JPS61210634A - 真空内処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、真空肉処理装置に係わり、特に被処理基体の
表面位置決め機構を備えた真空肉処理装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、集積回路は微細化の一途を辿り、最近では最小パ
ターン寸法が１〜２［μＴｒＬ］の超ＬＳＩも試作開発
されるに至っている。このような微細加工、例えばエツ
チングの工程では反応性イオンエツチング（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ　Ｉ　ｏｎ　　Ｅｔｃｑｉｎｇ；　ＲＩ　Ｅ　）
が主流の技術であり、また薄膜堆積の工程では低い低温
化プロセスに整合したイオンブレーティング法やプラズ
マＣＶＤ法等が広く用いられている。

しかし、これらの技術はいずれもプラズマを利用したプ
ロセスであり、ゲート酸化膜の破壊現象（吉日、渡辺；
第５会ドライプロセスシンポジウム予稿集、電気学会、
東京、１９８３）等の素子への照射損傷が懸念され始め
ているのが現状である。

以上のようなプラズマプロセスに対して荷電粒子を用い
ない無照射損傷のプロセスとして、最近光化学反応を利
用した薄膜堆積、エツチング、不純物拡散等の研究か盛
んに行われている。この光励起プロセスは、現在の他の
プロセスでは困難なマスクレス或いは選択堆積、エツチ
ング、不純物ドーピング、酸化等の新プロセスが可能で
市り、且つ本質的に低温プロセスであるため、将来のサ
ブミクロンデバイスの製造プロセスにも十分整合すると
考えられている。しかしながら、この種の装置には解決
すべき種々の問題があり、未だ実用化されるには至って
おらす、その実現が強く要望されている。

光励起プロセスを利用する装置の解決すべき問題の一つ
として、被処理基体の位置決めがある。

縮小成いは拡大光学系の場合、被処理基体の表面位置を
正確に規定する必要が必る。この位置決めとして、固定
端に設けた位置決め部材に被処理基体を機械的に移動し
該部材に被処理基体の表面を当接させることが考えられ
るか、被処理基体の表面を位置決め部材に均等な力で押
圧することは極めて困難である。特に、半導体ウェハ等
のように薄いものを用いる場合、均等な力が加わらない
と被処理基体に歪みが生じたり、該基体が割れたりする
ことがある。

また、上記の問題は光励起を利用した装置に限るもので
はなく、電子ビーム露光装置、さらには真空内で被処理
基体の表面に所定の処理を施す各種の真空肉処理装置に
ついても同様に言えることである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、真空容器内に収容された被処理基体の
表面を位置決め部材に均等な力で押圧することができ、
被処理基体に悪影響を与えることなく該基体の表面の位
置決めを確実に行うことができ、被処理基体の表面処理
の再現性の向上をはかり得る真空肉処理装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、真空容器内の圧力と大気圧との差圧に
より、被処理基体を位置決め部材に押圧して該基体の表
面位置決めを行うことにおる。

即ち本発明は、真空容器内に被処理基体を配置し、該基
体に所定の処理を施す真空肉処理装置において、前記被
処理基体が表面側に載置されるザセプタと、伸縮性のめ
る真空配管からなり、その一端開口を閉塞するよう上記
ザセプタの裏面側に取着され、且つ他端が前記真空容器
外の大気中に導出された移動部材と、この移動部材の移
動方向を前記被処理基体の表面と直交する方向に規定す
る案内機構と、前記被処理基体の表面に当接して該基体
の表面位置を規定する位置決め部材とを設け、前記真空
容器内と大気中との差圧により前記被処理基体を前記位
置決め部材側に押圧して該基体の表面位置を位置決めす
るようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、空気圧の差により被処理基体が位置決
め部材に抑圧されるので、被処理基体の表面が位置決め
部材に均等な力で抑圧されることになる。このため、被
処理基体に歪みが生じたり該基体が割れる等の不都合を
避けることができ、被処理基体に対する表面位置決めを
確実に行うことかできる。このため、エツチング、薄膜
形成及び不純物ドーピング等の処理を再現性良く、且つ
効果的に行うことができる。従って、例えば光励起を利
用した表面処理装置の実用化を大幅に進めることか可能
となる。

