JPH01138713A

JPH01138713A - 光励起反応装置

Info

Publication number: JPH01138713A
Application number: JP62297964A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Furukawa; 古川　章彦; Kensaku Yano; 健作矢野; Ryohei Miyagawa; 良平宮川; Yoshinori Iida; 義典飯田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1989-05-31
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2637121B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、光励起化学反応を利用して被処理基体上に薄
膜を形成する光励起膜形成゛装置に係わリ、特に光照射
のオン・オフを制御するシャッタ機構を設けた光励起膜
形成装置に関する。

（従来の技術）近年、先エネルギーによる化学反応を利用し、原料ガス
を分解して半導体ウェハやガラス等の基板上に薄膜を形
成する方法が開発されている。この方法は光ＣＶＤ法と
称され、通常の膜形成法と比較し低温で膜形成ができる
ことや荷電粒子によるダメージがない等の特徴を有して
おり、今後の膜形成技術においても重要な位置を占める
ものとして注目されている。

第７図は従来の光ＣＶＤ装置を模式的に示す概略構成図
である。膜形成室７１と光源収容室７２とが光導入窓７
３を介して連設されている。膜形成室７１内にはＳｉウ
ェハ等の基板７４を載置した基板ホルダ７５及び試料台
７６が収容されており、試料台７６の内部には基板７４
を加熱するためのヒータ７７が設けられている。光源収
容室７２内には紫外光を放射する光源（例えば低圧水堰
ランプ）７８が収容されている。また、膜形成室７１に
はゲートバルブ７９を介して予備室８０が連設されてお
り、この予備室８０内には基板７４を搬送する搬送機構
８１が設けられている。

なお、図中８３は膜形成室７１内に原料ガス（例えばモ
ノシラン）を導入するガス供給部、８４は膜形成室７１
内を排気する排気ポンプ、８５は予備室８０内を真空排
気する排気ポンプを示している。

この装置では、膜形成室７１内に基板７４を載置した基
板ホルダ７５を収容した状態で基板７４を加熱すると共
に、膜形成室７１内に原料ガスを導入する。次いで、光
源７８を点灯して基板７４に紫外光を照射することによ
り、原料ガスの光励起分解により基板７４上に薄膜（例
えば非晶質シリコン膜）を堆積形成することができる。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、膜形成を光源の点灯・消灯によって制
御しているが、通常用いられる低圧水銀ランプは点灯し
てからしばらくは光ｆｆ１（光強度）が不安定である。

本発明者等の実験によれば、第８図に示す如く点灯して
から最大の光量となるまでの時間ｔ１は約１分であり、
光量が安定するまでの時間ｔ２は約８分であった。この
ため、上記ｔ２までの時間において初期成長膜の膜質が
不安定になると共に、薄膜形成の場合その膜厚制御が非
常に困難であった。特に、多数の薄膜を連続して形成す
る場合、各薄膜の界面における膜質の低下が問題となる
。

一方、光源の点灯の代りにガスの導入をオン・オフして
膜形成を制御することも考えられるが、ガス流の安定化
は光源の安定化以上に時間が掛かり、さらに不安定なガ
ス流は膜厚の不均一化も招くことになる。このため、光
源の点灯により膜形成を制御しているのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来、光励起膜形成装置においては、光源の
点灯初期時の光量の不安定から、初期成長膜の膜質に悪
影響が生じると共に、薄膜形成では膜厚の制御が困難で
ある等の問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、初期成長膜の膜質の安定化をはかり得
、且つ薄膜形成であっても高精度の膜厚制御を可能とし
た光励起膜形成装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、光源から被処理基体への光の入射をオ
ン・オフするシャッタ機構を設け、光源の点灯から光量
が安定するまで光の入射を遮断することにある。

即ち本発明は、原料ガスを光励起分解して被処理基体上
に膜を形成する光励起膜形成装置において、前記被処理
基体を収容して膜形成に供される膜形成室と、この膜形
成室の一部に設けられた光導入窓と、前記膜形成室内に
原料ガスを導入する手段と、前記膜形成室の外部に設け
られ該膜形成室内の被処理基体に前記光導入窓を通して
光を照射する光源と、前記光源から被処理基体への光を
選択的に遮断するシャッタ機構とを具備したものである
。

