JPS63140086A - Device for forming multi-layered film by laser cvd - Google Patents

Device for forming multi-layered film by laser cvd

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Publication number
JPS63140086A
JPS63140086A JP28634786A JP28634786A JPS63140086A JP S63140086 A JPS63140086 A JP S63140086A JP 28634786 A JP28634786 A JP 28634786A JP 28634786 A JP28634786 A JP 28634786A JP S63140086 A JPS63140086 A JP S63140086A
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JP
Japan
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substrate
laser
film
reaction
chamber
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Application number
JP28634786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeo Miyata
宮田 威男
Takuhiro Ono
小野 拓弘
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63140086A publication Critical patent/JPS63140086A/en
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Abstract

PURPOSE:To form extremely thin multi-layered films having a high grade and large area on a substrate by providing reaction chambers where gaseous materials are subjected to photolytic reaction by laser beams to form film on the substrate and moving the substrate to the respective reaction chambers, thereby forming the film successively thereon. CONSTITUTION:The gaseous reaction material A is introduced by a prescribed pressure into the reaction chamber 1 and while a purging gas 4 is blown to an incident window 9, laser light from a laser 15 is linearly condensed via a cylindrical lens 5 and a rotary mirror 6 onto the substrate 3, by which the desired area on the substrate 3 is scanned. The substrate 3 is moved to a film thickness monitor chamber 13 when the material A is so coated on the substrate 3 as to attain a prescribed thickness. A monitor ray 7 is then projected to the substrate and the film thickness is evaluated by monitor photodetector 8. The substrate 3 is moved to the reaction chamber 2 when the film thickness is the prescribed thickness. The material B of the prescribed thickness is then coated on the substrate 3 by the similar operation as in the reaction chamber 1 and by using the gaseous reaction material B. The film thickness is measured in a film thickness monitoring chamber 13. The multi-layered films are formed in the above-mentioned manner, by which the extremely thin multi-layered films having the high quality and large area are obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザCVDを利用して多層膜を製造するレ
ーザCVD多層膜形成装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a laser CVD multilayer film forming apparatus for manufacturing a multilayer film using laser CVD.

従来の技術 最近、X線多層膜ミラーの研究開発がX線リングラフィ
ー、X線レーザ、X線顕微鏡、X線望遠鏡等への応用を
目的として盛んに進められている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Recently, research and development of X-ray multilayer mirrors has been actively conducted with the aim of applying them to X-ray phosphorography, X-ray lasers, X-ray microscopes, X-ray telescopes, and the like.

たとえば軟X線用多層膜ミラーの研究開発の様子は、5
PIEのプロシーディンゲス第563巻1985年(P
roceedings Vol、 563. 1985
)等にその研究動向が記載されている。
For example, the research and development of multilayer mirrors for soft X-rays can be seen in 5
PIE Proceedings Volume 563 1985 (P
roceedings Vol, 563. 1985
), etc., describe the research trends.

軟X線領域になると、第2図に示すように、あらゆる物
質の垂直入射に対する反射率は実用上はとんどゼロにな
るため(たとえば、シリコン平面ミラーについて、波長
83XのAtK、線に対しては入射角1,5度が使用限
界となる)反射面すれすれに光を入射させる光学系に頼
らざるを得ない。一方多層膜によれば、第3図に示すよ
うに、波長131のOuL線に対して入射角的6.5度
で約18チの反射率が得られる。この多層膜ミラーを使
用した場合の効果を以下に説明する。第4図に示すよう
に、縦方向の幅がlanのX線ビームが斜入射ミラーに
1.5度で入射すると光の当るミラーの大きさは同図(
alの斜入射ミラーでは長さで約60罰にもなる。
In the soft X-ray region, as shown in Figure 2, the reflectance of all materials for normal incidence is practically zero (for example, for a silicon plane mirror, for AtK at a wavelength of 83X, (The limit for use is an incident angle of 1.5 degrees.) It is necessary to rely on an optical system that allows the light to enter just close to the reflecting surface. On the other hand, with the multilayer film, as shown in FIG. 3, a reflectance of about 18 degrees can be obtained at an incident angle of 6.5 degrees for the OuL line with a wavelength of 131 degrees. The effects of using this multilayer mirror will be explained below. As shown in Figure 4, when an X-ray beam with a vertical width of lan is incident on an oblique incidence mirror at an angle of 1.5 degrees, the size of the mirror that the light hits is (
The length of an al grazing incidence mirror is approximately 60 mm.

一方多層膜ミラーの場合は同図(b)のように約6度で
入射出来るためミラー面の大きさは10cmですむこと
になる。このことは、ミラーの大きさを小さく出来ると
同時にSOR(シンクロトロン軌道放射光)のポート部
のコンパクト化に大きな効果をもたらす。
On the other hand, in the case of a multilayer mirror, the light can be incident at an angle of approximately 6 degrees as shown in FIG. This has a great effect on reducing the size of the mirror and at the same time making the port section of SOR (synchrotron orbital radiation) more compact.

