JPH0322411A - 光ｃｖｄ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】 〔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基板上に膜堆積を
行なう光ＣＶＤ装置の改良に関する。

（従来の技術） 近年の半導体集積回路の進展に伴って、デバイス微細化
、高集積化が要求されてその実現のために低温かつイオ
ンダメージのない半導体プロセスである光励起プロセス
が注目されている。半導体エビキシャル威長、エッチン
グあるいは金属膜絶縁膜・半導体膜の堆積などの集積回
路製作の要素技術に各種の光励起プロセスが取り込まれ
始めている。光源には光子エネルギーの大きな紫外域の
エキシマレーザーあるいは低圧水銀灯を用いる。

低圧水銀灯を用いる場合．Ｈｇを触媒に用いる水銀増感
法が良く知られている。

本発明は上記の光プロセスのうち膜の堆積、即ち光ＣＶ
Ｄに関し、特に装置構威に関するものである。

光ＣＶＤ装置の膜堆積速度は被堆積基板上の光強度、雰
囲気中の原料ガス濃度、および水銀増感法の場合は雰囲
気中の水銀濃度等により決まり、これらのパラメータを
最適化することで、水銀増感法においては、１００λ／
ｍｉｎ以上の膜堆積速度を得ることが可能であり、装置
構造も膜堆積速度を最大とする構造となっている。

しかしながらスループット向上のためにさらに膜堆積速
度を向上することが求められている。

光ＣＶＤにおける膜堆積速度は、被堆積基板表面での光
強度、被堆積基板温度、反応容器内の原料ガス圧力、お
よび水銀増感法の場合は反応容器内の水銀濃度等に依存
している。このうち、被堆積基板温度、反応容器内の原
料ガス圧力を変えると膜堆積速度だけではなく堆積膜の
特性、たとえば水素化非品質シリコンの場合、電子移動
度、ダングリングボンド密度等も変化するため、これら
の条件を変えることによる膜堆積速度の向上は困難であ
る。また被堆積基板表面での光強度は、たとえば低圧水
銀灯を光源とした場合、その光源の光強度は光源自身の
特性により固定的であり、外部からの印加電圧等により
変化させることはできず、また光源から被堆積基板まで
の距離は光ＣＶＤ装置固有の量であり、またこれを可変
とするためには光ＣＶＤ装置の構造が複雑化し現実的で
はない。

またＣＶＤ膜の堆積可能な面積は原料ガスを励起する励
起光の照射面積により決まり、この面積は光導入窓およ
び光導入部の開口面積により制限される。

しかしながら、近年半導体プロセスに用いるウェハーの
大口径化、あるいは大面積デバイスの開発につれ、堆積
面積の拡大が求められている。堆積面積の拡大のために
は光導入窓および光導入部の開口面積を拡大する必要が
あるが、光ＣＶＤ装置における光導入窓は原料ガスの光
励起分解のため高エネルギー光の導入として作用するだ
けではなく、同時に反応室と収容室とを空間的に分離し
、反応室内の真空を維持すると共に反応室内の原料ガス
の反応室外への漏洩を防止する作用も必要とされる。光
導入窓を大面積化すれば反応室内外の空間的分離の観点
から大きな強度が求められ、光導入窓を十分厚くする必
要が生じ、光導入窓の製造コストの増大、および光導入
窓の搬送を行なう光ＣＶＤ装置においては光導入窓の重
量化にともなう搬送機構の大型化が必要となる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、膜堆積速度は光源である低圧水銀灯の
光強度によりその上限が制限されていた。また堆積可能
面積は光導入窓および光導入部の開口面積により制限さ
れていた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、−３ー −４ー その目的とするところは、従来装置の構造を変えること
なく膜堆積速度を向上可能とする、またあるいは堆積可
能面積を大面積可能とする光ＣＶＤ装置を提供すること
にある。

〔発明の構威〕

（課題を解決するための手段） 本発明は光ＣＶＤ装置に於で、光導入窓に凸形状を持た
せることで、被堆積基板上の光強度を向上し、膜堆積速
度を向上することが可能となる。

また光導入窓に凹形状を持たせることで被堆積基板上の
光照射面積を増大し、堆積可能面積を拡大することが可
能となる。

（作用） 本発明の構造では光導入窓に凸形状を持たせることで、
凸レンズ効果を生じさせ被堆積基板上の光強度を向上し
、膜堆積速度を向上することが可能となる。

また光導入窓に凹形状を持たせることで、凹レンズ効果
を生じさせ、被堆積基板上の光照射面積を増大し、堆積
可能面積を拡大することが可能となる。

（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
光導入窓付近の拡大図であり、光ＣＶＤ装置全体の概略
構或図は第５図に示した膜堆積の方法について、第５図
を用いて説明すれば以下のようになる。

