JP2890630B2 - レーザｃｖｄ装置 - Google Patents
レーザｃｖｄ装置Info
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- JP2890630B2 JP2890630B2 JP6723490A JP6723490A JP2890630B2 JP 2890630 B2 JP2890630 B2 JP 2890630B2 JP 6723490 A JP6723490 A JP 6723490A JP 6723490 A JP6723490 A JP 6723490A JP 2890630 B2 JP2890630 B2 JP 2890630B2
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- JP
- Japan
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- laser
- shaping
- cvd apparatus
- laser beam
- light
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザCVD（Chemical Vapor Deposition:
化学的気相成長）装置に関し、特に半導体集積回路等に
レーザCVD技術により導体配線を形成するレーザCVD装置
に関する。
化学的気相成長）装置に関し、特に半導体集積回路等に
レーザCVD技術により導体配線を形成するレーザCVD装置
に関する。
〔従来の技術〕 半導体集積回路等の製造に係る技術として、化合物気
体の熱解離反応を利用して、レーザ光を集光照射し、局
所加熱した部分に選択的に導伝性の薄膜を形成する技術
がある。このような技術の応用、例えば半導体大規模集
積回路（LSI）の回路修正、ゲートアレイ等カスタムLSI
の配線部の直接描画、液晶ディスプレイ（LCD）のパタ
ーン修復等への応用を志向して、盛んに研究がなされて
おり、また一部装置化もなされている。
体の熱解離反応を利用して、レーザ光を集光照射し、局
所加熱した部分に選択的に導伝性の薄膜を形成する技術
がある。このような技術の応用、例えば半導体大規模集
積回路（LSI）の回路修正、ゲートアレイ等カスタムLSI
の配線部の直接描画、液晶ディスプレイ（LCD）のパタ
ーン修復等への応用を志向して、盛んに研究がなされて
おり、また一部装置化もなされている。
一例をあげれば、タングステンカルボニルW(CO)6をCV
Dの原料ガスとし、Arイオンレーザまたは連続励起Nd:YA
Gレーザの第２高調波のＱスイッチパルスを光源とす
る。そして、LSI上の配線修正をレーザCVD法により形成
されたタングステン配線により行う装置が存在する。
Dの原料ガスとし、Arイオンレーザまたは連続励起Nd:YA
Gレーザの第２高調波のＱスイッチパルスを光源とす
る。そして、LSI上の配線修正をレーザCVD法により形成
されたタングステン配線により行う装置が存在する。
従来、これらのレーザCVD装置では、レーザ光を整形
することはせず、TEM00モードのレーザ光をレンズ系で
絞りこんだ状態の円形の断面形状のビームを用いて、配
線形成を行っている。
することはせず、TEM00モードのレーザ光をレンズ系で
絞りこんだ状態の円形の断面形状のビームを用いて、配
線形成を行っている。
この種のレーザCVD装置では、従来、集光したレーザ
光のビーム径を固定して使用している。したがって、レ
ーザCVD法により形成される配線の幅も変えることがで
きない。
光のビーム径を固定して使用している。したがって、レ
ーザCVD法により形成される配線の幅も変えることがで
きない。
レーザ光の集光径を可変すること自体は、光学系の途
中に設置されているビームエキスパンダの倍率を変える
ことにより可能である。これは、最後に試料表面上にレ
ーザ光を集光するレンズの焦点距離が一定であれば、こ
のレンズに入射するビーム径が大きい程、集光径が小さ
くなるからである。
中に設置されているビームエキスパンダの倍率を変える
ことにより可能である。これは、最後に試料表面上にレ
ーザ光を集光するレンズの焦点距離が一定であれば、こ
のレンズに入射するビーム径が大きい程、集光径が小さ
くなるからである。
ビームエキスパンダの倍率を変えるには、次のような
手段がある。
手段がある。
（１）１対の凸レンズと凹レンズで構成されている場
合、あるいは２枚の凸レンズで構成されている場合は、
どちらか一方のレンズを焦点距離の異なる物にターレッ
トを用いる等して変えることにより可能である。
合、あるいは２枚の凸レンズで構成されている場合は、
どちらか一方のレンズを焦点距離の異なる物にターレッ
トを用いる等して変えることにより可能である。
（２）ビームエキスパンダとビームレデューサを組み合
