JPH03177573A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成膜装置と成膜方法に関するものである。

〔従来の技術〕

パターン化された薄膜の上を一様に別な材料の薄膜が覆
う構造を作製する場合、これまではまず、−括戒膜によ
り全面薄膜を形成し、次いでフォトリングラフィ、エツ
チング工程によりパターン化した一括成膜で全面を薄膜
で覆うプロセスが必要であった。この方法は多工程であ
る上、レジスタ塗布、剥離作業で、デバイスに損傷を与
えることがしばしばある。この成膜方法の工程を短縮し
たものとしては原料ガス雰囲気でレーザ光のパターン転
写により、基板上にパターン薄膜を直接形成し、その後
別の材料を一括成膜する方法が提案されている（例えば
樋浦ら１９８８年秋期応用物理学会学術講演会公演予稿
集５３４頁）。しかしこの方法の前段のパターン転写工
程において原料のガスの光化学分解による成膜を利用す
る場合は気相反応生物のパターン周辺への降り積もりが
避けられず、パターンが不鮮明になりがちである。この
欠点を改善する方法としてパターンマスクを基板上に載
せた状態で光化学反応による成膜を行う方式が国中らに
よって１９８６年春期応用物理学会学術講演会公演予稿
集４９１頁に報告されている。この方法ではパターン転
写に比べてパターン周辺への降り積もりは軽減できる。

しかしマスクと基板とを密着させたままでは後段の基板
全面での一括成膜はできないので、基板を反応容器から
取り出して、パターンマスクを基板からはずし、その後
基板を反応容器中へ戻して、−括成膜を行う必要がある
。このため、例えばＴＦＴ（Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）形成時の半導体層とゲート絶縁膜の
成膜のように、界面の清浄さを保つさめに同一反応容器
内で連続して成膜を行いたい用途にはこの最後の方法で
も適用できない、という問題を生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の成膜装置では鮮明なパターンとこれを
覆う薄膜とを真空−貫プロセスで形成することはできな
い。

本発明の目的はこのような従来装置の問題点を解決した
成膜装置及び成膜方法を得ることにある６ 〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記の従来技術の問題点を解決するために、反
応チャンバ内に、少くとも基板を装着し得る電磁石と、
前記電磁石への通電を制御するための電気回路で基板か
らの高さを変え得る機構により、前記基板の上部に保持
された磁性材料を含むパターンマスクとを具備すること
を特徴とする成膜装置を用いるという手段をとった。

また本発明は基板を電磁石上に装着し、前記基板の上部
に保持した磁性材料を含むパターンマスクを前記電磁石
を通電することによって前記基板に密着して第１の薄膜
を形成し、通電を遮断して第２の薄膜を形成することを
特徴とした成膜方法をとるという手段をとった。

〔作用〕

パターンマスクを基板の上部に置き、光を照射するプロ
キシミティ方式では、パターンマスクと基板が離れるに
従い、回折の影響が大きくなる。

そのため露光領域がパターン形成所望部分の周辺にも広
がる。従ってマスクを基板と密着、もしくは十分近接さ
せる場合と、大きく離す場合との二つに分けることによ
って、パターン照射とパターンのない一括照射との両方
を連続して行なうことができる。このために、マスクの
材質を磁性体に選び、電磁石にこのマスクを吸引させる
力を利用する。まず磁性体を含む材料でできたマスクを
一定の間隔を隔てて基板と向かい合わせるためバネで保
持する。次に、基板を載せた電磁石に適当な電流を通じ
ると、電磁石にマスクが吸引され、マスクと基板が接触
する。このような状態で原料ガスを流し、光を照射すれ
ば、マスクと同一パターンの基板部にのみ成膜が生じる
。また、電流を遮断すればマスクの基板への密着は解が
れ、バネは平衡状態にもどるのでマスクは基板がら離さ
れる。このとき基板に照射される光はパターンを形成せ
ず、はぼ−様な照射となるので先に形成したパターンを
覆う一括成膜が可能となる。またマスクを開放した状態
ではＭ料ガスの基板への供給状態も均一になるので、原
料ガスの加熱分解を利用して、−括成膜を行うことも可
能となる。パターン形成に光を用いず、パターンマスク
を基板上に着装置いて気化した薄膜材料をこれに衝突さ
せる、蒸着、あるいはスパッタ方式を用いても、パター
ンマスクの密着、解放操作で同様の効果を利用すること
ができる。この場合も、−括成膜の方法は、原料ガスの
光化学分解でも、加熱分解でも構わない。

