JPS59194425A - 光化学気相成膜装置 - Google Patents

光化学気相成膜装置

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JPS59194425A
JPS59194425A JP6855283A JP6855283A JPS59194425A JP S59194425 A JPS59194425 A JP S59194425A JP 6855283 A JP6855283 A JP 6855283A JP 6855283 A JP6855283 A JP 6855283A JP S59194425 A JPS59194425 A JP S59194425A
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JP
Japan
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light beam
substrates
substrate
reaction chamber
light
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Pending
Application number
JP6855283A
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English (en)
Inventor
Kuniaki Miyake
邦明 三宅
Hiromi Ito
博巳 伊藤
Masahiro Hatanaka
畑中 正宏
Hideaki Itakura
秀明 板倉
Kenji Takayama
健司 高山
Keiji Fujiwara
啓司 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS59194425A publication Critical patent/JPS59194425A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/483Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using coherent light, UV to IR, e.g. lasers

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光照射によるエネルギーを利用して光化学的
に反応気体を分解せしめ、その反応によって反応気体中
に置かれた基板上に半導体膜や絶縁膜、金属膜などの薄
膜を堆積させる光化学気相成膜装置、いわゆる光化学C
VD(ChemicalVapour Deposit
ion)装置に関するものである。
〔従来技術〕
近年、LSIなどの半導体装置の高集積、微細化に伴っ
て半導体製造工程における処理温度の低温化が要望され
、その薄膜形成技術として光化学CVD法を用いた成膜
装置が研究開発されている。
従来の光化学CVD法を用いた成膜装置は、第1図に示
すように、ランプなどの光源(1)と、この光源(1)
から放射される光によって反応気体を反応させる反応室
(2)を備え、反応室(2)の気体導入口(4)よシ導
入される反応気体の流れに対し、基板GO)を平行に反
応室(2)内に配置し、その上方から入射窓(3)を通
してくる光源(1)の光を励起光とし反応気体および基
板a0面上に照射せしめる。この光照射によって反応気
体は光化学的に分解し、その反応によシ反応気体中に置
かれた基板aQ上に膜を堆積させるように構成されてい
る。なお、第1図中、(5)は反応室(2)内を低圧化
させるための排気口であシ、真空系に連通しである。
しかしながら、このような従来の装置においては、光源
からの光が反応室内の反応気体および基板に対して上方
よシ照射されているため、1回の堆積膜たシの処理基板
数が少なくなシ、またその処理基板数を増加させようと
すれば、反応室の拡大および光源数の増加が必要となシ
、量産用としては実用的ではないという不具合があった
〔発明の概要〕 本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、光源とし
てレーザ光の如き直進性でかつ集束性にすぐれた光ビー
ムを放射する光源を用い、この光源より放射される光ビ
ームを板状などの所定形状の光ビームに整形して、基板
を、整形された光ビームの照射方向に対して水平に配置
することによシ、堆積膜厚の基板間における均一性を損
なうことなく、処理基板数を格段に増大させることので
きる光化学気相成膜装置を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。
〔実施例〕
第2図は本発明において用いる光ビームの整形方法の一
例を示す光学系の概略図である。同図において、αυは
レーザ光の如き直進性でかつ集束性にすぐれ庭先ビーム
を放射する光源としてのレーザ光源であシ、このレーザ
光源(Iυよシ放射されるレーザ光ビーム(以下、光ビ
ームと称する)(13の形状は断面が矩形状を有してい
る。この光ビーム(1のは、凹型レンズ(13−1)、
凸型レンズ(13−2)からなるビームエキスパンダ(
131で所定の径に拡げられて、更に直進性が良くなシ
、半円筒状凸型レンズαQに入る。そしてこの凸型レン
ズ(16)で集束して。
更に棒状凹壓レンズαηを通すことにより、図示する点
線のような板状の光ビームα枠に整形される。
なお、この整形された板状光ビーム(18は、後述する
如く1反応室内に励起光として照射される。
