JPS6386436A - ランプアニ−ル装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、チャンバ内にガスを導入し、ランプにより
該チャンバ内を加熱し、該チャンバ内に置かれた半導体
基板の表面に酸化膜を形成させるランプアニール装置に
関するものである。

［従来の技術］ 半導体基板の表面が酸化されたものは、躾トランジスタ
のゲート絶縁膜等の重要な用途がある。

第２図は、半導体基板の表面に酸化膜を形成させる従来
のランプアニール装置の断面図である。

石英チャンバ１にはガス導入部２が設けられており、そ
の内部に半導体基板３を保持するサセプタ４が備えられ
ている。そして石英チャンバ内は蓋５により閉じられ、
ハロゲンランプ６により加熱される。

次に、従来のランプアニール装置による半導体基板の酸
化膜形成の動作について説明する。

半導体基板３をサセプタ４に載せた後、石英チャンバ１
内に挿入する。次いで、蓋５を閉め、ガス導入部２より
酸素ガス等の反応性ガスを導入し、石英チャンバ内の雰
囲気を反応性ガスで置換する。

その後、ハロゲンランプ６を点灯し、石英チャンバ内を
加熱する。すると、半導体基板上に酸化膜が形成される
。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来のランプアニール装置では、１００
オングストロームのシリコン酸化膜を形成するのに、１
１００℃ないし１２００℃で、酸素雰囲気中、およそ１
分間を要する。

この程度の酸化膜の形成速度だと、さらに厚い酸化膜を
形成する場合には処理時間が相当長くなる。そのため、
ランプアニール装置の処理能力が著しく低下し、作業能
率が下がるという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、短時間で厚い膜を形成することができるラ
ンプアニール装■を提９Ｌ’Ｅｌることを目的とする。

［問題点を解決づるための手段］ この発明は、チャンバ内にカスを導入し、ハロゲンラン
プにより該チャンバ内を加熱し、該チャンバ内に賀かれ
た半導体基板の表面に酸化膜を形成させるランプアニー
ル装置にかかるものである。

そして該チャンバ内に導入された反応性ガスをプラズマ
化することを特徴とする。

［作用］ 該チトンバ内に導入された反応性ガスがプラズマ化され
るので、該反応性ガスは活性化され、反応性が高くなる
。

［実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の一実施例である＃導体基板の表面
に酸化膜を形成さｌるランプアニール装置の断面図であ
る。

石英チャンバ７にはガス導入部８と２石英チャンバ内を
真空にする脱気部９と、マイクロ波を導入するマイクロ
波導入部１０を備えている。石英チャンバフ内には半導
体基板１１を保持するサセプタ１２が挿入されている。

石英チャンバ７の外側には、石英チャンバ７内を加熱す
るためのハロゲンランプ１３と石英チャンバ内に磁場を
かけるための空芯コイル１４が設けられている。ざらに
、半導体基板にバイアス電圧を印加するために、蓋１５
とサセプタ１２の間に高周波がかけられている。

次に、本装置による半導体基板の酸化膜形成の動作につ
いて説明する。

半導体基板１１をサセプタ１２に載せ、石英チャンバ７
内に挿入する。次いで蓋１５を閉めた後、脱気部９より
石英チャンバ内の空気を除いて、石英チャンバ内を真空
にする。従来法の場合と違って、内部を真空にするのは
、本発明は活性なプラズマを作るので、不純物ガスを完
全に除去しておく必要があるからである。すなわち、不
純物ガスが活性化されて、半導体基板と作用すると、良
好な酸化膜を与えないから、完全に石英チャンバ内を真
空にするのである。

その後、ガス導入部８より反応性ガスとして酸素ガスを
導入する。そして、空芯コイル１４により石英チャンバ
７内に！１ｓをかける、とともにマイクロ波をマイクロ
波導入部１０より導入する。

これにより、酸素ガスは励起されて、酸素プラズマとな
る。

次いで、ハロゲンランプ１３によりチャンバ内を１１０
０℃ないし１２００℃に加熱する。すると、この励起さ
れた酸素プラズマがシリコンウェハのごとき半導体基板
の表面に作用し、酸化膜を与える。

