構
造の設計も可能となる。また、本発明では、パルスレー
ザ光が冷凍器ヘツドのガス固化層に照射されていない間
も、GeH4、あるいは、SiH4ガスを冷凍器ヘツドに吹きつ
けることで、材料ガスの供給が連続的におこなわれると
ともに、吹きつけられた材料ガスのほとんどが冷凍器ヘ
ツドに吸着するので、真空容器内の背圧の増加にはつな
がらないという２つの利点がある。
［実施例その６］ 第12図は、エチレンガスの凝縮固化層50に、波長694.
3nmのルビレーザ光51を集光して照射して、レーザ生成
プラズマ52を生成し、該プラズマ52が基板53に照射され
ている間、波長10.6μｍのCO2レーザ光54を基板表面に
照射し、ダイヤモンド状カーボン膜55を作成した方法を
示したものである。エチレンガスの固化層50は、冷凍器
ヘツド56をエチレンガスの固化温度である−169.5℃以
下の−180℃とし、固化層の厚みは5mmであつた。ルビレ
ーザ光51は、固化層内で0.1mmφに集光され、パルス幅2
0n sec,ピーク出力10MW,繰り返し周波数10Hzのものを用
いた。基板53はAl板の表面に磁性薄膜が1.0μｍの厚さ
塗布されたもので、ヒーター57により、基板温度を100
℃に保つた。
3nmのルビレーザ光51を集光して照射して、レーザ生成
プラズマ52を生成し、該プラズマ52が基板53に照射され
ている間、波長10.6μｍのCO2レーザ光54を基板表面に
照射し、ダイヤモンド状カーボン膜55を作成した方法を
示したものである。エチレンガスの固化層50は、冷凍器
ヘツド56をエチレンガスの固化温度である−169.5℃以
下の−180℃とし、固化層の厚みは5mmであつた。ルビレ
ーザ光51は、固化層内で0.1mmφに集光され、パルス幅2
0n sec,ピーク出力10MW,繰り返し周波数10Hzのものを用
いた。基板53はAl板の表面に磁性薄膜が1.0μｍの厚さ
塗布されたもので、ヒーター57により、基板温度を100
℃に保つた。
ルビレーザ光51の照射で生成したプラズマ52は、平均
的に10μsecの飛行時間ののちに、基板53に到達する
が、そのタイミングに合わせて、表面加熱のために、CO
2レーザ光54を基板表面に照射した。CO2レーザ光の基板
表面での光強度は0.1J/cm2であつた。上記の方法で、ル
ビーレーザ光51とCO2レーザ光54の照射は、繰り返し周
波数10Hzで10分間照射したところ、基板53表面には、電
子線回析で観測してダイヤモンドの回折パターンを与え
るようなダイヤモンド状の薄膜55が形成され、その膜厚
は540nmであつた。このダイヤモンド状薄膜は銅の５倍
の熱伝導率を有し、硬度は、ヴイツカース硬度で９と大
きかつた。
的に10μsecの飛行時間ののちに、基板53に到達する
が、そのタイミングに合わせて、表面加熱のために、CO
2レーザ光54を基板表面に照射した。CO2レーザ光の基板
表面での光強度は0.1J/cm2であつた。上記の方法で、ル
ビーレーザ光51とCO2レーザ光54の照射は、繰り返し周
波数10Hzで10分間照射したところ、基板53表面には、電
子線回析で観測してダイヤモンドの回折パターンを与え
るようなダイヤモンド状の薄膜55が形成され、その膜厚
は540nmであつた。このダイヤモンド状薄膜は銅の５倍
の熱伝導率を有し、硬度は、ヴイツカース硬度で９と大
きかつた。
また、これ等の実施例では、固化したガスをレーザプ
ラズマの源として用いるので、例えば、SiH4ガスのよう
に爆発性の性質を有するため、通常H2ガス等で希釈して
使用するガスでも、冷凍器ヘツドの温度をSiH4ガスの固
化温度−185℃以下で、かつ、H4ガスの固化温度である
−257℃以上に保つことにより、選択的にSiH4ガスのみ
の固化層を作成することができる。かつ、その密度は、
単にH2ガスで希釈されたSiH4ガスのガス密度にくらべ、
非常に大きいので、Siを含んだ高密度のプラズマを作る
ことができ、Siの高速成膜が可能となる。さらに、導入
したガスは、冷却された冷凍器ヘツドにのみ選択的に吸
着、固化して、真空容器壁に吸着する量はごくわずかで
あるため、導入するガスが腐食性を有する場合では、真
空容器壁が腐食される割合が少ない特徴を有する。
ラズマの源として用いるので、例えば、SiH4ガスのよう
に爆発性の性質を有するため、通常H2ガス等で希釈して
使用するガスでも、冷凍器ヘツドの温度をSiH4ガスの固
化温度−185℃以下で、かつ、H4ガスの固化温度である
−257℃以上に保つことにより、選択的にSiH4ガスのみ
の固化層を作成することができる。かつ、その密度は、
単にH2ガスで希釈されたSiH4ガスのガス密度にくらべ、
非常に大きいので、Siを含んだ高密度のプラズマを作る
ことができ、Siの高速成膜が可能となる。さらに、導入
したガスは、冷却された冷凍器ヘツドにのみ選択的に吸
着、固化して、真空容器壁に吸着する量はごくわずかで
あるため、導入するガスが腐食性を有する場合では、真
空容器壁が腐食される割合が少ない特徴を有する。
以上の実施例により、真空容器のなかで、レーザ光に
より所望の薄膜形成に必要なプラズマが生成され、該プ
ラズマが基板に接触することで、不純物元素や微粒子な
どの異物をほとんど含まない高品質の薄膜を形成するこ
とができる。
より所望の薄膜形成に必要なプラズマが生成され、該プ
ラズマが基板に接触することで、不純物元素や微粒子な
どの異物をほとんど含まない高品質の薄膜を形成するこ
とができる。
プラズマ化するためのガスを適当にえらび、真空容器
への導入時間をレーザ光照射時間に同期させることによ
り、薄膜が0.5〜10nm厚の超薄膜の多層構造膜や、膜厚
が10nm以上の薄膜を容易に形成することができる。
への導入時間をレーザ光照射時間に同期させることによ
り、薄膜が0.5〜10nm厚の超薄膜の多層構造膜や、膜厚
が10nm以上の薄膜を容易に形成することができる。
プラズマ状態となつた粒子を基板に照射するため、他
の従来のプラズマCVD法と同様に、基板温度が室温〜800
℃と比較的低くても、SiO2やSi3N4などの高温誘電体材
料や、単結晶Siなどの各種結晶薄膜を形成することがで
きる。
の従来のプラズマCVD法と同様に、基板温度が室温〜800
℃と比較的低くても、SiO2やSi3N4などの高温誘電体材
料や、単結晶Siなどの各種結晶薄膜を形成することがで
きる。
レーザ生成プラズマの生成位置は、レーザ光の集束光
学系の調整により、如何様にでもかえられるので、基板
の位置に対し、レーザ生成プラズマの位置を調整すれ
ば、従来のプラズマCVD法によつて作製された薄膜より
も膜厚も膜質等、形成膜質の均一化の制御性が向上す
る。
