JPS63275111A - 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】 （イ）発明の利用分野 本発明は産業分野、特に半導体装置作製技術分野におい
て利用可能な光ＣＶＤ装置を提供するものである。

（ロ）従来の技術 産業分野特に半導体装置作製技術分野において使用され
ている従来の紫外光源用ランプとしては主として高圧水
銀ランプ、低圧水銀ランプがある。

本発明は特にこの低圧水銀ランプを用いた光ＣＶＤ装置
の改良に関するものである。

この従来の低圧水銀ランプは光源用バルブ内にアルゴン
ガスを数Ｔｏｒｒの圧力で封入し、同時に水銀を封入し
たものであった。

そして外部電極端子より一般の交流電力（５０Ｈ２）を
印加し発光させでおり、この外部より投入された電力は
水銀を励起し様々なエネルギー準位を持つ水銀励起子原
子が存在する。

このような従来の低圧水銀ランプは一般に第２図の示す
ような発光強度分布を有しており、２５４０ｍの波長の
発光強度が一番強く、その次に１８５ｎｍ付近の波長の
発光強度が強くなっている。

しかしながら最近、半導体装置作製技術分野特に光ＣＶ
Ｄ法により薄膜を作製する方法においては、５ｉｎＨｚ
、、＋ｚ　（ｎ　＝１．２＋３−）のシラン類を原料気
体とし、紫外光にて分解反応させて薄膜を形成すること
が行われている。

その時、短波長光特に１８５ｎｍ付近の波長の紫外光が
特に前記反応に有効であるため、従来の紫外光源を用い
た光ＣＶＤ法においては反応速度が遅いため、この１８
５ｎｍ付近の紫外光強度をより強くすることが求められ
ていた。

さらに、従来の光ＣＶＤ装置においては紫外光は紫外光
窓を通して反応性気体に照射されるため、紫外光窓の反
応室側には紫外光照射開始とほぼ同時に被膜が形成され
始め、最終的には反応性気体を十分に活性化せしめる程
度の光が到達しなくなり、被膜形成に限界膜厚が存在し
ていた。そのため十分厚い被膜を形成すること、または
一度被膜を形成した後、すくに次の被形成面上に同じ膜
厚を有する被膜を同時間で形成することが不可能であっ
た・ また第３図に示すように従来の紫外光源ランプは発光が
連続ではなくランプに導入される電力波形に従って必ず
発光強度がゼロになっている時が存在していた。

すなわち紫外光源ランプが点滅していた。

そのため光化学反応を行っている間も紫外光が点滅して
いるので反応により形成される薄膜の特性が不均一にな
るという問題が発生していた。

（ハ）発明の目的 本発明はこれらの要求を満たずものであり、紫外光が連
続的に発光しており、かつ短波長光特に１８５ｎｍ付近
の紫外光強度を著しく高めた紫外光源用ランプと紫外光
源窓上に形成される被膜を除去する手段とを有する光Ｃ
ＶＤ装置であります。

（ニ）発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に
記載されているように光源用バルブ内に少なくとも水銀
が封入された紫外光源用ランプを減圧反応室内に設けら
れた紫外光源室内に有し、該紫外光源ランプから放射さ
れる紫外光は紫外光窓を透過し反応室内に照射され、反
応性気体を分解活性化し被形成面上に被膜を形成させる
光ＣＶＤ装置において、前記紫外光源ランプは高周波電
源より供給される電力により点燈され、その発光強度が
ゼロになることなく連続して発光していることを特徴と
するものであります。

一般の低圧水銀ランプは第２図に示した発光強度分布図
に示すように２５４ｎｍ付近の光が最も強い。

この２５４．ｎｍの光は６３Ｐ、のエネルギー準位より
基底状態である６’Ｓｏの準位に遷移する際に、この波
長に相当するエネルギーが放出される。

一般゛の低圧水銀灯はこの６３ｐ、、６３Ｐｏ、６３Ｐ
ｚ等のエネルギー準位を有する励起確率が、１８５ｎｍ
付近の光を出す６’Ｐ＋の準位を有する励起確率より相
当高いため、２５　ｄ　ｎ　ｍ付近の光の強度が強くな
っている。