（発明の実施例〕 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の実施例に係わる表面処理装置を
示ず概略構成図である。図中１１は真空容器で、この容
器１１内には被処理基体１２を載置したサセプタ１３が
配置されている。サセプタ１３は図示しない駆動機構に
より紙面左右方向（Ｙ方向）１表裏方向（Ｙ方向）及び
上下方向（Ｚ方向）に移動されるものとなっている。ま
た、サセプタ１３の下面には、伸縮性のある真空配管材
料であるベローズ１４の一端が該端部開口を閉塞するよ
うに取着されており、ベローズ１４の他端は該端部開口
が容器１１外の大気中に解放されるように容器１１の底
壁に取着されている。ざらに、サセプタ１３の上方には
、被処理基体１２の表面に当接して該基体の表面位置を
規定する円筒上の位置決め部材１５が容器１１の上壁に
固定されている。そして、真空容器１１が真空排気され
、或いはカスが導入されて減圧にある状態では、大気圧
との差圧により、被処理基体１２は均一な力で位置決め
部材１５に押圧されることになる。ここで、試料交換の
ため、真空容器１１内を大気圧にした場合、被処理基体
１２と位置決め部材１５には僅かに隙間が生じるように
ベローズ′１４の自然長を決めると良い。また、サセプ
タ１３の裏面側に駆動機構１６を設け、試料交換時には
、これにより位置決め部材１５と被処理基体１２とを離
すようにしてもよい。なお、図には示さないが、サセプ
タ１３及びベローズ１４の移動方向は、案内機構により
上下方向に規定されるものとなっている。

また、容器１１には、ガスを導入するためのカス導入口
１７及び容器１１内を排気するためのカス排気口１８が
設けられている。ここで、容器１１内に導入するカスと
しては、ＣＪ２２等の反応性ガス（エツチング用ガス＞
、　３ｉ　　（ＣＨＢ　）４等の堆積用ガス或いはＰＱ
　／ｌ　Ｂや３　Ｑ　Ｅ　：１等のドーピング用ガスを
適宜選択ずればよい。

一方、容器１１の上方には、第１の光源２０が配置され
ている。この光源２０は、例えば波長２２２　［ｎｍ］
のＫｒＣＪ２エキシマレーザであり、光源２０からのレ
ーザビーム（第１のビーム）２１は反射鏡２２．集束レ
ンズ２３．マスク２４及び集束レンズ２５等を介して容
器１１内に導入され、前記被処理基体１２上に垂直に照
射されるものとなっている。ここで、マスク２４は、溶
融石英基板２４ａの下面にＡｌ１或いはＣｒ等からなる
所望のパターン２４ｂが形成されたものである。

さらに、レンズ２３．２５は紫外光に対して透明な溶融
石英から形成されている。

また、前記容器１１の左方には、第２の光源２６が配置
されている。この光源２６は、例えば波長３０８　［ｎ
ｍ］のＸｅＣｆｆＩキシマレーザでおり、光源２６から
のレーザビーム（第２のビーム）２７は光導入窓２８を
介して容器１１内に導入され、前記被処理基体１２上に
該基体の処理面と平行に照射されるものとなっている。

ここで、上記第２の光源２６からの光２７は前記被処理
基体１２の長径より広いシート状のビームでおる。

また、容器１］の右方には、上記光導入窓２８と同様な
光導出窓２９か設けられている。そして、この窓２９に
より容器１１内を通過したレーザビーム２７が容器１１
外に導出され、これによりレーザビームの容器内壁での
反射か防止されるものとなっている。なお、前記円筒状
の位置決め部材１５の下端近傍には、上記ビーム２７を
通過さぜるｔ−めの間［］１ら？　　１１：１ｈｆ１’
：それぞね貢９を寸られている。

次に、上記構成された本装置の作用について説明する。

この装置では、選択的なエツチング、薄膜堆積及び不純
物ドーピング等の処理が可能であるが、ここではエツチ
ング処理について説明する。

まず、被処理基体１２としては、第２図（ａ）に示す如
＜Ｓｉ暴根板３１上Ｓ　ｉ　０２膜３２及び−１ロ　　
− リン添加多結晶５ｉｆｔ焚３３を形成したものを用いた
。この被処理基体１２を前記容器１１内のサセプタ１３
上に載置したのち、容器１１内を真空排気する。これに
より、容器１１内と大気中との間に圧力差が生じ、この
差圧によりサセプタ１３が上方に移動して、被処理基体
１２の表面が前記位置決め部材１５に当接する。これに
より、被処理基体１２の表面が正確に位置決めされるこ
とになる。即ち、光学系によりマスクパターンが結像さ
れる位置に、被処理基体１２の表面が再現性良く配置さ
れることになる。

真空容器１１内に導入するガスとしては、エツチング用
ガスで必るＣｎ２及び堆積用ガスとして３ｉ（ＣＨ：ｌ
）４を用いた。ここで、ｎ＋ポリＳ１は光解離した０℃
ラジカルと容易に反応してエツチングが進むので、アン
ダーカットを防ぐための側壁保護膜を形成するために上
記堆積用ガスを用いる。

