JPS63103074A

JPS63103074A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JPS63103074A
Application number: JP24685886A
Authority: JP
Inventors: Toru Mitomo; 三友　亨
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-07

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】〈発明の目的〉産業上の利用分野本発明は薄膜形成方法に係り、詳しくは、レーザＣＶＤ
法による薄膜形成方法に係る。

従　　来　　の　　技　　術半導体装置の製造技術の一つとして、気相反応を利用し
て半導体ウェハー上に薄１ｌｔ）を形成する所：Ｊｉｃ
ＶＤ法があるが、従来、このＣＶ［＋法では気相反応を
生じさせるエネルギーとして熱エネルギーやプラズマエ
ネルギーを利用するのが一般的であった。

しかし、従来の熱エネルギーを利用する熱ＧｖＤ法では
基板温度の上昇という欠点があり、また、プラズマエネ
ルギーを利用するプラズマＣＶＤ法ではプラズマによる
基板や膜の損傷という問題がある。

これに対し、レーザＣＶＤ法は、これらの従来法の問題
点を解決する方法として考えられている。

レーザＣＶＤ法の原理を第４図によって説明すると、ま
ず、反応ガス６を反応容器５内に導入し、次にレーザ光
１をレーザ光を透過する材料よりなる窓２を通して反応
容器５内に導入し、反応容器５内に設置された基板３（
ヒーター４によって適当な温度に調整されている）の上
方を通過させると、反応ガスがレーザ光により励起分解
され、基板３上に薄膜が形成される。

しかし、このレーザＣＶＤ法では、レーザ光はガスの光
吸収により減衰するため、レーザ光の入用方向の膜厚が
一定しないという問題がある。

例えば、第４図の装置でシリコン膜を形成する場合に、
レーザ光１として幅２０ＩｎＩ１％ｗｉ２０ＩＩｌｌｌ
ｌに整復した出力３００ｗの炭酸ガスレーザ光をＺｎ５
ｅ結晶よりなる窓２を通し、ＳｕＳ　３１Ｇ！１７の反
応容器５内に導入する。反応ガス６としてシランを流速
４ｃｆ／ｍｉｎで流し、全圧をｉｏ　Ｔｏｒｒに調整し
て反応容器５内に導入する。基板３には３０ｍｎ＋ｘ３
０ｍｍの石英板を用い、ヒータ４で４００℃に加熱し、
約３０分間、レーザ光を照射することにより基板３上に
シリコン薄膜が形成される。

このようにして得られたシリコン膜の膜厚分布は第５図
に示すように、膜厚がレーザ光入射方向に次第に薄くな
り、４０００人〜２０００人と非常に不均一である。

このように欠点を解決するものとして、待間昭６１−１
２０６３７号に示されたレーザＣＶＤ装置のように、基
板上を通過したレーザ光を鏡により反（ト）させてレー
ザ光の減衰を補う方法がある。この装置は本来２光子吸
収過程を利用したものであるが、上記の問題点を解決す
るものである。

しかし、この装置においても光吸収を問題にした場合、
レーザ光の種類、反応ガスの種類および圧力により鏡の
位置を算出しなければならないという欠点があり、また
、レーザ光の反射によるレーザ光発生装置の損傷という
欠点もある。

発明が解決しようとする問題点本発明はこれらの問題点の解決を目的とし、具体的には
、レーザＣＶＤ処理により膜厚が一定の大面積膜を形成
することが可能な薄膜形成方法を提供することを目的と
する。

〈発明の構成〉問題点を解決するための手段ならびにその作用本発明は、反応ガス雰囲気中にレーザ光を照射して、反
応ガスを励起分解し、基板上に薄膜を形成する際に、同
一強度の２本のレーザ光をそれぞれ相対する方向から基
板上に導入し、基板上に均−ＩＩＩ厚の薄膜を形成させ
ることを特徴とする。

以下、図面によって本発明の手段たる構成ならびに作用
を説明すると、次の通りである。

第１図および第２図は本発明に係るレーザＣＶＤ処理置
の縦断面図および矢視Ａ−Ａ方向の横断面図であり、第
３図は本発明方法によって形成されたシリコン膜の膜厚
分布を示すグラフであり、第４図は従来法によるし〜ザ
ＣＶＤ装置の縦断面図であり、第５図は従来法によって
形成されたシリコン膜の膜厚分布を示すグラフである。

