JPS62273732A

JPS62273732A - 光励起ガス処理装置

Info

Publication number: JPS62273732A
Application number: JP61116662A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura; 勝弥奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1987-11-27
Also published as: JPH0467778B2

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】３、発明の詳細な説明［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は光励起ガス処理＠胃に関し、特に光励起によっ
て活性化したガスを用いて基板の処理を行なうアッシン
グ、ＣＶＯ，エツチング装置に係わる。

（従来の技Ｉｔ４）従来、光励起ガス処理装置例えば光励起アッシング装置
としては、第６図に示すものが知られている。

図中の１は、上部にガラス窓２を設けた容器である。前
記ガラス窓２の真下の前記容器１内には、保持板３に保
持された被処理基板４が載置されている。この被処理基
板５上には、図示しないが例えばレジスト（有機物）が
形成されている。この被処理基板４には、前記ガラス窓
２を通して２００〜３００ｎｍの波長を持った短波長光
５が照射される。

こうした構造の装置において、ガラス窓２と保持板３の
間に酸素を導入すると、酸素が光励起されてオゾン６が
形成され、前記基板３上のレジストがアッシング（灰化
）される。

しかしながら、従来装置によれば、以下に示す問題点を
有する。即ち、レジストを除去していくと、第７図に示
す如くアッシング時間とともにレジストの除去量が減少
していく。この原因は、レジストが短波長光の照射によ
って分解して変質しアッシングされ難くなっていくこと
、及びオゾンによってアッシングされていくことの競合
関係になっているが、前者の反応の方が強くてアッシン
グが抑制されていくことに起因している。

また、図示しないが、従来光励起ＣＶＤ装置や光励起エ
ツチング装置では、短波長光が基板上に直接照射される
と該基板表面の凹凸によって該短波長光が屈折・散乱し
、堆積速度やエツチング速度の不均一性が生ずる。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、遮光板によ
り短波長光が半導体基板に直接照射されるのを防止し、
短波長光を半導体基板近傍のガスを励起させるためにの
み用いることが可能な光励起ガス処理装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段と作用）本発明は、被処
理基板を収納する容器と、この容器内のガスを導入する
手段と、前記基板主面に対して略垂直に入射する短波長
光を該基板主面近傍で反射もしくは屈折させる遮光板と
、前記短波長光で前記基板近傍のガスを励起する手段と
を具備し、短波長光を被処理基板近傍のガスのみを励起
させるために用いることを図った。

（実施例）以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

実施例１第１図及び第２図は夫々本発明に係る光励起アッシング
装置であり、第１図は同装置の略説明図、第２図は同装
置の遮光板の平面図である。

図中の１１は、表面にレジスト（図示せず）が形成され
た被処理基板としての半導体基板である。

この半導体基板１１は、保持板１２上に置かれる。

前記基板１１の上方でかつ該基板１１から例えば１５ｍ
ｍ離れ位置には、遮光板としての石英ガラス製の円状プ
リズム板１３が基板１１と平行に配置されている。ここ
で、前記プリズム板１３の前記基板１１と対向した面に
は、プリズム機能を有するように同心円状の凸起１４が
設けられている。

従って、基板１１に垂直に入射してきた短波長光１５は
、前記凸起１４により基板１１に平行に屈折された後に
放射されるため、短波長光１５は基板１１に直接照射さ
れない。前記基板１１、保持板１２及びプリズム板１３
は、図示しない密閉容器内に収納される。なお、前記プ
リズム板１３は窓にして密閉容器の一部として用いても
奉よい。

前記密閉容器内には酸素が導入される。

こうした構造の処理装置において、プリズム板１３の上
方から短波長光１５が基板１１に対して垂直に入射する
と、短波長光１５はプリズム板１３の凸起１４で基板と
平行に屈折する。こうした状態で、真空容器内に酸素を
導入すると、屈折した短波長光が酸素を励起してオゾン
１６が形成され、該オゾン１６が基板１１に到達しレジ
ストをアッシングする。

