JP2008243926A - Method for reforming thin film - Google Patents

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直人 亀田
Tetsuya Nishiguchi
哲也 西口
Shingo Ichimura
信吾 一村
Hidehiko Nonaka
秀彦 野中
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reform a thin film by a process at a temperature lower than 400°C. <P>SOLUTION: The thin film for a substrate which has passed through a CVD process is reformed by utilizing surface heating by the ultraviolet light absorption of the thin film on the substrate by an annealing treatment furnace 2. Partial heating by the absorption of ultraviolet light at a defective site of the thin film is utilized. A pulse laser or a continuous wave laser is used as a light source 6 irradiating the ultraviolet light. The thin film may also be supplied with irradiating light from the light source emitting light in a visible-light region except an ultraviolet wavelength region when reforming the thin film. The light source 6 irradiating the ultraviolet light irradiates light having a wavelength longer than 210 nm. The thin film is reformed by utilizing the surface heating by the ultraviolet light absorption of the thin film in an atmosphere separately supplied with an oxidizing gas from a bomb 3, a reducing gas from a bomb 4 and an inert gas from a bomb 5. An ozone gas is supplied as an oxidizing gas. A dilution hydrogen gas is supplied as the reducing gas. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体ポリシリコンTFT、FET素子等の半導体素子のゲート酸化膜やポリシリコン膜に例示される薄膜を改質する技術に関する。   The present invention relates to a technique for modifying a thin film exemplified by a gate oxide film or a polysilicon film of a semiconductor element such as a semiconductor polysilicon TFT or FET element.

近年、TFT方式のLCD装置は広く表示装置として用いられている。このLCD装置はガラス基板上にTFT(薄膜トランジスタ)がマトリックス状に形成され、このTFTによりTFTの上下の液晶を駆動するものである。TFTはガラス基板上に絶縁膜やポリシリコン膜を積層して形成されるが、ガラス基板として、近年石英ガラスより安価なソーダガラス等が用いられている。ソーダガラスは石英と比較して軟化点が500℃程度と低く、またソーダガラス中に含まれるNaが高温環境で拡散するため、400℃以下の成膜技術が求められる。しかも作成された膜の膜質は高温で形成される膜に近い高品質なものが求められる。また、近年、フレキシブル情報端末(フレキシブルPC、携帯)に代表されるように、プラスチック(ポリイミド)等の有機(フレキシブル)基板上のシリコンデバイス作成技術が重要となっている。この場合、プロセス温度は、ポリイミド等の耐熱温度から250℃以下となる。今後、より低温においてより高品質な酸化膜の作製が要求される。これらの絶縁膜として主にシリコン酸化膜が用いられ、ここで低温でのゲート酸化膜作製法では、通常350℃プラズマCVD法が現在の主流である(特開2002−92358)。しかし、プラズマCVDの製膜温度350℃は先に挙げた素子の融点よりも高いたので将来さらに低温での製膜技術が要求される。
特開2002−92358
In recent years, TFT LCD devices have been widely used as display devices. In this LCD device, TFTs (thin film transistors) are formed in a matrix on a glass substrate, and the liquid crystal above and below the TFTs is driven by the TFTs. A TFT is formed by laminating an insulating film or a polysilicon film on a glass substrate. Recently, soda glass, which is cheaper than quartz glass, is used as the glass substrate. Soda glass has a softening point as low as about 500 ° C. compared to quartz, and Na contained in the soda glass diffuses in a high temperature environment, so that a film forming technique of 400 ° C. or less is required. In addition, the quality of the produced film is required to be high quality close to that of a film formed at a high temperature. In recent years, as represented by a flexible information terminal (flexible PC, mobile phone), silicon device fabrication technology on an organic (flexible) substrate such as plastic (polyimide) has become important. In this case, the process temperature is 250 ° C. or lower from the heat resistant temperature of polyimide or the like. In the future, production of higher quality oxide films at lower temperatures will be required. As these insulating films, silicon oxide films are mainly used. In the gate oxide film manufacturing method at a low temperature, the plasma CVD method at 350 ° C. is usually the current mainstream (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-92358). However, since the plasma CVD film forming temperature of 350 ° C. is higher than the melting point of the above-mentioned element, a film forming technique at a lower temperature will be required in the future.
JP 2002-92358 A

TFTのゲート絶縁膜を低温で製膜するにはオゾンCVDもしくは光オゾン励起CVD法が有力であると思われる。しかし、実用的な見地から必要とされる製膜速度(例えば20nm/min、200℃)では、リーク電流量が10-6A/cm at 4MV/cmとやや高めの値を示すことから、更なる改質が必要である。膜質を劣化させる主因は不純物の残留である。低温プロセスではCVD反応速度が十分でないために膜中の不純物完全に除去することが困難になるためである。他の要因としてSi−O−Siの構造的な欠陥、例えば酸素過剰型欠陥(POL)や酸素欠乏欠陥(ODC)も膜質を劣化させる。これまでのTFT作製技術では、CVD膜を後工程で一度450℃以上に高温アニールすることができたのでこれらの欠陥をある程度、除去することができた。しかし、今後低温だけでプロセスを進めていく場合、高温でのアニールが行えないので低温プロセスで前記欠陥を除去する技術が必要とされている。 In order to form a TFT gate insulating film at a low temperature, ozone CVD or photo-ozone excitation CVD is considered to be effective. However, at a film forming speed required from a practical standpoint (for example, 20 nm / min, 200 ° C.), the leakage current amount is 10 −6 A / cm at 4 MV / cm, which is a slightly higher value. Reforming is necessary. The main cause of film quality degradation is residual impurities. This is because it is difficult to completely remove impurities in the film because the CVD reaction rate is not sufficient in the low temperature process. As other factors, structural defects of Si—O—Si, for example, oxygen excess defects (POL) and oxygen deficiency defects (ODC) also deteriorate the film quality. In the conventional TFT fabrication technology, the CVD film could be annealed at a high temperature of 450 ° C. or higher once in the subsequent process, so that these defects could be removed to some extent. However, when the process proceeds only at a low temperature in the future, annealing at a high temperature cannot be performed, and thus a technique for removing the defect by a low temperature process is required.

そこで、前記課題を解決するための薄膜の改質方法はCVD工程を経た基板の薄膜に紫外光を照射して前記薄膜の紫外光吸収による表面加熱を利用して改質することを特徴とする。本発明によればCVD工程で形成された薄膜の表面が薄膜の紫外光吸収によって加熱されて前記薄膜が400℃以下で改質できる。紫外光はシリコン結晶に対して数nm程度の侵入長を有するので薄膜の表面だけを加熱できるからである。また、前記薄膜が加熱されることで薄膜中の不純物の拡散が促進するからである。   Therefore, a thin film modification method for solving the above problems is characterized in that the thin film of the substrate that has undergone the CVD process is irradiated with ultraviolet light and modified using surface heating due to ultraviolet light absorption of the thin film. . According to the present invention, the surface of the thin film formed by the CVD process is heated by the ultraviolet light absorption of the thin film, and the thin film can be modified at 400 ° C. or lower. This is because the ultraviolet light has a penetration length of about several nm with respect to the silicon crystal, so that only the surface of the thin film can be heated. Further, the diffusion of impurities in the thin film is promoted by heating the thin film.

前記薄膜の改質の際には前記薄膜の欠陥サイトでの紫外光の吸収による局所加熱を利用するようにするとよい。前記紫外光は前記薄膜の不純物サイトSi−OH結合及びSi−CH3結合に対して吸収端があるので紫外光の照射によって結合力が変化する。 In the modification of the thin film, local heating by absorption of ultraviolet light at the defect site of the thin film may be used. Since the ultraviolet light has an absorption edge with respect to the impurity site Si—OH bond and Si—CH 3 bond of the thin film, the binding force is changed by irradiation with ultraviolet light.

前記紫外光を照射する光源にはパルスレーザーまたは連続波レーザーを用いるとよい。これらのタイプの光源によれば薄膜中の不純物サイトでの光反応速度が高まる。   A pulse laser or a continuous wave laser may be used as the light source for irradiating the ultraviolet light. These types of light sources increase the photoreaction rate at the impurity sites in the thin film.

前記薄膜の改質の際には紫外波長域以外の可視光域の光を発する光源の照射光が前記薄膜に供されるようにするとよい。可視光域の光の照射でも光吸収加熱の効果があるので薄膜の加熱が促進される。   In the modification of the thin film, irradiation light of a light source that emits light in a visible light region other than the ultraviolet wavelength region may be provided to the thin film. Irradiation with light in the visible light range has the effect of light absorption heating, so that the heating of the thin film is promoted.

また、シリコン結晶は結合エネルギーが高いので、210nmより長波長の光を照射してもシリコン結晶質にダメージを与えない。したがって、前記紫外光を照射する光源は210nmより長波長の光を照射する光源を用いるとよい。   Also, since silicon crystals have high binding energy, they do not damage the silicon crystal even when irradiated with light having a wavelength longer than 210 nm. Therefore, a light source that emits light having a wavelength longer than 210 nm may be used as the light source that emits ultraviolet light.

