JP3111097B2 - レーザーｃｖｄ薄膜形成装置 - Google Patents
レーザーｃｖｄ薄膜形成装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】レーザー光束を制御するレーザー
光制御手段を備え、レーザー光束を基板の薄膜形成面の
近傍で、且つこの面に概平行に照射して、基板上に薄膜
を形成するレーザーＣＶＤ薄膜形成装置に関する。
光制御手段を備え、レーザー光束を基板の薄膜形成面の
近傍で、且つこの面に概平行に照射して、基板上に薄膜
を形成するレーザーＣＶＤ薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記のようなレーザーＣＶＤ薄膜
形成装置においては、その膜厚制御（所定の膜厚を得る
ための制御、あるいは平面的に均等な膜厚を得るための
制御）は、以下のような手法でおこなわれていた。即
ち、膜厚が所定の膜厚に達したかどうかについては、そ
の成膜時間を経験的に決定しておき、この時間制御によ
って判断したり、薄膜上の特定点の膜厚を成膜状態で測
定し、これによって成膜完了を判断していた。一方、膜
面全体で均一な膜厚を得るための制御としては、レーザ
ー光束の膜形成面に対する照射角度を変更して調節をお
こなっていた。
形成装置においては、その膜厚制御（所定の膜厚を得る
ための制御、あるいは平面的に均等な膜厚を得るための
制御）は、以下のような手法でおこなわれていた。即
ち、膜厚が所定の膜厚に達したかどうかについては、そ
の成膜時間を経験的に決定しておき、この時間制御によ
って判断したり、薄膜上の特定点の膜厚を成膜状態で測
定し、これによって成膜完了を判断していた。一方、膜
面全体で均一な膜厚を得るための制御としては、レーザ
ー光束の膜形成面に対する照射角度を変更して調節をお
こなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の場合においても膜厚制御は基本的には経験的なデータ
の蓄積を基にしておこなわれるものであり、薄膜形成段
階において積極的に成膜制御をおこなうことはなった。
さて、レーザーＣＶＤ薄膜形成装置においては、励起用
のレーザー光線束の伝播方向下流でのエネルギー低下に
起因して、下流側に形成される薄膜が上流側の薄膜より
薄く形成されやすい。そのため、励起用のレーザー光線
束を伝播経路の下流側ほど基板に近ずけることが提案さ
れているが、この近接度合いについても、成膜進行段階
における制御はおこなわれず、薄膜制御はその理想的な
状態でおこなわれているわけではない。そこで本発明の
目的は、成膜段階において積極的に成膜状況を制御し、
均一な膜厚を備えた薄膜形成がおこなえるレーザーＣＶ
Ｄ薄膜形成装置を得ることである。
の場合においても膜厚制御は基本的には経験的なデータ
の蓄積を基にしておこなわれるものであり、薄膜形成段
階において積極的に成膜制御をおこなうことはなった。
さて、レーザーＣＶＤ薄膜形成装置においては、励起用
のレーザー光線束の伝播方向下流でのエネルギー低下に
起因して、下流側に形成される薄膜が上流側の薄膜より
薄く形成されやすい。そのため、励起用のレーザー光線
束を伝播経路の下流側ほど基板に近ずけることが提案さ
れているが、この近接度合いについても、成膜進行段階
における制御はおこなわれず、薄膜制御はその理想的な
状態でおこなわれているわけではない。そこで本発明の
目的は、成膜段階において積極的に成膜状況を制御し、
均一な膜厚を備えた薄膜形成がおこなえるレーザーＣＶ
Ｄ薄膜形成装置を得ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明によるレーザーＣＶＤ薄膜形成装置の特徴構成
は、レーザー光束の光路に沿って基板上に形成される薄
膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、レーザー光束の薄
膜形成面に対する照射角度もしくは距離あるいはそれら
の両方を変更するレーザー光束照射調節手段とを備え、
さらに、膜厚検出手段の検出結果に基づいてレーザー光
束照射調節手段を動作制御する膜厚調整手段が設けられ
ていることにあり、その作用・効果は以下のとおりであ
る。
の本発明によるレーザーＣＶＤ薄膜形成装置の特徴構成
は、レーザー光束の光路に沿って基板上に形成される薄
膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、レーザー光束の薄
膜形成面に対する照射角度もしくは距離あるいはそれら
の両方を変更するレーザー光束照射調節手段とを備え、
さらに、膜厚検出手段の検出結果に基づいてレーザー光
束照射調節手段を動作制御する膜厚調整手段が設けられ
