JP2785303B2 - エネルギービーム処理装置 - Google Patents
エネルギービーム処理装置Info
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- JP2785303B2 JP2785303B2 JP5451589A JP5451589A JP2785303B2 JP 2785303 B2 JP2785303 B2 JP 2785303B2 JP 5451589 A JP5451589 A JP 5451589A JP 5451589 A JP5451589 A JP 5451589A JP 2785303 B2 JP2785303 B2 JP 2785303B2
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- energy beam
- processing chamber
- chamber
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 エネルギービーム処理装置、特に高真空の領域より発
生するエネルギービーム源を用いるエネルギービーム処
理装置における反応ガスの供給方法に関し、 エネルギービームにより励起された反応ガス分子の多
くを反応に寄与せしめて成長、エッチング等の処理速度
を向上せしめることを目的とし、 高真空のエネルギービーム源と、真空排気手段を具備
した処理室と、該エネルギービーム源と処理室との間を
気密に接続し、且つ処理室に向かうエネルギービームの
通過が可能な複数段の差動排気部よりなる差動排気領域
とを備え、該処理室内に供給される反応ガスの導入が該
差動排気領域の途中部分からなされる構成を有する。
生するエネルギービーム源を用いるエネルギービーム処
理装置における反応ガスの供給方法に関し、 エネルギービームにより励起された反応ガス分子の多
くを反応に寄与せしめて成長、エッチング等の処理速度
を向上せしめることを目的とし、 高真空のエネルギービーム源と、真空排気手段を具備
した処理室と、該エネルギービーム源と処理室との間を
気密に接続し、且つ処理室に向かうエネルギービームの
通過が可能な複数段の差動排気部よりなる差動排気領域
とを備え、該処理室内に供給される反応ガスの導入が該
差動排気領域の途中部分からなされる構成を有する。
本発明はエネルギービーム処理装置、特にシンクロト
ロン放射光源等の高真空エネルギービーム源を用いるエ
ネルギービーム処理装置における反応ガスの供給方法に
関する。
ロン放射光源等の高真空エネルギービーム源を用いるエ
ネルギービーム処理装置における反応ガスの供給方法に
関する。
半導体装置の製造において、薄膜の成長やエッチング
処理にプラズマプロセスが多く用いられるが、このプロ
セスにおいてはプラズマ中に曝される被処理半導体基板
がプラズマから受けるダメージによって、この基板に形
成される半導体素子の性能が劣化するという問題があ
る。
処理にプラズマプロセスが多く用いられるが、このプロ
セスにおいてはプラズマ中に曝される被処理半導体基板
がプラズマから受けるダメージによって、この基板に形
成される半導体素子の性能が劣化するという問題があ
る。
そこで、プロセス中に基板が受けるダメージを低減す
る目的から、通常の紫外光を用いた光励起プロセスの導
入が試みられ、事実、低ダメージの成膜、エッチングが
実現されている。しかしながら、通常の水銀ランプ等か
らの紫外光は化学気相成長（CVD）やエッチングの反応
ガスとの相互作用が弱く、効率的な反応は実現されてい
なかった。
る目的から、通常の紫外光を用いた光励起プロセスの導
入が試みられ、事実、低ダメージの成膜、エッチングが
実現されている。しかしながら、通常の水銀ランプ等か
らの紫外光は化学気相成長（CVD）やエッチングの反応
ガスとの相互作用が弱く、効率的な反応は実現されてい
なかった。
そこで近時、基板にダメージを及ぼさず、且つ殆どの
反応ガスとの相互作用の強い数10〜1000Åの真空紫外波
長を有するシンクロトロン放射光を用いてCVD及びエッ