前記薄膜をポリシリコンでの紫外光の吸収による表面加熱を利用した改質は酸化性ガス、還元性ガスまたは不活性ガスが個別に供給される雰囲気のもとで行うとよい。酸化性ガスが供された雰囲気では薄膜中の酸素欠陥修復及び不純物サイトとの酸化反応による不純物の除去が可能となる。還元性ガスが供された雰囲気では水素終端の構築が促されるので界面特性が改善される。不活性ガスが供された雰囲気では光によって膜中の構造が変化するためである。前記不活性ガスの圧力は減圧にするとよい。ガス圧が低い程に熱の放出が回避されるので薄膜の加熱が高まる。以上のような反応種、膜中拡散速度の異なる雰囲気ガス種によって改質の効果が任意に得られる。   The modification of the thin film using surface heating by absorbing ultraviolet light in polysilicon is preferably performed in an atmosphere in which an oxidizing gas, a reducing gas, or an inert gas is separately supplied. In an atmosphere provided with an oxidizing gas, it is possible to repair oxygen defects in the thin film and remove impurities by an oxidation reaction with impurity sites. In the atmosphere provided with reducing gas, the construction of hydrogen termination is promoted, so the interface characteristics are improved. This is because the structure in the film is changed by light in an atmosphere provided with an inert gas. The pressure of the inert gas is preferably reduced. The lower the gas pressure, the more heat release is avoided, so the heating of the thin film increases. The effect of reforming can be obtained arbitrarily depending on the reactive species and the atmospheric gas species having different diffusion rates in the film.

前記酸化性ガスとしてはオゾンガスが例示される。紫外線吸収によってオゾンから励起状酸素原子が生成して薄膜中に入りこむ。前記励起状酸素原子は薄膜中の不純物との反応及びO欠陥サイトに入り込み、前記薄膜の改質がさらに進行する。オゾンガス濃度は100%であることを限定しない。但し、オゾン濃度が低くなるほど励起状酸素原子の生成効率の減少、寿命時間の減少、さらにはオゾンガス以外のガスの存在によりガス圧力が高まることよる表面熱の放出を誘発するので、できる限り高濃度のオゾンガスが望ましい。   An example of the oxidizing gas is ozone gas. Excited oxygen atoms are generated from ozone by ultraviolet absorption and enter the thin film. The excited oxygen atoms react with impurities in the thin film and enter O defect sites, and the thin film is further modified. The ozone gas concentration is not limited to 100%. However, the lower the ozone concentration, the lower the generation efficiency of excited oxygen atoms, the shorter the life time, and the higher the concentration of the gas, the higher the pressure possible. The ozone gas is desirable.

前記還元性ガスとしては水素希釈ガスが例示される。水素終端の構築が促されることにより界面特性が改善される。また、水素はオゾン及び励起状酸素よりも薄膜中の拡散速度が大きいので低温でも表面まで拡散可能となり薄膜が効率的に改質される。   Examples of the reducing gas include hydrogen dilution gas. Interface properties are improved by facilitating the construction of hydrogen terminations. Further, since hydrogen has a higher diffusion rate in the thin film than ozone and excited oxygen, it can diffuse to the surface even at low temperatures, and the thin film is efficiently modified.

本発明に係る薄膜の改質は清浄なチャンバでおこなうことが望ましい。但し、CVD用のチャンバで行ってもかまわない。   It is desirable to modify the thin film according to the present invention in a clean chamber. However, it may be performed in a CVD chamber.

前記薄膜の改質は前記CVD工程と交互に実行するとよい。薄膜中拡散及び反応速度が制御しやすくなり薄膜が効率的に改質される。   The modification of the thin film may be performed alternately with the CVD process. The diffusion and reaction rate in the thin film can be easily controlled, and the thin film is efficiently modified.

前記薄膜の改質を前記CVD工程と交互する態様としては、CVD用のチャンバにおいて薄膜を改質するようにする形態や、薄膜が形成された基板を真空搬送によってCVD用のチャンバと酸化膜作製用のチャンバの間を搬送自在にするようにする形態が挙げられる。これらの態様によれば改質のための専用チャンバが不要となる。また、改質用の光源が他のプロセスで用いている光源と共有しやすくなる。さらに、改質用のガスの一つであるオゾンガスは製膜プロセスに用いるガス源と共有させることができる。したがって、薄膜を改質するうえでコストの削減が可能となる。   As an aspect in which the modification of the thin film is alternated with the CVD process, a form in which the thin film is modified in the CVD chamber, or a CVD chamber and an oxide film are produced by vacuum transfer of the substrate on which the thin film is formed. An example is a mode in which the space between the chambers can be freely transferred. According to these aspects, a dedicated chamber for reforming becomes unnecessary. In addition, the light source for reforming can be easily shared with the light source used in other processes. Furthermore, ozone gas, which is one of the reforming gases, can be shared with a gas source used in the film forming process. Therefore, the cost can be reduced when modifying the thin film.

以上に述べられている薄膜としてはポリシリコンまたは金属酸化物からなる薄膜が挙げられる。そして、ポリシリコンからなる薄膜の活性化に用いる光源は金属酸化物からなる薄膜の改質に用いる光源と兼用させるとよい。ポリシリコンの光活性化(結晶化)に用いる光源は、紫外光域254nm、308nmのレーザー光が主流であり、本発明に係る光アニール処理に用いる光源と同一または近い周波数域にあるので、薄膜の改質に用いる光源と共有されることでエネルギー的に効率よく薄膜を改質できる。   Examples of the thin film described above include thin films made of polysilicon or metal oxide. The light source used for activating the thin film made of polysilicon is preferably used also as the light source used for modifying the thin film made of metal oxide. As the light source used for photoactivation (crystallization) of polysilicon, laser light in the ultraviolet light region of 254 nm and 308 nm is the mainstream, and is in the same or near frequency region as the light source used in the light annealing treatment according to the present invention. By sharing the light source used for the modification of the film, the thin film can be modified efficiently in terms of energy.

したがって、以上の発明によれば400℃よりも低温のプロセスで薄膜の改質ができる。この改質後の薄膜の膜質は低温デバイスにおいて有効な範囲となる。また、プラズマ法、オゾンCVD法などの手段を選ばずに薄膜を改質できる。   Therefore, according to the above invention, the thin film can be modified by a process at a temperature lower than 400.degree. The film quality of the thin film after this modification is in an effective range in a low temperature device. In addition, the thin film can be modified without selecting means such as a plasma method or an ozone CVD method.

(実施形態1)
1.光照射アニールについて
本実施形態に係る光照射アニールとはCVD酸化膜に対し紫外光照射することを意味する。光照射アニールに用いる光源は波長域200nm〜300nmいわゆる紫外光領域を含む光を照射できる仕様のものが望まれる。紫外光領域がCVD酸化膜の改質に有効である事例として、低誘電率膜(low−k膜)であるSiCOHに対してエッチング耐性を改善するために紫外光照射を行う技術が挙げられる(第67回応用物理学学術講演会 第2分冊 P747 30P−ZN−5 亀嶋ら、ソニー、東芝、NEC、第67回応用物理学学術講演会 第2分冊 P747 30P−ZN−6 橋井ら ルネサスセミコンダクタエンジニアリング、ルネサステクノロジ)。
(Embodiment 1)
1. About Light Irradiation Annealing The light irradiation annealing according to the present embodiment means that the CVD oxide film is irradiated with ultraviolet light. The light source used for light irradiation annealing is desired to have a specification capable of irradiating light including a wavelength region of 200 nm to 300 nm, so-called ultraviolet light region. As an example in which the ultraviolet light region is effective for the modification of the CVD oxide film, there is a technique in which ultraviolet light irradiation is performed to improve etching resistance against SiCOH which is a low dielectric constant film (low-k film) ( 67th Applied Physics Academic Lecture 2nd Volume P747 30P-ZN-5 Kameshima et al., Sony, Toshiba, NEC, 67th Applied Physics Academic Lecture 2nd Volume P747 30P-ZN-6 Hashii et al. Renesas Semiconductor Engineering , Renesas Technology).

TEOS−CVDなどによって作製されたSiCOH膜は水素雰囲気中で紫外光(200nm−300nm)が照射されることでSi−CH3結合が切断されてSi−H結合されることによりエッチング耐性が向上する。また、SiO−H結合に対しても紫外線により切断できることが指摘されており、ゲート酸化膜のようなC(炭素)が少ない膜に対しては、特性改善に有効な反応が起きることが期待される。 The SiCOH film manufactured by TEOS-CVD or the like is irradiated with ultraviolet light (200 nm-300 nm) in a hydrogen atmosphere, whereby the Si—CH 3 bond is cut and the Si—H bond is improved, thereby improving the etching resistance. . In addition, it has been pointed out that the SiO—H bond can be cut by ultraviolet rays, and it is expected that an effective reaction for improving the characteristics will occur for a film having a small amount of C (carbon) such as a gate oxide film. The

以上から本件では、CVD製膜温度よりも基板温度を上げず、特定の雰囲気ガス下で紫外線をCVD膜に直接照射する配置での光アニールによって酸化膜特性の改善を図る技術を提供する。   As described above, the present invention provides a technique for improving oxide film characteristics by light annealing in an arrangement in which ultraviolet rays are directly irradiated onto a CVD film under a specific atmospheric gas without raising the substrate temperature than the CVD film forming temperature.

2.装置の構成
図1は以上説明した光照射アニールによって酸化膜の改質を行う発明の一実施形態に係る光アニール処理装置1の概略構成図である。光アニール処理装置1はアニール処理炉2とボンベ3,4,5と光源6,7と排気ポンプ8を備える。
2. Configuration of Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light annealing treatment apparatus 1 according to an embodiment of the invention for modifying an oxide film by light irradiation annealing described above. The optical annealing apparatus 1 includes an annealing furnace 2, cylinders 3, 4, 5, light sources 6, 7 and an exhaust pump 8.

