JPH055183A - 光励起プロセス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

光励起プロセス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法

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JPH055183A
JPH055183A JP18172391A JP18172391A JPH055183A JP H055183 A JPH055183 A JP H055183A JP 18172391 A JP18172391 A JP 18172391A JP 18172391 A JP18172391 A JP 18172391A JP H055183 A JPH055183 A JP H055183A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源手段からの光束を入射させる光透過窓の
曇りを防止し高精度で均一の照度分布の照射が可能な光
励起プロセス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製
造方法を得ること。 【構成】 原料ガスが封入される反応室に、該反応室の
一部に設けた光透過窓より光源手段からの光束を照射
し、該原料ガスを励起させるようにした光励起プロセス
装置において、該反応室内の該光透過窓と該反応室内に
載置する基体との間に少なくとも一方の面が拡散面で、
かつ複数の孔を形成した該光束に対して透明な多孔透明
拡散板を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子(半導体デ
バイス)や電子回路等の製造に用いられる光励起プロセ
ス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法に関
し、特に光透過窓の曇りによる光源手段からの光束によ
る照度の低下を少なくし、かつ均一な照度分布が容易に
得られるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体素子や電子回路、特に超L
SIの製造プロセスにおいて、光励起プロセス装置が原
理的に低温で低損傷の処理が可能になる為、種々の目的
で使用されている。例えばクリーニングやアニーリング
へ応用されはじめ、成膜やエッチングなどへの応用が種
々と提案されている。
【0003】このうち反応室に封入した原料ガスに光束
を入射させ、原料ガスに光エネルギーを吸収させ、光分
解したときに生じる所謂光励起を利用して反応室内に載
置したウエハ等の基体面上に薄膜を形成するようにした
ことが行なわれている。
【0004】このとき光束入射用の光透過窓にも薄膜が
形成してしまい、光透過窓の曇りとなり、反応室中への
入射光量が次第に低下してくるという問題点があった。
この為、従来より種々の方法により光透過窓に曇りが発
生しないようにしている。
【0005】図3、図4は各々従来の光透過窓の曇り防
止を行なった光励起プロセス装置の要部概略図である。
【0006】図3はガスパージ法と言われるものであ
る。図中31は光源手段であり、紙面に垂直方向に長い
発光面を有する複数の棒状ランプ(31a1,31a
2 ,…)を1次元方向に配列した光源部31aと光源部
31aからの光束を光源部31aの発光線に曲率中心を
有する複数の円筒形ミラー(31b1 ,31b2 ,…)
より成る反射部31bより成っている。2は光透過窓、
4は反応室であり、原料ガスが封入されている。5aは
パージガス、5bは反応ガスである。6は排気、7は被
覆基体としての例えばウエハであり、支持体8に支持し
ている。9は加熱手段としてのヒータであり、基体7を
加熱している。34は分離板であり、反応室4の一部に
設けている。
【0007】同図においては反応ガス5bは光源手段3
1からの光束を吸収して反応し、基体7や壁に付着し薄
膜を形成するが、パージガス5aや分離板34によって
光透過窓32付近への拡散が抑えられ、これにより光透
過窓32の表面33へのガスの付着を抑制している。
【0008】図4は光励起プロセス装置の光源手段41
近傍のみを示している。同図ではグリース塗布法と呼ば
れる方法により薄膜を形成する際の光透過窓42の曇り
を防止している。
【0009】光源手段41の構成は図3の光源手段31
と同じである。光透過窓42の反応室44側の面43に
はグリースを塗布している。一般に半導体素子に用いる
無機薄膜はグリース上には付着しにくく、同図ではこれ
により薄膜の形成時の曇りを防止している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】光透過窓の薄膜形成時
の曇りを防止する方法のうち図3のガスパージ法では、
圧力によってはパージが不完全となり、分離板が例え透
明であっても薄膜が付着し曇ることにより照度の低下や
不均一化の原因になるなどの問題があった。
