JPS6130028A - 気相成長法 - Google Patents
気相成長法Info
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- JPS6130028A JPS6130028A JP15065584A JP15065584A JPS6130028A JP S6130028 A JPS6130028 A JP S6130028A JP 15065584 A JP15065584 A JP 15065584A JP 15065584 A JP15065584 A JP 15065584A JP S6130028 A JPS6130028 A JP S6130028A
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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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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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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】
〔発明の分野〕
本発明は゛気相成長法、さらに詳しくは、基板上に半導
体あるいは酸化物などを所定の形状に堆積させる気相成
長法に関するものである。
体あるいは酸化物などを所定の形状に堆積させる気相成
長法に関するものである。
集積回路あるいは将来的な光集積回路を形成して行く上
で、基板上にＳｔ、 ＧａＡｓ、 ＳｉＯ２、ＧｅＯｌ
！、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体、Ｓｉ３ Ｎ ４な
どの窒化物絶縁体、ＡＩ、 Ｚｎ、 Ｃｄなどの金属を
任意形状に析出させる技術は不可欠といえる。
で、基板上にＳｔ、 ＧａＡｓ、 ＳｉＯ２、ＧｅＯｌ
！、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体、Ｓｉ３ Ｎ ４な
どの窒化物絶縁体、ＡＩ、 Ｚｎ、 Ｃｄなどの金属を
任意形状に析出させる技術は不可欠といえる。
従来、基板上に堆積物を任意形状に描画する技術として
は蒸着法や化合気相成長（以下ＣＶＤと称する）等によ
り、基板の所定部分に一様に堆積させ、その後写真食刻
およびエツチング工程を行い、不必要部分の除去を行う
方法が採られている。しかし、この方法においては、薄
膜形成過程に加えて写真食刻とエツチングとの２工程を
必要とするため、生産性が低いという重大に欠点を有す
る他、写真食刻およびエツチング過程で不純物の混入が
生じ、高純度の堆積物を形成することは困難であった。
は蒸着法や化合気相成長（以下ＣＶＤと称する）等によ
り、基板の所定部分に一様に堆積させ、その後写真食刻
およびエツチング工程を行い、不必要部分の除去を行う
方法が採られている。しかし、この方法においては、薄
膜形成過程に加えて写真食刻とエツチングとの２工程を
必要とするため、生産性が低いという重大に欠点を有す
る他、写真食刻およびエツチング過程で不純物の混入が
生じ、高純度の堆積物を形成することは困難であった。
また、堆積物の上にさらに別種の堆積物を形成する場合
、上の堆積物に行ったエツチングが下の堆積物層に悪影
響を及ぼすという欠点もあった。
、上の堆積物に行ったエツチングが下の堆積物層に悪影
響を及ぼすという欠点もあった。
さらにＣＶＤ法においては、堆積物層を形成する際、基
板を高温に加熱する必要があり、多層の形成を行う際、
下部の堆積層に悪影響を及ぼすという欠点がある。
板を高温に加熱する必要があり、多層の形成を行う際、
下部の堆積層に悪影響を及ぼすという欠点がある。
また、写真食刻およびエツチング工程を行わない方法と
して、メカニカルマスクを用いて蓄積あるいはＣＶＤを
行い、基板上に堆積物のパターンを形成する方法がある
。しかしこの方法においてもマスクにより基板が汚染さ
れる問題、あるいは描画精度向上のためマスクをできる