アニール処理炉2は基板出し入れ口とアニールガス供給口と真空排気口とリーク用不活性ガス(例えば窒素)供給口とを備える。アニール処理炉2には光アニール用の紫外光を導入するための照射窓21と基板加熱用の赤外光を導入するための照射窓22が設けられている。照射窓21は200〜300nmを透過する窓材例えば合成石英(合成シリカガラス)から成る。またはMgF2などの結晶材で構成してもよい。基板加熱用の赤外光を導入するための照射窓22は赤外ランプ加熱の場合、赤外範囲透過材例えば合成石英(合成シリカガラス)から成る。またはMgF2などの結晶材で構成してもよい。照射窓21,22が設置されるアニール処理炉2の開口部の縁部には気密性を確保するためにOリングを介在させるとよい。Oリングは200℃以上に暖められる場所に設置される場合、水冷や空冷による冷却が必要である。 The annealing furnace 2 includes a substrate loading / unloading port, an annealing gas supply port, a vacuum exhaust port, and a leakage inert gas (for example, nitrogen) supply port. The annealing furnace 2 is provided with an irradiation window 21 for introducing ultraviolet light for light annealing and an irradiation window 22 for introducing infrared light for substrate heating. The irradiation window 21 is made of a window material that transmits 200 to 300 nm, for example, synthetic quartz (synthetic silica glass). Alternatively, it may be made of a crystal material such as MgF 2 . In the case of infrared lamp heating, the irradiation window 22 for introducing infrared light for substrate heating is made of an infrared range transmitting material such as synthetic quartz (synthetic silica glass). Alternatively, it may be made of a crystal material such as MgF 2 . An O-ring may be interposed at the edge of the opening of the annealing furnace 2 in which the irradiation windows 21 and 22 are installed in order to ensure airtightness. When the O-ring is installed in a place where it can be heated to 200 ° C. or higher, cooling by water cooling or air cooling is necessary.

アニール処理炉2は、本実施形態が加熱過程を有しているので、中真空(〜10−4Pa)に対応できるものであると共に400℃までの高温に対応できる材質からなるものが望ましい。さらに、不純物拡散及び洗浄の観点から石英製のものが望ましい。しかし、工作的に困難なので、不純物が飛ばないような内面加工及びオゾンに酸化しないような材質の金属で構成してもよい。前記金属として例えばアルミ,SUS304が挙げられる。本実施形態ではアニール処理炉2を構成する材料にアルミが採用され、照射窓21、照射窓22をシールするOリング近傍に冷却水路を設けOリングを冷却する機構が具備される。   Since the annealing furnace 2 has a heating process, the annealing furnace 2 is preferably made of a material that can cope with a medium vacuum (-10-4 Pa) and can cope with a high temperature up to 400 ° C. Further, quartz is desirable from the viewpoint of impurity diffusion and cleaning. However, since it is difficult in terms of work, it may be made of an inner surface processing that does not fly impurities and a metal that does not oxidize into ozone. Examples of the metal include aluminum and SUS304. In this embodiment, aluminum is adopted as the material constituting the annealing furnace 2, and a mechanism for cooling the O-ring is provided by providing a cooling water channel in the vicinity of the O-ring that seals the irradiation window 21 and the irradiation window 22.

ボンベ3,4には光アニール雰囲気ガスが充填されている。ボンベの個数は用いるガス種により増やしてもよい。但し、ボンベに充填できないガスの場合(例えば100%濃度オゾンガス)は、ボンベの代わりにガス発生装置を設置すればよい。ガス種としては、アニール中に酸化反応を促進させるガス(例えばオゾンガス)や還元反応を促進させるガス(例えば窒素希釈水素)や不活性ガス等の改質目的よって異なるガスを導入する。ボンベ3及び4とアニール処理炉2との間にはそれぞれバルブV1及びV2が設置される。   The cylinders 3 and 4 are filled with a light annealing atmosphere gas. The number of cylinders may be increased depending on the type of gas used. However, in the case of a gas that cannot be filled in the cylinder (for example, 100% concentration ozone gas), a gas generator may be installed instead of the cylinder. As the gas species, different gases are introduced depending on the purpose of reforming, such as a gas that promotes an oxidation reaction during annealing (for example, ozone gas), a gas that promotes a reduction reaction (for example, nitrogen-diluted hydrogen), or an inert gas. Valves V1 and V2 are installed between the cylinders 3 and 4 and the annealing furnace 2, respectively.

ボンベ5にはリークガスが充填されている。リークガスとしては例えば窒素やアルゴンガスが挙げられる。アニール処理炉2のリーク用不活性ガス供給口とボンベ5とを連絡する配管にはリークガスの供給及びその停止をするためのバルブV3が設置されている。   The cylinder 5 is filled with leak gas. Examples of the leak gas include nitrogen and argon gas. A valve V3 for supplying and stopping leak gas is installed in a pipe connecting the inert gas supply port for leak of the annealing furnace 2 and the cylinder 5.

これらのガスは、基本的に同時に供給されることはない。すなわち、アニール処理炉2ではバルブV1,V2,V3がプロセス毎に使用ガスを選択的に操作される。   These gases are basically not supplied at the same time. That is, in the annealing furnace 2, the valves V1, V2, and V3 are selectively operated with the gas used for each process.

光源6は光アニールによって改質を促進させる210〜300nmの波長帯の光を照射する光源である。300nmより長波長の光が交わってもよい。光源6は光アニール処理炉2の外側に設置し合成石英に例示される光透過性の材料から成る照射窓21を介して基板10(酸化膜が形成された基板10)に照射される。また、光源6は基板10の極表面を光吸収によって加熱する。したがって、前記波長帯域の光を可能な限り基板10の表面に届かせるために光路11の長さを短く設定することが望ましい。アニール処理炉2は図1に例示されたように上部から光を導入するような形態にし、アニール処理炉2の高さ(ギャップ長)はできるだけ小さくなるように設計される。例えば、アニール処理炉2の容積が6000cm3である場合にはギャップ長が5cmに設定される。 The light source 6 is a light source that irradiates light with a wavelength band of 210 to 300 nm that promotes modification by light annealing. Light having a wavelength longer than 300 nm may intersect. The light source 6 is installed outside the optical annealing furnace 2 and irradiates the substrate 10 (the substrate 10 on which the oxide film is formed) through an irradiation window 21 made of a light transmitting material exemplified by synthetic quartz. The light source 6 heats the extreme surface of the substrate 10 by light absorption. Therefore, it is desirable to set the length of the optical path 11 as short as possible so that the light in the wavelength band reaches the surface of the substrate 10 as much as possible. As shown in FIG. 1, the annealing furnace 2 is designed so that light is introduced from above, and the annealing furnace 2 is designed to have a height (gap length) as small as possible. For example, when the volume of the annealing furnace 2 is 6000 cm 3 , the gap length is set to 5 cm.

光源7はアニール処理炉2内の基板10を加熱するために赤外線を照射するための光源である。基板10の加熱光は基板10に直接照射するのではなく、基板10を赤外光の吸収の良い材料から成るサセプタ20(例えばSiCから成る)の上に置くことにより、基板を効率的に加熱できる。光源7はアニール処理炉2の下方に配置され、光源7から供された光は合成石英に例示される光透過性の材料から成る照射窓22からアニール処理炉2内に導入されてサセプタ20を介して基板10に照射される。サセプタ20は移動可能に設けられる。サセプタ20はアニール処理炉2内を汚染するような物質であってはならないと共に赤外光の吸収率が高く、加熱されても不純物が散乱しない材質のものが望ましい。サセプタ20としては不透明加工石英ガラス、SiC、SiCコーティングC等のいずれからなるものが挙げられる。基板10の加熱方式はポットプレート法でも構わない。ホットプレート方式を採用する場合、光源7は不要である。アニール処理炉2がホットプレート方式である場合には赤外線の吸収に劣るアルミからなるサセプタを採用してもよい。   The light source 7 is a light source for irradiating infrared rays to heat the substrate 10 in the annealing furnace 2. The substrate 10 is not directly irradiated with the heating light of the substrate 10, but is efficiently heated by placing the substrate 10 on a susceptor 20 (for example, made of SiC) made of a material that absorbs infrared light. it can. The light source 7 is disposed below the annealing furnace 2, and the light provided from the light source 7 is introduced into the annealing furnace 2 from the irradiation window 22 made of a light-transmitting material exemplified by synthetic quartz, and the susceptor 20 is introduced. The substrate 10 is irradiated through. The susceptor 20 is movably provided. The susceptor 20 should not be a substance that contaminates the inside of the annealing furnace 2 and is preferably made of a material that has a high absorption rate of infrared light and does not scatter impurities even when heated. Examples of the susceptor 20 include those made of opaque processed quartz glass, SiC, SiC coating C, or the like. The heating method of the substrate 10 may be a pot plate method. When the hot plate method is adopted, the light source 7 is not necessary. When the annealing furnace 2 is a hot plate system, a susceptor made of aluminum that is inferior in infrared absorption may be employed.

排気ポンプ(真空ポンプ)8はアニール処理炉2の圧力計23から供給された圧力の測定信号に基づいてアニール処理炉2の圧力を制御する。アニール処理炉2と排気ポンプ8とを連結する配管にはバルブV4が設置されて各種ガスがアニール処理炉2に供給される際にアニール処理炉2の圧力が適宜に微調整される。排気するガス種により除外筒9を排気ポンプ8の直前または直後に設置する必要がある。例えば、オゾンガスを用いた場合、オゾンキラーが図1のように排気ポンプ15の直後に設置される。   The exhaust pump (vacuum pump) 8 controls the pressure of the annealing furnace 2 based on the pressure measurement signal supplied from the pressure gauge 23 of the annealing furnace 2. The piping connecting the annealing furnace 2 and the exhaust pump 8 is provided with a valve V4, and when various gases are supplied to the annealing furnace 2, the pressure in the annealing furnace 2 is finely adjusted as appropriate. It is necessary to install the exclusion cylinder 9 immediately before or after the exhaust pump 8 depending on the type of gas to be exhausted. For example, when ozone gas is used, an ozone killer is installed immediately after the exhaust pump 15 as shown in FIG.