学系の調整により、如何様にでもかえられるので、基板
の位置に対し、レーザ生成プラズマの位置を調整すれ
ば、従来のプラズマCVD法によつて作製された薄膜より
も膜厚も膜質等、形成膜質の均一化の制御性が向上す
る。
レーザ光を真空容器に導入するために窓を使用する
が、レーザ生成プラズマは、窓の位置より離れたところ
に配置させることにより、窓の面に薄膜が形成されるこ
とをなくすることができるので、従来の光CVD法のよう
に窓の曇りにわずらわされることがない。したがつて、
薄膜形成の効率が向上し、６インチや８インチ径の大き
な面積をもつ基板上に薄膜を形成するのに最適である。
が、レーザ生成プラズマは、窓の位置より離れたところ
に配置させることにより、窓の面に薄膜が形成されるこ
とをなくすることができるので、従来の光CVD法のよう
に窓の曇りにわずらわされることがない。したがつて、
薄膜形成の効率が向上し、６インチや８インチ径の大き
な面積をもつ基板上に薄膜を形成するのに最適である。
以上の実施例では生成プラズマを基板に照射する手段
を特別に設けたものについては示さなかつたがプラズマ
から活性粒子を取り出すためにレーザ生成されたプラズ
マと基板との間に、電界あるいは磁界を印加し、効率的
に高密度のレーザ生成プラズマを基板に照射して、高速
度で所望の薄膜を作ることもできる。
を特別に設けたものについては示さなかつたがプラズマ
から活性粒子を取り出すためにレーザ生成されたプラズ
マと基板との間に、電界あるいは磁界を印加し、効率的
に高密度のレーザ生成プラズマを基板に照射して、高速
度で所望の薄膜を作ることもできる。
本発明は以上説明したように薄膜を構成する元素を含
むガスもしくはガスの凝縮固化層に高出力レーザ光を照
射してこのガスを局所的にプラズマ化し、プラズマ中に
生成した活性粒子を基板に照射して薄膜を形成するよう
にした薄膜形成方法及びこれを実現するための装置とし
たものであるから、高純度の薄膜を製造することができ
る薄膜形成方法及びその装置を提供することができる。
むガスもしくはガスの凝縮固化層に高出力レーザ光を照
射してこのガスを局所的にプラズマ化し、プラズマ中に
生成した活性粒子を基板に照射して薄膜を形成するよう
にした薄膜形成方法及びこれを実現するための装置とし
たものであるから、高純度の薄膜を製造することができ
る薄膜形成方法及びその装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略構
成図、第２図は形成された薄膜の膜厚の例を示す特性
図、第３図は本発明の他の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図、第４図は得られたSiO2膜の赤外線吸収スペ
クトルを示す図、第５図は本発明のさらに他の実施例を
示す薄膜形成装置の概略構成図、第６図は第５図に示す
ものの動作説明図、第７図は得られた膜を示す図、第８
図及び第９図はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示
す薄膜形成装置の概略構成図、第10図は第９図に示すも
のの動作説明図、第11図は得られた膜を示す図、第12図
は本発明のさらに他の実施例を示す薄膜形成装置の概略
構成図である。 １……KrFエキシマレーザ、２……レーザ光、３……レ
ンズ、５……真空容器、10……基板、11……基板加熱用
ヒータ、12……レーザ生成プラズマ、26……冷凍器ヘツ
ド、30……GeH4固化層、50……エチレン固化層，ルビー
レーザ光、54……CO2レーザ光。
成図、第２図は形成された薄膜の膜厚の例を示す特性
図、第３図は本発明の他の実施例を示す薄膜形成装置の
概略構成図、第４図は得られたSiO2膜の赤外線吸収スペ
クトルを示す図、第５図は本発明のさらに他の実施例を
示す薄膜形成装置の概略構成図、第６図は第５図に示す
ものの動作説明図、第７図は得られた膜を示す図、第８
図及び第９図はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示
す薄膜形成装置の概略構成図、第10図は第９図に示すも
のの動作説明図、第11図は得られた膜を示す図、第12図
は本発明のさらに他の実施例を示す薄膜形成装置の概略
構成図である。 １……KrFエキシマレーザ、２……レーザ光、３……レ
ンズ、５……真空容器、10……基板、11……基板加熱用
ヒータ、12……レーザ生成プラズマ、26……冷凍器ヘツ
ド、30……GeH4固化層、50……エチレン固化層，ルビー
レーザ光、54……CO2レーザ光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 隆雄 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−124816（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】薄膜を構成する元素を含み固化温度の異な
る複数のガスを、各々異なる固化温度に対応した表面温
度に保たれた部材に吸着固化させて、前記部材上に前記
ガスの固化層を複数形成する工程と、 高出力レーザ光を、前記ガスの固化層毎独立に照射して
プラズマ化し、前記プラズマ中に生成した活性粒子を基
体に到達させて前記薄膜を形成する工程とを有すること
を特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】前記各固化層にレーザ光を照射する時間を
制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
薄膜形成方法。 - 【請求項３】その内部に薄膜を形成される基体を格納す
る容器と、前記容器内に形成すべき薄膜の構成元素を含
むガスを導入する手段と、前記ガスを冷却して固化する
固化手段と、前記固化した層に高出力レーザ光を照射す
る手段とからなり、前記レーザ照射により形成されたプ
ラズマ中に生成した活性粒子を前記基体に到達させて薄
膜を形成するように構成したことを特徴とする薄膜形成
装置。 - 【請求項４】前記固化手段は固化温度の異なるガスの各
々の固化温度に対応した表面温度に保たれた複数個の冷
凍器ヘッドで構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の薄膜形成装置。 - 【請求項５】前記基体を所定の温度に加熱する加熱手段
を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