だけ基−に密着させる際基板ないし基板上の堆積物を損
傷させるおそれがあるという問題があるとともに、マス
クが高価であるという欠点があった。
して、メカニカルマスクを用いて蓄積あるいはＣＶＤを
行い、基板上に堆積物のパターンを形成する方法がある
。しかしこの方法においてもマスクにより基板が汚染さ
れる問題、あるいは描画精度向上のためマスクをできる
だけ基−に密着させる際基板ないし基板上の堆積物を損
傷させるおそれがあるという問題があるとともに、マス
クが高価であるという欠点があった。
このような従来の問題を解決するため、最近光励起ＣＶ
Ｄによる薄膜形成技術が注目されている。
Ｄによる薄膜形成技術が注目されている。
この方法は、通常のＣＶＤのように、基板を高温に加熱
する必要はなく、したがって堆積物に熱による悪影響を
及ぼす心配がなく、さらに膜形成速度は従来の蒸着法に
比べ１桁以上速く、通常のＣＶＤと同程度であるという
種々の長所を有する優れたＷＩ＃膜形成技術である。
する必要はなく、したがって堆積物に熱による悪影響を
及ぼす心配がなく、さらに膜形成速度は従来の蒸着法に
比べ１桁以上速く、通常のＣＶＤと同程度であるという
種々の長所を有する優れたＷＩ＃膜形成技術である。
光励起ＣＶＤ法による堆積物のパターン形成法としては
、大別して２つの方法がある。
、大別して２つの方法がある。
第１の方法は基板に垂直に基板在の吸収帯および原料ガ
スの透過領域に発振波長を有するレーザ光を照射し、基
板の所定部分のみを加熱し、熱分解あるいは熱反応によ
り基板上に堆積物のパターン化を行わせる方法である。
スの透過領域に発振波長を有するレーザ光を照射し、基
板の所定部分のみを加熱し、熱分解あるいは熱反応によ
り基板上に堆積物のパターン化を行わせる方法である。
このような方法の例としては、以下に挙げる例が報告さ
れている。
れている。
（ａｌ 南カリフォルニア大学のＣｈｒ ｉｓ ｔｅ
ｎｓｅｎ らは、ＳｊＯ＊基板ニｃｏｇ ｌｚ−ザ（Ｃ
−出力＝５ｕ）を照射し、Ｓｉｎ ａガスを熱分解させ
、５０μｍ幅のＳｉ■の細線を基板上に形成させた（Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ３２［４）、 Ｐ２Ｓ
５，１９７Ｂ ）。
ｎｓｅｎ らは、ＳｊＯ＊基板ニｃｏｇ ｌｚ−ザ（Ｃ
−出力＝５ｕ）を照射し、Ｓｉｎ ａガスを熱分解させ
、５０μｍ幅のＳｉ■の細線を基板上に形成させた（Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ３２［４）、 Ｐ２Ｓ
５，１９７Ｂ ）。
（ｂｌ マサチューセッツ工科大学のＥｈｒｌｉｃｈ
らは、Ｓｔ＊基板上Ａｒレーザ（照射 ０．５〜２０Ｍ
Ｗ／ｃＪ）を２．４〜１０μｍのビーム径で照射し、基
板を９０μｍ／Ｓの速度で移動させることにより、厚さ
数μ―、幅２〜２０μ−のＳｔの細線を形成させた（Ａ
ｐｐｌ、ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ３９（２１，Ｐ２Ｓ５
，１９８１）。
らは、Ｓｔ＊基板上Ａｒレーザ（照射 ０．５〜２０Ｍ
Ｗ／ｃＪ）を２．４〜１０μｍのビーム径で照射し、基
板を９０μｍ／Ｓの速度で移動させることにより、厚さ
数μ―、幅２〜２０μ−のＳｔの細線を形成させた（Ａ
ｐｐｌ、ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ３９（２１，Ｐ２Ｓ５
，１９８１）。
上述の方法においては基板に入射しているレーザ光は基
板をかねつするためにだけ利用されており、反応は熱反
応である。このような事実より、上述の方法は、熱反応
で堆積が進むという従来のＣＶＤと同様に考えることが
できる。このような方法の大きな欠点は、原料ガスの反
応エネルギを熱エネルギの形で供給するため基板を高温
に加熱する必要があり、通常のＣＶＤと同様に作製され
た薄膜に欠陥を生じ、またドーピングプフィールが崩れ
るとうい欠点を有している。
板をかねつするためにだけ利用されており、反応は熱反
応である。このような事実より、上述の方法は、熱反応
で堆積が進むという従来のＣＶＤと同様に考えることが
できる。このような方法の大きな欠点は、原料ガスの反