（作　用）本発明によれば、光を透過又は遮断するシャッタ機構を
設けることにより、光源からの光量が安定した後に膜形
成を開始することができる。従って、初期成長膜の膜質
の安定化をはかることができ、さらに薄膜の膜厚制御も
可能となる。また、シャッタ機構を開口部を有する薄板
で構成することにより、光照射面積が大きくなってもシ
ャッタ機構に必要とするスペースは少なくてよく、大照
射面積化の場合にも有利となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の
主要部を模式的に示す概略構成図である。図中１１は膜
形成室であり、この膜形成室１１内には例えばＳｔウェ
ハやガラス基板等の基板（被処理基体）１２を載置した
基板ホルダ１３及び試料台１４が収容されている。基板
ホルダ１３は、チャック１５により試料台１４に装着さ
れている。試料台１４の内部には、基板１２を加熱する
ためのヒータ１６が設けられている。また、膜形成室１
１内にはガス供給部１７からモノシラン（ＳｉＨ，ｓ）
等の原料ガス及び触媒としての水銀等が導入され、膜形
成室１１内のガスは排気ポンプ１８により排気されるも
のとなっている。

一方、膜形成室１１の下部には光源収容室２１が連設さ
れており、膜形成室１１と光源収容室２１との間には光
導入窓３０が設けられている。

この光導入窓３０は、紫外領域の光を十分に透過する石
英板等から形成されている。光源収容室２１内には、紫
外光を放射する例えば低圧水銀ランプからなる光源２２
が収容されており、この光源２２の下部には反射板２３
が配置されている。

光源収容室２１内は紫外光を吸収しないガス雰囲気或い
は真空に保持されている。また、光源２２の上部には、
両端に巻取り部２４を有したシャツタ板（薄板）２５か
らなるシャッタ機構が設けられている。そして、このシ
ャッタ機構により、光源２２から発する紫外光はシャツ
タ板２５が開口しているときのみ光入射窓３０を通して
前記基板１２に照射されるものとなっている。

第２図は前記シャッタ機構を上部から見た平面図である
。光源（ここでは図示せず）の上部に、その両端のガイ
ド２６に沿って左右に動く、例えば薄いステンレス板か
らなるシャツタ板２５が配置されている。このシャツタ
板２５は、第３図に示す如く一方に開口部２５ａを有す
るものであり、左右両端の巻取り部２４に接続されてい
る。そして、モータ等により巻取り部２４を回転するこ
とによりシャツタ板２５は左右に移動し、第３図のＡ領
域又はＢ領域が前記光導入窓３０に対向する位置にセッ
トされる。シャツタ板２５が一方に巻き取られた時には
、第２図中１点鎖線で示す如く開口部２５ａが前記光導
入窓３０の真下に位置し、基板１２への光照射を可能と
する。他方に巻き取られた時には、開口部２５ａが巻取
り部２４のいずれかに巻き取られ、光を遮断するものと
なっている。

なお、第１図中３１は光導入窓３０を支持する支持台、
３２はシール部材を示している。また、第１図には示さ
ないが、膜形成室１１には搬送０機構を備えた予備室等
が連設されている。

このような構成であれば、膜形成室１１内に原料ガスを
流して基板１２への膜形成を行う際に、初期成長膜の膜
質の安定化をはかることができる。

即ち、膜形成室１１内に原料ガスを流すと共に基板１２
を所定温度に加熱する。原料ガスの流れが安定したのち
光源２２を点灯するが、このときシャツタ板２５を閉の
状態にしておく。そして、光源２２の光量が安定した後
に、シャツタ板２５を開の状態に切換える。これにより
、基板１２に堆積する膜は初期時から安定したガス流量
及び安定した光量で形成されることになるので、初期成
長膜の膜質の安定化をはかることができる。

しかも、ガス流量及び光量共に安定した状態で膜形成を
始めるので、膜形成時間と膜厚との関係が単純な比例関
係となり、薄膜にあっても膜厚の制御が容易である。さ
らに、薄膜の多層構造の場合、各薄膜の界面における膜
質が安定化するので、良質の多層構造を実現することが
でき、半導体レーザの作成等に極めて有効である。また
、シャッタ機構をシャツタ板２５とこれを巻取る巻取り
部２４で構成しているので、シャッタ機構の占有面積は
光導入窓と路間等で済むことになる。このため、シャッ
タ機構のスペースの低減をはかることができ、大照射面
積の装置にも適用することが可能である。

第４図は本発明の第２の実施例を模式的に示す概略構成
図である。なお、第１図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、シャッ
タ機構の配置位置にある。即ち、先の実施例ではシャッ
タ機構を光源２２の上部に光源２２と略一体に取付けて
いるが、本実施例では光源収容室２１内の光入射窓３０
側の支持台３１等にシャッタ機構を取付けている。シャ
ッタ機構を構成する巻取り部４４及びシャツタ板４５は
、先の実施例と同様のものである。また、図示はしない
が、膜形成室１１内の光導入窓３０側にシャッタ機構を
設けることも可能である。このような構造であっても、
先の実施例と同様の効果を得ることができる。

