JP4291193B2 - Optical processing apparatus and processing apparatus - Google Patents
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本発明は、光を照射することにより起こる反応を用いた処理、例えば、光酸化(photo oxidation)、光CVD(photo CVD)、光アッシング(photo ashing)、光洗浄(photo cleaning)、光エッチング(photo etching)、光エピタキシャル(photo epitaxy)等を行う光処理装置、及び、この光処理装置を備えた処理装置に関する。 The present invention is a process using a reaction caused by light irradiation, such as photo oxidation, photo CVD (photo CVD), photo ashing, photo cleaning, photo etching ( The present invention relates to an optical processing apparatus that performs photo etching, photo epitaxy, and the like, and a processing apparatus that includes the optical processing apparatus.
光を照射することにより起こる反応を用いて基板を処理する方法は、イオン損傷が無く、良好な界面を形成できるという特長を持っている。例えば、光酸化によりシリコン基板上に絶縁膜(酸化膜)を形成する方法としては、従来、以下のような方法が知られている。 A method of treating a substrate using a reaction that occurs by irradiating light has a feature that there is no ion damage and a good interface can be formed. For example, the following methods are conventionally known as methods for forming an insulating film (oxide film) on a silicon substrate by photo-oxidation.
まず、シリコン基板を真空容器内にセットし、真空容器内を真空排気系により排気する。真空容器内でシリコン基板の表面をドライクリーニング法により洗浄することで、シリコン基板の表面から有機物等の汚染物質や自然酸化膜を除去する。その後、シリコン基板を加熱するとともに、真空容器内に酸素ガスを導入する。紫外線ランプを点灯して、紫外線を酸素ガスに照射する。これにより、シリコン基板の表面に保護膜としての極薄酸化膜が形成される。真空容器からシリコン基板を取り出し、酸化装置に移送する。酸化装置でシリコン基板の表面に絶縁用の酸化膜を形成する(例えば、特許文献1参照。)。 First, the silicon substrate is set in a vacuum container, and the inside of the vacuum container is evacuated by a vacuum exhaust system. By cleaning the surface of the silicon substrate in a vacuum container by a dry cleaning method, contaminants such as organic substances and natural oxide films are removed from the surface of the silicon substrate. Thereafter, the silicon substrate is heated and oxygen gas is introduced into the vacuum vessel. Turn on the UV lamp and irradiate the oxygen gas with UV light. As a result, an ultrathin oxide film as a protective film is formed on the surface of the silicon substrate. The silicon substrate is taken out from the vacuum vessel and transferred to the oxidizer. An insulating oxide film is formed on the surface of the silicon substrate with an oxidizer (see, for example, Patent Document 1).
ところで、光酸化により基板上に酸化膜を形成する場合、紫外線ランプと置換して、キセノンエキシマランプを用いることがある。この場合、例えば、以下に説明するような光処理装置が用いられる。 Incidentally, when an oxide film is formed on a substrate by photo-oxidation, a xenon excimer lamp may be used in place of an ultraviolet lamp. In this case, for example, an optical processing device as described below is used.
光酸化装置は、処理容器、基板を支持する支持台、キセノンエキシマランプ、及びランプハウス等を備えている。支持台は、処理容器内に設けられている。処理容器にはガス導入口が設けられており、このガス導入口から処理容器内に酸素ガスが導入される。また、処理容器にはガス排出口が設けられており、このガス排出口から処理容器内の気体が排出される。処理容器の上壁には、この上壁の一部として、透光性部材からなる光透過窓が設けられている。光透過窓の面積は、光処理する基板の被処理面の面積よりも大きくなるように設定されている。ランプハウスは、処理容器の外方に設けられている。ランプハウス内には、キセノンエキシマランプが設けられている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上述のような光酸化装置においては、以下に述べるような問題がある。すなわち、シリコン基板上に酸化膜を形成するような場合には、形成される酸化膜に不純物が混入してしまうのを抑制するために、光酸化処理の実施に先立って、処理容器内を一旦排気するようにしている。このように処理容器内を一旦排気する場合、光透過窓には、略大気圧と略真空に近い圧力との間のガス圧力差、つまり約1kg/cm2(9.80665×104Pa)の力がかかる。したがって、光透過窓の厚さは、このガス圧力差に耐え得るような厚さに設定する必要がある。 However, the photooxidation apparatus as described above has the following problems. That is, in the case where an oxide film is formed on a silicon substrate, in order to prevent impurities from being mixed into the formed oxide film, the inside of the processing container is temporarily provided prior to the execution of the photo-oxidation process. I try to exhaust. Thus, when the inside of the processing container is once exhausted, the light transmission window has a gas pressure difference between approximately atmospheric pressure and a pressure close to approximately vacuum, that is, approximately 1 kg / cm 2 (9.80665 × 10 4 Pa). The power of. Therefore, it is necessary to set the thickness of the light transmission window to a thickness that can withstand this gas pressure difference.
下記の表1は、合成石英板の大きさ、略大気圧と略真空に近い圧力との間のガス圧力差に耐えるために必要な板厚、及びキセノンエキシマランプから発せられる波長172nmの光の透過率を示している。
表1に示すように、光透過窓が直径6インチ程度の大きさの場合には、光透過窓の厚さは4.3mm程度とすればよい。ところが、光透過窓を直径300mmの円や250mm角といった大きさにすると、光透過窓の厚さを約30mm以上にする必要がある。つまり、処理する基板が大きければ大きい程、光透過窓の厚さを厚くしなくてはならない。特に、TV用液晶表示装置は、大型の傾向にあり、最近では、30インチサイズ、40インチサイズのものが商品化されている。 As shown in Table 1, when the light transmission window is about 6 inches in diameter, the thickness of the light transmission window may be about 4.3 mm. However, if the light transmission window is made as large as a circle having a diameter of 300 mm or a 250 mm square, the thickness of the light transmission window needs to be about 30 mm or more. In other words, the larger the substrate to be processed, the greater the thickness of the light transmission window. In particular, liquid crystal display devices for TV tend to be large, and recently, 30-inch and 40-inch sizes have been commercialized.
一方、図11は、光の波長と、合成石英板(厚さ1mm、10mm、30mm)に対する光の透過率との関係を示している。図11に示すように、合成石英板に対する波長172nm近傍の光の透過率は、合成石英板の厚さを増加させると急激に低下する。そして、合成石英板の板厚が30mmの場合、波長172nmの光の透過率は約30%となる。
On the other hand, FIG. 11 shows the relationship between the wavelength of light and the light transmittance with respect to a synthetic quartz plate (
つまり、光酸化処理する基板が、直径300mmの円や250mm角のような大きさの場合、合成石英板の板厚を約30mmにする必要がある。ところが、合成石英板の板厚を約30mmとすると、キセノンエキシマランプから発せられる波長172nm光に対して有効に使える光が1/3以下となってしまい、被処理半導体基板の光酸化処理速度が大幅に低下してしまう。 That is, when the substrate to be photooxidized is a circle having a diameter of 300 mm or a size of 250 mm square, the thickness of the synthetic quartz plate needs to be about 30 mm. However, if the thickness of the synthetic quartz plate is about 30 mm, the light that can be effectively used for the 172 nm wavelength light emitted from the xenon excimer lamp becomes 1/3 or less, and the photo-oxidation processing speed of the semiconductor substrate to be processed becomes high. It will drop significantly.