本発明に係る薄膜形成方法を第１図および第２図によっ
て説明する。

反応容器５の両側部にはレーザ光を透過する窓２．２′
が設けられ、反応容器５内には、薄９９形成の基板３お
よびこれを加熱するヒータ４を載冒した移動機構９が設
置されている。

また、前記反応容器両側部の窓２．２′の外部には、そ
れぞれレーザ光導入用光学系８．８′が配設され、それ
ぞれの光学系から一定の角度をもって、略々同一強度の
レーザ光１，１′　が窓２．２′を通して反応容器５内
に導入され基板３の上方で交叉するよう構成されている
。

このように、相対する方向から反応容器５内に密入され
る略々同一強度の２本のレーザ光を重ね合せることによ
って、基板３上における九エネルギー密度を一定に保つ
ことができ、従って、導入された反応ガスの分解によっ
て基板３上に形成される薄膜の膜厚を均一に保つことが
できる。また、併せて基板３上の光エネルギー密度を強
め、成膜速度を向上させることができる。

この際にレーザ光を一定の角度をもって反応容器５に導
入し、基板３上で交叉し、通過したレーザ光は、反対方
向の対応部に設けた光吸収材〔例えば、グラファイト）
によって吸収させることによって、従来法で問題となっ
ていたレーザ光発生装置の損傷を防止することができる
。

また、薄膜を形成する基板３を移動機構９によって移動
させることによって、大面積の薄膜を形成させることが
可能である。

なお、この際に互に反対方向に導入する２本のレーザ光
は基板３上で所定間隔で走射させてもよく、また、２本
のレーザ光を使用する代りに、１本のレーザ光を光学的
手段によって分割して使用しても良い。

使用するレーザ光の種類は、反応ガスを励起可能な波長
と出力を持ったレーザ光であれば何れでも良い。

実　　施　　例以下、実施例によって更に説明する。

第１図および第２図の装置において、レーザ光１として
出力３００ｗの炭酸ガスレーザを２本用い、レーザ光導
入光学系８．８′により横２０ｍｍ、縦２０ｍｍに整復
し、下方に４０ｉ　ｒａｄの角度を付けてＺｎ５ｅ帖晶
製の窓２．２′を通って、５ＩＪＳ　３１Ｇ製の反応容
器５内に導入した。反応ガス６としてはシランを用い、
４ＣＩ３／ｍｉｎの流速で流し、全圧を１０Ｔｏｒｒに
した。基板３には３０ｍ１ＯＸ３０柵の石英板を用い、
ヒーター４により４００℃に加熱した。また、レーザ光
１．１′の吸収体１０．１０′　にはグラファイトを用
いた。上記の条件でレーザ光を約３０分照射し、基板上
にシリコン膜を形成した。口のようにして１ｑられたシ
リコン膜の膜厚分布は第３図に示すように膜厚は６００
０人でほぼ均一であった。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、反応ガス雰囲気中にレ
ーザ光を照射して、反応ガスを励起分解し、基板上に薄
膜を形成する際に、同一強度の２本のレーザ光をそれぞ
れ相対する方向がら基板上に導入し、基板上に均一膜厚
の薄膜を形成させることを特徴とし、本発明に係る薄膜
形成方法によって、膜厚が一定の大面積膜を形成するこ
とが可能となり、実用的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係るレーザＣＶＤ装置の
縦断面図および矢視Ａ−八力方向横断面図、第３図は本
発明方法によって形成されたシリコン膜の膜厚分布を示
すグラフ、第４図は従来法によるレーザＣＶＤ装置の縦
断面図、第５図は従来法によって形成されたシリコン膜
の膜厚分布を示すグラフである。符号１．１′・・・・・・レーザ光　２．２′・・・・
・・窓３・・・・・・基板　　　　　４・・・・・・ヒ
ーター５・・・・・・反応容器　　　６・・・・・・反
応ガス７・・・・・・排気口８．８′・・・・・・レーザ光導入用光学系９・・・・
・・移動機構

Claims

【特許請求の範囲】

反応ガス雰囲気中にレーザ光を照射して、反応ガスを励
起分解し、基板上に薄膜を形成する際に、同一強度の２
本のレーザ光をそれぞれ相対する方向から基板上に導入
し、基板上に均一膜厚の薄膜を形成させることを特徴と
する薄膜形成方法。