ていることにあり、その作用・効果は以下のとおりであ
る。
【０００５】
【作用】本願のレーザーＣＶＤ薄膜形成装置において
は、成膜進行状態で、膜厚検出手段によりレーザー光線
束の光路に沿って膜厚が検出される。そして、この検出
結果に基づいて膜厚調整手段がレーザー光束照射調節手
段を動作制御し、光路方向の膜厚が良好に調節・制御さ
れる。（膜厚制御の例としては、光路方向に厚みが変化
している場合は、その照射角度を変更し、成膜速度の制
御等は、照射距離を変化させる。）
は、成膜進行状態で、膜厚検出手段によりレーザー光線
束の光路に沿って膜厚が検出される。そして、この検出
結果に基づいて膜厚調整手段がレーザー光束照射調節手
段を動作制御し、光路方向の膜厚が良好に調節・制御さ
れる。（膜厚制御の例としては、光路方向に厚みが変化
している場合は、その照射角度を変更し、成膜速度の制
御等は、照射距離を変化させる。）
【０００６】
【発明の効果】従って本願の構成を採用することによ
り、成膜段階において積極的に膜厚の分布状態を確実に
把握し、成膜状態に応じてレーザー光束を位置・方向制
御することにより、均一な膜厚を備えた薄膜形成がおこ
なえるようになった。
り、成膜段階において積極的に膜厚の分布状態を確実に
把握し、成膜状態に応じてレーザー光束を位置・方向制
御することにより、均一な膜厚を備えた薄膜形成がおこ
なえるようになった。
【０００７】
【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１に本願のＣＶＤ薄膜形成装置１の構成が示されてい
る。このＣＶＤ薄膜形成装置１は、所謂レーザーＣＶＤ
薄膜形成装置であり、加熱体により供給される熱エネル
ギーと、レーザー光束によって供給される光エネルギー
により原料ガスの励起・膜形成をおこなうものである。
このレーザーＣＶＤ薄膜形成装置は、従来の単純なＣＶ
Ｄ薄膜形成装置より低温で膜形成をおこなうことが可能
であるため、基板等に熱的ダメージを与えること少な
く、良好な膜形成が行える利点がある。以下に、半導体
（ＩＣ、ＬＳＩ等）基板４上に、薄膜層６を形成する場
合を例に採って説明する。ここで、基板４はシリコン基
板を例にとるものとし、この基板４上に絶縁膜あるいは
不動態化膜である酸化シリコンの薄膜６を形成するもの
である。
１に本願のＣＶＤ薄膜形成装置１の構成が示されてい
る。このＣＶＤ薄膜形成装置１は、所謂レーザーＣＶＤ
薄膜形成装置であり、加熱体により供給される熱エネル
ギーと、レーザー光束によって供給される光エネルギー
により原料ガスの励起・膜形成をおこなうものである。
このレーザーＣＶＤ薄膜形成装置は、従来の単純なＣＶ
Ｄ薄膜形成装置より低温で膜形成をおこなうことが可能
であるため、基板等に熱的ダメージを与えること少な
く、良好な膜形成が行える利点がある。以下に、半導体
（ＩＣ、ＬＳＩ等）基板４上に、薄膜層６を形成する場
合を例に採って説明する。ここで、基板４はシリコン基
板を例にとるものとし、この基板４上に絶縁膜あるいは
不動態化膜である酸化シリコンの薄膜６を形成するもの
である。
【０００８】この装置１は、装置内に、その内圧が調節
可能な薄膜形成室１ａを備え、この薄膜形成室１ａ内に
原料ガスｇを供給する原料ガス供給路２（この原料ガス
供給路２の薄膜形成室１ａに開口する部位はノズル２ａ
とされている）と、これを薄膜形成室１ａから排出する
原料ガス排出路３とを備えて構成される。この薄膜形成
室１ａは、中央部１ｃに、薄膜形成の対象となる円盤形
状の基板４（上部側が薄膜形成面４ａとなっている。）
が載置される基板保持台７が配設される。また、この基
板保持台７は、内部に抵抗加熱体８を備えたものであ
り、この加熱体８により原料ガスｇ、成膜中の薄膜６が
加熱される。さらに、この薄膜形成室１ａにはレーザー
光照射用窓１０が設けられ、この窓１０より導入される
レーザー光束９により基板上部域の原料ガスｇが励起さ
れる。ここで、光源１８より照射されるレーザー光束９
は、レーザー光制御装置１１（レーザー光制御手段と呼
ぶ）により制御されるのであるが、図示するようにレー
ザー光制御装置１１は、そのレーザー光束９の照射角度
（基板保持面に対する照射角度）及び照射距離（基板保
持面に対する離間位置等）を駆動調節機構１２（レーザ
ー光束照射調節手段と呼ぶ）により変更調節可能とされ
ている。さらに、この駆動調節機構１２は、後述する膜
厚検出装置１３（膜厚検出手段と呼ぶ）の検出情報に基
づいて、これを制御する膜厚調整装置１４（膜厚調整手
段と呼ぶ）と接続されている。膜形成にあたっては、こ
の基板保持台７及びその近傍部が、形成に適する温度に
保持されて薄膜６形成がおこなわれる（加熱は上記の抵
抗加熱体８による。）。
