JPS60244019A - 表面処理装置 - Google Patents

表面処理装置

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JPS60244019A
JPS60244019A JP9871784A JP9871784A JPS60244019A JP S60244019 A JPS60244019 A JP S60244019A JP 9871784 A JP9871784 A JP 9871784A JP 9871784 A JP9871784 A JP 9871784A JP S60244019 A JPS60244019 A JP S60244019A
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vapor deposition
chemical vapor
orbital
deposition method
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JP9871784A
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Kanji Tsujii
辻井 完次
Seiichi Murayama
村山 精一
Yusuke Yajima
裕介 矢島
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Hitachi Ltd
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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

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光を利用した化学気相成長(CVD)のプロセ
スに関する。さらに詳しくは、光として軌道放射光(S
OR)=に利用するCVDプロセスに関する。
〔発明の背景〕
半導体プロセスの低温化技術として、光誘起化学反応を
利用した化学気相成長技術が有望視されている。化学反
応を促進させるために、プロセス用光源としては、光強
度の強いものを用いるのが通例であり、ArFやKrF
などのエキシマ−レーザーや赤外領域で高出力の得られ
るCO2レーザーを利用するプロセス技術の開発が活発
である。
しかしながら、レーザー光は光束に広がりがないことか
ら、基板面上において局所的に化学反応を行わせるには
有効であるが、基板面全面に所望のCVD膜を形成する
ことは困難であった。
〔発明の目的〕
したがって、本発明の目的は、上記欠点を除去し基板面
全面に所望のCVD膜を形成し得る化学気相成長方法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明においては、光CV
D用光源として軌道放射光(80R)を利用する。軌道
放射光は、光速に近い速さの電子が加速度運動をすると
きに軌道の接線方向に放射される電磁波であり、X線か
ら紫外・可視領域に亘る広い波長域で強力な連続スベク
を発する。このような軌道放射光を半導体リソグラフィ
ーのプロセスに応用する技術の開発は進められ、詳細は
応用物理、第53巻、第1号、17ページ、1984年
に記述されている。まだ、軌道放射光を利用した光CV
Dの技術も知られている(Malerialsl(、e
3earch 8oCietY、 1983Annua
l Meeting。
November、 Boston 、講演要旨集37
4ページ。
Hl、5)。
第1図は、シンクロトロンまたはストレージ・リングか
ら放射する軌道放射光の出射状況を示したものである。
ストレーシーリング1から放射される放射光2は、電子
軌道面に垂直な方向には鋭く収束し、水平方向には輝度
分布がほぼ均一な扇形に広がった細長いスリット状の光
3として取り出すことができる。水平方向の光ビームの
長さは、光取出し窓の形状寸法で規制されるが、ビーム
ラインの長さを約10m程度に増れば、10〜12mと
することができる。したがって、直径4〜5インチの基
板4を電子軌道面に垂面な位置に設置すれば、第1図に
示すように、スリット状の光ビーム3の長さは基板の直
径よりも大きくなる。このことは知られていることであ
り、たとえば01)IIsE誌、1981年1月号、4
5ページの記事にη己されている。
本発明による化学気相成長方法は、基板を内在し、かつ
、光化学反応により化学気相成長膜を形成せしめるだめ
の原料ガスの導入部と反応ガスを排気するだめのガス排
気部と光化学反応を誘起する光ビームの透過窓とを有す
る反応室を用い透過窓を通して反応室内に電子軌道面に
垂直々方向に鋭く収束しかつスリット状に伸びた軌道放
射光を導入し、反応ガスとの相互作用の結果、基板上に
化学気相成長膜を形成するようにしたことを特徴として
