JPS62142790A - Device for photoexcitation process - Google Patents

Device for photoexcitation process

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JPS62142790A
JPS62142790A JP28201485A JP28201485A JPS62142790A JP S62142790 A JPS62142790 A JP S62142790A JP 28201485 A JP28201485 A JP 28201485A JP 28201485 A JP28201485 A JP 28201485A JP S62142790 A JPS62142790 A JP S62142790A
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reaction
wafer
vacuum
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隆夫 鮫島
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裕 越前
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Abstract

PURPOSE:To efficiently form a dense deposited film having uniform film quality by constructing a vacuum reaction vessel of a device for photoexcitation process as a thin type reaction vessel having no ruggedness on the inside surface, supplying a reaction gas of stable laminar flow and suppressing the vapor phase reaction thereof. CONSTITUTION:The reactive gas is introduced through a gas introducing port 109 into the vacuum reaction vessel 101 having a discharge pipe 110 and a luminous flux 114 of light energy is irradiated from a high energy generating means 112 and optical system 113 via a light transmittable plate 102 disposed on the above-mentioned vessel 101 to the gas to deposit a thin film by the reaction with the surface of a wafer 104 heated to a prescribed temp. by a heater 106 for heating, a heat reflective plate 107, etc. The vacuum reaction vessel 101 of the device for photoexcitation process constituted in the above-mentioned manner is constructed as the thin type square reaction vessel having no ruggedness on the inside surface. The reactive gas is thereby supplied from the above-mentioned gas introducing port 109 made into a rectangular slit shape, etc., in the form of the uniform laminar flow into the surface of the wafer 104, by which a semiconductor device, etc., having the uniform film quality and thickness are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野] 本発明は、光CVD (光化学気相成長法)、光エッチ
ング、及び光ドーピング等の光励起プロセス用装置、詳
しくは半導体ディバイス及び゛I′−導体集積回路等の
製造に用いる光励起プロセス用装置昏こ関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to an apparatus for photoexcitation processes such as photoCVD (photochemical vapor deposition), photoetching, and photodoping, and more particularly, to semiconductor devices and Relates to optical excitation process equipment used in the manufacture of conductor integrated circuits, etc.

〔従来技術の1説明〕 従来、半導体ディバイス及び半導体集積回路の製造にお
いては、反応ガスをこエキ/マレーザー(eximer
 1asser )や低j王水銀灯等の高エイ・ルギー
光を照射して活性種を生成せしめ、生成した活性種どう
しの気相反応あるし・は活訃(ll′!と基板との界面
反応を利用して堆積膜を形成したり(いわゆる光GVD
)、エツチングを行なったり(いわゆる光エッチング)
、不純物元素をドーピングしたり(いわゆる光ドーピン
グ)等の、光励起プロセスを利用した方法が用いられて
いる。そして、そのための装置についても、種々提案さ
れており、そうした装置は、光導入用の透光板を配設し
た真空反応容器、該反応容器中に反応ガスを導入する手
段、該ガスに高エネルギー光を照射する手段、および反
応容器内を排気する手段を備えており、該真空反応容器
の形状は、通常、管状炉形、円筒形、立方体形、パンケ
ーキ型等であり、いずれも反応容器内に設置されるウェ
ーハの上方に広い反応空間を有するものである。
[1 Description of Prior Art] Conventionally, in the production of semiconductor devices and semiconductor integrated circuits, reactive gases are pumped using
1asser) or a low-J mercury lamp to generate active species, and there is a gas phase reaction between the generated active species and an interfacial reaction between the active species (ll'! to form a deposited film (so-called optical GVD)
), etching (so-called photo etching)
Methods using optical excitation processes, such as doping with impurity elements (so-called optical doping), are used. Various devices have been proposed for this purpose, including a vacuum reaction vessel equipped with a light-transmitting plate for introducing light, a means for introducing a reaction gas into the reaction vessel, and a means for introducing a reaction gas into the reaction vessel. It is equipped with a means for irradiating light and a means for evacuating the inside of the reaction vessel, and the shape of the vacuum reaction vessel is usually a tube furnace shape, a cylindrical shape, a cube shape, a pancake shape, etc. It has a wide reaction space above the wafers placed inside.

