Método y aparato de fabricación de películas delgadas
Descripción general
 Se proporcionan un método y un aparato para producir colectiva y rápidamente una película delgada para su uso en un circuito integrado, un sensor o similar solo en una región arbitraria. La luz emitida desde la fuente de luz 14 se irradia al sustrato 5 a través de la máscara modelada 2 y un sistema óptico 3 apropiado. Por otro lado, el sustrato 5 se enfría desde la etapa de enfriamiento 6, los ingredientes se permite a condensarse en la superficie del sustrato 5. Por lo tanto, al proyectar la luz modelada sobre la superficie del sustrato 5 sobre el que se condensa la materia prima, se forma una película delgada de forma colectiva y a alta velocidad solo en una región arbitraria.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y aparato de formación de película delgada. Más específicamente, la presente invención se refiere a un método y aparato para producir colectiva y rápidamente una película delgada conductora, una película fina semiconductora o una película delgada aislante utilizada para un circuito integrado, un sensor o similar solo en una región arbitraria.
Antecedentes de la técnica
Convencionalmente, una película delgada conductora o una película de semiconductor o una película delgada aislante utilizado como circuitos y sensores integrados, si a ser creado sólo en cualquier área, la película delgada de interés por bombardeo iónico o CVD, etc. Varios método de deposición de película delgada del sustrato Después de formar en toda la superficie, se requirió un proceso muy complicado, en el que se aplicó, expuso, desarrolló y luego se grabó la resistencia.
Por otro lado, para realizar el proceso complicado a la vez, existe una técnica de formación de una película delgada solo en una porción irradiada con luz irradiando luz sobre el sustrato guiando la materia prima sobre el sustrato en estado gaseoso. En este método, dado que solo una pequeña cantidad de moléculas de materia prima adsorbidas sobre el sustrato contribuyen a la reacción, existe la desventaja de que la velocidad de formación de la película delgada es extremadamente lenta y no es práctica. De hecho, se usa el proceso complicado anterior. Lo ha hecho.
Tarea de solución
Como se describió anteriormente, cuando una película delgada conductora, una película delgada semiconductora o una película delgada aislante usada para un circuito integrado, un sensor o similar debe formarse solo en una región arbitraria mediante una técnica convencional, se requiere un proceso muy complicado. , Lo que significa que la eficiencia es pobre, así como el riesgo de contaminación es alto. En particular, el caso de apilamiento de una pluralidad de películas que tienen diferentes patrones, resiste revestimiento y el sustrato fue sacada de la película delgada aparato, la exposición, el desarrollo de la formación, después de los trabajos de grabado, es necesario repetir la colocación del aparato de deposición de película delgada de nuevo, por lo tanto No solo el proceso se vuelve más complicado sino que también existe el problema de que el riesgo de contaminación aumenta a medida que el número de veces que se extrae el sustrato del aparato de formación de película delgada es grande.
En vista de los problemas anteriores, una película delgada conductora o una película de semiconductor o una película delgada aislante utilizados, tales como circuitos y sensores integrados, es posible crear una alta velocidad sólo en cualquier parte a granel, el riesgo de contaminación Además de proporcionar un método y un aparato de formación de película delgada para los mismos.
Solución
En el método de formación de película delgada según la presente invención, una sustancia orgánica que contiene un elemento constituyente de una película para formación de película se mezcla con otras sustancias si es necesario, o se gaseifica por separado y se suministra al recipiente de reacción, Y condensándolo sobre el substrato enfriado debajo e irradiando luz a una porción arbitraria sobre el sustrato de modo que una película objetivo se forma solo en la porción irradiada con luz. Además, el aparato para formar una película delgada según la presente invención comprende un recipiente de reacción, un soporte de refrigeración que se instala en el recipiente de reacción y sostiene el sustrato y mantiene su temperatura enfriando el sustrato a temperatura ambiente o por debajo de la temperatura ambiente , Una fuente de luz, un sistema óptico para proyectar luz desde la fuente de luz sobre un sustrato, una máscara dispuesta entre la fuente de luz y el sistema óptico, y un vaporizador para vaporizar la materia orgánica de la materia prima mientras mantiene la materia orgánica en forma líquida, Y un dispositivo de suministro de materia prima para el suministro de la materia prima al interior.
Como resultado de la investigación experimental realizada por el presente inventor, de acuerdo con el método de formación de película delgada y su aparato, las materias primas se suministran a un recipiente de reacción, mientras que las materias primas se condensan sobre un sustrato enfriado, lentes, espejos, etc. , Era posible producir una reacción fotoquímica solo en la porción irradiada con luz y formar una película delgada solo en esa parte proyectando luz sobre el sustrato a través del sistema óptico y la máscara. Por lo tanto, el complicado proceso descrito anteriormente desaparece, y es posible crear la película delgada solo en una parte arbitraria, todas juntas a una alta velocidad en un lote a la vez.
razones rápido que puede formar una película delgada, el número de las moléculas que la reacción debido al material condensada sobre el sustrato para la emisión de luz mucho, en comparación con el caso de no condensación de la materia prima para el resultado sobre el sustrato, las reacciones fotoquímicas A alta velocidad en un corto período de tiempo.