いる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を使って詳細に説明を行う。第2図は本発明
方法を実施する装置の一実施例であり、軌道放射光2に
より光化学反応を誘起し、シリコンウエハー基板6上に
シリコン膜を被着させるプロセスの概要を示している。
反応室5内にはシリコンウェハー基板6が設置されてる
。基板6はヒーターにより所望の温度に加熱できるよう
になっている。7はガス導入部であり、Arで希釈した
モノシランガスを反応室5に導いている。8は排気管で
あり、反応ガスを系外に排気するためのものである。ス
トレージ・リング(図示せず)から放射された軌道放射
光2は、電子軌道面に垂直な方向に鋭く収束し、細長い
スリット状の光3′として入射窓9を通過したのち、出
射窓lo上を同じく細長いスリット状の光3″として系
外に出る。
基板6は、板状の軌道放射光2にほぼ平行に設置されて
おり、図には示されていないが本装置には基板6とビー
ムとの距離を調節できる機能を備えることが望ましい。
第3図は、第2図の実施例における板状の軌道放射光3
とシリコンウェハー基板6との相対的な関係を示す説明
図である。ストレージ・リングから放射された光は、ビ
ームラインを通過する間に、水平面では、扇形に広がっ
てゆく。そして、反応室5内に設置された基板6の近く
では、基板直径と同程度かもしくは基板直径より幅の広
いビーム3として通過する。軌道放射光3の入射に伴い
モノシランガスが分解し、基板6上には良質のシリコン
膜が形成する。
第4図は、本発明の別の実施例であり、複数枚の基板1
2〜16(図では同時に5枚)に対しCVD膜を同時に
形成する機能をもたせたものである。試料台11上には
基板5枚(番号12〜16)が搭載されており、番号1
2〜16すべでの基板に対して第3図に示した相対的な
位置関係で、嬶い板状の軌道放射光3が通過している。
番号12〜16の卑板上にCVD膜が形成されると、試
料台11が移動し、別の試料台17上に搭載された基板
12′〜16′が、薄い帯状の軌道放射光2の下に位置
し、新たに基板12′〜16′上にCVD膜が形成され
る。このプロセスを繰り返すことによって、連続的にC
VD膜を形成させることができる。第4図においては、
軌道放射光2は基板12の側から基板16の方向に進む
。゛その間、反応室内に導入され九〇VD形成のための
原料ガス等と相互作用をする結果軌道放射光が基板12
から16へと通過する間に強度は徐々に減衰する。その
ため、基板12〜16上に形成されるCVD、lI−の
厚さは、基板により異なり、不均一なものとなる。これ
を回避するために、第4図に示した処理を行ったのち、
試料台11を180度回転し、軌道放射光3を照射して
再度、CVD膜形成を行えば、基板12〜16上にほぼ
均一なNさのCVD膜を形成することができる。
第5図は、本発明の第3の実施例であり、第4図の実施
例と同様、複数枚の基板に対してCVD膜を同時に形成
する機能をもたせたものである。
試料台18には基板5枚(番号19〜23)が搭載され
ており、各基板は薄い板状の軌道放射光3に対してほぼ
平行に設置されている。試料台18は回転機構を備えて
いるため、一定時間の光CVD反応を行わせると、基板
19〜23には、はぼ均一な厚さのCVD膜が形成する
。番号19〜23(9) の基板上にCVD膜が形成されると、試料台18が移動
し、別の試料台19上に搭載された基板19′〜23′
が板状の軌道放射光3の下に位置し、新たに基板19′
〜23′上にCVD膜が形成される。このプロセスを繰
り返すことによって、連続的にCVD膜を形成させるこ
とができる。
第6図は本発明の第4の実施伊であり、板状の軌道放射
光3に対して垂直乃至はほぼ垂直の状態で基板28を設
置し、光CVD膜を形成するプロセスの部分構成図であ
る。板状の軌道放射光2は、反応室に設けられた窓24
を通過したのち、基板搬送機構25に設置された基板2
8上を薄い帯状に照射する。基板28の光照射部26に
は、CVD膜が形成する。光を照射しながら搬送機構2
5を矢印30の方向に移動させることにより、基板27
.28.29と連続的に基板上に光CVD膜を形成する
ことができる。
第7図は本発明の第5の実施例であり、基板上にCVD
膜を連続的に形成する方法を示している。
基板搬送機構36に搭載された基板31〜34は、(1
0) 板状の軌道放射光3とほぼ平行に設置され、矢印35の
方向に移動している。軌道放射光2は、反応室に設けら
れた窓37を通過したのち、反応室内のガスと反応して
成板上に所望の膜を形成させる。基板搬送機構36の移
動に伴い、基板31〜34上に連続的にCVD膜形成を
形成することができる。第7図の実施例においては、搬
送機構36を停止させず連続運転稼働する方法が有効で
ある。
まだ、第3図に示したように、軌道放射光30幅が基板
直径に等しいか、もしくは基板直径より大きくなる位置
