JPH065529A - 薄膜作成方法ならびにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路やセンサー等に用いられる薄膜を任
意の領域にのみ一括かつ高速で作成する方法ならびに装
置を提供する。 【構成】 光源１４より出た光をパターニングされたマ
スク２と適当な光学系３を通して、基板５に照射する。
一方、基板５は冷却台６より冷却されており、原料は基
板５の表面上で凝縮せしめられている。従って、原料が
凝縮された基板５の表面にパターニングされた光を投影
することで、任意の領域にのみ、一括かつ高速で、薄膜
が作成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜作成方法ならびに
その装置に関する。さらに詳しくは、集積回路やセンサ
ー等に用いられる導電体薄膜あるいは半導体薄膜あるい
は絶縁体薄膜を、任意の領域にのみ、一括かつ高速で作
成する方法ならびにその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路やセンサーなどに用いら
れる導電体薄膜あるいは半導体薄膜あるいは絶縁体薄膜
を、任意の領域にのみ作成しようとする場合、スパッタ
リングやＣＶＤ等種々の薄膜作成方法で目的とする薄膜
を基板の全面に作成した後、レジストを塗布し、露光、
現像した後にエッチングするという、非常に繁雑なプロ
セスが必要であった。

【０００３】一方、上記の繁雑なプロセスを一括で行う
ため、原料を気体状にして基板上に導き、且つ基板上に
光を照射することにより、光を照射した部分にのみ薄膜
を形成する技術があるが、この方法では基板上に吸着し
たわずかな量の原料分子しか反応に寄与しないため、薄
膜の形成速度が非常に遅くて実用的でないという欠点が
あり、実際には前記の繁雑なプロセスが用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、従来の技
術で、集積回路やセンサーなどに用いられる導電体薄膜
あるいは半導体薄膜あるいは絶縁体薄膜を、任意の領域
にのみ作成しようとする場合、非常に繁雑なプロセスが
必要であるが、このことは、効率が悪いということは勿
論のこと、汚染の危険性が高いことも意味する。特に、
パターンの異なる複数の膜を積層する場合、薄膜作成装
置より基板を取り出してレジスト塗布、露光、現像、エ
ッチングという作業を行った後、再度薄膜作成装置に入
れることを繰り返す必要があり、そのため、プロセスが
一層繁雑になるのみならず、基板を薄膜作成装置から取
り出す回数が多い分汚染の危険性が増してしまうという
問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、集積回路や
センサーなどに用いられる導電体薄膜あるいは半導体薄
膜あるいは絶縁体薄膜を、一括で任意の部分にのみ高速
で作成することができると共に、汚染の危険性も少ない
薄膜形成方法ならびにその装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜形成方
法は、成膜を目的とする膜の成分元素を含む有機物質
を、必要ならば他の物質と、混合するかまたは別々に気
体状にして反応容器内に供給し、常温以下に冷却された
基板上で凝縮させるとともに、該基板上の任意の部分に
光を照射して、光を照射した部分にのみ目的とする膜が
形成されるようにしたことを特徴としている。また、本
発明による薄膜形成のための装置は、反応容器と、該反
応容器内に設置されていて、基板を支持し且つ基板を常
温あるいは常温以下に冷却してその温度を維持する冷却
台と、光源と、該光源からの光を基板上に投影する光学
系と、前記光源と前記光学系との間に配置されたマスク
と、原料の有機物を液体で保持つつし気化させて前記反
応容器内に供給する原料供給装置とを備えている。

【０００７】

【作用】本発明者の実験研究の結果、上記薄膜形成方法
及びその装置によれば、原料を反応容器内に供給し、冷
却された基板上で原料を凝縮させつつ、光源よりレンズ
及や鏡等から成る光学系及びマスクを通して基板上に光
を投影することで、光の照射された部分でのみ光化学反
応を生ぜしめ、その部分でのみ薄膜を作成することが可
能となった。従って、上述の如き繁雑なプロセスが無く
なり、薄膜を一括で任意の部分にのみ高速で任意の部分
にのみ作成することが可能となった。

