JPH11260821A - 薄膜の選択成長方法 - Google Patents

薄膜の選択成長方法

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JPH11260821A
JPH11260821A JP8264398A JP8264398A JPH11260821A JP H11260821 A JPH11260821 A JP H11260821A JP 8264398 A JP8264398 A JP 8264398A JP 8264398 A JP8264398 A JP 8264398A JP H11260821 A JPH11260821 A JP H11260821A
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JP
Japan
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ultraviolet light
laser
thin film
irradiated
substrate
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JP8264398A
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English (en)
Inventor
Takahisa Sakakibara
孝久 榊原
Hiroaki Izu
博昭 伊豆
Hisaki Tarui
久樹 樽井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板表面の任意の部分に、成長速度を高速化
して所望の方向に選択的に、マイクロシステム用微細配
線等に用いられる立体的な薄膜を成長させて形成する。 【解決手段】 原料ガスの熱分解雰囲気中で基板8の表
面に紫外光を照射し、基板8の表面の紫外光照射部分
に、紫外光照射方向に成長する薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に立体配
線用の導電性薄膜等を選択的に形成する薄膜の選択成長
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、いわゆるマイクロマシン等の微小
システム(マイクロシステム)を組立てて形成する際に
は、マイクロデバイス間の立体的な電気的接続が必要に
なる。
【0003】この立体的な電気的接続を、銀ペースト等
で電線をデバイスに接続して行うと、10mm以下のデバ
イスに対しても数mm程度の接続領域が必要になり、シス
テムの微小化が困難である。
【0004】そして、このような微小領域内での高アス
ペクト比のデバイス間の立体配線接続を行うため、レー
ザCVD等により、高ステップカバレッジで空間選択性
の高い金属薄膜等の導電性薄膜をいわゆる微細配線とし
て形成し、システムの微小化等を実現することが種々試
みられている。
【0005】そして、レーザCVDによる微細配線とし
ての金属材料の形成は、従来、可視光又は赤外光の照射
による原料ガスの熱分解反応、あるいは紫外光の照射に
よる光分解反応のいずれかにより、基板表面に金属薄膜
を成長させて行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のように微細
配線としての金属材料の形成を、可視光又は赤外光のみ
を照射して原料ガスの熱分解反応のみで行うと、成長す
る薄膜の形状制御が困難であり、所望の方向に立体的に
成長させて形成することができない問題点がある。
【0007】また、前記の金属材料の形成を、紫外光の
みを照射して原料ガスの光分解反応のみで行うと、成膜
速度が極めて遅く、実際には配線等を形成することがで
きない。
【0008】したがって、従来は主としてデバイス間の
配線面から、システムの微小化が制限される。
【0009】本発明は、基板表面の任意の部分に、紫外
光照射による光分解反応のみの場合より高速に、所望の
方向に立体的に成長した薄膜を形成し得るようにし、マ
イクロシステムのデバイス間の微細配線等を実現する。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の薄膜の選択成長方法においては、原料ガ
スの熱分解雰囲気中で基板表面に紫外光を照射し、基板
表面の紫外光照射部分に紫外光照射方向に薄膜を形成す
る。
【0011】この場合、基板表面で原料ガスの熱分解反
応と紫外光の照射による光分解反応とが発生し、原料ガ
スの熱分解反応によって基板表面に金属等が析出し、こ
の析出物の紫外光照射部分が光分解によって局所的に活
性化され、その照射部分が析出材料の成長点となり、析
出材料が紫外光照射方向に選択的に成長する。
【0012】この結果、基板表面の紫外光照射部分に、
紫外光照射方向に立体的に成長した金属薄膜等の薄膜が
選択的に形成される。
【0013】そして、熱分解反応と光分解反応との組合
せにより、熱分解反応のみでは不可能な薄膜の形状制御
が行え、しかも、紫外光の照射による光分解反応のみの
場合より成膜速度が大幅に高速化し、基板表面の任意の
部分に、所望の方向に立体的に成長した薄膜を高速に形
成することができ、マイクロシステムのデバイス間の立
体配線用の微細配線等が実現する。
【0014】そして、原料ガスの熱分解は、可視光又は
赤外光を照射して行えばよく、可視光レーザ又は赤外光
