JPS6369978A - 薄膜パタン形成方法 - 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、光分解による化学気相成長により、マスクを
用いず、かつ、低温で微細な薄膜パタンを形成する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の光分解による薄膜パタン形成方法を第４回に示す
。第４図において、レーザ装置１から出射されたレーザ
ビーム２は集光レンズ３で集光され、反応槽４中のステ
ージ５に搭載されている基板６に照射される。ステージ
５には基板６を加熱するためのヒータ７が設置されてい
る。反応槽４には、膜構成原子等を含んだ材料ガスなど
を収容したボンベ８および排気管９が接続されており。

上記材料ガスはボンベ８から所望の濃度で反応槽４の中
に導入される。上記反応槽４に導入された材料ガスは、
レーザビーム２を吸収して光分解し。

膜構成原子等のラジカル等が生成され、基板６に付着し
てＲ膜パタンを形成する。（例えば、ジャーナル・オブ
・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー（Ｊ
、　Ｖａｃ、　Ｓｃｉ、丁ａｃｈｎｏｌ、　Ｖｏｌ　２
１゜ＮＱＩ、　ｐｐ　２３−３２．１９８２）における
Ｔ、　Ｆ、　Ｄｅｕｔｓｃｈ氏らの論文、”Ｐｈｏｔｏ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｆＮｍｗｉ
ｔｈ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　］、ａｓｅｒ　ｌｉｇ
ｈｔ”等を参蕪。）〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来方法では、光分解により気相中で生成したラジ
カル等の飛程方向がランダムであり、基板上のレーザ照
射領域に比べ広範囲な領域にまでラジカル等が飛来して
基板に付着するため、基板に形成された薄膜パタンの裾
が拡がる。このため。

例えば微細な配線導体、絶縁膜、あるいは半導体薄膜を
形成することができず、高密度な配線板や半導体装置等
の製作が困難である。

本発明の目的は、マスクを用いずに微細な薄膜パタンを
形成することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

気相中の光分解を応用した光化学気相成長における一部
の光イオン化反応により生成したイオンの飛程方向を、
所望の分布を有する電界によって制御し、光分解により
生成した他のイオン化していないラジカルの拡がりを、
上記イオンにより抑制することによって、上記目的が達
成される。

〔作用〕

有機金属化合物ガスを材料ガスとして紫外光レーザビー
ム照射を行うと、上記有機金属化合物ガスは光分解して
金属ラジカルを生成するとともに、多光子吸収等によっ
て一部金属イオンを生成する。

したがって、レーザビームを照射する際に、例えば基板
を搭載したステージと、該ステージ上に設けた電極との
間に、上記電極が電極となるように電流電圧を印加する
と、光イオン化反応により生成した金属イオンは基板に
引きつけられる。上記方向性を持った金属イオンにより
他の膜構成種である金属ラジカルの拡がりを抑制するこ
とができ。

さらに電極が正電位であるため、電極に設けられたレー
ザビーム照射用開口部分の電界がレンズの作用をし、レ
ーザビーム中で生成される金属イオンが収束され、上記
金属イオンにより金属ラジカルもまた上記レーザビーム
内部に収束される。このように、電界により金属イオン
に方向性を持たせる作用を利用して、基板に堆積する金
属膜の拡がりを抑制し、微細なパタンを形成することが
できる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による薄膜パタン形成方法の一実施例を
示す装置の構成図、第２図は照射中心部からの相対距離
と膜厚との関係を示す図、第３図は微細な金属薄膜パタ
ンを形成するための電極部分の一例を示す図である。第
１図はレーザビーム照射用の開口を有する平行平板型電
極を用いた例を示す図で、基板に対して垂直方向に電圧
を印加する。第１図において、レーザ装置１から出射し
たレーザビーム２は集光レンズ３で集光され、反応槽４
中のステージ５上に搭載された基板６に照射される。こ
の際、上記集光レンズ３を透過したレーザビーム２は電
極１０に設けられた開口部を通過する。ステージ５には
基板加熱用のヒータ７が設置されており、また、上記ス
テージ５は本実施例においては電極をも兼ねている。反
応槽４には、膜構造原子等を含んだ材料ガスなどを収容
したボンベ８、および排気管９が接続されており、材料
ガスはボンベ８から所望の濃度で上記反応槽４の中に導
入される。なお、電極１０には電源１１が接続され、上
記ステージ５との間には電極１０が電極となるように直
流電圧が印加されるようになっている。

