JPH02250974A - 光反応装置 - Google Patents
光反応装置Info
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- JPH02250974A JPH02250974A JP7276089A JP7276089A JPH02250974A JP H02250974 A JPH02250974 A JP H02250974A JP 7276089 A JP7276089 A JP 7276089A JP 7276089 A JP7276089 A JP 7276089A JP H02250974 A JPH02250974 A JP H02250974A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（Ａ、産業上の利用分野）
本発明は光反応装置、特に反応速度な速（することので
きる新規な光反応装置に関する。
きる新規な光反応装置に関する。
、（Ｂ１発明の概要）
本発明は、光反応装置において。
反応速度を速くするため、
反応室近傍に希ガス導入手段と希ガス励起手段を設けた
ものである。
ものである。
３、発明の詳細な説明
以下の順序に従って本発明を説明する。
Ａ、産業上の利用分野
Ｂ０発明の概要
Ｃ１従来技術
り０発明が解決しようとする問題点
Ｅ１問題点を解決するための手段
１０作用
Ｇ、実施例【第１図１
Ｈ０発明の効果
（Ｃ，従来技術）
光ＣＶＤは、例えば特開昭６１−２２４３１８号公報に
より紹介されているように、光子エネルギーの大きな紫
外光もしくは光子密度の高い可視光あるいは赤外光を用
い原料ガス分子内の結合を直接または間接的に励起する
ことにより原料ガスを活性化し、低温で基板上に高純度
の薄膜を形成する成長法であり、超高集積回路の製造に
不可欠な技術になるものと予想され、注目を浴びている
、その理由は、単に低温成長が可能であるのみならず、
荷電粒子による損傷がなく低ダメージであり、反応の強
さをコントロールすることができ延いては良好な膜質の
薄膜を形成することができ、マスクとの組み合わせによ
って選択的に薄膜を成長させることができるということ
にある。
より紹介されているように、光子エネルギーの大きな紫
外光もしくは光子密度の高い可視光あるいは赤外光を用
い原料ガス分子内の結合を直接または間接的に励起する
ことにより原料ガスを活性化し、低温で基板上に高純度
の薄膜を形成する成長法であり、超高集積回路の製造に
不可欠な技術になるものと予想され、注目を浴びている
、その理由は、単に低温成長が可能であるのみならず、
荷電粒子による損傷がなく低ダメージであり、反応の強
さをコントロールすることができ延いては良好な膜質の
薄膜を形成することができ、マスクとの組み合わせによ
って選択的に薄膜を成長させることができるということ
にある。
（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
光ＣＶＤは他の成長法に比較して成膜速度が数人／ｍｉ
ｎ〜数百人／ ｍ ｉ ｎと著しく遅いという問題を有
している。この成膜速度が遅いことの大きな原因は、光
ＣＶＤに実際に用いられる光源のエネルギーがソースガ
スとして多く用いられるモノシランＳｉＨ，を直接解離
できる程は高くなく、多光子吸収が支配的なプロセスに
なってしまうことにある。この点について詳しく説明す
ると次のとおりである。
光ＣＶＤは他の成長法に比較して成膜速度が数人／ｍｉ
ｎ〜数百人／ ｍ ｉ ｎと著しく遅いという問題を有
している。この成膜速度が遅いことの大きな原因は、光
ＣＶＤに実際に用いられる光源のエネルギーがソースガ
スとして多く用いられるモノシランＳｉＨ，を直接解離
できる程は高くなく、多光子吸収が支配的なプロセスに
なってしまうことにある。この点について詳しく説明す
ると次のとおりである。
光ＣＶＤに実際に光源として用いられるのはＡｒＦレー
ザや低圧水銀ランプであるが、ＡｒＦレーザの光のエネ
ルギーは６．４ｅＶ、低圧水銀ランプの光のエネルギー
は４．９ｅＶである。一方、Ｓ ｉ Ｏ＊やＳｉＮの成
長にソースガスとして一般的に用いられるのはモノシラ
