JPH03267374A - レーザｃｖｄ装置 - Google Patents
レーザｃｖｄ装置Info
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- JPH03267374A JPH03267374A JP6723490A JP6723490A JPH03267374A JP H03267374 A JPH03267374 A JP H03267374A JP 6723490 A JP6723490 A JP 6723490A JP 6723490 A JP6723490 A JP 6723490A JP H03267374 A JPH03267374 A JP H03267374A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
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、レーザＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ 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。
ｐｏｒ 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。
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、レーザ光を簗光照射し、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Ｌ
ＳＩの配線部の直接描画、液晶デイスプレィ（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。
の熱解離反応を利用して、レーザ光を簗光照射し、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Ｌ
ＳＩの配線部の直接描画、液晶デイスプレィ（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。
−例をあげれば、タングステンカルボニルＷ（Ｃｏ）６
をＣＶＤの原料ガスとし、Ａｒイオンレーザまたは連続
励起Ｎｄ：ＹＡＧ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。
をＣＶＤの原料ガスとし、Ａｒイオンレーザまたは連続
励起Ｎｄ：ＹＡＧ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、ＴＥＭ、。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、ＴＥＭ、。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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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Ｎｄ”：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。
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Ｎｄ”：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
。
。
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）、等の金属
カルボニルを用いている。
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）、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°Ｃ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Ｉ Ｔｏｒｒ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。
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Ｉ Ｔｏｒｒ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。Ｃ
ＶＤ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。
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。Ｃ
ＶＤ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（Ｃｏ）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１
３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。
るレーザ光としてＡｒレーザ（波長５１４．５ｎｍ）を
使用し、Ｗ（Ｃｏ）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１
３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左カメラ５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。
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。
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。
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ンク
ミラー１１に送り出す。
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ンク
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Ｗ
ａ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。
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Ｗ
ａ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。
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Ｗ ｃ ＝ Ｂ
を得る。
２図（ｄ）に示すように、最小の配線幅Ｗ ｃ ＝ 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。
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
３Ｌ 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。
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
３Ｌ 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。
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。
、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。
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。
〔発明の効果］
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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・ １１・ １２・ １３・ １４・ １５・ １６・ 対物レンズ グイクロイックミラー ビーム整形器 Ａｒレーザ 接眼部 ＴＶカメラ ＴＶモニタ
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・ １１・ １２・ １３・ １４・ １５・ １６・ 対物レンズ グイクロイックミラー ビーム整形器 Ａｒレーザ 接眼部 ＴＶカメラ ＴＶモニタ
Claims (4)
- （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。 - （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。 - （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。 - （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Ｎ
ｄ＾３＾＋：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 true JPH03267374A (ja) | 1991-11-28 |
| JP2890630B2 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) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6709905B2 (en) | 1995-02-21 | 2004-03-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing insulated gate thin film semiconductor device |
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1990
- 1990-03-19 JP JP6723490A patent/JP2890630B2/ja not_active Expired - Lifetime
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