JPS60260125A - 半導体基板の選択的加工方法 - Google Patents

半導体基板の選択的加工方法

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JPS60260125A
JPS60260125A JP11458384A JP11458384A JPS60260125A JP S60260125 A JPS60260125 A JP S60260125A JP 11458384 A JP11458384 A JP 11458384A JP 11458384 A JP11458384 A JP 11458384A JP S60260125 A JPS60260125 A JP S60260125A
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energy beam
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reaction chamber
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Kenichi Gomi
五味 憲一
Kenichi Soma
憲一 相馬
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Hitachi Ltd
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    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/48Chemical 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は化学的な選択的加工装置に係り、特に化学的気
相析出反応(Chemical Vapor Depo
sition)を選択的に起こさせるためにエネルギー
ビームを用いる技術に関する。
〔発明の背景〕
従来から、有機金属化合物と接触している基板表面にレ
ーザ光を照射すると、光化学反応により基板表面に金属
の薄膜が形成することが知られている。(例えばApp
l、 Phys、 Lett、 35(2)、 175
(1979))また、有機金属化合物とN O2または
NxOのようなガスを基板表面に接触させながら、レー
ザ光を照射すると、基板表面に化合物半導体の薄膜が形
成されることが知られている。(例えばAppl、 P
hys、 Lett、 42(8)、 662(198
3))例えば、特開昭58−165330号公報に示さ
れている従来技術を第1図に参照して述べる。
第1図において反応室7内のステージ11上に設置され
た半導体基板12は、ガス導入口9から導入されるガス
と接触する。
レーザー光源1から発振したレーザー光は色素2を通り
、位置制御系5によって駆動されるミラー6を介して、
反応室7の入射窓8を通して半導体基板12上に照射さ
れ、半導体基板12上に薄膜が形成される。
上記従来技術では、レーザー光による光化学反応で生成
する析出物が半導体基板12のみならず、反応室7の入
射窓8の内側に付着し、その結果、レーザー光の透過量
を減少させるために、入射窓8の汚れを常にモニターす
る装置17.18が必要であり、そのモニターリングに
より入射窓を定期的に交換しなければならないという問
題点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、反応室の入射窓の汚れを考慮する必要
のない選択的加工装置を提供することである。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、反応ガス中にエネルギー源よりエネル
ギービームが外部に出力される部分が設けられることで
ある。
本発明の好ましい実施例としては、エネルギー源よりエ
ネルギービームが外部に出力される部分を反応ガス中で
かつ、被加工物の表面の近傍に設けることにある。
〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1の実施例を第2図に示す。
反応室20内には半導体基板34のような被加工物がス
テージ36上に支持されている。このステージ36は必
要であればヒーター38によって加熱され、基板34を
所定の温度に加熱することが可能である。レーザ光源2
2から出る光はファイバー24によって反応室20内に
導かれ、ガス導入管26から供給される反応ガスはフレ
キシブルチューブ42によって基板34上に導かれる。
上記ファイバー24とフレキシブルチューブ42は、コ
ンピューター30と制御系28によってコントロールさ
れて動く制御指示部32に固定され、被加工物である基