ンＳＬＨ＊であるが、モノシラン５ｉＨｎの解離エネル
ギーは７．７ｅＶである。従って、実際に使用する光源
ではモノシランＳｉＨ＜を直接解離することができない
、そのため、光子を吸収して励起状態にあるガス分子が
更に光子を吸収（即ち、多光子吸収）しないと解離でき
ず、解離が生じる確率が低くなるので解離の起きる密度
が小さくなる。このことが成膜速度を著しく遅くする要
因となっていた。
ザや低圧水銀ランプであるが、ＡｒＦレーザの光のエネ
ルギーは６．４ｅＶ、低圧水銀ランプの光のエネルギー
は４．９ｅＶである。一方、Ｓ ｉ Ｏ＊やＳｉＮの成
長にソースガスとして一般的に用いられるのはモノシラ
ンＳＬＨ＊であるが、モノシラン５ｉＨｎの解離エネル
ギーは７．７ｅＶである。従って、実際に使用する光源
ではモノシランＳｉＨ＜を直接解離することができない
、そのため、光子を吸収して励起状態にあるガス分子が
更に光子を吸収（即ち、多光子吸収）しないと解離でき
ず、解離が生じる確率が低くなるので解離の起きる密度
が小さくなる。このことが成膜速度を著しく遅くする要
因となっていた。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、反応速度の速い新規な光反応装置を提供すること
を目的とする。
あり、反応速度の速い新規な光反応装置を提供すること
を目的とする。
（Ｅ、問題点を解決するための手段）
本発明光反応装置は上記問題点を解決するため、反応室
近傍に希ガス導入手段と希ガス励起手段を設けたことを
特徴とする。
近傍に希ガス導入手段と希ガス励起手段を設けたことを
特徴とする。
（Ｆ、作用）
本発明光反応装置によれば、希ガス導入手段により導入
した希ガスを希ガス励起手段により励起し、この励起し
た希ガスによって反応ガスを解離することができる。従
って、解離された反応ガスを用いて光ＣＶＤ等の光反応
な生ぜしめることができ、反応速度を速くすることがで
きる。
した希ガスを希ガス励起手段により励起し、この励起し
た希ガスによって反応ガスを解離することができる。従
って、解離された反応ガスを用いて光ＣＶＤ等の光反応
な生ぜしめることができ、反応速度を速くすることがで
きる。
（Ｇ、実施例）【第１図１
以下、本発明光反応装置を図示実施例に従って詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明光反応装置の一つの実施例を示す模式的
縦断面図である。
縦断面図である。
図面において、ｌは光ＣＶＤを行う反応室、２は該反応
室１の底面中央部において半導体ウェハ３を支持するサ
セプタで、ヒーター４によって所定温度に加熱される。
室１の底面中央部において半導体ウェハ３を支持するサ
セプタで、ヒーター４によって所定温度に加熱される。
５は反応室ｌの側壁に設けられた透明窓で、反応室ｌ外
部に設けられた光源（例えばＡｒＦレーザ）６から出射
されたレーザ光７を透過させる。８は反応室ｌの半導体
ウェハ３の上方へ外部からの第２の反応ガス例えばＮ
Ｈｓを導くガス導入管である。
部に設けられた光源（例えばＡｒＦレーザ）６から出射
されたレーザ光７を透過させる。８は反応室ｌの半導体
ウェハ３の上方へ外部からの第２の反応ガス例えばＮ
Ｈｓを導くガス導入管である。
９は反応室ｌの天井の中央部に上方に延びるように設け
られたプラズマ生成管で、反応室ｌと連通している。そ
して、該プラズマ生成管９の上部においてＡｒガスＥＣ
Ｒプラズマ１０が生成されるようになっている。１１，
１１はプラズマ生成管９の上部の外側に設けられた励磁
コイル、１２はプラズマ生成管９の上記励磁コイル１１
からイオン失活距離りだけ下側の位置に第１の反応ガス
例えばＳｉＨ，を導（ガス導入管１２である。
られたプラズマ生成管で、反応室ｌと連通している。そ
して、該プラズマ生成管９の上部においてＡｒガスＥＣ
Ｒプラズマ１０が生成されるようになっている。１１，
１１はプラズマ生成管９の上部の外側に設けられた励磁
コイル、１２はプラズマ生成管９の上記励磁コイル１１
からイオン失活距離りだけ下側の位置に第１の反応ガス
例えばＳｉＨ，を導（ガス導入管１２である。
１３はプラズマ生成管９ヘマイクロ波（２゜４５ＧＨｚ
