JPS59140368A - 薄膜製造方法とその装置 - Google Patents
薄膜製造方法とその装置Info
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- JPS59140368A JPS59140368A JP24761283A JP24761283A JPS59140368A JP S59140368 A JPS59140368 A JP S59140368A JP 24761283 A JP24761283 A JP 24761283A JP 24761283 A JP24761283 A JP 24761283A JP S59140368 A JPS59140368 A JP S59140368A
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- JP
- Japan
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- plate
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- laser beam
- thin film
- airflow
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/483—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using coherent light, UV to IR, e.g. lasers
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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】
り詳細には基板面隣接空間に存在する反応性ガス状物に
レーザビームを基板に平行に照射して光分解反応を誘発
し、光分解生成物の薄膜層を基板上に堆積させる方法と
その装置に関する。
レーザビームを基板に平行に照射して光分解反応を誘発
し、光分解生成物の薄膜層を基板上に堆積させる方法と
その装置に関する。
従来、基板表面に化学反応により薄膜を製造する場合に
は、基板を加熱するか、或は基板を収めた反応室全体を
加熱し、基板周辺の反応性ガスを熱分解して熱分解生成
物の薄膜を基板上に形成せしめていた。
は、基板を加熱するか、或は基板を収めた反応室全体を
加熱し、基板周辺の反応性ガスを熱分解して熱分解生成
物の薄膜を基板上に形成せしめていた。
しかしながら、かかる従来の薄膜形成法では、基板周辺
の空間全体が高温になっているので、反応性ガスの熱分
解生成物が更に二次的、三次的に熱分解したり、或は熱
分解生成物が未分解の反応性ガスと反応して形成した薄
膜中に大小様々なピットが生ずる問題点があった。
の空間全体が高温になっているので、反応性ガスの熱分
解生成物が更に二次的、三次的に熱分解したり、或は熱
分解生成物が未分解の反応性ガスと反応して形成した薄
膜中に大小様々なピットが生ずる問題点があった。
まだ、基板が強く加熱されるので、基板の歪、反り、伸
び、縮み等、加熱による寸法精度の狂いや、基板自体の
組織の変質や、すでに基板に形成された機能的構造の変
化など、形成薄膜と基板の双方に多くの損傷が発生する
欠点があった。
び、縮み等、加熱による寸法精度の狂いや、基板自体の
組織の変質や、すでに基板に形成された機能的構造の変
化など、形成薄膜と基板の双方に多くの損傷が発生する
欠点があった。
また、真空蒸着、スパッタリ／グ、イオン・プレーテン
グ等の真空下の物理的方法による薄膜形成においても前
記同様な欠点を回避できなかった。
グ等の真空下の物理的方法による薄膜形成においても前
記同様な欠点を回避できなかった。
そこで本発明はかかる従来の欠点を解消すべくなされた
ものであり、レーザビームが基板に水平に照射され、基
板表面に隣接する空間に存在する反応性ガス状物の光分
解反応によって膜成分ラジカルが形成され、このラジカ
ルが基板表面に堆積するので、低温による理想的な薄膜
を形成することができるなどの特長を有する。
ものであり、レーザビームが基板に水平に照射され、基
板表面に隣接する空間に存在する反応性ガス状物の光分
解反応によって膜成分ラジカルが形成され、このラジカ
ルが基板表面に堆積するので、低温による理想的な薄膜
を形成することができるなどの特長を有する。
すなわち、本紀１の発明の薄膜製造方法は、基板に沿っ
て反応性ガス状物の板状気流を供給し、該板状気流を横
切ってレーザビームを前記基板に平行に該板状気流中に
入射し、該板状気流を横切りながら前記レーザビームを
反復反射せしめることを特徴とするものである。
て反応性ガス状物の板状気流を供給し、該板状気流を横
切ってレーザビームを前記基板に平行に該板状気流中に
入射し、該板状気流を横切りながら前記レーザビームを
反復反射せしめることを特徴とするものである。
本紀２の発明の薄膜製造方法は、基板に沿って反応性ガ
ス状物の板状気流を供給し、該板状気流を横切ってレー
ザビームを前記基板に平行に該板状気流中に入射しなが
ら前記レーザビームの入射位置を前記板状気流の長手方