第3図は、従来の光励起プロセス用装置の1例を示す断
面略図であり、図中、301は真空反応容器、302は
石英ガラス等の円板状透光板、:303は気密保持の為
Gこ設けられた弾性体からなるリング状バッキング、3
o5は、ウェー/゛304を設置するためのウェー/〜
ステージ、3(J 6はウェーハ加熱用のヒーターであ
る。該装置において、反応ガスはバルブ31)を備えた
ガス供給管:3o9を介してチャンバー301内昏こ導
入される。透光板302の」1方に設けられた高エイ・
ルギー発生手段312からレンズ系等の光学系313、
及び前記透光板302を介して高エイ・ルギー光314
が、反応ガスに照射され、活性種を生起せしめる。生成
した活性種どうし、または活性種と未分解反応ガスとの
間の気相反応、あるいは活性種とウェーハ表面との表面
反応にまりウェーハ表面に膜形成、エツチング、あるい
はドーピング等の化学反応が生じる。反応に使われなか
った反応ガスや活性種はバルブ31)を有する排気管3
10を介して排気される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional optical excitation process device. In the figure, 301 is a vacuum reaction vessel, 302 is a disc-shaped transparent plate made of quartz glass, etc.; 303 is for airtightness. A ring-shaped backing made of an elastic body provided with G, 3
o5 is the way/~ for installing way/304.
Stage 3 (J6 is a heater for heating the wafer. In this apparatus, the reaction gas is introduced into the chamber 301 through a gas supply pipe: 3o9 equipped with a valve 31). A high beam provided on one side of the transparent plate 302
from the energy generating means 312 to the optical system 313 such as a lens system,
and high energy light 314 through the transparent plate 302.
is irradiated with a reactive gas to generate active species. A chemical reaction such as film formation, etching, or doping occurs on the wafer surface due to a gas phase reaction between the generated active species, between the active species and undecomposed reaction gas, or a surface reaction between the active species and the wafer surface. . Reactive gases and active species not used in the reaction are discharged through an exhaust pipe 3 having a valve 31).
It is exhausted through 10.

このように従来の光励起プロセス用装置は、真空反応容
器内に形成される反応空間Aは、ウェーハの上方に大き
な空間として形成されており、装置全体が嵩高いものと
なっている。
As described above, in the conventional optical excitation processing apparatus, the reaction space A formed in the vacuum reaction vessel is formed as a large space above the wafer, making the entire apparatus bulky.

また、反応容器上壁には、透光板302を取り付ける必
要があるが、反応容器内の真空を保っため、透光板30
2の取り付けは厳密さが必要となり、第;う図に示すご
とく、反応容器の上壁内面に凹凸を形成する結果となる
場合がほとんどである。
In addition, it is necessary to attach a light-transmitting plate 302 to the upper wall of the reaction vessel, but in order to maintain the vacuum inside the reaction vessel, the light-transmitting plate 302 is attached to the upper wall of the reaction vessel.
The attachment of step 2 requires precision, and as shown in Figure 2, it almost always results in the formation of irregularities on the inner surface of the upper wall of the reaction vessel.

このようをこチャンバー内面番こ凹凸がある場合、ガス
供給管を介して広い反応空間Aに放出された反応ガスは
、反応容(社)内面の凹凸によって乱流となり、ウェー
ぐ・表面への均一な反応ガスの供給及び反応ガス供給状
態のil現が困難となるという問題がある。
If the inner surface of the chamber is uneven like this, the reaction gas released into the wide reaction space A through the gas supply pipe will become turbulent due to the unevenness of the inner surface of the reaction chamber, causing waving and reaching the surface. There is a problem in that it is difficult to supply a uniform reaction gas and to control the state of the reaction gas supply.

更に、反応容器内に一端が開口しているガス供給管を介
して反応空間A内に反応ガスを導入する場合、反応ガス
の急激な空間への広がりによるガス流速の変化が生じ、
うすを発生ずることがあるが、これも又、ウェー2、表
面への均一な反応ガスの供給及び反応ガス供給状態の+
lj現を阻害する因子となる。
Furthermore, when introducing a reaction gas into the reaction space A through a gas supply pipe that is open at one end into the reaction container, a change in gas flow rate occurs due to rapid spread of the reaction gas into the space.
This may also occur due to the uniform supply of reaction gas to the surface of wafer 2 and the reaction gas supply condition.
It becomes a factor that inhibits lj expression.

こうした問題を解決するため、ガス供給管に付けるノズ
ルの形状を工夫したり、様々なガス分1牧手段を設けた
り、ある(・は反応容器内にガス流路を没ける等の種々
の方法が提案されているが、いずれも完全なものとはい
えない。
In order to solve these problems, various methods such as devising the shape of the nozzle attached to the gas supply pipe, installing various gas distribution means, and immersing the gas flow path in the reaction vessel are used. have been proposed, but none of them can be considered complete.