また従来のランプは、５０Ｈｚの一般電力を供給されて
発光していたため第３図に示すように、その発光は点滅
していた。第３図は１８５ｎｍ付近の光の発光強度とラ
ンプへ投入する電力との関係を示している。

紫外光が照射されている時に形成された薄膜とは、緻密
で硬い膜が形成されるが紫外光が照射されていない時に
形成された薄膜は、やわらかく緻密でない物が形成され
るので、紫外光源ランプが点滅した状態で形成された薄
膜は膜質が不均一な物が得られていた。

その為本発明者らは前述のような発明の構成をとること
により形成される薄膜が緻密でかつ、硬く均質な薄膜を
作成させることが可能となったものである。

すなわち紫外光源ランプを連続発光させるためにランプ
に投入する電力の周波数を高めた高周波電力を用いるこ
とを特徴とするものである。

その結果薄膜形成の光化学反応時には紫外光が連続的に
照射されているため、形成された膜の膜質は均一で緻密
な物が形成できた。

比較のために同一条件下で従来のランプで形成された酸
化珪素被膜と連続発光により形成された酸化珪素被膜の
１０％弗化水素水溶液に対するエツチングレートを示す
。

この場合、本発明の場合１３．５６ＭＨｚの高周波電力
を用いた場合は、その紫外高強度の最小値は最大値の９
０％以上、また、１００Ｍ１ｌｚにて発光させた場合そ
の紫外光強度の最小値は最大値の５０％程度であり、は
ぼ連続光であった。

１３．５６Ｍｌ１ｚの場合の発光の様子を第５図に示す
。

縦軸は発光強度であり横軸は時間を示している。

表１ このように紫外光ランプの発光時の強度の最小値と最大
値の比が０．５以上の場合、エンチングレーン トは従来例に比べ１／３以下になっている。すなわち形
成されている被膜は緻密でありかつ硬く均質な膜質を有
していることがわかる。

また供給される高周波電力によりランプ中の水銀が高い
エネルギーを得るため、従来ランプに比べて６’ＰＩの
準位を持つ水銀励起子の存在確立が高くなり１８５ｎｍ
付近の光が強く発光されるという特徴をあわせもつ。

このように短波長の紫外光強度が相当強い光源を用いて
いるため、被膜形成速度が速くなるが、紫外光窓にも同
様に速（被膜が形成される。このため本発明では紫外光
窓上に付着した被膜をプラズマエツチングにて除去し、
装置全体の基板処理速度を上げることを特徴としている
。

またこのプラズマエツチングを行っている最中は、紫外
光源を点灯する必要がないため紫外光源用の高周波電源
とプラズマエツチング用の高周波電源とを兼用し、装置
の底面積の減少を可能としたことを特徴とするものであ
ります。

以下に実施例を示す。

実施例 第１図に本発明の低圧水銀灯と紫外光源窓のエツチング
システムを有する光ＣＶＤ装置を示す。

反応室内の紫外光源室（１５）内に設置されたランプの
管体内部（２）に水銀と不活性ガスを封入し、両端に高
周波印加用の電極（３）を設けた紫外光源ランプ（１）
にリード線（４）及び同軸ケーブル（５）を通して高周
波用電源（７）より高周波電力を印加する。この時ラン
プ（１）の負荷抵抗成分等により放電が不安定になるの
を防止するため、高周波電源（７）の次に整合器（６）
を入れマツチングをとっている。本実施例では電＃（７
）として１３．５６ＭＨ２の周波数の電源を用いたが、
点燈実験にてＩＫ）１２〜２．５４Ｇ１１２の周波数範
囲でも点燈することは可能であった。第４回に本実施例
で得た紫外光の発光強度分布図を示す。

この図は第２図と同様にランプに３０ＱＷの電力を投入
した時に得られたものであり、明らかに１８５ｎｍの波
長の光の強度が増大しており２５４ｎｍの光の強度が少
なくなっている。