向に沿って移動せしめることを特徴とするものである。
ス状物の板状気流を供給し、該板状気流を横切ってレー
ザビームを前記基板に平行に該板状気流中に入射しなが
ら前記レーザビームの入射位置を前記板状気流の長手方
向に沿って移動せしめることを特徴とするものである。
また、本紀３の発明の薄膜製造装置は、平坦な基板架台
と、反応性ガス状物の板状気流を該架台上の基板に沿っ
て供給するスリットノズルとからなり、前記板状気流の
流れに沿った両側にレーザビーム反射ミラーを夫々設け
て、該反射ミラーの間でレーザビームが前記板状気流を
横断して反復反射するようにしたことを特徴とするもの
である。
と、反応性ガス状物の板状気流を該架台上の基板に沿っ
て供給するスリットノズルとからなり、前記板状気流の
流れに沿った両側にレーザビーム反射ミラーを夫々設け
て、該反射ミラーの間でレーザビームが前記板状気流を
横断して反復反射するようにしたことを特徴とするもの
である。
更に本紀４の発明の薄膜製造装置は、平坦な基板架台と
、反応性ガス状物の板状気流を該架台上の基板に沿って
供給するスリットノズルからなり、前記板状気流の流れ
に沿った一方の側に直線状に駆動可能なレーザビーム反
射ミラーを、該反射ミラーに対応する反対側にレーザビ
ーム吸収器を夫々設け、前記反射ミラーが直線状に移動
しながら前記板状気流を横断して照射したレーザビーム
を前記レーザビーム吸収器が吸収するようにしたことを
特徴とするものである。
、反応性ガス状物の板状気流を該架台上の基板に沿って
供給するスリットノズルからなり、前記板状気流の流れ
に沿った一方の側に直線状に駆動可能なレーザビーム反
射ミラーを、該反射ミラーに対応する反対側にレーザビ
ーム吸収器を夫々設け、前記反射ミラーが直線状に移動
しながら前記板状気流を横断して照射したレーザビーム
を前記レーザビーム吸収器が吸収するようにしたことを
特徴とするものである。
本発明の薄膜製造方法とその装置は、いわゆ隣接する空
間に存在する反応性ガス状物を目標にレーザビームが照
射される。この結果、基板□に隣接する空間に存在する
反応性ガス状物に光分解反応が誘発され、生成した膜成
分ラジカルが基板上に堆積して薄膜が形成される。
間に存在する反応性ガス状物を目標にレーザビームが照
射される。この結果、基板□に隣接する空間に存在する
反応性ガス状物に光分解反応が誘発され、生成した膜成
分ラジカルが基板上に堆積して薄膜が形成される。
レーザビームを反応性ガスに照射すると、レーザビーム
の波長が反応性ガス分子の振動波長に合致したとき、あ
るいはレーザビームの波動エネルギーが反応性ガス状物
分子の結合エイ・ルギー以上の値を有しているときには
、レーザビームのエネルギーは、先つ基板表面に吸着し
た反応性カス状物の分子に吸収され、光分解化学反応を
起し、表面に膜層成長の下地層を作る。
の波長が反応性ガス分子の振動波長に合致したとき、あ
るいはレーザビームの波動エネルギーが反応性ガス状物
分子の結合エイ・ルギー以上の値を有しているときには
、レーザビームのエネルギーは、先つ基板表面に吸着し
た反応性カス状物の分子に吸収され、光分解化学反応を
起し、表面に膜層成長の下地層を作る。
同時に、光面の近傍空間でも盛んに分解反応が進行し、
多数の膜成分ラジカルか発生する。これ等のラジカルは
基板表面に飛来して、反応し、膜層を堆積する。従って
理想的な低温薄膜形成法を実施することが出来る。
多数の膜成分ラジカルか発生する。これ等のラジカルは
基板表面に飛来して、反応し、膜層を堆積する。従って
理想的な低温薄膜形成法を実施することが出来る。
しかしながら、細いレーザビームでは、基板上の広い空
間を一様に強く照射できない。従つて膜面形成のために
は、レーザビーム照射の２次元化が必要となる。
間を一様に強く照射できない。従つて膜面形成のために
は、レーザビーム照射の２次元化が必要となる。
そこで本紀１の発明では、基板に接する空間に存在する
反応性ガス状物中で、レーザビームが基板に水平に反射
が繰り返される多重反射法が採用された。
反応性ガス状物中で、レーザビームが基板に水平に反射
が繰り返される多重反射法が採用された。
また本紀２の発明は、基板に接する空間に存在する反応
性ガス状物中に、レーザビームを基板に水平、かつ一方
向にのみ照射しながら一方向に移動する水平走査法が用
いられた。
性ガス状物中に、レーザビームを基板に水平、かつ一方
向にのみ照射しながら一方向に移動する水平走査法が用
いられた。
本紀３の発明は、本紀１の発明の薄膜製造方法に使用さ
れる薄膜製造装置であり、本紀４の発明は本紀２の発明
に使用される装置である。
れる薄膜製造装置であり、本紀４の発明は本紀２の発明
に使用される装置である。
本紀１の発明、すなわち多重反射法は、基板上の板状気
流中でレーザビームをジグザグに進行させて、反応性ガ
ス状物を分解する方法である。
流中でレーザビームをジグザグに進行させて、反応性ガ
ス状物を分解する方法である。
第１図は本紀１の発明に使用される本紀３の発明の薄膜
製造装置の実施例を示す概要図であり、十分長い噴射ス
リットを持つ角型ノズル１を平坦な試料台２の側方一定
距離に取付ける。
製造装置の実施例を示す概要図であり、十分長い噴射ス
リットを持つ角型ノズル１を平坦な試料台２の側方一定