わせた構成の場合は、互いのレンズ間隔を変えられるよ
うな構造をとれば、ある範囲でビーム径を可変できる。
わせた構成の場合は、互いのレンズ間隔を変えられるよ
うな構造をとれば、ある範囲でビーム径を可変できる。
しかしながら、このようなレーザ光のビーム径を可変
することにより、CVDで形成される配線の幅を変える試
みが実用化されない最大の理由は、ビーム径を変えるこ
とにより、試料表面上での単位面積当りの照射光強度が
変化してしまう点にある。レーザを利用した熱CVD法で
は、レーザ光照射による加熱、試料上での熱拡散および
試料表面に吸着されている化合物気体分子の密度の３者
のバランスがとれていなければ、安定して反応が進行し
ない。したがって、ビーム径の変化に応じて単位面積当
りの照射強度が一定となるように、レーザ出力を調節し
なければならない。しかし、強度分布がGauss型のレー
ザ光では、ビーム径の拡大に応じてリニアに出力を変化
させるだけでは不充分であり、実際の運用上はきわめて
煩雑な操作が必要となる。
することにより、CVDで形成される配線の幅を変える試
みが実用化されない最大の理由は、ビーム径を変えるこ
とにより、試料表面上での単位面積当りの照射光強度が
変化してしまう点にある。レーザを利用した熱CVD法で
は、レーザ光照射による加熱、試料上での熱拡散および
試料表面に吸着されている化合物気体分子の密度の３者
のバランスがとれていなければ、安定して反応が進行し
ない。したがって、ビーム径の変化に応じて単位面積当
りの照射強度が一定となるように、レーザ出力を調節し
なければならない。しかし、強度分布がGauss型のレー
ザ光では、ビーム径の拡大に応じてリニアに出力を変化
させるだけでは不充分であり、実際の運用上はきわめて
煩雑な操作が必要となる。
本発明の目的は、このような欠点を除去し、CVDで形
成される配線の幅を簡単に可変できるレーザCVD装置を
提供することにある。
成される配線の幅を簡単に可変できるレーザCVD装置を
提供することにある。
本発明は、熱解離反応により導伝性物質を形成する化
合物気体を含む雰囲気中に置かれた試料表面上にレーザ
光を照射し、このレーザ光を試料に対して相対的に走査
することにより、試料表面上に配線状に選択的に導伝性
薄膜を形成するレーザCVD装置において、 試料表面上に照射するレーザ光のビーム断面形状を楕
円形または矩形に整形する整形手段と、 この整形手段により整形されたレーザ光の長軸方向と
レーザ光の走査方向との間の角度を可変する可変手段と
を有することを特徴としている。
合物気体を含む雰囲気中に置かれた試料表面上にレーザ
光を照射し、このレーザ光を試料に対して相対的に走査
することにより、試料表面上に配線状に選択的に導伝性
薄膜を形成するレーザCVD装置において、 試料表面上に照射するレーザ光のビーム断面形状を楕
円形または矩形に整形する整形手段と、 この整形手段により整形されたレーザ光の長軸方向と
レーザ光の走査方向との間の角度を可変する可変手段と
を有することを特徴としている。
前述した本発明において、レーザ光のビーム断面形状
を楕円形に整形する整形手段として、シリンドリカルレ
ンズを用いたビームエキスパンダを使用するのが好適で
ある。
を楕円形に整形する整形手段として、シリンドリカルレ
ンズを用いたビームエキスパンダを使用するのが好適で
ある。
また、前述した本発明において、レーザ光のビーム断
面形状を矩形に整形する整形手段として、矩形の開口を
持つスリットを使用するのが好適である。
面形状を矩形に整形する整形手段として、矩形の開口を
持つスリットを使用するのが好適である。
さらに、前述した本発明において、化合物気体として
金属カルボニルを気化したものを用い、光源としてArイ
オンレーザまたは連続励起Nd3+:YAGレーザの第２高調波
光のＱスイッチパルスを用いるのが好適である。
金属カルボニルを気化したものを用い、光源としてArイ
オンレーザまたは連続励起Nd3+:YAGレーザの第２高調波
光のＱスイッチパルスを用いるのが好適である。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明の一実施例を示す模式図である。本
実施例では、レーザにAr（イオン）レーザ、CVD原料ガ
スにタングステンカルボニルW(CO)6等の金属カルボニル
を用いている。
実施例では、レーザにAr（イオン）レーザ、CVD原料ガ
スにタングステンカルボニルW(CO)6等の金属カルボニル
を用いている。
CVD原料ガス８は、金属カルボニルを65℃程度に加熱
して昇華したガスを使用する。この時、発生するガス
は、分圧1Torr程度と希薄であるため、キャリアガス２
と混合されて、チェンバ３に供給される。キャリアガス
２としては、通常Arが用いられる。これらの操作は、す