【０００８】高速で薄膜を形成できる理由は、光を照射
する基板上に原料を凝縮しているため反応に寄与する分
子の数が非常に多く、その結果基板上に原料を凝縮しな
い場合に比べ、光化学反応を高速で生じせしめることが
可能となったためである。

【０００９】さらに、本発明のプロセスでは反応容器内
に原料を適量導入する必要があり、それは流量や圧力の
コントロールで可能であるが、本発明者の実験研究の結
果、反応容器と原料供給装置との間に反応容器側と原料
供給装置側の両方にバルブのある適当な大きさの容器を
設置し、最初に原料供給器側のバルブを開いて定量の原
料をため、次にそのバルブを閉じた後反応容器側のバル
ブを開けることで、真空状態の反応容器内に適量の原料
を供給することが可能となった。

【００１０】以下、図示した各実施例に基づき、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明による薄膜形成方法
の実施に用いる薄膜形成装置の要部の概略断面図であ
る。１は反応容器であって、その側壁部に原料導入口７
及び排気口８とを備えていると共に、頂部に窓４が設け
られている。６は、反応容器１内に設置されていて、基
板５を支持し且つ基板５を常温あるいは常温以下に冷却
してその温度を維持する冷却台であって、その下面に反
応容器１の外部に通じる冷媒入口９及び冷媒出口１０が
設けられている。１４は光源、３は光源１４からの光を
基板５上に投影する例えば凸レンズから成る光学系であ
って、光源１４と光学系３との間には、例えば不透明板
に適当な形状の孔を設けるか或いは透明板上の適当な部
分にのみ不透明な物質を積層して成るマスク２が配置さ
れている。

【００１１】図２は上記薄膜形成装置の全体の概略図で
ある。１５は原料の有機物を液体で保持つつし気化させ
て反応容器１内に供給するための原料供給装置である。
１１は、反応容器１と原料供給装置１５との間に、反応
容器１側と原料供給装置１５側の両方にバルブ１３及び
１２をそれぞれ備えていて、原料を原料供給装置１５か
ら反応容器１内に供給する前に一旦貯める容器である。

【００１２】

【実施例】次に、上記薄膜形成装置を用いて実施した薄
膜形成方法の各実施例について説明する。実施例１ 冷却台６により基板５を約２℃に冷却し、該基板５の表
面に、気体状にして導入した原料であるテトラメトキシ
シラン（Ｓｉ（ＯＣＨ₃ ）₄ ）を凝縮させる。一方、光
源１４としてはＡｒＦエキシマレーザーを用い、該光源
１４からの光をマスク２を通した後光学系３で集光し、
凝縮層が形成された基板５上に照射する。光照射は、原
料の供給を遮断した後、未反応物質が完全に蒸発するま
で継続する。その結果、図３に示すように、光を照射し
た部分でのみ原料の光化学反応が生じて、薄膜が形成さ
れた。形成速度は、約４０００Å／ｍｉｎと非常に速
く、さらに、薄膜の分析の結果、酸化珪素の薄膜である
ことが判った。

【００１３】実施例２ 冷却台６により基板５を約０℃に冷却し、該基板５の表
面にガスで導入した原料であるヘキサメチルジシラザン
（Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）ＮＨＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）を凝縮さ
せる。さらに、酸素を反応容器１内に流しておく。一
方、光源１４としてはＡｒＦエキシマレーザーを用い、
該光源１４からの光をマスク２を通した後光学系３で集
光し、凝縮層が形成された基板５上に照射する。光照射
は、原料の供給を遮断した後、未反応物質が完全に蒸発
するまで継続する。なお、この間も酸素は、流し続け
る。その結果、図４に示すように、光を照射した部分で
のみ原料の光化学反応が生じ、薄膜が形成された。形成
速度は、約５０００Å／ｍｉｎと非常に速いものであっ
た。