チング処理を行うエネルギービーム処理が提案されてい
る。
反応ガスとの相互作用の強い数10〜1000Åの真空紫外波
長を有するシンクロトロン放射光を用いてCVD及びエッ
チング処理を行うエネルギービーム処理が提案されてい
る。
しかし、この方法はプラズマCVD処理やプラズマエッ
チング処理に比べて処理速度が遅いので改善が望まれて
いる。
チング処理に比べて処理速度が遅いので改善が望まれて
いる。
シンクロトロン放射光を用いた光CVD処理において
は、薄膜の堆積を行う処理室に反応ガスを流すため、反
応室の圧力は数Torrに達する。
は、薄膜の堆積を行う処理室に反応ガスを流すため、反
応室の圧力は数Torrに達する。
一方、シンクロトロン放射光を発生させる蓄積リング
や、放射光を導くビームラインダクトには10-9Torr以下
の超高真空が要求される。従って両者の差圧を保ち、そ
れぞれの圧力を維持させた状態で両者を接続するため
に、両者の間には差動排気装置を具備した通常複数の真
空連結室よりなる差動排気領域が配設される。
や、放射光を導くビームラインダクトには10-9Torr以下
の超高真空が要求される。従って両者の差圧を保ち、そ
れぞれの圧力を維持させた状態で両者を接続するため
に、両者の間には差動排気装置を具備した通常複数の真
空連結室よりなる差動排気領域が配設される。
第２図は上記膜成長に用いた従来のエネルギービーム
処理装置を模式的に示す側断面図で、図中、１はシンク
ロトロンを構成する蓄積リングから導出されたビームラ
インダクトよりなる高真空ビーム源室、２は薄膜成長処
理が行われる処理室、３は反応ガス導入口、４は処理室
内を所定の圧力に維持するための真空排気口、５基板ホ
ルダ、６は被処理基板、７は差動排気領域を画定する真
空ダクト、8A、8B、8C、8Dはエネルギービームの通路に
あってこれを通し且つ隣室と所定の圧力差を保つことが
可能な大きさの開孔を有する第１、第２、第３、第４の
スリット、９は差動排気領域、10A、10B、10Cは差動排
気領域を構成する第１、第２、第３の真空連結室、11
A、11B、11Cは差動排気装置、12はシンクロトロン放射
（SOR）光、13は反応ガス分子の流れを示す。
処理装置を模式的に示す側断面図で、図中、１はシンク
ロトロンを構成する蓄積リングから導出されたビームラ
インダクトよりなる高真空ビーム源室、２は薄膜成長処
理が行われる処理室、３は反応ガス導入口、４は処理室
内を所定の圧力に維持するための真空排気口、５基板ホ
ルダ、６は被処理基板、７は差動排気領域を画定する真
空ダクト、8A、8B、8C、8Dはエネルギービームの通路に
あってこれを通し且つ隣室と所定の圧力差を保つことが
可能な大きさの開孔を有する第１、第２、第３、第４の
スリット、９は差動排気領域、10A、10B、10Cは差動排
気領域を構成する第１、第２、第３の真空連結室、11
A、11B、11Cは差動排気装置、12はシンクロトロン放射
（SOR）光、13は反応ガス分子の流れを示す。
なお、高真空ビーム源室１内の圧力は10-9Torr程度
で、１台の差動排気装置で得られる圧力差は10-2倍程度
である。従って、第３の真空連結室10C内の圧力は10-7T
orr、第２の真空連結室10B内の圧力は10-5Torr、第１の
真空連結室10A内の圧力は10-3Torr、処理室２内の圧力
は10-1即ち0.1Torr程度である。
で、１台の差動排気装置で得られる圧力差は10-2倍程度
である。従って、第３の真空連結室10C内の圧力は10-7T
orr、第２の真空連結室10B内の圧力は10-5Torr、第１の
真空連結室10A内の圧力は10-3Torr、処理室２内の圧力
は10-1即ち0.1Torr程度である。
〔発明が解決しようとする課題〕 この図に示されるように従来のエネルギービーム処理
装置においては、プラズマ処理等におけると同様に新鮮
な反応ガスを被処理基板６上に供給するという観念に基
づいて、反応ガス導入口３を処理室２に設け、これを介
して処理室２内へ直に反応ガスが供給されており、従っ
て処理室２内の圧力が最も高くなって隣接する差動排気
領域９の第１の真空連結室10Aに対し102倍程度の高圧力