また更に、光化学反応を促進させるためのウエーノ・加
熱用ヒーターが真空反応容器内にあるため、ヒーターか
らの輻射と対流が起因して、広い反応空間を有する真空
反応容器内では反応ガスがランダムな流れとなり、ウェ
ー、・表面への均一な反応ガスの供給及び反応ガス供給
状態の+1現をよリ一層困難なものとしている。
Furthermore, since the waeno heater for promoting photochemical reactions is located inside the vacuum reaction vessel, the reaction gas is distributed randomly within the vacuum reaction vessel, which has a large reaction space, due to radiation and convection from the heater. This makes it even more difficult to uniformly supply the reactant gas to the surface of the wafer and to maintain the reactant gas supply state.

と表面反応とからなっているが、従来の装置のようにウ
ェー、〕・L部に広い空間が形成されている場合、気相
反応が比較的多くなり、光CVDによる堆積膜の形成等
においては均一な膜厚及び均一な膜質が得られにくいと
いう問題もある。
However, when a wide space is formed in the wafer and L portions as in conventional equipment, gas phase reactions occur relatively frequently, and in the formation of deposited films by photo-CVD, etc. Another problem is that it is difficult to obtain uniform film thickness and uniform film quality.

更にもう1つ、真空反応容器内面にたとえ凹凸がなくて
も、ウェー4ハ表面以外の反応容器内面や、透光板内面
には、:占悸種が接触して化学反応をおこし、好ましく
ない付着物が生成したり、透光板の透光性が悪くなった
りして、上導体ディバイスや半導体集積回路の製造速度
が低下したり、製造される半導体ディバイスや゛1)導
体集積回路の均一性が欠如するという問題もある。
One more thing: Even if there are no irregularities on the inside of the vacuum reaction vessel, the inside of the reaction vessel other than the wafer surface or the inside of the transparent plate may come into contact with the chemical reaction, which is undesirable. The production speed of upper conductor devices and semiconductor integrated circuits may be reduced due to the formation of deposits and the poor light transmittance of the light-transmitting plate, and the uniformity of semiconductor devices and (1) conductor integrated circuits may be reduced. There is also the problem of a lack of sexuality.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、光励起プロセス用装置における上述の諸問題
を解決し、均一な膜厚及び膜質を有する半導体ディバイ
スや半導体集積回路を効率的に製造するための装置を提
供することを目的とするものである。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems in optical excitation process equipment and to provide an equipment for efficiently manufacturing semiconductor devices and semiconductor integrated circuits having uniform film thickness and film quality. be.

すなわち、本発明の主たる目的は、反応ガスの流れを層
流状態として、ウェーハへの均一な反応ガスの供給を可
能とし、さらに反応ガス供給状態の1)現を可能とする
光励起プロセス用装置を提供することにある。
That is, the main object of the present invention is to provide a photo-excitation process device that enables uniform reaction gas supply to a wafer by setting the flow of the reaction gas in a laminar flow state, and furthermore, provides a photoexcitation process device that enables the following: It is about providing.

本発明の他の目的は、光化学反応における気相、反応を
抑制し、表面反応を促進させて、均質かつ均一な半導体
ディバイス又は半導体集積回路の製造をl′丁能とする
光励起プロセス用装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus for a photoexcitation process that suppresses gas phase reactions in photochemical reactions and promotes surface reactions to produce homogeneous and uniform semiconductor devices or semiconductor integrated circuits. It is about providing.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明者らは、従来の光励起プロセス用装置における前
述の諸問題を解決すべく鋭意研究を続けたところ、この
種の装置における真空反応容器を、薄型用反応容器とし
、さらに、該薄型用反応容器内への反応ガスの導入口を
長方形スリット状とすることにより、反応ガスの流れを
層流状態とすることができるという知見を得た。さらに
研究を続けたところ、真空反応容器を薄型用反応容器と
することにより、ウェーハの上方の反応空間を狭くして
、光化学反応における気相反応を抑制するとともに表面
反応を促進することができることが判明した。
The present inventors continued intensive research to solve the above-mentioned problems in conventional photoexcitation processing equipment, and found that the vacuum reaction vessel in this type of equipment was replaced with a thin reaction vessel, and the thin reaction It was found that by forming the inlet for the reactant gas into the container into a rectangular slit shape, the flow of the reactant gas could be made laminar. Further research revealed that by using a thinner vacuum reactor, the reaction space above the wafer can be narrowed, suppressing gas phase reactions in photochemical reactions and promoting surface reactions. found.