応エネルギを熱エネルギの形で供給するため基板を高温
に加熱する必要があり、通常のＣＶＤと同様に作製され
た薄膜に欠陥を生じ、またドーピングプフィールが崩れ
るとうい欠点を有している。
第２の方法は、前述の第１の方法と異なって、逆に原料
ガスの吸収帯に発振波長を有するレーザを基板に垂直に
所定部分に入射する方法である。
ガスの吸収帯に発振波長を有するレーザを基板に垂直に
所定部分に入射する方法である。
この方法においては反応エネルギとして光エネルギの形
で供給するため基板温度を高温にする必要がなく第１に
示した方法の欠点は除去される。
で供給するため基板温度を高温にする必要がなく第１に
示した方法の欠点は除去される。
このような方法の例としては下記に示すような例がある
。
。
（ａ） 先のマサチューセソツ工科大学のグループが
ＳｉＯ＊基板上にＡｒレーザ（ＣＷ出４カ＝４−）の第
２高調波を０．６μ蒙のスポットサイズで照射し、Ｃｄ
（ＣＨａ ） ｔｒを光り分解させ、１μＭ幅のＣｄの
細線を形成させている（ＩＥｆ！Ｌ Ｊ、口ｕｎｔｕｍ
Ｈ１ｅｃｔｒｏｎｎｓＱｌ！−１６，１２３３，１９
８０）。
ＳｉＯ＊基板上にＡｒレーザ（ＣＷ出４カ＝４−）の第
２高調波を０．６μ蒙のスポットサイズで照射し、Ｃｄ
（ＣＨａ ） ｔｒを光り分解させ、１μＭ幅のＣｄの
細線を形成させている（ＩＥｆ！Ｌ Ｊ、口ｕｎｔｕｍ
Ｈ１ｅｃｔｒｏｎｎｓＱｌ！−１６，１２３３，１９
８０）。
伽） 同マサチューセッツ工科大学のグループは同様に
してＴｉＣ１＆を光り分解させ、ＬｉＮｂＯ３基板上に
４μｍ幅のＴｉの細線を形成したという報告も行ってい
る（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４２（７１，Ｐ
２Ｓ５，１９８３）。
してＴｉＣ１＆を光り分解させ、ＬｉＮｂＯ３基板上に
４μｍ幅のＴｉの細線を形成したという報告も行ってい
る（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４２（７１，Ｐ
２Ｓ５，１９８３）。
この第２の方法は、第１の方法よりは優れているという
ことができるが、堆積速度の向上をはかるため入射用の
レーザ強度を上昇させると、基板が加熱され堆積層が熱
により損傷をうけるという欠点を有している。この対策
としては、上述の例において見られるように、基板とし
てレーザ光の発振波長に吸収帯をもたない基板材を選択
する必要がある。このような材質はＳｉＯ２、ＬｉＮｂ
０ ａなどの可視域で透明な絶縁体に限定され、半導体
プロセスで使用される可視域から紫外域にかけてバンド
間吸収を有するＳｉおよびＧａＡｓなどの半導体を基材
として使用することができないという欠点があり、半導
体プロセス分野においては用いにくいという問題があっ
た。
ことができるが、堆積速度の向上をはかるため入射用の
レーザ強度を上昇させると、基板が加熱され堆積層が熱
により損傷をうけるという欠点を有している。この対策
としては、上述の例において見られるように、基板とし
てレーザ光の発振波長に吸収帯をもたない基板材を選択
する必要がある。このような材質はＳｉＯ２、ＬｉＮｂ
０ ａなどの可視域で透明な絶縁体に限定され、半導体
プロセスで使用される可視域から紫外域にかけてバンド
間吸収を有するＳｉおよびＧａＡｓなどの半導体を基材
として使用することができないという欠点があり、半導
体プロセス分野においては用いにくいという問題があっ
た。
このほか、反応用光源と基板加熱用光源を分離し、共に
基板に照射する方法（特願昭５６−１６４５２３号）も
提案されているが、この方法も反応用光源を基板に照射
しているため、上述の反応用光源による基板加熱効果を
除去することができない。
基板に照射する方法（特願昭５６−１６４５２３号）も
提案されているが、この方法も反応用光源を基板に照射
しているため、上述の反応用光源による基板加熱効果を
除去することができない。
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、基板を加
熱することなく、良好な精度を有する堆積物パターンを
作製することができる方法を提供することを目的とする
。