を有するようになる。そのために、処理室２内へ供給さ
れた反応ガス分子の流れ13は矢視のように処理室２から
第１のスリット8Aを介して第１の真空連結室10Aに向か
う流れとなる。
装置においては、プラズマ処理等におけると同様に新鮮
な反応ガスを被処理基板６上に供給するという観念に基
づいて、反応ガス導入口３を処理室２に設け、これを介
して処理室２内へ直に反応ガスが供給されており、従っ
て処理室２内の圧力が最も高くなって隣接する差動排気
領域９の第１の真空連結室10Aに対し102倍程度の高圧力
を有するようになる。そのために、処理室２内へ供給さ
れた反応ガス分子の流れ13は矢視のように処理室２から
第１のスリット8Aを介して第１の真空連結室10Aに向か
う流れとなる。
そのため、ビーム源室１から差動排気領域９を経て処
理室２内に到達したSOR光に触れて励起された反応ガス
分子の大部分は、処理室２と差動排気領域９の第１の真
空連結室10Aとの差圧によって第１の真空連結室10Aの方
へ流れ込み、被処理基板６面への薄膜の成長には寄与し
なくなる。そして薄膜の成長に寄与するのは被処理基板
６近傍で励起された反応ガス分子のみとなるので、薄膜
の成長速度が非常に遅くなるという問題がある。この問
題は上記CVD処理に限らず、エッチング処理においても
同様である。
理室２内に到達したSOR光に触れて励起された反応ガス
分子の大部分は、処理室２と差動排気領域９の第１の真
空連結室10Aとの差圧によって第１の真空連結室10Aの方
へ流れ込み、被処理基板６面への薄膜の成長には寄与し
なくなる。そして薄膜の成長に寄与するのは被処理基板
６近傍で励起された反応ガス分子のみとなるので、薄膜
の成長速度が非常に遅くなるという問題がある。この問
題は上記CVD処理に限らず、エッチング処理においても
同様である。
そこで本発明は、高真空エネルギー源と処理室が差動
排気領域を介して接続されるエネルギービーム処理装置
において、エネルギービームにより励起された反応ガス
分子の多くを気相成長或いはエッチング反応に寄与せし
め、成長合浮いはエッチング等の処理速度を向上せしめ
ることを目的とする。
排気領域を介して接続されるエネルギービーム処理装置
において、エネルギービームにより励起された反応ガス
分子の多くを気相成長或いはエッチング反応に寄与せし
め、成長合浮いはエッチング等の処理速度を向上せしめ
ることを目的とする。
上記課題は、高真空のエネルギービーム源と、真空排
気手段を具備した処理室と、該エネルギービーム源と処
理室との間を気密に接続し、且つ処理室に向かうエネル
ギービームの通過が可能な複数段の差動排気部よりなる
差動排気領域とを備え、該処理室内に供給される反応ガ
スの導入が該差動排気領域の途中部分からなされる本発
明によるエネルギービーム処理装置によって解決され
る。
気手段を具備した処理室と、該エネルギービーム源と処
理室との間を気密に接続し、且つ処理室に向かうエネル
ギービームの通過が可能な複数段の差動排気部よりなる
差動排気領域とを備え、該処理室内に供給される反応ガ
スの導入が該差動排気領域の途中部分からなされる本発
明によるエネルギービーム処理装置によって解決され
る。
即ち本発明の構成を有するエネルギービーム処理装置
においては、処理室内よりも反応ガスが導入される差動
排気領域の処理室に隣接する差動排気部の方が圧力が高
いので、処理室内でエネルギービームに触れて励起した
反応ガス分子が処理室から差動排気領域に向かって逃げ
ることがなく、成長に寄与する励起された反応ガス分子
の量は大幅に増大する。
においては、処理室内よりも反応ガスが導入される差動
排気領域の処理室に隣接する差動排気部の方が圧力が高
いので、処理室内でエネルギービームに触れて励起した
反応ガス分子が処理室から差動排気領域に向かって逃げ
ることがなく、成長に寄与する励起された反応ガス分子
の量は大幅に増大する。
また差動排気領域に導入され、処理室に向かう流入量
のほぼ1/2の反応ガスは、差動排気領域内でエネルギー
ビームに触れて励起された状態で、差動排気領域の反応