本発明は、上述の知見番こ基づいてさらに研究を続けて
完成せしめたものであり、すなわち、本発明の光励起プ
ロセス用装置は、真空反応容器と、該真空反応容器に反
応ガスを尋人する手段と、該真空反応容器に配設された
透光板を介して反応ガスに高エネルギー光を照射する手
段と、該真空反応容器内を排気する手段とを備えた光励
起プロセス用装置において、前記真空反応容器を内面に
凹凸のない薄型用反応容器としたことを特徴とするもの
である。
The present invention was completed through further research based on the above-mentioned findings. That is, the photoexcitation process apparatus of the present invention comprises a vacuum reaction vessel and a reactant gas introduced into the vacuum reaction vessel. In the apparatus for a photoexcitation process, the apparatus comprises: a means for irradiating a reaction gas with high-energy light through a transparent plate disposed in the vacuum reaction vessel; and a means for evacuating the inside of the vacuum reaction vessel. The vacuum reaction container is characterized by being a thin reaction container with no unevenness on the inner surface.

本発明の光励起プロセス用装置コtに使用する高エイ・
ルキー光としては、例えば水銀ランプ、キセノンランフ
、炭酸ガスレーザー、アルゴンイオンレーサー、窒素レ
ーザー、エキシマレーザ−等全発生源にして発生せしめ
たものが使用される。
High-speed beams used in the optical excitation process equipment of the present invention
As the Luky light, those generated from all sources such as a mercury lamp, a xenon lamp, a carbon dioxide laser, an argon ion laser, a nitrogen laser, and an excimer laser are used.

また、本発明の装置において使用される反応ガスは、製
造される半導体ディバイスおよび半導体集積回路の種ノ
¥1におり選択して導入されるものであるが、供給源か
らit−にかあるいは混合して導入される。
In addition, the reaction gas used in the apparatus of the present invention is selectively introduced into the seeds of semiconductor devices and semiconductor integrated circuits to be manufactured. will be introduced.

本発明の前記構成の光励起プロセス用装置を、以F図面
の実施例により詳細に1悦明する。なお本発明は、図面
の実施例により制限されるものではない。
The apparatus for optical excitation processing of the present invention having the above structure will be explained in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.

第1図は、本発明の光励起プロセス用装置の断面略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for a photoexcitation process of the present invention.

図において、101は薄型用反応容器で、真空密封され
た反応空間へを形成している。102は薄型用反応容器
+ 01の」1壁の一部を構成する透光板であって、該
透光板内面と薄型用反応容器101の上壁内面とは同一
平面を形成するような逆円錐台形の形状を有している。
In the figure, 101 is a thin reaction container that forms a vacuum-sealed reaction space. Reference numeral 102 denotes a light-transmitting plate that constitutes a part of the first wall of the thin-type reaction container + 01, and the inner surface of the light-transmitting plate and the inner surface of the upper wall of the thin-type reaction container 101 are inverted so that they form the same plane. It has a truncated cone shape.

該透光板102が嵌合する真空反応容器の上壁の切欠部
には溝を設け、その中に気密保持のために弾性体ででき
てイルリング状バッキング103が入れられている。
A groove is provided in the notch in the upper wall of the vacuum reaction vessel into which the transparent plate 102 is fitted, and a ring-shaped backing 103 made of an elastic material is placed in the groove to maintain airtightness.

10/lは、ウェーハテーブル]05に載置されたウェ
ーノーで、106はウェーハテーブル105の下方に設
けられたウニ+ /・加熱用ヒーターである。
10/l is a wafer placed on the wafer table 05, and 106 is a heating heater provided below the wafer table 105.

107は、該ヒーターの熱を反射するように設置された
熱反射板である。109は薄型用反応容器の一方の側壁
に設けられたガス導入口であり、他方の側壁直前の下壁
には切欠部を設け、真空チャンバー内の気体を排気する
ための排気管1)0を接続し、バルブIllを介して、
排気装置(図示せず)に連通せしめる。+12は高エネ
ルギー発生手段、1)3はレンズ系等の光学系1)・I
は高エネルギー光である。
107 is a heat reflecting plate installed to reflect the heat of the heater. 109 is a gas inlet port provided on one side wall of the thin reaction container, and a notch is provided on the lower wall just before the other side wall, and an exhaust pipe 1) 0 is provided for exhausting the gas in the vacuum chamber. Connect, via valve Ill,
It is connected to an exhaust system (not shown). +12 is a high energy generation means, 1)3 is an optical system such as a lens system 1)・I
is high energy light.