レーザを照射して原料ガスを熱分解し、基板表面に照射
する紫外光を紫外光レーザとすることが好ましい。
【0015】さらに、原料ガス雰囲気中において、基板
表面に可視光レーザ又は赤外光レーザと、紫外光レーザ
とを重畳して照射し、基板表面において両レーザ光が重
畳して照射される領域に、紫外光照射方向に成長する薄
膜を形成することが、実用的である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の1形態につき、図
1ないし図3を参照して説明する。本実施の形態にあっ
ては、図3の薄膜製造装置により、直描式レーザCVD
法で基板表面にタングステンWの金属薄膜の立体配線を
形成する。図3の真空チャンバ(反応室)1内にはガス
供給系2より原料ガスが供給される。
【0017】この原料ガスは、タングステンWの薄膜を
形成する場合、例えば六フッ化タングステンWF6 ,水
素H2 ,窒素N2 の混合ガスからなる。
【0018】そして、六フッ化タングステンWF6 のガ
スは紫外光を吸収して励起され易い特性を有する。
【0019】また、水素H2 は六フッ化タングステンW
6 のラジカルと反応して安定に金属タングステンを生
成させる役割を担うものであり、窒素N2 のガスはチャ
ンバ1のレーザ光導入窓3のタングステンの析出を防ぐ
ために導入されている。
【0020】つぎに、可視光又は赤外光の照射装置とし
て、LD励起連続YVO4 レーザ装置(連続光レーザ装
置)4がチャンバ1の上方に設けられ、レーザ装置4の
第2高調波(波長532nm,最大5W)の可視光レーザ
(連続光レーザ)がアッテネータ5,反射鏡6,集光用
のレンズ7を通り、レーザ光導入窓3を介してチャンバ
1に水平に設けられた基板8の表面に垂直照射される。
【0021】また、紫外光の照射装置として、KrFエ
キシマレーザ装置9がチャンバ1の上方に設けられ、レ
ーザ装置9の波長248nm,最大400mJ/puls
eの紫外光レーザ(エキシマレーザ)が反射鏡10,レ
ンズ7を通り、レーザ光導入窓3を介して基板8の表面
に垂直照射される。
【0022】なお、基板8は例えばシリコンの結晶基板
からなり、内部にヒータ等を備えた基板ホルダ11に固
定されている。
【0023】また、チャンバ1は真空排気・除害系11
により所定の真空状態に保たれ、不要な反応ガス等はチ
ャンバ1から排気される。
【0024】さらに、チャンバ1はXYステージ12に
載置され、このXYステージ12の移動及びレーザ装置
9の出力が制御系13により制御される。
【0025】そして、XYステージ12の移動により、
基板8上のレーザ照射位置が移動して電極形状等にした
がった所望のパターンが基板8上に描画される。
【0026】つぎに、この場合のタングステンWの成長
につき、図1の模式図を参照して説明する。図1に示す
ように基板8の表面のXYステージ12の移動に基づく
選択部分8’に、レーザ装置4の可視光レーザL1 とレ
ーザ装置9の紫外光レーザL2 との2波長のレーザが基
板8の上方から重畳して垂直照射される。
【0027】そして、可視光レーザL1 の照射により六
フッ化タングステンWF6 のガスが加熱されて熱分解
し、この熱分解反応により基板8の選択部分8’にタン
グステンWが析出する。
【0028】同時に、この熱分解雰囲気中での紫外光レ
ーザL2 の照射により、析出したタングステンWの紫外
光照射部分及びその近傍部分が局所的に活性化され、こ
の活性化により六フッ化タングステンWF6 のラジカル
等が形成され、この部分が他の部分に比して反応活性化
領域になる。
【0029】このとき、基板8の表面に析出したタング
ステンWの紫外光照射部分が前記の活性化によって析出
材料の成長点となり、この成長点から紫外光照射方向
(上方)にタングステンWが成長する。
【0030】すなわち、原料ガスの熱分解雰囲気中での
紫外光照射により、タングステンWの成長方向がその照
射方向に制御され、図2の(a)に示すように基板8の
表面の紫外光照射部分(レーザL1 ,L2 が重畳して照
射される領域)において、紫外光照射方向(一方向)に
のみタングステンWの析出物14が成長する。
【0031】なお、紫外光レーザL2 を照射せず、可視
光レーザL1 の照射による熱分解反応のみでタングステ
ンWを析出すると、図2の(b)に示すように、基板8
の表面に任意の方向にタングステンWが析出して成長
し、多方向にその析出物14’が生じるため、薄膜の形
状を制御することができず、所望の方向にタングステン
Wの薄膜を形成することはできない。
【0032】そして、XYステージ12を移動してレー
ザL1 ,L2 の照射位置を移動し、基板8の選択部分
8’を変えることにより、基板8の表面の任意の部分
に、一方向(上方向)に立体的に成長したタングステン
Wの立体配線の薄膜が得られる。
【0033】ところで、基板表面におけるレーザ装置9
の紫外光レーザL2 の照射方向に薄膜が形成されるた
め、例えばレーザ装置9の位置又は鏡10の反射角度を
変えて基板8の表面における紫外光レーザL2 の照射方
向を変えることにより、薄膜の形成方向が変わり、所望
の方向に立体的に成長したタングステンWの薄膜が得ら
れる。
【0034】したがって、熱分解反応と光分解反応との
組合せにより、熱分解反応のみでは不可能な薄膜の形状
制御が行え、しかも、紫外光の照射による光分解反応の
みの場合より成膜速度が大幅に高速化し、基板8の表面
の任意の部分に、所望の方向に立体的に成長した薄膜を