薄膜形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62008027A JP2555045B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 薄膜形成方法及びその装置 |
| US07/132,358 US4892751A (en) | 1987-01-19 | 1987-12-14 | Method of and apparatus for forming a thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62008027A JP2555045B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 薄膜形成方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63177414A JPS63177414A (ja) | 1988-07-21 |
| JP2555045B2 true JP2555045B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=11681855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62008027A Expired - Lifetime JP2555045B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 薄膜形成方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4892751A (ja) |
| JP (1) | JP2555045B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014123821A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Kyocera Corp | 電子機器 |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3824273A1 (de) * | 1988-07-16 | 1990-01-18 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung von festkoerpern |
| JPH02163368A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパッタリング装置 |
| EP0383301B1 (en) | 1989-02-15 | 1999-09-15 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for forming a film |
| US4981717A (en) * | 1989-02-24 | 1991-01-01 | Mcdonnell Douglas Corporation | Diamond like coating and method of forming |
| JPH0826451B2 (ja) * | 1989-04-13 | 1996-03-13 | 松下電器産業株式会社 | スパッタリング方法 |
| US4975299A (en) * | 1989-11-02 | 1990-12-04 | Eastman Kodak Company | Vapor deposition process for depositing an organo-metallic compound layer on a substrate |
| US5154945A (en) * | 1990-03-05 | 1992-10-13 | Iowa Laser Technology, Inc. | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates |
| JP2938552B2 (ja) * | 1990-10-17 | 1999-08-23 | 富士通株式会社 | コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置 |
| US5207884A (en) * | 1990-12-24 | 1993-05-04 | Conductus, Inc. | Superconductor deposition system |
| DE4241839C2 (de) * | 1991-12-13 | 1995-08-17 | Heraeus Noblelight Gmbh | Verfahren zur Herstellung von metallischen Schichten |
| US5405659A (en) * | 1993-03-05 | 1995-04-11 | University Of Puerto Rico | Method and apparatus for removing material from a target by use of a ring-shaped elliptical laser beam and depositing the material onto a substrate |
| WO1994026425A1 (en) * | 1993-05-17 | 1994-11-24 | Mcdonnell Douglas Corporation | Laser absorption wave deposition process |
| US5733609A (en) * | 1993-06-01 | 1998-03-31 | Wang; Liang | Ceramic coatings synthesized by chemical reactions energized by laser plasmas |
| US5420437A (en) * | 1994-01-11 | 1995-05-30 | Siess; Harold E. | Method and apparatus for generation and implantation of ions |
| US5554415A (en) * | 1994-01-18 | 1996-09-10 | Qqc, Inc. | Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate |
| US5620754A (en) * | 1994-01-21 | 1997-04-15 | Qqc, Inc. | Method of treating and coating substrates |
