JPH04177836A

JPH04177836A - 半導体基板処理装置

Info

Publication number: JPH04177836A
Application number: JP2306653A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Sugino; 林志杉野; Tsutomu Ogawa; 力小川; Hiroshi Yano; 弘矢野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-06-25

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】〔概要〕光やプラズマを用いて処理を行うと共に反応室内の状態
を測定素子を用いて測定する半導体基板処理装置に関し
、半導体基板表面上の状態を検出することを目的とし、反応室内に装着され加熱された半導体基板に対して、光
又はプラズマを利用して所定の処理を行うと共に、該反
応室内の光又はプラズマの状態を測定する測定素子を設
けてなる半導体基板処理装置において、該反応室の上記
基板の装着位置近傍と、該測定素子との間に耐熱性を有
する光導入部材を配設し、該光導入部材を介して該半導
体基板近傍位置における上記光又はプラズマの状態を該
測定素子か測定する構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体基板処理装置に係り、特に光やプラズマ
を用いて処理を行うと共に反応室内の状態を測定素子を
用いて測定する半導体基板処理装置に関する。

例えば、加熱状態で一定温度に保ちなから光やプラズマ
を用いて半導体基板に対してを表面処理等を行う半導体
基板処理装置か知られている。

この半導体基板処理装置では、反応室内の状態か半導体
基板の処理に大きく影響を与える。このため、一般にこ
の種の半導体基板処理装置には反応室内の状態、即ち反
応室内の光のエネルギーやスペクトルを検知するため測
定素子が設けられている。

また半導体基板の処理は、反応室内でも特に基板近傍の
状態に左右されるため、なるべく基板に近接した位置に
おける状態を検出することか望まれている。

〔従来の技術〕

第３図及び第４図は従来における半導体基板処理装置の
一例を示す概略構成図である。

第３図は従来のプラズマ装置ｌを示している。

同図において、２はチャンバーであり、その底部には、
ヒータ４を内設したヒータホルダ３か配設されている。

ヒータホルダ３には高周波電源が接続されており、電極
６との間に発生するプラズマによりヒータホルダ３上に
載置された半導体基板５の表面処理等を行う構成となっ
ている。

このプラズマ装置１では、チャンバー２の側部に窓７を
設け、この窓７の外部にチャンバー２内の状態を検出す
る受光素子８を配設した構成とされていた。

また、第４図は従来の光励起半導体製造装置９を示して
いる。同図において、１０はチャンバーであり、上部に
は光を透過させる光透過窓１１か設けられている。この
透過窓１１と対向する位置には光源１２が配設されてい
る。また、１３はヒータホルダで、ヒータ１４が内設さ
れると共に、上部には半導体基板１５か載置される。図
示しない供給手段によりチャンバー１０内には反応ガス
か導入されており、この反応ガスは光源１２から照射さ
れる光により励起され半導体基板１５上に薄膜形成かさ
れる。

この光励起半導体製造装置９ては、やはりチャンバー１
０の側部に窓１６を設け、この窓１６の外部にチャンバ
ー１０内の状態を検出する受光素子１７を配設すると共
に、半導体基板１５の載置位置近傍に反射板１８を設け
た構成とされていた。

この反射板１８は、光励起半導体製造装置９による処理
中において半導体基板１５の上面近傍の状態を検知する
ために設けられていた。

上記各装置１．　９に配設された受光素子（測定素子）
８．１７は、チャンバー２．ｌＯ内の光またはプラズマ
のエネルギーやスペクトルを測定するために設けられて
いる。このように、チャンバー２．ｌＯ内の状態を測定
することにより、チャンバー２．ｌＯ内における処理環
境を一定に制御することが可能となる。

また、受光素子８．１７によりチャンバー２゜ｌＯ内に
おいて半導体基板５．Ｉ５の処理の進行状態を被接触に
て検知することもてきる。具体的な例としては、プラズ
マ装置１にて半導体基板５（異なる性質を有するＡ層、
Ｂ層が積層形成されているものとする）のエツチング処
理をしていた場合を想定すると、Ａ層のエツチングか終
了してＡ層と性質の異なるＢ層か表面に露出しこれかエ
ツチングされると、プラズマの色か変化する。

よって、プラズマの色の変化によりエツチング処理の進
行状態を検知することかできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記のようにチャンバー２．ｌＯの側部に窓
７，１６を設け、この窓７，１６の外部に受光素子８．
１７を配設する構成では、半導体基板５．Ｉ５と受光素
子８，１７との離間距離か長くなってしまう。よって、
受光素子８，１７には半導体基板５，１５の表面におけ
る状態に加えて、受光素子８，１７と半導体基板５，１
５との間における光やプラズマの状態も入力されてしま
う。このため、半導体基板５，１５の処理に直接作用す
る半導体基板表面における光やプラズマの状態のみを測
定することかできないという課題かあった。