【0011】又、図4のグリース塗布法では、光照射等
により蒸発したグリースの成分が薄膜中に混入し易くな
り、高照度を得ようとするとグリース自体が曇りの原因
となるという問題があった。
【0012】本発明は反応室中に適切な構成の多孔透明
拡散板を設けることにより、光透過窓の曇りが少なく、
基体面上に高照度で均一な照度分布の光束を照射するこ
とができ、例えば良好なる薄膜の形成が可能な光励起プ
ロセス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光励起プロセス
装置としては、原料ガスが封入される反応室に、該反応
室の一部に設けた光透過窓より光源手段からの光束を照
射し、該原料ガスを励起させるようにした光励起プロセ
ス装置において、該反応室内の該光透過窓と該反応室内
に載置する基体との間に少なくとも一方の面が拡散面
で、かつ複数の孔を形成した該光束に対して透明な多孔
透明拡散板を設けたことを特徴としている。
【0014】又半導体デバイスの製造方法としては、光
源手段からの光束を原料ガスが封入されている反応室
に、該反応室の一部に設けた光透過窓より照射し、該原
料ガスを励起させることにより、該反応室内の一部に設
けたウエハ面上に薄膜を形成する際、該光透過窓と該ウ
エハとの間に少なくとも一方の面が拡散面で、かつ複数
の孔を形成した該光束に対して透明な多孔透明拡散板を
設け、該多孔透明拡散板を介して該光源手段からの光束
で該原料ガスの励起を行う工程を経て半導体デバイスを
製造するようにしたことを特徴としている。
【0015】
【実施例】図1は本発明の光励起プロセス装置の実施例
1の要部概略図である。同図において1は光源手段であ
る。光源手段1は紙面に垂直方向に長い発光面を有する
複数の棒状ランプ(1a1,1a2,…)を1次元方向
に配列した光源部1aと光源部1aからの光束を光源部
1aの発光線に曲率中心を有するように複数の円筒系ミ
ラー(1b1,1b2,…)を配列した反射部1bより
成っている。
【0016】2は光透過窓であり、反応室4の一部に設
けている。反応室4には原料ガスが封入されている。こ
こで5aはパージガス、5bは反応ガスである。
【0017】6は排気、7は被覆基体としての例えばウ
エハであり、支持体8に支持している。9は加熱手段と
してのヒータであり、基体7を加熱している。10は多
孔透明拡散板であり、光透過窓2と基体7との間に設け
ている。
【0018】多孔透明拡散板10は少なくとも一方の面
が拡散面で、かつ複数の孔を形成しており、又光源手段
1からの光束に対して透明な基板より成っている。この
ときの多孔透明拡散板10に設けた複数の孔の有効面に
対する開口率は10〜60%の範囲内とし、これにより
後述するように光透過窓2の曇りを効果的に防止してい
る。
【0019】本実施例では光源手段1から放射され光透
過窓2を通過してきた光束は多孔透明拡散板10で拡散
され、これにより基体7上での照度の均一性が向上す
る。又反応ガス5bは光源手段1からの光を吸収して反
応し、基体7や壁に付着するが、パージガス5aや多孔
透明拡散板10によって光透過窓2付近への拡散が抑え
られ、光透過窓の表面3への付着は抑制される。多孔透
明拡散板10上に膜が付着し膜の凹凸による光の散乱が
新たに発生しても、予め拡散面により散乱しているの
で、照度の変化は少なくなるといった特長を有してい
る。
【0020】次に本実施例の光励起プロセス装置を光C
VD装置として用い半導体デバイスを製造する工程の一
実施例について説明する。
【0021】光源手段として定圧水銀ランプを用いた、
多孔透明拡散板10としてφ2mmの孔が開口率30%
で形成された合成石英板を用いた。φ6”の基体7上で
の照度の均一性は±2%であり、拡散面を持たない従来
の多孔透明平板の分離板を用いた場合(±5%)よりも
向上する。パージガス5aとしてN2 を100scc
m、反応ガス5bとしてSiH4 40sccmとNH3
200sccmの混合ガスを用いた。各5分間の成膜を
60回行なった後、光透過窓の透過率を測定したところ
254nmで約92%であり成膜前と殆ど変わらなかっ
た。
【0022】多孔透明拡散板10の中心から50mm離
れた位置における垂直透過率は53%であり、成膜前
(55%)からの変化は小さかった。多孔透明拡散板1
0の代わりに、拡散面を持たない従来の多孔透明平板の
分離板を用いた場合、成膜前86%と高かった透過率が
成膜後56%に低下し、照度の変化は大きかった。多孔
透明拡散板10を用いた方が従来の多孔透明平板の分離
板を用いた場合に比べ絶対照度は低いが、照度の均一性
が向上し、成膜前後の照度変化も少なくなり、実用的に
優れている。
【0023】本実施例では以上の方法により基体(ウエ
ハ)7に薄膜(レジスト)を形成する工程を経て、その
後ウエハ7面上に電子回路パターンを形成し、その後は
公知の方法により半導体デバイスを製造している。
【0024】図2は本発明の光励起プロセス装置の他の
実施例の要部概略図である。本実施例では光アシストプ
ラズマCVD装置として用いた場合を示している。図2