本発明の装置は、薄型用反応容器の内壁を凹凸かないよ
うにするとともに、該反応容器の一方の側壁に設けたガ
ス導入口109の形状を、薄型角反応容器に連通ずる長
方形スリット状とする。そして該薄型角チャンバーの接
続部分において段差が生じないような形状としておく。
In the apparatus of the present invention, the inner wall of the thin reaction vessel is made to have no unevenness, and the shape of the gas inlet 109 provided on one side wall of the reaction vessel is a rectangular slit that communicates with the thin rectangular reaction vessel. . The connecting portion of the thin rectangular chamber is shaped so that no level difference occurs.

ガス尋人口の形状および薄型角反応容器の内壁の形状を
上述のごとくすることにより、従来のノズルを用いた場
合のような反応容器内への反応ガスの急激な拡散がなく
なり、ガス導入口付近でのうすの発生がなくなるととも
に、反応容器へ導入された反応ガスは、ガス導入口10
9がら層流状態となって反応空間Aに供給される。
By making the shape of the gas intake port and the shape of the inner wall of the thin rectangular reaction vessel as described above, the rapid diffusion of the reaction gas into the reaction vessel, which occurs when conventional nozzles are used, is eliminated, and the At the same time, the reaction gas introduced into the reaction vessel is passed through the gas inlet 10.
9 is supplied to the reaction space A in a laminar flow state.

即ち、ウェーハ上方においてガスの流線は水・上方向の
みに向いており、垂直方向Qこおける速度分布は中心部
が一番速い放物線状となり、水−ri力方向おける速度
分布は均一となることから、ウェーハ表面への反応ガス
の均一な供給と反応ガス供幇状態の再現が可能となる。
That is, above the wafer, the gas streamlines are directed only toward the water/upward direction, the velocity distribution in the vertical direction Q is parabolic, with the fastest speed at the center, and the velocity distribution in the water-ri force direction is uniform. Therefore, it becomes possible to uniformly supply the reactive gas to the wafer surface and reproduce the reactive gas supply state.

さらに好ましくは、ガスの流路は第1図に示すごとく、
なだらかなスロープで上方に円弧を形成するようにし、
反応空間A+こおける反応ガスの流速を緩やかGこ減少
せしめ、充分な光化学反応を生起せしめるようにする。
More preferably, the gas flow path is as shown in FIG.
Form an upward arc with a gentle slope,
The flow rate of the reaction gas in the reaction space A+ is gradually reduced by G to allow a sufficient photochemical reaction to occur.

また更昏こ、ウェーハステージ内Gこ設けられた加熱用
ヒーターからの輻射と対流に起因する反応ガスの乱流を
防ぐため、ウェーハステージの設置された場所以外の薄
型角反応容器の下壁は、水冷管108を配管することに
より冷却するのが望ましい。ウェーハステージの1投置
場所以外のF壁を冷却することGこより、ウェーハ以外
の内壁において光化学反応が生じないという効果も達成
されるので、こうした冷却手段を設けることは特に好ま
しい。
Furthermore, in order to prevent turbulence of the reaction gas caused by radiation and convection from the heating heater installed inside the wafer stage, the bottom wall of the thin rectangular reaction vessel other than where the wafer stage is installed is , it is desirable to perform cooling by piping a water cooling pipe 108. It is particularly preferable to provide such a cooling means, since by cooling the F wall other than one placement location of the wafer stage, the effect that no photochemical reaction occurs on the inner wall other than the wafer is achieved.

本発明の装置では真空チャンバーを薄型角チャンバーと
したため、ウェーハの」一方に形成される反応空間Aが
狭くなり、光化学反応のうちの気相反応が抑制され、表
面反応が促進されるため、本発明の装置を用いて光CV
D法による堆積膜を形成した場合には、膜質が均一で緻
密な薄膜を安定して得られるという効果もある。
In the apparatus of the present invention, the vacuum chamber is a thin rectangular chamber, so the reaction space A formed on one side of the wafer becomes narrow, suppressing the gas phase reaction among the photochemical reactions and promoting the surface reaction. Optical CV using the device of the invention
When a deposited film is formed by the D method, there is also the effect that a dense thin film with uniform film quality can be stably obtained.

