JPH02146724A - Laser cvd device - Google Patents

Laser cvd device

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JPH02146724A
JPH02146724A JP29942788A JP29942788A JPH02146724A JP H02146724 A JPH02146724 A JP H02146724A JP 29942788 A JP29942788 A JP 29942788A JP 29942788 A JP29942788 A JP 29942788A JP H02146724 A JPH02146724 A JP H02146724A
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JP
Japan
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laser
continuous output
thin film
laser beam
continuous
Prior art date
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Pending
Application number
JP29942788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shingo Murakami
進午 村上
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To use a pulse laser at an area having a strict size restriction and at an area having a large thermal diffusion, to enable selection such as use of a continuous output laser at an area which requires an accumulated velocity, and to always enable formation of a good thin film by using both a pulse laser of repetition and a continuous output laser as a laser beam source. CONSTITUTION:In a laser CVD device which forms a thin film selectively on only a laser irradiation section of a sample 2 and the periphery thereof using mainly heat dissociation reaction of CVD material gas, both a pulse laser 7 of repetition and a continuous output laser 8 are used by irradiating a laser beam onto a surface of a sample 2 which is in contact with the CVD material gas. For example, second harmonics (lambda=532nm) of continuous excitation Q switch Nd:YAG laser which enables repetition at a fast speed of about 1kHz to 10kHz is used as a pulse laser 7 and argon laser (lambda=514.5nm) is used as a continuous output laser 8. After adjusted to a proper output by the use of attenuators 9 and 10, each laser beam is synthesized by a synthesizing mirror 12.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光照射部分にOV D (Ohemic
al Vapor Deposition化学蒸着)法
により選択的に薄膜を形成する熱解離反応を主とするレ
ーザCVD装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides an OVD (Ohmic
The present invention relates to a laser CVD apparatus that mainly uses a thermal dissociation reaction to selectively form a thin film using a vapor deposition (chemical vapor deposition) method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種のし一タングステン・モリブデン等の種々
の薄膜を熱解離反応を主とするレーザCVD装置により
選択的に形成する技術・装置の開発は極めて広く行なわ
れている。たとえばSFM工C0NDUC!TOR工N
TERNAT工0NAL、 、TAN、。
Techniques and equipment for selectively forming various thin films of tungsten, molybdenum, and the like using conventional laser CVD equipment, which mainly uses thermal dissociation reactions, have been extremely widely developed. For example, SFM Engineering C0NDUC! TOR engineering N
TERNAT engineering 0NAL, , TAN,.

90(1986)には、レーザとして連続出力のアルゴ
ンレーザを、原料としてW (CO)6とAt(OH3
)3を使用するCVD技術及びプロトタイプ装置を解読
し、フォトマスクの修正を目的としてガラス基板上に薄
膜を形成する技術につき詳細に説明している。又、  
J、 Appl Phys。
90 (1986), a continuous output argon laser was used as a laser, and W (CO)6 and At(OH3) were used as raw materials.
) 3 and describes in detail the technique for forming thin films on glass substrates for the purpose of photomask modification. or,
J, Appl Phys.

62.673(1987)には導伝性の薄膜を形成する
技術に関する研究例が示され、原料としてwF6.レー
ザとしてクリプトンレーザを用いる例が示されている。
62.673 (1987) presents an example of research on technology for forming conductive thin films, using wF6. An example is shown in which a krypton laser is used as the laser.

この他モリブデン・クロム・銅・金・アルミニウム・ポ
リシリコン等種々の薄膜を形成する技術・装置の開発が
なされている。
In addition, techniques and equipment for forming various thin films of molybdenum, chromium, copper, gold, aluminum, polysilicon, etc. are being developed.