距離に取付ける。
発生する気流の巾は、スリットの長さを調節して、試料
台２の寸法に合せる。気流の厚さはスリットの数を増減
して１０〜３Ｑｍｍ程度にする。
台２の寸法に合せる。気流の厚さはスリットの数を増減
して１０〜３Ｑｍｍ程度にする。
この気流を試料台２に接触することなく、５〜ＩＱｍｍ
の高さで、高速（１？７Ｌ／ｓｅｃ以上）で通過させる
。従って基板上空には、反応性ガス状物の薄板状気流４
か形成される。
の高さで、高速（１？７Ｌ／ｓｅｃ以上）で通過させる
。従って基板上空には、反応性ガス状物の薄板状気流４
か形成される。
この板状気流４の両側に、試料台２をはさんで、一対の
長方形の反射ミラー５及び６を平行に配１６する。反射
ミラー５及び６の寸法は、１１〕３０〜５Ｑｍｍ、長さ
は試料台を十分カバーする程度にする。
長方形の反射ミラー５及び６を平行に配１６する。反射
ミラー５及び６の寸法は、１１〕３０〜５Ｑｍｍ、長さ
は試料台を十分カバーする程度にする。
これ等の反射ミラーの何れか、たとえば反射ミラー５の
ノズル側の端に近いビーム入射窓７より、レーザビーム
を試料台２の表面に平行に入射させる。入射角は反射ミ
ラー６の表面に対する法線に関し０．５°〜５°である
。入射後ビームは対向するミラー５及び６の空間で反射
を繰り返し、ミラーの他端に達して、ビーム吸収室８へ
入る。入射ビームの試料台表面に対する高さは〃〜２０
朋である。従って入射ビームは板状気流４を水平に貫通
して、その中心面上をジグザグに進み、同気流の中に光
の薄板を形成する。
ノズル側の端に近いビーム入射窓７より、レーザビーム
を試料台２の表面に平行に入射させる。入射角は反射ミ
ラー６の表面に対する法線に関し０．５°〜５°である
。入射後ビームは対向するミラー５及び６の空間で反射
を繰り返し、ミラーの他端に達して、ビーム吸収室８へ
入る。入射ビームの試料台表面に対する高さは〃〜２０
朋である。従って入射ビームは板状気流４を水平に貫通
して、その中心面上をジグザグに進み、同気流の中に光
の薄板を形成する。
従って、試料台全域に亘って、分解反応が一様に誘起さ
れ、試料台に載せた基板面には、所望の薄膜が極めて速
やかに、しかも極めて低い温度で堆積する。
れ、試料台に載せた基板面には、所望の薄膜が極めて速
やかに、しかも極めて低い温度で堆積する。
第２図は本紀２の発明、すなわち水平走査法に使用する
薄膜製造装置（本紀４の発明）の実施例を示す概要図で
あシ、基板面に接する空間の反応性ガス状物の板状気流
中をミラーで反射されたレーザビームが一方向に反復、
貫通づ−る。
薄膜製造装置（本紀４の発明）の実施例を示す概要図で
あシ、基板面に接する空間の反応性ガス状物の板状気流
中をミラーで反射されたレーザビームが一方向に反復、
貫通づ−る。
すなわち、スリットノズル１１で、平坦な試料台１２の
上空に、反応性ガス状物の高速の薄板状気流１３を発生
し、試料台１２に触れることなく、その表面に沿って５
〜ＩＯａｍの高さで流す。
上空に、反応性ガス状物の高速の薄板状気流１３を発生
し、試料台１２に触れることなく、その表面に沿って５
〜ＩＯａｍの高さで流す。
更に試料台１２をはさんで、この板状気流１６の片側に
反射ミラー直線駆動装置１４を、その反対側には、細長
い開口を有するレーザビーム吸収器１５を向い合せて配
置する。
反射ミラー直線駆動装置１４を、その反対側には、細長
い開口を有するレーザビーム吸収器１５を向い合せて配
置する。
反射ミラー１６及び吸収器１５の中心高さは、高速板状
気流１６の高さに合せて、はぼＩ〜２０ｍｍとする。反
射ミラー１６は、入射したレーザビームを吸収器１５へ
向けて反射しながら、板状気流１６に平行して往復運動
する。従ってレーザビームは板状気流１６を水平に貫通
しつつ、気流の順・逆方向に運動する。この結果、板状
気流１６の中では分解反応が誘発され、この時、試料台
１２に置いた基板表面では、膜層の堆積が進行する。
気流１６の高さに合せて、はぼＩ〜２０ｍｍとする。反
射ミラー１６は、入射したレーザビームを吸収器１５へ
向けて反射しながら、板状気流１６に平行して往復運動
する。従ってレーザビームは板状気流１６を水平に貫通
しつつ、気流の順・逆方向に運動する。この結果、板状
気流１６の中では分解反応が誘発され、この時、試料台
１２に置いた基板表面では、膜層の堆積が進行する。
ここで反応性ガス状物とは、レーザビームの光誘起反応
によって速やかに光分解されるガス状物、すなわちカス
状または煙霧状の原料であり、基板表面には光分解生成
物の清浄な薄膜が形成されるのである。
によって速やかに光分解されるガス状物、すなわちカス
状または煙霧状の原料であり、基板表面には光分解生成
物の清浄な薄膜が形成されるのである。
使用するレーザは数１０？７ｔＷ以上の出力があれば連
続波でもパルス波でもよい。
続波でもパルス波でもよい。
可視光・紫外紺レーザは反応性ガス状物分子の結合電子
を切断する能力がある。たとえば、Ａｒ（ｅ長５１４〜
３６８ｎｍ ） −Ｈｅ−Ｃｄ （４４１，３２５ｎｌ
ｎ）−Ｋｒ （６４７〜３５６ｎｍ）・Ｎ２（３３７ｎ
ｍ）−ＫｒＦ／ＸｅＦ Ｉ−キシマ（１９８〜７８００
ｍ）・ルビー（６９４，３４７ｎｌｎ）、レーザ等は、
ＣＨ４，ｓＩｎ、、 ＧｅＨ４，ＳｎＨ４゜５ｂ）ｉ３