第1図においては、高エイ・ルギー光を通過せしめる透
光板の内面と真空チャンバーの上壁内面とを同一平面と
するために、透光板の形状を逆円錐台形としたものを用
いているが、第2図Gこ示すごとく、円板状透光板20
2の周囲(いわゆるコバ)番こ段部を設けた形状とする
ことも可能である。第2図において201は真空チャン
バーの上壁、202は該真空チャンバー上壁201の切
欠部に嵌合せしめるコバ付透光板、203−は気密保持
のために付された弾性体からなるリング状バッキングで
ある。
In Figure 1, the shape of the transparent plate is an inverted truncated cone in order to make the inner surface of the transparent plate that allows high energy light to pass through and the inner surface of the upper wall of the vacuum chamber to be on the same plane. However, as shown in FIG. 2G, the disc-shaped transparent plate 20
It is also possible to have a shape in which a stepped part is provided around the periphery (so-called edge) of 2. In FIG. 2, 201 is the upper wall of the vacuum chamber, 202 is a transparent plate with an edge that fits into the notch of the upper wall 201 of the vacuum chamber, and 203- is a ring-shaped elastic body attached to maintain airtightness. It's the backing.

第1図に示す本発明の実施例装置を用いて、例えばウェ
ーハ上にアモルファスシリコン(以F。
Using the apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, for example, amorphous silicon (hereinafter referred to as F.

[a−3iJと一表記する。)堆積膜を形成するには、
以下のようにして行なわれる。
[Written as a-3iJ. ) To form a deposited film,
This is done as follows.

反応ガスとしては、a−5i膜を形成する場合であれば
、具体的には、ケイ素に水素、ハロゲン、あるいは炭化
水素等が結合したシラン類及びハロゲン化シラン類等の
ガス状態のもの、または容易にガス化しうるものをガス
化したものを用いることができる。これらの原料ガスは
1種を使用してもよく、あるいは2種以上を併用しても
よい。また、これ等の原料ガスは、He1 Ar等の不
活性ガスにより稀釈して用(・ることもある。さらに、
a−8i膜はp型不純物元素又はn型不純物元素をドー
ピングすることが可能であり、これ等の不純物元素を構
成成分として含有する原料ガスを、単独で、あるい・は
前述の原料ガスまたは/および稀釈用ガスと混合して反
応空間内に導入することができる。
In the case of forming an a-5i film, the reactive gases include gaseous ones such as silanes and halogenated silanes in which hydrogen, halogen, hydrocarbon, etc. are bonded to silicon, or Gasified substances that can be easily gasified can be used. These source gases may be used alone or in combination of two or more. In addition, these raw material gases may be used after being diluted with an inert gas such as He1 Ar.Furthermore,
The a-8i film can be doped with a p-type impurity element or an n-type impurity element, and a source gas containing these impurity elements as a constituent may be used alone or with the above-mentioned source gas or / and a diluting gas and can be introduced into the reaction space.

なお、前記原料ガスは、それが二種またはそれ以上使用
される場合、その中の一種または場合によりそれ以上を
、!1)前に励起種化し、次いで反応室に導入するよう
にすることも1■能である。
In addition, when two or more types of raw material gases are used, one or more of them may be used! 1) It is also possible to perform excited speciation beforehand and then introduce it into the reaction chamber.

まず、薄型用反応容器内に配設されたウェーハステージ
105に、ウェーJ’ l O=1を・代置するために
は、透光板102をとりはずしたのち、つ工−ハステー
ジ105を駆動装置(図示せず)により上昇せしめて、
薄型角反応容器101の」一部に押し上げ、押し上げら
れたウェーハステージ105昏こウニN−を載置する。
First, in order to place the wafer J'lO=1 on the wafer stage 105 disposed in the thin reaction container, the transparent plate 102 is removed, and then the wafer stage 105 is driven. raised by a device (not shown);
The wafer stage 105 is pushed up into a part of the thin rectangular reaction vessel 101, and the pushed up wafer stage 105 is placed thereon.

しかる後、ウエーハステ−ジを丁降させ、次いで透光板
を薄型用反応容器の上壁の所定位置に嵌合せしめ、ボル
ト等にまって取り付ける。
Thereafter, the wafer stage is lowered, and the light-transmitting plate is fitted into a predetermined position on the upper wall of the thin-type reaction vessel, and attached by bolts or the like.

次Oこ、薄型用反応容器101内を排気装置(図示せず
)を用いて排気し、該反応容器内の圧力を、5 X I
 O”’ Torr以下、好ましくはlXl0″Tor
rとする。
Next, the inside of the thin reaction vessel 101 is evacuated using an exhaust device (not shown), and the pressure inside the reaction vessel is reduced to 5×I.
O"' Torr or less, preferably lXl0" Torr
Let it be r.

