JPS6369979A - レ−ザ利用薄膜形成装置 - 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】 技術分野 本発明はレーザを利用した薄膜形成装置に関し、特に光
化学反応を生じる気体中に保持された基板面上に紫外レ
ーザを照射して微小パターンの薄膜を形成するようにし
たレーザ利用の０ｌｆｆ形成装置に関する。

従来技術 紫外レーザ光を使用して１刺入〜数１０ｍ大の微小な矩
形状の薄膜を形成する技術としては、連続励起Ｑスイッ
チＮｄ　：ＹＡＧレーザの第４高周波（波長２６６ｎｍ
　）を光源として半導体集積回路装置ｌ！ｌ造用のホト
マスクガラス上にクロム膜を形成する技術が知られてい
る。（特願昭５９−１４８１４５号明細書）。また、同
様の薄膜形成を行うべく波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザを用いた実験も学会等にて発表されている。

上述した従来の紫外レーザ光を使用してり［１ム膜等の
金属簿膜を矩形パターン状に形成する技術のうち、光源
をＫｒＦエキシマレーザとしたものは、エキシマレーザ
がパルスレーザであり、その繰返し周波数が通常５０〜
１００１１ｚ程度であることから、薄膜形成用の基板（
例えばホトマスク）の加熱が充分できないために、良好
な薄膜の形成が困難となっている。

そこで、光源を上述した連続励起ＱスイッチＮｄ：Ｙ　
Ａ　Ｇレーザ（繰返し周波数１にＨｚ〜数に１１Ｚ）と
することにより、ある程度良好な薄膜形成が可能となる
。しかしながら、この場合にも、レーザ光を連続して照
射している（照射時間は数秒〜数１０秒であり、形成す
べき矩形パターンの面積により異なる）ために、レーザ
光が照射されている矩形領域の周辺の基板も熱拡散によ
って間接的に加熱されてしまい、よって矩形パターンの
形状が乱れてしまうという欠点がある。

この様な欠点は、成長する薄膜の初期層が光化学反応に
よる生成物によって形成されるが、以後成長する層では
堆積膜上に存在する反応気体分子の熱分解により膜の形
成が行われることが支配的であるという事実に起因して
いる。

発明の目的 そこで、本発明はかかる従来の欠点を排除すべくなされ
たものであって、その目的とするところは、レーザ光の
出力を比較的大きくして膜の成長速度を大とした場合に
も、熱拡散による微小薄膜パターンの乱れを抑止するこ
とができるレーザ利用薄膜形成装置を提供することにあ
る。

発明の構成 本発明によれば、レーザ光源と、このレーザ光によって
光化学反応を生じる気体中に保持された基板上に前記レ
ーザ光を照射する手段とを有し、このレーザ光の照射に
よって前記基板面上に微小パターンの薄膜を形成するレ
ーザ利用の薄膜形成！Ａ置であって、前記レーザ光の照
射を間欠的に行う照射制御手段を有することを特徴とす
るＸ９膜形成装置が得られる。

実施例 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の構成図であり、紫外レーザ光
源１からのレーザ光はシャッタ２にて間欠的なオンオフ
制御を受けてビームエキスパンダ３へ入力される。この
ビームエキスパンダ３にてビーム整形されたレーザ光は
可変スリット４を経て折返しミラー９にて光軸が折返さ
れ、集光レンズ５へ入射される。レンズ５において集光
されたレーザ光は、容器１１の上面に取付【′Ｊられて
いる石英ガラス６を通して基板７上にスリンｌ〜４のパ
ターン（矩形パターンとする）に対応したパターンに照
射される。

基板７は反応気体により満たされた密閉容器１１内にお
いてＸ−Ｙステージ１０上に保持されている。この反応
気体は材料容器１３中で気化した材料をキャリアガス容
器１２からのキャリアガスにて希釈して得られたもので
ある。尚、１４は排気ガス処理装置である。

