JP2001345280A - 化学蒸着方法及び化学蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空容器内に導入された導入ガスの活性種を
発熱体により発生させて基板に成膜を行うＣＶＤ装置に
おいて、原料ガスによる発熱体の劣化を防止し、成膜環
境を安定化させることで、再現性、及び量産性が向上さ
れた化学蒸着装置及び化学蒸着方法を提供する。 【解決手段】 真空容器の内部を隔壁部によって活性種
生成空間と成膜処理空間とに隔離し、活性種生成空間に
供給された材料ガスが、活性種生成空間内に配置されて
いる発熱体によって分解活性化され、前記隔壁部に形成
されている貫通孔のみを介して前記成膜処理空間に導入
される一方、原料ガスが、隔壁部内に形成されていて前
記活性種生成空間から隔離されかつ前記成膜処理空間と
複数の拡散孔を介して通じている隔壁部の内部空間に供
給され、前記拡散孔を介して前記成膜処理空間に導入さ
れ、前記成膜処理空間において、前記原料ガスと前記発
熱体による分解活性化によって発生した活性種との化学
反応により基板上への成膜が行われる化学蒸着装置及び
化学蒸着方法によって課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学蒸着方法及び
装置に関し、特に、導入ガスの少なくとも一部を分解活
性化するための発熱体を有する化学蒸着装置及びこのよ
うな装置による化学蒸着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）を始めとする
各種半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の
製作においては、各種基板上に所定の薄膜を生成するプ
ロセスが存在する。このうち、所定の組成の薄膜を比較
的容易に作製できることから、従来から化学蒸着（Chem
ical Vapor Deposition （本明細書において「ＣＶＤ」
と表すことがある））法による成膜が広く用いられてい
る。

【０００３】その中で、プラズマを使用しない方法とし
て、例えば、タングステン線を発熱体として１６００〜
１７００℃程度に加熱させ、例えば、シラン（Ｓｉ
Ｈ_４）及びアンモニア（ＮＨ_３）を原料ガスとして供給
し、分解活性化させて、基板上に窒化シリコン膜を堆積
させる手法（触媒ＣＶＤ（Ｃａｔ ＣＶＤ）、または、
Ｈｏｔ Ｗｉｒｅ ＣＶＤ）がある（図３）。

【０００４】図３に示す成膜装置は触媒ＣＶＤに用いら
れる従来型のものである。この装置は、内部を真空に保
持できる真空容器１２と、真空容器１２内に所定の原料
ガスを供給する原料ガス導入パイプ２８と、供給された
原料ガスを分解活性化させるために真空容器１２に配置
された発熱体１０と、発熱体１０の作用によって所定の
薄膜が堆積する位置にガラス基板１１を保持する基板保
持機構１７から主に構成されている。原料ガス導入パイ
プ２８は、真空容器１２内に設けたガス拡散器１９を介
して原料ガス２１を供給するようになっている。ガス拡
散器１９は、ガラス基板１１に平行に対向した面に原料
ガスを放出する拡散孔２６を多数均等に有している。放
出された原料ガス２１は、約２０００℃の高温に加熱さ
れた発熱体１０を通過することで活性種２２に変わり、
ガラス基板１１に達し、その表面上に所定の薄膜を形成
する。

【０００５】発熱体１０としては、前述したように、例
えば、タングステン線が使用される。線の形状は、特に
要求されるものではないが、コイル状になっている。
尚、基板保持機構１７内にガラス基板の加熱用にヒータ
１８が設けられており、所定の温度に維持されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来型の触媒
ＣＶＤ（Ｃａｔ ＣＶＤ）を用いて所定の成膜条件によ
り、シリコン膜やシリコン窒化膜を形成した場合、発熱
体に使用されている高融点金属、例えば、前述のタング
ステン線などがシランガスと反応してしまい、シリコン
化合物を生成してしまうことがある（シリサイド化）。
このような発熱体のシリサイド化は、発熱する部分に比
べ、やや温度が低い発熱体の支持部から進行し、これに
よって、発熱体の組成及び径が変化してしまうことで抵
抗値が下がり、その結果、発熱量が減少し、最終的には
発熱体全体の劣化が引き起こされる。