このように、光酸化処理装置は、光透過窓の大きさを大きく設定する程(大型基板用である程)、これに伴い、光透過窓の厚さを厚くすることが必要となり、光透過窓を透過する際の光の減衰が大きくなる。ましてや、1m角となるような液晶表示装置等の大型基板に光酸化処理を施す場合には、合成石英の厚さが極端に厚くなる。したがって、液晶表示装置等の大型基板の処理には、上述のような処理装置は実用的ではない。 Thus, as the size of the light transmission window is set larger (for a large substrate), the photo-oxidation processing apparatus needs to increase the thickness of the light transmission window. The attenuation of light when passing through the window is increased. In addition, when the photo-oxidation treatment is performed on a large substrate such as a liquid crystal display device having a 1 m square, the thickness of the synthetic quartz becomes extremely thick. Accordingly, the processing apparatus as described above is not practical for processing a large substrate such as a liquid crystal display device.
本発明の目的は、このような事情にもとづいてなされたもので、光源から発せられた光が光透過窓に吸収される割合を抑制でき、しかも、基板の被処理面の全面に良好に光を照射することができる光処理装置、及び、この光処理装置を備えた処理装置を得ることにある。 The object of the present invention has been made based on such circumstances, and can suppress the ratio of light emitted from a light source to be absorbed by a light transmission window, and can satisfactorily emit light over the entire surface to be processed of a substrate. Is to obtain a light processing apparatus capable of irradiating the light, and a processing apparatus including the light processing apparatus.
本発明の第1の形態に係る光処理装置は、基板の被処理面を光処理する光処理装置であって、処理容器と、この処理容器の外部に設けられた光源と、前記処理容器の壁の一部を構成するように互いに並べて設けられ、前記光源から発せられた光を前記処理容器の内部に透過させる少なくとも2つの光透過窓と、前記光透過窓と対向させた状態で前記処理容器の内部に設けられ、前記基板を支持する支持台と、前記処理容器の壁の一部を構成するように設けられ、前記光透過窓を支持する断面形状が前記支持台方向に先細の梁とを具備してなる。 An optical processing apparatus according to a first aspect of the present invention is an optical processing apparatus that optically processes a surface to be processed of a substrate, and includes a processing container, a light source provided outside the processing container, and the processing container. At least two light transmission windows provided side by side so as to constitute a part of the wall and transmitting the light emitted from the light source to the inside of the processing container; and the processing in a state facing the light transmission window A support base provided inside the container and supporting the substrate; and a cross-sectional shape provided so as to constitute a part of the wall of the processing container and supporting the light transmission window is tapered in the direction of the support base. It comprises.
本発明の第1の形態に係る光処理装置は、光を照射することにより起こる反応を用いた処理、例えば、光酸化(photo oxidation)、光CVD(photo CVD)、光アッシング(photo ashing)、光洗浄(photo cleaning)、光エッチング(photo etching)、光エピタキシャル(photo epitaxy)等を行う際に好適に用いることができる。 The optical processing apparatus according to the first aspect of the present invention is a process using a reaction that occurs by irradiating light, for example, photo oxidation, photo CVD (photo CVD), photo ashing, It can be suitably used when performing photo cleaning, photo etching, photo epitaxy or the like.
光源から発せられ、各光透過窓を透過した光の少なくとも一部が、支持台上に支持された基板の被処理面上で重なり合うようにするためには、例えば、梁により規定される開口部を閉塞させるように光透過窓を設けるとともに、開口部を、光源から発せられた光が反射板の設計等により支持台側に向かって広がる形状に形成することで実現可能である。また、開口部を、光源から発せられた光が支持台側に向かって広がる形状に形成するためには、例えば、梁の断面形状を、光源側から支持台側に向かって先細となるように形成するとよい。このようにすることにより、光源から発せられて各光透過窓を透過した光が、支持台に支持される基板の被処理面側に向かって夫々広がるように進むようになるため、各光透過窓から入射した光を、支持台上に支持された基板の被処理面上で重ねることができる。 In order for at least a part of the light emitted from the light source and transmitted through each light transmission window to overlap on the processing surface of the substrate supported on the support base, for example, an opening defined by a beam The light transmitting window is provided so as to close the light source, and the opening is formed in a shape in which the light emitted from the light source spreads toward the support base by the design of the reflecting plate or the like. In order to form the opening in a shape in which light emitted from the light source spreads toward the support base, for example, the cross-sectional shape of the beam is tapered from the light source side toward the support base. It is good to form. By doing so, the light emitted from the light source and transmitted through each light transmission window proceeds so as to spread toward the surface to be processed of the substrate supported by the support base. Light incident from the window can be superimposed on the target surface of the substrate supported on the support base.
また、光源から発せられ、各光透過窓を透過した光の少なくとも一部が、支持台上に支持された基板の被処理面上で重なり合うようにするため、光源からの光を所望の方向に反射させることで、光の放射形状として所望の形状が得られるように設計された反射板を設け、光源から発せられる光の照射方向を調整してもよい。 Further, in order to make at least a part of the light emitted from the light source and transmitted through each light transmission window overlap on the surface to be processed of the substrate supported on the support base, the light from the light source is directed in a desired direction. A reflection plate designed so as to obtain a desired light emission shape by reflection may be provided, and the irradiation direction of light emitted from the light source may be adjusted.
さらに、光酸化により基板上に酸化膜を形成するような場合、光源としては、例えば、キセノンエキシマランプ又は水銀ランプを好適に用いることができる。 Furthermore, when an oxide film is formed on the substrate by photo-oxidation, for example, a xenon excimer lamp or a mercury lamp can be suitably used as the light source.
この光処理装置によれば、少なくとも2つの光透過窓を梁で支持させた状態で互いに並べて設け、光源で発せられた光をこれらの光透過窓の夫々を介して、処理容器の内部に進入させるようにしている。そのため、各光透過窓の面積を基板の被処理面の面積よりも小さく設定することができる。つまり、この光処理装置によれば、光透過窓の厚さを従来よりも薄くすることが可能であり、光源から発せられた光が光透過窓に吸収される割合を抑制することができる。 According to this light processing apparatus, at least two light transmission windows are provided side by side in a state of being supported by a beam, and light emitted from the light source enters the inside of the processing container through each of the light transmission windows. I try to let them. Therefore, the area of each light transmission window can be set smaller than the area of the surface to be processed of the substrate. That is, according to this light processing apparatus, the thickness of the light transmission window can be made thinner than before, and the ratio of the light emitted from the light source absorbed by the light transmission window can be suppressed.
また、この光処理装置は、支持台上に支持された基板の被処理面上に梁の影ができないように、光源から発せられ、これら光透過窓を夫々透過した光が、支持台上に支持される基板の被処理面上で重なり合うように形成している。したがって、支持台上に支持される基板の被処理面の全面に良好に光源からの光を照射することができる。 In addition, this light processing apparatus emits light from a light source so that the shadow of the beam is not formed on the surface to be processed of the substrate supported on the support table. It forms so that it may overlap on the to-be-processed surface of the board | substrate supported. Therefore, it is possible to satisfactorily irradiate light from the light source over the entire surface to be processed of the substrate supported on the support base.