可能な薄膜形成室１ａを備え、この薄膜形成室１ａ内に
原料ガスｇを供給する原料ガス供給路２（この原料ガス
供給路２の薄膜形成室１ａに開口する部位はノズル２ａ
とされている）と、これを薄膜形成室１ａから排出する
原料ガス排出路３とを備えて構成される。この薄膜形成
室１ａは、中央部１ｃに、薄膜形成の対象となる円盤形
状の基板４（上部側が薄膜形成面４ａとなっている。）
が載置される基板保持台７が配設される。また、この基
板保持台７は、内部に抵抗加熱体８を備えたものであ
り、この加熱体８により原料ガスｇ、成膜中の薄膜６が
加熱される。さらに、この薄膜形成室１ａにはレーザー
光照射用窓１０が設けられ、この窓１０より導入される
レーザー光束９により基板上部域の原料ガスｇが励起さ
れる。ここで、光源１８より照射されるレーザー光束９
は、レーザー光制御装置１１（レーザー光制御手段と呼
ぶ）により制御されるのであるが、図示するようにレー
ザー光制御装置１１は、そのレーザー光束９の照射角度
（基板保持面に対する照射角度）及び照射距離（基板保
持面に対する離間位置等）を駆動調節機構１２（レーザ
ー光束照射調節手段と呼ぶ）により変更調節可能とされ
ている。さらに、この駆動調節機構１２は、後述する膜
厚検出装置１３（膜厚検出手段と呼ぶ）の検出情報に基
づいて、これを制御する膜厚調整装置１４（膜厚調整手
段と呼ぶ）と接続されている。膜形成にあたっては、こ
の基板保持台７及びその近傍部が、形成に適する温度に
保持されて薄膜６形成がおこなわれる（加熱は上記の抵
抗加熱体８による。）。
【０００９】以下に、本願のレーザーＣＶＤ薄膜形成装
置１に備えられている膜厚検出装置１３について説明す
る。この検出装置１３は、レーザーＣＶＤ薄膜形成装置
１の基板４に対向する上部部位に備えられており、光反
射率技術を応用するものである。ここで、光源として
は、指向性、輝度、安定性が非常に高いＨｅ−Ｎｅレー
ザーのビーム（６３２８Å）が使用される。この技術に
おいて必要な各媒体間の反射率は鏡面からの反射光強度
と薄膜６からの反射光強度との比より簡単に算出でき
る。また、薄膜６の膜厚変化に伴うエネルギー反射率
は、モニター光が垂直入射の場合、
置１に備えられている膜厚検出装置１３について説明す
る。この検出装置１３は、レーザーＣＶＤ薄膜形成装置
１の基板４に対向する上部部位に備えられており、光反
射率技術を応用するものである。ここで、光源として
は、指向性、輝度、安定性が非常に高いＨｅ−Ｎｅレー
ザーのビーム（６３２８Å）が使用される。この技術に
おいて必要な各媒体間の反射率は鏡面からの反射光強度
と薄膜６からの反射光強度との比より簡単に算出でき
る。また、薄膜６の膜厚変化に伴うエネルギー反射率
は、モニター光が垂直入射の場合、
【００１０】
【数１】
【００１１】ここで、 n0：空気、あるいは真空の
屈折率 n1：薄膜の屈折率 n ：基板の屈折率 δ：位相変化（δ＝４πｎ1ｄ／λ） d ：膜厚 λ：モニター光の波長（６３２８Å） となる。従って、ある膜厚を蒸着したい場合、位相変化
を考慮し、その反射光強度になるまで蒸着を行えばよ
い。また、エネルギー反射率の時間変化の微分をとる
と、蒸着速度も見積もることができる。また、基板４上
の窓１５を基板４よりも大きくとることにより、モニタ
ー光源と光検出口を二次元的に基板上を走査し、基板の
前面の反射率を測定することによって、薄膜６の厚さを
二次元的に求める（マッピング）構成とされている。本
考案は前記の方法を採用した装置系に、パーソナルコン
ピュータ、Ａ／Ｄ変換器、ＧＰ−ＩＢボード、Ｉ／Ｏボ
ード等を備えることによって薄膜６からの反射光強度検
出ならびにモニター光源と光検出口の走査が自動化さ
れ、薄膜作製中に常時膜厚測定、蒸着速度測定を得る。
ここで、この走査方向はレーザー光束の光路に沿う方向
も含まれている。そして、このようにして計測される膜
厚の状況に従って、薄膜調整装置１４によって駆動調節
機構１２が作動制御され、レーザー光制御装置１１にお
けるレーザー光束９の照射角度（基板保持面に対する照
射角度）及び照射距離（基板保持面に対する離間位置
等）の制御がおこなわれるのである。また、薄膜作製が
異常なときには、連動機構１７を介してレーザー光制御
装置１１に備えられているシャッター１６を作動させ、
シャッターをする、真空蒸着の場合には、抵抗加熱装置
８を停止できるようになっている。以下に本願の装置１
を使用して、基板４上に薄膜６を形成する状態について
説明する。この薄膜形成室１ａ内は抵抗加熱体８により
約３５０℃程度の温度域に保持され、原料ガス供給路２
の先端に配設されたノズルより原料ガスｇとしてのＳｉ
Ｈ4及びＮ2Ｏが供給される。原料ガスの流量は６０〜１
００ｃｃ／ｍｉｎ程度である。この原料ガスｇはノズル