． Ｂ２Ｈ６，ＰＨ３等の水素化合物、５ｉＣＪ４１
ＴｉＣＪ、。
を切断する能力がある。たとえば、Ａｒ（ｅ長５１４〜
３６８ｎｍ ） −Ｈｅ−Ｃｄ （４４１，３２５ｎｌ
ｎ）−Ｋｒ （６４７〜３５６ｎｍ）・Ｎ２（３３７ｎ
ｍ）−ＫｒＦ／ＸｅＦ Ｉ−キシマ（１９８〜７８００
ｍ）・ルビー（６９４，３４７ｎｌｎ）、レーザ等は、
ＣＨ４，ｓＩｎ、、 ＧｅＨ４，ＳｎＨ４゜５ｂ）ｉ３
． Ｂ２Ｈ６，ＰＨ３等の水素化合物、５ｉＣＪ４１
ＴｉＣＪ、。
ＶＣＩ！４．ｐｂｃｌ！４，５ｎＣ１４，ＴａＣｌ４．
ＣＣｌ４．ＵＣｊ’ａ。
ＣＣｌ４．ＵＣｊ’ａ。
Ｐ Ｃｌ ３． Ｆｅ Ｃｌ ３． Ｉ ＋ｉ Ｃｌ
３等の塩化物、５ＩＦ４． ＧｅＦ’４゜ＺｒＦ４．
ＡｌＦ３． ＧａＦ＋＋＋ ＰＦ３． ＡＳＦ３． ｃ
ｒＦ”３． ＣｄＦ、、等の弗化物、或は、 ｌ＋Ｂｒ
、 ＰＢｒ、 ５ｂ１３ｒ１． Ｓｉ１．＋。
３等の塩化物、５ＩＦ４． ＧｅＦ’４゜ＺｒＦ４．
ＡｌＦ３． ＧａＦ＋＋＋ ＰＦ３． ＡＳＦ３． ｃ
ｒＦ”３． ＣｄＦ、、等の弗化物、或は、 ｌ＋Ｂｒ
、 ＰＢｒ、 ５ｂ１３ｒ１． Ｓｉ１．＋。
ＧｅＴ４． ＢｉＬ、 ｐｒ３． ＡｇＩ、 ＴａＩ、
、 ＴｉＬ等の臭化物・沃化物、更に（ＣＨ３）ａＭ
ｏ 、 （ＣＨ３ＬＡｊ’ 、 （ＣＨ３）２ＳｉＣ／
２．（ＣＨ３）３ＴｉＣＪ等のメチル化合物及び（Ｃ２
Ｈ５）３Ｇａ、 （Ｃ２Ｈ５）、Ｔａ＋ （Ｃ２Ｈ５
）ＳｎＣｊ’２． （Ｃ２Ｈ５）ＣｄＣｊ？ 、 （Ｃ
２Ｈ５）２ Ｎｉ等のエチル化合物からなる金属アルキ
ル化合物（（ＣｎＨ２ｎ ＋） Ｍ ） 、 （Ｃｏ
）ａｃｒ。
、 ＴｉＬ等の臭化物・沃化物、更に（ＣＨ３）ａＭ
ｏ 、 （ＣＨ３ＬＡｊ’ 、 （ＣＨ３）２ＳｉＣ／
２．（ＣＨ３）３ＴｉＣＪ等のメチル化合物及び（Ｃ２
Ｈ５）３Ｇａ、 （Ｃ２Ｈ５）、Ｔａ＋ （Ｃ２Ｈ５
）ＳｎＣｊ’２． （Ｃ２Ｈ５）ＣｄＣｊ？ 、 （Ｃ
２Ｈ５）２ Ｎｉ等のエチル化合物からなる金属アルキ
ル化合物（（ＣｎＨ２ｎ ＋） Ｍ ） 、 （Ｃｏ
）ａｃｒ。
（Ｃｏ ）ｏ Ｍｏ、（Ｃｏ ）６〜Ｖ等のカルボ＝
／ｌｚ化合物（（Ｃｏ）ｎＭ）。
／ｌｚ化合物（（Ｃｏ）ｎＭ）。
（Ｃ６Ｈｉ）４ＳＩ、 （Ｃ６Ｈ５）４Ｓｎ、 （Ｃ６
Ｈ５）３Ｐ、 （Ｃ６Ｈ５）３ＡＳ等のｌ・リフエニー
ル・メタン化合物、その他、金属のカルボン酸塩（（Ｃ
ＯＯ）ｎＭ ） 、 アミン化合物（（ＨＮ）ｎＭ
Ｌ イノ＝ １−リル化合物（（ＮＥＣ）Ｍ）等、殆ん
どの有機・無機化合物の分解反応に利用出来汎用性が高
い。
Ｈ５）３Ｐ、 （Ｃ６Ｈ５）３ＡＳ等のｌ・リフエニー
ル・メタン化合物、その他、金属のカルボン酸塩（（Ｃ
ＯＯ）ｎＭ ） 、 アミン化合物（（ＨＮ）ｎＭ
Ｌ イノ＝ １−リル化合物（（ＮＥＣ）Ｍ）等、殆ん
どの有機・無機化合物の分解反応に利用出来汎用性が高
い。
一方、赤外線レーザば、反応性ガス状物分子を振動解離
する能力があるので、吸収波長に合一つだレーザビーム
を照射して分解反応を行なわずことが出来る。たとえば
ＨＦ／ＤＦケミカルレーザ（２６〜５０μｍ）では、Ｎ
Ｈｓ 、 ＣＨ４、ＧｅＨ４、Ｓ ｉＨ，＋ 。
する能力があるので、吸収波長に合一つだレーザビーム
を照射して分解反応を行なわずことが出来る。たとえば
ＨＦ／ＤＦケミカルレーザ（２６〜５０μｍ）では、Ｎ
Ｈｓ 、 ＣＨ４、ＧｅＨ４、Ｓ ｉＨ，＋ 。
Ｈ２Ｓｅカス等、 Ｎ２ Ｃｏレーザ（４，８〜６．
７ ｔｔｍ 、）ではＡｓＨ３，ＧａＨ３，１３Ｆ、、
、 ＳｎＨ４，Ｍｇｃｏ３等、ＣＯ２レーザ（９，０
〜１１．Ｏｔｔｍ ）では５ＩＨ４，ＧｅＨ４，ＢＣｌ
ｓ。
７ ｔｔｍ 、）ではＡｓＨ３，ＧａＨ３，１３Ｆ、、
、 ＳｎＨ４，Ｍｇｃｏ３等、ＣＯ２レーザ（９，０
〜１１．Ｏｔｔｍ ）では５ＩＨ４，ＧｅＨ４，ＢＣｌ
ｓ。
Ａｊ’Ｆ３． Ｌａ （ＢＯ３） 、 Ｐｂ （ＮＯ３
）２等、ＮＨ３Ｌ／−サ（１２，０８μη７）ではｓｉ
ｒ；’、、 ＣＣｚ４． ＴｉＮＯ３等、Ｎ２ラマ／レ
ーザ（１５〜１８μｍ）ではＺｒ’Ｆ４ 、 ｃｐ４
、５ｉｃ１４等、Ｈ２゜Ｌ／ −サ（２７，９〜１１８
ｔｔｍ ） ｆはＢ ＩＣｌ３ 、 ５ｂｃｚ３ 。
）２等、ＮＨ３Ｌ／−サ（１２，０８μη７）ではｓｉ
ｒ；’、、 ＣＣｚ４． ＴｉＮＯ３等、Ｎ２ラマ／レ
ーザ（１５〜１８μｍ）ではＺｒ’Ｆ４ 、 ｃｐ４
、５ｉｃ１４等、Ｈ２゜Ｌ／ −サ（２７，９〜１１８
ｔｔｍ ） ｆはＢ ＩＣｌ３ 、 ５ｂｃｚ３ 。
５ｎｃｚ１． Ｔｉｃ／、、 ＺｒＣｌ４等を反応性カ
ス状物として使用することができる。
ス状物として使用することができる。
丑だ上述した本発明において薄膜が形成されるべき基板
としては、従来の薄膜形成法において用いられた基板を
すべて用いることができ、たとえばガラス板、金属板、
石英板、セラミックス板などをあげることができる。
としては、従来の薄膜形成法において用いられた基板を
すべて用いることができ、たとえばガラス板、金属板、
石英板、セラミックス板などをあげることができる。
更に、これら基板に加えてプラスチック、木拐などを用
いることもできる。
いることもできる。
以上述べた如く、本発明によれば、光誘起反応を利用す
るので、基板に損傷を与えることなく、低温で膜形成を
進めることができる。
るので、基板に損傷を与えることなく、低温で膜形成を
