JPS62183111A - レ−ザｃｖｄ装置 - Google Patents
レ−ザｃｖｄ装置Info
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- JPS62183111A JPS62183111A JP2479986A JP2479986A JPS62183111A JP S62183111 A JPS62183111 A JP S62183111A JP 2479986 A JP2479986 A JP 2479986A JP 2479986 A JP2479986 A JP 2479986A JP S62183111 A JPS62183111 A JP S62183111A
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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
本発明は、レーザ光を光源として光分解により原料ガス
を分解し、分解により生成された活性種を基板に堆積さ
せて薄膜を形成するレーザＣＶＤ装置に関する。
を分解し、分解により生成された活性種を基板に堆積さ
せて薄膜を形成するレーザＣＶＤ装置に関する。
この種のレーザＣＶＤ装置として、従来用いられてきた
装置を第２図、第３図に示す、エキシマレーザのような
紫外光レーザ１を光源とし、レーザビーム２を窓３を介
して反応槽４内に導入する。 反応槽４内にはサセプタ５に取付けられた基板６があり
、ヒータ７により基板は任意の温度に設定される。原料
ガスとしてはシリコン膜を形成する場合にはシラン系ガ
ス （ＳｉＨ□、 ５ｉｚＨｂ ）を母ガスとし、これ
に希釈用ガス （ｒ５ガスや８ｍ）あるいは窒化膜や酸
化膜の場合にはＮ！や０２を混合したものを用いる。こ
れらの原料ガスは原料ガス供給口８より排気口９によっ
て真空排気される反応槽４内に供給され、レーザビーム
２と光化学反応を起こして活性種を生成する。これらの
活性種は基板に堆積し薄膜を形成する。この場合レーザ
ビームの照射法としては第２図のように基板に直接照射
する方法や、第３図のように基板の近傍を照射する方法
がある。 しかしこれらの方法では、レーザビームが反応槽内の極
く一部しか通過せず、活性種の生成効率が小さいこと、
および原料ガスのうちで特定の反応だけを選択したり複
数種の原料ガスを用いて合金薄膜を形成するときの組成
比の制御を広い範囲で行うことが容易ではない等、いわ
ゆる反応の可制御性が悪いといった問題点がある。 本発明者は、こうした従来装置の問題点を解決してラジ
カルジェットをレーザにより形成して成膜する方法を発
明し、既に特願昭６０−６５９４５号により特許出願し
ている。第４図はその方法の原理図を示すもので、第２
．第３図と共通の部分には同一の符号が付されている。 すなわち、サセプタ５上の基板６に対向するように、原
料ガスを噴出させるための、原料ガス導管１１に連通ず
るノズル１２が取付けられており、レーザ光２がレンズ
１３により窓３を通じてそのノズルの先端部に集光され
ている０反応槽４の内部は、ノズル１２から噴出したガ
ス流を自由膨張流２２とするため真空排気口９を介して
高排気速度の真空ポンプで排気されている。 第５図にラジカル流を得るために用いられるノズル１２
の断面図を示す、オリフィス２１から噴出される原料ガ
スは、レーザ光２と光化学反応を起こしラジカルを生成
し、ラジカル流２２を形成する。 オリフィス２１はニードルバルブ２３によりレーザパル
スに同期して開閉されるようになっている。レーザ光源
として＾ｒＦエキシマレーザのような紫外レーザを用い
る場合の代表的なパルスレートは数十パルス７秒であり
、バルブ２３もこれに同期して開かれ、バルブが開いて
いる時間はできるだけ短くする （１５ｓｅｃ） 、こ
うして得られたラジカル流２２は基板６に吹付けられ基
板上に堆積して薄膜を形成する。 しかし、いくつかの異なった種類の原料ガスを用いて異
種の薄膜を積層させたり、あるいは任意の組成の合金あ
るいは多成分物質の薄膜を形成する必要のあるデバイス
の作成の場合には、このような装置ではなお操作性や制
御性に難点があった。
装置を第２図、第３図に示す、エキシマレーザのような
紫外光レーザ１を光源とし、レーザビーム２を窓３を介
して反応槽４内に導入する。 反応槽４内にはサセプタ５に取付けられた基板６があり
、ヒータ７により基板は任意の温度に設定される。原料
ガスとしてはシリコン膜を形成する場合にはシラン系ガ
ス （ＳｉＨ□、 ５ｉｚＨｂ ）を母ガスとし、これ
に希釈用ガス （ｒ５ガスや８ｍ）あるいは窒化膜や酸