から基板上部域４ａに拡散流下する。そして、この原料
ガスｇはこの部位４ａにおいて、抵抗加熱体８によりエ
ネルギーの供給を受ける。一方、レーザー光照射用窓１
０より入射するレーザー光束９からもエネルギーの供給
を受ける。結果、この基板上部位４ａで励起されるとと
もに、解離し、初期の段階においては核として基板４上
に落下し、核形成が終了するとこの核を中心として基板
４上でＳｉＯ2膜となって成長する。このようにして基
板４上における膜生成を完了することができる。
屈折率 n1：薄膜の屈折率 n ：基板の屈折率 δ：位相変化（δ＝４πｎ1ｄ／λ） d ：膜厚 λ：モニター光の波長（６３２８Å） となる。従って、ある膜厚を蒸着したい場合、位相変化
を考慮し、その反射光強度になるまで蒸着を行えばよ
い。また、エネルギー反射率の時間変化の微分をとる
と、蒸着速度も見積もることができる。また、基板４上
の窓１５を基板４よりも大きくとることにより、モニタ
ー光源と光検出口を二次元的に基板上を走査し、基板の
前面の反射率を測定することによって、薄膜６の厚さを
二次元的に求める（マッピング）構成とされている。本
考案は前記の方法を採用した装置系に、パーソナルコン
ピュータ、Ａ／Ｄ変換器、ＧＰ−ＩＢボード、Ｉ／Ｏボ
ード等を備えることによって薄膜６からの反射光強度検
出ならびにモニター光源と光検出口の走査が自動化さ
れ、薄膜作製中に常時膜厚測定、蒸着速度測定を得る。
ここで、この走査方向はレーザー光束の光路に沿う方向
も含まれている。そして、このようにして計測される膜
厚の状況に従って、薄膜調整装置１４によって駆動調節
機構１２が作動制御され、レーザー光制御装置１１にお
けるレーザー光束９の照射角度（基板保持面に対する照
射角度）及び照射距離（基板保持面に対する離間位置
等）の制御がおこなわれるのである。また、薄膜作製が
異常なときには、連動機構１７を介してレーザー光制御
装置１１に備えられているシャッター１６を作動させ、
シャッターをする、真空蒸着の場合には、抵抗加熱装置
８を停止できるようになっている。以下に本願の装置１
を使用して、基板４上に薄膜６を形成する状態について
説明する。この薄膜形成室１ａ内は抵抗加熱体８により
約３５０℃程度の温度域に保持され、原料ガス供給路２
の先端に配設されたノズルより原料ガスｇとしてのＳｉ
Ｈ4及びＮ2Ｏが供給される。原料ガスの流量は６０〜１
００ｃｃ／ｍｉｎ程度である。この原料ガスｇはノズル
から基板上部域４ａに拡散流下する。そして、この原料
ガスｇはこの部位４ａにおいて、抵抗加熱体８によりエ
ネルギーの供給を受ける。一方、レーザー光照射用窓１
０より入射するレーザー光束９からもエネルギーの供給
を受ける。結果、この基板上部位４ａで励起されるとと
もに、解離し、初期の段階においては核として基板４上
に落下し、核形成が終了するとこの核を中心として基板
４上でＳｉＯ2膜となって成長する。このようにして基
板４上における膜生成を完了することができる。
【００１２】〔別実施例〕さらに上記の実施例において
は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を形成する例について説明
したが、原料ガスとして、（ＳｉＨ4 ＮＨ3）、（Ｓｉ
2Ｈ6 ＮＨ3）を一対として使用して、ＳｉＮ膜を形成
する場合についても、本願の構成を採用することが可能
である。
は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を形成する例について説明
したが、原料ガスとして、（ＳｉＨ4 ＮＨ3）、（Ｓｉ
2Ｈ6 ＮＨ3）を一対として使用して、ＳｉＮ膜を形成
する場合についても、本願の構成を採用することが可能
である。
【００１３】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図１】本願のレーザー光ＣＶＤ薄膜形成装置の構成を
示す図
示す図
１ レーザーＣＶＤ薄膜形成装置 ４ 基板 ４ａ 薄膜形成面 ６ 薄膜 ９ レーザー光束 １１ レーザー光制御手段 １２ レーザー光束照射調節手段 １３ 膜厚検出手段 １４ 膜厚調整手段 １６ シャッター機構 １８ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 茂 京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式 会社関西新技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−33813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−113233（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3632（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3633（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215757（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザー光束（９）を制御するレーザー
