JPH0582452A

JPH0582452A - 光応用基板処理装置

Info

Publication number: JPH0582452A
Application number: JP24371391A
Authority: JP
Inventors: Akio Ui; 井明生宇; Hirosuke Sato; 藤裕輔佐; Hideki Nukada; 田秀記額; Takao Omi; 江隆夫近
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-04-02
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3146028B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光ビームに対して相対的に基板を回転させ光
ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピング、
クリーニング等の所定の処理をする場合に、基板上の照
度を均一化し、あるいは光ビームと基板との相互作用を
基板上で均一化する光応用基板処理装置を提供する。【構成】光応用基板処理装置は、光ビーム（１）に対
して相対的に基板（１０）を回転させ光ビーム（１）を
照射する。光ビーム（１）の強度を基板（１０）の中央
部に対応する部分から周辺部に対応する部分に向かって
空間的または時間的に増加させる。また光ビーム（１）
の照射位置に対する基板（１０）の相対速度を基板
（１）の中央部に対応する部分から周辺部に対応する部
分に向かって減少させる。また、光ビーム（１）と基板
（１０）との相互作用が基板（１）の中央部に対応する
部分から周辺部に対応する部分に向かって光学的に活性
となるように光ビームが異なる波長または偏光を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光応用基板処理装置に
係り、特に光ビームに対して相対的に基板を回転させ光
ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピング、
クリーニング等の所定の処理をする光応用基板処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩデバイスの高性能化と高集積化を
図るために、エピタキシャル成長法における低温化、成
長膜の高品質化や薄膜化が要請されている。

【０００３】従来、Ｓｉのエピタキシャル成長は熱ＣＶ
Ｄ法によって１１００〜１２００℃という高温で行われ
ていた。

【０００４】エピタキシャル成長法における低温化の方
法として、光励起法、分子線結晶（ＭＢＥ）法やプラズ
マ堆積の方法等が研究されている。分子線結晶（ＭＢ
Ｅ）法やプラズマ体積の方法においては、７００℃程度
でもＳｉのエピタキシャル成長が可能となっているが、
結晶性の問題等のためデバイスへの応用は現在なされて
いない。

【０００５】一方、光励起法においては、光の高エネル
ギー性、エネルギーを容易に選択できること、空間的ま
たは時間的にファクターを制御できること、可干渉性や
偏光特性を利用できること等のために、低温励起、クリ
ーン励起、薄膜の高品質化（結晶性の改善）や反応の制
御等が可能となり、また新しいデバイスの創造も期待で
きる。

【０００６】実際、１９６１年に西沢によって光を半導
体プロセスに応用することについて提案（金属学会誌、
第２５巻、１４９頁、１９６１年）されて以来、半導体
プロセスの進歩とともに、光ＣＶＤや、エッチング、ド
ーピングやクリーニング等への光の応用が研究されてき
た。

【０００７】Ｓｉのエピタキシャル成長法においては、
Ｈｇランプによる紫外線照射により、結晶性が改善さ
れ、低温（５４０〜７５０℃）での結晶成長も観測され
ている。また、紫外線レーザ（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を
照射して溶解させた後、再結晶させて７００℃で結晶成
長したことが報告されている。また赤外線レーザ（ＣＯ
_２：１０．６μｍ）を用いた場合には、６５０℃でエピ
タキシャル成長したことが報告されている。

【０００８】また、エッチングや表面クリーニングにお
いては、紫外線照射をしＣｌ_２によってＳｉをエッチン
グすることや、紫外線照射をしＳｉの表面上のふっ素や
有機物を低温離脱（３００℃を約１００℃に低温化）す
ることについて報告されている。また、半導体デバイス
の精緻化にともない加工面に損傷を与えない異方性エッ
チングが必要とされ、これに対して光応用技術が着目さ
れている。

【０００９】また、ドーピングにおいては、適当な波長
を選択することにより反応を制御したり、平面方向や成
長方向に不純物ドーピングを制御することが期待され研
究されている。

【００１０】上述のように、半導体デバイスの目覚まし
い高集積化にともない低温における高性能な基板処理技
術が必要とされおり、このための技術として、光応用技
術が大いに期待されている。

