JPS63307740A - 光化学反応処理装置 - Google Patents

光化学反応処理装置

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JPS63307740A
JPS63307740A JP14473887A JP14473887A JPS63307740A JP S63307740 A JPS63307740 A JP S63307740A JP 14473887 A JP14473887 A JP 14473887A JP 14473887 A JP14473887 A JP 14473887A JP S63307740 A JPS63307740 A JP S63307740A
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JP
Japan
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substrate
cooling
substrate support
substrates
photochemical reaction
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Application number
JP14473887A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70925Cleaning, i.e. actively freeing apparatus from pollutants, e.g. using plasma cleaning

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、半導体装置作製時に使用可能な光化学反応処
理装置に関するものである。
特に光CVD法による被膜作製、光エッチングまたは光
クリーニング処理等に応用可能な光化学反応処理装置に
関するものであります。
〔従来技術〕
近年、超LSIに代表される半導体素子の高密度化が進
み、それと共にその作製に用いられる種々の装置の性能
に高い要求がなされる様になってきている。
現在、半導体装置は、半導体基板上にCVD装置、又は
スパッタリング装置を代表とする半導体装置用製造装置
を用いて種々の半導体膜、導体膜、絶縁体膜を積層させ
ると共に、適時、エツチングを行ない所望の構成を得て
いる。
これら装置のなかでICの集積度の向上とともに紫外光
源を用いて光化学反応を行う処理が注目をあびている。
この中で特に光CVD装置は、低温で膜形成を行ない得
るもので、窒化シリコン膜形成等に好都合なものである
この光CVD法にて被膜形成を行う場合この被膜は半導
体基板上で膜厚のバラツキなくすることが望ましく、そ
のためには均一な光照射が要求される。光CVD装置の
場合光源の選定及びその配置にはそれなりの工夫が必要
とされる。具体的には、基板上に多数の光源を平行に配
置して、基板に対して直角で一様な光を作ることが望ま
しいが有限個の光源を用いて基板上での光度を一定にす
ることは理論的に不可能であり、しかも、光源を多数設
けることは、電源ラインの本数が増え、それらの間で放
電が起こる等の不都合がある。
また他の光化学反応処理装置例えば光エツチング装置、
光クリーニング装置等においても被処理面に対して均一
な光を照射する必要がある。特に被処理面であるウェハ
ー、基板の大口径、大面積化に伴い均一な光照射を行う
ことは非常に重要である。そのためバレル型の光化学反
応処理装置が開発され使用され始めている。
このバレル型の装置の場合、通常は反応処理室以外に予
備室、基板取り出し家郷バッファ室を設けられないため
、基板の処理時間の短縮のために光化学反応処理が終了
するとすぐに反応室を開けて処理済みの基板を取り出し
未処理基板を装填しなければならなかった。
このため基板を加熱した状態で光化学反応処理を行うも
の、特に光CVD装置装置や光クリーニング装置等にお
いては光化学反応処理後すぐに反応室を開は基板を取り
出すと、その温度差のために基板上に形成された薄膜に
歪が加わりビーリングを誘発する等して被処理基板を破
壊してしまう。
そのため光化学反応処理後、基板温度が室温近くまで降
がるのを待つ時間が必要であり、この時間が基板の処理
時間の短縮化、短時間での多量の基板処理を妨げていた
〔発明の目的〕
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、各基板間、及び個々の基板上での光照射を均一
にして光化学反応をすることができ、大量の基板処理が
可能な光化学反応処理装置を提供することである。
〔発明の構成〕
前記目的を達成する為に、本発明は減圧状態を実現でき
る反応容器と減圧排気手段と、前記反応容器内の基板支
持体と反応空間に光を照射する光源と光化学反応処理時
に処理用基板と前記光源との位置を相対的に変化させる
手段とからなる光化学反応処理装置において前記基板支
持体の中心部の空間に基板の温度を可変できる冷却部を
有せしめて光化学反応処理装置を構成した。
〔実施例〕
本発明を光CVD装置に応用した場合について記す。
第1図及び第2図は、本発明になる光照射機構及び基板
冷却部機構を用いた光CVD装置を示す断面図である。
図中、光CVD装置1は、チャンバ3、紫外光源部5、
正12角形状の基板支持体7、回動機構9、基板加熱ヒ
ーター23、冷却部25及び反応ガス導入系11及び排
気系13から成っている。光源5は、一端の閉鎖された
石英管17によって気密され囲まれた水銀ランプ19か
ら成り、膜形成を行なうべき基板15が取りつけられた
基板支持体の周囲に等間隔で同心円上に設けられている