熱することなく、良好な精度を有する堆積物パターンを
作製することができる方法を提供することを目的とする
。
したがって本発明による気相成長法は、基板表面上に原
料ガスを導き、前記基板上に堆積物を気相より・成長さ
せる気相成長法において、前記原料ガスを分解あるいは
反応させ得る波長を有する反応用レーザ光パルスを基板
に対し水平に照射するとともに、前記基板材の吸収領域
に波長を有する基板加熱用レーザ光パルスを前記基板の
被堆積領域に垂直に照射し、前記基板の被堆積領域のみ
加熱することにより、基板上に任意形状の堆積物を形成
させることを特徴とするものである。
料ガスを導き、前記基板上に堆積物を気相より・成長さ
せる気相成長法において、前記原料ガスを分解あるいは
反応させ得る波長を有する反応用レーザ光パルスを基板
に対し水平に照射するとともに、前記基板材の吸収領域
に波長を有する基板加熱用レーザ光パルスを前記基板の
被堆積領域に垂直に照射し、前記基板の被堆積領域のみ
加熱することにより、基板上に任意形状の堆積物を形成
させることを特徴とするものである。
本発明によれば、基板に直接高エネルギの光を高強度に
照射しなくてもよいため、基板の熱的損傷はなく、また
反応レーザ光に同期させて基板加熱を行っていりため、
原料ガスが反応している間、すなわち反応レーザ光パル
スが照射している間の基板の温度分布はほとんど崩れる
ことはなく、精度のよいパターンニングが可能であると
いう利点がある。
照射しなくてもよいため、基板の熱的損傷はなく、また
反応レーザ光に同期させて基板加熱を行っていりため、
原料ガスが反応している間、すなわち反応レーザ光パル
スが照射している間の基板の温度分布はほとんど崩れる
ことはなく、精度のよいパターンニングが可能であると
いう利点がある。
本発明によれば、前述のように、
■ 反応用レーザ光を直接基板に照射せずに、基板に水
平に入射し、加熱用光源を基板の所定部分に照射して部
分加熱を行うこと、 ■ 反応用レーザ光線をおよび基板加熱用レーザととも
にパルス化をし、チャンバ内には同期させて入射するこ
とを要部とするものである。
平に入射し、加熱用光源を基板の所定部分に照射して部
分加熱を行うこと、 ■ 反応用レーザ光線をおよび基板加熱用レーザととも
にパルス化をし、チャンバ内には同期させて入射するこ
とを要部とするものである。
従来の光励起ＣＶＤでは、前述のように反応用レーザ光
を基板に垂直に入射し、堆積物のパターン化を行ってい
る。この方法は原料ガスの分子が基板表面に衝突、吸着
し、その吸着種が反応用レーザ光のエネルギを得、分解
あるいは反応するという堆積モデルに基づいている。す
なわち、反応は表面反応であるというモデルである。
を基板に垂直に入射し、堆積物のパターン化を行ってい
る。この方法は原料ガスの分子が基板表面に衝突、吸着
し、その吸着種が反応用レーザ光のエネルギを得、分解
あるいは反応するという堆積モデルに基づいている。す
なわち、反応は表面反応であるというモデルである。
本発明による堆積メカニズムによれば、これとは異なり
、気相中で励起用レーザ光により原料分子は反応し基板
からの熱エネルギにより付着が進むというモデルである
。つまり本発明によるモデルは気相反応を主とするモデ
ルである。このため基板に直接反応用レーザ光を照射す
る必要はなく基板を加熱するだけでよい。
、気相中で励起用レーザ光により原料分子は反応し基板
からの熱エネルギにより付着が進むというモデルである
。つまり本発明によるモデルは気相反応を主とするモデ
ルである。このため基板に直接反応用レーザ光を照射す
る必要はなく基板を加熱するだけでよい。
このメカニズムにより反応が進むことの実例は既に数例
報告されている。コロラド人学のＰ、に、Ｂ。
報告されている。コロラド人学のＰ、に、Ｂ。
ｙｅｒらは、ＳｉＨａとＮＱＯを原料とし反応用レーザ
光源に゛したエキシマレーザ光（発振波長１９３ ｎｍ
）を基板に対し水平に入射し、基板をヒータで加熱する
ことにより、ＳｉＯ＊を堆積速度 ２００人／分で堆積
させている（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４０（
８）、Ｐ７１６．１９Ｂ２）。
光源に゛したエキシマレーザ光（発振波長１９３ ｎｍ