【００１１】しかしながら、光応用技術の基礎学術的の
研究は進んでいるものの、Ｈｇ光増感法アモルファスＳ
ｉ成長などの数少ない例を除いて、半導体プロセスに応
用されているものは少ない。

【００１２】光応用技術における要請点として、（１）
中間生成物、光反応機構、光学的効果に関する基礎的な
データの蓄積があること、（２）光源（特に紫外線）が
適当な波長、高出力、安定性、小型性を有すること、
（３）窓が短波長の紫外線や長波長の赤外線に透過し化
学的に安定であること、（４）チャンバーの曇り対策が
可能であること、（５）大きい面積の照射が可能である
こと、（６）単位時間当たりの基板処理量の高速化（成
膜速度等）が可能であること、（７）基板面内で均一的
処理が可能なこと、（８）低温成膜時の薄膜の高品質化
（良質な結晶性）が可能なこと、（９）気相分解反応に
よる核の発生を防止できること等があげられる。

【００１３】これらの要請点のうち、特に（２）最適光
源、（５）大面積照射、（６）高速化、（７）均一化、
（８）結晶性の向上は重要と考えられている。

【００１４】これらの要請点を考慮した光源として、紫
外線光源としてＨｇランプが用いられる場合が多いが、
大面積に照射できるという利点があるものの、現状では
光強度が弱すぎるという欠点を有している。

【００１５】一方、レーザ光源を用いた場合は高強度の
光照射が可能であるが、面積当りの光強度が弱くなるの
で大面積の基板全体に広げて用いることができない。特
に、多光子吸収を利用する場合には非常に高強度の光を
必要とするので、レーザをビーム状でしか使用すること
ができない。このため、大面積基板全体に高強度のレー
ザ光を照射するためには、レーザビームを移動照射（ス
キャン）するか、基板を移動させることが必要となる。
なお、大出力レーザを用いる場合は、レーザビームをシ
ート状にして照射することが可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ビーム等の光ビームを用い基板を相対的に回転させなが
ら照射する場合、単位時間当りの照射面積が基板の回転
半径方向によって異なる。すなわち、光ビームのスポッ
トサイズおよび照射強度が一定の場合、図１６（ａ）に
示すように基板の回転中心からの距離を半径ｒ、基板の
回転角速度をωとすると、半径ｒにおける照射照度Ｉ
（ｒ）はｒωに反比例し、均一にならないという問題点
があった。このため、基板上の照度を均一化できなかっ
た。また、光ビームと基板との相互作用を基板上で均一
に実現することができなかった。

【００１７】そこで本発明の目的は、上記従来技術が有
する問題点を解消し、光ビームに対して相対的に基板を
回転させ光ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ド
ーピング、クリーニング等の所定の処理をする場合に、
基板上の照度を均一化し、あるいは光ビームと基板との
相互作用を基板上で均一化する光応用基板処理装置を提
供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光ビームに対して相対的に基板を回転さ
せ光ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピン
グ、クリーニング等の所定の処理をする光応用基板処理
装置において、前記光ビームの強度を基板の中央部に対
応する部分から周辺部に対応する部分に向かって空間的
または時間的に増加させたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】基板の中央部に対応する部分から周辺部に対応
する部分に向かって光ビームのスポット形状を変形して
空間的強度分布を増加させるか、または例えばパルスの
幅や周波数を変えて光ビームの照射時間を増加させるか
して、実質的に均一に基板を照射する。

【００２０】また、基板の中央部に対応する部分から周
辺部に対応する部分に向かって光ビームの照射位置に対
する基板の相対速度を減少させ、実質的に均一に基板を
照射する。

【００２１】また、照射された光ビームの波長または偏
光に依存する光学的相互作用を用いて基板処理する場合
において、基板の中央部に対応する部分から周辺部に対
応する部分に向かって光学的に活性となるように光ビー
ムは異なる波長または偏光を有するので、実質的に均一
に基板処理することができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明による光応用基板処理装置の実施
例を図１乃至図１６を参照して説明する。