【０００７】また、触媒ＣＶＤ（Ｃａｔ ＣＶＤ）で酸
化膜を作製しようとする場合、発熱体に用いられる高融
点金属自身が酸素と反応してしまうため、発熱体の劣化
を招き、酸化膜の作製は困難であった。

【０００８】

【発明の目的】本発明の目的は、真空容器内で発熱体に
より導入ガスを分解活性化させて基板に成膜を行う化学
蒸着方法及び装置において、原料ガスによる発熱体の劣
化を防止し、成膜環境を安定化させることで、再現性、
及び量産性が向上された化学蒸着方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００９】また、ゴミの発生源となる真空容器内の付
着物を、真空容器を大気に曝すことなく除去可能とし、
より成膜環境を安定化させ、再現性、及び量産性が向上
された化学蒸着方法及び装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＣＶＤ装置
は、真空容器内で発熱体により導入ガスを分解活性化さ
せて基板に成膜を行うＣＶＤ装置であって、上記目的を
達成するため次のように構成されている。

【００１１】本発明のＣＶＤ装置は、その真空容器に対
して材料ガスを供給する材料ガス供給系と、原料ガスを
供給する原料ガス供給系とが互いに独立して備えられて
おり、前記真空容器は、隔壁部によって、前記材料ガス
供給系が接続されていて、内部に材料ガスを分解活性化
するための発熱体が配置されている活性種生成空間と、
前記原料ガス供給系が接続されていて、内部に成膜すべ
き基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空
間との二室に隔離されている。そして、前記のように真
空容器内部を活性種生成空間と成膜処理空間とに隔離す
る隔壁部は、当該活性種生成空間と成膜処理空間とを通
じさせる複数の貫通孔を備えているものである。

【００１２】前記本発明のＣＶＤ装置においては、前記
活性種生成空間で分解活性化され発生した活性種を含む
材料ガスが前記複数の貫通孔を介して前記成膜処理空間
に導入されると共に、原料ガスが前記原料ガス供給系か
ら前記成膜処理空間に導入され、成膜処理空間において
材料ガスの活性種が活性化された状態から基底状態に戻
る際のエネルギーによって原料ガスの分解が行われ、基
板保持機構に搭載されている基板に成膜が行われるので
ある。

【００１３】ここで材料ガスとしては、主に、水素、窒
素、あるいはアンモニアや、ヘリウム、アルゴン、クリ
プトン、キセノンなどの希ガス及び、これらの混合ガス
が用いられ、原料ガスとしては、シリコン膜を成膜する
場合、シラン（ＳｉＨ_４）ガスが一般的に用いられる。

【００１４】なお、前記本発明のＣＶＤ装置において、
真空容器内部を活性種生成空間と成膜処理空間とに隔離
する前記隔壁部は、活性種生成空間から隔離されかつ成
膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間
を有しており、成膜処理空間への原料ガス供給系の接続
は、当該隔壁部の内部空間及び複数の拡散孔を介して行
われる構成にすることができる。これによって原料ガス
は隔壁部の内部空間に直接供給され、隔壁部の内部空間
と複数の拡散孔を介して成膜処理空間に導入されること
になる。

【００１５】前記本発明のＣＶＤ装置を用いた化学蒸着
方法によれば、真空容器内で原料ガスを分解して基板上
に薄膜を形成する構成において、真空容器内に隔壁部を
設けることによって、材料ガスの活性種を生成する活性
種生成空間と基板が配置される成膜処理空間とに真空容
器が二分され、活性種生成空間で分解活性化され発生し
た活性種を含む材料ガスは、前記隔壁部に設けられてい
る複数の貫通孔を介してのみ成膜処理空間に導入される
と共に、原料ガスは原料ガス供給系から前記隔壁部の内
部空間に供給され、当該内部空間及び前記複数の拡散孔
を介してのみ成膜処理空間に導入される。

【００１６】そこで、本発明の化学蒸着方法及び装置に
よれば、活性種生成空間に配置されている発熱体が、シ
ランガス等の原料ガスに晒されない構造が採用される。
すなわち、隔壁部によって二分された活性種生成空間と
成膜処理空間は、隔壁部に均等に設けられた貫通孔を通
してのみつながっており、当該貫通孔を介しては、活性
種生成空間で分解活性化されて発生した活性種を含む材
料ガスが成膜処理空間側に導入されていくのみである。
これを確実にするために、貫通孔の大きさ（長さ及び径
など）及び各空間の圧力を、成膜処理空間へ導入された
原料ガスが、貫通孔を通じて活性種生成空間側に逆拡散
できないようなものとすれば、活性種生成空間に配置さ
れた発熱体がシランガス等の原料ガスに晒されないこと
をより確実ならしめることができる。