Además, en el proceso de la presente invención, es necesario introducir una cantidad apropiada de la materia prima en el recipiente de reacción, lo que se puede hacer controlando el caudal y la presión. Sin embargo, como resultado de la investigación experimental del inventor, el recipiente de reacción Se instala un recipiente de tamaño adecuado con una válvula tanto en el lado del recipiente de reacción como en el lado del aparato de suministro de materia prima. Primero se abre la válvula en el lado del proveedor de materia prima para hacer una cantidad fija de materia prima, luego se cierra la válvula Después de abrir la válvula en el lado del recipiente de reacción, se hizo posible suministrar una cantidad apropiada de materia prima en el recipiente de reacción en un estado de vacío.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá en detalle en base a cada realización ilustrada. La Figura 1 es una vista en sección esquemática de una parte principal del aparato de formación de película delgada utilizado para la realización de la película delgada método de formación de acuerdo con la invención. 1 es un recipiente de reacción, junto con y una entrada de alimentación 7 y la salida 8 a la pared lateral, se proporciona la ventana 4 en la parte superior. El número de referencia 6 indica una mesa de enfriamiento que está instalada en el recipiente de reacción 1, soporta el sustrato 5 y enfría el sustrato 5 a temperatura ambiente o por debajo de la temperatura ambiente para mantener la temperatura, y está dispuesto en la superficie inferior del recipiente de reacción 1 Una entrada de refrigerante 9 y una salida de refrigerante 10 que se comunican entre sí. 14 denota una fuente de luz, 3 es la luz de la fuente de luz 14 a un sistema óptico hecha de, por ejemplo, una lente convexa se proyecta sobre el sustrato 5, entre la fuente de luz 14 y el sistema óptico 3, por ejemplo, una forma adecuada de los orificios en la placa opaca enmascarar 2 formado mediante la laminación de un material opaco sólo a las porciones apropiadas en la o una placa transparente proporcionado están dispuestos.
La figura 2 es una vista esquemática de todo el aparato de formación de película delgada. 15 es un dispositivo de suministro de material para suministrar al recipiente de reacción 1 con la materia prima orgánica se vaporiza al tiempo que conserva un líquido. 11 está provisto con las válvulas 13 y 12 respectivamente en el lado del recipiente de reacción 1 y el lado del dispositivo de suministro de materia prima 15 entre el recipiente de reacción 1 y el dispositivo de suministro de materia prima 15 de modo que la materia prima se suministra desde el dispositivo de suministro de materia prima 15 Antes de que se suministre al contenedor.
A continuación, se describirá cada ejemplo de un método de formación de película delgada llevado a cabo usando el aparato de formación de película delgada.
Ejemplo 1
El sustrato 5 se enfría a aproximadamente 2ºC por el soporte de refrigeración 6, y el tetrametoxisilano (Si (OCH3) 4) como materia prima introducida en estado gaseoso se condensa en la superficie del sustrato 5. Por otro lado, se usa un láser excimer de ArF como fuente de luz 14, la luz de la fuente de luz 14 pasa a través de una máscara 2, se recoge mediante un sistema óptico 3 y se irradia sobre un sustrato 5 sobre el que se forma una capa condensada. La irradiación de la luz se continúa hasta que la sustancia que no ha reaccionado se evapora completamente después de cortar el suministro de la materia prima. Como resultado, como se muestra en la figura 3, la reacción fotoquímica de la materia prima se produjo solo en la porción irradiada con luz, y se formó una película delgada. La tasa de formación fue muy alta, aproximadamente de 4000 / min, y como resultado del análisis de la película delgada, se descubrió que era una película delgada de óxido de silicio.
Ejemplo 2
La base 6 de refrigeración y enfriar el sustrato 5 a aproximadamente 0 ° C, condensar el hexametildisilazano como materia prima introducida en el gas en la superficie del sustrato 5 (Si (CH3) 3) NHSI (CH3) 3). Además, se permite que el oxígeno fluya dentro del recipiente de reacción 1. Por otro lado, se usa un láser excimer de ArF como fuente de luz 14, la luz de la fuente de luz 14 pasa a través de una máscara 2, se recoge mediante un sistema óptico 3 y se irradia sobre un sustrato 5 sobre el que se forma una capa condensada. La irradiación de la luz se continúa hasta que la sustancia que no ha reaccionado se evapora completamente después de cortar el suministro de la materia prima. Durante este período, el oxígeno continúa fluyendo. Como resultado, como se muestra en la figura 4, la reacción fotoquímica de la materia prima se produjo solo en la porción irradiada con luz, y se formó una película delgada. La tasa de formación fue muy alta, aproximadamente 5000 / min.