）を基板に対し水平に入射し、基板をヒータで加熱する
ことにより、ＳｉＯ＊を堆積速度 ２００人／分で堆積
させている（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４０（
８）、Ｐ７１６．１９Ｂ２）。
さらに本発明の■に述べたパターン化した堆積が可能で
あるとする根拠は、基板の加熱温度差により堆積速度に
顕著な差が見られる実験事実に基づいている。この効果
に関しては本発明者らは５ｉ１Ｇｅ、 ＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏａなどで堆積速度の基板温度依存性を調べている。
あるとする根拠は、基板の加熱温度差により堆積速度に
顕著な差が見られる実験事実に基づいている。この効果
に関しては本発明者らは５ｉ１Ｇｅ、 ＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏａなどで堆積速度の基板温度依存性を調べている。
後に詳述するＧｅについての測定結果を第１図に示す。
図において、堆積速度がアレニウス則に従うとして、横
軸に基板の絶対温度での逆数、縦軸に堆積速度の対数を
採った。また、上部の横軸は参考として基板温度（℃単
位）を示した。
軸に基板の絶対温度での逆数、縦軸に堆積速度の対数を
採った。また、上部の横軸は参考として基板温度（℃単
位）を示した。
この結果、堆積速度が基板温度に対して顕著に変化する
ことが確認された。
ことが確認された。
この結果をもとに、たとえば基板上で必要な温度差を算
出することができる。たとえば、基板上で１００℃の温
度差を形成できれば、２桁以上の堆積速度差を付けるこ
とが可能であり、また２００℃の温度差を形成できれば
、３桁以上の堆積速度の差をつけることが可能であるこ
とがわかる。
出することができる。たとえば、基板上で１００℃の温
度差を形成できれば、２桁以上の堆積速度差を付けるこ
とが可能であり、また２００℃の温度差を形成できれば
、３桁以上の堆積速度の差をつけることが可能であるこ
とがわかる。
次ぎに、基板加熱用レーザ光による基板加熱効果につい
て述べる。
て述べる。
まず、反応用レーザ光を基板に対し垂直に入射する方法
での基板上の温度を数値計算で求め、従来の方法の欠点
を明らかにする（計算にあたり、高橋清著「分子線エピ
タキシー技術」工業調査会出版）を参考にした）。
での基板上の温度を数値計算で求め、従来の方法の欠点
を明らかにする（計算にあたり、高橋清著「分子線エピ
タキシー技術」工業調査会出版）を参考にした）。
反応用レーザ光として、最適量も多く利用されているエ
キシマレーザ（＾ｒＦガス励起、１９３ ｒ＋ｍ発振）
を用いた場合を考える。基板はＳｉとした。
キシマレーザ（＾ｒＦガス励起、１９３ ｒ＋ｍ発振）
を用いた場合を考える。基板はＳｉとした。
Ｓｉの１９３ ｎｍでの吸着係数は１．５ Ｘ１０５で
ある。
ある。
通常反応に使用されるエキシマレーザのパワーは１パル
スあたり（半値幅 ６ ｎ５ｅｃ）のエネルギは０．２
５で、繰り返し周波数は１００ Ｈｚである。基板上で
のレーザ光の照射エネルギ密度を０．ＩＪ／ｃｌＡとす
ると、Ｓｉ基板上では瞬時に１．５ Ｘ１０４℃まで温
度が上昇するという結果かえられた。
スあたり（半値幅 ６ ｎ５ｅｃ）のエネルギは０．２
５で、繰り返し周波数は１００ Ｈｚである。基板上で
のレーザ光の照射エネルギ密度を０．ＩＪ／ｃｌＡとす
ると、Ｓｉ基板上では瞬時に１．５ Ｘ１０４℃まで温
度が上昇するという結果かえられた。
基板表面温度分布に関しては、実測することが困難で、
現在数値計算で求める以外に方法はないが、この計算結
果よりエキシマレーザを垂直に入射する方法では、基板
の熱破損が大きいことがわかる。
現在数値計算で求める以外に方法はないが、この計算結
果よりエキシマレーザを垂直に入射する方法では、基板
の熱破損が大きいことがわかる。
次ぎに本発明に前述の■により基板上に精度のよい微細
パターンが可能である根拠について述べる。基板はＳｔ
とする。
パターンが可能である根拠について述べる。基板はＳｔ
とする。
基板加熱用レーザ光のパルス幅を１０ｎｓｅｃとし、基
板上での照射エネルギ密度を０．９ Ｊ ／−とした。