上記実施例１によれば、半導体基板１１の上方に同心円
状の凸起１４を有した円状プリズム板１３を設けた構造
となっているため、基板１１に対して垂直に入射する短
波長光１５が前記プリズム板１３の凸起１４で屈折され
、直接基板１１上のレジストに照射されることを防止で
きる。従って、レジストの変質がなく、該レジストは第
３図に示す如くアッシング時間に比例してアッシング６
一された。

実施例２第４図は、本発明に係る光励起ＣＶＤ＠ＩＩの説明図で
ある。

図中の２１は、上部にガラス窓２２を有した減圧可能な
密閉容器である。この密閉容器２１の側壁にはガス導入
口２３が設けられ、同容器２１の底部には排気口２４が
設けられている。前記密閉容器２１内の底部には基板加
熱機構２５を内蔵した保持板２６が載置され、この保持
板２６上には半導体基板２７が置かれている。この半導
体基板２７の上方には、遮光板としての同心円状の反射
板２８が配置されている。この反射板２８の反射面は凹
状曲率を有し、反射面近傍で焦点を結ぶように設計され
ている。なお、図中の２９は短波長光、３０は活性種を
示す。

こうした構造のＣＶＤ装置の作用は次に述べる通りであ
る。まず、半導体基板２７を保持板２６上におき、前記
密閉容器２１を排気口２４よりポンプで排気・減圧にし
た後、ガス導入口２３よりＳ　ｉ　Ｈ４ガスとＮ）１ｍ
ガスを導入する。なお、反応ガス圧は１〜１０４Ｔｏｒ
ｒの範囲とした。導入されたガスは、短波長光２９によ
り光励起されて活性種３０となり、該活性種３０が半導
体基板２７上に拡散してシリコン窒化膜（図示せず）が
堆積される。

上記実施例２によれば、半導体基板２７の上方に凹状曲
率を有した同心円状の反射板２８を設けた構造となって
いるため、低温で良好な＊＊のシリコン窒化膜が半導体
基板２７の表面の凹凸に依存せずに均一に堆積できた。

これに対し、従来の光励起ＣＶＤ装置では、基板表面の
凹凸に起因した躾の不均一性が観測された。

なお、上記実施例２では反応ガス圧を１〜１０４Ｔｏｒ
ｒの範囲で膜堆積を行なったが、該反応ガスを数１０〜
数１００Ｔｏ　ｒｒの範囲にすると、光励起されて活性
となったガス種が基板に到達するまでにシリコン窒化物
の微粒子となる。

この微粒子を、基板を低ｍ（無加熱又は冷却）にするこ
とによって基板面に引きよせ、堆積させることが可能で
、このように微粒子状態にして堆積させてもよい。つま
り、微粒子径が数１００人であれば、ファンデル・ワー
ルスの力で凝縮するため、基板との付着力も強く、膜密
度も高くなり、良質な膜を堆積することが可能となる。

事実、上記した条件で膜堆積を行なうと、通常のＣＶＤ
法に比べ１０〜１００倍の高速の膜堆積が非常に低温で
達成できた。

実施例３第５図は、本発明に係る光励起エツチング装置の説明図
である。

図中の３１は、上部にガラス窓３２を設けた減圧可能な
密閉容器である。この密閉容器３１の側壁にはガス導入
口３３が設けられ、同容器３１の底部には排気口３４が
設けられている。前記密閉容器３１内の底部には、半導
体基板３５を保持した保持板３６が載置されている。前
記半導体基板３５には、例えばパターニングされたレジ
ストで覆われた多結晶シリコン膜（図示せず）が形成さ
れている。前記半導体基板３５の上方には、短波長兄３
７を反射させる金属−の反射板３８が設置されている。