図中■は膜形成室で、この膜形或室ｌ内には例えば半導
体基板からなる基板２を載置した基板ホルダ３及び試料
台４が収容されており、基板ホルダ３はチャック５によ
り試料台４に装着される。

試料台４の内１部にはヒーター６が設けられている。

また、膜形威室１内には、ガス供給部７から原料ガスが
導入され、膜形或室工内のガスは排気ボンプ８により排
気されるようになっている。

一方、膜形威室ｌの下部には、例えば低圧水銀ランプか
らなる光源１３を収容する収容室１４があり，光源から
の光を反射する反射する反射板１５が内部に設けられて
いる。

膜形成室１と収容室１４の間は、例えば合戒石英板から
なる光導入窓１６で仕切られている。

次に、上記のごとく構威された本装置の作用について説
明する。

まず、基板２を装着し膜形或室１内をＮ２ガスによりパ
ージする。次いで供給系７から原料ガスとして水銀を含
んだＳｉＨ．ガスを膜形或室１内に各々流量１００　［
ＳＣＣＭ］．圧力０，１　（Ｔｏｒｒ）で導入し、基板
２を抵抗加熱等のヒーター６により２５０　（℃）に加
熱する。低圧水銀ランプ１３を点灯し波長２５４　（ｎ
ｍ）の紫外光を基板２の表面に照射することにより膜形
或を行なう。

このとき光導入窓１６として第ｌ図に示されるように、
収容差側に凸形状を有する光導入窓１６−ｌを用いれば
、低圧水銀ランプ１３からの入射光は光導入窓１６−■
の凸部において屈折しそのレンズ効果により基板２上の
光照度は第８図に示される従来型の光導入窓ｌ６−５を
用いた場合より増加し、光照度の増大にともない膜堆積
速度が向上する。

第２図は変形例に係わる光ＣＶＤ装置の導入窓付近の拡
大図であり、光ＣＶＤ装置全体は第５図となっている。

この場合、光導入窓１６−２は反応室側に凸形状を有し
ており、低圧水銀ランプ１３からの入射光は同様に光導
入窓ｌ６−２の凸部において屈折し、そのレンズ効果に
より基板２上の光照度は増大し、膜形或速度も向上する
。

第３図は本発明の第２の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の
光導入窓付近の拡大図であり、光ＣＶＤ装置全体は第５
図となっている。この場合光導入窓１６−３は反応室側
に凹形状を有しており、低圧水銀ランプｌ３からの入射
光は光導入窓１６−３の凹部において屈折しそのレンズ
効果により基板２上の光照射面積は拡大され、それにと
もない膜堆積可能面積は拡大される。

第４図は変形例に係わる光ＣＶＤ装置の光導入窓付近の
拡大図であり光ＣＶＤ装置本体は第５図となっている。

この場合、光導入１６−４は収容室側に凹形状を有して
おり、低圧水銀ランプ１３からの入射光は光導入窓ｌ６
−４の凹部において屈折し、そ−７− −８− のレンズ効果により基板２上の光照射面積は拡大され、
それにともない膜堆積可能面積は拡大される。

第６図は本発明の第３の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の
概域構成図である。光導入窓１６として第１〜４図に示
した光導入窓ｌ６−１〜１６−４を使用することで、膜
堆積速度の向上あるいは膜堆積可能面積の拡大が可能に
なるという点は先の実施例と同様である。図中、前記第
５図と同等部位には同一記号を付してある。

図中９は基板搬送用の予備排気室でありゲートバルプ１
０により膜形成室１と接続されている。予備排気室には
基板搬送機構１ｌが設けられており予備排気室９内は排
気ボンプ１２により排気されるようになっている。

本実施例によれば膜形成室ｌ内が大気にさらされること
なく基板２を装着および説着することが可能であり、し
たがって大気中の酸素・窒素・水分等が膜形或室内壁等
に吸着し、堆積膜中に不純物として混入するという問題
点が解決され、また上記吸着分子の影響による膜形成室
内排気の長時間化の問題も解決される。

第７図は本発明の第４の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の
概略構成図である。光導入窓１６として第１〜４図に示
した光導入窓１６−１〜１６−４を使用することで膜堆
積速度の向上あるいは膜堆積可能面積の拡大が可能にな
るという点は第１〜４の実施例と同様である。図中前記
第６図と同等部位には同一記号を付してある。

本実施例においては基板２を含む基板ホルダー３の搬送
機構ｌ１の他に膜形或部において膜形或室■と収容室１
４を分離している光導入部１６も窓搬送機構２ｌにより
搬送可能となっており、チセック１７によりチャックさ
れる。