圧力計23としては減圧状態で測定できる仕様のものが採用される。圧力計23の測定圧力範囲は0.1Pa〜0.1MPa(1atm)を含むのが望ましい。特にオゾンガスを用いる場合、爆発限界圧力以下での使用が要求されるので低い圧力範囲1000Pa以下を測定できることが必須となる。   As the pressure gauge 23, a pressure gauge that can be measured in a reduced pressure state is employed. The measurement pressure range of the pressure gauge 23 desirably includes 0.1 Pa to 0.1 MPa (1 atm). In particular, when ozone gas is used, it is essential to be able to measure a low pressure range of 1000 Pa or less because use at an explosion limit pressure or less is required.

また、基板10を保持したサセプタ20をアニール処理炉2内で移動させるための移動手段を備えると、光照射領域をスキャンできるため大型の基板10への大面積光アニール処理が可能となる。   Further, when a moving means for moving the susceptor 20 holding the substrate 10 in the annealing furnace 2 is provided, the light irradiation region can be scanned, so that a large area light annealing process can be performed on the large substrate 10.

光照射アニールを行うチャンバ(アニール処理炉2)は他のチャンバ(例えばCVDチャンバ)と共有できる。但し、プラズマCVDのように光源を用いないCVDの場合、図1のようなチャンバを別途備える必要がある。   The chamber for performing light irradiation annealing (annealing furnace 2) can be shared with other chambers (for example, a CVD chamber). However, in the case of CVD that does not use a light source, such as plasma CVD, it is necessary to separately provide a chamber as shown in FIG.

一方、光励起オゾンCVDやオゾンCVDのように光照射アニールにつかう光源と共有できる、もしくは光は用いないCVDであるが、光照射用窓を用意に設けられる場合には、CVDチャンバにて光照射アニールを行うことができる(実施形態2)。   On the other hand, if it is a CVD that can be shared with a light source used for light irradiation annealing, such as photo-excited ozone CVD or ozone CVD, or does not use light, light irradiation is performed in a CVD chamber when a light irradiation window is provided. Annealing can be performed (Embodiment 2).

または、ゲート酸化膜を2段階に分けて製膜する手法(酸化+CVD)を採用する場合には、よりクリーンな環境である酸化チャンバにて光照射アニールを行うことがよいと考えられる(実施形態3)。   Alternatively, in the case of employing a technique (oxidation + CVD) in which a gate oxide film is formed in two stages, it is considered that light irradiation annealing is preferably performed in an oxidation chamber that is a cleaner environment (embodiment). 3).

さらに、実施例2のようにCVDチャンバで光照射アニールするが、CVDガスを異なるタイミングで導入しデジタル的に製膜をコントロールするデジタルCVD法においては、光照射アニールプロセスを組み込む方式が有効である。   Further, light irradiation annealing is performed in the CVD chamber as in the second embodiment. However, in the digital CVD method in which the CVD gas is introduced at different timings and the film formation is controlled digitally, it is effective to incorporate a light irradiation annealing process. .

また、ポリシリコンの低温活性化のためにレーザーをアモルファスシリコンまたはポリシリコンに照射することによる活性化法(ELA法)では、光源に光照射アニールと同じ波長域の光源を用いているので、ELA用の光源と光照射アニールの光源を共有させる方式(実施形態4)も考えられる。   In addition, in the activation method (ELA method) by irradiating amorphous silicon or polysilicon with a laser for low-temperature activation of polysilicon, a light source having the same wavelength region as that of light irradiation annealing is used as the light source. A method of sharing a light source for light irradiation and a light source for light irradiation annealing (Embodiment 4) is also conceivable.

3.光照射アニールの光源の制約
(1)膜中不純物の結合力を変化させる。
3. Restriction of light source for light irradiation annealing (1) Change the bonding force of impurities in the film.

不純物CH3及びOHに対し、SiO2においてSiと結合した不純物SiOSi−CH3、SiO−H結合が波長248nmのレーザーで切断を確認。この周辺の周波数帯の照射が望ましい。 For impurities CH 3 and OH, it was confirmed that impurities SiOSi—CH 3 and SiO—H bonds bonded to Si in SiO 2 were cut with a laser having a wavelength of 248 nm. Irradiation in this peripheral frequency band is desirable.

(2)構造欠陥の修復。   (2) Repair of structural defects.

図2の特性図によるとODC、NBOHC、E‘センター、NBOHCらの光学吸収ピークが150nm〜350nmに渡って存在する。これら波長域すべてを含む光源を照射するのが一番効果的であるが、レーザーのような単一波長(例えばKrFエキシマレーザー:248nm)を用いた場合でも、これらすべての欠陥による光学吸収端があるので問題ない。   According to the characteristic diagram of FIG. 2, optical absorption peaks of ODC, NBOHC, E'center, NBOHC, etc. exist over 150 nm to 350 nm. Although it is most effective to irradiate a light source including all of these wavelength ranges, even when a single wavelength such as a laser (for example, KrF excimer laser: 248 nm) is used, the optical absorption edge due to all these defects is reduced. There is no problem because there is.

(3)表面加熱効果の期待および基板ダメージの制約。   (3) Expectation of surface heating effect and restriction of substrate damage.

波長210nm以下の周波数帯は真空紫外光領域と呼ばれ、空気中では酸素がオゾン生成反応を起こすために透過しない。このため光源と照射対象物の間において特別な仕様(真空光路)の設置が要求される。真空紫外光は、SiO2中の構造欠陥に対する吸収端が存在する(図1)が、この波長帯の光を(ポリ)シリコン基板に照射することで、Si−Si結合(〜7.0eV)に影響を及ぼし基板ダメージを与える。したがって、真空紫外光域の光は照射しないのが望ましい。 The frequency band with a wavelength of 210 nm or less is called a vacuum ultraviolet light region, and oxygen does not pass through in the air due to an ozone generation reaction. For this reason, installation of special specifications (vacuum light path) is required between the light source and the irradiation object. Vacuum ultraviolet light has an absorption edge for structural defects in SiO 2 (FIG. 1). By irradiating a (poly) silicon substrate with light in this wavelength band, Si—Si bond (˜7.0 eV) Affects the substrate and damages the board. Therefore, it is desirable not to irradiate light in the vacuum ultraviolet region.

波長300nm以上の波長域では特に基板ダメージを与える心配がない。しかし、酸化膜中不純物や構造欠陥に対して紫外光ほどの影響を与えない。つまりこの波長域は含まれてもかまわない。   There is no concern of damaging the substrate particularly in the wavelength range of 300 nm or more. However, it does not affect the impurities and structural defects in the oxide film as much as ultraviolet light. In other words, this wavelength range may be included.

基板表面加熱の観点からは210nm以上の光照射が望ましい。但し、本発明において基板加熱効果は必須でない。   From the viewpoint of substrate surface heating, light irradiation of 210 nm or more is desirable. However, the substrate heating effect is not essential in the present invention.

(4)連続光源・不連続光源について
特に、連続・不連続を問わない。ただし、不連続光源では、レーザーのような単波長光源になるため、このとき照射面積は小さいが十分なフォトン数があるために基板表面の加熱効果がより期待できる。
(4) Continuous light source / discontinuous light source In particular, it does not matter whether the light source is continuous or discontinuous. However, since the discontinuous light source becomes a single wavelength light source such as a laser, the irradiation area is small at this time, but since there is a sufficient number of photons, a heating effect on the substrate surface can be expected more.

一方、Deep UVランプのような連続型光源では照射面積が大きくできるが、表面加熱効果がレーザーに比べて乏しくなるという特徴を有するため用途に応じて使い分ける必要が生じる。   On the other hand, although a continuous light source such as a Deep UV lamp can increase the irradiation area, it has a feature that the surface heating effect is poorer than that of a laser, so that it is necessary to use it according to the application.

以上から、210〜300nmの波長域を必ず含み、300nm程度以上の波長域は、含まれてもかまわないという光源制約が生じる。   From the above, there is a light source restriction that necessarily includes the wavelength range of 210 to 300 nm, and may include the wavelength range of about 300 nm or more.

4.アニールガス種およびその効果について
アニールガス種類としては、改質させる膜の特性によって使い分ける。
酸化雰囲気ガス、還元雰囲気ガス、不活性ガスまたは真空の3種類が考えられる。
4). About the type of annealing gas and its effect The type of annealing gas is selected according to the characteristics of the film to be modified.
There are three possible types: oxidizing atmosphere gas, reducing atmosphere gas, inert gas, or vacuum.

酸化ガス雰囲気では、膜中のSi修復および不純物サイトとの酸化反応による除去が期待できる。特にオゾンガスを用いた場合、光アニールの紫外線によってオゾン分子の光反応が起こり、より反応性が高い励起状酸素原子の生成された膜中に取り込まれるのでより効果的な改質を期待することができる。但し、オゾンガスを用いる際は、圧力・流量に注意する。気相中にオゾンが過剰であると光が基板まで届かなくなる一方、少ないと供給原子数が不足するためである。実施例では、光アニール光源としてKrFエキシマレーザーを用い、照射面積3cm2、照射強度200〜250mJ/cm2、繰り返し周波数100Hzに対し、アニールガスとして100%オゾンガスを50sccm、250Pa、温度20〜250℃で供給した。 In an oxidizing gas atmosphere, removal by Si repair in the film and oxidation reaction with impurity sites can be expected. In particular, when ozone gas is used, photoreaction of ozone molecules occurs due to the ultraviolet light of light annealing, and it is taken into the film in which excited oxygen atoms with higher reactivity are generated. it can. However, pay attention to pressure and flow rate when using ozone gas. This is because when ozone is excessive in the gas phase, light cannot reach the substrate, while when it is small, the number of supplied atoms is insufficient. In the embodiment, a KrF excimer laser is used as a light annealing light source, an irradiation area of 3 cm 2 , an irradiation intensity of 200 to 250 mJ / cm 2 , and a repetition frequency of 100 Hz, 100% ozone gas as an annealing gas is 50 sccm, 250 Pa, a temperature of 20 to 250 ° C. Supplied with.