進めることができる。
薄膜と基板との接触、整合性は良く、１０μｍ以上の厚
さでも堆積することが可能である。しかし、基板に対す
る密着性が十分でない場合も生ずるが、この対策として
、基板にレーザビーｌ、を照射して加熱する基板加熱法
を併用することもできる。
さでも堆積することが可能である。しかし、基板に対す
る密着性が十分でない場合も生ずるが、この対策として
、基板にレーザビーｌ、を照射して加熱する基板加熱法
を併用することもできる。
すなわち、本発明における光誘起反応が進行しつつある
とき、基体表面を他のレーザビームで適度に加熱し、基
板表面の反応を促進する。
とき、基体表面を他のレーザビームで適度に加熱し、基
板表面の反応を促進する。
この結果、膜層の形成と、基板に対する密着性を向上さ
せることができる。
せることができる。
また本発明によって酸化物膜を製作する場合には、大気
中で実施できる。
中で実施できる。
しかし、薄板状気流を安定化したり、金属膜や、化合物
膜製作のため、常圧、減圧の雰囲気を必要とする場合に
は、密閉容器やペルジャーの中で行なう。その際、レー
ザビームの容器内への導入は器壁に設けた入射窓を透し
て行なう。
膜製作のため、常圧、減圧の雰囲気を必要とする場合に
は、密閉容器やペルジャーの中で行なう。その際、レー
ザビームの容器内への導入は器壁に設けた入射窓を透し
て行なう。
窓拐料はレーザビームに対して透過性の高い結晶相料を
用いる。使用するレーザは赤外から紫外捷で各種あるの
で、レーザビームの波長により使い分ける。たとえは、
ガラス・ＹＡＧ・ＨＦ／ＤＦケミカル・ＣＯ２レーザ等
の赤外光に対しては、ｓＩ、 Ｑｅ、 ＫＲ３−５等の
結晶板を、またＡｒ −Ｋｒ −ＫｒＦ／ＸｅＦ エキ
７７− Ｎ２− ＹＡＧ ・ルビーレーザ等の紫外・可
視光にはＳ１０□ Ｌ ＋ Ｆ。
用いる。使用するレーザは赤外から紫外捷で各種あるの
で、レーザビームの波長により使い分ける。たとえは、
ガラス・ＹＡＧ・ＨＦ／ＤＦケミカル・ＣＯ２レーザ等
の赤外光に対しては、ｓＩ、 Ｑｅ、 ＫＲ３−５等の
結晶板を、またＡｒ −Ｋｒ −ＫｒＦ／ＸｅＦ エキ
７７− Ｎ２− ＹＡＧ ・ルビーレーザ等の紫外・可
視光にはＳ１０□ Ｌ ＋ Ｆ。
ＭｇＦ２板が適している。Ｚｎ５ｅ、 ＭｇＦ２． Ｌ
ｉｌ”、 ＣａＦ２゜ＢａＦ２． ＮａＣ２、ＫＣｌ
、 ＫＢｒ等はり祝・赤外の画成にまたがって使用出来
る。
ｉｌ”、 ＣａＦ２゜ＢａＦ２． ＮａＣ２、ＫＣｌ
、 ＫＢｒ等はり祝・赤外の画成にまたがって使用出来
る。
以下、本紀１の発明（多重反射法）および第２の発明（
水平走査法）の実施例を述べる。
水平走査法）の実施例を述べる。
実施例１〈多重反射法〉
多重反射法により、Ｓ１膜面の堆積を行なった。
第１図の十字チャンバー１０の中央に、試料台２を固定
する。十字チャンバー１０は２個の角チャ／バー（２５
０ｍｍ Ｘ ２５０ ｍｍ Ｘ ４５０ ｍｍ ＞を組
合せたものである。チャンバー１０の一つのコーナーに
反応性ガス状物の板状気流４を発生するスリットノズル
１を、その反対のコーナーに真空ポンプ吸気口６を取付
けて、板状気流４を形成した。
する。十字チャンバー１０は２個の角チャ／バー（２５
０ｍｍ Ｘ ２５０ ｍｍ Ｘ ４５０ ｍｍ ＞を組
合せたものである。チャンバー１０の一つのコーナーに
反応性ガス状物の板状気流４を発生するスリットノズル
１を、その反対のコーナーに真空ポンプ吸気口６を取付
けて、板状気流４を形成した。
寸だ、直交する他の一対のチャンバーコーナーに、１組
の高反射率ミラー５及び６を垂直に、互いに平行に取付
け、チャンバー１０に入射したレーザビームを、試料台
２の上空で多重反射させるビーム反射路９を形成した。
の高反射率ミラー５及び６を垂直に、互いに平行に取付
け、チャンバー１０に入射したレーザビームを、試料台
２の上空で多重反射させるビーム反射路９を形成した。
更に、反射ミラー５のノズル側に隣接するチャンバーの
側壁に、ビーム入射窓７を、真空排気口側に隣接する側
壁にビーム吸収器８を取付けた。
側壁に、ビーム入射窓７を、真空排気口側に隣接する側
壁にビーム吸収器８を取付けた。
試料台２の大きさは１５Ｑ ｍｍ Ｘ １５Ｑ ｍｍ、
角形スリットノズル（１５ＱＩ＋ｍ Ｘ ４０ｍｍ Ｘ
３０ｍｍ ） １は、長さ１１００Ｉｎ、巾１ ｍｍ
の噴射スリットを３本備えている。一対の反射ミラー（
１５０朋Ｘ３０ｍｍＸ５ｍｍ）５及び乙には、金メッキ
したステンレス板を用いた。ビーム入射窓７は直径５０
龍φ、またビーム吸収器（８０ｍｍφＸ １５０ ｍ、
ｍ ） ８の開口は５０ノルＷＬＸ２５朋である。
角形スリットノズル（１５ＱＩ＋ｍ Ｘ ４０ｍｍ Ｘ
３０ｍｍ ） １は、長さ１１００Ｉｎ、巾１ ｍｍ
の噴射スリットを３本備えている。一対の反射ミラー（
１５０朋Ｘ３０ｍｍＸ５ｍｍ）５及び乙には、金メッキ
したステンレス板を用いた。ビーム入射窓７は直径５０
龍φ、またビーム吸収器（８０ｍｍφＸ １５０ ｍ、
ｍ ） ８の開口は５０ノルＷＬＸ２５朋である。
先づ、鏡面何層したステンレス基板（４Ｑ ｍｍ Ｘ４
０ｍｍ×２ｍｒｎ）４枚を試料台２に並べ、チャンノく
−内にＨｅガスを充し、真空ポンプで排気して、２０Ｔ
Ｏｒｒに保った。次に、スリットノズル１カ）ら、Ｈｅ