。同様に基板加熱ヒーター23も基板支持体7の周囲に
等間隔で同心円上に設けられている。
モータ21は、これら光源5に囲まれた基板支持体7を
回動させ基板15と各光源5との相対位置を周期的に適
時変化させている。又、石英管17内は冷却用の窒素が
循環しており、水銀ランプ19の温度が上昇し過ぎるこ
とを防止している。
基板支持体7の中空内部に、冷却手段25として、水冷
部が設けられている。この冷却手段は、チャンバ3上部
から支持されており、基板支持体7を必要に応じて冷却
できる構造を有している。
基板15は、25CIIX35CI11の大きさで、基
板支持体7の一面当り2枚、全部で24枚取付けられて
いる。
次に、このCVD装置の動作について説明する。
先ず膜形成を行なうべき基板15を基板支持体7の各回
毎に2枚づつ取付ける。チャンバ3を完全に密閉し、排
気系(真空ポンプ)13によって内部の圧力を約104
〜10− ’ torr迄下げる。次に、チャンバ3内
Gご、反応ガス導入系11から反応ガスを約3torr
の圧力になる迄導入する。基板15が加熱手段23によ
って所定温度、例えば350℃となった状態で、モータ
21を駆動させ基板支持体7を回転させると共に、光?
TA5から紫外光を基板面に向って照射する。反応ガス
は、本実施例ではジシランとアンモニアを用いた。これ
ら反応ガスは反応空間で熱と光によって所定の化学反応
を進行させ、基板面に生成物を積層させる。
なお、この時には冷却部25内に冷却水は注入されてお
らず基板はヒーター23により加熱されているのみであ
る。
光源5の照度及び基板ホルダの回転速度を一定に保って
膜形成を行なっても、基板上の照度バラツキは平均化さ
れる。
また基板支持体7の断面形状を多角形形状、好ましくは
12角形状以上とした場合、各基板への照射光強度は平
均化され、基板内でも基板間においても、そのバラツキ
はなくなる。
特に24角形状以上の場合、基板面上で、光照射強度の
バラツキが全くない程均−な光照射が得られた。
各基板表面での照度をより一様にするには、基板支持体
の回転速度を一定に保つ一方、光源5の照度をこれに同
期させ、適当に変化させることが効果的である。又、こ
れとは逆に、光源5の照度を一定に保つ一方、基板支持
体7の回転速度を光源5との相対位置によって適宜変化
させることも効果が期待出来る。
このように基板上の所定の厚みの被膜形成後、基板加熱
ヒーター23による基板加熱を止め、その後冷却部25
に冷却水を注入し、基板の除冷を行い約5分後に反応室
を開けて新しい基板を支持体に装填した。
この時被膜形成済みの基板温度は100℃以下にまで除
冷されており形成された被膜に熱歪が加わることなくピ
ーリングも起こらなかった。
一方被膜形成後にヒーター23の加熱を止め、冷却部に
冷却水を注入しなかった場合、約5分後に取り出した基
板は300〜250℃の温度を保っており室温との温度
差により形成された被膜がピーリングし、従来のように
被膜形成後30分以上は除冷の為の時間が必要であった
尚、上記実施例は、1つの好ましい実施態様を示したも
のであり、種々の変形例が考えられる。
本実施例では冷却の為の媒体として水を用いたが基板を
除冷するものであれば、なんでも使用可能で気体、液体
を問わず使用可能である。
基板ホルダ7の断面形状は正12角形としたが、本件発
明者の検討によれば、それ以上の角形も充分に特徴を持
つ形状である事が分った。この場合実施例同様各面2枚
の基板を載置するとして、合計24枚以上の基板を同時
に処理出来る。
又、特殊な場合には、丸形、、(非圧)多角形もあり得
る。
光源15は、基板ホルダ7の回転軸に対して同心円上に
配置したが、これ以外の配置も、場合によっては、より
効果的である。回転駆動機構は基板ホルダの下側に設け
られているが、これは基板ホルダの上側に設けても横側
にピニオンギアを用いて設けても良い。
〔効果〕
本発明により光化学反応処理後、基板除冷のための時間
が不要となり基板の処理時間の短縮化が必要となり基板
の処理時間の短縮化がはかれた。
さらに本発明により、大口径、大面積基板上に均一な光
の照射を行うことができ、均一な光化学反応処理を大量
に短時間で行うことが可能となった。
また本発明を光CVD装置に適用すれば、均一な膜厚を
持った被膜の形成が可能な光CVD装置が得られる さらに予備室が不要な為、装置の製造コストを安くする
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示す縦断面図である。 第2図は、本発明の実施例を示す横断面図である。 1・・光CVD装置  3・・真空チャンバ5・・・光
源      7・・基板ホルダ9・・回転駆動装置 
 11・・ガス導入系13・・ガス排出系   15・
・基十反17・・合成石英管   19・・紫外光源2
1・・モータ     23・・ヒータ25・・冷却部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  減圧状態を実現できる反応容器と減圧排気手段と、前
    記反応容器内の基板支持体と反応空間に光を照射する光
    源と光化学反応処理時に処理用基板と前記光源との位置
    を相対的に変化させる手段とからなる光化学反応処理装
    置において前記基板支持体の中心部の空間に基板の温度
    を可変できる冷却部を設けたことを特徴とする光化学反
    応処理装置。
JP14473887A 1987-06-09 1987-06-09 光化学反応処理装置 Pending JPS63307740A (ja)

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