又、現状のX線源は点光源に近い発散光源であるため、
その利用率は大変低い。発散光を集光したり(X線顕微
鏡等)、平行光にしたり(X線リソグラフィー)するた
めには斜入射光学を用いると大形になる。これらの欠点
を多層ミラーは解決する。第5図には紫外レーザ光31
を反射光学系32を介してX線発生ターゲット33に照
射してX線を発生させるレーザプラズマX線源より発せ
られる発散X線を多層膜のコートされたパラボラミラー
34により平行なX線ビームに変換する光学系の例を示
す。第6図にはエキシマレーザ光41をX線源42に照
射してX線を発生させるレーザプラズマX線源より発す
る発散X線を多層膜非球面ミラー43を用い細胞等の試
料44に照射し多層膜ミラーを用いたシーワルツチルド
型光学系45により細胞の像を拡大するX線顕微鏡の構
成を示した。
In addition, since the current X-ray source is a diverging light source that is close to a point light source,
Its usage rate is very low. In order to condense divergent light (such as in an X-ray microscope) or to convert it into parallel light (in X-ray lithography), oblique incidence optics is used to increase the size. Multilayer mirrors solve these drawbacks. Figure 5 shows ultraviolet laser beam 31.
The diverging X-rays emitted from the laser plasma X-ray source that irradiates the X-ray generation target 33 through the reflective optical system 32 to generate X-rays are converted into parallel X-ray beams by the parabolic mirror 34 coated with a multilayer film. An example of an optical system to be converted is shown below. In FIG. 6, a multilayer aspherical mirror 43 is used to irradiate a sample 44 such as a cell with diverging X-rays emitted from a laser plasma X-ray source that generates X-rays by irradiating an X-ray source 42 with an excimer laser beam 41. The configuration of an X-ray microscope is shown in which an image of a cell is magnified by a Seewarzchild optical system 45 using a multilayer mirror.

これらに使用されている軟X線多層膜の構造を第7図に
示す。この多層膜はC,Si等の軽元素膜とM、、  
W等の重元素膜を対に数10層積みかさねて構成される
。71は基板、72は軽元素膜、73は重元素膜を示す
。 ・ 第8図は、基板をSiに、軽元素膜をSiに、重元素膜
をM、に選定し、Si/Me対の数を20にした場合の
波長λ。=1701の軟X線に対する多層膜ミラーの反
射率入射角度依存性を計算したものである。
The structure of the soft X-ray multilayer film used in these is shown in FIG. This multilayer film consists of light element films such as C and Si, and M,
It is constructed by stacking several dozen layers of heavy element films such as W in pairs. 71 is a substrate, 72 is a light element film, and 73 is a heavy element film. - Figure 8 shows the wavelength λ when the substrate is Si, the light element film is Si, the heavy element film is M, and the number of Si/Me pairs is 20. The dependence of the reflectance of the multilayer mirror on soft X-rays of =1701 on the incident angle is calculated.

曲線81はSi膜厚を60.3A’に、M0膜厚を4o
、6Kにした場合のものであり、入射角65度にて反射
率45%が得られることを示している。曲線82はSi
膜厚を56.8A”、M。膜厚を38.2八〇にした場
合の計算結果であり、入射角75度で反射率が約40%
得られることを示している。
Curve 81 has a Si film thickness of 60.3A' and an M0 film thickness of 4o.
, 6K, and shows that a reflectance of 45% can be obtained at an incident angle of 65 degrees. Curve 82 is Si
The film thickness is 56.8A", M. This is the calculation result when the film thickness is 38.280, and the reflectance is approximately 40% at an incident angle of 75 degrees.
It shows that you can get it.

発明が解決しようとする問題点 第8図に示した結果はあくまでも理想的に無欠陥で膜厚
も正確に制御されたものでなければならない。実際には
、これまで従来の多層膜コート技術、すなわち、電子ビ
ーム蒸着法、マグネトロン・スパッタリング蒸着法、イ
オンビーム蒸着法、レーザ・フラッジ−蒸着法等が用い
られているが、膜質の悪さ、膜厚の不正確さ等により計
算値通りの反射率が得られなかったり、大面積化が出来
なかったり、空間的に膜厚を制御出来なかったりという
多くの問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention The results shown in FIG. 8 must be ideally defect-free and the film thickness must be accurately controlled. In practice, conventional multilayer film coating techniques such as electron beam evaporation, magnetron sputtering evaporation, ion beam evaporation, and laser flood-evaporation have been used, but they suffer from poor film quality and poor film quality. There were many problems such as inaccuracies in the thickness, etc., which made it impossible to obtain the reflectance as calculated, the inability to increase the area, and the inability to control the film thickness spatially.

本発明は従来技術の以上のような問題点を解決するもの
で、従来技術では得られないような高品位で大面積の極
薄膜多層膜を形成することの可能な多層膜形成装置を得
ることを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides a multilayer film forming apparatus capable of forming ultra-thin multilayer films of high quality and large area that cannot be obtained with the prior art. The purpose is to

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の材料ガスをレーザ
ビームで光分解反応させ、基板上に膜を形成させるため
の反応室を2つ備え、基板を2つの反応室間で移動可能
にしたレーザOVD多層膜形成装置である。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, two reaction chambers are provided in which the material gas of the present invention is subjected to a photodecomposition reaction using a laser beam to form a film on a substrate. This is a laser OVD multilayer film forming apparatus that can be moved between reaction chambers.