【００２３】ここで光応用基板処理装置は薄膜成長、エ
ッチング、ドーピング、クリーニング等の所定の処理を
する装置であるが、まず光応用基板処理装置の例として
気相成長装置を例にとり、シート状の光ビームを照射す
る気相成長装置の一般的な構成を図１２に示す。図１２
において光応用基板処理装置は、光ビームを発射するレ
ーザ光源１と、光ビーム１１ａのビーム径を拡大するビ
ームエクスパンダ２と、ビームエクスパンダ２によって
拡大された光ビーム１１ｂを帯状のビーム形状を有する
光ビーム１１ｃにするシリンドリカルレンズ３と、光ビ
ーム１１ｃを基板１０に照射するように反射させるため
のミラー４とを備えている。

【００２４】光ビーム１１ａは円形のスポットを有する
平行ビームであり、ビームエクスパンダ２から出る光ビ
ーム１１ｂは拡大された円形のスポットを有する平行ビ
ームである。また、光ビーム１１ｃは、図２（ａ）に示
すように一方のビーム径が平行光ビーム１１ｂのビーム
径２Δｒに等しく他方のビーム径が基板１０の半径に等
しいシート状の光ビームである。

【００２５】基板１０は反応管５の中にある基台９上に
載置されている。基台９は図示しない基板回転手段によ
り回転させられる。反応管５の側部には外部からの光ビ
ーム１１ｃが透過するビュポート６が設けられている。
また反応管５の頂部には基板１０に蒸着等の処理をする
ための原料ガスを供給する原料ガス口７が設けられ、ま
た下側部には反応管５の内部を真空に引くための真空ポ
ンプ口８が設けられている。

【００２６】本発明による光応用基板処理装置の第１の
実施例を図１に示す。この第１の実施例は、図１２に示
した光応用基板処理装置におけるシリンドリカルレンズ
３を通過した光ビーム１１ｃをさらに図１に示す変形シ
リンドリカルレンズ１５およびスリット１６を通過させ
るものである。

【００２７】変形シリンドリカルレンズ１５は、曲率半
径が円筒方向に連続的に変化して分布するシリンドリカ
ルレンズである。変形シリンドリカルレンズ１５を通過
した光ビームはスリット１６面上で符号１８に示すビー
ム形状を有する。このビーム形状１８の両側の境界１８
ａ、１８ｂは双曲線をなし、ビーム形状１８は頂部１８
ｃから底部１８ｄに向かう距離の逆数に比例して減少す
るようになっている。

【００２８】また、ビーム形状１８を有する光ビーム１
１ｄはスリット１６の長方形状の開口１７を通過し、基
板１０上で長方形状のビーム形状１９を有する光ビーム
１１ｅとなる。ビーム形状１９は基板１０の周辺部２０
から中心Ｏに向かう距離の逆数に比例して照度が低くな
っている。

【００２９】次に本実施例の作用について説明する。

【００３０】シート状の光ビーム１１が変形シリンドリ
カルレンズ１５を通過して、頂部１８ｃから底部１８ｄ
に向かう距離の逆数に比例して減少するビーム形状１８
を有する光ビーム１１ｄとなり、光ビーム１１ｄはスリ
ット１６を通過して基板１０の周辺部２０から中心Ｏに
向かう距離の逆数に比例して低くなる照度を有する光ビ
ーム１１ｅとなる。すなわち光ビーム１１ｅは図１６
（ｂ）に示すような照度分布を有する。

【００３１】本実施例の構成によれば、変形シリンドリ
カルレンズ１５およびスリット１６を通過する光ビーム
１１ｅが基板１０の中央部から周辺部に向かって図１６
（ｂ）に示すような照度分布を有するので、基板１０上
の照度を均一化させることができる。

【００３２】次に図２および図３を参照して本発明によ
る光応用基板処理装置の第２の実施例を説明する。

【００３３】図２において、光ビーム３１を発する光源
群３０は複数の等価な光源から構成され、この光源の個
数は基板１０の中央部３２に対応する部分３２ａから基
板１０の周辺部３３に対応する部分３３ｂに向かって増
加する。この光源個数の増加の仕方は図３に示すように
半径ｒの位置における個数がほぼ（ａ−１／ｒ）になっ
ている。なお、ａは図１６（Ｃ）に示す照度分布の一定
値に相当する定数である。そして各光源からの光束は互
いに重ならないように照射される。

【００３４】本実施例の構成によれば、光源の個数が基
板１０の中央部３２から周辺部３３に向かって図１６
（ｂ）に示すように増加し、各光源からの光束は重なら
ないように照射されるので、基板１０を均一な照度で照
射することができる。