そしてこれらの従来の装置においては、使用されるレー
ザはアルゴンレーザ、クリプトンレーザ等の連続出力レ
ーザであり、又、シャッタとしてメカニカルシャッタ或
いはA−0変調素子等が使用されている。
In these conventional devices, the laser used is a continuous output laser such as an argon laser or a krypton laser, and a mechanical shutter or an A-0 modulation element is used as the shutter.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来のレーザCVD装置の様に、連続出力のレ
ーザのみを使用する場合には2次のような問題点が生じ
る。
When only a continuous output laser is used, as in the conventional laser CVD apparatus described above, the following secondary problems occur.

第1の点としては、線状に薄膜を形成するときの線幅の
広がりを小さく抑えられないということである。VLS
I上での導体配線を考えた場合にはレーザCVD法によ
り形成した配線の幅を2μ情以下とする必要が生じる。
The first point is that when forming a linear thin film, the line width cannot be kept small. VLS
When considering conductor wiring on I, the width of the wiring formed by laser CVD must be 2 μm or less.

ところが。However.

連続出力レーザ光を照射する場合には、レーザ光照射部
周辺への熱拡散の影響が大きく薄膜形成領域をレーザ光
のスポット径程度に抑えることはきわめて困難である。
When irradiating with a continuous output laser beam, the effect of thermal diffusion around the laser beam irradiation area is large, and it is extremely difficult to suppress the thin film formation area to the spot diameter of the laser beam.

加工対象上をレーザ光を走査しながら線状薄膜を形成す
る糸の場合には、レーザ光の走査速度を上げることによ
りある程度線幅を抑えることが可能だが、このとき薄膜
の膜厚が薄くなりすぎる為、実用的な方法とは言えない
In the case of threads that form a linear thin film while scanning the laser beam over the workpiece, it is possible to suppress the line width to some extent by increasing the scanning speed of the laser beam, but in this case the thickness of the thin film becomes thinner. Because of this, it cannot be called a practical method.

第2の点としては、熱拡散の特に大きい部分(例えば、
LSI上のアルミニウム配線部分)への薄膜形成が難し
い点が上げられる。これはアルミニウムのように反射率
が高く(はぼ全波長に亘り90チ以上)熱伝導が良い材
料の場合上昇しない上、切角僅が上昇しても急速に熱拡
散する為にレーザ光照射領域の温度上昇が不充分となり
、熱分解反応が容易には進行しなくなる現象である。こ
の場合不用意に照射レーザ光の強度を原料ガスの熱分野
に必要な温度(W(CO)6で数百度)まで上げげと、
加工対象局し 辺の指間や制御不能な程急速な薄膜堆積により。
Second, a particularly large portion of thermal diffusion (e.g.
One of the points raised is that it is difficult to form a thin film on the aluminum wiring part on an LSI. This does not increase in the case of materials such as aluminum, which have a high reflectance (90 cm or more over almost all wavelengths) and good thermal conductivity, and even if the cutting angle slightly increases, the heat diffuses rapidly, so it is difficult to irradiate with laser light. This is a phenomenon in which the temperature rise in the region is insufficient and the thermal decomposition reaction does not proceed easily. In this case, I carelessly raised the intensity of the irradiated laser beam to the temperature required for the thermal field of the raw material gas (several hundred degrees for W(CO)6).
Due to uncontrollably rapid thin film deposition between fingers on the edges of the workpiece.

薄膜の選択形成ができないといった事態を生じる。This results in a situation where selective formation of a thin film is not possible.

〔課題を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明のレーザCVD装置は、主にCVD原料ガスの熱
解離反応を利用してレーザ光照射部分に選択的に薄膜を
形成するレーザCVD装置であって、そのレーザ光源と
して繰り返しのパルスレーザと連続出力レーザを併用す
ることを特徴とするものである。
The laser CVD apparatus of the present invention is a laser CVD apparatus that selectively forms a thin film on a laser beam irradiated area mainly by utilizing thermal dissociation reaction of CVD raw material gas, and uses a continuous pulsed laser as the laser light source. This is characterized by the combined use of an output laser.