）を導く導波管、１４はプラズマ生成管９へ希ガス、例
えばアルゴンＡｒを導（希ガス導入管である。
）を導く導波管、１４はプラズマ生成管９へ希ガス、例
えばアルゴンＡｒを導（希ガス導入管である。
このように本光反応装置は光ＣＶＤ装置にプラズマ生成
装置を組み合わせた構成を有している。
装置を組み合わせた構成を有している。
そして、光ＣＶＤは次のようにして行う。
希ガス導入管１４からプラズマ生成管９の上部へ希ガス
であるアルゴンＡｒガスを導（と共に導波管１３を通じ
てプラズマ生成管９の上部へマイクロ波を導波し、更に
励磁コイル１１に電流を流して磁界を形成するとアルゴ
ンＡｒガスプラズマ１９が生成され自己拡散によりある
いは磁界により下方に流れる。
であるアルゴンＡｒガスを導（と共に導波管１３を通じ
てプラズマ生成管９の上部へマイクロ波を導波し、更に
励磁コイル１１に電流を流して磁界を形成するとアルゴ
ンＡｒガスプラズマ１９が生成され自己拡散によりある
いは磁界により下方に流れる。
そして、ガス導入管１２によりプラズマ生成管９内に導
入された反応ガスＳｉＨ４はプラズマ状態にされたアル
ゴンの内の励起準安定状態にあるＡｒ” （” Ｐｓ
）によって直接解離される。というのは、Ｓ ｉ Ｈ
，は上述のとおり解離エネルギーが７．７ｅＶであるの
に対して励起準安定状態にあるＡｒ’ （” Ｐｓ
）は１０ｅＶ以上の真空紫外域のエネルギーを持つから
である。
入された反応ガスＳｉＨ４はプラズマ状態にされたアル
ゴンの内の励起準安定状態にあるＡｒ” （” Ｐｓ
）によって直接解離される。というのは、Ｓ ｉ Ｈ
，は上述のとおり解離エネルギーが７．７ｅＶであるの
に対して励起準安定状態にあるＡｒ’ （” Ｐｓ
）は１０ｅＶ以上の真空紫外域のエネルギーを持つから
である。
そして、解離されて活性種となった５ｉＨｘは半導体ウ
ニ八３上に拡散される。
ニ八３上に拡散される。
一方、反応室ｌ内にＷガス導入管８によって導入された
Ｎ１−１１は半導体ウェハ３上においてレーザ光７によ
って解離される。なぜならば、ＮＨＩの解離エネルギー
が５．４ｅＶとＡｒＦレーザ光のエネルギー６．４Ｖよ
り低いからであり、励起準安定状態のＡｒ”によらなく
てもＮＨ８の解離ができるのである。
Ｎ１−１１は半導体ウェハ３上においてレーザ光７によ
って解離される。なぜならば、ＮＨＩの解離エネルギー
が５．４ｅＶとＡｒＦレーザ光のエネルギー６．４Ｖよ
り低いからであり、励起準安定状態のＡｒ”によらなく
てもＮＨ８の解離ができるのである。
しかして、半導体ウニ八３上では励起準安定状態にある
Ａｒ”（”Ｐ３）によって解離されたＳｉＨ，とレーザ
光によって解離されたＭＨＩとが反応して、その結果半
導体ウェハ３上にはＳｉＮ膜が成長する。そして、この
成長、即ちＣＶＤは解離によって活性種となったガスど
うしの反応によって為されるので成長速度が従来の光Ｃ
ＶＤ装置による場合よりも著しく速くなり、延いてはス
ルーブツトの向上を図ることができる。
Ａｒ”（”Ｐ３）によって解離されたＳｉＨ，とレーザ
光によって解離されたＭＨＩとが反応して、その結果半
導体ウェハ３上にはＳｉＮ膜が成長する。そして、この
成長、即ちＣＶＤは解離によって活性種となったガスど
うしの反応によって為されるので成長速度が従来の光Ｃ
ＶＤ装置による場合よりも著しく速くなり、延いてはス
ルーブツトの向上を図ることができる。
尚、ガス導入管１２と励磁コイル１１との間に間隔りを
設けたのは、プラズマ生成により生じたイオンがガス導
入管１２のところに来るまでに実質的に失活するように
し、イオンが半導体ウェハ３に形成されるデバイスに悪
影響を及ぼさないようにするためである。尚、グリッド
を設置し、それに電圧を印加してイオンを補足するよう
にしても良い、しかし、このようにイオン失活間隔りを
設けたり、電気的イオン補足手段を設けても上記希ガス
導入手段により導入した希ガスを希ガス励起手段により
励起し、この励起した希ガスによって反応ガスを解離す
ることができるのは励起準安定状態にあるＡｒ” （
” Ｐｓ ）が電気的に中性で寿命も長いのでガス導入
管１２により導入された反応ガスＳ ｉ Ｈａを直接解