還元雰囲気ガス、例えば窒素希釈水素ガスでは上記の効果に加えて水素終端の構築が促されることにより界面特性の界面特性の改善が期待できる。また水素は、上記した励起状酸素よりも膜中拡散速度が大きいために短時間で効果的な改質が期待できる。   In a reducing atmosphere gas, for example, nitrogen diluted hydrogen gas, in addition to the above effects, improvement of the interface characteristics of the interface characteristics can be expected by promoting the construction of hydrogen termination. In addition, since hydrogen has a higher diffusion rate in the film than the above-described excited oxygen, it can be expected to be effectively reformed in a short time.

不活性ガスまたは真空を用いても改質できる。光によって膜中の構造が変化するためである。また、光照射により基板ごく表面におこる加熱効果による効果も期待できる。加熱効果は、ガス雰囲気の圧力によって大きく異なる。ガス圧が低い程、熱の放出を避けることができるため加熱効果が大きくなる。真空雰囲気の場合がもっとも表面加熱の影響を期待することができる。   Modification can also be achieved using an inert gas or vacuum. This is because the structure in the film is changed by light. Moreover, the effect by the heating effect which arises on the very surface of a substrate by light irradiation can also be expected. The heating effect varies greatly depending on the pressure of the gas atmosphere. The lower the gas pressure, the greater the heating effect because heat release can be avoided. In the case of a vacuum atmosphere, the effect of surface heating can be expected most.

5.光アニール効果の検証
アニールの諸条件を以下に示す。
5. Verification of light annealing effect The conditions for annealing are shown below.

1)光源に関する条件
アニール光源:KrFエキシマレーザー(波長248nm)
レーザー繰り返し周波数:100Hz
照射面積:3cm2
照射強度:200〜240mJ/cm2
2)ガスに関する条件
アニールガス:(1)100%オゾンガス、(2)水素3%+窒素ガス、(3)真空
100%オゾンガス(明電舎製のオゾナイザMPOG−SM1C1で製造したもの):50sccm、250Pa
水素3%+窒素ガス:0.1atmで閉じ込む
真空:1Pa以下
3)アニール対象に関する条件
アニール対象:250℃光励起オゾンCVD膜(厚み〜30nm、60nm)
試料サイズ:チップ15cm×15cm
[1]紫外光照射アニールによる膜圧縮効果およびエッチング速度の改良
図3は水素3%+窒素0.1atm、アニール時間:20分とした条件での膜収縮率(アニール前後の光学膜厚比較)及びエッチング速度(0.25wt%HF)の比較を示す。アニールによる改質によって膜収縮が起こることにより、エッチング速度が小さくなると予想される。すなわち、400℃での熱アニール(光照射なし)の場合、若干膜収縮が起きるもののエッチング速度も変化しないことが確認された。また、400℃での熱アニール後、250℃で光(レーザー)照射アニールを施すと、膜収縮が起こり、エッチング速度の減少が起きることが確認された。このことから、光を照射することが改質を進める駆動源となっていることが明らかである。そして、400℃での光アニールの場合、膜圧縮及びエッチング速度の減少が起きるが、250℃での光アニールの場合と比べると、圧縮率・エッチング速度ともにほとんど同じであることも確認された。
1) Conditions for light source Annealing light source: KrF excimer laser (wavelength 248 nm)
Laser repetition frequency: 100Hz
Irradiation area: 3 cm 2
Irradiation intensity: 200 to 240 mJ / cm 2
2) Gas-related conditions Annealing gas: (1) 100% ozone gas, (2) hydrogen 3% + nitrogen gas, (3) vacuum 100% ozone gas (manufactured by Meidensha's Ozonizer MPOG-SM1C1): 50 sccm, 250 Pa
3% hydrogen + nitrogen gas: confined at 0.1 atm Vacuum: 1 Pa or less 3) Conditions for annealing target annealing target: 250 ° C. photoexcited ozone CVD film (thickness ˜30 nm, 60 nm)
Sample size: chip 15cm x 15cm
[1] Improvement of film compression effect and etching rate by UV irradiation annealing FIG. 3 shows film shrinkage under the conditions of 3% hydrogen + 0.1 atm nitrogen and annealing time: 20 minutes (optical film thickness comparison before and after annealing) And a comparison of the etching rate (0.25 wt% HF). It is expected that the etching rate is reduced due to film shrinkage caused by the modification by annealing. That is, in the case of thermal annealing at 400 ° C. (no light irradiation), it was confirmed that although the film shrinks slightly, the etching rate does not change. Further, it was confirmed that when thermal annealing at 250 ° C. was performed after thermal annealing at 400 ° C., film shrinkage occurred and the etching rate decreased. From this, it is clear that irradiation with light is a driving source that promotes modification. In the case of light annealing at 400 ° C., the film compression and the etching rate decrease, but it was also confirmed that both the compression rate and the etching rate were almost the same as in the case of light annealing at 250 ° C.

図4はFTIR(フーリエ変換赤外)分析の結果を示す。この分析結果によると、膜中のOH不純物ピーク(〜950cm-1)が光アニールによって減少することが確認できる(図4において(2)と(3)との比較)。熱のみでは減少しないことが確認できる。また、Si−O−Siピーク(〜1068cm-1)位置は光アニールによって変化しないことが確認できる(図4において(2)と(3)との比較)。これはアニール前のCVD膜が良質でアニールに伴う膜圧縮によって起きる構造変化が起きる割合は、全体からみれば無視できることを意味する。そして、400℃、250℃それぞれの温度で光アニールした結果については顕著な差が見られないことが確認できる。 FIG. 4 shows the results of FTIR (Fourier transform infrared) analysis. According to this analysis result, it can be confirmed that the OH impurity peak (˜950 cm −1 ) in the film is reduced by optical annealing (comparison between (2) and (3) in FIG. 4). It can be confirmed that heat alone does not decrease. In addition, it can be confirmed that the position of the Si—O—Si peak (−1068 cm −1 ) does not change by light annealing (comparison between (2) and (3) in FIG. 4). This means that the CVD film before annealing is of good quality and the rate of structural change caused by film compression accompanying annealing can be ignored from the whole. It can be confirmed that there is no significant difference in the results of optical annealing at temperatures of 400 ° C. and 250 ° C.

以上のことから光照射が重要でアニール温度依存性が小さいということ明らかである。   From the above, it is clear that light irradiation is important and dependency on annealing temperature is small.

[2]紫外光アニール時間・アニール雰囲気に対するエッチング速度への影響
図5はアニールガスの圧力、アニール時間に対するエッチング速度の変化の様子を示した特性図である。横軸はエッチング時間を意味し、縦軸はSiO2膜厚を意味する。傾きがエッチング速度を意味する。傾きが小さいほどエッチング速度が小さいことに対応する。この特性図によると、アニール時間を長くするに従ってエッチング速度が小さくなることが確認できる。アニール時間5分の結果(図5に示された▲プロット)では、SiO2が薄いところで線の傾きが緩やかになる。つまりSi/SiO2界面から改質が進むことが確認できる。そして、真空雰囲気の方がエッチング速度に対して効果的であることも確認できる。すなわち、真空10分アニールの効果が、ガス圧0.1atmでの60分アニールの効果よりも大きくなることが確認できる。また、レーザー強度が大きいほど、エッチング速度の変化が大きくなることも確認できる。
[2] Influence on Etching Rate for Ultraviolet Light Annealing Time / Annealing Atmosphere FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the etching rate varies with the pressure of the annealing gas and the annealing time. The horizontal axis represents the etching time, and the vertical axis represents the SiO 2 film thickness. The slope means the etching rate. The smaller the slope, the smaller the etching rate. According to this characteristic diagram, it can be confirmed that the etching rate decreases as the annealing time is increased. In the result of the annealing time of 5 minutes (▲ plot shown in FIG. 5), the slope of the line becomes gentle where SiO 2 is thin. That is, it can be confirmed that the reforming proceeds from the Si / SiO 2 interface. It can also be confirmed that the vacuum atmosphere is more effective for the etching rate. That is, it can be confirmed that the effect of annealing for 10 minutes in vacuum is larger than the effect of annealing for 60 minutes at a gas pressure of 0.1 atm. It can also be confirmed that as the laser intensity increases, the change in the etching rate increases.

以上のことからアニール時間がある程度必要、表面加熱効果が重要な働きを持つことが明らかである。   From the above, it is clear that an annealing time is required to some extent and the surface heating effect has an important function.

[3]電気的特性からみたアニールガス種による効果の違い
図6は光アニール前後においてMIS構造におけるJ−E特性の比較を示した特性図である。横軸は膜厚で規格化している。この特性図によると、アニールなしの場合、低電場(<7MV/cm)でリーク電流が大きいが、光アニールを行うことで、リーク電流の減少およびトンネル電流の発現(F−N曲線と重なる)する振る舞いが観測かれ、改質が進むことが確認できる。また、高電界域(>7MV/cm)域において、紫外光照射アニールした後のF−N曲線がJ−E曲線に重なるようになることからも、紫外光照射が改質をしていることが明らかである。アニール雰囲気ガス(1)水素3%+窒素ガス(2)100%オゾンガスいずれのガス種を用いても改善が進む。図6に示された400℃で100%オゾン雰囲気下の紫外光照射アニール(△プロット)及び400℃でH2+N2雰囲気下の紫外光照射アニール(○プロット)を比較することにより、100%オゾンガス雰囲気の方がより紫外光照射アニールによる改質が進んでいるものとみなせる。
[3] Difference in effect depending on the type of annealing gas in terms of electrical characteristics FIG. 6 is a characteristic diagram showing a comparison of JE characteristics in the MIS structure before and after optical annealing. The horizontal axis is normalized by the film thickness. According to this characteristic diagram, when there is no annealing, the leakage current is large at a low electric field (<7 MV / cm), but by performing optical annealing, the leakage current is reduced and the tunnel current is generated (overlapping with the FN curve). It can be confirmed that the reforming progresses. In addition, in the high electric field region (> 7 MV / cm), the FN curve after annealing with ultraviolet light is overlapped with the JE curve, so that the ultraviolet light irradiation is modified. Is clear. The improvement proceeds even if any of the annealing atmosphere gas (1) hydrogen 3% + nitrogen gas (2) 100% ozone gas is used. By comparing the ultraviolet irradiation annealing (Δ plot) at 400 ° C. in 100% ozone atmosphere and the ultraviolet irradiation annealing (◯ plot) in H 2 + N 2 atmosphere at 400 ° C. shown in FIG. It can be considered that the ozone gas atmosphere is more modified by ultraviolet light irradiation annealing.