で２０係に稀釈した５ＩＨ４ガｙ、 １ ｌ／ｍｖｒを
Ｈｅガス６／ｍＩ、Ｉと混合して噴射すると同時に、Ｃ
Ｏ２レーザビームＬをＺｎ５ｅ窓を透して相対する反射
ミラー６の表向に入射した。入射ヒ゛−ムのエネルギー
は５５ ｗａｔｔ、ビーム径は６ ｍｍφ、入射角は１
°である。約１５分間のビーム照射後、ステンレス基板
表面は鼠色に着色し、４６００ Ｘ程度のＳＩ膜力玉堆
積した。膜面は極めて清浄であるが、５ＩＨ４の流量を
３１７ｍｍに増加すると、多数の微粒子の耐着した膜面
となった。
０ｍｍ×２ｍｒｎ）４枚を試料台２に並べ、チャンノく
−内にＨｅガスを充し、真空ポンプで排気して、２０Ｔ
Ｏｒｒに保った。次に、スリットノズル１カ）ら、Ｈｅ
で２０係に稀釈した５ＩＨ４ガｙ、 １ ｌ／ｍｖｒを
Ｈｅガス６／ｍＩ、Ｉと混合して噴射すると同時に、Ｃ
Ｏ２レーザビームＬをＺｎ５ｅ窓を透して相対する反射
ミラー６の表向に入射した。入射ヒ゛−ムのエネルギー
は５５ ｗａｔｔ、ビーム径は６ ｍｍφ、入射角は１
°である。約１５分間のビーム照射後、ステンレス基板
表面は鼠色に着色し、４６００ Ｘ程度のＳＩ膜力玉堆
積した。膜面は極めて清浄であるが、５ＩＨ４の流量を
３１７ｍｍに増加すると、多数の微粒子の耐着した膜面
となった。
更に、ビームサイズ６朋×２５１ｎｍのＫｒＦエキシマ
ｌ／−ザ光Ｌ（波長２４９ ｎｍ 、繰返周波数２００
）ＩＺ 。
ｌ／−ザ光Ｌ（波長２４９ ｎｍ 、繰返周波数２００
）ＩＺ 。
平均出力８ｗａｔｔ）を、シリンｌ−゛ｌ）カルレンズ
で１．５ ｍ７ｎＸ ６．２ ｍｍに縮少した後、石英
入射窓７カ１ら水平に導入し、５ＩＣＩ！４蒸気を含ん
だＨｅガス気流中で多重反射走行を行なわせた。この結
果、３Ｉ］」Ｓ１ウ工ハ表面に予め形成しだ５１０２膜
（２０００久）の上に、１５００″Ａの非晶質Ｓｌ膜を
堆積した。
で１．５ ｍ７ｎＸ ６．２ ｍｍに縮少した後、石英
入射窓７カ１ら水平に導入し、５ＩＣＩ！４蒸気を含ん
だＨｅガス気流中で多重反射走行を行なわせた。この結
果、３Ｉ］」Ｓ１ウ工ハ表面に予め形成しだ５１０２膜
（２０００久）の上に、１５００″Ａの非晶質Ｓｌ膜を
堆積した。
反応性ガス状物の組成は、５ｉｃｚ４で飽和したＨｅ２
．０１膜ｍｌ７１．Ｈｅキャリヤガス４、Ｏｌ／ｍｍ、
圧力１０Ｔｏｒｒ 、 エキンマレーザ照射時間
約２０分で、膜表面は薄いコバルト色を呈した。
．０１膜ｍｌ７１．Ｈｅキャリヤガス４、Ｏｌ／ｍｍ、
圧力１０Ｔｏｒｒ 、 エキンマレーザ照射時間
約２０分で、膜表面は薄いコバルト色を呈した。
実施例２〈水平走査法〉
水平走査法により、ｓｎｏ、、膜面の製作を行なった。
第２図の十字チャンバー１７の一辺にスリットノズル１
１と真空吸気口１８を取付け、中央に試料台１２を固定
した。更に、これ等に直交するチャンバー辺のコーナー
の一つに、反Ｑｔ ５ラー直線駆動装置１４とレーザビ
ーム入射窓１９を、まだ、もう一つのコーナーにビーム
吸収器１５を配置した。
１と真空吸気口１８を取付け、中央に試料台１２を固定
した。更に、これ等に直交するチャンバー辺のコーナー
の一つに、反Ｑｔ ５ラー直線駆動装置１４とレーザビ
ーム入射窓１９を、まだ、もう一つのコーナーにビーム
吸収器１５を配置した。
ビーム入射窓１９には直径５０ｍｍφの石英板を嵌めた
。反射ミラー１６は寸法４０ｍｍｘ ３０ｙ＋ｍＸ ２
ｍｍの金メツキステンレス板である。ビーム吸収器（２
００朋×１００關Ｘ １５０ ｍｍ ） １５の開口寸
法は１６０ ａｍ Ｘ ３０ ｍｙｎで、その高さを対
向する反射ミラー１６の中心高に正しく合せた。また、
ビーム吸Ｘ（ 収益１５の内部には、数ｌの黒鉛板を角度をつけて配置
し、更に器壁を水冷した。
。反射ミラー１６は寸法４０ｍｍｘ ３０ｙ＋ｍＸ ２
ｍｍの金メツキステンレス板である。ビーム吸収器（２
００朋×１００關Ｘ １５０ ｍｍ ） １５の開口寸
法は１６０ ａｍ Ｘ ３０ ｍｙｎで、その高さを対
向する反射ミラー１６の中心高に正しく合せた。また、
ビーム吸Ｘ（ 収益１５の内部には、数ｌの黒鉛板を角度をつけて配置
し、更に器壁を水冷した。
次に、試料台（１５０ｍｍ ｘ １５０ ｍｍ ） １
２に、基板としてソーダガラス板（１ｏｏ ｕｉｍ ｘ
１．ｏｏ ｍｍ ｘ ２ ａｍ ）を置き、大気圧下
で、 スリットノズル１１から５ｎＣ１４蒸気と０２を
含むＮ２ガスを噴射した。噴射ガスの組成は、Ｓｎ Ｃ
ｊ？ ４飽和Ｎ２１１膜ｍＩ７＋、 ０２３１／ｎ１
Ｉ７１．キャリヤガスＮ２３１膜ｍｍである。同時に、
ＫｒＦエキシマレーザＬ（波長２４９ｎｍ、平均出力８
ｗａｔｔ、 ビームサイズ１．５ ｍｍ Ｘ ６．２
ａｍ ）を石英窓１９より導入し、ＩＨ２の速さでビー
ム反射ミラー１６の掃引駆動を開始した。掃引開始から
４分でガラス表面は銀白色を呈し、１５分後には紫赤色
に変り、更に、３０分でほぼ透明な濃緑色（３次干渉色
）の膜面が形成された。
２に、基板としてソーダガラス板（１ｏｏ ｕｉｍ ｘ
１．ｏｏ ｍｍ ｘ ２ ａｍ ）を置き、大気圧下
で、 スリットノズル１１から５ｎＣ１４蒸気と０２を
含むＮ２ガスを噴射した。噴射ガスの組成は、Ｓｎ Ｃ
ｊ？ ４飽和Ｎ２１１膜ｍＩ７＋、 ０２３１／ｎ１
Ｉ７１．キャリヤガスＮ２３１膜ｍｍである。同時に、