第５図は本発明の第３の実施例を説明するためのもので
、シャッタ機構を示す概略構成図である。

この実施例では、光源部の両側にローラ５４を取付け、
シャツタ板５５は光源２２及び反射板２３を取り囲む形
でローラ５４間に掛渡されている。シャツタ板５５は前
記第３図に示すものと同様に、一部に開口部が形成され
たものである。そして、シャツタ板５５を所定の位置に
回転させることにより基板１２への光照射或いは光遮断
を行うことが可能となっている。

このような構成であれば、シャツタ板５５は光源部周囲
を回転するようになっているため、回転方向はいずれか
一方向でもよく、またモータ等による回転駆動も左右い
ずれかのローラに行えばよい。従って、先の第１の実施
例と同様の効果は勿論のこと、シャツタ板５５の駆動が
簡易になる等の利点がある。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記シャッタ機構は必ずしも巻取り可能
な薄板を有するものではなく、第６図に示すようにシャ
ツタ板６１をその面内でピン６２を中心に回転するもの
であってもよい。さらに、前記光源は低圧水銀ランプに
限るものではなく、重水素ランプ、エキシマレーザ等で
もよい。また、原料ガスはモノシラン（ＳｉＨ，＋）に
限るものではなく、高次シラン（例えばジシラン（Ｓｉ
２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ｌ　、メチルシラ
ン系ガス（例えばジメチルシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ２（ＣＨ
３）　２　）　）或いはゲルマン系ガス（例えばゲルマ
ン（ＧｅＨ４）ｌでもよい。混合ガスとしては、ジボラ
ン（Ｂ２　Ｈ６）、フォスフイン（ＰＨ３）、アセチレ
ン（Ｃ２Ｈ２）等を含んでもよい。さらに、形成する薄
膜は非晶質シリコンに限るものではなく、シリコン酸化
膜やシリコン窒化膜、化合物半導体（例えばＧａＡｓ。

Ｚｎ５ｅ）等でもよい。また、実施例では触媒として水
銀を用いたが、水銀を含まない直接励起でもよい。また
、本発明では光励起による膜形成に例をとって述べたが
、光励起によるエツチング装置においても同様に適用す
ることが可能である。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、シャッタ機構を設
けているので、光源からの光量が安定した後に膜形成を
開始することができ、これにより初期成長膜の膜質の安
定化をはかると共に、薄膜の膜厚制御も精度良く行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光ＣＶＤ装置を
模式的に示す概略構成図、第２図は上記装置に用いたシ
ャッタ機構を上部から見た平面図、第３図はシャツタ板
の一例を示す平面図、第４図は本発明の第２の実施例を
示す概略構成図、第５図は本発明の第３の実施例の要部
構成を示す側面図、第６図は変形例を説明するための平
面図、第７図は従来装置を示す概略構成図、第８図は従
来の問題点を説明するための特性図である。１１・・・膜形成室、１２・・・基板（彼処理基体）、
１３・・・基板ホルダ、１４・・・試料台、１５・・・
チャック、１６・・・ヒータ、１７・・・ガス供給部、
１８・・・真空ポンプ、２１・・・光源収容部、２２・
・・光源、２３・・・反射板、２４．４４・・・巻取り
部、２５，４５゜５５・・・シャツタ板（薄板）　、２
５　ａ・・・開口部、２６・・・ガイド、３０・・・光
導入窓、５４・・・ローラ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図ｂ第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基体を収容して膜形成に供される膜形成室
と、この膜形成室の一部に設けられた光導入窓と、前記
膜形成室内に原料ガスを導入する手段と、前記膜形成室
の外部に設けられ該膜形成室内の被処理基体に前記光導
入窓を通して光を照射する光源と、前記光源から被処理
基体への光を選択的に遮断するシャッタ機構とを具備し
、前記原料ガスを光励起分解して前記被処理基体上に膜
を形成することを特徴とする光励起膜形成装置。
（２）前記シャッタ機構は、前記膜形成室内に設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
励起膜形成装置。
（３）前記シャッタ機構は、前記膜形成室外に設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
励起膜形成装置。
（４）前記シャッタ機構は、開口部を有した薄板と、こ
の薄板を両側で巻取る巻取り部とからなり、薄板を一方
に巻取ることにより薄板で光を遮断し、他方に巻取るこ
とにより薄板の開口部で光を透過することを特徴とする
特許請求の範囲第２項又は第３項記載の光励起膜形成装
置。
（５）前記シャッタ機構は、前記光源の両側に配置され
たローラと、前記光源を取巻く形でこれらのローラ間に
掛渡された開口部を有する薄板と、ローラを回転駆動す
る駆動部とからなり、前記薄板がそれぞれの所定の位置
で停止することにより、光を透過又は遮断することを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の光励起膜形成装置
。
（６）前記シャッタ機構は、前記光源部と一体化されて
なることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光励
起膜形成装置。