板上での照射エネルギ密度を０．９ Ｊ ／−とした。
レーザの基板上でのスポットサイズは１μ鞘とした。こ
の条件での基板での温度分布の時間変化について求めた
計算結果を第２図に示す。
の条件での基板での温度分布の時間変化について求めた
計算結果を第２図に示す。
図の下部に基板加熱用レーザパルスの基板上における光
強度分布を示した。
強度分布を示した。
基板温度は基板加熱用レーザ発振の１０ｎｓｅｃ後に最
大となり、それ以後急速に温度分布は平滑化されるよう
すがみられる。
大となり、それ以後急速に温度分布は平滑化されるよう
すがみられる。
本発明いおいては、この基板温度が最高であり、しかも
温度分布が急峻な間に加熱用レーザに同期された反応用
レーザ光を発振し、気相中に反応種を生成させ、基板上
に堆積させる。この計算結果では、加熱用レーザ光の発
振１０ｎｓｅｃ後がもっとも基板温度が高いという結果
が得られており、この時点で反応用レーザ光を発振させ
るとよいことがわかる。反応用レーザとしてよく用いら
れるエキシマレーザではパルス幅が６ｎｓｅｃ程度であ
るので、この時間の間では基板上の温度分布は急峻なま
ま殆ど崩れないことから、本発明により精度のよい微細
加工が可能であることがわかる。
温度分布が急峻な間に加熱用レーザに同期された反応用
レーザ光を発振し、気相中に反応種を生成させ、基板上
に堆積させる。この計算結果では、加熱用レーザ光の発
振１０ｎｓｅｃ後がもっとも基板温度が高いという結果
が得られており、この時点で反応用レーザ光を発振させ
るとよいことがわかる。反応用レーザとしてよく用いら
れるエキシマレーザではパルス幅が６ｎｓｅｃ程度であ
るので、この時間の間では基板上の温度分布は急峻なま
ま殆ど崩れないことから、本発明により精度のよい微細
加工が可能であることがわかる。
つぎに実施例を説明する。
実施例Ｉ
Ｓｉ基板上にＧｅをパターン堆積させた。
第３図において基板加熱用光源１としてルビーレーザ（
パルス幅 ５０ｎｓｅｃ、 ＩＪ／ｃｄ）を用い、反応
用光源２としてエキシマレーザ（パルス幅 ６ｎｓｅｃ
、 ０．Ｉ Ｊ／ｃＪ）を用いた。
パルス幅 ５０ｎｓｅｃ、 ＩＪ／ｃｄ）を用い、反応
用光源２としてエキシマレーザ（パルス幅 ６ｎｓｅｃ
、 ０．Ｉ Ｊ／ｃＪ）を用いた。
共通りロック１）を用いて各レーザに可変遅延回路１２
を通し、タイミングパルスを送り、レーザ間の同期をと
った。共通りロック１）のタイミングパルスを発する周
期はＯ〜１００ Ｈｚ、可変遅延回路１２の遅延時間は
１０ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃのものを用いた。
を通し、タイミングパルスを送り、レーザ間の同期をと
った。共通りロック１）のタイミングパルスを発する周
期はＯ〜１００ Ｈｚ、可変遅延回路１２の遅延時間は
１０ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃのものを用いた。
基板加熱用レーザ光はマイコン１３により制御された光
線操作系３により光線制御し、ミラー５を会して反応湿
９内の基板８の上に照射した。
線操作系３により光線制御し、ミラー５を会して反応湿
９内の基板８の上に照射した。
また反応用レーザ光は２枚のシリンドリカルレンズ４を
用いてｌｍＸ３ｃｍ程度に絞り、基板８に水平に入射し
た。基板８には２インチＳｔウェハを用いた。
用いてｌｍＸ３ｃｍ程度に絞り、基板８に水平に入射し
た。基板８には２インチＳｔウェハを用いた。
ルビーレーザは基板８上では０．２ Ｊ／ｃｄの光強
度密度であった。また、エキシマレーザの発振のタイミ
ングをルービレーザの発振より１０ｎｓｅｃ遅延させた
。
度密度であった。また、エキシマレーザの発振のタイミ
ングをルービレーザの発振より１０ｎｓｅｃ遅延させた
。
堆積条件は以下の通りであった。
Ｇｅｌ Ａガスの流量 ２０ ｃｃ／１Ｉｌ
ｉｎ（ＧｅＨ４５％、Ｎ２９５％） Ｎ２フロー流量 ４００ｃｃ／ｍｉｎ反応
湿圧力れ １０Ｔｏｒｒ上述の条件で
ルビーレーザを５０μｍ／の操作速度でＳｉ基板上を操
作し、Ｇｅの線状パターンを作製した。
ｉｎ（ＧｅＨ４５％、Ｎ２９５％） Ｎ２フロー流量 ４００ｃｃ／ｍｉｎ反応
