JPH0582477B2 - - Google Patents
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- JPH0582477B2 JPH0582477B2 JP5457485A JP5457485A JPH0582477B2 JP H0582477 B2 JPH0582477 B2 JP H0582477B2 JP 5457485 A JP5457485 A JP 5457485A JP 5457485 A JP5457485 A JP 5457485A JP H0582477 B2 JPH0582477 B2 JP H0582477B2
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光化学気相薄膜形成装置及び方法に係
り、特にパルス光源を用いた薄膜形成において所
定の反応以外の反応を排除し、原料ガスを有効に
利用しかつ高速で良質な薄膜を形成する装置及び
方法に関する。
り、特にパルス光源を用いた薄膜形成において所
定の反応以外の反応を排除し、原料ガスを有効に
利用しかつ高速で良質な薄膜を形成する装置及び
方法に関する。
光化学気相薄膜形成装置（以後光CVDと呼ぶ）
は、光子エネルギの大きな紫外光もしくは光子密
度の高い可視光又は赤外光を用い、原料ガス分子
内の結合を直接又は間接的に励起して切断する等
して原料ガスの活性化を行ない、低温で基板上に
高純度の薄膜を形成する方法である。従来のエキ
レマレーザ等のパルス光源を用いた光CVDにお
いては、原料ガスを定常的に導入しているためパ
ルス光によつて生成した活性種が反応容器内から
ほぼ完全に排気系から排気された後も次々と原料
ガスを反応容器内に導入しては排気されていた。
これは原料を無駄に流しているだけでなく照射さ
れたパルス光に次に、照射されるパルス光との間
に基板表面上（もしくは形成された薄膜上）に吸
着した未反応の原料ガスが薄膜中に取り込まれる
といつた欠点があつた。また基板を加熱して行な
う光CVDにおいては、照射されたパルス光と次
に照射されるパルス光との間に熱効果により目的
とする薄膜以外（同じ物質であつても結晶構造等
が異なる場合も含む）の薄膜が形成されるといつ
た問題がある。従つて、上記パルス光に同期させ
て所定の時間だけ原料ガスを反応容器内に導入す
る手段を設け、光CVDに有効な時間だけ原料ガ
スが反応容器内に存在させる様にする必要があつ
た。
は、光子エネルギの大きな紫外光もしくは光子密
度の高い可視光又は赤外光を用い、原料ガス分子
内の結合を直接又は間接的に励起して切断する等
して原料ガスの活性化を行ない、低温で基板上に
高純度の薄膜を形成する方法である。従来のエキ
レマレーザ等のパルス光源を用いた光CVDにお
いては、原料ガスを定常的に導入しているためパ
ルス光によつて生成した活性種が反応容器内から
ほぼ完全に排気系から排気された後も次々と原料
ガスを反応容器内に導入しては排気されていた。
これは原料を無駄に流しているだけでなく照射さ
れたパルス光に次に、照射されるパルス光との間
に基板表面上（もしくは形成された薄膜上）に吸
着した未反応の原料ガスが薄膜中に取り込まれる
といつた欠点があつた。また基板を加熱して行な
う光CVDにおいては、照射されたパルス光と次
に照射されるパルス光との間に熱効果により目的
とする薄膜以外（同じ物質であつても結晶構造等
が異なる場合も含む）の薄膜が形成されるといつ
た問題がある。従つて、上記パルス光に同期させ
て所定の時間だけ原料ガスを反応容器内に導入す
る手段を設け、光CVDに有効な時間だけ原料ガ
スが反応容器内に存在させる様にする必要があつ
た。
なお、パルス光源に同期させてガスをパルス状
に導入する方法としては分光学の研究の分野にお
ける文献（応用物理、第49巻、第８号、802−812
頁、三上直彦）に示されているが、光CVDにお
いてこの様な手段を用いた装置及び方法は過去に
例がない。
に導入する方法としては分光学の研究の分野にお
ける文献（応用物理、第49巻、第８号、802−812
頁、三上直彦）に示されているが、光CVDにお
いてこの様な手段を用いた装置及び方法は過去に
例がない。
本発明の目的は、上述の光CVDにおける問題
点を除去して、少量の原料ガスを有効に薄膜形成
させ、かつ良質な薄膜を形成させることができる
光CVD装置及びその方法を提供することにある。
点を除去して、少量の原料ガスを有効に薄膜形成
させ、かつ良質な薄膜を形成させることができる
光CVD装置及びその方法を提供することにある。