にきたときに搬送機構36をいったん停止させて基板3
1上にCVD膜を形成させる過程を設け、つぎにふたた
び搬送機構36を動かし、基板32が第3図に示した状
態になった時点で再度停止し、基板32上にCV D 
+Ilを形成するシーケンシャルな方法も有効である。
〔発明の効果〕
本発明の結果、レーザーを用いる光CVD法では置部で
あった、基板面全面へのCVD膜形成が容易となると共
に、光CVD法による膜形成の効(11) 率を高め、多数の基板上に所望のCVD膜を形成するこ
とが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は軌道放射光の説明図、第2図は本発明による軌
道放射光を利用する光CVDの装置構成図、第3図は軌
道放射光と基板との相対的な関係を示す説明図、第4図
〜第7図は軌道放射光を利用する光CVD装置の部分構
成図である。 1・・・ストレージ・リング、2・・・軌道放射光、3
゜3′、3“、26・・・スリット状の軌道放射光断面
、4.6.12〜16.12’〜16’、19〜23.
19’〜23’ 、27〜29.31〜34・・・基板
、5・・・反応室、7・・・ガス導入部、8・・・排気
管、9,10,24.37・・・窓、11.17゜18
.19・・・試料台、25.36・・・基板搬送機構、
30.35・・・基板の進行方向。 (12) 第 3 図 % 4a 、。 第5図 員2図 第 7 図 31 335 23′ 、、、 ■Q ″′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板を内在し、かつ、光化学反応により化学気相成
    長膜を形成せしめるだめの原料ガスの導入部と反応ガス
    を排気するだめのガス排気部と上記光化学反応を誘起す
    る光ビームの透迎窓とを有する反応室を用い、上記透過
    窓を通して上記反応室内に電子軌道面に垂直な方向に鋭
    く収束し、かつスリット状に伸びた軌道放射光を導入し
    、上記反応ガスとの相互作用の結果上記基板上に化学気
    相成長膜を形成することを特徴とする化学気相成長方法
    。 2、上記軌道放射光が電子軌道面に沿って扇形に広がる
    軌道放射光であり、かつ、上記扇形軌道放射光の幅が上
    記基板の直径に等しいかもしくは上記基板の直径より大
    きくなる位置に上記基板を設置せしめることを特徴とす
    る特許請求の帥囲第1項記載の化学気相成長方法。 3、上記扇形板状め光ビームに平行乃至は準平行に上記
    基板を設置することを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の化学気相成長方法。 4、上記軌道放射光の直進方向に垂直に上記基板を設置
    することを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の化学
    気相成長方法。 5、上記扇形板状の光ビームに平行乃至は準平行に上記
    基板を複数枚設置することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の化学気相成長方法。 6、上記扇形板状の元ビームに平行乃至は準平行に複数
    の上記基板th置して化学気相成長を行わせる第1のス
    テップと、上記第1のステップが終了後、上記基板の向
    きを180°変換して再度上記化学気相成長を行わせる
    第2のステップとを有することを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の化学気相成長方法。 7、上記扇形板状の光ビームに千行乃芋は準平行に複数
    の上記基板をターンテーブル上に設置することを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記順の化学気相成長方法。 8、上記光の直進する方向に垂頂な面に上記基板を設置
    し、化学気相成長膜を形成する間前記垂直な面に沿って
    上記基板を移動させることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の化学気相成長方法。 9、上記扇形板状の光ビームに平行乃至は準平行の状態
    に上記基板を設置し、化学気相成長膜を形成する間、上
    記光ビームに平行な状態に上記基板を保ちながら上記基
    板を移動させることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の化学気相成長方法。 10、連続的に上記基板を搬送するための機構を備えた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第8あるいは9項記載
    の化学気相成長方法。
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