ガス導入部と処理室との圧力差によって被処理基板面に
吹きつけられるので、被処理基板面に供給される励起し
た反応ガス分子の量は一層増加する。
のほぼ1/2の反応ガスは、差動排気領域内でエネルギー
ビームに触れて励起された状態で、差動排気領域の反応
ガス導入部と処理室との圧力差によって被処理基板面に
吹きつけられるので、被処理基板面に供給される励起し
た反応ガス分子の量は一層増加する。
以上により、本発明に係る装置においては、従来に比
べ化学気相成長及びエッチング等の処理速度の増大が図
れる。
べ化学気相成長及びエッチング等の処理速度の増大が図
れる。
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明に係るエネルギービーム処理装置の一
実施例の構成を模式的に示す側断面図である。
実施例の構成を模式的に示す側断面図である。
図において、１はシンクロトロンを構成する蓄積リン
グから導出されたビームラインダクトよりなりSOR光が
入射する高真空エネルギービーム源室、２は薄膜の化学
気相成長が行われる処理室、４は処理室内を反応に適し
た所定の圧力に減圧する真空排気口、５は被処理基板を
固持する基板ホルダ（ヒータ内蔵）、６は被処理半導体
基板、７は差動排気領域を画定する真空ダクト、8A、8
B、8C、8D、8Eはエネルギービーム即ちSOR光の通路にあ
ってこれを通し且つ隣室と所定の圧力差を保つことが可
能な大きさの開孔Ｗを有する第１、第２、第３、第４、
第５のスリット、９は差動排気領域、10A、10B、10C、1
0Dは差動排気領域を構成する第１、第２、第３、第４の
真空連結室、11A、11B、11C、11Dはターボ分子ポンプ等
により構成される差動排気装置、12はシンクロトロン放
射（SOR）光、13a、13bは反応ガス分子の流れ、33は反
応ガス導入口を示す。
グから導出されたビームラインダクトよりなりSOR光が
入射する高真空エネルギービーム源室、２は薄膜の化学
気相成長が行われる処理室、４は処理室内を反応に適し
た所定の圧力に減圧する真空排気口、５は被処理基板を
固持する基板ホルダ（ヒータ内蔵）、６は被処理半導体
基板、７は差動排気領域を画定する真空ダクト、8A、8
B、8C、8D、8Eはエネルギービーム即ちSOR光の通路にあ
ってこれを通し且つ隣室と所定の圧力差を保つことが可
能な大きさの開孔Ｗを有する第１、第２、第３、第４、
第５のスリット、９は差動排気領域、10A、10B、10C、1
0Dは差動排気領域を構成する第１、第２、第３、第４の
真空連結室、11A、11B、11C、11Dはターボ分子ポンプ等
により構成される差動排気装置、12はシンクロトロン放
射（SOR）光、13a、13bは反応ガス分子の流れ、33は反
応ガス導入口を示す。
この図に示されるように本発明に係るエネルギービー
ム処理装置においては、高真空エネルギー源室１と処理
室２とを接続する差動排気領域９の途中例えば第１の真
空連結室10Aに反応ガス導入口33を設け、そこから反応
ガスを導入することが特徴である。
ム処理装置においては、高真空エネルギー源室１と処理
室２とを接続する差動排気領域９の途中例えば第１の真
空連結室10Aに反応ガス導入口33を設け、そこから反応
ガスを導入することが特徴である。
本発明に係るエネルギービーム処理装置は例えば上記
第１図に示すような装置構成を有しており、この装置を
用いて例えば被処理半導体基板６上に非晶質シリコン層
の化学気相成長を行う際には、反応ガス導入口33から第
１の真空連結室10A内に所定流量で例えば５％程度のモ
ノシラン（SiH4）を含んだヘリウム（He）ガスを成長ガ
スとして導入し、差動排気装置11Aで所要の排気を行っ
てこの第１の真空連結室10A内の圧力を反応圧力より１
桁程度高い1Torr程度に維持する。また処理室内は真空
排気口４からの排気によって反応に適した0.1Torr程度
に維持される。またエネルギービーム源室１は10-8Torr
程度に維持されるので、このエネルギービーム源室１と
前記第１の真空連結室10Aとを接続する真空連結室10D、
10C、10Bはそれぞれの差動排気装置11D、11C、11Bによ