さらに、光照射温度については、200℃(□プロット)および400℃(○プロット)の比較からより、高温下でアニールすることでより改質が進行すると見なせる。アニール温度は膜中の拡散速度に影響を与えるため、低温ではより長い時間のアニールが必要であることがわかる。   Furthermore, with respect to the light irradiation temperature, it can be considered that the modification proceeds more by annealing at a higher temperature than the comparison between 200 ° C. (□ plot) and 400 ° C. (◯ plot). Since the annealing temperature affects the diffusion rate in the film, it can be seen that annealing at a low temperature requires a longer time.

図7はMIS構造におけるC−V曲線である。周波数は100MHzである。図7の特性図によると、フラットバンドシフトが縮小することからも、紫外光照射アニールによって改質が進んだことが明らかである。100%オゾンガス及びH2+N2ガスいずれでも、改質の効果が見られるが、H2+N2の雰囲気でアニールすると、より改質が進むことが明らかである。フラットバンドシフトは、界面付近の不純物密度で決まることから、H2+N2は界面を改質するのに効果的であるとみなせる。水素はオゾンに比べて拡散速度が速いため、気相中から界面に到達できるので、界面改質が可能であると考えられる。 FIG. 7 is a CV curve in the MIS structure. The frequency is 100 MHz. According to the characteristic diagram of FIG. 7, it is clear that the modification progressed by the ultraviolet light irradiation annealing because the flat band shift is reduced. Although both 100% ozone gas and H 2 + N 2 gas have the effect of reforming, it is clear that the reforming further proceeds when annealed in an atmosphere of H 2 + N 2 . Since the flat band shift is determined by the impurity density in the vicinity of the interface, it can be considered that H 2 + N 2 is effective for modifying the interface. Since hydrogen has a higher diffusion rate than ozone, it can reach the interface from the gas phase, so it is considered that interface modification is possible.

以上のことからアニールに用いるガスはそれぞれ改質の対象が異なっていることが明らかである。また、膜中のバルク的な改質を狙う時は100%オゾンガスアニールが有効である。さらに、界面の改質を狙うときは水素を含むガスを用いることが有効である。また、低温下でアニールなので拡散速度が遅く、アニール時間と膜厚を適度に決めることが必要であることが明らかである。   From the above, it is clear that the gas used for annealing has different targets for modification. Also, 100% ozone gas annealing is effective when aiming for bulk modification in the film. Furthermore, it is effective to use a gas containing hydrogen when aiming at reforming of the interface. Further, since annealing is performed at a low temperature, the diffusion rate is slow, and it is clear that the annealing time and film thickness must be determined appropriately.

これらのことを考慮し、以下の実施形態では実プロセスに有効な手法を提供する。   In consideration of these points, the following embodiment provides an effective technique for an actual process.

(実施形態2)
1.アニール処理炉をCVD炉と兼用した連続フロー型の装置システム
本実施形態の装置システムは紫外光照射アニールプロセスとCVDプロセスとを同一のチャンバにて実行する。具体的な装置システムは図1に示されたアニール処理炉2にアニールガスを供給するボンベと同列にCVDガスを供給するボンベを備える。これによりアニール処理炉2はCVDプロセスと光照射アニールプロセスを兼用できるチャンバとなる。
(Embodiment 2)
1. Continuous flow type apparatus system in which an annealing furnace is also used as a CVD furnace The apparatus system of this embodiment executes an ultraviolet light irradiation annealing process and a CVD process in the same chamber. A specific apparatus system includes a cylinder that supplies CVD gas in the same row as a cylinder that supplies annealing gas to the annealing furnace 2 shown in FIG. Thus, the annealing furnace 2 becomes a chamber that can be used for both the CVD process and the light irradiation annealing process.

アニール処理炉2は図1に示されたように紫外光照射アニールに用いる雰囲気ガスを供給する手段と紫外光を導入する照射窓22と前記雰囲気ガスを別々に供給する配管類とを備えてCVDプロセスに用いるガスの供給と交換とを行う。   As shown in FIG. 1, the annealing furnace 2 is provided with means for supplying atmospheric gas used for ultraviolet irradiation annealing, an irradiation window 22 for introducing ultraviolet light, and piping for separately supplying the atmospheric gas. Supply and exchange gases used in the process.

紫外光を照射しながらのオゾン供給CVDプロセスではCVDガスに用いられる100%オゾンガスが紫外光照射アニールにおける雰囲気ガスと共有することができる。CVDプロセスではアニールプロセス用の光源7を共有して照射窓22を介して光源7から照射される紫外光を利用すればよい。   In the ozone supply CVD process while irradiating ultraviolet light, 100% ozone gas used for the CVD gas can be shared with the atmospheric gas in the ultraviolet irradiation annealing. In the CVD process, the light source 7 for the annealing process may be shared and ultraviolet light irradiated from the light source 7 through the irradiation window 22 may be used.

紫外光照射プロセスのタイミングはCVDによって所定の膜厚を堆積した後に行う方式と図8で例示したようにCVDと交互に行う方式とが挙げられる。図8は本実施形態に係る連続フロー型のプロセスをプロセスガス圧の経時的変化で説明したタイムチャートである。ステップS1のCVDプロセスではアニール処理炉2にCVDガスを導入してt1時間製膜する。t1時間のCVDプロセスの後にステップS2のガス交換プロセスではCVDガスを排気してアニールガスを導入する。アニール処理炉2内が所定圧力に達した後の光照射アニールプロセスS3では紫外光をt2時間照射する。そして、ステップS4のガス交換プロセスではアニールガスを排気してCVDガスを導入する。以上の工程が繰り返され、最後に光照射アニールプロセスS3が実行されて終了する。   As the timing of the ultraviolet light irradiation process, there are a method in which a predetermined film thickness is deposited by CVD and a method in which CVD is alternately performed as illustrated in FIG. FIG. 8 is a time chart illustrating the continuous flow type process according to the present embodiment in terms of changes over time in the process gas pressure. In the CVD process in step S1, a CVD gas is introduced into the annealing furnace 2 to form a film for t1 time. In the gas exchange process in step S2 after the CVD process for t1, the CVD gas is exhausted and an annealing gas is introduced. In the light irradiation annealing process S3 after the inside of the annealing furnace 2 reaches a predetermined pressure, ultraviolet light is irradiated for t2 hours. In the gas exchange process in step S4, the annealing gas is exhausted and the CVD gas is introduced. The above steps are repeated, and finally, the light irradiation annealing process S3 is executed and finished.

CVDプロセス時間t1及びアニールプロセス時間t2は、プロセス温度・製膜速度によって最適化される。時間t1を短く設定すると繰り返し回数が多くなる。一方、時間t1を長くすると、繰り返し回数が少なくなるが、拡散速度の制約によりアニールによる改質が不十分になる可能性が生じる。また、最終の光照射アニールプロセスが終了の後、界面改質を目的とするアニール(水素+窒素)プロセスを別途設ければ、より改質効果の高い膜生成が可能になる。   The CVD process time t1 and the annealing process time t2 are optimized by the process temperature and the film forming speed. If the time t1 is set short, the number of repetitions increases. On the other hand, if the time t1 is lengthened, the number of repetitions is reduced, but there is a possibility that the modification by annealing is insufficient due to the limitation of the diffusion rate. In addition, if an annealing process (hydrogen + nitrogen) for the purpose of interface modification is separately provided after the final light irradiation annealing process is completed, a film with a higher reforming effect can be produced.

その一例として図5のエッチング速度と膜厚の関係を示した特性図を提供した実施例によって200℃での紫外光照射アニールで20〜30nmの膜厚に対し10分間アニールで改質が進むことが確認できる。したがって、図5の特性図に基づき時間t1を20〜30nm膜厚できるプロセス時間、時間t2を10分間に設定することが光照射アニールの条件の一つであること明らかである。   As an example, in the embodiment which provided the characteristic diagram showing the relationship between the etching rate and the film thickness in FIG. 5, the reforming proceeds by annealing for 10 minutes with respect to the film thickness of 20 to 30 nm by UV light irradiation annealing at 200 ° C. Can be confirmed. Therefore, based on the characteristic diagram of FIG. 5, it is clear that one of the conditions for the light irradiation annealing is to set the time t1 to a process time that allows the film thickness of 20 to 30 nm and the time t2 to 10 minutes.

2.アニール処理炉をCVD炉と兼用した交互プロセス型の装置システム
本実施形態の装置システムは特開2006−80474に開示されたデジタルCVDプロセスに基づく。デジタルCVDプロセスは膜厚の制御性に優れ大型基板に均一性に製膜可能であることを特徴とする方式である。このCVDプロセスは原料ガスを供給した後にオゾンガスを供給して一定時間ガスを閉じ込めてCVD製膜した後に反応済みガスを排気するプロセスを繰り返す。
2. An alternating process type apparatus system in which an annealing furnace is also used as a CVD furnace. The apparatus system of the present embodiment is based on a digital CVD process disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-80474. The digital CVD process is characterized by excellent film thickness controllability and uniform film formation on a large substrate. This CVD process repeats the process of supplying the raw material gas, supplying ozone gas, confining the gas for a certain period of time, forming the CVD film, and then exhausting the reacted gas.