次に、各反応ガス供給源(図示せず)からの反応ガスを
所定の組成比になるように予備混合した後、ガス導入口
109から反応空間A&こ導入し、反応空間A内の圧力
がt x t o−2〜I Torrになるようにする
。これと同時併行的に、高エネルギー光発生手段1)2
から、レンズ系1)3を介して集光された高エネルギー
光1)4を、反応空間A内の層流状態で流れている反応
ガスに向けて照射する。反応ガスは高さエネルギー光照
射により励起・分解されて活性種となり、加熱用ヒータ
ーにより50〜450°C1好ましくは200〜300
′C番こ加熱保持されているウェー/−104上に、堆
積膜を形成せしめる。反応空間Δに導入された反応ガス
のうちの未分解ガスや堆積膜の形成に使用されなかった
活性種は、反応空間A内を層流状態となって流れ、排気
管Illを介して排気される。
Next, after premixing the reaction gases from each reaction gas supply source (not shown) to a predetermined composition ratio, the reaction gases are introduced from the gas inlet 109 into the reaction space A and the pressure inside the reaction space A is increased. t x t o-2 to I Torr. At the same time, high energy light generation means 1) 2
The high-energy light 1) 4 focused through the lens system 1) 3 is irradiated onto the reaction gas flowing in the reaction space A in a laminar flow state. The reaction gas is excited and decomposed by height energy light irradiation to become active species, and heated to 50 to 450°C, preferably 200 to 300°C, by heating heater.
A deposited film is formed on the wafer/-104 which has been heated and maintained at C. Among the reaction gases introduced into the reaction space Δ, undecomposed gases and active species not used to form the deposited film flow in the reaction space A in a laminar flow state and are exhausted through the exhaust pipe Ill. Ru.

所定時間経過後、高エネルギー光の照射、原料ガスの導
入、および加熱ヒーターによる加熱を中止し、ウェーハ
を放冷したのち、前述のウェーノ1の載置の場合と逆の
手順にまりウェーハをとり出す。
After a predetermined period of time has elapsed, the irradiation with high-energy light, the introduction of raw material gas, and the heating by the heating heater are stopped, and the wafer is allowed to cool.Then, the wafer is removed by following the procedure reverse to that for placing wafer 1 described above. put out.

+if述の例は、光CVDによる堆積膜を形成せしめる
ものであるが、本発明の装置は、該例のほか、光エッチ
ングや光ドーピング等にも使用できる。
The example described above is for forming a deposited film by photo-CVD, but the apparatus of the present invention can also be used for photo-etching, photo-doping, etc. in addition to this example.

光エッチングに用いる場合には、透光板102とウェー
ハ104の間に所定のパターンを有するマスクを配設し
、高エネルギー光1丁4がマスクを通過してウェーd’
s表面に達成する部分においてのみ光エッチングが生起
するようにする。又、光ドーピングに用いる場合には、
不純物ガスを導入して光分解すると同時に、基体を加熱
し、基板中へ不純物を拡散せしめる。
When used for photoetching, a mask having a predetermined pattern is placed between the transparent plate 102 and the wafer 104, and a high-energy light beam 4 passes through the mask and etches the wafer d'.
Photo-etching is made to occur only in the portion reaching the s surface. Also, when used for optical doping,
At the same time as introducing an impurity gas and photodecomposing it, the substrate is heated to diffuse the impurity into the substrate.

更に、透光板102を配設せずに、真空反応容器上壁を
切欠部のないものとした場合には、光励起プロセス以外
のドライプロセス用装置としても使用でき、この場合に
も本発明の薄型用反応容器を用いた装置を使用すること
により、導入されるガスの層流を形成することができ、
ウェーハ表面への均一なガス供給を行なうことができる
Furthermore, when the light-transmitting plate 102 is not provided and the upper wall of the vacuum reaction vessel is made without a notch, it can be used as an apparatus for dry processes other than optical excitation processes, and the present invention can also be applied in this case. By using a device using a thin reaction vessel, it is possible to form a laminar flow of the introduced gas,
Uniform gas supply to the wafer surface can be achieved.

