[发明专利]成膜装置及成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及成膜技术，尤其涉及适用于通过照射光而生成晶种，并使晶种在基板上堆积的光成膜装置的有效的技术。

背景技术

在日本特开平6-244159号公报(专利文献1)中记载有如下内容：作为使用了光激发的基板(晶片)的洗净装置(抗蚀剂除去装置)，在光源和基板之间配置不透光的遮蔽体。

此外在非专利文献1中登载有TEOS(原硅酸四乙酯)分子的消光截面积的光谱。

专利文献1：日本特开平6-244159号公报

非专利文献1：前园好成、横谷笃至、黑泽宏、菱沼宜是、松野博光，“基于真空紫外准分子灯光CVD的二氧化硅薄膜常压形成技术的开发”，激光研究，第32卷第1号，第55项，2004年1月。

发明内容

利用了化学气相反应的成膜装置(CVD(Chemical VaporDeposition，化学气相沉积)装置)被广泛用于以电子器件制造工艺中的各种半导体膜或金属膜、电介质膜等的成膜为代表的产业。该装置是向原料气体供给能量来使气体分子激发或解离而生成活性晶种，使活性晶种在基板上堆积并通过化学反应形成膜的装置。根据向气体供给的能量的形态而分类为几种方式。有由热能引起化学反应而进行成膜的热CVD方式。此外，有通过由等离子体放电来将气体分子解离、原子团化而进行成膜的等离子体CVD方式。在等离子体CVD方式中使用基于等离子体的激发，因此具有在热方面即使较低的温度下也能够成膜的特征。

此外，除上述方式之外，还有在气体分子的激发中使用光的光CVD方式(光CVD装置)。在光CVD方式中，为了提高气体分子的反应性，需要切断分子内的结合，或激发为高能状态。为此使用的光源的波长使用能量较高的紫外光或真空紫外光。在光CVD方式中，光被原料气体分子吸收而激发内部自由度。一部分的能量缓和成为热能，能够一边抑制气体分子的温度上升，一边进行成膜，因此与热CVD方式或等离子体CVD方式相比，光CVD方式能够降低成膜工序时的工艺温度。例如，能够在大致室温(20℃～50℃左右)下成膜。此外，在原料气体中使用了有机类材料气体的光CVD方式显示较高的阶梯覆盖性，从能够将基板上的凹凸平坦化而成膜的方面考虑比热CVD方式或等离子体CVD方式有利。

光CVD方式具有上述特征，因此研究适用于多种领域。例如，研究对半导体器件中的层间绝缘膜、STI(Shallow Trench Isolation，浅沟道隔离)或PMD(Pre-Metal Dielectric，前金属介电质)的间隙埋入工艺等的适用。在半导体器件工艺中，由光CVD方式成膜的基底基板为无机材料，因此最重要的是阶梯覆盖性较高。此外，若在例如有机膜等耐热性较低的基底膜上成膜的情况下适用光CVD方式，则从能够使工艺温度降低这一方面考虑是有利的。例如，在有机EL(Electro Luminescence)发光层上堆积保护绝缘膜等的工序中适用的情况下，由于有机膜的耐热性而要求大约100℃以下的成膜。因此，能够降低工艺温度的光CVD方式在适用于在与无机膜相比耐热性相对较低的有机膜上成膜的情况时特别有效。本申请发明人对适用了光CVD方式的成膜技术进行了研究，发现了以下课题。

在将光CVD方式适用于如有机EL那样的在基底上包含有机膜的基板的情况下，能够降低热能。但是，需要考虑由于向基板照射作为激发源的光而导致基板内的例如有机膜劣化的情况。在光CVD方式中将高能的光用于能量源，因此不仅是原料气体，基板也被高能的光照射。光CVD方式所用的光源例如使用低压水银灯或氘灯、电介质屏蔽准分子灯、准分子激光等，因此光源的波长为从126nm到248nm左右，典型的是氙电介质屏蔽准分子灯的172nm。即使照射这样的波长范围的光，对于多数的无机膜也难以产生劣化的问题。以石英为代表的电介质等由于长时间的照射导致劣化的发展，但若是几分钟左右的成膜时间，则完全不会产生问题。