本発明の第2の形態に係る処理装置は、
基板の被処理面を光処理する光処理装置であって、処理容器と、この処理容器の外部に設けられた光源と、前記処理容器の壁の一部を構成するように互いに並べて設けられ、前記光源から発せられた光を前記処理容器の内部に透過させる少なくとも2つの光透過窓と、前記光透過窓と対向させた状態で前記処理容器の内部に設けられ、前記基板を支持する支持台と、前記処理容器の壁の一部を構成するように設けられ、前記光透過窓を支持する断面形状が前記支持台方向に先細の梁とを具備してなる光処理装置と、
前記基板の被処理面に成膜を行う成膜装置と、
前記光処理装置と前記成膜装置との間を開閉自在に連通させる連通機構とを具備する。
The processing apparatus according to the second aspect of the present invention is
An optical processing apparatus for optically processing a surface to be processed of a substrate, the processing container, a light source provided outside the processing container, and provided side by side so as to constitute a part of the wall of the processing container, At least two light transmission windows for transmitting the light emitted from the light source to the inside of the processing container; and a support base provided inside the processing container in a state of being opposed to the light transmission window and supporting the substrate. And a light processing apparatus provided so as to constitute a part of the wall of the processing container, and a cross-sectional shape that supports the light transmission window includes a tapered beam in the direction of the support base, and
A film forming apparatus for forming a film on the processing surface of the substrate;
A communication mechanism that allows the light processing apparatus and the film forming apparatus to be freely opened and closed;
この場合も、光源から発せられ、各光透過窓を透過した光の少なくとも一部が支持台上に支持される基板の被処理面上で重なり合うようにするため、梁により規定される開口部を、光源から発せられた光が支持台側に向かって広がる形状に形成し、また、光源からの光を所望の方向に反射させて、光の放射形状を所望の形状が得られるように設計された反射板を設け、この光源から発せられる光が照射される方向を調整している。 Also in this case, an opening defined by the beam is formed so that at least a part of the light emitted from the light source and transmitted through each light transmission window overlaps on the processing surface of the substrate supported on the support base. It is designed so that the light emitted from the light source is formed in a shape that spreads toward the support base, and the light radiation shape is obtained by reflecting the light from the light source in the desired direction. A reflecting plate is provided to adjust the direction in which the light emitted from the light source is irradiated.
成膜装置は、例えば、既存のプラズマCVD装置(PE−CVD装置)等を好適に用いることができるが、これに限定されるものではない。 For example, an existing plasma CVD apparatus (PE-CVD apparatus) or the like can be suitably used as the film forming apparatus, but the film forming apparatus is not limited to this.
連通機構は、例えば、光処理装置と成膜装置との間にゲートバルブを設けることで実現することができる。ただし、光処理装置と成膜装置との間のクロスコンタクトを抑止するためには、光処理装置と成膜装置との間にトランスファー室(共通室)を設けるとともに、光処理装置とトランスファー室との間に第1のゲートバルブを設け、トランスファー室と成膜装置との間に第2にゲートバルブを設けるのが好ましい。 The communication mechanism can be realized, for example, by providing a gate valve between the light processing apparatus and the film forming apparatus. However, in order to suppress cross contact between the light processing apparatus and the film forming apparatus, a transfer chamber (common chamber) is provided between the light processing apparatus and the film forming apparatus, and the light processing apparatus and the transfer chamber are provided. It is preferable to provide a first gate valve between the two and a second gate valve between the transfer chamber and the film forming apparatus.
この処理装置によれば、基板処理装置において、光源から発せられた光が光透過窓に吸収される割合を抑制でき、しかも、基板の被処理面の全面に良好に光を照射することができる。しかも、この処理装置によれば、光処理装置と成膜装置とが開閉自在な連通機構を介して連通されているため、光処理装置で光処理した基板を、真空を破ることなく、成膜装置に搬入することができる。つまり、この処理装置によれば、光処理装置での光処理後、空気中に晒すことなく、連続して、基板に成膜処理を施すことができる。したがって、光処理された基板に、空気中の不純物の混入が少ない品質の良好な膜を形成することができる。 According to this processing apparatus, in the substrate processing apparatus, the ratio of the light emitted from the light source absorbed by the light transmission window can be suppressed, and the entire surface to be processed of the substrate can be irradiated with good light. . In addition, according to this processing apparatus, since the optical processing apparatus and the film forming apparatus are communicated with each other via a freely openable / closable communication mechanism, the substrate subjected to the optical processing by the optical processing apparatus can be formed without breaking the vacuum. Can be carried into the device. That is, according to this processing apparatus, after the light processing in the light processing apparatus, it is possible to continuously perform the film forming process on the substrate without being exposed to the air. Therefore, it is possible to form a good quality film with less impurities in the air on the optically processed substrate.
本発明の第3の形態に係る処理装置は、基板の被処理面に光処理を施す第1の光処理装置と、前記基板の被処理面にさらに光処理を施す第2の光処理装置と、前記第1の光処理装置と前記第2の光処理装置との間を開閉自在に連通させる連通機構とを具備しており、
前記第1及び第2の光処理装置は、夫々、基板の被処理面を光処理する光処理装置であって、処理容器と、この処理容器の外部に設けられた光源と、前記処理容器の壁の一部を構成するように互いに並べて設けられ、前記光源から発せられた光を前記処理容器の内部に透過させる少なくとも2つの光透過窓と、前記光透過窓と対向させた状態で前記処理容器の内部に設けられ、前記基板を支持する支持台と、前記処理容器の壁の一部を構成するように設けられ、前記光透過窓を支持する断面形状が前記支持台方向に先細の梁とを具備してなる。
A processing apparatus according to a third aspect of the present invention includes a first optical processing apparatus that performs optical processing on a surface to be processed of a substrate, and a second optical processing apparatus that further performs optical processing on the surface to be processed of the substrate. A communication mechanism for opening and closing communication between the first light processing apparatus and the second light processing apparatus,
Each of the first and second optical processing apparatuses is an optical processing apparatus for optically processing a surface to be processed of a substrate, and includes a processing container, a light source provided outside the processing container, and the processing container. At least two light transmission windows provided side by side so as to constitute a part of the wall and transmitting the light emitted from the light source to the inside of the processing container; and the processing in a state facing the light transmission window A support base provided inside the container and supporting the substrate; and a cross-sectional shape provided so as to constitute a part of the wall of the processing container and supporting the light transmission window is tapered in the direction of the support base. It comprises.
この場合も、光源から発せられ、各光透過窓を透過した光の少なくとも一部が支持台上に支持される基板の被処理面上で重なり合うようにするため、梁により規定される開口部を、光源から発せられた光が支持台側に向かって広がる形状に形成し、また、光源からの光を所望の方向に反射させて、光の放射形状を所望の形状が得られるように設計された反射板を設け、この光源から発せられる光が照射される方向を調整している。 Also in this case, an opening defined by the beam is formed so that at least a part of the light emitted from the light source and transmitted through each light transmission window overlaps on the processing surface of the substrate supported on the support base. It is designed so that the light emitted from the light source is formed in a shape that spreads toward the support base, and the light radiation shape is obtained by reflecting the light from the light source in the desired direction. A reflecting plate is provided to adjust the direction in which the light emitted from the light source is irradiated.
連通機構は、例えば、第1の光処理装置と第2の光処理装置との間にゲートバルブを設けることで実現することができる。ただし、第1の光処理装置と第2の光処理装置との間のクロスコンタクトを抑止するためには、第1の光処理装置と第2の光処理装置との間にトランスファー室(共通室)を設けるとともに、第1の光処理装置とトランスファー室との間にゲートバルブやロードロックのような第1の開閉手段を設け、トランスファー室と第2の光処理装置との間にゲートバルブやロードロックのような第2の開閉手段を設けるのが好ましい。 The communication mechanism can be realized, for example, by providing a gate valve between the first light processing device and the second light processing device. However, in order to suppress cross contact between the first light processing device and the second light processing device, a transfer chamber (common chamber) is provided between the first light processing device and the second light processing device. ), And a first opening / closing means such as a gate valve or a load lock is provided between the first light processing device and the transfer chamber, and a gate valve or the like is provided between the transfer chamber and the second light processing device. It is preferable to provide a second opening / closing means such as a load lock.