高速に形成することができ、マイクロシステムのデバイ
ス間の立体配線用の微細配線等が実現する。
【0035】そして、図3の装置によりつぎの表1の条
件下、基板8の表面に一個所当り15秒間紫外光レーザ
2 を照射してタングステンWの薄膜を形成したとこ
ろ、タングステンWの成長速度は、紫外光レーザL2
みを照射して選択成長させた場合の25Å/pules
e(10Hzで250Å/sec)に比して十分に高速の
約10μm/sec以上になり、極めて高速にタングス
テンWの立体的な薄膜が形成されることが確められた。
【0036】
【表1】
【0037】ところで、熱分解反応を目的として照射す
る光は400nm以上の可視光又は赤外光であればよく、
光分解反応を目的として照射する光は300nm以下の紫
外光であればよい。
【0038】また、可視光,赤外光及び紫外光は、可視
光,赤外光のレーザ及びエキシマレーザで代表される紫
外光のレーザにより得ることができ、その際、照射エネ
ルギを考慮すると、基板表面の照射径が100μm以下
になるようにビーム照射することが望ましい。
【0039】つぎに、基板に形成する薄膜は、種々の金
属薄膜等の導電性薄膜,その他の薄膜であってよく、例
えば金属薄膜(形成材料)に対して原料ガスはつぎの表
2に示すように選定すればよい。
【0040】
【表2】
【0041】さらに、基板温度等は形成する薄膜や照射
エネルギ等を考慮して適当に決定すればよいのは勿論で
ある。
【0042】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、原料ガスの熱分解雰囲気中で基板8表面に紫
外光を照射し、基板表面の紫外光照射部分に紫外光照射
方向に薄膜を形成したため、基板8表面で原料ガスの熱
分解反応と紫外光の照射による光分解反応とを発生し、
原料ガスの熱分解反応によって基板8表面に金属等を析
出し、この析出物の紫外光照射部分を光分解によって局
所的に活性化し、その照射部分を析出材料の成長点にし
て析出材料を紫外光照射方向に選択的に成長させること
ができる。
【0043】この結果、基板表面の紫外光照射部分に、
紫外光照射方向に立体的に成長した金属薄膜等の薄膜を
選択的に形成することができる。
【0044】そして、熱分解反応と光分解反応との組合
せにより、熱分解反応のみでは不可能な薄膜の形状制御
が行え、しかも、紫外光の照射による光分解反応のみの
場合より成膜速度が大幅に高速化し、基板8表面の任意
の部分に、所望の方向に立体的に成長した薄膜を高速に
形成することができ、マイクロシステムのデバイス間の
立体配線用の微細配線等を実現することができる。
【0045】そして、原料ガスの熱分解は可視光又は赤
外光を照射して行うことができ、可視光レーザ又は赤外
光レーザを照射して原料ガスを熱分解し、基板8表面に
照射する紫外光を紫外光レーザとすることが好ましい。
【0046】さらに、原料ガス雰囲気中において、基板
8の表面に可視光レーザ又は赤外光レーザと、紫外光レ
ーザとを重畳して照射し、基板8の表面において両レー
ザ光が重畳して照射される領域に、紫外光照射方向に成
長する薄膜を形成することが、実用的で望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の結晶成長機構の説明図
である。
【図2】(a)は図1の結晶成長による析出方向の説明
図、(b)は紫外光を照射しない場合の析出方向の説明
図である。
【図3】図1の結晶成長を実現する薄膜製造装置のブロ
ック構成図である。
【符号の説明】
8 基板 14,14’ 析出物 L1 可視光レーザ L2 紫外光レーザ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料ガスの熱分解雰囲気中で基板表面に
    紫外光を照射し、 前記基板表面の紫外光照射部分に紫外光照射方向に成長
    する薄膜を形成することを特徴とする薄膜の選択成長方
    法。
  2. 【請求項2】 原料ガスの熱分解を可視光又は赤外光を
    照射して行うことを特徴とする請求項1記載の薄膜の選
    択成長方法。
  3. 【請求項3】 可視光レーザ又は赤外光レーザを照射し
    て原料ガスを熱分解し、基板表面に照射する紫外光を紫
    外光レーザとしたことを特徴とする請求項1記載の薄膜
    の選択成長方法。
  4. 【請求項4】 原料ガス雰囲気中において、基板表面に
    可視光レーザ又は赤外光レーザと、紫外光レーザとを重
    畳して照射し、前記基板表面において両レーザ光が重畳
    して照射される領域に、紫外光照射方向に成長する薄膜
    を形成することを特徴とする薄膜の選択成長方法。
JP8264398A 1998-03-13 1998-03-13 薄膜の選択成長方法 Pending JPH11260821A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020007094A (ko) * 2000-07-15 2002-01-26 장세원 맞춤형 데이타레이어 표시방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020007094A (ko) * 2000-07-15 2002-01-26 장세원 맞춤형 데이타레이어 표시방법

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