ＫｒＦエキシマレーザＬ（波長２４９ｎｍ、平均出力８
ｗａｔｔ、 ビームサイズ１．５ ｍｍ Ｘ ６．２
ａｍ ）を石英窓１９より導入し、ＩＨ２の速さでビー
ム反射ミラー１６の掃引駆動を開始した。掃引開始から
４分でガラス表面は銀白色を呈し、１５分後には紫赤色
に変り、更に、３０分でほぼ透明な濃緑色（３次干渉色
）の膜面が形成された。
このＳｎｏ ２膜の厚さは５７００″ｉに達したが、膜
表面には凹凸や、塊粒が存在し、光透過率は７５係に留
まった。また、スコッチテープによる耐着テストでは、
部分的に剥離が生じた。しかし、十字チャンバー１７の
天井窓（ｚｎＳｅ）を透して、ＣＯ２レーザビーム（直
径６ｍｍφ、出力２０ ｗａｔｔ ）テ、ガラス板表面
の掃引加熱を補助的に加えることにより、膜面の形成速
度、膜面の平坦性、光透過率及び基板に対する耐着性は
著るしく改善された。また、試料台１２に組込んだヒー
ターによシ、ガラス基板を２００°Ｃに補助加熱するこ
とによっても、同様の結果が確認された。
表面には凹凸や、塊粒が存在し、光透過率は７５係に留
まった。また、スコッチテープによる耐着テストでは、
部分的に剥離が生じた。しかし、十字チャンバー１７の
天井窓（ｚｎＳｅ）を透して、ＣＯ２レーザビーム（直
径６ｍｍφ、出力２０ ｗａｔｔ ）テ、ガラス板表面
の掃引加熱を補助的に加えることにより、膜面の形成速
度、膜面の平坦性、光透過率及び基板に対する耐着性は
著るしく改善された。また、試料台１２に組込んだヒー
ターによシ、ガラス基板を２００°Ｃに補助加熱するこ
とによっても、同様の結果が確認された。
第１図は本紀１の発明に使用する薄膜製造装置の実施例
を示す概要図、第２図は本紀２の発明に使用する薄膜製
造装置の実施例を示す概要図である。 １．１１・・・スリットノズル、２．１２・・・試料台
、５．６，１５．１６・・・レーザビーム反射ミラー、
１４・・・反射ミラー直線駆動装置。
を示す概要図、第２図は本紀２の発明に使用する薄膜製
造装置の実施例を示す概要図である。 １．１１・・・スリットノズル、２．１２・・・試料台
、５．６，１５．１６・・・レーザビーム反射ミラー、
１４・・・反射ミラー直線駆動装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 基板に沿って反応性ガス状物の板状気流を供給し
、該板状気流を横切ってレーザビームを前記基板に平行
に該板状気流中に入射し、該板状気流を横切りながら前
記レーザビームを反復反射せしめることを特徴とする薄
膜製造方法。 ２ 基板に沿って反応性ガス状物の板状気流を供給し、
該板状気流を横切ってレーザビームを前記基板に平行に
該板状気流中に入射しながら前記レーザビームの入射位
置を前記板状気流の長手方向に沿って移動せしめること
を特徴とする薄膜製造方法。 ３ 平坦な基板架台と、反応性ガス状物の板状気流を該
架台上の基板に沿って供給するスリットノズルとからな
り、前記板状気流の流れに沿った両側にレーザビーム反
射ミラーを夫々設けて、該反射ミラーの間でレーザビー
ムが前記板状気流を横断して反復反射するようにしたこ
とを特徴とする薄膜製造装置。 ４ 平坦な基板架台と、反応性ガス状物の板状気流を該
架台上の基板に沿って供給するスリットノズルとからな
り、前記板状気流の流れに沿った一方の側に直線状に駆
動可能なレーザビーム反射ミラーを、該反射ミラーに対
応する反対側にレーザビーム吸収器を夫々設け、前記反
射ミラーが直線状に移動しながら前記板状気流を横断し
て照射したレーザビームを前記レーザビーム吸収器が吸
収するようにしたことを特徴とする薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24761283A JPS59140368A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 薄膜製造方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24761283A JPS59140368A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 薄膜製造方法とその装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17343682A Division JPS5961920A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 薄膜製造方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59140368A true JPS59140368A (ja) | 1984-08-11 |
Family
ID=17166092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24761283A Pending JPS59140368A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 薄膜製造方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59140368A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232609A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レ−ザ・エピタキシアル薄膜形成装置 |