r発明の効果の概略〕 本発明の光励起プロセス用装置は、真空反応容器を薄型
用反応容器とし、該反応容器の内壁の凹凸をなくすとと
もに、ガス導入口を前記反応容器に連通した長方形スリ
ット状とすることにより、反応ガスのガス圧力や流速の
急激な変化を防雨し、波状や渦状の流れの生じない安定
した層状流れを形成せしめるものであり、本発明の装置
を用いた場合には、反応ガスのウェーノー表面への均一
な供給と反応ガス供給状態の1)1現が可能となるもの
である。さら昏こ、本発明の装置番こおいてはウェーハ
の」1方に形成される反応空間が狭いため、気相反応を
抑制し、表面反応を促進させることができ、光c:VD
による堆積膜の形成昏こおいては、膜質が均一でかつ緻
密な薄膜を安定して得られる。
rSummary of Effects of the Invention] The photoexcitation process device of the present invention uses a thin vacuum reaction vessel as a thin reaction vessel, eliminates unevenness on the inner wall of the reaction vessel, and has a rectangular slit-shaped gas inlet communicating with the reaction vessel. By doing so, it is possible to prevent sudden changes in gas pressure and flow velocity of the reactant gas, and to form a stable laminar flow without wave-like or eddy-like flow.When using the apparatus of the present invention, This makes it possible to uniformly supply the reactant gas to the Waeno surface and to change the state of the reactant gas supply. Moreover, in the apparatus of the present invention, the reaction space formed on one side of the wafer is narrow, so gas phase reactions can be suppressed and surface reactions can be promoted.
In the formation of a deposited film, a dense thin film with uniform film quality can be stably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の光励起プロセス用装置の断面略図で
あり、第2図は、本発明の光励起プロセス用装置におけ
る透光板の取り付は例を示す断面略図、第3図は、従来
の光励起プロセス用装置の1例を示す断面略図である。 図中、 101・・・薄壓角反応容器、201・・・薄型用反応
容器の上壁、301・・・真空反応容器 102,20
2 。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the apparatus for optical excitation processing of the present invention, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an apparatus for a photoexcitation process. In the figure, 101... Thin round reaction vessel, 201... Upper wall of thin reaction vessel, 301... Vacuum reaction vessel 102, 20
2.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空反応容器と、該真空反応容器に反応ガスを導
入する手段と、該真空反応容器に配設された透光板を介
して反応ガスに高エネルギー光を照射する手段と、該真
空反応容器内を排気する手段とを備えた光励起プロセス
用装置において、前記真空反応容器を内面に凹凸のない
薄型角反応容器としたことを特徴とする光励起プロセス
用装置。
(1) A vacuum reaction vessel, a means for introducing a reaction gas into the vacuum reaction vessel, a means for irradiating the reaction gas with high-energy light through a light-transmitting plate disposed in the vacuum reaction vessel, and a vacuum reaction vessel. 1. An apparatus for a photoexcitation process comprising a means for evacuating the inside of a reaction vessel, wherein the vacuum reaction vessel is a thin rectangular reaction vessel with no irregularities on the inner surface.
(2)反応ガスを導入する手段が、長方形スリット状の
ガス導入口であり、該ガス導入口と薄型角反応容器の内
面との接合部に段差のない特許請求の範囲第(1)項記
載の光励起プロセス用装置。
(2) The means for introducing the reaction gas is a rectangular slit-shaped gas inlet, and there is no step at the joint between the gas inlet and the inner surface of the thin rectangular reaction vessel. Equipment for photoexcitation process.
(3)透光板の形状を逆円錐台とし、薄型角反応容器の
上壁の一部を構成するように配設するとともに、薄型角
反応容器の内面と透光板の内面とが一平面をなすように
した特許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の
光励起プロセス用装置。
(3) The shape of the transparent plate is an inverted truncated cone, and it is arranged so as to constitute a part of the upper wall of the thin rectangular reaction vessel, and the inner surface of the thin rectangular reaction vessel and the inner surface of the transparent plate are flush with each other. An apparatus for a photoexcitation process according to claim (1) or (2), which is configured to:
(4)透光板の形状を、周囲が段付形状となった円板と
し、薄型角反応容器の上壁の一部を構成するように配設
するとともに、薄型反応容器の内面と透光板の内面とが
一平面をなすようにした特許請求の範囲第(1)項また
は第(2)項記載の光励起プロセス用装置。
(4) The shape of the light-transmitting plate is a circular plate with a stepped periphery, and it is arranged so as to constitute a part of the upper wall of the thin rectangular reaction vessel, and the light-transmitting plate is connected to the inner surface of the thin reaction vessel. An apparatus for a photoexcitation process according to claim 1 or 2, wherein the inner surface of the plate is flush with the inner surface of the plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5343479A (en) * 1976-09-30 1978-04-19 Nec Corp Thermal oxidation method of semiconductor wafers
JPS60166032A (en) * 1984-02-09 1985-08-29 Mitsubishi Electric Corp Device for forming film utilizing photochemical reaction

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