また、この時投入電力に対する１８５ｎｍの光の発光強
度の様子を第５図に示す。

本実施例の場合、高周波電源の周波数を１３．５６ＭＨ
ｚとしたため、紫外光ランプ発光時には紫外光の発光強
度の強弱はほとんど見られず、はぼ連続光的な発光を行
っていた。

本実施例のようなランプを光ＣＶＤ装置に用いると５ｉ
ｎＨ２，、，２（ロー１，２．３・・・）シラン類の分
解反応に関与する短波長光の強度が強いため従来のラン
プよりより成膜速度が増大し、膜厚限界も相当厚くなる
という特徴を持つ。

この紫外光を紫外光窓を通して、反応室内に導入された
シラン類（例えばジシラン）気体に照射し、基板支持体
を兼ねたヒーター（１０）で加熱されたＭ板（１１）に
アモルファスシリコン被膜を形成した。

次に新たな基板（１１）を入れ換える前に紫外光源窓上
に形成された被膜をプラズマエツチングで除去する。こ
のとき高周波用切り換えスイッチ（８）により、紫外光
源点灯用高周波電源（７）をプラグマエッチングに用い
た。エツチング電極は窓上に置かれた金銅電極（１３）
と基板支持体を兼ねた電極（１０）を用いた。被膜形成
用気体を、完全に排気系（１７）で除去し、エツチング
用気体をガス系（１６）から導入しエツチングを行った
。

こうして窓上の被膜を除去した後に新たな基板（１１）
を反応室内に入れ、反応性気体を入れ換え高周波スイッ
チを変更し紫外光を点灯し、被膜を形成させた。

このように高周波電源を兼ねることにより装置の床面積
を減らすことが可能となった。

本実施例においては、管体内（２）に電極（３）を設け
たが本発明では高周波電力を加えるため特にこの構成に
限定されることはなく、電極を設けずに管体内（２）に
水銀のみを封入したランプ（１）の外側にコイル電極を
巻きつけ、その電極に高周波電力を印加し発光させても
よい。

また反応室と隣接してロード室を設けるとさらに基板の
処理時間を短縮できる。

（ニ）効果 本発明の構成により形成された被膜の膜質が均一であり
、かつ機密で硬い被膜を形成させることが可能となった
。

また、従来では十分な強度が得られなかった短波長紫外
光が相当強い強度で得られ、産業分野特に半導体製造分
野で幅広く利用することが可能となった。

また高周波電源１台で、紫外光点灯用と紫外光窓プラズ
マエツチング用とを兼ねさせたため装置の床面積が小さ
くなり、かつ安価な光ＣＶＤ装置で基板の処理速度が速
いものが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水銀灯と紫外光源窓エツチングシステ
ムを有する光ＣＶＤ装置の概略図を示す。 第２図は従来の低圧水銀灯の発光強度分布図を示す。 第３図は従来ランプの紫外光の発光強度の様子を示す。 第４図は本発明の低圧水銀灯の発光強度分布を示す。 第５図は本発明の水銀灯の紫外光の発光強度の様子を示
す。 １・・・低圧水銀灯 ３・・・電極 ６・・・整合器 ７・・・高周波電源 １３・・・エツチング用金綱電極 １４・・・紫外光透過窓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源用バルブ内に少なくとも水銀が封入された紫外
   光源用ランプを減圧反応室内に設けられた紫外光源室内
   に有し、該紫外光源ランプから放射される紫外光は紫外
   光窓を透過し反応室内に照射され、反応性気体を分解活
   性化し被形成面上に被膜を形成させる光ＣＶＤ装置にお
   いて、前記紫外光源ランプは高周波電源より供給される
   電力により点燈され、その発光強度がゼロになることな
   く連続して発光していることを特徴とする光ＣＶＤ装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記紫外光窓上に
   は該窓上に形成される反応生成物被膜をエッチングする
   ための電極が設けられ、前記エッチングを行う際に使用
   する高周波電源は、前記紫外光源点燈用電源を兼ねてい
   ることを特徴とする光ＣＶＤ装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記連続発光を行
   っている紫外光ランプの発光強度の最小値は最大値の５
   ０％であることを特徴とする光ＣＶＤ装置。