JP3974919B2 - レーザによる成膜装置 - Google Patents

Description

本発明はレーザによる成膜装置、特に半導体基板等の基板上に均一の各種薄膜を生成できるようにしたレーザによる成膜装置に関するものである。

図６は従来のレーザによる成膜装置を示し、１は真空チャンバ、２は半導体基板等の基板、３はこの基板２を載置するため上記真空チャンバ１内に設けた基板載置部、４は上記真空チャンバ１の天井に設けたレーザ光入射用のプロセスウインドウ、５は上記真空チャンバ１内に安定ガスを導入するためのマスフロー、６は上記真空チャンバ１内の空気を排気するための排気ポンプ、７は真空チャンバ１内の真空度を制御するための圧力制御バルブである。

上記従来のレーザによる成膜装置においては、基板上に例えば絶縁被膜を形成するためレーザ光を光ファイバ（図示せず）により上記プロセスウインドウ４付近まで誘導し、上記光ファイバの先端から上記プロセスウインドウ４を介して上記真空チャンバ１内の基板載置部３上に載置した上記基板２上にレーザ光を照射せしめている。このような従来のレーザによる成膜装置としては特許文献１、特許文献２に記載のものがある。
特開２００２−２５２１８１号公報（第１図） 特開２０００−８７２２３号公報（第１図）

然しながら、上記従来のレーザによる成膜装置においては、基板に照射されるレーザ光はデフォーカスされていないため２インチ径といった大面積半導体基板を所望の昇温速度で均一に加熱することができず、また、レーザ光をデフォーカスした場合には基板からの漏れるレーザ光が多くなり、熱効率が悪く、均一加熱ができなかった。

本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。

本発明のレーザによる成膜装置は、真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置において、基板に照射するレーザ光をデフォーカス光とし、真空チャンバ内で基板の背後に曲面形状を変え得る全反射コーティングしたリフレクターを設け、基板から漏れたレーザ光を反射し基板の所望の位置に照射できるように、上記リフレクターの位置並びに曲率を調整できるようにしたことを特徴とする。

本発明の効果を以下に示す。

（１）漏れレーザ光をリフレクターで拾い基板に照射するので、熱効率よく均一加熱ができる。

（２）リフレクターの位置ならびに曲率を任意に変えることができるので、基板に所望の温度分布を与えることができる。

（３）基板の急速加熱が可能となる。

（４）装置にレーザ光が直接当たる恐れがなくなり、装置の損傷が少なくなる。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

図１及び図２は、夫々本発明のレーザによる成膜装置を示したものであって、真空チャンバ１の内に連続発振高出力半導体レーザ発振器８から照射されたレーザ光を光学レンズ部１０を通してデフォーカス光９とし、真空チャンバ１内の基板２に直接または均熱板（図示せず）を介して照射し、基板２を加熱する。基板載置部３の背後には曲面形状を有するリフレクター１１を設け、上記リフレクターは、外部制御で曲面リフレクターの位置並びに曲率調整ができるようにし、リフレクター１１の反射光を基板の所望の位置に照射できるようする。

なお、上記リフレクター１１としては耐熱ガラスあるいは石英あるいは熱伝導性のよい金属の表面に全反射コーティング膜を形成する。この反射膜としては、ＩＴＯ（透明導電膜）や、熱導電性のよい金属を蒸着で形成するのが好ましい。数種類の金属を重ねて蒸着させることで反射機能を高めることができる。蒸着金属として、Ａｌ、Ｃｒ、インコネル、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｒｈ等があげられる。

なお、基板としては、シリコン、サファイア、酸化亜鉛等を、均熱板としてグラファイト、ＳｉＣ、インコネル、Ｎｉを使用できる。

また、本発明におけるリフレクター１１は、図３及び図４に示すように表面に反射膜を形成した多数片の金属板又は耐熱ガラス又は石英から形成し、中央に孔をもつドーム状の形状とし、外部制御によりドームの位置並びに曲率を図４から図５に示すようにＲ１からＲ２に変えられるようにする。

また、真空チャンバ１の下部のレーザ光と対向する位置には、基板サイズと同等以上の大きさの赤外線透過窓１２を設け、赤外光をキャッチして放射温度計１３により温度を測定する。

なお、基板として、シリコン、サファイア、酸化亜鉛等を、均熱板としてグラファイト、ＳｉＣ、インコネル、Ｎｉを使用できる。

上記のように本発明のレーザによる成膜装置においては、漏れレーザ光、例えば、基板２に向けて射出されるデフォーカス光の内、基板照射面からはずれたレーザ光並びに、基板２を透過するレーザ光の一部を基板の背後に設けた曲面リフレクター１１で拾い、曲面リフレクター表面の反射膜にて、基板側に向けて反射し、基板に照射するようにしたので、基板２の加熱効率の向上並びに基板の均一加熱を可能にし、急速加熱できるようになる。

本発明で用いるレーザは、連続発振の高出力半導体レーザ装置で、１ｋＷ以上の高出力のもので、広域に亘ってレーザ光強度が均一なものである。本発明では、基板に照射されるレーザ光は、デフォーカスされたレーザ光を対象にしているが、平行光の場合にも適用できるものである。

本発明のレーザによる成膜装置の正面図である。 本発明の他の実施例のレーザによる成膜装置の正面図である。 本発明のレーザによる成膜装置のリフレクターの平面図である。 図３に示すリフレクターの側面図である。 図３に示すリフレクターの曲率変更を示す説明図である。 従来のレーザによる成膜装置の説明図である。

符号の説明

１ 真空チャンバ
２ 基板
３ 基板載置部
４ プロセスウインドウ
５ マスフロー
６ 排気ポンプ
７ 圧力制御バルブ
８ 連続発振高出力半導体レーザ発振器
９ レーザ光（デフォーカス光）
１０ 光学レンズ部
１１ リフレクター
１２ 赤外線透過窓
１３ 放射温度計

Claims (1)

1. 真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置において、基板に照射するレーザ光をデフォーカス光とし、真空チャンバ内で基板の背後に曲面形状を変え得る全反射コーティングしたリフレクターを設け、基板から漏れたレーザ光を反射し基板の所望の位置に照射できるように、上記リフレクターの位置並びに曲率を調整できるようにしたことを特徴とするレーザによる成膜装置。

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