観察光学系８が設けられており、基板７上の薄膜パター
ンについて集光レンズ５及び折返しミラー９を介してモ
ニタすることが可能となっている。

紫外レーザ光源１として連続励起ＱスイッチＮｄ：Ｙ　
Ａ　Ｇレーザ（Ｑスイッチ周波数は２ＫＩＩＺとする）
の第４高周波を用い、基板７としてホトマスクを用い、
また反応気体の材料としてクロムカルボニルＣｒ（Ｇ　
Ｏ）　ｓ　　（蒸気圧が１’１”ｏｒｒになる様に気体
温度を保持する）を用いるものとする。かかる場合、約
ＩＨＷ／ｉのビークパワー密度の紫外レーザ光（波長２
ＧＯｎｍ　）を、１秒間照射しまた１秒間非照射とする
ことを繰返すことにより、２０１１！Ｒ０の大きさの矩
形パターンが得られ、この矩形パターンの角の丸みが１
Ｍ以下の精度で薄膜の堆積を行うことができる。

この紫外レーザ光の間欠的な繰返し照）１は、シャッタ
２の制御により行われるものであり、電気的制御信号に
より光学シャッタを作動せしめ、第２図に示す如く制御
が行われる。Ｔ１はレーザ光の照射期間であり、Ｔ２は
レーザ光の非照射期間を示す。このＴ１及びＴ２の各期
間は独立に可変制御されるものとする。

第３図は本発明の伯の実施例の構成図であり、第１図と
同等部分は同一符号により示されている。

第１図の実施例と異なる部分は、紫外レーザ光源１の光
強度を任意に制御自在なアッテネータ２１を、例えばシ
ャッタ２の前段部分に設けている点である。他の部分に
ついては第１図の構成と同等であり、その説明は省略す
る。

このアッテネータ２１を外部制御信号により制御して光
強度を変化させるものであり、その変化の例が第４図に
示されている。ここで、薄膜形成の初期段階では充分な
基板加熱と、光化学反応を有効に起こすことが必要であ
るために、強度の大なるレーザ光の照射が必要である。

一方、それ以後の段階では、あまりに強度の大きなレー
ザ光の照射は熱拡散の影響を招来して好ましくない。そ
こで、アッテネータ２１により第４図の如く光強度を順
次抑圧する様制御することにより、より精度の高い矩形
パターンに薄膜を形成できるようになるのである。

この場合も、レーザ照射期間Ｔ１とレーザ非照射期間Ｔ
２とを交互に繰返して行われることは勿論である。この
Ｔ１及びＴ２の時間としては、１００ｍ５ｅｃ〜数ｓｅ
ｃの任意の時間が選ばれる。

この様に、レーザ光の照射時間を連続ではなく間欠的に
制御することにより、レーザ光の出力を比較的大として
膜の成長速度を大としたい場合にも、熱拡散が抑止され
るので、薄膜の微細矩形パターンが精度良く行われる。

また、レーザ光の非照ｒ）′ｌＷＡ間に堆積膜上に反応
気体分子を再吸着させることができる様になるので、膜
の成長に要する時間が短縮されて高速化が図れることに
もなる。

尚、上記実施例において掲げた各数値例はあくまで一例
を示すものであって、これ笠に限定されることなく、本
発明の効果が得られる範囲で種々の改変が可能であるこ
とは明らかである。

免匪立皇Ｉ 叙上の如く、本発明によれば、基板上へのレーザ光の照
射を間欠的に行うことにより、熱拡散の影響をできるだ
け低く抑えることができ、よって微細パターンの薄膜形
成が可能となるという効果を有する。また、レーザ光の
非照射の間に堆積膜上に反応気体分子が再吸着されるの
で膜の成長が速くなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は第１図の実
施例の場合の紫外レーザ光の照射制御の例を示すタイム
チャート、第３図は本発明の他の実施例の構成図、第４
図は第３図の実施例の場合の紫外レーザ光の照射制御の
例を示すタイムチャートである。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・紫外レーザ光源 ２・・・・・・シャッタ ７・・・・・・基板 １２・・・・・・キャリアガス容器 １３・・・・・・材料容器 ２１・・・・・・アッテネータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ光源と、このレーザ光によつて光化学反応を生
   じる気体中に保持された基板上に前記レーザ光を照射す
   る手段とを有し、このレーザ光の照射によつて前記基板
   面上に微小パターンの薄膜を形成するレーザ利用の薄膜
   形成装置であって、前記レーザ光の照射を間欠的に行う
   照射制御手段を有することを特徴とする薄膜形成装置。