化膜の場合にはＮ！や０２を混合したものを用いる。こ
れらの原料ガスは原料ガス供給口８より排気口９によっ
て真空排気される反応槽４内に供給され、レーザビーム
２と光化学反応を起こして活性種を生成する。これらの
活性種は基板に堆積し薄膜を形成する。この場合レーザ
ビームの照射法としては第２図のように基板に直接照射
する方法や、第３図のように基板の近傍を照射する方法
がある。 しかしこれらの方法では、レーザビームが反応槽内の極
く一部しか通過せず、活性種の生成効率が小さいこと、
および原料ガスのうちで特定の反応だけを選択したり複
数種の原料ガスを用いて合金薄膜を形成するときの組成
比の制御を広い範囲で行うことが容易ではない等、いわ
ゆる反応の可制御性が悪いといった問題点がある。 本発明者は、こうした従来装置の問題点を解決してラジ
カルジェットをレーザにより形成して成膜する方法を発
明し、既に特願昭６０−６５９４５号により特許出願し
ている。第４図はその方法の原理図を示すもので、第２
．第３図と共通の部分には同一の符号が付されている。 すなわち、サセプタ５上の基板６に対向するように、原
料ガスを噴出させるための、原料ガス導管１１に連通ず
るノズル１２が取付けられており、レーザ光２がレンズ
１３により窓３を通じてそのノズルの先端部に集光され
ている０反応槽４の内部は、ノズル１２から噴出したガ
ス流を自由膨張流２２とするため真空排気口９を介して
高排気速度の真空ポンプで排気されている。 第５図にラジカル流を得るために用いられるノズル１２
の断面図を示す、オリフィス２１から噴出される原料ガ
スは、レーザ光２と光化学反応を起こしラジカルを生成
し、ラジカル流２２を形成する。 オリフィス２１はニードルバルブ２３によりレーザパル
スに同期して開閉されるようになっている。レーザ光源
として＾ｒＦエキシマレーザのような紫外レーザを用い
る場合の代表的なパルスレートは数十パルス７秒であり
、バルブ２３もこれに同期して開かれ、バルブが開いて
いる時間はできるだけ短くする （１５ｓｅｃ） 、こ
うして得られたラジカル流２２は基板６に吹付けられ基
板上に堆積して薄膜を形成する。 しかし、いくつかの異なった種類の原料ガスを用いて異
種の薄膜を積層させたり、あるいは任意の組成の合金あ
るいは多成分物質の薄膜を形成する必要のあるデバイス
の作成の場合には、このような装置ではなお操作性や制
御性に難点があった。
本発明は、上述の欠点を除き、異なった種類の原料ガス
をノズルから噴出させ、レーザビームを照射してラジカ
ルジェットを形成し、大面積の基板上に均一な異種の薄
膜の積層、合金薄膜あるいは多成分物質薄膜を成膜する
ための操作性や制御性の良好なレーザＣＶＤ装置を提供
することを目的とする。
をノズルから噴出させ、レーザビームを照射してラジカ
ルジェットを形成し、大面積の基板上に均一な異種の薄
膜の積層、合金薄膜あるいは多成分物質薄膜を成膜する
ための操作性や制御性の良好なレーザＣＶＤ装置を提供
することを目的とする。
本発明は、真空排気可能な反応槽と、反応槽内部に配置
された基板支持体と、反応槽の壁を貫通し先端に噴出方
向が基板支持体に向かうノズルを存する原料ガス導管と
、反応槽外に配置されたレーザ光源と、該光源からのレ
ーザ光を集光してノズル近傍にその噴出方向に垂直に入
射させる光学系および反応槽の壁の窓を備えたものにお
いて、原料ガス導管が複数であり、各ノズルがレーザ光
入射方向に並んで配列され、基板支持体が基板面が同一
平面内にあるように移動可能なものであり、これによっ
て各ノズルから異種の原料ガスを同時あるいは順次噴射
させることができ、移動される基板上に一面に均一な合
金薄膜や新材料ｍｓの形成を行うことが可能になる。な
おノズル近傍に対してレーザ光入射側と反対側に凹面鏡
を備えることはノズル近傍を通過したレーザ光を有効に
利用することを可能にする。
された基板支持体と、反応槽の壁を貫通し先端に噴出方
向が基板支持体に向かうノズルを存する原料ガス導管と
、反応槽外に配置されたレーザ光源と、該光源からのレ
ーザ光を集光してノズル近傍にその噴出方向に垂直に入
射させる光学系および反応槽の壁の窓を備えたものにお
いて、原料ガス導管が複数であり、各ノズルがレーザ光
入射方向に並んで配列され、基板支持体が基板面が同一
平面内にあるように移動可能なものであり、これによっ
て各ノズルから異種の原料ガスを同時あるいは順次噴射
させることができ、移動される基板上に一面に均一な合
金薄膜や新材料ｍｓの形成を行うことが可能になる。な
おノズル近傍に対してレーザ光入射側と反対側に凹面鏡
を備えることはノズル近傍を通過したレーザ光を有効に