湿圧力れ １０Ｔｏｒｒ上述の条件で
ルビーレーザを５０μｍ／の操作速度でＳｉ基板上を操
作し、Ｇｅの線状パターンを作製した。
その結果、３μｍ幅のＧｅパターンを作製することがで
きた。この時の堆積量は１μｍであった。
きた。この時の堆積量は１μｍであった。
実施例２
第４図は実施例２を実施するための装置の概略図である
が、このずより明らかなように、基板加熱用光源１とし
てＣＷ発振Ａｒレーザ（（Ｊ出力＝２）を用い、この基
板加熱用光源１を光スィッチ１４を介し光線操作系３に
接続することにより、レーザ光をパルス化した。
が、このずより明らかなように、基板加熱用光源１とし
てＣＷ発振Ａｒレーザ（（Ｊ出力＝２）を用い、この基
板加熱用光源１を光スィッチ１４を介し光線操作系３に
接続することにより、レーザ光をパルス化した。
また共通りロック１）を遅延回路１）を介して反応用光
源２および光スィッチ１４に接続し、各レーザ間が同期
するようにした。
源２および光スィッチ１４に接続し、各レーザ間が同期
するようにした。
実施例１と同じ条件で、Ｓｉ基板上にＧｅパルスを作製
した。
した。
このような光スイツチによりパルス化した場合には、２
μｍ幅程鹿のＧｅ線状パターンが作製された。このとき
の堆積量は１０００人であった。
μｍ幅程鹿のＧｅ線状パターンが作製された。このとき
の堆積量は１０００人であった。
比較例
基板加熱用光源としてＣＷ発振のままの（したがってパ
ルス化していない）レーザを用いＳｉ基板上にＧｅパタ
ーンを形成させた。形成条件は実施例１と同様であった
。
ルス化していない）レーザを用いＳｉ基板上にＧｅパタ
ーンを形成させた。形成条件は実施例１と同様であった
。
堆積を行った結果、Ｇｅ線状パターンは幅が１０μｍ以
上であり、堆積量も１０Å以下であった。
上であり、堆積量も１０Å以下であった。
上述の比較例より本発明の微細効果が大きいことがわか
る。
る。
以上説明したように、本発明により基板に直接短波長、
高エネルギの光を高強度に照射しなくてもよいため、基
板の熱的損傷はなく、また反応レーザ高に同期させて基
板加熱を行っているため、原料ガスが反応している間、
つまり反応用レーザ高パルスが照射している間の基板の
温度分布は殆ど崩れず、精度のよいパターンニングが可
能であるという利点がある。
高エネルギの光を高強度に照射しなくてもよいため、基
板の熱的損傷はなく、また反応レーザ高に同期させて基
板加熱を行っているため、原料ガスが反応している間、
つまり反応用レーザ高パルスが照射している間の基板の
温度分布は殆ど崩れず、精度のよいパターンニングが可
能であるという利点がある。
第１図はＧｅの堆積速度の基板温度依存性の実験結果を
示すグラフ、第２図は基板上での温度分布の時間変化の
計算例のグラフ、第３図は本発明の方法の一実施例を実
施するための装置の一例の概略図、第４図は他の実施例
を実施するための装置の概略図である。 １ ・・・基板加熱用光源、２ ・・・反応用光源、３
・・・光線制御系、４ ・・・シリンドリカルレンズ
、５ ・・・ミラー、６ ・・・原料ガス供給系、７
・・・排気系、８ ・・・基板、９ ・・・反応室、１
０・・・透過窓、１）・・・共通りロック、１２・・・
可変遅延回路、１３・・・マイコン、１４・・・光スィ
ッチ。
示すグラフ、第２図は基板上での温度分布の時間変化の
計算例のグラフ、第３図は本発明の方法の一実施例を実
施するための装置の一例の概略図、第４図は他の実施例
を実施するための装置の概略図である。 １ ・・・基板加熱用光源、２ ・・・反応用光源、３
・・・光線制御系、４ ・・・シリンドリカルレンズ
、５ ・・・ミラー、６ ・・・原料ガス供給系、７
・・・排気系、８ ・・・基板、９ ・・・反応室、１
０・・・透過窓、１）・・・共通りロック、１２・・・
可変遅延回路、１３・・・マイコン、１４・・・光スィ
ッチ。
Claims (2)
- （１）基板表面上に原料ガスを導き、前記基板上に堆積
物を気相より成長させる気相成長法において、前記原料
ガスを分解あるいは反応させ得る波長を有する反応用レ
ーザ光パルスを基板に対し水平に照射するとともに、前
記基板材の吸収領域に波長を有する基板加熱用レーザ光
パルスを前記基板の被堆積領域に垂直に照射し、前記基