【００３５】次に図４を参照して本発明による光応用基
板処理装置の第３の実施例を説明する。

【００３６】図４において、光源群３５は図２における
光源群３０と同様に複数の等価な光源から構成され、光
源の個数は基板１０の中央部３２に対応する部分３２ａ
から基板１０の周辺部３３に対応する部分３３ｂに向か
って半径ｒの位置における個数がほぼ（ａ−１／ｒ）に
なるように増加する。ただし、図２の場合と異なり、基
板１０の半径ｒの位置に対応する部分の各光源からの光
束は、基板１０の半径ｒの同一位置に重なるように照射
される。

【００３７】本実施例の構成によれば、基板１０の中央
部３２から周辺部３３に向かってほぼ（ａ−１／ｒ）に
なるように増加する光源の個数からなる光源３５を備
え、半径ｒの位置に対応する部分の各光源からの光束は
基板１０の半径ｒにおける同一位置に重なるように照射
されるので、基板１０を均一な照度で照射することがで
きる。

【００３８】次に図５を参照して本発明による光応用基
板処理装置の第４の実施例を説明する。

【００３９】図５において、強度が均一で長方形のビー
ム形状４１を有する光ビーム４０がスリット４２を通過
する。スリット４２は開口４３を有し、開口４３の両側
の境界４３ａ、４３ｂは頂部４３ｃから底部４３ｄに向
かって双曲線的に変化する境界線で構成される。光ビー
ム４０は基板１０上でビーム形状４４を有し、ビーム形
状４４は開口４３と相似である。開口４３の頂部４３ｃ
は基板１０上の中心部４４ｃに対応する。

【００４０】本実施例の構成によれば、スリット４２を
設けたので、基板１０を均一な照度で照射することがで
きる。

【００４１】以上の実施例はシート状の光ビームを用い
るものであったが次に点状の光ビームを走査する実施例
について説明する。

【００４２】まず図１４および図１５を参照して光ビー
ムを走査する場合の一般的なことを説明する。

【００４３】図１４において、回転ミラー５２が図示し
ないミラー走査手段によって駆動される。レーザ光源５
０から出射する光ビーム５１は回転ミラー５２によって
反射され、光ビーム５１は、回転ミラーが５２ａから５
２ｂに走査される間に５１ａから５１ｂに走査され基板
１０の中心部５４から周辺部５５へ移動する。

【００４４】図１５を参照して、走査される光ビーム５
１によって照射される基板１０上の照度について説明す
る。

【００４５】光ビーム５１が基板１０に単位時間あたり
に照射される面積Ｓは、Ｓ＝π・Δｒ^２＋２Δｒ・Δｌ＝２Δｒ・Δｌ（ΔｌがΔｒより十分大きいとき）＝（（ｒω）^２＋２ｒωｖ_θ＋ｖ^２）^１／２ここで、ｒωが０にほぼ等しいｖに比べて十分大きいな
らば、Δｌは近似的にｒωに等しくなる。

【００４６】したがって、基板１０上の照度Ｌ（ｒ）
は、Ｌ（ｒ）＝Ｉ（ｒ）・Δｓ／Ｓ＝Ｉ（ｒ）・Δｓ／（２Δｒ・Δｌ）＝π／２・Ｉ（ｒ）・Δｒ／Δｌ・・・・・・・（１）となる。ここで、Ｉ（ｒ）は半径ｒの位置に照射すると
きの光ビーム５１の放射強度、Δｓは光ビーム５１の断
面積、Δｒはこの断面積の半径、Δｌは基板１０上にお
ける光ビーム５１の単位時間当りのビームスポットの移
動距離、ωは基板１０の回転角速度、ｖは基板１０の外
からみたビームスポットの移動速度、ｖ_θ、ｖ_ｒは基板
１０に対するｖの接線成分と法線成分である。

【００４７】次に式（１）に基づいて、本発明による光
応用基板処理装置の第５の実施例を説明する。

【００４８】照度Ｌ（ｒ）がｒに依存しないように放射
強度Ｉ（ｒ）を基板１０上の半径ｒの位置に応じて変動
させるものである。放射強度Ｉ（ｒ）を半径ｒに応じて
変動させる手段として、半径ｒの位置に応じて透過率の
異なる櫛形フィルタや連続可変スリットを用いることが
できる。

