JPS5850737A - 半導体素子の製造装置 - Google Patents

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】 この発明祉大規模集積半導体回路（ＬＳＩ）素子などの
ｈ暫産集積化された半導体素子を製造する新規な製造装
置に関するものである。

従来、ＬＳＩ素子などの高密度集積化された半導体素子
を製造する場合にＬ１塵埃の極めて少ない空気清浄室内
において、半導体素子を形成すべきシリコン、ヒ化カリ
クムなどからなる半導体基板（以下「被処理基板」と呼
ぶ）の主面上に所望の被膜全成膜する成膜工程、被処理
基板の主面部にＦｌ＋望の不純物拡散層を形成する不純
物拡散工程、被処理基板に残留した熱応力を除去するア
ニール工程などの製造工程毎に、尚該工程に用いる製造
装ｍを配置し、各製造工程で処理された被処理基□・、 板をテフロンなどのプラス、チックからなるケースやラ
ックに移し換えて次工程へ搬送されていた０まだ、必要
に応じて被処理基板の成膜状態、不純物拡散層のシート
抵抗、主面上のｍ埃、異瞼などの発生状態などを調べる
ためにモニタリング検査が行なわれていた。このような
場合には、特に高密度集積化されたＬＳＩ素子では、被
処理基板の移し換え時、搬送時およびモニタリング検査
時での治工具や作業省に起因する麺塊ｒｃよる被処理基
板の欠陥が生じやすく、この欠陥によって製品歩留りが
低下していた。

この発明は、上述の点に銖みてなされたもので、ｂｒ望
の真空度になし得る容器内に被処理基板を収容保持した
状態で、上記容器内に設けられた電子ビーム源もしくは
イオンビーム源から放射され電磁場レンズおよび荷電ビ
ーム偏向平段によって加速収束偏向された電子ビームも
しくはイオンビームまたは上記容器内に導入されレーザ
ー偏向手段によって偏向されたレーザー光を上記被処理
基板の主面に走査照射させて上記被処理基板の上記主面
に成膜処理、不純物拡散処理およびアニール処理を連続
して行い得るようにし、かつ上記被処理基板の上記主面
の状態のモニタリング検査を非接触的に行い得るように
することによって、外部塵埃による被処理基板の欠陥の
発生を抑制した半導体素子の新規な製造装置を提供する
ことを目的とする。

図はこの発明の一実施例の半導体素子の製造装置の構成
を模式的に示す栴成図である。

図において、（１）はこの実施例の本体容器で、この本
体容器（１）は、電子ビームを放射する電子ビーム源（
２）およびイオンビームを放射するイオンビーム源（３
ｉが配置された荷電ビーム源室（１ａ）と、電子ビーム
源（２）が放射する電子ビームまたはイオンビーム源（
３１が放射するイオンビームを加速収束する電場レンズ
（４）、更にこの加速収束された電子と−を収束する山
場レンズ（５）お よびこの磁場レンズ（５）で収束された電子ビームまた
はイオンビームを偏向ｉｉＬ＆、偏向コイルなどの荷電
ビーム偏向手段（６）が配置された荷電ビーム制６１室
（１１））と、被処理基板（１００）が収容保持された
基板収容ｗ＜ｌｅ、）とで＊成されているｏ（７）およ
び（３）はそれぞれ荷電ビーム源室（１ａ）と荷電ビー
ム制御室（１１））との間の仕切り壁および荷電ビーム
制御室（ｌｂ）と基板収容室（ｌＯ）との間の仕切りｌ
ｉＫ設けられこれらの室（ｌａ）、　（１’ｂ）および
（ＩＣ）内をそれぞれ所望の真空度に排気できるような
形状の小さいアバ−チーである。アパーチャー＋８１　
Ｋは荷電ビーム制御室（１ｂ）と基板収容室（ＩＣ）と
を完全に分離できるエアロツク弁（図示せず）が設けで
ある。