第１の光源２０の発光波長は２２２　［ｎｍｌ、第２の
光源２６の発光波長は３０８　［ｎｍ］とした。波長３
０８　［ｎｍ］のレーザ光はＣり２を光解離し、エツチ
ング種である０℃ラジカルを生成する。また、Ｃ℃ラジ
カルは５ｉ（ＣＩ−Ｆ）ｓと反応し、有機Ｒ膜を被処理
基体１表面全体に形成する。一方、被処理基体１２に垂
直に照射された波長２２２［ｎｍ］のレーザ光は、上記
有機薄膜を分解し、光照射された部分のみエツチングを
進行させる。

この間、光の照射されない表面３４及びパターン側壁３
５では上記有機薄膜がエツチングの進行を防ぎ、第２図
（ｂ）に示すような垂直な形状を持つ微細パターンがフ
ォトレジストを用いることなく直接形成されることにな
る。

なお、本装置は上述のエツチングに限らす、例えば光源
２０．２６にＨＱランプを用い、堆積用ガスとして　Ｗ
　（Ｃｏ）６　、Ｃｒ　（Ｃｏ）６　。

Ｆｅ　（Ｃｏ）６や　Ｃｄ　（ＣＨ：＋　＞２　、　Ａ
ｇ２（ＣＨＩ　＞６　、Ｓ　！　（ＣＨ３）４等のカル
ボニル化合物、メチル化合物を用いることで選択的堆積
を行うこともできる。ざらに、光源２０に短波長紫外光
、光源２６にＣＯ２レーザを用い、導入ガスとしてＢＣ
ρヨ或いはＰＣＩ２ヨを用いて、ポロンやリンの選択的
不純物ドーピングを行うことも可能でおる。

このように本実施例によれば、ビーム照射損傷を招くこ
となく、被処理基体１２の表面の選択エツチング、該表
面に薄膜の選択堆積及び不純物の選択ドーピング等を行
うことができる。

そしてこの場合、真空容器１１内と大気との圧力差によ
り、被処理基体１２を位置決め部材１５に押圧するよう
にしているので、該基体１２をの表面を均等な力で位置
決め部材１５に押圧することができる。このため、被処
理基体１２に歪みが生じたり該基体１２の破損を招くこ
となく、被処理基体１２の表面を再現性良く正確に位置
決めすることができる。従って、マスクパターンを被処
理基体１２の表面に常に正確に結像することかてぎ、こ
れにより加工精度の向上をはかり得る。

第３図は第２の実施例を示す概略構成図である。

この実施例では、第１の光源２０からの光は照射光学系
レンズ２３．４．１を通し、マスク２４に照射される。

ここで、４１は光源２０のコヒーレンスを低下させ干渉
による解像度の低下を防止するために設けた“ハエの目
″レンズである。これは、多数のレンズが設（プられた
石英板を相対して配置し、一度光を散乱させた後、再び
平行光に戻す方法を用いている。マスク２４を通過した
光は、反射光学系の反射鏡４．２．４３により真空容器
１１内に配置された被処理基体１２の表面に照射され、
該表面にマスクパターンか結像される。この光学系では
、被処理基体１２上に結ばれた像は、マスクパターンと
１対１の反転像となっている。

サセプタ１３上に配置された被処理基体１２は、真空容
器１１の前面の内壁に設置された３本の支柱からなる位
置決め部材１５に大気圧により抑圧される。これにより
、被処理基体１２の表面は常にマスクパターンの像が結
ばれる位置に固定されるものとなっている。また、サセ
プタ１３の内部には、被処理基体１２を加熱するための
ヒータ４４が設【プられている。

一方、真空容器１１ヘガスを導入するガス導入口１７及
びカスを排気するための排気口１Ｂは、伸縮性の必るベ
ローズ等の配管４５を用いることでガス導入系、真空ポ
ンプ或いは床からの振動の伝搬を防ぎ、マスク２４１反
射光学系４２．４３及び被処理基体１２の相対位置を不
変に保つものとなっている。ざらに、これらの装置は全
て同一の防振架台上に設置され被処理基体１２上の結像
状態が変化しないようにしている。また、サセプタ１３
は、Ｘ、Ｙ方向にステップアンドリピート方式で移動す
ることができ、前述の装置による処理は被処理基体全面
について行うようにした。

このような構成であっても、先の第１の実施例と同様な
効果か得られるのは、勿論のことである。

第４図（ａ）（ｂ）は上述の実施例の変形例で必る。こ
れは、前記第３図に示ず装置の真空容器１１の前面の内
壁を被処理基体１２の裏面より観察した場合の図でおり
、被処理基体１２は便宜上透明にして図示した。第４図
（ａ＞は被処理基体前面の位置決め部材１５を２つの半
月状柱４７ａ。