【００４９】また、照度Ｌ（ｒ）をｒに依存しないよう
に放射強度Ｉ（ｒ）を変動させる他の手段として、パル
スレーザのパルス幅、パルス周波数、またはこれらの両
者を半径ｒの位置に応じて変化させることでもよい。

【００５０】次に、本発明による光応用基板処理装置の
第６の実施例を説明する。

【００５１】本実施例においては、照度Ｌ（ｒ）がｒに
依存しないように回転角速度ωの大きさを半径ｒの位置
に応じて変える。

【００５２】このために、光ビーム５１を基板１０の中
心部分５４と周辺部分５５の間を往復振動（ｖ_θ＝０、
ｖ＝ｖ_ｒ）させながら、移動距離Δｌ＝（（ｒω＋
ｖ_θ）^２＋ｖ_ｒ ^２）^１／２が半径ｒによらず一定になる
ように図示しない基板回転手段によって回転角速度ωを
制御する。なお、回転速度ｒωが移動速度ｖに比べて十
分大きい場合には、移動距離Δｌは回転速度ｒωにほぼ
等しくなるので、回転角速度ωは図１６（ｂ）に示すよ
うに半径ｒに反比例させればよい。

【００５３】また、回転角速度ωを一定にして、移動距
離Δｌが半径ｒによらず一定になるようにｖ＝ｖ
_ｒ（ｒ）を回転ミラー５２によって光ビーム５１を制御
することも可能である。

【００５４】なお、光ビーム５１の移動方向が半径方向
のみでない場合（ｖ_θ≠０）でも、移動距離Δｌ＝
（（ｒω＋ｖ_θ）^２＋ｖ_ｒ ^２）^１／２が半径ｒによらず
一定になるように、回転角速度ωを制御して照度Ｌ
（ｒ）が半径ｒに依存しないようにすることができる。
また、ｖ_ｒとωの両者を移動距離Δｌが半径ｒに依存し
ないように半径ｒに応じて変動させてもよい。

【００５５】本実施例によれば、照度Ｌ（ｒ）が半径ｒ
に依存せず基板上を均一に照射することができる。

【００５６】次に、照度以外のパラメータ（波長、入射
角、偏光性、光吸収率等）によって基板の処理能力（速
度）が異なることを利用した本発明による光応用基板処
理装置の実施例について説明する。

【００５７】まず本発明による光応用基板処理装置の第
７の実施例について説明する。

【００５８】本実施例は基板の表面励起を利用した気相
成長に関し、用いる光源は、基板の中心部から周辺部へ
照射するに従って波長λ（＝ｃ／ν）を短くできるよう
になている。この波長を可変にする手段として、光源と
基板の間に回折格子やプリズム等の分散素子をおき、波
長の選択をする。あるいは、光源として半導体レーザを
用い、温度制御によって波長を変える。また不連続のス
ペクトルを有する光源を用いる場合に、複数のフィルタ
で波長を選択してもよい。

【００５９】一般に、用いる光源の光子エネルギーＥ＝
ｈｃ／λの値が表面励起できるしきい値より大きいと
き、基板の薄膜成長速度は波長λが短いほど大きくな
る。従って、本実施例によれば、基板の中心部から周辺
部へ向かうに従って短い波長を選択することにより、基
板上に均一に気相成長をすることができる。

【００６０】次に、本発明による光応用基板処理装置の
第８の実施例について説明する。

【００６１】本実施例に用いる光源はレーザＡとレーザ
Ｂの２種類のレーザから構成される。レーザＡは気相成
長させる時の表面励起に有効な波長で発振するレーザで
あり、レーザＢはエッチンングを起こすのに有効な波長
で発振するレーザである。

【００６２】一般に、レーザＡとレーザＢを照射して気
相成長を行う時、薄膜成長速度は、レーザＡによる励起
効果とレーザＢによるエッチンング効果との差に依存す
る。ここで、基板の中心部から周辺部へ照射するに従っ
て、レーザＡの出力をレーザＢの出力よりもより大きく
する。このことにより、基板上に均一に気相成長をする
ことができる。