なお、電子ビーム源（２）は両アパーチャー（１）およ
び（８）の中心を通る線上の荷電ビーム原意（ｌａ）の
上部に固定されており、イオンビーム源（３）はイオン
ビームな被処理基板（１００）　Ｋ照射さ妊ないと龜に
は“アパーチャー（７）上からはずれ九位置に設置され
照射させる際にはアパーチャー（７）上の一点鎖線で示
す（３５の位置に平行移動させられる。一点鎖線で示す
＋９１＆ｉ電子ビーム源（２）ｔたはイオンビーム源（
３）から放射される電子ビームまたはイオンビームが通
過する荷電ビーム路である６　（ｌｏａ）、　（ｌｏｂ
）および（１０ａ）はそれぞれ荷電ビーム源室Ｃ１＆）
、荷電ビーム制御室（１ｂ）および基板収容室（１０）
に連結されこれらの室（ｌａ）、’（ｌｂ）および（ｌ
ａ）内を所望の真空度に排気する真空装置である。（１
１）は基板収容室（１ｃ）の外部に設けられたレーザ発
振器で、このレーザー発振器（ＩＩ）が出力するレーザ
ー光は基板収容室（ＩＣ）の上部側壁に設けられた透明
窓Ｑ２１を通して基板収容室（ＩＣ）内に導入され反射
・スプリット用のハーフミラ−（１′４で偏向され集光
レンズ幀を通して被処理基板（１００）の主面上を走査
照射するよう罠なっている０なお、ハーフミラ−錦およ
び集光レンズ（１４）は、レーザー発振器（１１）のレ
ーｆ−出力光を被処理基板（１００）に照射させカいと
色には被処理基板（１００）の上方からはずれた位置に
設置され照射させる際には被処理基板（１００）の上方
の一点鎖線で示す（１メおよび（１４）の位置に平行移
動させられる。（１６）はハーフミラ−ＤＪを機械的に
高速度かつ高精度圧制御するミラー制御機構、幀は両ア
パーチャー（７）および（８）の中心を通る線すなわち
荷電ビーム路（９）と交差する基板収容室（１Ｃ）の底
部に設けられ表面上に被処理基板（１００）を真空吸着
して保持する基板保持台であるｏ　Ｏ’６は基板収容室
（１Ｃ）の底部の側壁を貫通しこの収容室（ｌｃ）に一
方の側面側が連通ずるように設けられた真空ノ（ツファ
ー室、州は真空バッファー室ａ乃の他方の側面側に連通
ずるように設けられ上面部に被処理基板（１００）が導
入される開口部を有する基板導入室、（１８ａ）は基板
導入室（１′６の上記開口部を気密に閉鎖することがで
きる扉、０８は基板収容室（ｌｃ）と真空バッファー室
（１７）との連通部に設けられたエアロツク弁、翰は真
空バッファー室（Ｉ７）と基板導入室（１１９との連通
部に設けられたエアロツク弁である。なお、これらのエ
アロツク弁（ＩＩおよび−を交互に開閉することＫよっ
て、基板収容室（１ｃ）内の真空度を低下させることな
く、基板導入重輪内の被処理基板（１００）を真空バッ
ファー室（Ｉ７）内を通して基板収容室（１ｃ）内へ挿
入したり、または基板収容室（ｌｃ）内の被処理基板（
１００）を真空バッファー呈◎η全通して基板導入室＋
１１９内へ引き出したりすることができるようになって
いる。（２１）ａ基板収容室（ｌｃ）に連結されこの収
容室（ユＣ）内へ高純度の酸素、フレオン、窒素などの
ガスを供給するガス供給装置、翰は基板収容室（１ｃ）
内に設けられこの収容室（ｌｃ泊にガス供給装置体υか
ら供給されたガスをプラズマにするプラズマ形成用電極
である。（２３１ｕ基板収容室（ＩＣ）内に移動可能な
ように設けられ被処理基板（１００）の主面部の成膜状
態、不純物拡散層のシート抵抗、主面上の塵埃、異物な
どの発生状態などを非接触的にモニタリング検査する検
査装置で、この検査装置−は被処理基板（１００）をモ
ニタリング検査するときに社、被処理基板（１００）の
上方の一点鎖線で示す−の位置に移動させられる。