４、７　ｂを用いて行う例である。このとき、被処理基
体１２に対し平行に照射されている光２７は図示したよ
うに照射することとなる。第４図（ｂ）は先端が半球状
に仕上げられた３本の円柱４８ａ。

４８ｂ、４８Ｇに被処理基体１２の表面を圧着する方法
であり、平面を３点で支持するため、再現性９．精度、
信頼性に優れた方法でおる。また、平行光２７も３方向
から入射可能であり、ガスの］ンダクタンスも高い値を
得ることができる等の利点を持つ。

第５図は第３の実施例を示ず概略構成図であり、サセプ
タ及びベローズを備えた移動体とその案内機構を説明す
るための図である。被処理基体１２を配置したサセプタ
１３とへローズ１４で接続された移動体５４には、これ
を被処理基体１２と略乗直方向に平行移動させるため、
案内軸５１か設けられている。この案内軸５１は、真空
容器１１と同一架台に固定された軸受５２とベアリング
５３を介して接し、極めて滑らかに移動体５４の平行移
動を可能とするものである。また、駆動部伺５０は、モ
ータ等により上述の移動を機械的に行うためのもので、
本装置の自動化に対応し得るものである。なお、被処理
基体１２の位置決め部材１５への抑圧は、先の実施例と
同様に真空容器１１内の圧力と大気圧との差圧を利用す
る。

このような構成であれば、滑らかに平行移動を行い被処
理基体１２を位置決め部材１５に押圧するため、再現性
良く正確に被処理基体１２をパターンの結像される位置
に導入することが可能でおる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、そ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。実施例では、光励起を利用した装置
について説明したが、電子ビーム露光装置、ざらには被
処理基体の表面に所定の処理を施す真空内処理装置で、
被処理基体の表面位置決めを必要とする各種の装置に適
用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる表面処理装置を
示す概略構成図、第２図（ａ＞（ｂ＞は上記第１の実施
例の作用を説明するための断面図、第３図は第２の実施
例を示す概略構成図、第４図（ａ）（ｂ）は上記第２の
実施例の変形例を示す模式図、第５図は第３の実施例を
示す概略構成図である。 １１・・・真空容器、１２・・・被処理基体、１３・・
・サセプタ、１４・・・ベローズ（移動部材）、１５・
・・位置決め部材、１６．５０・・・駆動機構、１７・
・・カス導入口、１８・・・ガス排気口、２０・・・第
１の光源、２１・・・第１の光ビーム、２２，４．２．
４３・・・反射鏡、２３．２５・・・集束レンズ、２４
・・・マスク、２６・・・第２の光源、２７・・・第２
の光ビーム、２８・・・光導入窓、２９・・・光導出窓
、３１・・・３ｉ基板、３２・・・Ｓ　ｉ　０２膜、３
３・・・リン添加多結晶Ｓ１膜、４１・・・ハエの目レ
ンズ、４４・・・ヒータ、４５・・・ベローズ、５１・
・・案内軸、５２・・・Ｎ＋受、５，３・・・ベアリン
グ、５４・・・移動体。 出願人代理人　弁理士　鈴汗武彦 −１８＝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に被処理基体を配置し、該基体に所定
   の処理を施す真空内処理装置において、前記被処理基体
   が表面側に載置されるサセプタと、伸縮性のあるベロー
   ズからなり、その一端間口を閉塞するよう該端部が上記
   サセプタの裏面側に取着され、且つ他端開口を前記真空
   容器外の大気中に解放するよう該端部が真空容器に取着
   された移動部材と、この移動部材の移動方向を前記被処
   理基体の表面と直交する方向に規定する案内機構と、前
   記被処理基体の表面に当接して該基体の表面位置を規定
   する位置決め部材とを具備し、前記真空容器内と大気中
   との差圧により前記被処理基体を前記位置決め部材側に
   押圧して該基体の表面位置を位置決めすることを特徴と
   する真空内処理装置。
2. （２）前記伸縮性のある配管は、溶接ベローズ或いは成
   形ベローズであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の真空内処理装置。
3. （３）前記位置決め部材は、前記被処理基体の表面の周
   辺部に接触するリング状に形成されたものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空内処理装置
   。
4. （４）前記位置決め部材は、前記被処理基体の表面に少
   なくとも３点で接触する複数の棒状体からなるものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空内
   処理装置。
5. （５）前記案内機構は、コロガリ軸受或いはスベリ軸受
   を有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の真空内処理装置。
6. （６）前記真空容器内にガスを導入する手段、該容器内
   のガスを排気する手段及び前記被処理基体表面に光を照
   射する手段を備え、該被処理基体の表面をエッチング、
   表面薄膜を堆積、或いは表面に不純物をドーピングする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空内処
   理装置。