Ejemplo 3
Se usa un láser excímero ArF como fuente de luz 14. La luz se condensa por el sistema óptico 3 después de pasar a través de la máscara 2, y el patrón de la máscara 2 se proyecta sobre el sustrato. A continuación, se suministró hexametildisilazano (Si (CH3) 3) NHSi (CH3) 3) como materia prima en el recipiente de reacción 1 y se calentó gradualmente sobre el sustrato 5 enfriado a aproximadamente 0ºC por la etapa de enfriamiento 6 Condensado. Como resultado, se produce, se forma la reacción fotoquímica de los materiales de partida solamente se irradió con porciones de luz de película delgada. La tasa de formación fue muy alta, aproximadamente 5000 / min.
Ejemplo 4
2, en el recipiente 11 dispuesto entre el recipiente de reacción 1 y el dispositivo 15 de suministro de materia prima, en primer lugar se abre la válvula 12 en el lado del dispositivo 15 de suministro de materia prima y se fija una cantidad fija de gas tetrametoxisilano , La válvula 12 se cierra y luego la válvula 13 en el lado del recipiente de reacción 1 se abre para suministrar una cantidad apropiada de gas tetrametoxisilano en el recipiente de reacción 1 en un estado de vacío para condensar sobre el sustrato 5 Como en el Ejemplo 1, la luz se irradió. Como resultado, se formó una fina película de óxido de silicio solo en la porción irradiada con luz, pero al usar este método y aparato, es posible reducir la cantidad de materia prima introducida necesaria para mantener la capa de condensación constante cuando no se usa Se hizo innecesario realizar un control sutil de la película, y la formación de la película pudo llevarse a cabo fácilmente.
Efecto de la invención
Como se describió anteriormente en detalle, la presente invención es un método para condensar una materia prima en un sustrato enfriado e irradiar el material con luz, generando rápidamente una reacción fotoquímica solo en una porción irradiada con luz, por lo que una porción arbitraria , Y es fácil controlar la cantidad de materia prima introducida en el recipiente de reacción como materia prima en ese momento. Por lo tanto, aunque el método convencional requiere un proceso muy complicado de aplicar una resistencia, exposición, revelado y ataque químico, el método y el aparato de la presente invención se pueden aplicar a una parte arbitraria a la vez con alta velocidad y control simple , Es prácticamente importante que se forme la película delgada.
Breve descripción de los dibujos
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en sección esquemática de una parte principal de un aparato de formación de película delgada utilizado para llevar a cabo un método de formación de película delgada según la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática de todo el aparato de formación de película delgada.
La figura 3 es una vista que muestra el espesor de la película de la película producida de acuerdo con el ejemplo 1 del método de la presente invención.
La figura 4 es una vista que muestra el espesor de la película de la película preparada según el ejemplo 2 del método de la presente invención.
1 recipiente de reacción
2 máscara
3 Sistema óptico
4 ventana
5 sustrato
6 Soporte de enfriamiento
7 Entrada de material
8 Puerto de escape
9 Entrada de refrigerante
10 salida de refrigerante
11 contenedores
12, 13 válvula
14 Fuente de luz
15 Dispositivo de suministro de material
Reclamo
1. Una sustancia orgánica que contiene un elemento constituyente de una película para la formación de película es gaseosa y se suministra a un recipiente de reacción, se condensa en un sustrato enfriado a una temperatura inferior a la temperatura ambiente, y una parte arbitraria en el sustrato Donde la película objetivo se forma solo en la porción irradiada con luz irradiando la luz con luz.
2. Una sustancia orgánica que contiene un elemento constituyente de una película para la formación de película y otras sustancias necesarias se mezclan o alimentan por separado en un recipiente de reacción y se suministran en un recipiente de reacción, y un sustrato se enfría a temperatura ambiente o inferior E irradiando luz a una parte arbitraria sobre el sustrato de modo que una película objetivo se forma solo en una porción irradiada con luz.
3. El método para producir una materia prima según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque una vez que la materia prima se suministra desde el dispositivo de suministro de materia prima al recipiente de reacción, se almacena temporalmente en otro recipiente para controlar la cantidad de suministro de la materia prima. .
Una mesa de enfriamiento que se instala en el recipiente de reacción y soporta el sustrato y enfría el sustrato a temperatura ambiente o por debajo de la temperatura ambiente para mantener la temperatura: una fuente de luz, una fuente de luz; Una máscara dispuesta entre la fuente de luz y el sistema óptico, y un dispositivo de suministro de material para vaporizar el material orgánico de la materia prima mientras lo mantiene como un líquido y suministra la materia orgánica vaporizada en el recipiente de reacción Donde el aparato de formación de película delgada es un aparato de formación de película delgada.
5. Un método para fabricar un recipiente de reacción, que comprende las etapas de: proporcionar una válvula entre un recipiente de reacción y un dispositivo de suministro de materia prima en un lado del recipiente de reacción y un lado del aparato de suministro de materia prima. 5. El aparato de formación de película delgada de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además:
Dibujo :
Application number :1994-005529
Inventors :財団法人半導体研究振興会
Original Assignee :江刺正喜、友浦誠一郎