（財）は電場レンズ（４）、磁場レンズ（６）および荷
電ビーム偏向手段（６）Ｋ接続され電子ビーム源（りｉ
ｔたはイオンビーム源（３）から放射される荷電ビーム
の加速収束偏向を制御する荷電ビーム制御装置。（２５
ａ）。

（２５１））および（２５０）はそれぞれ電子ビーム源
（２）、イオンビーム源（３）およびレーザー発振器（
ｉｔ）に接続された直流高圧電源、翰はプラズマ形成用
電極（５）に接続されたプラズマ発生用電源である。（
財）および（ハ）はそれぞれ検査装置（２）に接続され
検査装置（財）の検査結果を表示するモニター用ＴＶｉ
ｉｉ倫管および検査装置ｉｔ−の検査結果を集積するデ
ータロガ−で、このデータロガ−（２８１ａこれに集積
されたデータをその基準値と比較して処理上のＮｏｅＧ
ｏの判定を行い、この判定結果を直流高圧電源（２５ａ
）、　（２５ｂ）および（２５ｃ）　、並びに／ラメ１
発生用電源翰にフィードバックして処理条件の最適化を
行うことができるようになっている。

このように構成されたこの実施例の装置では、基板収容
室（１Ｃ）内に保持された被処理基板（１００）の主面
部に窒化膜もしくは酸化膜を成膜する場合には、基板収
容室（ＩＣ）内へガス供給装置（２１１から窒素もしく
は酸素を注入し、この窒素もしくは酸素の雰囲気中にお
いて、電子ビーム源（２）から放射され電場レンズ（４
）、磁場レンズ（５）および荷電ビーム偏向手段（６）
Ｋよって加速収束偏向された電子ビームを被処理基板（
１００）の主面部に走査照射させて行うか、またはアパ
ーチャーＱｌ＋）をエアロツク弁（図示せず）で閉鎖し
、基板収容室（１ｃ）内へガス供給装置（２υから注入
された窒素もしくは酸素をプラズマ形成用電極−によっ
て窒素もしくは酸素の活性ラジカルが多く存在するプラ
ズマ状態にして、被処理基板（１００）の主面部にプラ
ズマ成膜を行うか、更にレーザー発振器（ｉｌｌから出
力されミラー制御機構０ｆｆｌで駆動されたハーフミラ
−＋１１によって偏向されたレーザー光を被処理基板（
１００）の主面部に走査照射させて行うことができる。

また、これと同様に、基板収容室（ｉｃ）内を酸素もし
くはフッ素の活性ラジカルが多く存在する登プラズマ状
態にして、被処理基板（１００）の主面部をプラズマエ
ツチングすることも、ハーフミラ−（１ｍによって偏向
されたレーザー光を被処理基板（１００）の主首部に成
膜された窒化膜に走査照射させてこの窒化膜の不要部分
を直接エツチングすることもできる。

また、被処理基板（１００）の主面部に不純物拡散層を
形成する場合には、イオンビーム源（３）から放射され
電場レンズ（４）、磁場レンズ（６）および荷電ビーム
偏向手段（６）によって加速収束偏向された不純物イオ
ンビームを被処理基板（１００）の主面部に走査照射さ
せ、木綿物イオンを注入させて行うことができる。また
、被処理゛基板”（ｘ６ｏ）の主面部に残留した熱応力
を除去するアニールの場合には、被処理基板（１００）
の主面部に、電子ビーム源（２）から放射され電場レン
ズ（４）、磁場レンズ（５）および荷電ビーム偏向手段
（６）によって加速収束偏向された電子ビーム、または
レーザー発振器（ＩＩ）から出力されミラー制御機栴輛
で駆動されたハーフミラ−０３）によって偏向されたレ
ーザー光を走査照射させて行うことができる。更Ｋ、検
査装置−を用いて、被処理基板（１００）の主面部の成
膜状態、不純物拡散層のシート抵抗、土面上の塵埃、異
物々どの発生状態などを非接触的にモニタリング検査す
ることができ、この検査結果をモニター用ＴＶ画像管し
ηに表示するとともにデーターロガー′（ハ）に集積し
、この集積されたデータをその基準値と比較して、処理
条件の最適化を行うことができる。