べてCVD原料ガス供給系１で行う。
して昇華したガスを使用する。この時、発生するガス
は、分圧1Torr程度と希薄であるため、キャリアガス２
と混合されて、チェンバ３に供給される。キャリアガス
２としては、通常Arが用いられる。これらの操作は、す
べてCVD原料ガス供給系１で行う。
チェンバ３は、密閉型の容器である。チェンバ３の中
に置かれた試料５には、チェンバ３の上壁面に設置され
た窓ガラス４を通して、レーザ光が照射される。チェン
バ３内の載物台６にはヒータが内蔵されており、CVD原
料ガス８が再凝固しないように、試料５を加熱する。CV
D反応に使用されなかったCVD原料ガス８は、フィルタを
備えた排気ガス処理システム９で回収している。
に置かれた試料５には、チェンバ３の上壁面に設置され
た窓ガラス４を通して、レーザ光が照射される。チェン
バ３内の載物台６にはヒータが内蔵されており、CVD原
料ガス８が再凝固しないように、試料５を加熱する。CV
D反応に使用されなかったCVD原料ガス８は、フィルタを
備えた排気ガス処理システム９で回収している。
Arレーザ13は、レーザ光を送出する。この送出される
レーザ光としてArレーザ（波長514.5nm）を使用し、W(C
O)6をCVD原料とする場合には、試料表面で50mw/μｍ２
程度となるようにレーザ出力を調節する。これにより、
CVDによるタングステン薄膜の形成が行える。本実施例
では、レーザ光照射光学系を固定し、試料５をXYステー
ジにより移動させることにより、配線を形成する例を示
している。Arレーザ13からのレーザ光は、ビーム整形器
12を通り、ダイクロイックミラー11に送られる。
レーザ光としてArレーザ（波長514.5nm）を使用し、W(C
O)6をCVD原料とする場合には、試料表面で50mw/μｍ２
程度となるようにレーザ出力を調節する。これにより、
CVDによるタングステン薄膜の形成が行える。本実施例
では、レーザ光照射光学系を固定し、試料５をXYステー
ジにより移動させることにより、配線を形成する例を示
している。Arレーザ13からのレーザ光は、ビーム整形器
12を通り、ダイクロイックミラー11に送られる。
ビーム整形器12は、楕円形または矩形にレーザ光を整
形する手段を有する。さらに試料５の表面上に照射され
たレーザ光の長軸方向を、レーザ光の走査方向に対して
可変するための機構も有している。
形する手段を有する。さらに試料５の表面上に照射され
たレーザ光の長軸方向を、レーザ光の走査方向に対して
可変するための機構も有している。
接眼部14、またはTVカメラ15とTVモニタ16とを用いた
試料５の表面の観察は、ダイクロイックミラー11を用い
て、レーザ光と観察光学系を合成することにより可能と
なる。
試料５の表面の観察は、ダイクロイックミラー11を用い
て、レーザ光と観察光学系を合成することにより可能と
なる。
次に、本実施例の動作について説明する。
Arレーザ13からのレーザ光は、ビーム整形器12を通
り、ダイクロイックミラー11で進路を変更される。ダイ
クロイックミラー11からのレーザ光は、対物レンズ10と
窓ガラス４を通り、試料に集光される。このようなレー
ザCVD装置において、ビーム整形器12は、Arレーザ13か
らのレーザ光を整形し、第２図（ａ）で示されるよう
な、楕円形のレーザ光をダイクロイックミラー11に送り
出す。このように、ビーム整形器12で整形された楕円ビ
ームの長軸方向をレーザ光の走査方向に対して直角をな
すように置いた場合、第２図（ｂ）に示すように、配線
幅Waは、レーザ光スポットの長軸の長さＡと等しくな
り、最大の線幅の配線が得られる。長軸の方向が走査方
向とある角度θをなしている場合には、第２図（ｃ）に
示すように、この角度θに応じて、Ａ＞Wb＞Ｂの任意の
配線幅で描画することができる。さらに、長軸方向を走
査方向と一致させた場合には、第２図（ｄ）に示すよう
に、最小の配線幅Wc＝Ｂを得る。
り、ダイクロイックミラー11で進路を変更される。ダイ
クロイックミラー11からのレーザ光は、対物レンズ10と
窓ガラス４を通り、試料に集光される。このようなレー
ザCVD装置において、ビーム整形器12は、Arレーザ13か
らのレーザ光を整形し、第２図（ａ）で示されるよう
な、楕円形のレーザ光をダイクロイックミラー11に送り
出す。このように、ビーム整形器12で整形された楕円ビ
ームの長軸方向をレーザ光の走査方向に対して直角をな
すように置いた場合、第２図（ｂ）に示すように、配線
幅Waは、レーザ光スポットの長軸の長さＡと等しくな
り、最大の線幅の配線が得られる。長軸の方向が走査方
向とある角度θをなしている場合には、第２図（ｃ）に
示すように、この角度θに応じて、Ａ＞Wb＞Ｂの任意の
配線幅で描画することができる。さらに、長軸方向を走
査方向と一致させた場合には、第２図（ｄ）に示すよう