この処理装置によれば、第1及び第2の光処理装置の双方において、光源から発せられた光が光透過窓に吸収される割合を抑制でき、しかも、基板の被処理面の全面に良好に光を照射することができる。しかも、この処理装置によれば、第1の光処理装置と第2の光処理装置とが開閉自在な連通機構を介して連通されているため、第1の光処理装置で光処理した基板を、真空を破ることなく、第2の光処理装置で光処理することができる。つまり、この処理装置によれば、第1の光処理装置での第1の光処理後、空気中に晒すことなく、連続して、基板に第2の光処理装置で第2の光処理を施すことができる。 According to this processing apparatus, the ratio of the light emitted from the light source absorbed by the light transmission window can be suppressed in both the first and second light processing apparatuses, and the entire surface to be processed of the substrate is good. Can be irradiated with light. Moreover, according to this processing apparatus, since the first optical processing apparatus and the second optical processing apparatus are communicated with each other via an openable / closable communication mechanism, the substrate subjected to the optical processing with the first optical processing apparatus The second optical processing apparatus can perform optical processing without breaking the vacuum. That is, according to this processing apparatus, after the first light processing in the first light processing apparatus, the second light processing apparatus continuously performs the second light processing on the substrate without being exposed to the air. Can be applied.
以下、図1乃至図6を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の光処理装置の一実施形態、例えば、光を用いて基板上に酸化膜(絶縁膜)を形成する際に好適に用いることができる光処理装置を例にとって説明する。 Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In this embodiment, an optical processing apparatus according to an embodiment of the present invention, for example, an optical processing apparatus that can be suitably used when an oxide film (insulating film) is formed on a substrate using light will be described as an example. .
図1に示すように、光処理装置10は、例えば、光酸化処理装置であって、処理容器としての真空反応室11、ランプハウス12、光源13、リフレクタ14、及び支持台15等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
光源13は、真空反応室11外、例えば、真空反応室11の屋上板(後述する上壁11b)の上に設けられている。光源13としては、複数例えば2つのランプ13aが並列して設けられたものが好適である。本実施形態では、光源13として、例えば、並列して設けられた2つのランプ13aとしてのキセノンエキシマランプと、各ランプ13aに夫々対応するように設けられた2つのリフレクタ(反射板)14とを備えたものを用いている。
The
真空反応室11は、気密容器であり、底壁11a、上壁11b、及び、側壁11cを有している。図1及び図2に示すように、真空反応室11の上壁11bには、真空反応室11の壁の一部を構成するように、複数、例えば2つの光透過窓16が互いに並べて配置されている。各光透過窓16の大きさは、基板100の被処理面100a及び支持台15の支持面15aよりも小さくなるように設定されている。本実施形態では、各光透過窓16の大きさを140mm×800mmとしている。
The
上壁11bのうちの各光透過窓16の周囲の領域は、真空反応室11の壁の一部であるとともに、光透過窓16を支持する梁17でもある。言い換えれば、光透過窓16は、梁17により規定される開口部18(上壁11bに設けられた開口部)を気密に閉塞している。これにより、真空反応室11内は真空に保たれている。
A region around each
本実施形態の光処理装置10は、駆動回路形成用としては比較的大きな液晶表示用の基板を処理することが可能な大きさを有している。ところで、光透過窓は、真空反応室の壁の一部を構成するため、上述のような大型の光処理装置では、光透過窓が大型化し易い。光透過窓を大きくするためには、光透過窓の厚さを厚くする必要がある。しかしながら、光透過窓を厚くすると、光の透過率が下がる。したがって、本実施形態の光処理装置10では、光透過窓16を分割している。このため、光透過窓16の大きさは、175mm×835mm、厚さ45mmであり、開口部18に挿入された部分は、140mm×800mm、挿入厚さ20mmである。
The
光透過窓16が開口部18を気密に閉塞する機構は以下の通りである。図1に示すように、光透過窓16は、開口部18に嵌合する第1の部分16aと、第1の部分16aの上方に設けられ、第1の部分16aよりも一回り大きく形成された第2の部分16bとが一体に形成されてなる。すなわち、光透過窓16は、断面略T字状に形成されており、第2の部分16bは、第1の部分16aの周面よりも外方に張り出す張り出し部16cを有している。
The mechanism in which the
一方、真空反応室11は、上壁11bと光透過窓16との間を封止する封止機構19を有している。封止機構19は、上壁11bの上面に設けられた溝20とO-リング21とを有している。溝20は、上壁11bの上面に、開口部18を囲むように設けられている。O-リング21は、例えばゴム材料等により形成されている。この封止機構19は、溝20に沿ってO-リング21を設けることで構成されている。
On the other hand, the
開口部18は、光透過窓16と封止機構19とによって気密に閉塞されている。すなわち、開口部18には、光透過窓16の第1の部分16aが嵌合している。また、O-リング21は、第2の部分16bの張り出し部16cと上壁11bとの間に配置されて、光透過窓16と上壁11bとの間をシールしている。
The
なお、光透過窓16は、2つ以上設けても良い。その場合、光透過窓16は、例えば、図3に例示するように、任意の1方向に沿うように互いに並べて配置してもよい。また、光透過窓16は、互いに異なる2方向に、互い違いに並べて配置してもよい。つまり、図4に例示するように、互いに直交する2方向に、いわゆる市松模様状に互い違いに並べて配置してもよい。
Two or more
底壁11a、上壁11b、側壁11c、及び、光透過窓16は、真空反応室11の内部を真空状態にまで減圧することが可能な強度に設定されている。底壁11a、上壁11b、及び、側壁11cを形成する材料としては、例えばアルミニウムを用いることができる。
The
光透過窓16を形成する材料としては、ランプ13aから発せられる光に対して光学的に透明な部材を用いることができる。本実施形態の光処理装置10は、後述するように、ランプ13aとして、キセノンエキシマランプを用いている。その場合、光透過窓16は、ランプ13aとしてのキセノンエキシマランプから発せられる光に対して光学的に透明な部材、例えば合成石英により形成することができる。
As a material for forming the
真空反応室11の壁、例えば底壁11aには、ガス排出口22が設けられている。真空反応室11の内部は、このガス排出口22を介して、真空ポンプ23と連通されている。したがって、真空反応室11内の気体は、真空ポンプ23を駆動させることにより、ガス排出口22を介して真空反応室11の外部に排気することができる。
A
真空反応室11の壁、例えば側壁11cには、反応ガスを真空反応室11内に供給するためのガス導入口24が設けられている。真空反応室11の内部は、このガス導入口24を介して、反応ガスを収容するガスシリンダ(図示せず)と連通されている。したがって、ガスシリンダ内のガスは、所望とするときに所望とする期間、ガス導入口24を介して真空反応室11内に導入することができる。光酸化により基板100に絶縁膜101(図1参照)を形成する場合には、このガス導入口24から真空反応室11内に酸素原子を含むガス、例えば、O2ガスを導入する。
A
反応ガスとしてO2ガスを使用し、光酸化により基板100に酸化膜101を形成する場合、ランプ13aは、O2ガスを分解して酸素原子活性種を生じさせるエネルギーよりも大きなエネルギーを有するものを採用する必要がある。そのため、本実施形態では、ランプ13aとして、例えば、直管状のキセノンエキシマランプ(波長のピーク:172nm)を採用している。なお、ランプ13aは、キセノンエキシマランプに限定されるものではなく、例えば、水銀ランプ等を採用してもよい。
When the O 2 gas is used as the reaction gas and the