このように１被処理基板（１００）を基板収容室（ｌｃ
）内に保持した状態のままで、被処理基板（１００）の
主面部に成膜処理、不純物拡散処理お上びアニール処理
を連−して行うことができる上に、被処理基板（１００
）の主面部の状態のモニタリング検査も行うことができ
るので、外部の塵埃によって被処理基板（１００）に欠
陥が発生するのを抑制することができる。

以上、説明したように、この発明になる半導体素子の製
造装置では、所望のガスの雰囲気または所望の・ガスの
プラズマ雰囲気になし得る容器内圧半導体素子を形成す
べき半導体基板を収容保持した状態で、上記容器内に設
けられた電子ビーム源もしくはイオンビーム源から放射
され電磁場レンズおよび荷電ビーム偏向手段によって加
速収束偏向された電子ビームもしくはイオンビームまた
は上記容器内に導入されレーザー偏向手段によって偏向
されたレーザー光を上記半導体基板の主面に走査照射さ
せて上記半導体基板の上記主面に成膜処理、エツチンー
グ処理、不純物拡散処理１．およびアニール処理を行う
ことができ、また上記プラズマ雰囲気を用いてプラズマ
加工を施すこともでき、史にプラズマ雰囲気中でレーザ
ー光を用いてプラズマ加工の加速または部分的加工もで
睡るｏしかもこれらの処理加工を一つの容器内で途中外
気に触れさせること人く遂行できるので品質の向上、工
程の迅速化を達成できる０その上、上記半導体基板の上
記主面の状態のモニタリング検査を非接触的に行うこと
ができるので、外部の塵埃によって上記半導体基板に欠
陥が発生するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例の半導体素子の製造装置の構成
を模式的に示す構成図である。 図において、（１）は本体容器、（ｌａ）は荷電ビーム
源室、（ｌｂ）は荷電ビーム制御室、（１０）は基板収
容室、（２）社電子ビーム源、（３）はイオンビーム源
、（４）は電場レンズ、（６）は磁場レンズ、（６１は
荷電ビーム偏向手段、（７）および（８）はアパーチャ
ー、（ｌｏａ）。 （ＩＯｂ）および（１０ｃ）は真空装置、（ｌ（至）は
ハーフミラ−（レーザー偏向手段）　、Ｑｆｉｌはミラ
ー制御機構（レーザー偏向手段）、（１７）およびＱ＠
はそれぞれ真空バッファー室および基板導入室（基板挿
入手段）、（１９）および（財））はエアロツク弁（基
板挿入手段）、クリはガス供給製置、翰はプラズマ形成
用電極、（至）は検査装置、（ｌｏｏ）ｕ被処理基板（
半導体基板）である〇 手続補正書（自発） 昭和５７年１　Ｊ！１　日 １、事件ノ表示特願昭””−”’Ｗ’号２、発明の名称
　　　半導体素子の製造装置３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄お
よび図面の簡単な説明の欄。 ６、補正の内容 ｆｌｌ　　明細書の特許請求の範囲を全文別紙のとおり
に訂正する０ （２）明細書の第４頁第１４行、第１３頁第１０行、第
１４頁第１４行および第１４頁第１５行に「レーザ光偏
向手段」とあるのを「レーザ光位置制御手段」と訂正す
る。 （３）同、第４頁第１５行、第１１頁第２行〜第３行お
よび第１１頁第８行〜第９行、第１２頁第５行に「偏向
」とあるのを「位置制御」と訂正する。 （４）同、第７頁第５行に「偏向」とあるのを「反射位
置制御」と訂正する。 ７、添付書類の目録 訂正後の特許請求の範囲を示す書面　　１通以上 特許請求の範囲 （１１電子ビームを放射する電子ビーム源およびイオン
ビームを放射するイオンビーム源が配置された荷電ビー
ム源室と、上記電子ビーム源が放射する電子ビームまた
は上記イオンビーム源が放射するイオンビームを加速収
束する電磁場レンズおよびこの加速収束された電子ビー
ムまたはイオンビームを偏向する荷電ビーム偏向手段が
配置された荷電ビーム制御室と、半導体素子を形成すべ
き半導体基板が収容保持された基板収容室とが順次隣接