収容室１４及び予備排気室９，１９は常時、排気ボンプ
１２により真空排気されており、光導入窓１６がチャッ
クされていない場合、収容室１４は膜形或室１とともに
排気ポンプ８により５　Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ）以
下に排気されている。

本実施例によれば前記第３の実施例と同じ効果を得る他
に、膜形成室１を大気にさらすことなく光導入窓１６の
装着・脱着が可能となる。非品質シリコン膜等の紫外光
を吸収する膜を形或する場合、基板２上に膜堆積が行な
われると同時に光導入窓１６の膜形成室１側にも膜堆積
が行なわれ、堆積膜厚が増加するにともない基板２上で
の光照度が低下し膜形成速度が低下するという問題があ
る。この問題を解決するための一手法として光導入窓１
６の膜形或室１側にたとえばフォンプリンオイルを塗布
することで光導入窓１６への膜堆積を防止するという方
法がある。しかし、この方法によれば膜形或を行なうた
びに光導入窓１６を説着し再度、フオンプリンオイルを
塗布し直さなければならず、その都度膜形或室１を大気
にさらすことになり大気中の酸素、窒素、水分等が膜形
威室ｌ内壁等に吸着し堆積膜中に不純物として混入した
り、上記吸着分子の影響による膜形或室内排気の長時間
化という問題がある。

本実施例によれば前述のとうり膜形成室１を大気にさら
すことなく光導入窓１６の装着・脱着が可能となるため
、上記の問題点は解決される。

さらに、同一の光ＣＶＤ装置において第８図に示される
光導入窓１６−５と第１〜４図に示される光導入窓１６
−１〜４とを目的に応じて使い分けることで大面積堆積
、高速或膜等の膜形戒を連続的に行なうことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。光源は低圧水素ランプに限るものではなく、重水素
ランプ、エキシマレーザー等でも構わない。また、ヒー
ターは抵抗加熱に限るものではなく、ハロゲンランプ等
でもよい。さらに、膜形或、堆積膜のエッチング、基板
上の金属電極のエッチングにおける圧力、ガス流量、基
板温度及び印加電力等の条件は必要とする膜厚、膜質、
エッチング量等により適宜定めれば良い。

また、原料ガスはモノシラン（ＳｉＨ４）に限るもので
はなく、高次シラン｛例えばシラン（Ｓｉｔ　Ｈｓ　）
　＋トリシラン（ｓｉ．ｏ．．）｝　、メチルシラン系
ガス｛例えばジメチルシラン（ＳｉＦＩｚ　（ＣＨ２）
ａ　）或いはゲルマン系ガス｛例えばゲルマン（Ｇｅ｝
ｌ４）　）でもよい。混−１１一 −１２＝ 合ガスとして、ジボラン（ＢｚＨｓ）＋　フォスフィン
（ＰＨ．）．アセチレン（ｃ２｝１，　）等を含んでも
よい。さらに、形成する膜厚は、ａ−Ｓｉ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，　ＺｎＳｅ等）等でもよい。シリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜等を形成する場合には，亜酸
化窒素（Ｎ２０）ｌアンモニア（Ｎｌ｛３　）等をモノ
シラン（ＳＩＨ４　）等と混合して用いればよい。また
、水銀を含まない直接励起でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば光ＣＶＤ装置において同一のチャンバー
を用いて膜堆積速度を向上、あるいは膜堆積可能面積の
拡大が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の光導入
窓付近の拡大図、第２図、第３図、第４図は本発明の他
の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の光導入窓付近の拡大図
、第５図は本発明の実施例に係わる光ＣＶＤ装置の概略
構或図、第６図、第７図は本発明の他に実施例に係わる
光ＣＶＤ装置の概略構成図、第８図は従来の光ＣＶＤ装
置の光導入窓付近の拡大図である。 １・・・膜形威室　　　　　　２・・・基板３・・・基
板ホルダー　　　　４・・・試料台５，１７・・・チャ
ック　　　　６・・・ヒーター７・・・原料ガス供給系
　　　８，工２・・・排気ボンプ９，ｌ９・・・予備排
気室 １０．　２０・・・ゲートパルプ　　１１．　２１・・
・搬送機構１３・・・低圧水銀ランプ（光源） １４・・・収容室　　　　　　　ｌ５・・・反射板１８
．　２２・・・レール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の照射により原料ガスを光励起分解し、被処理基板上
   に膜を堆積する光ＣＶＤ装置において、光源と被処理板
   とを隔てる窓部材を凸形状又は凹形状としたことを特徴
   とする光ＣＶＤ装置。