作用 上記構成において、一方の反応室中に基板を置き、気体
状の材料ガスをレーザビームで光分解反応させて発生し
たラジカルを基板上で再結合させて基板上に材料ガスに
反応した材質の薄膜を形成させる。つぎに薄膜が形成さ
れた基板を他方の反応室に移し、他の材料ガスをレーザ
ビームで光分解反応させると、基板上に他の材質の薄膜
が形成され、二層膜が形成される。この工程を交互にく
り返すことにより二種の材質の薄膜が交互に重なり合っ
た多層膜が形成される。
Effect In the above configuration, a substrate is placed in one of the reaction chambers, and the radicals generated by photolyzing a gaseous material gas with a laser beam are recombined on the substrate, and the material reacted with the material gas is transferred onto the substrate. Form a thin film. Next, the substrate on which the thin film has been formed is transferred to the other reaction chamber, and when another material gas is subjected to a photodecomposition reaction using a laser beam, a thin film of another material is formed on the substrate, forming a two-layer film. By repeating this process alternately, a multilayer film in which thin films of two types of materials are alternately overlapped is formed.

実施例 本発明の基本原理は、レーザ光線によって気体状の材料
ガスを光分解させ、そこで発生したラジカル(化学種)
を基板上で再結合させて膜形成させる方法(レーザCV
D法)を用いて多層膜を形成させるものである。例えば
、モノシラン(SiI(4)にエキシマレーザ光が照射
されると、光子を吸収してSlとHの結合が解離してラ
ジカルが発生する。そのラジカルのうちいくつかはラジ
カルのまま基板に飛来する。そしてラジカル同志が結合
してシリコン膜を形成する。この方法は基板に対してレ
ーザ光を水平に入れる水平入射型と垂直入射型の2つに
大別できる。また、それぞれが1光子吸収によって光分
解する方法とレンズでエネルギー密度を高くして2光子
で分解する方法とに別れる。水平入射型は基板表面すれ
すれの箇所で発生したラジカルを基板上で結合させる方
法で、大面積の膜形成に適し、基板上での熱OVDを排
除した光反応だけの膜形成法である。一方垂直入射光型
は基板界面を直接励起できるため基板との付着の良い硬
質膜形成ができ、しかも局所的膜形成に適している。
Examples The basic principle of the present invention is to photodecompose a gaseous material gas using a laser beam, and the radicals (chemical species) generated thereby.
A method of recombining on a substrate to form a film (laser CV
Method D) is used to form a multilayer film. For example, when monosilane (SiI(4)) is irradiated with excimer laser light, it absorbs photons and the bond between Sl and H dissociates, generating radicals. Some of these radicals fly to the substrate as radicals. Then, the radicals combine to form a silicon film.This method can be roughly divided into two types: horizontal incidence type and vertical incidence type, in which the laser beam is applied horizontally to the substrate. There are two types of methods: photodecomposition using a lens, and two-photon decomposition using a lens.The horizontal incidence method combines radicals generated close to the substrate surface on the substrate. This is a film formation method that uses only photoreactions and eliminates thermal OVD on the substrate.On the other hand, the normal incident light type can directly excite the substrate interface, making it possible to form a hard film with good adhesion to the substrate. Suitable for target film formation.

表に、X線多層膜を形成する上でレーザCVD法と従来
技術との比較を示す。表から明らかなようにどの項目を
とってもレーザCVD法がX線多層膜を形成する上で優
れている。
The table shows a comparison between the laser CVD method and the conventional technology in forming an X-ray multilayer film. As is clear from the table, the laser CVD method is superior in all respects for forming X-ray multilayer films.

(以 下 余 白) 従来レーザCVD法にて膜を形成する場合、その対象は
単層膜がほとんどである。従って反応チャンバーは一室
であった。レーザCVD法により二種の物質の交互膜を
形成するにあたり、−室で二種の材料ガスを入れ換える
ことを考えると二種の材料ガスの相互汚染がさけられな
い。本発明のレーザOVD多層膜形成用装置は実施例で
詳しく説明するように二種類の材料ガスに対して専用の
反応室をもうけ材料ガスの相互汚染をさけ完全な多層膜
を形成出来るようにしたものである。
(Left below) When a film is conventionally formed by laser CVD, the target is almost always a single layer film. Therefore, the reaction chamber was one room. When forming alternating films of two types of substances by the laser CVD method, mutual contamination between the two types of material gases is unavoidable considering that the two types of material gases are exchanged in the -chamber. As will be explained in detail in the examples, the laser OVD multilayer film forming apparatus of the present invention has dedicated reaction chambers for two types of material gases to avoid mutual contamination of the material gases and to form a complete multilayer film. It is something.