第3図は第2図の板状光ビームを利用した本発明の一実
施例による光化学気相成膜装置の概略構造を示す断面図
であシ、同図において第2図と同一または相当部分は同
一符号を付しである。αaはビームエキスパンダ(13
にて拡大されるレーザ光源住υからの矩形状の光ビーム
0aを2つの方向に反射させる反射鏡、(15a) 、
 (15b)は反射鏡α荀で反射される各々の光ビーム
(1のを、半円筒状凸形レンズ(1(i)。
棒状凹型レンズ(17)に導くだめの反射鏡であシ、レ
ーザ光源aυの光ビームa渇の光軸と反射鏡(14)お
よび(15a) 、 (15b)の中心軸は一致させで
ある。なお、レーザ光源αυとして所定幅の光ビームが
得られる場合は、ビームエキスパンダ(13を省いても
よい。
また、Qυは前記各棒状凹型レンズ(17>で整形され
た直進性のよい板状光ビームQ8がそれぞれ照射される
円筒状の反応室であシ、この反応室(21)の入射側に
は前記板状光ビームQ8に対応してそれぞれ入射窓(2
2a) 、 (22b)が設けられ、これら入射窓(2
2a)。
(22b)は使用する光ビー今の波長に対して透明な材
質で作られている。また、反応室Qυの内部には、各板
状の光ビームHの光軸および反応気体の流れに対し、複
数の基板(至)を水平に配列して支持するように設けら
れた支持台(23−1)〜(23−3)からなる基板支
持装置(ハ)が配置され、これら支持台(23−1)−
(23−3)は板状の光ビームa(至)の両側において
各々の基板(至)を水平に支持するものとなっている。
さらに、反応室(21>には、入射窓(22m) 、 
(22b)と反対側の中央部分に気体導入口(24)が
設けられ、そして該気体導入口(至)と離れた上、下側
方の端部に排気口(25a) 、 (25b)が設けら
れていて、反応室C!η内には反応気体供給源(図示せ
ず)よシの反応気体が気体導入口124)を通して各々
の基板(至)面上に流れるように、導入されるとともに
、その圧力を排気口(25a) 、 (25b)を通し
て真空系によシ低王化するものとなっている。
さらに、反応室C212の入射側に設けられた入射窓(
22a) 、 (22b)には、その面への膜堆積によ
る光ビームのエネルギーの供給が阻害されるのを防ぐた
めに、励起光を吸収せずかつ堆積反応に影響を与えない
不活性気体が各気体導入口(26m) 、 (26b)
よシ導入されている。また、反応室t21)の外周部に
は、堆積時の膜質の向上および化学反応の補助のための
基板用低温加熱部(5)が設けられている。
なお、反応室Qυおよび基板支持装置(ハ)の材質は、
堆積時の温度において基板および堆積膜に対して有害な
汚染を生じさせないものであればよい。第3図中、 a
傷はレーザ光源aυおよび各光学系を収容する光源室で
ある。
次に上記実施例の動作について説明する。ここで、レー
ザ光源aυよシ矩形状の光ビーム(lのが放射されると
、この光ビームQBはビームエキスパンダ(131で所
定径に拡大され、さらに反射鏡αaによシ2りの方向に
反射される。この光ビームは、各反射鏡(15a) 、
 (15b)にてそれぞれ反射されるとともに半円筒状
凸型レンズ(lE9によシ集束され、さらに棒状凹型レ
ンズ(17)によって直進性のよい板状の光ビーム(1
81に整形される。そして、この整形された板状の光ビ
ーム(L樟はそれぞれ入射窓(22m ) 、 (f2
b)を通して反応室01)内に照射されるものとする。
しかして、反応室Qυ内に気体導入口I24)よシ反応
気体を導入して流し、かつ排気口(25a) 、 (2
5b)よシ排気しながら反応室Qυ内の気体圧力を一定
の圧力に保つ。その後、前述の整形された板状の光ビー
ムQglを反応室Q1)内に照射させると、この光ビー
ムα樽は各支持台(23−1)〜(23−3)にそれぞ
れ水平に配置された基板−の配列方向に沿って直進する
。これによシ、その光ビームQlが励起光として照射部
分の反応気体の光化学分解を生起せしめ、その反応によ
って各基板(至)の面上に膜が堆積されることになる。
したがって、上記実施例によると、反応室Qυ内の反応
気体中に置かれた各々の基板(至)が、板状の光ビーム
(1槌の光軸および反応気体の流れに対して、水平に配
置されるとともに、該光ビームα槌の両側に設置される
ため、反応室Ctt内の空間を有効に利用でき、1回の
堆積膜たシの処理基板数を格段に増加させることができ
る。さらに、反応室CI)内の反応気体は板状の光ビー
ムα樟と各々の基板(7)との間の空隙部において光化
学分解し、堆積に寄与するため、反応気体の供給量およ
び反応室Q1)内の圧力を適当に調整することによって
、堆積膜厚の各基板面上における均一性が実現できる。
また、上記実施例において、反応気体は入射窓(22m
)、(22b)とは反対側に配置された気体導入口(財
)より各基板(至)面上に流れるように導入され、排気
口(25a)、(25b)から排気されている。光化学
の基本原理であるグロットウスードレイパ−(Grot
thus−Draper )の法則によれば、光化学反
応を生起させるのは、反応系に吸収された光だけであシ
、また、ランバート−ベール(Lambert−Bee
r )の法則によれば、吸収係数が一定であれば、光が
媒質の中を直進するにつれて、その強度は指数関数的に
減少する。さらに、光化学CVD法においては、通常の
堆積条件において堆積速度は励起光の強度に対して単調
に増加する。以上の点によシ、前述のように1反応気体
を入射窓(22m) 、 (22b)と反対側の導入口
(財)から導入して排気口(25m) 、 (25b)
よシ排気するように構成すれば、反応気体の流れについ
て上流側に置かれた各基板(至)の堆積速度と下流側の