離することができるからである。
設けたのは、プラズマ生成により生じたイオンがガス導
入管１２のところに来るまでに実質的に失活するように
し、イオンが半導体ウェハ３に形成されるデバイスに悪
影響を及ぼさないようにするためである。尚、グリッド
を設置し、それに電圧を印加してイオンを補足するよう
にしても良い、しかし、このようにイオン失活間隔りを
設けたり、電気的イオン補足手段を設けても上記希ガス
導入手段により導入した希ガスを希ガス励起手段により
励起し、この励起した希ガスによって反応ガスを解離す
ることができるのは励起準安定状態にあるＡｒ” （
” Ｐｓ ）が電気的に中性で寿命も長いのでガス導入
管１２により導入された反応ガスＳ ｉ Ｈａを直接解
離することができるからである。
尚、水素ガスＨ２をＨ原子（ラジカル）にして反応系に
供給することにより成膜速度の向上を図る技術がある（
特開昭６１−２２４３１８号公報）が、この技術では前
段階では放電を必要としており、そのため放電中のイオ
ンやエレクトロンがデバイスに影響を与える虞れがある
。しかし、本光反応装置においては希ガスを一旦寿命の
長いラジカル原子にし、それを用いて光では解離できな
い反応ガスを解離しているのでイオンの影響の虞れがな
く、プラズマダメージの発生する虞れはない。即ち、プ
ラズマダメージの発生する虞れを伴うことな（成膜速度
の高速化を図ることができるのである。
供給することにより成膜速度の向上を図る技術がある（
特開昭６１−２２４３１８号公報）が、この技術では前
段階では放電を必要としており、そのため放電中のイオ
ンやエレクトロンがデバイスに影響を与える虞れがある
。しかし、本光反応装置においては希ガスを一旦寿命の
長いラジカル原子にし、それを用いて光では解離できな
い反応ガスを解離しているのでイオンの影響の虞れがな
く、プラズマダメージの発生する虞れはない。即ち、プ
ラズマダメージの発生する虞れを伴うことな（成膜速度
の高速化を図ることができるのである。
このように、本光反応装置は導入した希ガスを励起して
希ガスの励起安定状態を作り、この状態の希ガスによっ
て反応ガスを解離し、その反応ガスが半導体基板３等の
試料上へ移動する途中段階で光を照射して光ＣＶＤを行
わせるものである。
希ガスの励起安定状態を作り、この状態の希ガスによっ
て反応ガスを解離し、その反応ガスが半導体基板３等の
試料上へ移動する途中段階で光を照射して光ＣＶＤを行
わせるものである。
しかし、本光反応装置はあくまで本発明の一つの実施例
にすぎず、ガス系、光源プラズマ系は形成する膜の種類
等に応じて種々のバリエーションが考えら得る０例えば
、希ガスとしてアルゴンＡｒに限らず、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を用いることができ、また、光源としてＡｒ
Ｆレーザに限らずＫｒＦレーザ、ＸｅＣル−ザ、低圧水
銀ランプ、Ｄ２ランプ、Ｘｅ−Ｈｙランプ等を用いるこ
とができ、また、反応ガスとしてＳｉＨ，、Ｓ ｉ Ｈ
ａ 、Ｓ ｉ Ｈａのいずれかまたはそれ等のうちの複
数を組み合わせたものと、Ｎ、、ＮＨｌ、Ｎｍ０５Ｎｏ
ｔ 、Ｏ，のいずれかまたはそれ等のうちの複数を組み
合わせたものとを混合したもの、または単独のものを用
いることができる。
にすぎず、ガス系、光源プラズマ系は形成する膜の種類
等に応じて種々のバリエーションが考えら得る０例えば
、希ガスとしてアルゴンＡｒに限らず、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を用いることができ、また、光源としてＡｒ
Ｆレーザに限らずＫｒＦレーザ、ＸｅＣル−ザ、低圧水
銀ランプ、Ｄ２ランプ、Ｘｅ−Ｈｙランプ等を用いるこ
とができ、また、反応ガスとしてＳｉＨ，、Ｓ ｉ Ｈ
ａ 、Ｓ ｉ Ｈａのいずれかまたはそれ等のうちの複
数を組み合わせたものと、Ｎ、、ＮＨｌ、Ｎｍ０５Ｎｏ
ｔ 、Ｏ，のいずれかまたはそれ等のうちの複数を組み
合わせたものとを混合したもの、または単独のものを用
いることができる。
１１．１３・・・希ガス励起手段、
１４・・・希ガス導入手段。
（Ｈ０発明の効果）