また、現在一般に用いられている受光素子８゜１７は耐
熱性が低く、高温下では使用出来ないため、ヒータ４，
１４で加熱される半導体基板５゜１５の近傍位置に受光
素子８，１７を配設することかできないという課題があ
った。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体
基板表面上の状態を検出しうる半導体基板処理装置を提
供することを特徴とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では、反応室内に装
着され加熱された半導体基板に対して、光又はプラズマ
を利用して所定の処理を行うと共に、反応室内の光又は
プラズマの状態を測定する測定素子を設けてなる半導体
基板処理装置において、上記反応室の半導体基板の装着位置近傍と測定素子との
闇に耐熱性を存する光導入部材を配設し、この光導入部
材を介して半導体基板近傍位置における上記光又はプラ
ズマの状態を測定素子が測定する構成としたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

上記構成とされた半導体基板処理装置では、光導入部材
は耐熱性を有するため、加熱される半導体基板近傍位置
に配設することが可能となる。また、光導入部材は導入
される光を測定素子に導くため、測定素子を半導体基板
から離間させた位置に配設しても、測定素子は半導体基
板近傍位置の状態を測定することかできる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例である半導体基板処理装置２
０（以下、単に装置という）の概略構成図である。尚、
本実施例では装置２０として光励起半導体製造装置を例
に挙げて説明する。

同図において、２１は石英により形成されたチャンバー
であり、上部には光（例えば紫外線、またはＸ線）を透
過させる光透過窓２２か設けられている。この透過窓２
２と対向する位置には光源２３か配設されている。この
光源２３から発射された紫外線またはＸ線等は透過窓２
２を介してチャンバー２１内に照射される。

また、２４は例えばカーボン製のヒータホルダで、内部
にはヒータ２５が内設されている。このヒータホルダ２
４は、チャンバー２１の下部に配設されている。また、
ヒータ２５の上部に位置するチャンバー２１の底部には
載置部２１ａか形成されている。この載置部２１ａは半
導体基板２６の大きさに対応して形成された凹部であり
、半導体基板２６はこの載置部２１ａ上に装着される。

ヒータホルダ２４に内設されたヒータ２５が加熱すると
、この熱はチャンバー２１を介して載置部２１ａに熱伝
導され、載置された半導体基板２６を加熱する。この加
熱状態において、ヒータホルダ２４は約９００°程度と
なる。

また、チャンバー２１には図示しない真空ポンプやガス
供給手段が接続されており、これらによりチャンバー２
１内は半導体基板２６の処理を行うのに適した環境とさ
れる。

図中、２７は本発明の要部となる光導入部材である。こ
の光導入部材２７は、第２図に合わせて示すように、円
柱ロッド２８．被覆カバー２９゜樹脂層３０とにより構
成されている。

円柱ロッド２８は石英或いはサファイヤにより形成され
ており、光ファイバーと同様にコアとクラッドを有し、
光か内部を通過しつる構成となっている。この円柱ロッ
ド２８は、例えば直径が５ｍｍ　（０，５ｍｍ−１０ｍ
ｍの範囲で任意に選定可能である）、長さが１００化と
されており、その両端部は光学研磨が施されている。

また、被覆カバー２９は円柱ロッド２８を保護するため
、円柱ロッド２８を囲繞するよう形成されている。この
被覆カバー２９はステンレス材（例えば５ＵＳ３１６材
）よりなり、例えば３ｍｍの厚さて円柱ロフト２８を被
覆している。また、円柱ロッド２８と被覆カバー２９と
の間には樹脂層３０か配設されている。この樹脂層３０
は、耐熱性を存するエポキシ系接着剤であり、石英等よ
りなる円柱ロッド２８の割れを防止するために配設され
ている。

上記構成を有する光導入部材２７は、ヒータホルダ２４
に形成されている挿入孔３１に挿入されることにより、
ヒータホルダ２４に取り付けられる。この挿入孔３１は
ヒータホルダ２４を貫通して石英製のチャンバー２１に
も形成されている。

また、挿入孔３１の形成位置はチャンバー２１に形成さ
れた載置部２１ａ近傍位置に選定されている。

従って、挿入孔３１に挿入された光導入部材２７の先端
部（即ち光が導入される部分。以下、光導入面という）
２８ａは、半導体基板２６の近傍に位置する。また、光
導入面２８ａは、装着された半導体基板２６の表面と略
平行となるよう構成されている。