真空反応室11の一側方、例えば上方には、ランプハウス12が設けられている。ランプハウス12内には、ランプ13a及びリフレクタ14が設けられている。各ランプ13aは、図1において紙面手前側から紙面奥側に延びるように互いに平行に配置されている。各光透過窓16と夫々対応するように設けられている。リフレクタ14は、ランプ13aを上方から覆うように、ランプ13aの長手方向に沿って設けられている。リフレクタ14は、ランプ13aから発せられた光を下方に反射するものであり、ランプ13aから発せられる光を所望の方向に照射されるように、その形状が調整されている。したがって、ランプ13aから発せられた光は、直接的或いはリフレクタ14により反射されて間接的に所望とする方向に出射され、光透過窓16を透過して、真空反応室11内に入射する。
A
ところで、キセノンエキシマランプから発せられる172nmの光は、酸素分子を酸素活性種に分解する。そのため、大気圧の場合、キセノンエキシマランプから発せられる光は、数mmの空気層が存在するだけで、空気層中の酸素分子を分解しながらこの空気層に吸収されてしまう。したがって、この光処理装置10は、ランプハウス12を、その内部が気密となるように形成するとともに、このランプハウス12内に、キセノンエキシマランプから発せられる波長172nmの光を吸収しないガス、例えば窒素ガスを略大気圧となるように満たしている。図1中符号25は窒素ガス流通口を示している。この窒素ガス流通口25を介してランプハウス12内にランプハウス12の外部から窒素ガスが供給されるとともに、この窒素ガス流通口25を介してランプハウス12内の窒素ガスがランプハウス12の外部に排出されるようになっている。
By the way, 172 nm light emitted from a xenon excimer lamp decomposes oxygen molecules into oxygen active species. Therefore, in the case of atmospheric pressure, the light emitted from the xenon excimer lamp is absorbed by the air layer while decomposing oxygen molecules in the air layer only by the presence of an air layer of several mm. Accordingly, the
真空反応室11内には、基板100を支持する支持面15aを有する支持台15が設けられている。この支持台15により、基板100は、真空反応室11内の定められた位置に配置される。支持台15には、加熱装置26、例えば、例えばヒータやランプアニールが設けられている。この加熱装置26は、基板100の温度を所望の温度とするためのものである。
A
ところで、本実施形態の光処理装置10では、各光透過窓16の厚さを抑制するために、各光透過窓16の大きさを基板100の被処理面100a及び支持台15の支持面15aの大きさよりも小さく設定し、これらの光透過窓16を梁17で支持した状態で互いに並べて配置している。そのため、ランプ13aから発せられた光は、これらの光透過窓16から夫々入射し、これらの光透過窓16を介して、真空反応室11内に進入する。このような場合、通常では、2つの光透過窓16の間に位置する梁17の下方の領域に、この梁17の影が生じ易い。
By the way, in the
これに対し、この光処理装置10では、2つの光透過窓16の間に位置する梁17の下方の領域が影にならないように、ランプ13aから発せられて各光透過窓16を透過した光が、支持台15の支持面15a上、より好ましくは、支持台15に載置した基板100の被処理面100a上で重なり合うようにしている。
On the other hand, in this
具体的には、支持台15を光透過窓16の間に位置する梁17と対向するように設けるとともに、光透過窓16により閉塞される開口部18の形状を、光源13から発せられた光が支持台15側に向かって広がる形状となるようにしている。つまり、梁17の断面形状を、上側(ランプ13a側)から下側(支持台15側)に向かって先細となるような等脚台形状に形成している。また、光源13から発せられ、各光透過窓16を透過した光の少なくとも一部が支持台15上に支持される基板100の被処理面100a上で重なり合うようにするため、光源13からの光を所望の方向に反射させることで、光の放射形状として所望の形状が得られるように設計されたリフレクタ14を設け、光源13から発せられる光が照射される方向を調整している。
Specifically, the
このようにすることにより、図5に示すように、光透過窓16から入射した光が真空反応室11内を広がりながら進み、支持面15aの梁17と対向する領域(つまり、梁17の影ができ易い領域)で重なる。したがって、支持台15上に支持される基板100の被処理面100a上の全域において放射照度を略均一化させることができる。すなわち、均一な光処理(例えば、光酸化)が可能となる。
By doing so, as shown in FIG. 5, the light incident from the
なお、ランプ13aから発せられて各光透過窓16を透過した光が、支持台15上に支持される基板100の被処理面100a上で良好に重なり合うようにするためには、開口部18や梁17の形状だけでなく、光透過窓16と基板100との距離(光透過窓16と支持台15との距離)、梁17の幅、梁17と梁17の間隔、リフレクタ14の形状等を、基板100の被処理面100a面の全域(支持台15の支持面15aの略全域)における放射照度がより均一化するように各々設定するのが好ましい。本実施形態の光処理装置10では、上述したような梁17の形状に加えて、光透過窓16と基板100との間の距離が5mmとなるように、支持台15の位置を設定している。このようにして、光処理装置10が構成されている。
In order to allow the light emitted from the
図6は、梁17の中心Cを通る垂線と基板100の被処理面100aとの交点Pからの距離と放射照度との関係を示す図である。上記交点P付近(距離±0mm近傍)には、上述のように、通常では、梁17による影が生じ易いが、本実施形態の光処理装置10では、直径100mmの領域内で45mW/cm2〜49mW/cm2の放射照度が得られた。このように、この光処理装置10では、光透過窓16と対向する領域であっても梁17と対向する領域であっても、基板100の被処理面100aを略均一に光処理することが可能である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the irradiance and the distance from the intersection P between the perpendicular line passing through the center C of the
次に、この光処理装置10の使用方法の一例を説明する。本実施形態では、基板100としてのシリコンウエハの被処理面100aを光により酸化することで、このシリコンウエハ上に酸化膜を形成する方法を説明する。以下、基板100をシリコンウエハと記載する。シリコンウエハ100としては、例えば、(100)面の比抵抗が10〜20Ωcmの直径6インチの円板状のP導電型の単結晶シリコンウエハを用いることとする。また、シリコンウエハ100の被処理面100aは(100)面とする。
Next, an example of how to use the
まず、光処理に先立ち、自然酸化膜等を除去するために、シリコンウエハ100の洗浄を行う。すなわち、シリコンウエハ100を1%のフッ酸で洗浄し、その後、純粋洗浄と乾燥とを行う。シリコンウエハ100の被処理面100a側((100)面側)が上側、つまり、光透過窓16に向くように、シリコンウエハ100を真空反応室11内の支持台15上に載置する。
First, prior to the light treatment, the
ところで、酸化には、シリコンと酸素の反応速度により酸化速度が決まる「反応律速」と、酸化種が酸化膜中を拡散し、酸化シリコン膜(SiO2膜)とシリコン(Si)の界面に到達する速度により酸化速度が決まる「拡散律速」の2つのモードがある。シリコンウエハ100の温度の上昇によりシリコンと酸素の反応速度も上昇するが、特に酸化種が酸化膜中を拡散する速度が大きくなる。このため、シリコンウエハ100の温度を上昇させた方が、酸化速度は向上する。光処理装置10やシリコンウエハ100への影響を考慮すると、光酸化時の基板温度は100℃から500℃の範囲が好適である。さらに好ましくは、基板温度は、200℃から350℃とするのがよい。本実施形態では、温度を上げた加熱装置26により、例えば300℃に加熱するとともに、この基板温度を保っている。
By the way, for oxidation, the reaction rate is determined by the reaction rate of silicon and oxygen, and the oxidized species diffuses in the oxide film and reaches the interface between the silicon oxide film (SiO 2 film) and silicon (Si). There are two modes, “diffusion-limited”, in which the oxidation rate is determined by the rate at which it is performed. As the temperature of the
真空ポンプ23により、真空反応室11を真空度2×10−4Paに排気する。また、窒素ガス流通口25を介してランプハウス12内に窒素を導入する。上述したように、ランプハウス12内を窒素置換することによって、キセノンエキシマランプの放射照度の減衰を抑制することができる。
The
ガス導入口24から220sccmで酸素ガスを導入し、真空反応室11の圧力を1200Paに保つ。その後、ランプ13aを点灯させる。ランプ13aから発せられた光は、各光透過窓16を透過して、真空反応室11内に照射される。