以上に述べたように、本発明光反応装置は、希ガス導入
手段近傍に希ガス導入手段と、希ガス励起手段を有する
ことを特徴とするものである。
手段近傍に希ガス導入手段と、希ガス励起手段を有する
ことを特徴とするものである。
従って、本発明光反応装置によれば、希ガス導入手段に
より導入した希ガスを希ガス励起手段により励起し、こ
の励起した希ガスによって反応ガスを解離することがで
きる。従って、解離された反応ガスを用いて光ＣＶＤ等
の光反応な生ぜしめることができ、反応速度を速くする
ことができる。
より導入した希ガスを希ガス励起手段により励起し、こ
の励起した希ガスによって反応ガスを解離することがで
きる。従って、解離された反応ガスを用いて光ＣＶＤ等
の光反応な生ぜしめることができ、反応速度を速くする
ことができる。
第１図は本発明光反応装置の一つの実施例を示す模式的
縦断面図である。 符号の説明 １・・・反応室、
縦断面図である。 符号の説明 １・・・反応室、
Claims (1)
- （１）反応室近傍に希ガス導入手段と、希ガス励起手段
を有することを特徴とする光反応装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276089A JPH02250974A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 光反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276089A JPH02250974A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 光反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250974A true JPH02250974A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13498640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7276089A Pending JPH02250974A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 光反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250974A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005280A (ja) * | 2002-05-21 | 2005-01-06 | Otb Group Bv | 半導体基板を不動態化する方法 |
| WO2013080032A1 (ru) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | Chivel Yuri | Способ плазмохимического синтеза и реактор плазмохимического синтеза для его осуществления |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7276089A patent/JPH02250974A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005280A (ja) * | 2002-05-21 | 2005-01-06 | Otb Group Bv | 半導体基板を不動態化する方法 |
| WO2013080032A1 (ru) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | Chivel Yuri | Способ плазмохимического синтеза и реактор плазмохимического синтеза для его осуществления |
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