レーザ装置１としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３
ｎｍ）を用い、矩形状のパワー密度分布を有するレーザ
ビーム２を、荊の有機金属化合物であるＡｎ（ＣＨ３）
３ガス中でＳｉ半導体基板に照射し、このとき上記Ｓｉ
基板上に堆積するＭ膜が、照射部中心から周辺に拡がる
状態を第２図に示す。ステージ５に対して電極１０を電
極にした場合は、電圧を印加しない場合に比べてレーザ
ビーム照射部周辺への膜の拡がりを約１／１．４に抑制
できる。

また、逆に電極１０を一極にした場合はレーザビーム照
射部周辺への膜の拡がりが約２倍以上に大きくなる。

第１図に示した本実施例は平行平板電極を用いた例であ
るが、適当な電界分布が形成できる構造の電極を気相中
に挿入することにより、所望の膜厚分布の金属薄膜パタ
ンを形成することができる。

例えば第３図に示すように、材料ガスを自由に通過させ
ることができる金属メツシュで形成された。

断面形状が逆台形状の電極１０１を設置し、電界を基板
上のレーザ照射部分の１点に集中することにより、金属
イオンおよび金属ラジカルの飛程方向を１点に集中させ
ることができる。上記のような構造の電極では、レンズ
効果による金属イオンおよび金属ラジカルの収束作用も
大きく、微細な膜を形成することが可能である。また、
必ずしも反応槽内に電界形成用の電極を設置する必要は
なく。

適当な電界が気相中に形成できれば１反応槽外部に電極
を設置してもよい。

さらに第１図に示す実施例では、レーザ装置１から出射
するレーザビーム２をそのまま集光レンズ３により基板
６上に集光しているが、上記レーザ装置１と集光レンズ
３との間のレーザビーム２の光路上に、円形あるいは矩
形等の開口を有する光学的しぼりを挿入し、集光レンズ
３によりその開口面を基板６上に結像させるように照射
してもよい。

材料ガスとしては１例えば配線や電極材料として用いら
れるＡＱを堆積させたい場合には、ＡｉＬ（ＣＨ３）３
、Ａ党（Ｃ：２Ｈ，）３等を用い、ドーパント等として
用いられるＣ＋ｌＺｎ等を堆積させたい場合には、Ｃｄ
　（ＣＨｘ　）ｚやＺｎＣＨ，等のアルキル金属化合物
を用いればよい。また、マスク材として用いられるＣｒ
、Ｎｉ等を堆積させたい場合にはカルボニル金属化合物
等を用いる。

金属薄膜パタンの形成について上記のように説明したが
、例えば有機金属化合物ガスとＮ２０ガスとの光分解に
よる絶縁膜形成あるいは半導体薄膜形成等においても、
同様の効果が得られることは明らかである。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による薄膜パタン形成方法は、材料
ガス中に置かれた基板にレーザビームを照射し、上記材
料ガスの光分解による化学気相成長により、基板上のレ
ーザビーム照射部に所望の微細な薄膜パタンを形成する
薄膜パタン形成方法において、レーザビームの一部ある
いは全部を基板上に向けて通す電極を設け、上記電極を
基板に対して正電位に保持しながらレーザビーム照射を
行うことにより、光イオン化反応により気相中で生成さ
れた一部イオンの飛程方向を電界により制御できるため
、光分解により気相中で生成した他のラジカルの、レー
ザビーム照射領域からの拡がりを抑制することができ、
微細な薄膜パタンか形成できる。このため、本発明によ
り微細な配線導体および絶縁膜を形成し、高密度配線板
を形成することができる。また、微細な半導体薄膜の形
成も可能なことから、高密度な半導体装置等の製作も可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜パタン形成方法の一実施例を
示す装置の構成図、第２図は照射中心部からの相対距離
と薄膜との関係を示す図、第３図は微細な金属薄膜パタ
ンを形成するための電極部分の一例を示す図、第４図は
従来の薄膜パタン形成方法を示す装置の構成図である。 ２・・・レーザビーム　　　６・・・基板８・・・材料
ガスボンベ　　１０・・・電極１１・・・電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、材料ガス中に置かれた基板にレーザビームを照射し
   、上記材料ガスの光分解による化学気相成長により、基
   板上のレーザビーム照射部に所望の微細な薄膜パタンを
   形成する薄膜パタン形成方法において、レーザビームの
   一部あるいは全部を基板上に向けて通す電極を設け、上
   記電極を基板に対して正電位に保持しながら、レーザビ
   ーム照射を行うことを特徴とする薄膜パタン形成方法。