更に、光導入部材２７は円柱ロッド２８か露出した部分
と、被覆カバー２９及び樹脂層３０に被覆された部分と
により構成されており、円柱ロッド２８が露出した部分
か上記の挿入孔３１に挿入される。このように、ヒータ
ホルダ２４の外部に位置する光導入部材２７にのみ被覆
カバー２９及び樹脂層３０を被覆する構成としたのは、
ヒータホルダ２４内は温度が高くなり（約９００°）、
樹脂層３０の劣化が考えられること（エポキシ系接着剤
の耐熱温度は約１５０°である）、及びにヒータホルダ
２４の外部位置において特に円柱ロッド２８に傷が発生
し易いことによる。また、被覆カバー２９を円柱ロッド
２８に配設することにより、光導入部材２７をヒータホ
ルダ２４に取り付ける作業性の向上も図れる。

上記構成とされた光導入部材２７の他端部には、受光素
子３２が配設される。前記したように、円柱ロッド２８
は光ファイバーと同様な機能を奏するため、受光素子３
２か受光する光は円柱ロフト２８の光導入面２８ａにお
ける光となる。また、光導入面２８ａは半導体基板２６
の表面と略平行となるよう構成されており、また、光導
入面２８ａの上部に位置する石英製のチャンバー２１は
光の透過を良好とするため表面研磨か施されている。

よって、光導入面２８ａに導入される光は、半導体基板
２６の表面上における光の状態と略同じ状態の光となり
、このため受光素子３２から出力される信号は半導体基
板２６の表面上の光状態を示す信号となる。従って、半
導体基板２６か加熱されている状態下であっても、光導
入部材２７を設けることにより、半導体基板２６の表面
上の状態を測定することができる。

上記受光素子３２は図示しない光分析装置等に接続され
ており、この光分析装置により受光素子３２から供給さ
れた信号は分析され、光の強さやスペクトル分布か求め
られるが、ここで求められる各情報は半導体基板２６の
表面上の状態を示す情報となる。よって、この半導体基
板２６の表面上の状態を反映した情報に基づき光源２３
等の制御を行うことにより、半導体基板２６の処理を精
度良〈実施することかできる。

尚、上記実施例て示した数値や材質は、あくまでも一実
施例として示したちのてあり、これに限定されるもので
はない。例えば、円柱ロッド２８は必ずしも円柱形状に
する必要はなく、口０．５ｍｍ〜口１０ｍｍの角柱形状
としてもよく、その材質も耐熱性を有する導光材てあれ
ば石英、サファイヤに限定されるものではない。また、
被覆カバー２９もステンレスに限定されるものではなく
、他の金属により構成してもよい。

〔発明の効果〕上述の如く、本発明によれば、半導体基板を加熱する必
要がある処理においても、半導体基板の表面における状
態を精度良く測定することかできる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体基板処理装置を
示す概略構成図、第２図は光導入部材の構造を拡大して示す図、第３図及
び第４図は従来における半導体基板処理装置の一例を示
す概略構成図である。図において、２０は半導体基板処理装置、２１はチャンバー、２３は光源、２４はヒータホルダ、２５はヒータ、２６は半導体基板、２７は光導入部材、２８は円柱ロッド、２８ａは光導入面、２９は被覆カバー、３０は樹脂層、３１は挿入孔、３２は受光素子を示す。特許出願人　富　士　通　株式会社２０半導体基板処理装置本発明の一実施例である半導体基板処理装置を示す図第
１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応室内（２１）に装着され加熱された半導体基
板（２６）に対して、光又はプラズマを利用して所定の
処理を行うと共に、該反応室（２１）内の光又はプラズ
マの状態を測定する測定素子（３２）を設けてなる半導
体基板処理装置において、該反応室（２１）の上記半導体基板（２６）の装着位置
近傍と、該測定素子（３２）との間に耐熱性を有する光
導入部材（２７）を配設し、該光導入部材（２７）を介
して該半導体基板近傍位置における上記光又はプラズマ
の状態を該測定素子（２７）が測定する構成としたこと
を特徴とする半導体基板処理装置。
（２）該光導入部材（２７）は、導光管（２８）と、該
導光管（２８）を被覆する被覆金属部材（２９）とによ
り構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体基
板処理装置。
（３）該導光管（２８）は、石英又はサファイヤにより
形成されたコアとクラッドとにより構成されてなる請求
項２記載の半導体基板処理装置。
（４）該導光管（２８）と該被覆金属部材（２９）との
間に樹脂層（３０）を設けてなることを特徴とする請求
項２記載の半導体基板処理装置。
（５）石英製の該反応室（２１）には該半導体基板（２
６）を載置する載置部（２１ａ）が形成されると共に、
該載置部（２１ａ）の下部にはヒータホルダ（２４）が
配設されており、該光導入部材（２７）は該反応室（２１）と該ヒータホ
ルダ（２４）とを連通して形成された挿入孔（３１）に
挿入されることにより該半導体基板（２６）の装着位置
近傍に位置しており、かつ該光導入部材（２６）の光を
受ける面（２８ａ）を、上記装着状態の半導体基板（２
６）の表面と略平行となるよう構成したことを特徴とす
る請求項１または２記載の半導体基板処理装置。