Oxygen gas is introduced from the
上述のように、ランプ13aとしてのキセノンエキシマランプから発せられる光のエネルギーは、酸素分子を酸素原子活性種に分解するエネルギーを有しているため、真空反応室11内において、酸素分子から酸素原子活性種が生成される。この生成された酸素原子活性種により、シリコンウエハ100の被処理面100a((100)面)が酸化され、シリコンウエハ100上に酸化シリコン(SiO2)膜が形成される。
As described above, since the energy of light emitted from the xenon excimer lamp as the
本実施形態での光処理装置10では、ランプ13aから、光透過窓16を介して、真空反応室11内に7分間光を照射させることにより、シリコンウエハ100の被処理面100aの略全面にわたって、2.3nm〜2.6nmのSiO2膜を形成することができた。
In the
ところで、ランプ13aとして、キセノンエキシマランプを用いた場合、下記反応式(1)に示すように、酸素から直接的に効率良く酸素原子活性種O(1D)を形成することができる。この酸素原子活性種O(1D)が、基板100の被処理面100aを酸化させる。このように、キセノンエキシマランプを用いた場合、オゾンは反応に関与しない。
By the way, when a xenon excimer lamp is used as the
O2+hν→O(3P)+O(1D)(波長172nmの光による反応) (1)
O(3P):3P準位励起状態にある酸素原子
O(1D):1D準位励起状態にある酸素原子
h:プランク定数
ν:光の振動数
また、ランプ13aに低圧水銀ランプを用いることも可能である。低圧水銀ランプが発する光の波長は、185nmと254nmとの2つのピークを有している。したがって、低圧水銀ランプの場合は、下記反応式(2)に示すように、185nmの光が酸素からオゾンをつくり、そのオゾンが254nmの光で酸素原子活性種O(1D)を形成する。つまり、2段階の反応である。
O 2 + hν → O ( 3 P) + O ( 1 D) (reaction by light having a wavelength of 172 nm) (1)
O ( 3 P): Oxygen atom in 3 P level excited state O ( 1 D): Oxygen atom in 1 D level excited state h: Planck's constant ν: Frequency of light In addition, a low-pressure mercury lamp is used as the
O2+O(3P)+M→O3+M (波長185nmの光による反応) (2)
O3+hν→O(1D)+O2 (波長254nmの光による反応) (3)
M:O2、O(3P)、O3以外の酸素化合物ガス
このように、キセノンエキシマランプは1段階反応であるため、低圧水銀ランプと比較して非常に効率良く酸素原子活性種O(1D)を形成できるため、酸化速度が速いという長所がある。なお、反応式(1)の反応が起きるのは、175nm以下の波長の光を用いた場合であるため、キセノンエキシマランプと置換して、175nm以下の波長の光を照射可能なランプ13aを用いても、キセノンエキシマランプを使用した場合と同様の作用効果が得られる。
O 2 + O ( 3 P) + M → O 3 + M (reaction by light having a wavelength of 185 nm) (2)
O 3 + hν → O ( 1 D) + O 2 (reaction by light having a wavelength of 254 nm) (3)
M: Oxygen compound gas other than O 2 , O ( 3 P), and O 3 As described above, since the xenon excimer lamp is a one-stage reaction, the oxygen atom active species O ( Since 1 D) can be formed, there is an advantage that the oxidation rate is high. The reaction of the reaction formula (1) occurs when light having a wavelength of 175 nm or less is used. Therefore, a
以上のように、本実施形態の光処理装置10は、真空反応室11の上壁11bの一部を構成するように互いに並べて設けられた2つの光透過窓16を備えており、ランプ13aから発せられた光を、これら光透過窓16を介して、真空反応室11の内部に透過させるように形成されている。したがって、本実施形態の光処理装置10によれば、各光透過窓16の面積を基板100の被処理面100aの面積よりも小さく設定する、つまり、光透過窓16の厚さを従来と比べて薄く設定することができる。したがって、ランプ13aから発せられた光が光透過窓16に吸収される割合を抑制することができる。
As described above, the
また、本実施形態の光処理装置10は、ランプ13aから発せられて2つの光透過窓16を透過した光が、支持台15上に支持された基板100の被処理面100a上で重なり合うように形成されている。したがって、ランプ13aから発せられた光を、支持台15に支持された基板100の被処理面100aの全面に良好に照射することができる。
Further, in the
しかも、本実施形態の光処理装置10では、梁17により規定される開口部18を閉塞するように光透過窓16を設けるとともに、この開口部18を、ランプ13aから発せられた光が支持台15側に向かって広がる形状に形成している。言い換えると、光透過窓16に挟まれる梁17が、支持台15の支持面15aと対向しているとともに、その断面形状が、ランプ13a側から支持台15側に向かって先細となるように形成されている。このようにすることにより、各光透過窓16を透過した光を、支持台15側に向かうにしたがって広がるように進ませることができる。したがって、各光透過窓16から夫々入射した光を、支持台15上に支持された基板100の被処理面100a上で良好に重ねることができるため、ランプ13aから発せられた光が基板100の被処理面100aにより均一に照射される。
Moreover, in the
また、キセノンエキシマランプ又は水銀ランプから発せられる光は、酸素ガスを酸素原子活性種に分解することができる。そのため、光酸化によって基板100に酸化膜101を形成するような場合には、ランプ13aとして、キセノンエキシマランプ又は水銀ランプを用いるとよい。
In addition, light emitted from a xenon excimer lamp or a mercury lamp can decompose oxygen gas into oxygen atom active species. Therefore, when the
さらに、キセノンエキシマランプから発せられる光は、1段階反応で酸素ガスから酸素原子活性種を生じさせることができる。したがって、ランプ13aとしてキセノンエキシマランプを用いることにより、基板100の光処理(酸化膜101の形成)のスループットを向上させることができる。
Furthermore, the light emitted from the xenon excimer lamp can generate oxygen atom active species from oxygen gas in a one-step reaction. Therefore, by using a xenon excimer lamp as the
なお、本実施形態では、基板100に光酸化を施す場合に好適に用いることができる光処理装置10を例にとって説明したが、本発明の光処理装置は、光CVD、光アッシング、光洗浄、光エッチング、或いは、光エピタキシャル等を行う光処理装置にも適用することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光処理装置10を用いてシリコンウエハ100を光酸化する場合を例にとってその作用を説明したが、本実施形態の光処理装置10は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、又はアモルファスシリコン等からなるシリコンウエハの他、ガラス等のシリコン単体以外の材料からなる基体上に単結晶シリコン層、多結晶シリコン層、微結晶シリコン層、又はアモルファスシリコン層といったシリコン層が形成されてなるもの等も光酸化することが可能である。
Further, in the present embodiment, the operation has been described by taking as an example the case where the
また、本実施形態では、光処理装置10を用いて直径6インチの比較的小さな基板100を光酸化する場合を例にとってその作用を説明したが、本発明の光処理装置は、光透過窓16の大きさを基板100の大きさ以上に設定する必要がないため、例えば、大型液晶表示装置等に用いられる大型基板上に絶縁膜(SiO2膜等の酸化膜)を形成する際にも好適に用いることができる。
In the present embodiment, the operation has been described by taking as an example the case where the
以下、図7を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の処理装置の一実施形態について説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, an embodiment of the processing apparatus of the present invention will be described.