【００１７】なお、前記本発明のＣＶＤ装置において、
真空容器の活性種生成空間には、更に、水素、三フッ化
窒素、フッ素、塩素、四フッ化メタン、六フッ化エタ
ン、八フッ化プロパン、四塩化炭素、五フッ化塩化エタ
ン、三フッ化塩素、三フッ化塩化メタン又は六フッ化硫
黄のいずれか、又は少なくとも一種を含む混合ガスの供
給系が接続されているように構成することができる。

【００１８】このような構成のＣＶＤ装置とすれば、前
述した本発明のＣＶＤ装置を用いた化学蒸着方法におい
て、活性種と原料ガスとの化学反応により基板上に成膜
を行う成膜工程を中断した際に、活性種生成空間に、前
述した水素あるいはフッ素系及び／又は塩素系ガスを導
入して前記発熱体によって分解活性化し、当該分解活性
化よって発生した活性種を隔壁部の複数の貫通孔を介し
て成膜処理空間に導入し、成膜工程中に成膜処理空間の
壁面や、成膜処理空間内の部材表面に付着していた膜の
除去（すなわち、クリーニング）を行った後、活性種と
原料ガスとの化学反応により基板上に成膜を行う成膜工
程を再開することができる。

【００１９】したがって、本発明の化学蒸着方法によれ
ば、成膜処理空間において活性種と原料ガスとの化学反
応により基板上に成膜を行う成膜工程と、当該成膜工程
を中断し、前述した水素あるいはフッ素系及び／又は塩
素系ガスの活性種による成膜処理空間の壁面や、成膜処
理空間内の部材表面への付着膜を除去するクリーニング
工程とを交互に行うことにより、真空容器内を大気に曝
すことなく、ゴミ発生源となる成膜処理空間の壁面等に
付着した膜を除去できるので、安定した膜特性を継続し
て得る上で有利となる。ここで、上記クリーニングにお
いて、水素を活性種生成空間に導入して行うクリーニン
グは、シリコン膜の形成を行うＣＶＤ装置にのみ適用さ
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００２１】図１を参照して本発明に係るＣＶＤ装置の
一つの好ましい実施形態を説明する。

【００２２】図１図示のＣＶＤ装置は、好ましくはシラ
ンガス、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス等を原
料ガスとして使用し、ガラス基板１１の上面にシリコン
膜を成膜するものである。

【００２３】ＣＶＤ装置の容器１２は、成膜処理を行う
際、排気機構１３によってその内部が所望の真空状態に
保持される真空容器である。排気機構１３は真空容器１
２に形成された排気ポート１２ｂ−１に接続されてい
る。

【００２４】真空容器１２の内部には、水平な状態で、
耐熱性のある部材、例えば、ステンレス等で作られた隔
壁部１４が、ガラス基板１１から約５０ｍｍ程度離れた
位置に設置されており、真空容器１２の内部は、隔壁部
１４によって上下の２つの室に隔離されている。

【００２５】つまり、上側の室は、発熱体１０が配置さ
れた活性種生成空間１５であり、下側の室は、ガラス基
板１１が配置されている成膜処理空間１６である。

【００２６】隔壁部１４には、図１、図２図示のよう
に、活性種生成空間１５から隔離されかつ成膜処理空間
１６と複数の拡散孔２６を介して通じている内部空間２
４が形成されている。

【００２７】ここで、触媒ＣＶＤ（Ｃａｔ ＣＶＤ）の
特徴である発熱体１０について説明する。

【００２８】発熱体１０は、真空容器１２内の活性種生
成空間１５のほぼ中央に配置され、隔壁部１４に近接し
た位置に、不図示の支持具を介して保持され、同じく不
図示の加熱手段（例えば、ヒータ電源）に接続されてい
る。