に、最小の配線幅Wc＝Ｂを得る。
ここで重要なことは、いかなる線幅の場合にも、レー
ザ光のスポット形状は同一であり、従って単位面積当り
の照射強度も一定である点である。
ザ光のスポット形状は同一であり、従って単位面積当り
の照射強度も一定である点である。
楕円に整形されたレーザ光は、第３図に示すように、
シリンドリカルレンズ31,32を用いたビームエキスパン
ダを用いて得ることができる。シリンドリカルレンズ3
1,32では、第３図のＸ軸方向にのみレンズ作用があるた
め、楕円形のビームを発生することができる。さらに、
このシリンドリカルレンズ31,32を用いたビームエキス
パンダを光軸まわりに回転させることにより、第２図に
示すように、レーザ光の走査方向との角度を可変するこ
とができる。
シリンドリカルレンズ31,32を用いたビームエキスパン
ダを用いて得ることができる。シリンドリカルレンズ3
1,32では、第３図のＸ軸方向にのみレンズ作用があるた
め、楕円形のビームを発生することができる。さらに、
このシリンドリカルレンズ31,32を用いたビームエキス
パンダを光軸まわりに回転させることにより、第２図に
示すように、レーザ光の走査方向との角度を可変するこ
とができる。
第２図に示されるような楕円形のビームの代わりに、
矩形のビームが用いられる場合がある。この矩形のビー
ムを得る手段としては、第４図に示されるような、凹レ
ンズ41Aと凸レンズ41Bとから成るビームエキスパンダ41
で拡大したビームの前に矩形のスリット42を置くものが
考えられる。この場合は、矩形のスリット42を回転する
ことにより、第２図に示すように、ビームの長軸の方向
を可変できる。
矩形のビームが用いられる場合がある。この矩形のビー
ムを得る手段としては、第４図に示されるような、凹レ
ンズ41Aと凸レンズ41Bとから成るビームエキスパンダ41
で拡大したビームの前に矩形のスリット42を置くものが
考えられる。この場合は、矩形のスリット42を回転する
ことにより、第２図に示すように、ビームの長軸の方向
を可変できる。
このように、本実施例は、楕円形または矩形にレーザ
光を整形する手段と、このレーザ光の長軸方向をレーザ
光の走査方向に対して可変する機構とを有することによ
り、レーザCVD法により形成される導体配線の線幅を変
えることが可能となる。また、配線の用途（信号線であ
るか、電源線であるか等）に応じて、適正な線幅の配線
形成を可能とするものである。この結果、このような配
線形成方法の適用範囲を大きく広げることとなる。
光を整形する手段と、このレーザ光の長軸方向をレーザ
光の走査方向に対して可変する機構とを有することによ
り、レーザCVD法により形成される導体配線の線幅を変
えることが可能となる。また、配線の用途（信号線であ
るか、電源線であるか等）に応じて、適正な線幅の配線
形成を可能とするものである。この結果、このような配
線形成方法の適用範囲を大きく広げることとなる。
以上説明したように、本発明は、同一のビーム形状の
レーザ光を用いてCVDで形成される配線の幅を可変とす
るものであり、配線幅を変えるためにレーザ出力を調節
する等の煩雑な操作は不要となる効果がある。
レーザ光を用いてCVDで形成される配線の幅を可変とす
るものであり、配線幅を変えるためにレーザ出力を調節
する等の煩雑な操作は不要となる効果がある。
第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、 第２図は、第１図の実施例による配線幅可変の様子を示
す模式図、 第３図は、第１図において楕円形のビームを得るために
使用するシリンドリカルレンズを用いたビームエキスパ
ンダの斜視図、 第４図は、第１図において矩形のビームを得るために使
用するスリットの斜視図である。 １……原料ガス供給系 ２……キャリアガス ３……チェンバ ４……窓ガラス ５……試料 ６……載物台 ７……XYステージ ８……CVD原料ガス ９……排気ガス処理システム 10……対物レンズ 11……ダイクロイックミラー 12……ビーム整形器 13……Arレーザ 14……接眼部 15……TVカメラ 16……TVモニタ
す模式図、 第３図は、第１図において楕円形のビームを得るために
使用するシリンドリカルレンズを用いたビームエキスパ
ンダの斜視図、 第４図は、第１図において矩形のビームを得るために使
用するスリットの斜視図である。 １……原料ガス供給系 ２……キャリアガス ３……チェンバ ４……窓ガラス ５……試料 ６……載物台 ７……XYステージ ８……CVD原料ガス ９……排気ガス処理システム 10……対物レンズ 11……ダイクロイックミラー 12……ビーム整形器 13……Arレーザ 14……接眼部 15……TVカメラ 16……TVモニタ
Claims (4)
- 【請求項１】熱解離反応により導伝性物質を形成する化