なお、本実施例では、このとき、さらに、サセプタ１２
と蓋１５の間に高周波をかけ、半導体基板１１にバイア
ス電圧を印加する。半導体基板１１にバイアス電圧が印
加されると、半導体基板１１の表面に酸素プラズマが呼
び集められる。これにより半導体基板１１の表面の酸素
プラズマの密度が一層高くなる。その結果、膜形成速度
が著しく高くなる。従来のランプアニール装置では、１
００オングストロームのシリコン酸化膜を形成するのに
、１１００℃ないし１２００℃でおよそ１分要していた
ものが、本実施例では、髪処理時間が６秒ないし１０秒
で、およそ１０分の１に短縮された。

なお、本実施例では、プラズマを作るのに空芯コイルに
より磁場をかけ、マイクロ波を導入するＥＣＲプラズマ
を用いたが、本発明はこれに限られるものでなく、他の
方法でプラズマを作り、これをチャンバ内に導入し拡散
しても実施例と同様の効果が得られる。

また、本実施例では半導体基板と酸素プラズマを反応さ
せることにより酸化膜を形成する場合を示したが、本発
明はこれに限られるものでなく、ガス種と圧力を任意に
選ぶことにより反応生成物を半導体基板上に堆積させて
酸化膜を形成させる場合も本発明の縫囲に属する。たと
えば、シリコンのガスと酸素をチャンバ内でプラズマ化
し、両者の反応により生じたシリコン酸化物を半導体基
板に堆積させて、半導体基板上にシリコン酸化物の膜を
形成する場合である。

さらに、本実茄例では酸素ガスをプラズマ化し、さらに
半導体基板１１にバイアス電圧を印加する方法を示した
が、本発明はこれに限られるものでなく、酸素プラズマ
のみを採用した場合でも、従来よりも優れた効果を示す
。従来のランプアニール装置は単に酸素ガスを加熱して
いただけにすぎないからである。但し、この場合、バイ
アス電圧を印加する場合に比べその効果は少ない。

また、本実施例では、チャンバ内に石英チャンバを用い
る場合を示したが、本発明はこれに限られるものでなく
、ハロゲンランプが照射される以外の部分をステンレス
、アルミナ等のほかの材質で置換えても、実施例と同様
の効果を実現し得る。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、チャンバ内の反応性
ガスがプラズマ化され、該ガスの反応性が高くなるので
、従来の単なる酸素ガス雰囲気下で半導体基板を加熱す
る場合に比べて、半導体基板上の酸化膜の膜形成速度が
高くなる。その結果、ランプアニール装置の処理能力が
上昇し、作業能率が高まる。

なお、チャンバ内の反応性ガスをプラズマ化すると同時
に、半導体基板にバイアス電圧を印加した場合には、膜
形成速度が加勢的に高まり、従来の装置による膜形成速
度のおよそ１０倍になり、著しく作業能率が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるランプアニール装置
を示す断面図を示したものであり、第２図は従来のラン
プアニール装置である。 図において、７はチャンバ、１１は半導体基板、１３は
ハロゲンランプである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバ内に反応性ガスを導入し、ランプにより
   該チャンバ内を加熱し、該チャンバ内に置かれた半導体
   基板の表面に酸化膜を形成させるランプアニール装置に
   おいて、 前記チャンバ内に導入された反応性ガスをプラズマ化す
   ることを特徴とするランプアニール装置。
2. （２）前記反応性ガスのプラズマ化はチャンバ内に導入
   されたマイクロ波およびチャンバ内にかけられた磁場に
   よって行なわれる特許請求の範囲第１項記載のランプア
   ニール装置。
3. （３）前記半導体基板にバイアス電圧を印加する特許請
   求の範囲第１項または第２項記載のランプアニール装置
   。
4. （４）前記反応性ガスは酸素ガスである特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれかに記載のランプアニール
   装置。
5. （５）前記チャンバが石英性チャンバである特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のランプアニ
   ール装置。