【００６３】次に、本発明による光応用基板処理装置の
第９の実施例について説明する。本実施例は光源の偏光
を選択することに関する。

【００６４】一般にＣＯ_２レーザを用いてＳｉ単結晶成
長させる場合、レーザの電場Ｅの偏光方向や入射角によ
って効率が異なる。Ｓｉ単結晶表面上の電場の大きさは
図６に示すように入射角θに依存する。図７にＳｉ単結
晶の成長速度と偏光の関係を示す。ここで、ｓ偏光（水
平偏光）を電場Ｅｓ、ｐ偏光（垂直偏光）の電場をＥ
ｐ、Ｅｐの法線成分をＥｐｐ、面上成分をＥｐｓ、Ｅｏ
を入射光の電場強度とすると、Ｅｓ＝Ｅｏｃｏｓθ、
Ｅｐｓ＝Ｅｏｓｉｎθｃｏｓθ、Ｅｐｐ＝Ｅｏｃｏｓ
^２θである。

【００６５】図８に本実施例に用いる光源の構成を示
す。図８において、レーザ光源５０からの線偏光の光ビ
ーム５１は偏光子５２によって円偏光の光ビーム５３に
なる。光ビーム５３は偏光子５４に入射して偏光子５４
の回転角φに応じて角度φだけ回転した線偏光の光ビー
ム５５となり、光ビーム５５が基板１０に照射される。

【００６６】Ｓｉの成長速度は次式で表される電場Ｅｅ
ｐｉに依存する。ここで、Ｅｅｐｉ＝Ｅｓ＋（２Ｅｐｓ＋Ｅｐｐ）＝Ｅｏｃｏｓφｃｏｓθ ＋Ｅｏｓｉｎφ（２ｓｉｎθｃｏｓθ＋ｃｏｓ^２θ）・・・（２）である。

【００６７】ｐ偏光（垂直偏光）を入射させた場合、θ
＝４５度で薄膜成長速度が最大になり、また結晶性も最
も良くなる。

【００６８】θ＝４５度のとき、式（２）はＥｅｐｉ＝１／２・Ｅｏｃｏｓφ＋３／２・Ｅｏｓｉｎφ となる。

【００６９】従って、基板上の半径ｒの位置によって、
半径ｒが大きいほどＥｅｐｉが大きくなるように角度φ
を制御することにより、基板上に均一に薄膜成長をおこ
なうことができる。

【００７０】なお、大きい基板を照射する場合はθ＝４
５度の条件を常には満たすことができない。そこで、基
板の中心部への照射のときなはθ＝４５±５度にして周
辺部になるほど４５度からのずれを大きくなるようにす
る。このための構成を図９および図１０に示す。図９は
基板の中心Ｏに対して光源５０と同じ側の基板半径部分
を照射する場合を示し、図１０は基板の中心Ｏに対して
光源５０と反対の基板半径部分を照射する場合を示す。

【００７１】次に、本発明による光応用基板処理装置の
第１０の実施例について説明する。本実施例は基板の光
吸収率を基板の面内で変えることに関する。

【００７２】赤外線レーザを照射して基板処理する場
合、（１）基板のドーピング量（不純物量）、（２）基
板温度、（３）視外線光や可視光の他のレーザを照射し
て電子ー正孔対の量等を変えること等によって基板上面
内の赤外線吸収率分布を図１６（ｂ）に示すように基板
の半径ｒ位置に応じて変える。

【００７３】（１）基板のドーピング量（不純物量）を変える場合Ｓｉ基板中、硼素（Ｂ）のドーピング量が増えると、Ｓ
ｉ基板中の電子−正孔対が増えて赤外線吸収量が増え
る。従って、基板の中心部でドーピング量を少なく、周
辺部でドーピング量を多くして基板上面内の赤外線吸収
率分布を図１６（ｂ）に示すようにする。

【００７４】（２）基板温度を変える場合基板の上方から熱線を照射して、図１６（ｂ）に示すよ
うな温度分布をつくる。これによりＳｉ基板中の電子−
正孔対の量の分布ができ赤外線吸収率分布ができる。