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例におけるレーザOVD多層膜形
成装置の断面図である。1は反応材料ガスAを光分解さ
せる反応室、2は反応材料ガスBを光分解させる反応室
、3は基板、4,4′はレーザ光入射用窓9.9′の表
面に反応物質が耐着しないようにするパージガス導入部
、および5,5′はレーザ15及び16のビームを線状
に基板上に集光するためのシリンドリカルレンズ、6,
6′はレーザ光を基板3上で走査させるための回転ミラ
ー、7は基板上にコートされた膜厚をモニターするため
のモニタ光源、8はモニタ光の反射光量を測定するモニ
タ光検知器、10.10’、 10“は基板の温度を変
化させるためのヒータ、11.11’、 11“は反応
材料ガスA、  B大気を排気するための排気系、12
.12’は基板3を反応室1、膜厚モニタ室13、反応
室20間で移動させるための基板移動機構で、たとえば
ロボットの手のような 知の機構で形成される。
FIG. 1 is a sectional view of a laser OVD multilayer film forming apparatus in an embodiment of the present invention. 1 is a reaction chamber in which the reaction material gas A is photodecomposed, 2 is a reaction chamber in which the reaction material gas B is photodecomposed, 3 is the substrate, and 4 and 4' are the surfaces of the laser light incident windows 9 and 9' on which the reactants are present. a purge gas introduction part to prevent adhesion; 5 and 5' are cylindrical lenses for focusing the beams of the lasers 15 and 16 linearly onto the substrate; 6;
6' is a rotating mirror for scanning the laser beam on the substrate 3; 7 is a monitor light source for monitoring the thickness of the film coated on the substrate; 8 is a monitor photodetector for measuring the amount of reflected light of the monitor light; 10.10', 10'' are heaters for changing the temperature of the substrate; 11.11', 11'' are exhaust systems for exhausting the atmosphere of reaction material gases A and B; 12.
.. Reference numeral 12' denotes a substrate moving mechanism for moving the substrate 3 between the reaction chamber 1, the film thickness monitoring chamber 13, and the reaction chamber 20, and is formed by a known mechanism such as a robot's hand.

14、14’は各々反応室1と膜厚モニタ室13、膜厚
モニタ室13と反応室2を開閉するためのゲートパルプ
である。
14 and 14' are gate pulps for opening and closing the reaction chamber 1 and the film thickness monitoring chamber 13, and the film thickness monitoring chamber 13 and the reaction chamber 2, respectively.

以上のような構成において、以下その動作を説明する。The operation of the above configuration will be explained below.

まず、基板3を反応室内の所定の場所に設置し、反応室
1、反応室2、膜厚モニタ室13を排気する。
First, the substrate 3 is placed at a predetermined location within the reaction chamber, and the reaction chamber 1, reaction chamber 2, and film thickness monitoring chamber 13 are evacuated.

次に、反応室1に反応材料ガスAを所定圧力だけ導入し
、その後パージガス4を入射窓9に吹きつけながらレー
ザ15からのレーザ光をシリンドリカルレンズ5と回転
ミラー6にて基板3上に線状に集光しかつ回転ミラー6
を回転することにより基板3上を望みの面積走査する。
Next, the reaction material gas A is introduced into the reaction chamber 1 at a predetermined pressure, and then the purge gas 4 is blown onto the entrance window 9 while the laser beam from the laser 15 is directed onto the substrate 3 using the cylindrical lens 5 and the rotating mirror 6. A rotating mirror 6
By rotating the , the substrate 3 is scanned over a desired area.

レーザ光のパルス当りのエネルギ及びパルス数を制御す
ることにより基板3上に物質Aを所定の厚みになるよう
にコートする。なお、膜質を決める一つのパラメータで
ある基板3の温度は、ヒータ10にて所定の温度に設定
しておく。次に、反応室1を排気系11にて排気したの
ち、ゲートパルプ14を開け、基板を基板移動機構12
にて膜厚モニタ室に移動し、ゲートパルプ14を閉じた
後、モニタ光源7を照射し、モニタ光検知器8にて反射
光を測定することにより膜厚を評価する。その膜厚が所
定の膜になっていれば、膜厚モニタ室13と反応室20
間のゲートパルプ14′を開は物質Aが所定の厚みコー
トされた基板3を反応室2の所定の場所に基板移動機構
12にて移動し、その後ゲートパルプ14を閉める。次
に反応室2に反応材料ガスBを所定の圧力だけ導入し、
反応材料ガスBを光分解するに最適なレーザ光をレーザ
16、シリンドリカルレンズ5′および回転ミラー6′
によシ照射し、物質Aが単層コートされた基板3上に物
質Bを所定の厚みコートする。
The substance A is coated onto the substrate 3 to a predetermined thickness by controlling the energy per pulse and the number of pulses of the laser beam. Note that the temperature of the substrate 3, which is one parameter that determines the film quality, is set to a predetermined temperature using the heater 10. Next, after evacuating the reaction chamber 1 using the exhaust system 11, the gate pulp 14 is opened and the substrate is transferred to the substrate moving mechanism 12.
After moving to the film thickness monitoring chamber and closing the gate pulp 14, the film thickness is evaluated by irradiating with the monitor light source 7 and measuring the reflected light with the monitor photodetector 8. If the film thickness is a predetermined film, the film thickness monitoring chamber 13 and the reaction chamber 20
The gate pulp 14' in between is opened, and the substrate 3 coated with substance A to a predetermined thickness is moved to a predetermined location in the reaction chamber 2 by the substrate moving mechanism 12, and then the gate pulp 14 is closed. Next, the reaction material gas B is introduced into the reaction chamber 2 at a predetermined pressure,
The laser beam 16, the cylindrical lens 5' and the rotating mirror 6' provide the optimum laser beam for photolyzing the reaction material gas B.
The substrate 3 coated with a single layer of substance A is coated with substance B to a predetermined thickness.