利用することを可能にする。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を示し、第２
ないし第５図と共通の部分には同一の符号が付されてい
る。この装置では、第１図（Ｉｌｌに示すように反応槽
４の窓３から入射するレーザ光２はレンズ１３によりノ
ズル集合体２０近傍に集光され、レーザパルスに同期し
てノズル集合体２０のノズルから噴射される原料ガスを
分解してラジカル噴流２２を形成する０反応槽４内は、
ノズルからの噴射ガスが自由膨張流を形成するのに十分
な真空度に保たれるように常に真空ポンプで排気されて
いる。ヒ−夕により任意の温度に設定可能なサセプタ５
上に置かれた基板６は、ノズル集合体２０に対向するよ
うに設置されており、ノズルから噴射されたラジカルが
基板６に付着して基板上に膜を形成する。 サセプタ５は移動可能で、基板を同一平面内で移動させ
て均一な成膜を行う、レーザ光を有効に利用するため、
凹面鏡１４を図のように配置し、ノズル２０付近を通過
した光を再び反射させてノズル付近に焦点を結ばせるこ
とができるようになっている。ノズル集合体２０は第１
開山）に示されるような複数個のノズルからなる構造と
なっている。オリフィス３１．３２．３３にそれぞれコ
イルばね２４で押しつけられているニードルバルブ２３
を駆動するためのソレノイド電磁石２５のスイッチ２６
を切換えることにより、パルス発生器２７からの電圧パ
ルスを供給して任意のパルプを開くことができるため、
すべてのノズルから同時に原料ガス導管１１により供給
されるガスを噴射したり、特定のノズルだけからガスを
噴射することが容易に行える。各ノズルはレーザ光２の
入射方向沿って配置されているため、−発のレーザ光で
複数個のノズルから噴射される原料ガスを同時に分解で
き、半導体薄膜における微量不純物のドーピングやａ
−５ｉＧｅ：Ｈ膜のような二種類の原料ガスを使用する
合金薄膜の形成に利用できる。 また、レンズ１３の位置を調整してレーザ光を特定のオ
リフィスの前で焦点を結ばせることにより、そのノズル
のところでは多光子吸収反応を生起させ、他のノズルの
ところでは通常の一光子吸収反応だけを生ずるようにす
ることができるため、原料ガスの光分解過程をノズル各
に制御できる０例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９
３ｎｍ）ではＳｉＨ４ガスを分解することはできないが
、焦点を結ばせて光子密度を増加させると、その焦点で
は多光子吸収が起こって分解させることができる。そこ
で、例えば第１開山）においてレーザ光２の焦点を結ば
せたオリフィス３２からはＳｉＨオを噴射させ、他のオ
リフィス３１．３３からは一光子過程で分解するガス（
例えばＢ！ＨＡ、 ＳｉＪ、等）を噴射させると、スイ
ッチ２６の切換えだけで同時にあるいは個々にラジカル
流が形成される。これにより、従来と異なった膜質を持
つＰ形アモルファスシリコン薄膜を得ることができる。 ノズルの数は、必要に応じて三つ以上に拡張できること
は言うまでもない。 さらに第６図のようにノズル付近を通過したレーザ光２
を反射するための光軸方向に可動な凹面鏡１４を配置す
ると、前述のようなレーザ光を有効に利用できるといっ
た利点に加えて、凹面鏡の位置により反射光の焦点を自
由に制御できる。第６図においては、レーザ光２の実線
で示した入射光はノズル４２の正面で焦点を結んでいる
が、破線で示した反射光はノズル４３のところで焦点を
むすんでいる。このためノズル４３の正面では、ノズル
４２におけるほどではないが高い光強度が得られる。 従ってノズル毎にレーザ光強度を人為的に制御すること
が可能となり、やはりドーピング濃度や薄膜組成の調整
に対して大きな利点になる。
ないし第５図と共通の部分には同一の符号が付されてい
る。この装置では、第１図（Ｉｌｌに示すように反応槽
４の窓３から入射するレーザ光２はレンズ１３によりノ
ズル集合体２０近傍に集光され、レーザパルスに同期し
てノズル集合体２０のノズルから噴射される原料ガスを
分解してラジカル噴流２２を形成する０反応槽４内は、
ノズルからの噴射ガスが自由膨張流を形成するのに十分
な真空度に保たれるように常に真空ポンプで排気されて
いる。ヒ−夕により任意の温度に設定可能なサセプタ５
上に置かれた基板６は、ノズル集合体２０に対向するよ
うに設置されており、ノズルから噴射されたラジカルが
基板６に付着して基板上に膜を形成する。 サセプタ５は移動可能で、基板を同一平面内で移動させ
て均一な成膜を行う、レーザ光を有効に利用するため、