【００７５】（３）紫外線光や可視光の他のレーザを照射する場合図１１に示すように、基板を処理する赤外線レーザ６１
の他に発振波長λ＝５１４５または４８８０オングスト
ロームのＡｒ^＋レーザ６２を照射する。図１１で、符合
６３は赤外線を透過し紫外線光や可視光を反射するダイ
クロックミラーであり、符合６４、６５は全反射ミラー
である。赤外線レーザ６１およびＡｒ^＋レーザ６２から
の光ビームは同軸にそろえて照射される。

【００７６】なお、赤外線レーザ６１が強すぎると気相
中で原料ガス（ＳｉＨ_４等）が多光子吸収をして分解し
白粉（核）を発生してしまう。これを防ぐために、基板
下のサセプタが赤外線をよく反射するようにサセプタを
赤外線反射用の金蒸着をする。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ビームの強度を基板の中央部に対応する部分から周辺
部に対応する部分に向かって空間的または時間的に増加
させたので、基板上の照度を均一化する基板処理装置を
提供することができる。また、光ビームの照射位置に対
する基板の相対速度を基板の中央部に対応する部分から
周辺部に対応する部分に向かって減少させたので、基板
上の照度を均一化することができる。また、光ビームと
基板との相互作用が基板の中央部に対応する部分から周
辺部に対応する部分に向かって光学的に活性となるよう
に光ビームが異なる波長または偏光を有するので、基板
上の気相成長を均一に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光応用基板処理装置の第１の実施
例の概略を示す図。

【図２】本発明による光応用基板処理装置の第２の実施
例の光源の概略を示す図。

【図３】図２における基板上の照射分布を示す図。

【図４】本発明による光応用基板処理装置の第３の実施
例の光源の概略を示す図。

【図５】本発明による光応用基板処理装置の第４の実施
例の概略を示す図。

【図６】照射光の電場強度と偏光、入射角の関係を示す
図。

【図７】照射光の偏光および入射角とＳｉの気相成長速
度の関係を示す図。

【図８】本発明による光応用基板処理装置の第９の実施
例の概略を示す図。

【図９】第９の実施例において約４５度の入射角度θで
照射する構成を示す図。

【図１０】第９の実施例において約４５度の入射角度θ
で照射する他の構成を示す図。

【図１１】本発明による光応用基板処理装置の第１０の
実施例の概略を示す図。

【図１２】シート状の光ビームを照射する気相成長装置
の一般的な構成を示す図。

【図１３】シート状の光ビームで照射された基板上の照
射部分を示す図。

【図１４】光ビームを走査して照射する気相成長装置の
一般的な構成を示す図。

【図１５】走査光ビームのスポットの基板上の移動を説
明する図。

【図１６】光ビームに対して相対的に回転する基板上の
基板半径ｒと照度分布（ａ）と、基板上の基板半径ｒに
対して補正すべき照射強度の分布、補正すべき照射時
間、補正すべき吸収率分布等（ｂ）、および（ａ）で示
す分布が（ｂ）で示す分布によって補正された結果
（ｃ）を各々示す図。

【符号の説明】

１光源２ビームエクスパンダ３シリンドリカルレンズ５反応管６ビュポート１０基板１５変形シリンドリカルレンズ１６スリット４２変形スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近江隆夫神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームに対して相対的に基板を回転させ
光ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピン
グ、クリーニング等の所定の処理をする光応用基板処理
装置において、前記光ビームの強度を基板の中央部に対
応する部分から周辺部に対応する部分に向かって空間的
または時間的に増加させたことを特徴とする光応用基板
処理装置。
【請求項２】光ビームに対して相対的に基板を回転させ
光ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピン
グ、クリーニング等の所定の処理をする光応用基板処理
装置において、光ビームの照射位置に対する基板の相対
速度を基板の中央部に対応する部分から周辺部に対応す
る部分に向かって減少させたことを特徴とする光応用基
処理長装置。
【請求項３】光ビームに対して相対的に基板を回転させ
光ビームを照射して薄膜成長、エッチング、ドーピン
グ、クリーニング等の所定の処理をする光応用基板処理
装置において、光ビームと基板との相互作用が基板の中
央部に対応する部分から周辺部に対応する部分に向かっ
て光学的に活性となるように光ビームが異なる波長また
は偏光を有すること、あるいは基板が光吸収率分布をも
つことを特徴とする光応用基板処理装置。