その結果基板3上にはまず物質Aが所定の厚み、その上
に物質Bが所定の厚みコートされ物質AとBの一対が形
成されたことになる。物質Bの厚みも膜厚モニタ室13
で同様に測定される。若し膜厚モニタ室13で第1の物
質A(又は第2の物質B)の膜厚が不足していれば、基
板3は反応室l (又は反応室2)にもどし物質A(又
は物質B)を追加コートするものとする。以上の様な手
順を反応室1゜2内で交互にくり返すことにより基板3
上に所定の膜厚のAとBの対が所定の対数だけコートさ
れ多層膜が形成されることになる。
As a result, the substrate 3 is coated with the substance A to a predetermined thickness, and then the substance B is coated thereon to a predetermined thickness, thereby forming a pair of substances A and B. The thickness of substance B is also measured in the film thickness monitoring chamber 13.
is measured in the same way. If the film thickness of the first substance A (or second substance B) is insufficient in the film thickness monitoring chamber 13, the substrate 3 is returned to the reaction chamber 1 (or reaction chamber 2) and the substance A (or substance B) is B) shall be additionally coated. By repeating the above procedure alternately in the reaction chamber 1°2, the substrate 3
A predetermined number of pairs of A and B having a predetermined film thickness are coated thereon to form a multilayer film.

軟X線用多層膜に使用される物質A、  Bは軽物質、
重物質の対として用いられる。軽物質としては、O,S
i、  B、  Oe、  5iOz、  AtN等が
挙られる。
Materials A and B used in multilayer films for soft X-rays are light materials.
Used as a pair of heavy substances. Light substances include O, S
Examples include i, B, Oe, 5iOz, AtN, etc.

重物質としてはMo、 W、  Ni、  Re+  
ReW、  Au。
Heavy substances include Mo, W, Ni, Re+
ReW, Au.

Pt、 Cu、 Or、 Co、 Pb、 Ta、 M
oN、 NbN等が挙られる。
Pt, Cu, Or, Co, Pb, Ta, M
Examples include oN, NbN, etc.

反応材料ガスとしては、G e (CI Is )3等
のメチ馴ヒ金属W(CO)s、  0r(CO)s、 
 Mo(CO)s、  Fe(CO)5等のカルボニル
化金属ガス、CCL、  Si CL4゜GeC44等
のハロゲン化物、SiH4,GeH4,01−14゜O
x Ha 、 03 Ha、 C< )L。等の水素化
合物等が挙られる。
As the reaction material gas, methylated metal W(CO)s such as G e (CI Is )3, 0r(CO)s,
Carbonylated metal gases such as Mo(CO)s, Fe(CO)5, halides such as CCL, Si CL4゜GeC44, SiH4, GeH4, 01-14゜O
x Ha, 03 Ha, C<)L. Examples include hydrogen compounds such as.

レーザ光源15. 16としてはAr F (1930
A’ )、 X e CL(3080A’ )等の短波
長エキシマレーザ等が主に用いられる。又、Arイオン
レーザ(4880A’ 〜6470自及びその2倍波で
ある(2570A0)、  Y A a(5300A”
)  v−ザ、Cot (10,6μm)等も使用出来
る。いずれにしても反応材料ガスを光分解するに最適な
レーザ波長が選択されることになる。
Laser light source 15. 16 is Ar F (1930
A'), Xe CL (3080A'), and other short wavelength excimer lasers are mainly used. Also, Ar ion laser (4880A' to 6470 self and its double wave (2570A0), YA a (5300A''
) v-za, Cot (10.6 μm), etc. can also be used. In any case, the optimal laser wavelength for photolyzing the reactant gas will be selected.

次に具体例を挙げることにする。Next, I will give a specific example.