この反射板３８の裏面は、該反射板３８の反射面（表面
）から反射してきた光が乱反射するように加工しである
。前記反射板３８には、電ｊｉ３９が接続されている。

これにより、プラズマを発生させ、該プラズマ中の活性
イオンを該プラズマで形成された電界を利用して前記基
板３５上に照射することにより、レジストをマスク材と
して多結晶シリコン膜の異方性エツチングを行な　−う
。

こうした構造のエツチング載置の作用は、次に述べる通
りである。まず、半導体基板３５を保持板３６上におき
、前記密閉容器３１を排気口３４によりポンプで減圧し
た後、ガス導入口３３よりＣＦ４ガスと０２ガスを導入
する。導入されたガスは、短波長光３７により光励起さ
れて活性種４０となり、この活性種４０が前記基板３５
上に拡散してきて基板３５上の多結晶シリコン膜をエツ
チングする。ここで、このエツチングは活性種４０のみ
で行なうため等方性エツチングであるが、前記反射板３
８に接続した電Ｉ！３９によりプラズマを発生させ、該
プラズマ中の活性イオンを該プラズマで形成された電界
を利用して前記基板３５に照射することにより異方性エ
ツチングが可能となる。

上記実施例３によれば、半導体基板３５の上方に反射板
３８を設けることにより、光励起された活性種４０で等
方性エツチングが可能である。また、異方性エツチング
では基板３５の表面の凹凸に起因したエツチング不均一
性は発生しない。更に、上記実施例によれば、従来と比
べ低電力でエツチング可能なため、照射損傷が少なくか
つエツチング速度が高いものが達成できた。

なお、上記実施例では、半導体基板を保持板に水平に保
持した場合について述べたが、これに限定されず、前記
基板を垂直に保持した場合でもよい。また、前記基板の
保持手段も保持板に限らず、基板の端部を把持するよう
な手段等を講じてもよい。

［発明の効果］以上詳述した如く本発明によれば、短波長光を半導体基
板に直接照射することなく光励起のためにのみ利用でき
、もって半導体基板上の有機物を変質させずにアッシン
グできたり、同基板上の被膜を均一にエツチングしたり
、あるいは基板上に被膜を均一に堆積可能な光励起ガス
処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係る光励起アツシリズム板
の平面図、第３図は同装置によるレジスト残膜特性図、
第４図は本発明の実施例２に係る光励起ガスＣＶＤ装置
の説明図、第５図は本発明の実施例３に係る光励起ガス
エツチング装置の説明図、第６図は従来のアッシング装
置の説明図、第７図は同装置によるレジスト残膜特性図
である。１１．２７．３５・・・半導体基板、１２．２２．３６
・・・保持板、１３・・・円状プリズム板、１４・・・
凸起、１５．２９．３７・・・短波長光、１６・・・オ
ゾン、２１．３１・・・密閉容器、２２．３２・・・ガ
ラス窓、２３．３３・・・ガス導入口、２４．３４・・
・排気口、第１図第２図第４ｖ！Ｊ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基板を収納する容器と、この容器内にガス
を導入する手段と、前記基板主面に対して略垂直に入射
する入射光を該基板主面近傍で反射もしくは屈折させる
遮光板と、前記入射光で前記基板近傍のガスを励起する
手段とを具備したことを特徴とする光励起ガス処理装置
。
（２）前記容器内に導入されるガスが酸素を含み、前記
入射光が前記酸素を励起するのに十分な短波長であり、
この励起された酸素が前記被処理基板上に形成されてい
る有機膜を灰化することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光励起ガス処理装置。
（３）前記入射光が導入ガスを励起するのに十分な短波
長であり、光励起されたガスの化学反応により前記被処
理基板上に膜堆積を行なうことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光励起ガス処理装置。
（４）前記遮光板と被処理基板若しくは該基板を保持し
ている保持板との間に電界が生ずるように電源を接続し
、かつ入射光が導入ガスを励起するのに十分な短波長で
あり、この光励起されイオン化されたイオンを電界によ
り加速して被処理基板に照射することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光励起ガス処理装置。