JPS63259080A - 薄膜の形成方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は各種の通信機や計算機等に使用する薄膜回路の
形成に応用できる簿膜の形成方法に関するものである。

従来の技術 従来薄膜回路は、第５図に示す工程により形成される。

すなわち、第一に同図（尋に示すように、基板１０１の
全面に薄膜１０２を形成する。次に同図（ｂ）に示すよ
うに薄膜１０２上の全面にレジスト１０３を塗布し乾燥
させる。レジスト乾燥後同図（ｃ）に示すようにレジス
ト１０３をパターン化する。その後パターン化されたレ
ジスト１０３にそって薄膜１０２を部分的に除去して同
図（ｄ）に示すようにする。最後にレジスｌ−１０３を
すべて除去する（同図（ｅ））。

薄膜形成は、スパッタ法、蒸着法などが用いられてきた
が、最近では化学気相成長法（以下ＣＶＤ法と呼ぶ）が
注目され、中でもプラズマＣＶＤ法はその利用範囲を広
げつつある。

又、一般にレジストパターン形成はフォトリソグラフィ
ー技術により行われる。例えば、ネガ型紫外線感光レジ
ストを基板表面に塗布し、乾燥後、所望とするパターン
のマスクを用いて基板に部分的に紫外光を照射してレジ
ストを感光させ、その後現像液を用いて非感光部を除去
することにより行われる。

また、薄膜の部分除去は、成膜された薄膜を溶解する液
体もしくはガス中に基板をさらすことによって行われ、
この作業はエツチングと呼ばれる。

エツチングは、レジストによって保護されている部分の
薄膜には行えないため、エツチングが終了した後にレジ
ストを除去すると所望のパターンが得られるのである。

発明が解決しようとする問題点 従来の方法では部分的に薄膜のパターンを形成するのに
、成膜、リソグラフィー・エツチングといった数多の工
程が必要で、それぞれの工程にはさらに洗浄・乾燥とい
った前後の処理が必要とされる。さらに薄膜を形成する
際に、１）基板を高温に加熱したり、１１）基板面に高
速で分子を衝突させたりすること等が原因となって膜に
ダメージを与えやすい。また、レジスト形成時にゴミ、
ホコ’Ｉノ等の異物が混入することにより、レジストの
パターンが正しく所望とする形に形成されない場合があ
る。加えて、レジストが膜あるいは基板上に残渣として
付着する場合もあるなどの問題があった。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、薄
膜形成法に光ＣＶＤ法を用い、光源と光ＣＶＤ用真空容
器が有する光透過窓との光学的経路間に露光マスクを配
置し、基板の露光部に膜を選択的に成長させる薄膜の形
成方法である。

作用 光ＣＶＤ法では光の照射された部分ではガスが励起され
化学反応が生じ、基板表面上に膜が堆積される。その際
に、基板面上における光が照射される部位を露光マスク
によって限定すると、基板上に直接任意のパターン状に
Ｍ嘆を形成することが可能となる。

従来用いられてきたネガ型レジスト用マスクと同様に、
薄膜の必要とされる部分の光を透過するような露光マス
クを用いれば、選択的に光ＣＶＤが行え、従来のような
成膜・リソグラフィー・エツチングといった工程と洗浄
・乾燥などの前後処理は不要となる。さらにレジストを
使用しないためパターンも正確に形成され、残渣も発生
しない。

この結果良質の膜をパターン状に得ることが容易に行え
る。

実施し１１ 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図において、１は光ＣＶＤを行う真空容器である。

回路を形成する基板６は、この真空容器１に収納され、
適切な圧力になるまで減圧される。

真空容器１が所望の圧力まで減圧された後に反応ガス導
入ロアより反応ガス９が導入される。真空容器１の内部
の反応ガスが充分基板付近に拡散した後に、真空容器１
の外部に設けられた平行光源２から発光面２ａと垂直に
平行光が発せられる。

第２図において、前記平行光はマスク４にあるパターン
４ａにより遮光され、光透過部４ｂのみ透過する。透過
した光はさらに真空容器の窓６を透過して基板６の表面
を照射する。その結果真空容器１中の光の経路１２上の
ガスは励起され基板ｅ上に膜１３の堆積が生じる。一方
、マスク４のパターン４ａによって遮光された部分１１
は光励起が起きないため、基板の影の部分１４には堆積
は生じない。

ここでマスク４に設けるパターンを、所望とする回路パ
ターンと合同な形に光を透過するパターンとすれば、基
板６には所望とする回路が直接形成できる。いいかえる
と従来用いられてきたネガ型レジスト用のマスクを使用
すると、このマスクを用いてフォトリソグラフィー→エ
ツチングの工程により得られた膜と同形の膜回路が形成
できることになる。

具体例を示すと、平行光源２は低圧水銀ランプとミラー
を組みあわせて構成し、基板６にはグレーズドアルミナ
基板を用いた。またマスク４並びに窓６には前記低圧水
銀ランプの発光する紫外光（波長１８５ｎｍ〜３５０　
ｎｍ）を透過する合成石英ガラスを用いた。真空ポンプ
を用いて１０　　Ｔｏｒｒまで真空容器１内を減圧した
のち、蒸気圧６〜２０Ｔｏｒｒのトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）をキャリアガスＮ２　とともに反応ガス９
として真空容器１に毎分１００〜１０００ＣＣ程度流入
させる。この後前記低圧水銀ランプ・を１５０Ｗの入力
で発光させ、１時間後に基板６を観測すると、基板６に
は約１μｍのＡｌ　膜が形成されていた。この実験にお
いてはマスク４の光透過部４ｂａ光部４ａともに最小線
幅を５μｍとしたが、得られた膜１３は幅５〜６μｍで
一方影の部分１４の幅は４〜６μｍであった。これは真
空容器１内部で反応ガス９が励起状態のまま流動してい
るため、影の部分にも堆積が生じたり、逆にガスの流れ
が不充分か、平行光にバラツキがあったためと考えられ
る。