板の被堆積領域のみ加熱することにより、基板上に任意
形状の堆積物を形成させることを特徴とする気相成長法
。 - （２）前記基板加熱用レーザ光発振により基板温度が最
大になるときに反応用レーザ光が発振するように、基板
加熱用レーザ光および反応用レーザ光を同期せしめたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相成長法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15065584A JPS6130028A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15065584A JPS6130028A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130028A true JPS6130028A (ja) | 1986-02-12 |
Family
ID=15501591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15065584A Pending JPS6130028A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130028A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158136A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Sony Corp | 気相成長方法 |
| US4711790A (en) * | 1985-07-17 | 1987-12-08 | Nec Corporation | Optical CVD method with a strong optical intensity used during an initial period and device therefor |
| WO1988005087A1 (en) * | 1986-12-25 | 1988-07-14 | Kawasaki Steel Corporation | Optical cvd process |
| 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 |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP15065584A patent/JPS6130028A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158136A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-17 | Sony Corp | 気相成長方法 |
| US4711790A (en) * | 1985-07-17 | 1987-12-08 | Nec Corporation | Optical CVD method with a strong optical intensity used during an initial period and device therefor |
| 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 |
| WO1988005087A1 (en) * | 1986-12-25 | 1988-07-14 | Kawasaki Steel Corporation | Optical cvd process |
| EP0298126A1 (en) * | 1986-12-25 | 1989-01-11 | Kawasaki Steel Corporation | Optical cvd process |
| EP0298126B1 (en) * | 1986-12-25 | 1994-06-15 | Kawasaki Steel Corporation | Optical cvd process |
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