って排気されて、10-6Torr、10-4Torr、10-2Torr程度に
それぞれ維持される。
第１図に示すような装置構成を有しており、この装置を
用いて例えば被処理半導体基板６上に非晶質シリコン層
の化学気相成長を行う際には、反応ガス導入口33から第
１の真空連結室10A内に所定流量で例えば５％程度のモ
ノシラン（SiH4）を含んだヘリウム（He）ガスを成長ガ
スとして導入し、差動排気装置11Aで所要の排気を行っ
てこの第１の真空連結室10A内の圧力を反応圧力より１
桁程度高い1Torr程度に維持する。また処理室内は真空
排気口４からの排気によって反応に適した0.1Torr程度
に維持される。またエネルギービーム源室１は10-8Torr
程度に維持されるので、このエネルギービーム源室１と
前記第１の真空連結室10Aとを接続する真空連結室10D、
10C、10Bはそれぞれの差動排気装置11D、11C、11Bによ
って排気されて、10-6Torr、10-4Torr、10-2Torr程度に
それぞれ維持される。
そして基板ホルダ５上に固持され、例えば500℃程度
に加熱された被処理半導体基板６面にSOR光を照射し、
処理室２内の反応ガスを励起して基板６上に非晶質シリ
コン層を成長させる。
に加熱された被処理半導体基板６面にSOR光を照射し、
処理室２内の反応ガスを励起して基板６上に非晶質シリ
コン層を成長させる。
この際、本発明に係る構成を有する上記実施例のエネ
ルギービーム処理装置においては、処理室２内よりも反
応ガスが導入される差動排気領域の第１の真空連結室10
A内の方が圧力が高いので、処理室２内でSOR光に触れて
励起した反応ガス分子が処理室２から差動排気領域９に
向かって逃げることがなく、成長に寄与する励起された
反応ガス分子の量は大幅に増大する。
ルギービーム処理装置においては、処理室２内よりも反
応ガスが導入される差動排気領域の第１の真空連結室10
A内の方が圧力が高いので、処理室２内でSOR光に触れて
励起した反応ガス分子が処理室２から差動排気領域９に
向かって逃げることがなく、成長に寄与する励起された
反応ガス分子の量は大幅に増大する。
また差動排気領域９即ち第１の真空連結室10Aに導入
され、処理室２に向かう流入量のほぼ1/2の反応ガス分
子13bは、差動排気領域９即ち第１の真空連結室10A内で
SOR光に触れて励起された状態で、第１の真空連結室10A
と処理室２との圧力差によって被処理半導体基板６面に
吹きつけられるので、被処理半導体基板６面に供給され
る励起した反応ガス分子の量は一層増加する。
され、処理室２に向かう流入量のほぼ1/2の反応ガス分
子13bは、差動排気領域９即ち第１の真空連結室10A内で
SOR光に触れて励起された状態で、第１の真空連結室10A
と処理室２との圧力差によって被処理半導体基板６面に
吹きつけられるので、被処理半導体基板６面に供給され
る励起した反応ガス分子の量は一層増加する。
これらによって、上記実施例の装置においては従来に
比べて１桁程度大きい数1000Å/hr程度の非晶質シリコ
ン層の成長速度が得られている。そして本発明の装置に
おいては、プラズマの発生を伴わないので被処理基板面
に及ぼされるダメージは殆ど皆無に等しくなる。
比べて１桁程度大きい数1000Å/hr程度の非晶質シリコ
ン層の成長速度が得られている。そして本発明の装置に
おいては、プラズマの発生を伴わないので被処理基板面
に及ぼされるダメージは殆ど皆無に等しくなる。
なお、上記実施例においては、反応ガスの導入を処理
室に隣接する差動排気部即ち真空連結室10Aで行った
が、この反応ガスの導入は処理室に隣接する部分に限ら
れるものではない。また差動排気領域９を構成する差動
排気部即ち真空連結室の数も、上記実施例に示される４
段に限られるものではない。
室に隣接する差動排気部即ち真空連結室10Aで行った
が、この反応ガスの導入は処理室に隣接する部分に限ら
れるものではない。また差動排気領域９を構成する差動
排気部即ち真空連結室の数も、上記実施例に示される４
段に限られるものではない。