本実施形態に係る装置システムはアニール処理炉2をCVD炉と兼用し図9に示したタイムチャートのように前記デジタルCVDプロセスに紫外光照射アニールのプロセスを組み込んでいる。すなわち、ステップS11のCVDプロセスではアニール処理炉2に原料ガスを供給してアニール処理炉2内が所定圧力に達した後に紫外光を一定時間照射して製膜する。次いでステップS12のガス交換プロセスではCVDガス(原料ガス+オゾンガス)を排気してアニールガスを導入する。アニール処理炉2内が所定圧力に達した後のステップS13の光照射アニールプロセスでは紫外光を一定時間照射する。ステップS13の終了後、アニールガスが排気される。以上の工程から成る1サイクル1Cが繰り返され、最後に光照射アニールプロセスS13が実行されて終了する。   In the apparatus system according to the present embodiment, the annealing furnace 2 is also used as a CVD furnace, and an ultraviolet light irradiation annealing process is incorporated in the digital CVD process as shown in the time chart of FIG. That is, in the CVD process of step S11, a raw material gas is supplied to the annealing furnace 2, and after the inside of the annealing furnace 2 reaches a predetermined pressure, ultraviolet light is irradiated for a certain period of time to form a film. Next, in the gas exchange process of step S12, the CVD gas (raw material gas + ozone gas) is exhausted and the annealing gas is introduced. In the light irradiation annealing process of step S13 after the inside of the annealing furnace 2 reaches a predetermined pressure, ultraviolet light is irradiated for a certain time. After completion of step S13, the annealing gas is exhausted. One cycle 1C consisting of the above steps is repeated, and finally, the light irradiation annealing process S13 is executed and the process ends.

前記CVDプロセスにおける紫外光照射の有無は問わない。紫外光照射の場合、紫外光照射した時に製膜されるので、十分に原料ガスが混じり終わった後に大面積照射UVランプを用いることで大面積基板に均一に製膜できる。このとき、紫外光照射アニールのプロセスでも同じ大面積照射UVランプを用いれば大面積処理が可能となる共にCVDガスを効率的に使用できる。   The presence or absence of ultraviolet light irradiation in the CVD process does not matter. In the case of ultraviolet light irradiation, the film is formed when the ultraviolet light is irradiated, so that after sufficiently mixing the raw material gas, the film can be uniformly formed on a large area substrate by using a large area irradiation UV lamp. At this time, if the same large area irradiation UV lamp is used in the ultraviolet light irradiation annealing process, a large area process can be performed and a CVD gas can be used efficiently.

(実施形態3)
一般的に低温CVD膜は界面特性が悪い。この問題に対する解決手段の一つとして2段階製膜プロセスつまり界面の優れたバッファ層を酸化によって作製した後にCVDプロセスによって足りない分の膜厚を製膜する方法がある。本実施形態に係る製膜方法の創出にあたり本実施形態の発明者らによって紫外光照射とオゾンガスを用いて単結晶シリコン及びポリシリコンの酸化に成功し、バッファ層として十分に機能できる膜質を室温で作製できる方法が提案されている。
(Embodiment 3)
In general, low-temperature CVD films have poor interface characteristics. As one solution to this problem, there is a two-stage film forming process, that is, a method in which a buffer layer having an excellent interface is formed by oxidation, and then a film having an insufficient film thickness is formed by a CVD process. In creating the film forming method according to the present embodiment, the inventors of the present embodiment have successfully oxidized single crystal silicon and polysilicon using ultraviolet light irradiation and ozone gas, and have a film quality that can sufficiently function as a buffer layer at room temperature. A method that can be manufactured has been proposed.

前記2段階製膜プロセスは酸化チャンバとCVDチャンバを別途用意し両チャンバ間で思料を真空搬送する方式である。本実施形態はこの2段階製膜プロセスに光照射アニールプロセスを適用したものである。   The two-stage film forming process is a method in which an oxidation chamber and a CVD chamber are separately prepared, and a material is vacuum-transferred between both chambers. In this embodiment, a light irradiation annealing process is applied to this two-stage film forming process.

図10は発明の第三の実施形態に係る製膜装置の概略構成図である。   FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to a third embodiment of the invention.

製膜装置30は酸化炉31とCVD炉32とを備え、この酸化炉31とCVD炉32の間で酸化試料を真空搬送させる。酸化炉31とCVD炉32とを連通する搬送路にはバルブ33が具備されている。バルブ33は、試料の真空搬送の時以外は閉じるようにし、お互いのチャンバ(酸化炉31,CVD炉32)にガスの流入を防ぐ。酸化炉31及びCVD炉32のいずれにはオゾンガスを供給できるように配管が接続されている。オゾンガスはオゾンガスボンベ(発生機)35から供給される。そして、酸化炉31に接続された配管にはバルブ36が設けられる一方でCVD炉32にはバルブ37が設けられることで個別にオゾンガスを供給できるようになっている。また、酸化炉31にはアニールガスを供給する配管が接続されている。アニールガスはアニールガスボンベ38から供される。前記配管にはアニールガスの供給とその停止するためのバルブ39が具備されている。尚、CVDプロセスにおいてプラズマを用いる場合はCVD炉32にはオゾンガスを供給する配管を設ける必要ない。   The film forming apparatus 30 includes an oxidation furnace 31 and a CVD furnace 32, and conveys an oxidized sample between the oxidation furnace 31 and the CVD furnace 32 in a vacuum. A valve 33 is provided in the conveyance path that connects the oxidation furnace 31 and the CVD furnace 32. The valve 33 is closed except during the vacuum transfer of the sample to prevent the gas from flowing into the chambers (the oxidation furnace 31 and the CVD furnace 32). A pipe is connected to either the oxidation furnace 31 or the CVD furnace 32 so that ozone gas can be supplied. The ozone gas is supplied from an ozone gas cylinder (generator) 35. The piping connected to the oxidation furnace 31 is provided with a valve 36 while the CVD furnace 32 is provided with a valve 37 so that ozone gas can be supplied individually. In addition, piping for supplying an annealing gas is connected to the oxidation furnace 31. An annealing gas is provided from an annealing gas cylinder 38. The piping is provided with a valve 39 for supplying and stopping the annealing gas. When plasma is used in the CVD process, the CVD furnace 32 does not need to be provided with piping for supplying ozone gas.

製膜装置30は紫外光を発する光源34を備える。光源43から照射された紫外光はビームスプリット41を介して酸化炉31に供されるようになっている。酸化炉31は前記紫外光を導入するための照射窓311を備える。CVDプロセスに紫外光を用いる場合、CVD炉32も光源43の紫外光を導入する照射窓321を備える。照射窓321には前記紫外光がビームスプリット42を介して供される。   The film forming apparatus 30 includes a light source 34 that emits ultraviolet light. The ultraviolet light emitted from the light source 43 is supplied to the oxidation furnace 31 via the beam split 41. The oxidation furnace 31 includes an irradiation window 311 for introducing the ultraviolet light. When ultraviolet light is used for the CVD process, the CVD furnace 32 also includes an irradiation window 321 for introducing ultraviolet light from the light source 43. The ultraviolet light is supplied to the irradiation window 321 through the beam split 42.

製膜装置30はCVD炉32でCVDプロセスを終了させると試料を酸化炉31に戻す。この酸化炉31において光照射アニールプロセスが実行される。酸化炉31のクリーン度はCVD炉32に比べて高いので、製膜装置30のように酸化炉31において紫外光照射アニールをすることによりCVD炉32内でアニールを行った場合に比べてはるかに改質が進むことが期待される。   The film forming apparatus 30 returns the sample to the oxidation furnace 31 when the CVD process is completed in the CVD furnace 32. In this oxidation furnace 31, a light irradiation annealing process is executed. Since the degree of cleanliness of the oxidation furnace 31 is higher than that of the CVD furnace 32, as compared with the case where annealing is performed in the CVD furnace 32 by performing ultraviolet irradiation annealing in the oxidation furnace 31 as in the film forming apparatus 30. It is expected that reforming will proceed.

図10を参照しながら製膜装置30の動作例について説明する。先ず、バルブ33,37,39が閉に設定されると共にバルブ36が開に設定された状態で酸化炉31にオゾンガスが供給されて酸化炉31内の試料が酸化されて数nmの酸化膜が形成される。次いで、前記試料はバルブ33が開に設定された搬送路を介してCVD炉32内に真空搬送される。ここで、バルブ33,36,39が閉に設定されると共にバルブ37が開に設定された状態でチャンバ2にオゾンガスが供されて前記試料のCVD製膜が行われる。次いで、バルブ33が開に設定されてCVD製膜された試料が再び真空搬送によって酸化炉31に真空搬送される。そして、バルブ33,37,39が開に設定されると共にバルブ36が開に設定された状態で酸化炉31内では紫外光が照射されるもとアニール雰囲気ガスが供給されて前記試料はアニール処理される。   An example of the operation of the film forming apparatus 30 will be described with reference to FIG. First, ozone gas is supplied to the oxidation furnace 31 with the valves 33, 37, 39 closed and the valve 36 set open, and the sample in the oxidation furnace 31 is oxidized to form an oxide film of several nm. It is formed. Next, the sample is vacuum transferred into the CVD furnace 32 through a transfer path in which the valve 33 is set to open. Here, ozone gas is supplied to the chamber 2 in a state where the valves 33, 36, and 39 are set to be closed and the valve 37 is set to be open to perform CVD film formation of the sample. Next, the sample formed by CVD with the valve 33 set to open is again vacuum transported to the oxidation furnace 31 by vacuum transport. Then, with the valves 33, 37, 39 set to open and the valve 36 set to open, the annealing furnace is irradiated with ultraviolet light in the oxidation furnace 31, and the sample is annealed. Is done.