図7に示すように、処理装置200は、光処理装置10と、成膜装置30と、連通機構40とを備えている。連通機構40は、トランスファー室50、第1のゲートバルブ51、及び第2のゲートバルブ52等を備えている。
As shown in FIG. 7, the
光処理装置10としては、例えば、第1の実施形態で説明した光処理装置10を採用することができる。以下、真空反応室11を第1の真空反応室11という。なお、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
As the
成膜装置30は、基板100上に絶縁膜102、例えば酸化シリコン(SiO2)膜を成膜する装置である。このような成膜装置30としては、例えば、既存の平行平板型のプラズマCVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)装置を適用することができる。
The
成膜装置30が備える真空反応室(以下、第2の真空反応室)は、気密容器であり、底壁31a、上壁31b、及び、底壁31aの周縁と上壁31bの周縁とを繋ぐ周壁31cを有している。これらの壁31a,31b,31cは、真空反応室11の内部を真空状態にまで減圧することが可能な強度に設定されている。底壁11a、上壁11b、及び側壁11cを形成する材料としては、例えばアルムニウムを用いることができる。第2の真空反応室31は、光処理装置10が備える第1の真空反応室11とは別に気圧を変化させる(真空雰囲気にしたり大気圧にしたりする)ことができるようになっている。
A vacuum reaction chamber (hereinafter referred to as a second vacuum reaction chamber) included in the
第2の真空反応室31には、ガス導入口32とガス排出口33とが設けられている。第2の真空反応室31の内部は、ガス導入口32を介して、シリコン化合物ガスシリンダ及び酸素ガスシリンダ(夫々図示せず)と連通されている。シリコン化合物ガスとしては、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン(Si(OCH2CH3)4)ガス等を用いることができる。また、第2の真空反応室31の内部は、ガス排出口33を介して、真空ポンプ34と連通されている。したがって、第2の真空反応室31内の気体は、真空ポンプ34を駆動させることにより、ガス排出口33を介して第2の真空反応室31の外部に排気することができる。
A
さらに、第2の真空反応室31には、図示しないが、プラズマが発生されるための高周波電源装置と整合器が設けられている。高周波電源装置は、負荷を調整する整合器を介して、互いに対応する一対の電極35,36のうちの一方の電極35と電気的に接続されている。また、他方の電極36は、プラズマを発生させるための電極として使用されるものであり、アースされている。
Further, although not shown, the second
第2の真空反応室31内には、基板100を支持するための支持台が設けられている。この実施形態では、他方の電極36が支持台を兼ねている。この支持台(電極)36には、基板100を加熱するための加熱装置37、例えばヒータやランプアニール等が設けられている。
A support base for supporting the
この成膜装置30は、高周波電源装置を稼動させ、整合器を介して一方の電極に高周波電力を供給することで、第2の真空反応室31内にプラズマを発生させるように構成されている。
The
光処理装置10と成膜装置30との間には、トランスファー室50が設けられている。トランスファー室50は、底壁50a、上壁50b、及び、底壁50aの周縁と上壁50bの周縁とを繋ぐ周壁50c等から構成される。トランスファー室50の内部には、基板100を支持するための支持台53が設けられている。トランスファー室50の内部は、開閉自在な第1のゲートバルブ51を介して光処理装置10の第1の真空反応室11の内部と連通されている。また、トランスファー室50の内部は、開閉自在な第2のゲートバルブ52を介して成膜装置30の第2の真空反応室31の内部と連通されている。トランスファー室50内は、窒素ガスや、アルゴンガス等の不活性ガス等により所定の圧力に保つことができるようになっている。
A
また、この処理装置200は、図示しないが、光処理装置10が有する支持台15とからトランスファー室50が有する支持台53に基板100を移動させるとともに、トランスファー室50が有する支持台53から成膜装置30が有する電極を兼ねる支持台36に基板100を移動させることが可能な移動機構を備えている。このようにして、処理装置200が構成されている。
Although not shown, the
次に、この処理装置200の使用方法の一例を説明する。本実施形態では、基板100としてのシリコンウエハの被処理面100aに、光処理装置10によって光酸化することで、このシリコンウエハ上に第1の絶縁膜(光酸化膜)101を形成するとともに、成膜装置30によって、第1の絶縁膜101上に第2の絶縁膜(PE−CVD膜)102を形成する方法を説明する。以下、基板100をシリコンウエハと記載する。シリコンウエハ100としては、例えば、(100)面の比抵抗が10〜20Ωcmの直径6インチの円板状のP導電型の単結晶シリコンウエハを用いている。シリコンウエハ100の被処理面100aは(100)面とする。
Next, an example of how to use the
まず、光処理に先立ち、シリコンウエハ100の洗浄を行う。これは、第1の実施形態と同様にして行うことができる。
First, prior to optical processing, the
シリコンウエハ100の(100)面側が上側、つまり、光透過窓16に向くように、シリコンウエハ100を第1の真空反応室11内の支持台15上に載置し、シリコンウエハ100の被処理面100a((100)面)を光酸化する。これにより、シリコンウエハ100上に第1の絶縁膜101が形成される。なお、第1の絶縁膜101の形成は、第1の実施形態と同様にして行うことができる。なお、光酸化中は、第1のゲートバルブ51は閉状態としている。
The
第1の真空反応室11内にパージガスを導入する。第1の真空反応室11内の気圧をトランスファー室50内の気圧よりも高めた状態で第1のゲートバルブ51を開状態とする。第1の真空反応室11内に設けられた支持台15上に配置されているシリコンウエハ100を、トランスファー室50内に設けられた支持台53上に移動させる。このように、第1の真空反応室11内の気圧をトランスファー室50内の気圧よりも正圧した状態でシリコンウエハ100を移動させることで、第1の真空反応室11内と第2の真空反応室31内とのクロスコンタクトを抑制することができる。
A purge gas is introduced into the first
第1の真空反応室11内にパージガスを導入する。第2の真空反応室31内の気圧をトランスファー室50内の気圧よりも高めた状態で第2のゲートバルブ52を開状態とする。トランスファー室50内の支持台53上に配置されているシリコンウエハ100を、第2の真空反応室31内の電極を兼ねる支持台36上に移動させる。このように、第2の真空反応室31内の気圧をトランスファー室50内の気圧よりも正圧した状態でシリコンウエハ100を移動させることで、第1の真空反応室11内と第2の真空反応室31内とのクロスコンタクトを抑制することができる。
A purge gas is introduced into the first
真空ポンプ34を駆動させ、第2の真空反応室31内を実質的に真空状態とする。第2の真空反応室31内を真空排気処理した後、第2の真空反応室31内に、TEOSガスを流量5sccm、酸素ガスを流量750sccmで導入し、内圧を230Paに保つ。加熱装置37により、シリコンウエハ100の基板温度を300℃に保つ。高周波電源装置を稼動させ、整合器を介して一方の電極に高周波電力を供給する。O2ガス及びTEOSガスはプラズマにて分解され、シリコンウエハ100の(100)面に酸化シリコン(SiO2)分子が堆積し、酸化シリコンからなる第2の絶縁膜102が形成される(図8参照)。以上により、基板処理が完了する。
The vacuum pump 34 is driven, and the inside of the second
本実施形態の処理装置200を用いて酸化膜を形成したシリコンウエハ100の特性を以下のようにして検証した。
The characteristics of the
シリコンウエハ100の(100)面に、光処理装置10により第1の絶縁膜(SiO2膜、以下、光酸化膜という)101を形成するとともに、真空を破ることなく、連続して、酸化膜上に第2の絶縁膜(SiO2膜、以下、PE−CVD膜という)102を膜厚が40nmとなるように形成した。さらに、PE−CVD膜102上にアルミニウム膜を蒸着法により成膜し、直径1mmの円形電極(図示せず)を形成した。さらに、窒素雰囲気中、350℃で、1時間、PMA(Post Metallization Anneal)処理を行い、MOS(Metal Oxide Semiconductor)素子を形成した。
A first insulating film (SiO 2 film, hereinafter referred to as a photo-oxidized film) 101 is formed on the (100) surface of the
図9は、光酸化膜101と界面準位密度との関係を測定した結果を示している。図9に示すように、光酸化膜101を略1nm以上形成したMOS素子は、略3×1010cm−2eV−1程度の界面準位密度が得られることがわかった。この値は、シリコンウエハ100の(100)面を熱酸化することにより成膜されるSiO2膜(熱酸化膜)と同等の界面準位密度である。つまり、この処理装置200を用いてシリコンウエハ100上に絶縁膜(第1の絶縁膜101と第2の絶縁膜102の積層膜)を形成することで、良好な酸化膜/シリコン界面を得ることができることがわかった。
FIG. 9 shows the result of measuring the relationship between the photo-
以上のように、本実施形態の処理装置200は、第1の実施形態で説明したような光処理装置10を備えている。そのため、光処理装置10の部分においては、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the