して設けられ上記各室が上記電子ビームまたは上記イオ
ンビームを通し得るアパーチャーを介して連通しかつ上
記荷電ビーム制御室と上記基板収容室との間のアパーチ
ャーを閉鎖できるように構成された本体容器、上記各室
に連結され上記各室内を所望の真空度に排気する真空装
置、上記基板収容室内に設けられこの室内に導入された
レーザー光を位置制御するレーザ光位置制御手段、上記
基板収容室に連結されこの室内に所望ガスを供給するガ
ス供給装置、上記基板収容室内圧設けられこの室内に上
記ガス供給装置から供給された上記所望ガスをプラズマ
にするプラズマ形成用電極、上記基板収容室内へこの室
内の雰囲気を実質的に変更することなく上記半導体基板
を挿入可能な基板挿入手段、および上記基板収容室内に
移動可能なように設けられ上記半導体基板の主面の状態
を非接触的に検査する検査装置を備え、上記電子ビーム
源もしくは上記イオンビーム源から放射され上記電磁場
レンズおよび上記荷電ビーム偏向手段によって加速収束
偏向された電子ビームもしくはイオンビームまたは上記
基板収容室内に導入され上記レーザー光位置制御手段に
よって位置制御されたレーザー光を上記半導体基板の上
記主面に走査照射させて上記半導体基板の上記主面に成
膜処理、不純物拡散処理、アニール処理、およびプラズ
マ加工を連続して行い得るようにし、かつ上記検査装置
を用いて上記半導体基板の上記主面の状態のモニタリン
グ検査を非接触的圧行い得るようにしたことを特徴とす
る半導体素子の製造装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１１　１を子ビームを放射する電子ビーム源およびイ
   オンビームを放射するイオンビーム源が配置された荷電
   ビーム源室と、上記電子ビーム源が放射する電子ビーム
   または上記イオンビー・ム源が放射するイオンビームを
   加速収束する電磁場レンズおよびこの加速収束された電
   子ビームまた社イオンビーームを偏向する荷電ビーム偏
   向手段が配置された荷電ビーム制御室と、半導体素子を
   形成すべき半導体基板が収容保持された基板収容室とが
   順次隣接して設けられ上記各室が上記電子ビームまたは
   上記イオンビームを通し得るアパーチャーを介して連通
   し、かつ上記荷電ビーム制御室と上記基板収容室との間
   のアパーチャーを閉鎖できるように構成された本体容器
   、上記各室に連結され上記各室内を所望の真空度に排気
   する真空装置、上記基板収容室内に設けられこの室内に
   導入されたレーザー光を偏向するレーザー偏向手段１．
   上記基板収容室に連結されこの室内に所望ガスを集結す
   るガス供給装置、上記基板収容室内に設けられこの室内
   に上記ガス供給装置から供給された上記所望ガスをプラ
   ズマにするプラズマ形成量！極、上記基板収容室内へこ
   の室内の雰囲気を実質的−変更することなく上記半導体
   基板を挿入可能な基板挿入手段、および上記基板収容室
   内に移動可能なように設けられ上記半導体基板の主面の
   状態を非接触的に検査する検査装置を備え、“上記電子
   ビー、ム源もしくは上記イオンビーム源から放射され上
   記電磁場レンズおよび上記荷電ビーム偏向手段によって
   加速収束偏向された電子ビームもしくはイオンビームま
   たは上記基板収容室内に導入され上記レーサー偏向手段
   によって偏向されたレーザー光を上記半導体基板の上記
   主面に走査照射させて上記半導体基板の上記主面に成膜
   処理、不純物拡散処理、アニール処理、およびプラズマ
   加工を連続して行い得るようにし、かつ上記検査装置を
   用いて上記半導体基板の上記主面の状態のモニタリング
   検査を非接触的に行い得るようにしたことを特徴とする
   半導体素子の製造装置。