かかる目的を達成するために本発明では、反応
室に照射されるパルス光の時間巾が長い場合でも
数マイクロ秒、短い場合には数ナノ秒であり次に
照射されるパルス光までの時間が数十ミリ秒以上
である事を考慮し、原料ガスが光の照射を受け活
性種を生じ基板と相互作用して薄膜を形成するま
での時間に相当する所定の時間のみ原料ガスを反
応容器内に導入する様にした。
室に照射されるパルス光の時間巾が長い場合でも
数マイクロ秒、短い場合には数ナノ秒であり次に
照射されるパルス光までの時間が数十ミリ秒以上
である事を考慮し、原料ガスが光の照射を受け活
性種を生じ基板と相互作用して薄膜を形成するま
での時間に相当する所定の時間のみ原料ガスを反
応容器内に導入する様にした。
すなわち、本発明では従来のように原料ガスを
定常的に反応反応容器内に導入しても光源がパル
スの場合実際に薄膜形成に係るには光照射後僅か
の時間であり、それ以後は無駄に流れるかもしく
は原料ガスが基板に吸着され未反応のまま薄膜中
に取り込まれる等所定の反応以外の反応が生ずる
ことに着目し、原料ガスも光源と同様に光源パル
スと同期させたパルス状にして反応容器内に導入
することを特徴とするものである。
定常的に反応反応容器内に導入しても光源がパル
スの場合実際に薄膜形成に係るには光照射後僅か
の時間であり、それ以後は無駄に流れるかもしく
は原料ガスが基板に吸着され未反応のまま薄膜中
に取り込まれる等所定の反応以外の反応が生ずる
ことに着目し、原料ガスも光源と同様に光源パル
スと同期させたパルス状にして反応容器内に導入
することを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面に沿つて詳しく説
明する。第１図には、本発明に従つて原料ガスボ
ンベ１，２からの原料ガスをパルス光源６からの
パルス光と同期させてパルス状に反応容器１０内
に導入する構造を有した光化学気相薄膜装置を簡
略化して示してある。パルスレーザ光源６よりレ
ーザビームが光CVD用反応容器１０に取り付け
られた照射窓１２を通してシリコンウエハ等の基
板１４上方空間に照射される様になつている。光
源の波長に対して吸収を持つ原料ガスは基板上方
の電磁バルブ９から、また吸収を持たない原料ガ
スは照射窓１２に近い導入口にある電磁バルブ８
から夫々レーザパルスに同期させた最適のゲート
時間で反応室に導入される。ここで、夫々の電磁
バルブ８．９及びゲートパルス及びレーザのトリ
ガーパルスはパルス発生器５によつて生じさせ電
磁バルブは電磁バルブドライバ７によつて駆動す
る。第２図はこれらのパルスの時間の関係を示し
た一例であり、光の吸収を持たない原料ガスの電
磁バルブ８はゲートパルスＡに、吸収を持つ原料
ガスの電磁バルブ９はゲートパルスＢに対応して
いる。
明する。第１図には、本発明に従つて原料ガスボ
ンベ１，２からの原料ガスをパルス光源６からの
パルス光と同期させてパルス状に反応容器１０内
に導入する構造を有した光化学気相薄膜装置を簡
略化して示してある。パルスレーザ光源６よりレ
ーザビームが光CVD用反応容器１０に取り付け
られた照射窓１２を通してシリコンウエハ等の基
板１４上方空間に照射される様になつている。光
源の波長に対して吸収を持つ原料ガスは基板上方
の電磁バルブ９から、また吸収を持たない原料ガ
スは照射窓１２に近い導入口にある電磁バルブ８
から夫々レーザパルスに同期させた最適のゲート
時間で反応室に導入される。ここで、夫々の電磁
バルブ８．９及びゲートパルス及びレーザのトリ
ガーパルスはパルス発生器５によつて生じさせ電
磁バルブは電磁バルブドライバ７によつて駆動す
る。第２図はこれらのパルスの時間の関係を示し
た一例であり、光の吸収を持たない原料ガスの電
磁バルブ８はゲートパルスＡに、吸収を持つ原料
ガスの電磁バルブ９はゲートパルスＢに対応して
いる。
次に、シリコン基板上にタングステン薄膜を形
成する場合を例にとり説明する。六フツ化タング
ステン（WF6）は波長1.93nｍの光に吸収を持ち
水素（H2）は吸収を持たない。WF6及びH2は
夫々のボンベ１，２より夫々の電磁バルブ８，９
によりWF61ｍsec、H22ｍsecの間だけ反応容器
１０内へ導入される。この時WF6は第１図に示
された様に基板１４上方にある電磁バルブ９か
ら、光吸収により活性化したWF6が照射窓を曇
らせるのを防ぐためH2は照射窓１２付近にある
電磁バルブ８から反応容器１０内へ導入される。
基板１４の温度は基板ステージ１３に設けられた
ヒーターで400℃に加熱してあり、第２図に示す