| JPS62218571A (ja) * | 1986-01-08 | 1987-09-25 | グレゴリ− エイ ロ−シユ | レ−ザ−誘導化学蒸着装置 |
| US4748045A (en) * | 1986-04-09 | 1988-05-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for photodeposition of films on surfaces |
| US4859496A (en) * | 1986-09-02 | 1989-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing an electrically-conductive transparent film |
| US4977855A (en) * | 1987-01-29 | 1990-12-18 | Tadahiro Ohmi | Apparatus for forming film with surface reaction |
| US5112647A (en) * | 1986-11-27 | 1992-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for the preparation of a functional deposited film by means of photochemical vapor deposition process |
| US5308651A (en) * | 1986-12-25 | 1994-05-03 | Kawasaki Steel Corp. | Photochemical vapor deposition process |
| US5851589A (en) * | 1986-06-28 | 1998-12-22 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method for thermal chemical vapor deposition |
| JP2010084218A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Asahi Glass Co Ltd | 光励起性物質の形成方法 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP24761283A patent/JPS59140368A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232609A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レ−ザ・エピタキシアル薄膜形成装置 |
| JPS62218571A (ja) * | 1986-01-08 | 1987-09-25 | グレゴリ− エイ ロ−シユ | レ−ザ−誘導化学蒸着装置 |
| US4748045A (en) * | 1986-04-09 | 1988-05-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for photodeposition of films on surfaces |
| US5851589A (en) * | 1986-06-28 | 1998-12-22 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method for thermal chemical vapor deposition |
| US4859496A (en) * | 1986-09-02 | 1989-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing an electrically-conductive transparent film |
| US5112647A (en) * | 1986-11-27 | 1992-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for the preparation of a functional deposited film by means of photochemical vapor deposition process |
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| JP2010084218A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Asahi Glass Co Ltd | 光励起性物質の形成方法 |
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