次に本発明の第２の実施１３’ｌＪについて述べる。第
３図は点光源２１を用いた場合の方法で、点光源２１を
出た光は、コンデンサレンズ２２によって集光され、マ
スク２３上で結［象する。ここで一部の光はマスク上の
パターン２３ａにより遮へいされ、残りの部分の光は凹
面鏡２４→凸面鏡２５→凹面鏡２４と反射を繰り返した
後に真空容器２６の窓２７を透過して真空容器２６内に
ある基板２８上で再び結像する。そしてこの場合も第１
図の平行光源を用いた場合で説明したのと同様に、基板
２８には光の照射された部分のみ膜が形成され、これに
より所望とする薄膜回路が得られる。基板２８上で再結
像した光によってできる投影像は、マスク２３上に設け
られたパターンと合同であるので、ここで得られる薄膜
回路も、ネガタイプのレジスト用の等倍ホトマスクを使
用してリングラフイー及びエツチングを行ったのと同じ
形状の薄膜回路となる。

次に本発明の第３の実施例について述べる。第１、第２
の実施例ではいずれもマスクと等倍の回路が得られたが
、本実施例では相似な回路を得る方法について示す。第
４図は本実施例の構成図である。すなわち点光源３１を
出た光はコンデンサレンズ３２によって平行光となり、
マスク３３を透過する。マスク［象は縮小投影レンズ３
４により縮小されて、マスクと相似な形で基板３７上に
結像する。この場合も先の実施例と同様に、光の照射さ
れた部分には膜の堆積が生じ影の部分には堆積しない。

そこでマスク３３を縮小投影・ネガレジスト用のものに
すれば、基板３７上には、マスクの光透過部と相似な薄
膜回路が得られる。

この実施例の具体列においては光源３１に入力２００Ｗ
の重水素ランプを用い、マスクと投影される像の長さの
関係が２：１になるように光学系を構成して、真空容器
３６を１０”−４Ｔｏｒｒに減圧したのち反応ガスＳｉ
２Ｈ６を毎分ＩＣＣ程度、ｏ２　　を毎分１０ＣＣ程度
流入させると、１ｏ分間で約６００人の膜が堆積した。

この場合マスク３３の最小線幅は、光透過部・遮光部と
もに５μｍであったが、基板３７に得られた膜は約３μ
ｍ、膜のない部分は約２μｍであった。

尚、光ＣＶＤでは入射する光により窓自身に堆積してし
まい、その結果として基板への堆積が減少するという例
が報告されており、これに関する発明もなされている（
特開昭６１−１５４０２６など）。本実施例のように縮
小投影を用いると、光学系の適切な設計により、膜を堆
積させるべき部分の面積より、窓に入射する光の面積を
大きくできるので、窓の単位面積めたシを照射する光が
減少でき、その結果として窓へ堆積する薄膜を減少する
ことができる。

以上第１の、実施例、第３の実施例では、発光源にそれ
ぞれ低圧水銀ランプと重水素ランプを、反応ガスにはＴ
ＭＡと５１２Ｈ６＋０２　を用いた。しかしながらこの
他にもＸｓ　　ランプ、Ｈｑ−Ｘｅランプをはじめとす
る紫外線ランプを発光源とした場合や、ＴＭＡ以外にも
トリエチルアルミニウムなどの有機金属ガス、金属カル
ボニル、　５ｔＨ４＋ＮＨ３などを反応ガスとして用い
ても良い。

なお第１図から第４図の実施例まで、すべて光が基板上
部より照射される形で描かれているが、基板下面を照射
したりまた基板を傾斜させて斜め方向から照射すること
も可能である。特に下面を照射する方式では、基板の成
膜面に異物が混入しＫ＜いので、より品質の高い薄膜が
得られる。

発明の効果 以上のように本発明は、光ＣＶＤ法を用いた薄膜の形成
方法において、光源と基板の光学的径路上にマスクを設
置し、基板の一部に光を照射して選択的に薄膜を形成す
ることによジ、従来の薄膜回路形成で行われてきたリン
グラフイー及びエソチングという工程を廃することがで
きる。またこれらの工程がないため、残直による汚染や
膜へのダメージも少なく良質の膜を得る。ことが可能と
なる。また形成されたパターンも光の照射方向へ成長す
るため均一な幅で成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施し１］を示す断面図、第２図
は同要部拡大図、第３図は本発明の第２実施し１］を示
す断面図、第４図は本発明の第３の実施例を示す断面図
、第６図は従来法による回路形成の工程図である。 １．２６．３５・・・・・・真空容器、２，２１，３１
・・・・・・光源、４，２３．３３・・・・・・マスク
、６，２７゜３６・・・・・・真空容器の窓、６．２Ｂ
、３７・・・・・・基板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源が真空容器の外部に位置し、基板は前記真空容器
   の内部に位置し、かつ真空容器は光を透過する窓を有す
   る光ＣＶＤ法を用いた薄膜の形成方法において、前記光
   源と前記窓の光学的経路間に、任意のパターンを有する
   露光マスクを配置し、前記パターンを基板上に露光しつ
   つ、光照射箇所に選択的に光化学反応を生じさせる薄膜
   の形成方法。