C膜の生成の場合、反応材料ガスとして、四塩化炭素(
CCJA)を用いる。光分解用のレーザとしては、Ar
Fエキシマレーザを用いる。その理:由としてはCCt
4ガスに対するArFレーザの吸収が大きく、又c−C
t結合エネルギが3.4 e V (3650A’ )
と小さいために、■光子吸収過程で容易に光分解が可能
であるためである。ArFエキ/マレーザのパルスエネ
ルギを200町、くり返し周波数を50 ppsとし、
反応ガス圧力を0.5Torrにした場合、C膜の堆積
速度は1秒間で約3A”であるので、30A0のC膜を
レーザOVDで堆積するには約10秒の照射で良い事が
判る。パルスのくり返し周波数、パルスのエネルギを可
変することにより膜厚の制御は容易である。
In the case of C film generation, carbon tetrachloride (
CCJA) is used. As a laser for photolysis, Ar
Uses F excimer laser. The reason: The reason is CCt
The absorption of ArF laser for 4 gases is large, and c-C
t binding energy is 3.4 eV (3650A')
This is because they are so small that they can be easily photodecomposed during the photon absorption process. The pulse energy of the ArF exhaust/mass laser is 200 mm, the repetition frequency is 50 pps,
When the reaction gas pressure is 0.5 Torr, the deposition rate of the C film is about 3 A'' per second, so it can be seen that about 10 seconds of irradiation is sufficient to deposit a 30A0 C film by laser OVD. The film thickness can be easily controlled by varying the pulse repetition frequency and pulse energy.

次にW膜の生成の場合、反応ガスとしてはW(CO)、
を利用し、光分解用光源としては、ArFエキシマレー
ザを用いる。基板温度が300℃以上であれば金属光沢
を呈する良質な膜が得られ、基板温度250℃以上で比
抵抗の急激な低下とも対応する。
Next, in the case of generating a W film, the reaction gas is W(CO),
An ArF excimer laser is used as the light source for photolysis. When the substrate temperature is 300° C. or higher, a high-quality film exhibiting metallic luster can be obtained, and when the substrate temperature is 250° C. or higher, the specific resistance decreases rapidly.

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、従来
法では得難い高品位で大面積の軟X線用多層膜ミラーが
得られる。
As is clear from the above description, according to this embodiment, a high-quality, large-area soft X-ray multilayer mirror that is difficult to obtain with conventional methods can be obtained.

光分解用に用いるレーザは、上の実施例では基板に対し
て垂直に照射する垂直入射型の例であるが、本装置は水
平入射も可能な様に入射用窓19がもうけられている。
In the above embodiment, the laser used for photolysis is a vertical incidence type that irradiates the substrate perpendicularly, but the present device is provided with an incidence window 19 so that horizontal incidence is also possible.

第1図の場合、膜厚モニタ室をもうけであるが反応室内
で膜形成中、その膜厚をモニタする方法をとれば、膜厚
モニタ室は不用となる。
In the case of FIG. 1, a film thickness monitoring chamber is provided, but if a method is adopted in which the film thickness is monitored during film formation in the reaction chamber, the film thickness monitoring chamber becomes unnecessary.

軽物質、重物質を生成する反応ガスA、  Bを光分解
するレーザが同じ場合にはレーザは一台で良いので、使
用するレーザは一台ですみ光学系で分光することにより
反応室1、反応室2、に必要な時に光を導入することも
容易である。
If the same laser is used to photolyze the reaction gases A and B that produce light and heavy substances, only one laser is required, and by performing spectroscopy with an optical system, the reaction chamber 1, It is also easy to introduce light into the reaction chamber 2 when necessary.

なお、膜厚モニタ室は反応室1と2よりゲートパルプ1
4.14’により独立しているので、膜厚モニタのみな
らず膜質を評価するためのx M A、オージェ、等の
評価装置を設置することも可能である。
In addition, the film thickness monitoring chamber is connected to gate pulp 1 from reaction chambers 1 and 2.
4.14', it is possible to install not only a film thickness monitor but also evaluation equipment such as xMA, Auger, etc. for evaluating film quality.

又、モニタ光源7はX線でも紫外線、可視光線、赤外線
でも良く、その目的に応じて選択するものとする。
The monitor light source 7 may be X-rays, ultraviolet rays, visible rays, or infrared rays, and should be selected depending on the purpose.

本実施例では、軟X線用多層膜を形成するための説明を
したが、波長領域はX線に限られるものでなく、紫外線
領域のエキシマ用多層膜でも、もちろん応用出来るもの
であり、さらに、その応用は光学多層膜に限るものでは
ない。
In this example, the explanation was given for forming a multilayer film for soft X-rays, but the wavelength range is not limited to X-rays, and of course it can also be applied to multilayer films for excimers in the ultraviolet range. However, its application is not limited to optical multilayer films.