〔実施例〕〔Example〕

次に2本発明について図面を参照して説明する。 Next, two aspects of the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

本実施例は密閉チェンバ1中に置かれた半導体基板2上
にレーザCVD法により金属配線を形成する装置である
This embodiment is an apparatus for forming metal wiring on a semiconductor substrate 2 placed in a sealed chamber 1 by laser CVD.

本実施例ではCvD原料ガスとしてタングステンカルボ
ニルW(CO)6の蒸気を使用する。
In this embodiment, tungsten carbonyl W(CO)6 vapor is used as the CvD source gas.

原料はリザーバ3に収納され、この中で加熱気化しキャ
リアガスのアルゴンと混合される。密閉チェンバ1内の
パージにはアルゴンガスを用い、パルプ4及び5でCV
D原料ガスと切換えられる。密閉チェンバ1内の排気は
真空ポンプ乙により行われる。
The raw material is stored in a reservoir 3, heated and vaporized therein, and mixed with argon as a carrier gas. Argon gas is used to purge the inside of sealed chamber 1, and CV is applied to pulps 4 and 5.
Switched to D raw material gas. The inside of the sealed chamber 1 is evacuated by a vacuum pump B.

レーザ発振器は2台用意されている。パルスレーザ7と
して1kH2程度ないし10kH2程度までの高速繰り
返しが可能な連続励起QスイッチNd:YAGレーザの
第2高調波(λ=532nm2連続出力レーザ8として
アルゴンレーザ(λ514.5nm)を用いている。そ
れぞれのレーザ光はアッテネータ9及び10で適切な出
力に調節された後、使用される。パルスレーザの出力は
Qスイッチをシャッタ機構として用いてオンオンするこ
とができる。さらに連続出力レーザ8側にはレーザ光の
照射を停止させるだめのシャッタが設けられている。な
おパルスレーザは装置内にメカニカルシャッタを設けて
オンオフすることもできる。
Two laser oscillators are prepared. As the pulsed laser 7, a second harmonic (λ=532 nm) of a continuous excitation Q-switched Nd:YAG laser capable of high-speed repetition from about 1 kHz to about 10 kHz is used.As the continuous output laser 8, an argon laser (λ514.5 nm) is used. Each laser beam is used after being adjusted to an appropriate output with attenuators 9 and 10.The output of the pulsed laser can be turned on and off using a Q switch as a shutter mechanism.Furthermore, on the continuous output laser 8 side, A shutter is provided to stop the laser beam irradiation.The pulse laser can also be turned on and off by providing a mechanical shutter in the device.

2種類のレーザ光は合成ミラー12により合成される。The two types of laser beams are combined by a combining mirror 12.

合成ミラー12としては、偏光ビームスプリッタやハー
フミラ−(レーザ出力に余裕のある場合)あるいは可動
型のミラーが使用される。パルス及び連続出力レーザ光
は対物レンズ13(この対物レンズは窓ガラス17の補
正がなされている)により半導体基板上2に集光照射さ
れ、この基板上にタングステンカルボニルの熱解離反応
によって生じるタングステンの薄膜を形成する。半導体
基板はXYステージ14により移動可能であり、XYス
テージを数μm/Bの速度で走査することでタングステ
ンによる配線が得られる。
As the combining mirror 12, a polarizing beam splitter, a half mirror (if there is enough laser output), or a movable mirror is used. The pulsed and continuous output laser beams are focused and irradiated onto the semiconductor substrate 2 by an objective lens 13 (this objective lens is corrected by a window glass 17), and tungsten produced by the thermal dissociation reaction of tungsten carbonyl is deposited on this substrate. Forms a thin film. The semiconductor substrate can be moved by an XY stage 14, and wiring made of tungsten can be obtained by scanning the XY stage at a speed of several μm/B.