それとの差を減少させることができる。すなわち、上記
のような反応気体の導入方法を用いれば、反応気体の上
流側において、未反応の分子が豊富にある領域では励起
光強度は弱く、反応の進行は遅いが、下流側で反応種の
濃度が減少する領域では励起光強度が増大して、反応の
進行が促進され、結果的に反応気体の流れ方向について
の基板間の堆積速度の差は減少する。
このような方法は、熱分解CVD法において反応気体下
流側の温度を意識的に増大させて基板間の堆積速度の差
を減少させる手法と同様のものである。
また、光CVD法においては、励起光の入射窓(22a
)、(22b)に膜堆積が起こると、励起エネルギーの
供給が阻害され、悪影響を及はすが、上記実施例のよう
に、励起光を吸収せずかつ堆積反応に影響を与えない不
活性気体をその導入口(26m)および(26b)より
導入すれば、流量や気体の種類を適当にすることによシ
、反応気体と入射窓(22a)。
(22b)との接触を低減させる効果があシ、上記の問
題を克服できる。なお、励起光との波長として2ooo
X以上のいわゆる真空紫外領域のものを使用する場合、
光源室員は窒素、アルゴンなどの非吸収性の気体で置換
する必要がある。
上記実施例ではレーザ光源が1つの場合について示した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、2つ以上
のレーザ光源を用いたシ、また光源としてはレーザ光源
の他に、直進性でかつ集束性にすぐれた光ビームを放射
する通常の光源を使用したシすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように9本発明によれば、光源よシ放射さ
れる直進性でかつ集束性にすぐれた光ビームを板状など
の所定形状に整形し、その整形した光ビームを励起光と
して反応室内に照射するとともに、その光ビームおよび
反応気体の方向に対して基板を水平に配置するようにし
たので、反応室内の空間を有効に利用できる。したがっ
て、堆積膜厚の基板間における均一性を損なうことなく
1回の堆積当シの処理基板数を格段に増加させることが
可能になシ、量産性にすぐれた光化学気相成膜装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1口拡従来の光化学CVD法を用いた成膜装置の概略
図、第2図は本発明の実施例に一供する光ビームの整形
方法の一例を示す光学系の概略図、第3図は本発明の一
実施例による光化学気相成膜装置の概略断面図である。 ao・・・・レーザ光源、(1つ・・・・光ビーム、α
Q・・・・ビームエキスパンダ、 (14)・・・・反
射鏡、(15a5.(15b)・・・・反射鏡、α6)
・・・・半円筒状凸型レンズ、(I7)・・・・棒状凹
型レンズ、α棒・・・・板状の光ビーム、a→・・・・
光源室、(20−−’−−反応室、(22a)、(22
b)・・・・入射窓、(ハ)・・・・基板支持装置、(
2)・・・・気体導入口、(25a)、(25b)・・
・・排気口、(26m)、(26b) ・・・・気体導
入口、(社)・・・・基板用低温加熱部、(至)・・・
・基板。 代理人 大岩増雄 第1頁の続き 0発 明 者 藤原啓司 伊丹市瑞原4丁目1番地三菱電 機株式会社エル・ニス・アイ研 究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直進性でかつ集束性にすぐれた光ビームを放射す
    る光源と、前記光源よシ放射される光ビームを所定の形
    状に整形する光学系と、反応気体が導入される反応室を
    備え、前記光学系で整形された光ビームを反応室内に照
    射するとともに、その光ビームの照射方向に対して、基
    板を水平に配置することによシ、前記光ビームを励起光
    として反応気体を光化学的に分解せしめて基板上に膜を
    堆積させるようにしたことを特徴とする光化学気相成膜
    装置。
  2. (2)光学系は、光源よシ放射される光ビームを板状の
    光ビームに整形することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の光化学気相成膜装置。
  3. (3)反応室内に配置される基板に対して9反応気体を
    その光ビームの方向と逆向きに流すようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の光化
    学気相成膜装置。
JP6855283A 1983-04-18 1983-04-18 光化学気相成膜装置 Pending JPS59194425A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60244019A (ja) * 1984-05-18 1985-12-03 Hitachi Ltd 表面処理装置
JPS61232612A (ja) * 1985-04-08 1986-10-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 気相反応装置
US4664057A (en) * 1985-12-20 1987-05-12 Allied Corporation Photoprocessing apparatus including conical reflector
JPS62206823A (ja) * 1986-03-07 1987-09-11 Ulvac Corp 光励起プロセス装置

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