において図1で示した要素と同一要素には同符番を付し
ている。
【0025】図2において101は照明系であり、14
は石英管、15は高周波電極、16は高周波電源で高周
波電極15に電力を供給している。17は磁石であり、
高周波電極15近傍に電界に垂直な磁界を発生させてい
る。
【0026】本実施例では光源手段1からの光束は微少
レンズを2次元的に配置したハエノ眼レンズ21の入射
面21aに入射する。このときハエノ眼レンズ21の射
出面21bは均一輝度の2次光源面となっている。そし
て射出面21bからの光束はコリメーターレンズ22に
より平行光束とし、光励起プロセス装置の原料ガスが封
入されている反応室4へ光透過窓2を介して入射してい
る。
【0027】本実施例では光源手段1としてXeランプ
を用いた。多孔透明拡散板10としてφ2mmの孔が開
口率50%で形成された溶融石英板を用いた。φ6”基
体7上での照度の均一性は±2%であり、拡散面を持た
ない従来の多孔透明平板の分離板を用いた場合(±5
%)よりも向上する。パージガス5aとして、反応ガス
でもあるO2 を2slm、反応ガス5bとして、TEO
Sを200sccm反応室4へ供給し、高周波電極15
に高周波を1kW供給することによりプラズマを発生さ
せ成膜を行なった。
【0028】各2分間の成膜を100回行なった後、光
透過窓2の透過率を測定したところ365nmで約92
%であり、成膜前と殆ど変わらなかった。多孔透明拡散
板10の中心から50mm離れた位置における垂直透過
率は61%であり、成膜前(64%)からの変化は小さ
かった。多孔透明拡散板10の代わりに、拡散面を持た
ない従来の多孔透明平板の分離板を用いた場合、成膜前
89%と高かった透過率が成膜後63%に低下し、照度
の変化は大きかった。多孔透明拡散板10を用いた方が
従来の多孔透明平板の分離板を用いた場合に比べ、絶対
照度が低くなるが照度の均一性が向上し、成膜前後の照
度変化も少なくなり、実用的に優れている。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く反応室中に適
切な構成の多孔透明拡散板を設けることにより、光透過
窓の曇りが少なく、基体面上に高照度で均一な照度分布
の光束を照射することができ、例えば良好なる薄膜の形
成が可能な光励起プロセス装置及びそれを用いた半導体
デバイスの製造方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光励起プロセス装置の要部概略図
【図2】 本発明を光アシストプラズマCVD装置とし
て用いたときの要部概略図
【図3】 従来の光励起プロセス装置の要部概略図
【図4】 従来の光励起プロセス装置の光源手段の概略
【符号の説明】
101 照明系 1 光源手段 2 光透過窓 4 反応室 5a パージガス 5b 反応ガス 6 排気 7 被覆基体(ウエハ) 8 支持体 9 加熱手段 10 多孔透明拡散板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 原料ガスが封入される反応室に、該反応
    室の一部に設けた光透過窓より光源手段からの光束を照
    射し、該原料ガスを励起させるようにした光励起プロセ
    ス装置において、該反応室内の該光透過窓と該反応室内
    に載置する基体との間に少なくとも一方の面が拡散面
    で、かつ複数の孔を形成した該光束に対して透明な多孔
    透明拡散板を設けたことを特徴とする光励起プロセス装
    置。 【請求項2】 前記多孔透明拡散板に設けた複数の孔の
    有効面に対する開口率が10〜60%の範囲内となるよ
    うに設定したことを特徴とする請求項1の光励起プロセ
    ス装置。 【請求項3】 光源手段からの光束を原料ガスが封入さ
    れている反応室に、該反応室の一部に設けた光透過窓よ
    り照射し、該原料ガスを励起させることにより、該反応
    室内の一部に設けたウエハ面上に薄膜を形成する際、該
    光透過窓と該ウエハとの間に少なくとも一方の面が拡散
    面で、かつ複数の孔を形成した該光束に対して透明な多
    孔透明拡散板を設け、該多孔透明拡散板を介して該光源
    手段からの光束で該原料ガスの励起を行う工程を経て半
    導体デバイスを製造するようにしたことを特徴とする半
    導体デバイスの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5364667A (en) * 1992-01-17 1994-11-15 Amtech Systems, Inc. Photo-assisted chemical vapor deposition method
JP2003045862A (ja) * 2001-08-01 2003-02-14 Tokyo Electron Ltd 光励起成膜装置及び光励起成膜方法

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