板34上に任意のパターンまたは薄膜を形成することが
できる6 基板34上に導かれるエネルギービームとしては本実施
例ではレーザ光源を用いているが、他のエネルギービー
ム、例えば水銀ランプ、クセノンランプ、 S OR(
Synchrotoron 0rbital Redi
ation。
シンクロトロン放射光)等を用いても同様の効果が得ら
れる。本実施例で示したレーザ光源としては固体レーザ
、気体レーザ、エキシマレーザ、また上記レーザと組合
わせた色素レーザ等を用いることができる。光を導くフ
ァイバーとしてはガラスファイバー、石英ファイバー、
その他のファイバーを使用することができる。
本実施態様ではN d −Y A G (Yttriu
m訂uminumGarnet)レーザから発振する1
、06 μmの倍波である532nmの光を用いている
。出力約10We 10Pulse/sec、ビーム径
8mであり、これをレンズ系を用いて4ガラスフアイバ
ー(コア径10100uに集束されて基板34上に照射
される。反応ガスとしてはトリメチルガリウム(G a
 CCH3)3 )とアルシン(AsH3)の混合カス
ヲ用イ、300℃に加熱された基板上にGa1gの膜を
約1μm/milの速度で成長させることができた。
本実施例の効果は、基板34上で最も反応ガス濃度が高
くなるようにでき、しかも基板上の必要部分のみにエネ
ルギービームを直接照射することができ、従来のように
反応室に設けられた窓を介して基板34上にエネルギー
ビームを照射する必要がないことである。このため、従
来技術の欠点であった反応室の窓に析出物が形成し、エ
ネルギービームの透過率を低下させるということを回避
できる。
さらに、他の効果は、′ファイバー24の長さを調節す
れば、エネルギー源22の場所を選ばないということで
ある。たとえば、実験装置とエネルギー源22が別の部
屋にあっても、ファイバー22で接続すればかまわない
。ファイバー24は複数本束ねることにより、基板34
上でのエネルギービームの径を任意に選定することがで
きる。
また、ファイバー24の先端にレンズ機能を持つ付属品
を設けてエネルギービームを絞って、基板34上を照射
するととも可能である。
駆動系に関してはいろいろな手段が考えられ、本実施例
ではファイバー24を移動したが、基板34を支持して
いるステージ36′をコンピューター30および制御系
28でコントロールしながら移動することも可能である
さらに、基板34の支持方向としては、本実施例に示し
たように、基板34を水平に保つ必要はなく、基板34
を垂直、または任意の角度に保持してもかまわない。
本実施例において、エネルギー源として波長514.5
nmを持つアルゴンイオンレーザ(例えば、出力約IW
、ビーム径500μm)を用いてもかまわない。このレ
ーザから発振する光の倍波である257nmの光を石英
ファイバー24で基板34上に照射し、ガス導入管26
からジメチルカドミウム(Cd (CH3)2 )を反
応室20の出口が5 Torrになるように供給した場
合、基板34上にCdの膜を約1200人/+ninの
速度で形成することができた。
以上’YAGレーザ、アルゴンイオンレーザをエネルギ
ービーム源とする実施例を示したが、他のレーザ、例え
ばCO2レーザ、N2レーザ、半導体レーザ、エキシマ
レーザ、色素レーザ、化学レーザ等の任意のレーザをエ
ネルギービーム源とすることができる。さらに、エネル
ギービーム源の指向性をあまり必要としない場合は、水
銀灯、クセノンランプ等の光源もエネルギービーム源と
して用いることが可能である。
上記のエネルギービームの中で色素レーザはレーザ光を
発振できると共に、色素の種類を変えることにより、紫
外から赤外領域までに渡って任意の波長の光を発振させ
ることが可能であり、特に有用である。色素レーザはY
AGレーザ、エキシマレーザ等を励起光源として用いる
のが一般的である。また、約300nm以下の短波長の
光は培波結晶を用いて発振させることが可能である。
この任意の波長を持つレーザ光を発振させることができ
るという特徴の有意性は、次のように示すことができる
。例えば、本発明の実施態様に従って反応ガスとして有
機金属化合物を用いて、それから金属を基板上に析出さ
せる場合、有機金属化合物には光を最もよく吸収する光
の吸収帯が存在する。第3図に一例としてジメチルカド
ミウムの紫外吸収スペクトルを示す。この図から明らか
なように、このガスは波長約270nm以上の長波長の
光は透過してしまい、光化学反応によってジメチルカド
ミウムを分解して、基板上に金属カドミウムを析出させ
るためには、約270nm以下の短波長を光を照射させ
る必要がある。色素レーザを用いないで上記の波長の光
を発振させるには、例えばエキシマレーザ(KrF24
8nm。
A r F 193 n m等)やアルゴンイオンレー