また、本実施形態の処理装置200は、光処理装置10と成膜装置30との間を開閉自在に連通させる連通機構40(トランスファー室50、第1のゲートバルブ51、及び第2のゲートバルブ52)が設けられている。つまり、本実施形態の処理装置200は、連通機構40を介して光処理装置10とプラズマCVD装置とが接続されているインライン方式となっている。したがって、フットプリントを改善することができる。しかも、この処理装置200によれば、光処理装置10で光処理した基板100に、連続して、成膜処理を施すことができる。しかも、このときに、基板100は空気中に晒されない。そのため、この処理装置200を用いることで、シリコンウエハ100上に、酸化膜/シリコン界面が良好な状態で酸化膜を形成することができる。
In addition, the
なお、この処理装置200を用いることで、単結晶シリコンだけでなく、レーザ結晶化や固相結晶化等により形成した多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン等の上にも酸化膜を形成することができる。また、シリコンウエハ等の他、ガラス基板、石英ガラス基板、セラミックス基板、或いは樹脂基板等の上に、シリコンが積層されたもの等にも酸化膜を形成することができる。さらに、この処理装置200を用いることで、ガラス基板、石英ガラス基板、セラミックス基板、或いは樹脂基板上に、シリコンと酸化シリコンとが積層された部分を有する回路素子や回路素子の一部を形成したものであっても、シリコン上に酸化物を形成することができる。
By using this
しかも、本発明の処理装置200は、光透過窓16の大きさを基板100の大きさ以上に設定する必要がないため、例えば、大型液晶表示装置等に用いられる大型基板上に絶縁膜(SiO2膜等の酸化膜)を形成する際にも好適に用いることができる。
In addition, since the
以下、図10を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の処理装置の他の実施形態について説明する。 Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, another embodiment of the processing apparatus of the present invention will be described.
本実施形態の処理装置300は、第1の光処理装置301、第2の光処理装置302、共通室303、基板搬送室304、及び、第1乃至第3のロードロック305,306,307等を備えている。共通室303、第1のロードロック305、及び第2のロードロック306は、第1の光処理装置301と第2の光処理装置302との間を開閉自在に連通させる連通機構を構成している。
The
詳しくは、方形状の基板搬送室304は、気密容器からなり、カセットに収納された基板を、順次、共通室303に搬送するとともに、処理された基板を、順次、受け取る。共通室303は、気密容器からなり、第3のロードロック307を介して基板搬送室304と気密に接続されている。この共通室303は、基板搬送室304から搬送された基板を、予め定められたプログラムにより、第1の光処理装置301に搬送するとともに、第1の光処理装置301で処理された基板を受け取り、第2の光処理装置302に搬送する。そして、第2の光処理装置302で処理された基板を受け取り、基板搬送室304に戻す。
Specifically, the rectangular
第1及び第2の光処理装置301,302としては、第1の実施形態で説明した光処理装置10を採用することができる。第1の光処理装置301の光処理室は、気密容器からなり、第1のロードロック305を介して共通室303と気密に接続されている。第2の光処理装置302の光処理室は、気密容器からなり、第2のロードロック306を介して共通室303と気密に接続されている。
As the first and second
この処理装置300では、予め定められたプログラムに従って、以下のように基板を処理する。
In the
カセットに収納された基板を、基板搬送室304から順次、共通室303に搬送する。共通室303に搬送された基板は、第1の光処理装置301に搬送され、光処理される。第1の光処理装置301で光処理された基板は、共通室303を介して、第2の光処理装置302に搬送され、光処理される。第1及び第2の光処理装置301,302で光処理された基板を取り出した後、次の基板を共通室303に搬送し、同様に処理する。第1及び第2の光処理装置301,302で光処理された基板は、共通室303を介して基板搬送室304に戻され、カセットに収納される。以上により、基板の処理が完了する。
The substrates stored in the cassette are transferred sequentially from the
以上のように、本実施形態の処理装置300は、第1の実施形態で説明したような光処理装置301,302を備えている。そのため、光処理装置301,302の部分においては、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the
また、本実施形態の処理装置300は、第1の光処理装置301と第2の光処理装置302との間が開閉自在に連通されている。したがって、第1の光処理装置301で第1の光処理を施した基板を、空気中に晒すことなく、第2の光処理装置302で第2の光処理を連続して施すことができる。
In the
なお、第1の実施形態の光処理装置10及び第2の実施形態の処理装置200が備える光処理装置10、並びに、第3の実施形態の処理装置が備える光処理装置301,302では、ランプ13aの数は任意であるが、数が多い程光酸化速度を速くすることができる。したがって、ランプ13aは、所望のスループットが得られるようにその本数を決めるとよい。
In the
本発明の光処理装置及び処理装置において光源が備えるランプの数は、1以上であれば任意である。 In the light processing apparatus and the processing apparatus of the present invention, the number of lamps provided in the light source is arbitrary as long as it is 1 or more.
10…光処理装置、 11…真空反応室(処理容器)、 13…光源、 15…支持台、 30…成膜装置、 40…連通機構、 100…基板、 100a…被処理面、 200,300…処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
処理容器と、
この処理容器の外部に設けられた光源と、
前記処理容器の壁の一部を構成するように互いに並べて設けられ、前記光源から発せられた光を前記処理容器の内部に透過させる少なくとも2つの光透過窓と、
前記光透過窓と対向させた状態で前記処理容器の内部に設けられ、前記基板を支持する支持台と、
前記処理容器の壁の一部を構成するように設けられ、前記光透過窓を支持する断面形状が前記支持台方向に先細の梁とを具備してなることを特徴とする光処理装置。 An optical processing apparatus for optically processing a surface to be processed of a substrate,
A processing vessel;
A light source provided outside the processing container;
At least two light transmission windows provided side by side so as to constitute a part of the wall of the processing container, and transmitting the light emitted from the light source to the inside of the processing container;
Provided inside the processing vessel in a state of being opposed to the light transmission window, and a support base for supporting the substrate;
An optical processing apparatus, comprising a beam that is provided so as to constitute a part of a wall of the processing container and that has a cross-sectional shape that supports the light transmission window in a direction of the support base.
前記第1及び第2の光処理装置は夫々、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光処理装置であることを特徴とする処理装置。 A first optical processing apparatus that performs optical processing on a target surface of the substrate; a second optical processing apparatus that further performs optical processing on the target surface of the substrate; the first optical processing apparatus; and the second optical processing apparatus. And a communication mechanism for opening and closing communication with the light processing device,
4. The processing apparatus according to claim 1, wherein each of the first and second optical processing apparatuses is the optical processing apparatus according to claim 1.
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