光制御手段（１１）を備え、前記レーザー光束（９）を
基板（４）の薄膜形成面（４ａ）の近傍で、且つこの面
（４ａ）に概平行に照射して、前記基板（４）上に薄膜
（６）を形成するレーザーＣＶＤ薄膜形成装置であっ
て、 前記レーザー光束（９）の光路に沿って前記基板（４）
上に形成される薄膜（６）の膜厚を検出する膜厚検出手
段（１３）と、 前記レーザー光束（９）の前記薄膜形成面（４ａ）に対
する照射角度もしくは距離あるいはそれらの両方を変更
するレーザー光束照射調節手段（１２）とを備え、さら
に、前記膜厚検出手段（１３）の検出結果に基づいて前
記レーザー光束照射調節手段（１２）を動作制御する膜
厚調整手段（１４）が設けられているレーザーＣＶＤ薄
膜形成装置。 - 【請求項２】 前記膜厚検出手段（１３）が、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザーを使用し、光干渉法により前記薄膜（６）の
膜厚を検出する請求項１記載のレーザーＣＶＤ薄膜形成
装置。 - 【請求項３】 前記レーザー光制御手段（１１）に、前
記レーザー光束（９）の照射を遮断するシャッター機構
（１６）が備えられており、 前記膜厚検出手段（１３）が異常膜厚を検出した場合
に、前記シャッター機構（１６）を働かせる連動機構
（１７）が、前記膜厚検出手段（１３）とシャッター機
構（１６）との間に設けられている請求項１記載のレー
ザーＣＶＤ薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03298871A JP3111097B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | レーザーｃｖｄ薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03298871A JP3111097B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | レーザーｃｖｄ薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140753A JPH05140753A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3111097B2 true JP3111097B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=17865269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03298871A Expired - Fee Related JP3111097B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | レーザーｃｖｄ薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111097B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102193150B1 (ko) * | 2013-12-27 | 2020-12-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 증착 장치 및 이를 이용한 증착량 제어 방법 |
| KR102192983B1 (ko) * | 2014-01-15 | 2020-12-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 증착 장치 및 이를 이용한 증착 속도 산출 방법 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP03298871A patent/JP3111097B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05140753A (ja) | 1993-06-08 |
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