本発明はこれらの効果を利用して、マスクの基板への密
着・解放操作のみでパターン薄膜とこれを覆う薄膜とを
真空−貫で形成するものである。

本発明においてはフォトリソグラフィを一切必要としな
いので、行程が少なくてすみ、レジスト剥離作業でデバ
イスに損傷を与えることもない。またパターン光を転写
する方式では避は難いパターン周辺の降り積もりもほと
んど生じない。

〔実施例〕 以下レーザＣＶＤによる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）マ
トリックスの形成に本発明の装置を適用した実施例を図
面を参照して詳細に説明する。

第１図はパターン薄膜と一括成膜の両方に、光化学反応
を利用する場合の装置の模式図である。

ＡｒＦレーザ：の出射光は石英窓２、ばね４で石英基板
５から数ｍｍ離した位置に保持されたＮｉ製パターンマ
スク３を通してＣＶＤチャンバ９内の基板サセプタ６に
固定された石英基板５に照射する。Ｎｉ製パターンマス
クには１００μｍピッチで２０μｍ口のスリットが切ら
れている。石英基板５には既にドレイン、ソース電極が
形成されている。最初に半導体層を形戒するためにスイ
ッチ８を入れてコイル７を通電しＮｉ製パターンマスク
３を基板５に密着させ、ガス供給系１０よりジシランガ
ス（Ｓｉ２Ｈ６）をＣＶＤチャンバ内に導入する。ジシ
ランガスをレーザ光で光化学分解することによって、非
晶質水素化シリコン（ａ−３ｉ）薄膜パターンを石英基
板上に形戒する。

続いてスイッチ８を切り、Ｎｉ製パターンマスク３を石
英基板５から離して、ジシランガスに加えて、Ｎ２０ガ
スをも、ガス供給系１０から導入し、これらのガスを引
き続いて光化学分解することによって、ａ−Ｓｉパター
ン薄膜のマトリックス上を５ｉ０２膜で覆った構造を真
空−貫プロセスで形成することが出来る。

５ｉ０２膜の形成はジシランガスとＮ２０ガスの熱分解
を利用して形成してもよい。この場合は基板サセプタ６
を６５０℃程度に加熱する必要があるので、第２図（ａ
）に示すような装置で赤外ランプ１１を点灯する。基板
の加熱方法は必ずしも赤外ランプでなくともよい、基板
サセプタ６にヒータ１２を埋め込んだ構造として、抵抗
加熱を行ってもよい（第２図＜　ｂ　＞）。

パターン薄膜の形成は蒸着を利用してもよい。

この場合は第３図に示すように、ＣＶＤチャンバ９の内
部にシリコンターゲットを入れた坩堝１３を固定し、電
子銃１４から出射された電子によってシリコンターゲッ
トを気化させ、ａ−３ｉパターンを形成する。この場合
も一括成膜の方式は光化学分解を利用してもいいし、熱
分解反応よ利用してもよい。加熱機構は第２図の方式を
そのまま利用できる。パターンマスクは必ずしもＮｉで
なくてもよく、他の磁性金属やガラス基板にパターン化
した磁性体を持つものでもよい。

ａ−３ｉ膜と５ｉ０２膜との界面は、清浄に保たれ、Ｔ
ＰＴの特性は良好であった。また、パターンマスクを密
着することによるデバイスの損傷は電気的特性にほとん
ど影響を与えない程度であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はパターンマスクの基板への
密着、引き離し操作により真空−貫プロセスでパターン
薄膜形成と一括成膜とを行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図、第３図は本発明の実施例を示す図であ
る。 １・・・ＡｒＦレーザ、２・・・石英窓、３・・・Ｎｉ
製パターンマスク、４・・・ばね、５・・・石英基板、
６・・・基板サセプタ、７・・・コイル、８・・・スイ
ッチ、９・・・ＣＶＤチャンバ、１０・・・ガス供給系
、１１・・・赤外ランプ、１２・・・ヒータ、１３・・
・坩堝、１４・・・電子銃。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．反応チャンバ内に、基板を装着し得る電磁石と、前
   記電磁石への通電を制御するための電気回路で基板から
   の高さを変え得る機構により、前記基板の上部に保持さ
   れた磁性材料を含むパターンマスクとを少くとも具備す
   ることを特徴とする成膜装置。
2. ２．基板を電磁石上に装着し、前記基板の上部に保持し
   た磁性材料を含むパターンマスクを前記電磁石を通電す
   ることによって前記基板に密着して第１の薄膜を形成し
   、通電を遮断して第２の薄膜を形成することを特徴とし
   た成膜方法。