発明の効果 以上のように本発明は、すくなくとも二つの反応室をも
った、レーザOVD多層膜形成装置により多層膜を形成
するものである。本方法は、従来の蒸着膜形成法より、
膜質、大面積化、膜形成レート制御性、膜形成速度、空
間的膜厚制御性等の点ですぐれているので、高品位で大
面積の極薄膜多層膜を形成することが出来、軟X線用多
層膜ミラー形成におけるその効果は大きい。
Effects of the Invention As described above, the present invention forms a multilayer film using a laser OVD multilayer film forming apparatus having at least two reaction chambers. This method is more effective than conventional vapor deposition film formation methods.
It is excellent in terms of film quality, large area, film formation rate controllability, film formation speed, spatial film thickness controllability, etc., so it is possible to form ultra-thin multilayer films with high quality and large area. Its effect in forming multilayer film mirrors for lines is significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例におけるレーザOVD多層膜形
成装置の断面図、第2図はシリコン平面ミラーの波長8
3八〇のA tKX線と波長44.8A”のOK。 線に対する反射率の入射角依存特性図、第3図はW−C
の多層膜ミラーに対する波長13A0のCuL線に対す
る反射率の入射角依存特性図、第4図は斜入射ミラーと
多層膜ミラーの大きさの比較を示した説明図、第5図は
、レーザプラズマX線源より発せられる発散X線を多層
膜コートされたパラボラミラーにより平行なX線ビーム
に交換する光学系の断面図、第6図は、レーザプラズマ
X線源より発せられる発散X線を利用したX線顕微鏡の
構成図、第7図は基板上に軽物質と重物質を20対積層
した多層膜ミラーの断面図、第8図は第7図の構成にお
ける膜厚のことなった二つの場合の波長170A”のX
線に対する反射率の入射角依存特性図である。 1・・・反応室1.2・・・反応室2.3・・・基板、
4・・・パージガス導入部、5. 5’・・・シリンド
リカルミラー、6,6′・・・回転ミラー、7・・・モ
ニタ光源、8・・・モニタ光検知器、9,9′・・・入
射用窓、10・・・基板加熱用ヒータ、11・・・排気
系、12・・・基板移動機構、13・・・膜厚モニタ室
、14.14’・・・ゲートパルプ、15・・・レーザ
、16・・・レーザ、17・・・反応材料ガスA導入部
、18・・・反応材料ガスB導入部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男ほか1名第2図 第3図 へ射亨(膚つ 第4図 (日ン                  徐ヰ)X
射ミ=5−一第5図 第6図 第7図 第 8wJ 96eC# へ鼾角 手続補正書 昭和62年 12月 1日 特許庁長官殿           色1事件の表示 昭和・61年特許願第286347 号2発明の名称 レーザCVD多層膜形成装置 3補正をする者 事件との関係      特  許  出  願  人
住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称 
(582)松下電器産業株式会社代表者    谷  
井  昭  雄 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正の対象 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通シ補正し
ます。 @)同第11頁第9行目の「ような知の機構」を「よう
な周知の機構」に補正します。 (3)同第14頁第4行目〜同第14頁第6行目(D 
「ArF(1930人)、XeC1(3080人)」を
@rF(1930人)、KrF(2480人)、XeC
4(3080人)」に補正します。 (4)同第14頁第19行目(D r200miJを「
200m月に補正します。 (5)同第16頁第4行目〜同第16頁第6行目の「分
光する」を「二つのビームに分ける」に補正します。 (6)同第17頁第18行目の「交換」を蓑劇に補正し
ます。 2、特許請求の範囲 (1)気体状の材料ガスを光分解するためのレーザ、レ
ーザビームを成形、移動させ基板上に照射するための光
学系、材料ガスを入れ光分解反応を生じさせ基板上に膜
を形成するための2つの反応室、各反応室を排気するた
めの排気系、2つの反応室間に基板を移動するための基
板移動機構、2つの反応室を開閉し独立するためのゲー
トパルプ、膜厚および膜質を評価する手段、2つの反応
室内に材料ガスを導入するためのガス導入部、各反応室
に設けられレーザ光を導入するための窓、基板の温度を
可変するためのヒータ部を具備することを特徴とするレ
ーザCVD多層膜形成装置。 に))基板上に形成された膜厚、膜質を評価する手段を
各反応室内に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のレーザCVD多層膜形成装置。 (3)基板上に形成された膜厚、膜質を評価するための
評価室を2つの反応室間にもうけたこと特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成装置。 (4)  レーザがエキシマレーザである特許請求の範
囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成装置。 (6)  レーザ光を基板に対して垂直方向から入射す
る特許請求の範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成
装置。 (6)  レーザ光を基板に対して水平方向から入射す
る特許請求の範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成
装置。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser OVD multilayer film forming apparatus in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a silicon plane mirror with wavelength 8
380 A tK
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a comparison of the sizes of the oblique incidence mirror and the multilayer mirror. FIG. Figure 6 is a cross-sectional view of an optical system that converts divergent X-rays emitted from a radiation source into a parallel X-ray beam using a parabolic mirror coated with a multilayer film. A configuration diagram of an X-ray microscope. Figure 7 is a cross-sectional view of a multilayer mirror in which 20 pairs of light and heavy materials are laminated on a substrate. Figure 8 shows two cases of the configuration shown in Figure 7 with different film thicknesses. wavelength of 170A”
FIG. 3 is an incident angle dependence characteristic diagram of reflectance for a line. 1...Reaction chamber 1.2...Reaction chamber 2.3...Substrate,
4...Purge gas introduction part, 5. 5'...Cylindrical mirror, 6,6'...Rotating mirror, 7...Monitor light source, 8...Monitor photodetector, 9,9'...Incidence window, 10...Substrate Heater for heating, 11... Exhaust system, 12... Substrate moving mechanism, 13... Film thickness monitoring chamber, 14.14'... Gate pulp, 15... Laser, 16... Laser, 17...Reaction material gas A introduction part, 18...Reaction material gas B introduction part. Name of agent: Patent attorney Satoshi Nakao and one other person
Shooting Mi=5-1 Figure 5 Figure 6 Figure 7 8wJ 96eC# To the snoring angle procedural amendment December 1, 1988 Dear Commissioner of the Japan Patent Office Color 1 Case Display Showa 1961 Patent Application No. 286347 2. Name of the invention Laser CVD multilayer film forming device 3. Relationship to the person making the correction Patent application Address 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Name Name
(582) Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Representative Tani