合物気体を含む雰囲気中に置かれた試料表面上にレーザ
光を照射し、このレーザ光を試料に対して相対的に走査
することにより、試料表面上に配線状に選択的に導伝性
薄膜を形成するレーザCVD装置において、 試料表面上に照射するレーザ光のビーム断面形状を楕円
形または矩形に整形する整形手段と、 この整形手段により整形されたレーザ光の長軸方向とレ
ーザ光の走査方向との間の角度を可変する可変手段とを
有することを特徴とするレーザCVD装置。 - 【請求項２】レーザ光のビーム断面形状を楕円形に整形
する整形手段として、シリンドリカルレンズを用いたビ
ームエキスパンダを使用することを特徴とする請求項１
記載のレーザCVD装置。 - 【請求項３】レーザ光のビーム断面形状を矩形に整形す
る整形手段として、矩形の開口を持つスリットを使用す
ることを特徴とする請求項１記載のレーザCVD装置。 - 【請求項４】化合物気体として金属カルボニルを気化し
たものを用い、光源としてArイオンレーザまたは連続励
起Nd3+:YAGレーザの第２高調波光のＱスイッチパルスを
用いることを特徴とする請求項1,2または３記載のレー
ザCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6723490A JP2890630B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | レーザｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6723490A JP2890630B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | レーザｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03267374A JPH03267374A (ja) | 1991-11-28 |
| JP2890630B2 true JP2890630B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=13339023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6723490A Expired - Lifetime JP2890630B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | レーザｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890630B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3778456B2 (ja) | 1995-02-21 | 2006-05-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型薄膜半導体装置の作製方法 |
| JP4567009B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2010-10-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及びこれに使用する原料供給装置 |
| JP4883991B2 (ja) * | 2005-11-28 | 2012-02-22 | 国立大学法人東京工業大学 | レーザーリフトオフ法およびレーザーリフトオフ装置 |
| JP5206979B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-06-12 | オムロン株式会社 | レーザｃｖｄによる薄膜形成方法、及び同方法に好適なガスウィンドウ |
| JPWO2016075822A1 (ja) * | 2014-11-14 | 2017-08-17 | 富士機械製造株式会社 | 配線基板作製方法および配線基板作製装置 |
| US11177144B2 (en) * | 2018-06-04 | 2021-11-16 | Applied Materials, Inc. | Wafer spot heating with beam width modulation |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP6723490A patent/JP2890630B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03267374A (ja) | 1991-11-28 |
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