| US5731046A (en) * | 1994-01-18 | 1998-03-24 | Qqc, Inc. | Fabrication of diamond and diamond-like carbon coatings |
| US5411772A (en) * | 1994-01-25 | 1995-05-02 | Rockwell International Corporation | Method of laser ablation for uniform thin film deposition |
| DE4442370A1 (de) * | 1994-11-29 | 1996-05-30 | Widia Gmbh | Verfahren zur Abscheidung metallischer Schichten auf Substratkörpern und Verbundkörper aus einem Substratkörper und mindestens einer Oberflächenschicht |
| US5593742A (en) * | 1995-08-24 | 1997-01-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Fabrication of silicon microclusters and microfilaments |
| JP2860400B2 (ja) * | 1996-03-08 | 1999-02-24 | 工業技術院長 | 高反応性活性種の放出方法と固体表面の改質方法 |
| US6423384B1 (en) * | 1999-06-25 | 2002-07-23 | Applied Materials, Inc. | HDP-CVD deposition of low dielectric constant amorphous carbon film |
| US6626949B1 (en) | 1999-07-14 | 2003-09-30 | Biopro, Inc. | Diamond coated joint implant |
| US6368988B1 (en) * | 1999-07-16 | 2002-04-09 | Micron Technology, Inc. | Combined gate cap or digit line and spacer deposition using HDP |
| US7964505B2 (en) * | 2005-01-19 | 2011-06-21 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition of tungsten materials |
| US7405158B2 (en) | 2000-06-28 | 2008-07-29 | Applied Materials, Inc. | Methods for depositing tungsten layers employing atomic layer deposition techniques |
| US7732327B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Vapor deposition of tungsten materials |
| US7211144B2 (en) * | 2001-07-13 | 2007-05-01 | Applied Materials, Inc. | Pulsed nucleation deposition of tungsten layers |
| JP2005518088A (ja) | 2001-07-16 | 2005-06-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | タングステン複合膜の形成 |
| US20030029715A1 (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-13 | Applied Materials, Inc. | An Apparatus For Annealing Substrates In Physical Vapor Deposition Systems |
| US6833161B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-12-21 | Applied Materials, Inc. | Cyclical deposition of tungsten nitride for metal oxide gate electrode |
| US7279432B2 (en) | 2002-04-16 | 2007-10-09 | Applied Materials, Inc. | System and method for forming an integrated barrier layer |
| KR20060079144A (ko) * | 2003-06-18 | 2006-07-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 배리어 물질의 원자층 증착 |
| TWI257541B (en) * | 2004-10-05 | 2006-07-01 | Realtek Semiconductor Corp | Display data output up/down frequency method, display control chip and display device |
| TW200737307A (en) * | 2005-11-04 | 2007-10-01 | Applied Materials Inc | Apparatus and process for plasma-enhanced atomic layer deposition |
| US20080206987A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-28 | Gelatos Avgerinos V | Process for tungsten nitride deposition by a temperature controlled lid assembly |
| EP2267179B1 (en) * | 2009-06-25 | 2012-12-26 | Solmates B.V. | Target cooling device |