Akio Ii 4 Agent 571 Address 1006 Oaza Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 6 Subject of amendment 6 Contents of amendment (1) The scope of claims column of the specification is attached as an attached document. I will correct it. @) In the 9th line of page 11 of the same document, ``such a mechanism of knowledge'' will be corrected to ``such a well-known mechanism.'' (3) Page 14, line 4 to page 14, line 6 (D
"ArF (1930 people), XeC1 (3080 people)" @rF (1930 people), KrF (2480 people), XeC
4 (3080 people). (4) Page 14, line 19 (D r200miJ is “
Corrected to 200m month. (5) Correct "split into two beams" from line 4 on page 16 to line 6 on page 16. (6) "Exchange" on page 17, line 18 of the same page is corrected to read "myogi". 2. Claims (1) A laser for photodecomposing a gaseous material gas, an optical system for shaping and moving the laser beam and irradiating it onto a substrate, and a substrate for introducing the material gas and causing a photodecomposition reaction. Two reaction chambers for forming a film on top, an exhaust system for evacuating each reaction chamber, a substrate movement mechanism for moving the substrate between the two reaction chambers, and a mechanism for opening and closing the two reaction chambers to make them independent. gate pulp, means for evaluating film thickness and film quality, gas introduction section for introducing material gas into the two reaction chambers, window provided in each reaction chamber for introducing laser light, and variable temperature of the substrate. A laser CVD multilayer film forming apparatus characterized by comprising a heater section for. (b)) A laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, characterized in that means for evaluating the thickness and quality of the film formed on the substrate is provided in each reaction chamber. (3) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, characterized in that an evaluation chamber for evaluating the thickness and quality of the film formed on the substrate is provided between the two reaction chambers. (4) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser is an excimer laser. (6) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is incident on the substrate from a direction perpendicular to the substrate. (6) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is incident on the substrate from a horizontal direction.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)気体状の材料ガスを光分解するためのレーザ、レ
ーザビームを成形、移動させ基板上に照射するための光
学系、材料ガスを入れ光分解反応を生じさせ基板上に膜
を形成するための2つの反応室、各反応室を排気するた
めの排気系、2つの反応室間に基板を移動するための基
板移動機構、2つの反応室を開閉し独立するためのゲー
トパルプ、膜厚および膜質を評価する手段、2つの反応
室内に材料ガスを導入するためのガス導入部、各反応室
に設けられレーザ光を導入するための窓、基板の温度を
可変するためのヒータ部を具備することを特徴とするレ
ーザCVD多層膜形成装置。
(1) A laser for photodecomposing gaseous material gas, an optical system for shaping and moving the laser beam and irradiating it onto the substrate, and introducing the material gas to cause a photolysis reaction and form a film on the substrate. two reaction chambers, an exhaust system to exhaust each reaction chamber, a substrate movement mechanism to move the substrate between the two reaction chambers, a gate pulp to open and close the two reaction chambers and make them independent, film thickness and a means for evaluating film quality, a gas introduction section for introducing material gas into two reaction chambers, a window provided in each reaction chamber for introducing laser light, and a heater section for varying the temperature of the substrate. A laser CVD multilayer film forming apparatus characterized by:
(2)基板上に形成された膜厚、膜質を評価する手段を
各反応室内に設けたことを特徴とする特許請求範囲第1
項記載のレーザCVD多層膜形成装置。
(2) Claim 1 characterized in that means for evaluating the film thickness and film quality formed on the substrate is provided in each reaction chamber.
Laser CVD multilayer film forming apparatus as described in .
(3)基板上に形成された膜厚、膜室を評価するための
評価室を2つの反応室間にもうけたこと特徴とする特許
請求範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成装置。
(3) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, characterized in that an evaluation chamber for evaluating the thickness of the film formed on the substrate and the film chamber is provided between the two reaction chambers.
(4)レーザがエキシマレーザである特許請求の範囲第
1項記載のレーザCVD多層膜形成装置。
(4) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser is an excimer laser.
(5)レーザ光を基板に対して垂直方向から入射する特
許請求の範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成装置
(5) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is incident on the substrate from a direction perpendicular to the substrate.
(6)レーザ光を基板に対して水平方向から入射する特
許請求の範囲第1項記載のレーザCVD多層膜形成装置
(6) The laser CVD multilayer film forming apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is incident on the substrate from a horizontal direction.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006076248A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Applied Materials, Inc. Patterned wafer thickness detection system
US7534298B2 (en) 2003-09-19 2009-05-19 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of detecting the electroless deposition endpoint
JP2013199404A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Vision Development Co Ltd Method for producing string-like or sheet-like carbon nanotube

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