様に夫々の電磁パルスのゲートパルスがOFFと
なると同時にレーザパルス光を反応管内に照射す
る。なお、H2をより早く導入しているのは導入
口と基板の距離が長い点を考慮したためである。
レーザ光は波長193nｍ、１パルス当り約200ｍ
Ｊ、10Hzの繰り返し回数で照射する。タングステ
ンが所定の膜厚まで形成された時レーザの発振を
止めレーザ照射を停止する。反応容器１０は真空
ポンプ１５で常に排気してある。なお反応容器内
の平均圧力は圧力センサ１１の読みでは約
10-2torrであるが、圧力センサの反応速度が電磁
バルブの駆動速度に比べ遅いため、反応容器内に
おける原料ガスのピーク圧力を示すものではな
い。以上の本発明による装置及び装置によつて形
成したタングステン薄膜の純度および比抵抗をオ
ージエ分光装置、４点抵抗測定装置により測定し
た結果従来のCVD法によるものと同等以上の高
純度、低抵抗のものであることが確認された。一
方原料ガスの消費量は従来の方法に対しWF61/1
００、H21/50でありながら段差膜厚計で測定した
結果成膜速度は同等であることが確認された。
成する場合を例にとり説明する。六フツ化タング
ステン（WF6）は波長1.93nｍの光に吸収を持ち
水素（H2）は吸収を持たない。WF6及びH2は
夫々のボンベ１，２より夫々の電磁バルブ８，９
によりWF61ｍsec、H22ｍsecの間だけ反応容器
１０内へ導入される。この時WF6は第１図に示
された様に基板１４上方にある電磁バルブ９か
ら、光吸収により活性化したWF6が照射窓を曇
らせるのを防ぐためH2は照射窓１２付近にある
電磁バルブ８から反応容器１０内へ導入される。
基板１４の温度は基板ステージ１３に設けられた
ヒーターで400℃に加熱してあり、第２図に示す
様に夫々の電磁パルスのゲートパルスがOFFと
なると同時にレーザパルス光を反応管内に照射す
る。なお、H2をより早く導入しているのは導入
口と基板の距離が長い点を考慮したためである。
レーザ光は波長193nｍ、１パルス当り約200ｍ
Ｊ、10Hzの繰り返し回数で照射する。タングステ
ンが所定の膜厚まで形成された時レーザの発振を
止めレーザ照射を停止する。反応容器１０は真空
ポンプ１５で常に排気してある。なお反応容器内
の平均圧力は圧力センサ１１の読みでは約
10-2torrであるが、圧力センサの反応速度が電磁
バルブの駆動速度に比べ遅いため、反応容器内に
おける原料ガスのピーク圧力を示すものではな
い。以上の本発明による装置及び装置によつて形
成したタングステン薄膜の純度および比抵抗をオ
ージエ分光装置、４点抵抗測定装置により測定し
た結果従来のCVD法によるものと同等以上の高
純度、低抵抗のものであることが確認された。一
方原料ガスの消費量は従来の方法に対しWF61/1
００、H21/50でありながら段差膜厚計で測定した
結果成膜速度は同等であることが確認された。
以上の実施例ではArFエキシマレーザ（λ＝
193nｍ）によるWF6、H2を原料ガスとしたタン
グステン薄膜形成プロセスの例を示したが、これ
は上記レーザおよび原料ガスに限るものではな
く、フラツシユランプ等のパルス光源でも同様の
効果が得られ、パルス光源による各種金属、半導
体、絶縁体薄膜などの光CVDプロセス全般に同
様の効果が得られることは自明の理である。
193nｍ）によるWF6、H2を原料ガスとしたタン
グステン薄膜形成プロセスの例を示したが、これ
は上記レーザおよび原料ガスに限るものではな
く、フラツシユランプ等のパルス光源でも同様の
効果が得られ、パルス光源による各種金属、半導
体、絶縁体薄膜などの光CVDプロセス全般に同
様の効果が得られることは自明の理である。
以上述べた様に、本発明によれば少量の原料ガ
スで大変効率良く高速に薄膜を形成する事が可能
となりLSI等の薄膜を含む製品の製造コストが低
下し経済性向上の効果がある。また反応容器中に
おける光CVD以外の反応が抑えられ目的としな
い物質の薄膜への混入等を妨ぎ良質の薄膜が形成
されるので光CVDで形成された導電膜、絶縁膜、
半導体膜を用いるLSI、超LSI、太陽電池等の高
歩留まり、性能向上に寄与する所大である。
スで大変効率良く高速に薄膜を形成する事が可能
となりLSI等の薄膜を含む製品の製造コストが低
下し経済性向上の効果がある。また反応容器中に
おける光CVD以外の反応が抑えられ目的としな
い物質の薄膜への混入等を妨ぎ良質の薄膜が形成
されるので光CVDで形成された導電膜、絶縁膜、
半導体膜を用いるLSI、超LSI、太陽電池等の高
歩留まり、性能向上に寄与する所大である。