半導体基板2を保持するホルダ15には加熱機構が組み
込まれており、タングステンカルボニルの濃度に応じて
半導体基板2を適切な温度(タングステンカルボニルが
再凝固しない為)に保つ役目をする。
A heating mechanism is built into the holder 15 that holds the semiconductor substrate 2, and serves to maintain the semiconductor substrate 2 at an appropriate temperature (because the tungsten carbonyl does not re-solidify) depending on the concentration of tungsten carbonyl.

第2図は、絶縁膜26にあけられたバイアポール25を
通して基板22上のアルミニウム配線21とレーザCV
D法によるタングステン配線26とのコンタクトをとろ
うとする様子を模式的に示した縦断面図であり、(a)
はレーザ光照射開始時、(b)はタングステンの堆積開
始時、(C)はバイアホール25の埋め込み時、(d)
はタングステン配線の形成された状態をそれぞれ示して
いる。
FIG. 2 shows the aluminum wiring 21 on the substrate 22 and the laser CV through the via pole 25 formed in the insulating film 26.
It is a vertical cross-sectional view schematically showing how to make contact with the tungsten wiring 26 by the D method, and (a)
(b) at the start of tungsten deposition, (C) at the time of filling the via hole 25, (d) at the start of laser beam irradiation,
1 and 2 respectively show the state in which the tungsten wiring is formed.

上記のような場合、バイアホール25上で連続出力レー
ザよりも高い尖頭出力を持つ繰り返しのパルスレーザ(
パルス幅は1oons程度)を照射すると、レーザ照射
時間と同程度の間はCVD原料を熱解離させられる程度
の温度(数百度)にアルミニウム配線21が加熱され、
薄膜形成が進行する。また、連続的にレーザ光を照射す
る場合に比べて伝導・蓄積する熱量が小さい為1周辺に
損傷を発生することもなく微小寸法の薄膜形成が可能で
あり、上記の問題を回避できる。、またレーザ光のパル
ス照射による堆積速度の低下は連続レーザ光を使用する
場合に比較して1桁落ち程度である。更に、連続出力レ
ーザに比べて高い尖頭値出力での使用が可能であるため
、LSI上のアルミニウム配線など特に熱拡散の大きい
部分への薄膜形成が安定して行なうことができる。
In the above case, a repetitive pulse laser (with a peak output higher than a continuous output laser) is used on the via hole 25
When the aluminum wiring 21 is irradiated with a pulse width of about 1 oons), the aluminum wiring 21 is heated to a temperature (several hundred degrees) that can thermally dissociate the CVD raw material for a period of about the same time as the laser irradiation time.
Thin film formation progresses. Furthermore, since the amount of heat conducted and accumulated is smaller than that in the case of continuous laser beam irradiation, it is possible to form a thin film with minute dimensions without causing damage to one periphery, and the above-mentioned problems can be avoided. Furthermore, the reduction in deposition rate due to pulsed laser light irradiation is about one order of magnitude lower than when continuous laser light is used. Furthermore, since it can be used at a peak output that is higher than that of a continuous output laser, it is possible to stably form a thin film particularly on areas where heat diffusion is large, such as aluminum wiring on an LSI.

なお図中の横向きの2つの矢印は連続出力レーザを用い
た場合に熱の拡散が大きくなったことを示し、又、上向
きの2つの矢印は上記の結果生じる損傷の位置を示した
ものである。
The two horizontal arrows in the figure indicate the increased heat diffusion when using a continuous output laser, and the two upward arrows indicate the location of the resulting damage. .

形成する堆積層の幅が広いとき、或いは反射率のあまり
高くない金属の場合は、連続出力レーザ8を用いる。
A continuous output laser 8 is used when the width of the deposited layer to be formed is wide, or when a metal whose reflectance is not very high is used.