(実施形態4)
また、ポリシリコン活性化用のレーザー光源を紫外光照射アニール用の光源と共有させてもよい。ポリシリコンTFT作製プロセスでは、紫外光波長付近のレーザー照射を行い、局所加熱によってポリシリコンを低温で活性化させる技術が多数ある(P. Baeri et.at.,Thin Film and Epitaxy A 314−363(1994))。波長254nmや308nmのエキシマ光源を用いた場合、この光源を用いて光アニールプロセスを実施できる。
(Embodiment 4)
Further, the laser light source for activating polysilicon may be shared with the light source for ultraviolet light irradiation annealing. In the process of making a polysilicon TFT, there are a number of techniques for activating the polysilicon at a low temperature by local irradiation with laser irradiation near the ultraviolet light wavelength (P. Baeri et. At., Thin Film and Epitaxy A 314-363). 1994)). When an excimer light source having a wavelength of 254 nm or 308 nm is used, a light annealing process can be performed using this light source.

本実施形態では光照射アニールプロセスがポリシリコン活性化用のチャンバ内で行われる。したがって、ポリシリコン活性化用のチャンバに光照射アニール用雰囲気ガスを供給するための配管と紫外光を導入する照射窓とが具備され、チャンバ内の基板に紫外光が照射されるもとでアニールガスが給排気される。   In this embodiment, the light irradiation annealing process is performed in a polysilicon activation chamber. Accordingly, a pipe for supplying an atmosphere gas for light irradiation annealing to the polysilicon activation chamber and an irradiation window for introducing ultraviolet light are provided, and annealing is performed while the substrate in the chamber is irradiated with ultraviolet light. Gas is supplied and exhausted.

また、532nmのYAGレーザーを用いてポリシリコンを活性化するシステム(例えば特開2002−92358)においても、この波長を用いて光照射アニールしてもよい。532nmの波長領域でもシリコン表面での吸収があり表面加熱による改質効果が期待できるからである。   Also in a system for activating polysilicon using a YAG laser of 532 nm (for example, JP-A-2002-92358), light irradiation annealing may be performed using this wavelength. This is because there is absorption on the silicon surface even in the wavelength region of 532 nm, and a modification effect by surface heating can be expected.

尚、以上の各実施形態では薄膜の一例であるポリシリコンからなる薄膜の改質方法について説明されているが、発明に係る改質方法はシリコン基板、あるいはガラス基板上に形成された金属酸化物からなる薄膜の改質方法としても有効である。前記金属酸化物からなる薄膜としては、LSI(キャパシタ)用ゲート絶縁膜、強誘電体膜、TFT(薄膜トランジスタ)用ゲート絶縁膜、透明導電膜など幅広い用途があり、Al23膜(アルミニウム酸化膜)、Zr25膜(ジルコニウム酸化膜)、HfO2膜(ハフニウム酸化膜)、Ta23膜(タンタル酸化膜)、TiO2膜(チタン酸化膜)、ZnO膜(亜鉛酸化膜)等が例示される。 In each of the above embodiments, a method for modifying a thin film made of polysilicon, which is an example of a thin film, has been described. However, the modification method according to the invention is a metal oxide formed on a silicon substrate or a glass substrate. It is also effective as a method for modifying a thin film comprising The metal oxide thin film has a wide range of applications such as gate insulating films for LSI (capacitors), ferroelectric films, gate insulating films for TFTs (thin film transistors), and transparent conductive films. Al 2 O 3 films (aluminum oxides) Film), Zr 2 O 5 film (zirconium oxide film), HfO 2 film (hafnium oxide film), Ta 2 O 3 film (tantalum oxide film), TiO 2 film (titanium oxide film), ZnO film (zinc oxide film) Etc. are exemplified.

発明の第一の実施形態に係る光アニール処理装置の概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the optical annealing processing apparatus which concerns on 1st embodiment of invention. 構造欠陥吸収曲線。Structural defect absorption curve. 酸化膜の膜圧縮率・エッチング速度の温度依存性の説明図。Explanatory drawing of the temperature dependence of the film compressibility and etching rate of an oxide film. FTIR(フーリエ変換赤外)分析結果。FTIR (Fourier transform infrared) analysis results. アニールガスの圧力及びアニール時間に対するエッチング速度の変化。Change in etching rate with respect to annealing gas pressure and annealing time. 光アニール前後のMIS構造におけるJ−E特性図。The JE characteristic figure in the MIS structure before and behind optical annealing. MIS構造におけるC−V特性図。The CV characteristic figure in a MIS structure. 発明の第二の実施形態に係る連続フロー型のプロセスをプロセスガス圧の経時的変化で説明したタイムチャート。The time chart which demonstrated the continuous flow type process which concerns on 2nd embodiment of invention by the time-dependent change of process gas pressure. 発明の第二の実施形態に係る交互供給型のプロセスをプロセスガス圧の経時的変化で説明したタイムチャート。The time chart which demonstrated the alternate supply type process which concerns on 2nd embodiment of invention by the time-dependent change of process gas pressure. 発明の第三の実施形態に係る処理装置の概略構成図。The schematic block diagram of the processing apparatus which concerns on 3rd embodiment of invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…光アニール処理装置
2…アニール処理炉、20…サセプタ、21,22…照射窓
3,4,5…ボンベ
6,7…光源
8…排気ポンプ
9…除外筒
10…基板
11,12…光路
V1,V2,V3,V4…バルブ
30…製膜装置
31…酸化炉、311…照射窓
32…CVD炉、321…照射窓
33,36,37,39…バルブ
34…光源
38…アニールガスボンベ
41,42…ビームスプリッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical annealing apparatus 2 ... Annealing furnace 20 ... Susceptor 21, 22 ... Irradiation window 3, 4, 5 ... Cylinder 6, 7 ... Light source 8 ... Exhaust pump 9 ... Exclusion cylinder 10 ... Substrate 11,12 ... Optical path V1, V2, V3, V4 ... valve 30 ... film forming apparatus 31 ... oxidation furnace, 311 ... irradiation window 32 ... CVD furnace, 321 ... irradiation window 33, 36, 37, 39 ... bulb 34 ... light source 38 ... annealing gas cylinder 41, 42. Beam splitter

Claims (12)

CVD工程を経た基板の薄膜に紫外光を照射して前記薄膜の紫外光吸収による表面加熱を利用して改質することを特徴とする薄膜の改質方法。   A method for modifying a thin film, comprising: irradiating a thin film of a substrate that has undergone a CVD process with ultraviolet light and modifying the thin film using surface heating by absorption of ultraviolet light. 前記薄膜の欠陥サイトでの紫外光の吸収による局所加熱を利用すること
を特徴とする請求項1に記載の薄膜の改質方法。
2. The method of modifying a thin film according to claim 1, wherein local heating by absorption of ultraviolet light at a defect site of the thin film is used.
前記紫外光を照射する光源はパルスレーザーまたは連続波レーザーであること
を特徴とする請求項1に記載の薄膜の改質方法。
The thin film modification method according to claim 1, wherein the light source for irradiating the ultraviolet light is a pulse laser or a continuous wave laser.
前記薄膜の改質の際には紫外波長域以外の可視光域の光を発する光源の照射光が前記薄膜に供されること
を特徴とする請求項3に記載の薄膜の改質方法。
4. The method for modifying a thin film according to claim 3, wherein irradiation of a light source that emits light in a visible light region other than an ultraviolet wavelength region is provided to the thin film during the modification of the thin film.
前記紫外光を照射する光源は210nmより長波長の光を照射すること
を特徴とする請求項3に記載の薄膜の改質方法。
4. The method for modifying a thin film according to claim 3, wherein the light source for irradiating the ultraviolet light irradiates light having a wavelength longer than 210 nm.
酸化性ガス、還元性ガス、不活性ガスが個別に供される雰囲気のもと前記薄膜の紫外光吸収による表面加熱を利用して改質すること
を特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の薄膜の改質方法。
The reforming is performed using surface heating by absorbing ultraviolet light of the thin film in an atmosphere in which an oxidizing gas, a reducing gas, and an inert gas are separately provided. 2. A method for modifying a thin film according to item 1.
前記酸化性ガスとしてオゾンガスが供されること
を特徴とする請求項6に記載の薄膜の改質方法。
The thin film modification method according to claim 6, wherein ozone gas is provided as the oxidizing gas.
前記還元性ガスとして希釈水素ガスが供されること
を特徴とする請求項6に記載の薄膜の改質方法。
The method for reforming a thin film according to claim 6, wherein diluted hydrogen gas is provided as the reducing gas.
前記薄膜を作製したチャンバ内で前記薄膜の改質を行うこと
を特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の薄膜の改質方法。
The thin film modification method according to claim 1, wherein the thin film is modified in a chamber in which the thin film is manufactured.
前記CVD工程と交互に実行すること
を特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の薄膜の改質方法。
The method for reforming a thin film according to any one of claims 1 to 9, wherein the method is performed alternately with the CVD step.
前記薄膜はポリシリコンまたは金属酸化物からなる薄膜であること
を特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の薄膜の改質方法。
The method for modifying a thin film according to claim 1, wherein the thin film is a thin film made of polysilicon or a metal oxide.
前記ポリシリコンからなる薄膜の活性化に用いる光源を前記金属酸化物からなる薄膜の改質に用いる光源と兼用させることを特徴とする請求項11に記載の薄膜の改質方法。   12. The method of modifying a thin film according to claim 11, wherein a light source used for activating the thin film made of polysilicon is also used as a light source used for modifying the thin film made of the metal oxide.
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