またエネルギービームには、上記SOR光以外に電子ビ
ーム、イオンビーム等も適用される。
ーム、イオンビーム等も適用される。
また本発明に係るエネルギービーム処理装置は、エッ
チング処理に際しても、同様の効果を生ずることは勿論
である。
チング処理に際しても、同様の効果を生ずることは勿論
である。
以上説明のように、本発明によれば高真空エネルギー
源と処理室が差動排気領域を介して接続されるエネルギ
ービーム処理装置の処理速度を大幅に向上できるので、
被処理基板にダメージを及ぼさないで異方性を有し、実
用可能な処理速度を有する化学気相成長、エッチング処
理が可能になり、半導体装置の製造に大きな効果をもた
らす。
源と処理室が差動排気領域を介して接続されるエネルギ
ービーム処理装置の処理速度を大幅に向上できるので、
被処理基板にダメージを及ぼさないで異方性を有し、実
用可能な処理速度を有する化学気相成長、エッチング処
理が可能になり、半導体装置の製造に大きな効果をもた
らす。
第１図は本発明の一実施例の模式側断面図、 第２図は従来構造の模式側断面図 である。 図において、 １は高真空エネルギービーム源室、 ２は処理室、 ３は従来の反応ガス導入口、 ４は真空排気口、 ５は基板ホルダ、 ６は被処理半導体基板、 ７は真空ダクト、 8A、8B、8C、8D、8Eはスリット、 ９は差動排気領域、 10A、10B、10C、10Dは真空連結室、 11A、11B、11C、11Dは差動排気装置、 12はシンクロトロン放射（SOR）光、 13a、13bは反応ガス分子の流れ、 33は本発明に係る反応ガス導入口 Ｗは開孔 を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】高真空のエネルギービーム源と、 真空排気手段を具備した処理室と、 該エネルギービーム源と処理室との間を気密に接続し、
且つ処理室に向かうエネルギービームの通過が可能な複
数段の差動排気部よりなる差動排気領域とを備え、 該処理室内に供給される反応ガスの導入が該差動排気領
域の途中部分からなされることを特徴とするエネルギー
ビーム処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5451589A JP2785303B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | エネルギービーム処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5451589A JP2785303B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | エネルギービーム処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02234428A JPH02234428A (ja) | 1990-09-17 |
| JP2785303B2 true JP2785303B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=12972786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5451589A Expired - Lifetime JP2785303B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | エネルギービーム処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785303B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP5451589A patent/JP2785303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02234428A (ja) | 1990-09-17 |
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