凹面鏡１４を図のように配置し、ノズル２０付近を通過
した光を再び反射させてノズル付近に焦点を結ばせるこ
とができるようになっている。ノズル集合体２０は第１
開山）に示されるような複数個のノズルからなる構造と
なっている。オリフィス３１．３２．３３にそれぞれコ
イルばね２４で押しつけられているニードルバルブ２３
を駆動するためのソレノイド電磁石２５のスイッチ２６
を切換えることにより、パルス発生器２７からの電圧パ
ルスを供給して任意のパルプを開くことができるため、
すべてのノズルから同時に原料ガス導管１１により供給
されるガスを噴射したり、特定のノズルだけからガスを
噴射することが容易に行える。各ノズルはレーザ光２の
入射方向沿って配置されているため、−発のレーザ光で
複数個のノズルから噴射される原料ガスを同時に分解で
き、半導体薄膜における微量不純物のドーピングやａ
−５ｉＧｅ：Ｈ膜のような二種類の原料ガスを使用する
合金薄膜の形成に利用できる。 また、レンズ１３の位置を調整してレーザ光を特定のオ
リフィスの前で焦点を結ばせることにより、そのノズル
のところでは多光子吸収反応を生起させ、他のノズルの
ところでは通常の一光子吸収反応だけを生ずるようにす
ることができるため、原料ガスの光分解過程をノズル各
に制御できる０例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９
３ｎｍ）ではＳｉＨ４ガスを分解することはできないが
、焦点を結ばせて光子密度を増加させると、その焦点で
は多光子吸収が起こって分解させることができる。そこ
で、例えば第１開山）においてレーザ光２の焦点を結ば
せたオリフィス３２からはＳｉＨオを噴射させ、他のオ
リフィス３１．３３からは一光子過程で分解するガス（
例えばＢ！ＨＡ、 ＳｉＪ、等）を噴射させると、スイ
ッチ２６の切換えだけで同時にあるいは個々にラジカル
流が形成される。これにより、従来と異なった膜質を持
つＰ形アモルファスシリコン薄膜を得ることができる。 ノズルの数は、必要に応じて三つ以上に拡張できること
は言うまでもない。 さらに第６図のようにノズル付近を通過したレーザ光２
を反射するための光軸方向に可動な凹面鏡１４を配置す
ると、前述のようなレーザ光を有効に利用できるといっ
た利点に加えて、凹面鏡の位置により反射光の焦点を自
由に制御できる。第６図においては、レーザ光２の実線
で示した入射光はノズル４２の正面で焦点を結んでいる
が、破線で示した反射光はノズル４３のところで焦点を
むすんでいる。このためノズル４３の正面では、ノズル
４２におけるほどではないが高い光強度が得られる。 従ってノズル毎にレーザ光強度を人為的に制御すること
が可能となり、やはりドーピング濃度や薄膜組成の調整
に対して大きな利点になる。
本発明によれば、反応槽内に入射するレーザ光に沿って
複数個の原料ガス噴射ノズルを設けることにより、各ノ
ズルから異なった種類の原料ガスを同時にあるいは別々
に噴射させることを可能にするガス導入部を持つラジカ
ル噴流型レーザＣ■Ｄ装置が得られた。従って従来必要
な原料ガスを混合しそこにレーザ光を照射して分解する
ことによって得られた多成分物質あるいは合金の薄膜を
、別々のノズルから噴射される異なったラジカル流を基
板に同時にあるいは交互に吹付けることによって形成で
きる。このため、膜中の組成比を人為的に自由に制御で
きるだけでなく、超格子薄膜の形成を容易に行うことが
できる。また、レーザ光を特定のノズルに集光すること
により、そのノズルからの原料ガスのみ多光子吸収反応
を起こさせ、他のノズルからの原料ガスは通常の一光子
吸収反応だけが生ずるようにできるため、光分解反応過
程をノズル毎に制御することもできる。
複数個の原料ガス噴射ノズルを設けることにより、各ノ
ズルから異なった種類の原料ガスを同時にあるいは別々
に噴射させることを可能にするガス導入部を持つラジカ
ル噴流型レーザＣ■Ｄ装置が得られた。従って従来必要
な原料ガスを混合しそこにレーザ光を照射して分解する
ことによって得られた多成分物質あるいは合金の薄膜を
、別々のノズルから噴射される異なったラジカル流を基
板に同時にあるいは交互に吹付けることによって形成で
きる。このため、膜中の組成比を人為的に自由に制御で
きるだけでなく、超格子薄膜の形成を容易に行うことが
できる。また、レーザ光を特定のノズルに集光すること
により、そのノズルからの原料ガスのみ多光子吸収反応
を起こさせ、他のノズルからの原料ガスは通常の一光子
吸収反応だけが生ずるようにできるため、光分解反応過
程をノズル毎に制御することもできる。
第１図は本発明の一実施例を示し、ｆａｔは装置の断面