第１図はこの発明に従う光化学気相薄膜形成装
置の概略構成図、第２図は原料ガスをパルス光源
に同期させパルス状に導入するための電磁バルブ
に入力するゲートパルスとパルス光源に入力する
トリガーパルスの関係を示す図である。 １……光吸収を持つ原料ガスボンベ、２……光
吸収を持たない原料ガスボンベ、５……パルス発
生器、６……照射パルス光源、７……電磁バルブ
ドライバー、８，９……電磁バルブ、１０……反
応容器、１２……照射窓、１３……基板ステー
ジ、１４……基板、１５……真空ポンプ。
置の概略構成図、第２図は原料ガスをパルス光源
に同期させパルス状に導入するための電磁バルブ
に入力するゲートパルスとパルス光源に入力する
トリガーパルスの関係を示す図である。 １……光吸収を持つ原料ガスボンベ、２……光
吸収を持たない原料ガスボンベ、５……パルス発
生器、６……照射パルス光源、７……電磁バルブ
ドライバー、８，９……電磁バルブ、１０……反
応容器、１２……照射窓、１３……基板ステー
ジ、１４……基板、１５……真空ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応容器内に基体を搭載するステージと、基
体及び原料ガス導入機構を有し、反応容器壁に設
けた光導入用窓から導入したパルス光により原料
ガスを励起して、基体上に所定の膜を形成させる
光化学気相薄膜形成装置において、 基体表面と照射パルス光が平行あるいは、照射
パルス光を直接基体に当てぬように基体上方空間
を通過させるために、反応容器側壁に対向する位
置に光透過窓を設け、 上記パルス光に同期させて所定の時間だけ原料
ガスを反応容器内に導入する手段を設けたことを
特徴とする光化学気相薄膜形成装置。 ２ 光により原料ガス分子内の結合を励起、活性
化して、基板上に高純度の薄膜を形成する光化学
気相薄膜形成法において、 基体表面と照射パルス光が平行あるいは、照射
パルス光が直接基体に当たらぬようにして、該照
射されたパルス光と原料ガスと基体が相互作用を
持つ時間範囲外での原料ガスの導入を停止し、薄
膜を形成するのに係る時間のみ原料ガスを有効に
導入することを特徴とする光化学気相薄膜形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5457485A JPS61217575A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光化学気相薄膜形成装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5457485A JPS61217575A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光化学気相薄膜形成装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217575A JPS61217575A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH0582477B2 true JPH0582477B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=12974461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5457485A Granted JPS61217575A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光化学気相薄膜形成装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61217575A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2544156B2 (ja) * | 1987-09-22 | 1996-10-16 | 財団法人半導体研究振興会 | 金属・半導体接触の形成方法 |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5457485A patent/JPS61217575A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61217575A (ja) | 1986-09-27 |
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