【００１４】実施例３ 光源１４としてＡｒＦエキシマレーザーを用い、その光
をマスク２を通した後光学系３で集光し、マスク２のパ
ターンを基板上に投影しておく。その後、反応容器１内
に原料であるヘキサメチルジシラザン（Ｓｉ（ＣＨ₃ ）
₃ ）ＮＨＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）を供給し、冷却台６により
約０℃に冷却しておいた基板５上で徐々に凝縮させる。
その結果、光を照射した部分でのみ原料の光化学反応が
生じ、薄膜が形成された。形成速度は、約５０００Å／
ｍｉｎと非常に速いものであった。

【００１５】実施例４ 実施例１において、図２に示すように、反応容器１と原
料供給装置１５との間に設けた容器１１において、最初
に原料供給器１５側のバルブ１２を開き定量のテトラメ
トキシシランのガスをため、次にそのバルブ１２を閉じ
後、反応容器１側のバルブ１３を開けることで、真空状
態の反応容器１内に適量のテトラメトキシシランのガス
を供給して基板５上に凝縮させ、実施例１と同様に、光
を照射した。その結果、光を照射した部分にのみ酸化珪
素の薄膜が形成されたが、この方法ならびに装置を用い
ることで、用いない場合に必要であった凝縮層を一定に
保つために必要な原料導入量の微妙なコントロールが必
要でなくなり、簡便に成膜が実施できた。

【００１６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は、
冷却した基板上に原料を凝縮させるとともに、そこに光
を照射して、光を照射した部分でのみ速やかに光化学反
応を生ぜしめることにより、任意の部分にのみ高速で薄
膜を作成することを可能にすると共に、その際原料の反
応容器内への原料の導入量の制御を容易にしたものであ
る。従って、従来方法が、レジストを塗布し、露光、現
像、エッチングという非常に繁雑なプロセスが必要であ
ったのに対し、本発明方法及び装置は、一括で高速にか
つ簡便な制御で任意の部分にのみ薄膜が作成できるとい
う実用上重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜形成方法の実施に用いる薄膜
形成装置の要部の概略断面図である。

【図２】上記薄膜形成装置の全体の概略図である。

【図３】本発明方法の実施例１により作成した膜の膜厚
を示す図である。

【図４】本発明方法の実施例２により作成した膜の膜厚
を示す図である。

【符号の説明】

１ 反応容器 ２ マスク ３ 光学系 ４ 窓 ５ 基板 ６ 冷却台 ７ 原料導入口 ８ 排気口 ９ 冷媒入口 １０ 冷媒出口 １１ 容器 １２，１３ バルブ １４ 光源 １５ 原料供給装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜を目的とする膜の成分元素を含む有
   機物質を、気体状にして反応容器内に供給し、常温以下
   に冷却された基板上で凝縮させるとともに、該基板上の
   任意の部分に光を照射して、光を照射した部分にのみ目
   的とする膜が形成されるようにしたことを特徴とする薄
   膜作成方法。
2. 【請求項２】 成膜を目的とする膜の成分元素を含む有
   機物質と、必要な他の物質を、混合するかまたは別々に
   気体状にして反応容器内に供給し、常温以下に冷却され
   た基板上で凝縮させるとともに、該基板上の任意の部分
   に光を照射して、光を照射した部分にのみ目的とする膜
   が形成されるようにしたことを特徴とする薄膜作成方
   法。
3. 【請求項３】 原料を前記原料供給装置から前記反応容
   器内に供給する前に一旦他の容器に貯めて、原料の供給
   量をコントロールするようにしたことを特徴とする、請
   求項１または２に記載の薄膜作成方法。
4. 【請求項４】 反応容器と、該反応容器内に設置されて
   いて、基板を支持し且つ基板を常温あるいは常温以下に
   冷却してその温度を維持する冷却台と、光源と、該光源
   からの光を基板上に投影する光学系と、前記光源と前記
   光学系との間に配置されたマスクと、原料の有機物を液
   体で保持つつし気化させて前記反応容器内に供給する原
   料供給装置とを備えていることを特徴とする薄膜作成装
   置。
5. 【請求項５】 反応容器と原料供給装置との間に、反応
   容器側と原料供給装置側の両方にバルブを備えていて、
   原料を前記原料供給装置から前記反応容器内に供給する
   前に一旦貯める容器を設けたことを特徴とする、請求項
   ４に記載の薄膜作成装置。