第3図は本発明の第2の実施例の構成を示す模式図であ
る。この実施例は連続出力レーザの出力強度に余裕があ
り、かつ比較的低温度でも解離反応が進行する様なCV
D原料ガスを使用する場合に有効である。本実施例では
連続出力レーザ8,1台でパルス出力と連続出力を兼用
する。パルス出力を得たい場合には途中に置かれている
変調器61(例えば、メカニカル・チョッパ等)でパル
ス光に変調する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention. This embodiment is a CV system that has a margin for the output intensity of the continuous output laser and allows the dissociation reaction to proceed even at a relatively low temperature.
This is effective when using D raw material gas. In this embodiment, one continuous output laser 8 serves both pulse output and continuous output. When it is desired to obtain a pulsed output, a modulator 61 (for example, a mechanical chopper, etc.) placed in the middle is used to modulate the light into a pulsed light.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、レーザCVD装置のレー
ザ光源として、繰り返しのパルスレーザと連続出力レー
ザを併用することにより。
As explained above, the present invention uses a repetitive pulse laser and a continuous output laser in combination as a laser light source of a laser CVD apparatus.

寸法制限が厳しい部分や熱拡散の大きい部分ではパルス
レーザを用いた加工を、堆積速度(線状に薄膜を形成す
る場合にはその描画速度)を要求される部分では連続出
力レーザによる加工。
Processing using a pulsed laser is used for areas with strict dimensional restrictions or large heat diffusion, while processing using a continuous output laser is used for areas that require a high deposition rate (drawing speed when forming a linear thin film).

という風に選択が可能となり、常に良質の薄膜形成が行
える。
This makes it possible to make a selection, and it is possible to always form a high-quality thin film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例の構成図、第2図は第1
図の装置における薄膜形成過程の一例を示す縦断面図、
第6図は第2の実施例の構成図である。 記号の説明:1・・・密閉チェンバ、2・・・半導体基
板、3・・・リザーバ、7・・・パルスレーザ、8・・
・連続出力レーザ、16・・・対物レンズ、17・・・
窓ガラス、21・・・アルミニウム配線、23・・・絶
縁膜、25・・・バイアホール、26・・・タングステ
ン配線、31・・・変調器。
FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention.
A vertical cross-sectional view showing an example of the thin film forming process in the apparatus shown in the figure.
FIG. 6 is a block diagram of the second embodiment. Explanation of symbols: 1... Sealed chamber, 2... Semiconductor substrate, 3... Reservoir, 7... Pulse laser, 8...
・Continuous output laser, 16...Objective lens, 17...
Window glass, 21... Aluminum wiring, 23... Insulating film, 25... Via hole, 26... Tungsten wiring, 31... Modulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、CVD原料ガスと接触する試料表面上にレーザ光を
照射することにより、主に前記CVD原料ガスの熱解離
反応を利用して前記試料表面のレーザ光照射部分及びそ
の周辺にのみ選択的に薄膜を形成するレーザCVD装置
において、そのレーザ光源として繰り返えしのパルスレ
ーザと連続出力レーザを併用することを特徴とするレー
ザCVD装置。
1. By irradiating a laser beam onto the sample surface that comes into contact with the CVD raw material gas, the thermal dissociation reaction of the CVD raw material gas is mainly used to selectively apply only the laser beam irradiated portion of the sample surface and its surroundings. A laser CVD apparatus for forming a thin film, characterized in that a repetitive pulse laser and a continuous output laser are used together as a laser light source.
JP29942788A 1988-11-29 1988-11-29 Laser cvd device Pending JPH02146724A (en)

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JP29942788A JPH02146724A (en) 1988-11-29 1988-11-29 Laser cvd device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006031270A1 (en) * 2004-06-17 2006-03-23 Uvtech Systems, Inc. System and methods for surface cleaning

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60241219A (en) * 1984-05-16 1985-11-30 Nec Corp Method for forming thin film by utilizing laser

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60241219A (en) * 1984-05-16 1985-11-30 Nec Corp Method for forming thin film by utilizing laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006031270A1 (en) * 2004-06-17 2006-03-23 Uvtech Systems, Inc. System and methods for surface cleaning

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