図、 （ｂ）はそのノズル集合体の断面図、第２図。 第３図は従来のレーザＣＶＤ装置の断面図、第４図は既
特許出願の発明に係るレーザＣＶＤ装置の断面図、第５
図は第４図の装置に用いられるノズル部分の断面図、第
６図は本発明の一実施例におけるレーザ光焦点の調整役
説明図である。 ２：レーザ光、４：反応槽、５：サセプタ、６：基板、
９：排気口、１１：原料ガス導管、１３：レンズ、１４
：凹面鏡、２０：ノズル集合体、２２：ラジカル噴流、
２３：ニードルバルブ、３１．３２．３３：オリ第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
図、 （ｂ）はそのノズル集合体の断面図、第２図。 第３図は従来のレーザＣＶＤ装置の断面図、第４図は既
特許出願の発明に係るレーザＣＶＤ装置の断面図、第５
図は第４図の装置に用いられるノズル部分の断面図、第
６図は本発明の一実施例におけるレーザ光焦点の調整役
説明図である。 ２：レーザ光、４：反応槽、５：サセプタ、６：基板、
９：排気口、１１：原料ガス導管、１３：レンズ、１４
：凹面鏡、２０：ノズル集合体、２２：ラジカル噴流、
２３：ニードルバルブ、３１．３２．３３：オリ第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）真空排気可能な反応槽と、反応槽内部に配置された
基板支持体と、反応槽の壁を貫通し先端に噴出方向が基
板支持体に向かうノズルを有する原料ガス導管と、反応
槽外に配置されたレーザ光源と、該光源からのレーザ光
を集光してノズル近傍にその噴出方向に垂直に入射させ
る光学系および反応槽の壁の窓とを備えたものにおいて
、原料ガス導管が複数であり、各ノズルがレーザ光入射
方向に並んで配列され、基板支持体が基板面が同一平面
内にあるように移動可能なことを特徴とするレーザＣＶ
Ｄ装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ノズル
近傍に対してレーザ光入射側と反対側に凹面鏡を備えた
ことを特徴とするレーザＣＶＤ装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
いて、レーザ光の焦点位置が可調整であることを特徴と
するレーザＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2479986A JPS62183111A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | レ−ザｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2479986A JPS62183111A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | レ−ザｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62183111A true JPS62183111A (ja) | 1987-08-11 |
Family
ID=12148242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2479986A Pending JPS62183111A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | レ−ザｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62183111A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075188A3 (en) * | 2000-03-30 | 2002-05-23 | Tokyo Electron Ltd | Method of and apparatus for gas injection |
| JP2007049128A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | 製膜装置 |
| CN100340851C (zh) * | 2003-02-18 | 2007-10-03 | 华为技术有限公司 | 一种小型元器件解剖方法 |
-
1986
- 1986-02-06 JP JP2479986A patent/JPS62183111A/ja active Pending
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