ザの倍波257nm等があるが、これらは上記の波長だ
けの光しか発振させることができないが、エキシマレー
ザ(例えばXeCQ 308 n m)やYAGレーザ
と色素レーザを組合せ、さらに倍波結晶を用いることに
より、約210nm以上の任意の波長の光を発振させる
ことができ、任意の吸収係数に合致した波長の光を反応
ガスに照射させることが可能となる。
上記の効果としては1反応ガス毎にそのガスの吸収帯に
合致した波長の光を照射して基板上に化合物を析出させ
ることが可能となる。この場合、複数の反応ガスを反応
室に導入しても、それぞれの反応ガスの吸収帯に合致し
た波長と強度を持つ光を選択して照射することにより、
複数の反応ガスの中で特定の反応ガスだけを選択的に反
応させることも可能である。
この場合、波長と強度を任意にコントロールできるエネ
ルギービームであれば、上記と同様の効果が可能となる
。また、エネルギービームを導くファイバーはエネルギ
ービームの波長により、その径と種類を変えて、エネル
ギー損失を最小にすることができる。
第4図には本発明の他の実施態様を示す。第2図と異な
るのは第5図に示すようにエネルギービームを導くファ
イバー24と同心円状に反応ガス導入管26及び27を
設けたものである。ガス導入管26及び27からは異な
る種類の反応ガスを導入することもできるし、不活性ガ
スと反応ガスの組合せも可能である。また、エネルギー
ビームを導くファイバー24もファイバーを束ねること
により任意の太さと形状にすることが可能である。
反応ガスの組合せとしては、基板上に形成させる化合物
の種類により、任意の組合せが可能となる。例えば、ジ
メチルアニンとN20またはN Ozを供給し、エキシ
マレーザ(KrF248nm)を照射することにより、
基板上にZnOの薄膜を形成することができる。さらに
、シランガスと酸化剤(例えばN20)との組合せでは
基板上にSiO□の薄膜を形成することができる。また
、シリコン半導体基板上に酸素またはアンモニアガスを
導入しながら、本実施態様にて、エネルギービームを照
射することにより、シリコン半導体基板上に酸化膜ある
いは窒化膜を形成させることも可能である。
本発明は上記の実施態様に限られるだけではなく、エネ
ルギービームをファイバーによって被加工基板上に導く
ことにより、被加工物表面のエツチング、ドーピング、
アニーリングといった加工法にも同様の効果を得ること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エネルギー源よりエネルギービームが
外部に出力される部分が被加工物基板の近傍に設けられ
でいるので、エネルギービームを透過させる窓が不要で
、その窓への化合物の付着による透過声の低下率の問題
がない選択的加工装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来技術を示す概略図、第2図は本発明の一実
施態様を示す概略図、第3図はジメチルカドミウムの吸
光度の波長依存性を示す特性図、第4図は本発明の第2
の実施態様を示す概略図、第5図はエネルギービーム及
び反応ガスの出口を示す概略図である。 22・・・レーザ光源、24・・・ファイバー、30・
・・コンピューター、32・・・制御指示部、34・・
・基板、36・・・ステージ、38・・・ヒーター、4
2・・・フレキシブルチューブ。 代理人 弁理士 高橋明夫 率1図 9

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、反応ガスと接触する半導体基板上にエネルギー源よ
    り出力されるエネルギービームを照射して選択的に加工
    する方法に於いて、上記エネルギー源より上記エネルギ
    ービームが外部に出力される部分を上記被加工物の表面
    の近傍に設けることを特徴とする半導体基板の選択的加
    工方法。
JP11458384A 1984-06-06 1984-06-06 半導体基板の選択的加工方法 Pending JPS60260125A (ja)

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Cited By (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988006494A1 (en) * 1987-03-02 1988-09-07 Fudim Efrem V Method and apparatus for production of three-dimensional objects by photosolidification
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