| EP4230765A1 (de) * | 2022-02-18 | 2023-08-23 | Justus-Liebig-Universität Gießen | Verfahren und vorrichtung zur chemischen gasphasenabscheidung |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4579750A (en) * | 1980-07-07 | 1986-04-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Laser heated CVD process |
| JPS60124816A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-03 | Nec Corp | 薄膜成長方法 |
| US4685976A (en) * | 1985-04-10 | 1987-08-11 | Eaton Corporation | Multi-layer semiconductor processing with scavenging between layers by excimer laser |
| US4670064A (en) * | 1985-04-10 | 1987-06-02 | Eaton Corporation | Generating high purity ions by non-thermal excimer laser processing |
| US4629859A (en) * | 1985-04-12 | 1986-12-16 | Standard Oil Company (Indiana) | Enhanced evaporation from a laser-heated target |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62008027A patent/JP2555045B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-14 US US07/132,358 patent/US4892751A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014123821A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Kyocera Corp | 電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63177414A (ja) | 1988-07-21 |
| US4892751A (en) | 1990-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2555045B2 (ja) | 薄膜形成方法及びその装置 | |
| US5154945A (en) | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates | |
| US5577092A (en) | Cluster beam targets for laser plasma extreme ultraviolet and soft x-ray sources | |
| CA2059185C (en) | Process and apparatus for production of diamond like films | |
| Hanabusa | Photoinduced deposition of thin films | |
| JPS6254005A (ja) | 超微粒子の製造方法 | |
| NO180739B (no) | Fremgangsmåter og anordning for fjerning av overflateforurensninger ved bestråling fra en höyenergikilde | |
| US5108543A (en) | Method of surface treatment | |
| JPS5941510B2 (ja) | 酸化ベリリウム膜とその形成方法 | |
| US4629859A (en) | Enhanced evaporation from a laser-heated target | |
| EP0819782A1 (en) | Process of forming a thin film by laser ablation | |
| JPH0740336A (ja) | ダイヤモンドの加工方法 | |
| JPS63224233A (ja) | 表面処理方法 | |
| Kompa | Laser Photochemistry at Surfaces—Laser‐Induced Chemical Vapor Deposition and Related Phenomena | |
| RU2100477C1 (ru) | Способ осаждения пленок гидрогенизированного кремния | |
| JPH09195044A (ja) | 薄膜の形成方法 | |
| JP2600243B2 (ja) | 高純度金属の堆積方法 | |
| JPH09306693A (ja) | レーザプラズマｘ線発生装置およびその発生方法 | |
| JPS61118137A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH11229124A (ja) | 炭素化合物の製造方法および装置 | |
| Sumiyoshi et al. | Selective ablation of the amorphous silicon layer by the second-harmonic wave of the TEA CO2 laser | |
| JPS63103031A (ja) | レ−ザ−ウラン濃縮用のウラン原子蒸気発生方法とウラン原子蒸気発生装置及び金属ウランタ−ゲツト体 | |
| JPS6271218A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| Lee et al. | Excimer laser planarization of diamond films | |
| JPH01312068A (ja) | 高純度高融点金属薄膜の製造方法 |