【００２９】発熱体１０としては、従来の触媒ＣＶＤ
（Ｃａｔ ＣＶＤ）と同様にタングステン線が使用され
ている。タングステン線は、例えば直径０．５ｍｍ程度
の太さのものであり、約１３０ｃｍ程度の長さのものが
内径約３ｍｍ程度のコイル状に形成されている。材質的
には、タングステンの他、モリブデン、タンタル、チタ
ン、白金、もしくは、バナジウムを使用することが可能
である。尚、コイル状に形成するのは、活性種生成空間
１５内の限られた空間内で発熱体１０の表面積を大きく
して、材料ガス２３ａの分解活性化の効率を高めるため
である。また、薄膜を形成させるガラス基板１１の大き
さに合わせて、さらに長いタングステン線を用い、上記
のようにコイル状の部分を複数本繋げて、ガラス基板１
１と平行な面内に配置することもできる。発熱体１０
は、成膜時、約１０００〜２０００℃に加熱される。

【００３０】真空容器１２の構造を説明する。真空容器
１２は、その組立て性を良好にする観点から、活性種生
成空間１５を形成する上容器１２ａと、成膜処理空間１
６を形成する下容器１２ｂとから構成される。上容器１
２ａと下容器１２ｂを組み合わせて真空容器１２を作る
とき、両者の間の位置に隔壁部１４が設けられる。隔壁
部１４と上容器１２ａとによって活性種生成空間１５が
形成され、隔壁部１４と下容器１２ｂとによって成膜処
理空間１６が形成される。

【００３１】活性種生成空間１５には、材料ガス供給源
３０ａから材料ガス供給系が接続されている。材料ガス
供給系は、流量制御を行うマスフローコントローラ（図
示せず）とバルブ２９ａを介して材料ガス供給源３０ａ
に接続されている材料ガス／クリーニングガス導入パイ
プ２３によって構成することができる。こうして、活性
種生成空間１５に水素、窒素、ヘリウム、アンモニア、
アルゴン、キセノン、もしくはクリプトン等の材料ガス
２３ａが導入される。なお、導入された材料ガス２３ａ
を均一に拡散させるため、図１図示のような板状のガス
拡散器１９を設けてもかまわない。

【００３２】真空容器１２の内部は、隔壁部１４によっ
て活性種生成空間１５と成膜処理空間１６に隔離される
が、隔壁部１４には複数の貫通孔２５が内部空間２４を
貫通する状態で分散して形成されており、これらの貫通
孔２５を介してのみ活性種生成空間１５と成膜処理空間
１６はつながっている。

【００３３】成膜処理空間１６には原料ガス供給系が接
続されるが、図１図示の実施形態では、原料ガス供給系
を構成する原料ガス導入パイプ２８を隔壁部１４内に形
成されている内部空間２４に側方から接続することによ
って、原料ガス供給系を隔壁部１４の内部空間２４、複
数の拡散孔２６を介して成膜処理空間１６に接続する構
成が採用されている。

【００３４】隔壁部１４の内部空間２４は、下壁に形成
されている複数の拡散孔２６を介して、外部から供給さ
れた原料ガスを分散させ、成膜処理空間１６に均一に供
給するための空間である。

【００３５】なお、隔壁部１４の内部空間２４の中に
は、原料ガスが拡散孔２６から均一に成膜処理空間１６
へ供給されることを確実ならしめるため、例えば、複数
の孔２７ａを有するように穿孔された均一板２７をほぼ
水平に配置する構成にすることが望ましい。

【００３６】図２に本発明のＣＶＤ装置における隔壁部
１４の拡大図を示す。図２では隔壁部１４の一部が拡大
して示され、貫通孔２５と拡散孔２６と均一板２７の要
部が拡大して示されている。

【００３７】貫通孔２５は、一例として、活性種生成空
間１５側が大きな径を有し、成膜処理空間１６の側が絞
られ、小さい径で作られている。この貫通孔２５の絞ら
れた部分の直径は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であ
る。また、拡散孔２６の直径も０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ
程度である。これら貫通孔２５と拡散孔２６とは、お互
い１０〜２０ｍｍ程度の間隔で隔壁部１４に均等に設け
られている。

【００３８】なお、貫通孔２５の形状、大きさは、前述
したものに限られない。すなわち、成膜処理空間１６へ
導入された原料ガスが、貫通孔２５を通じて活性種生成
空間１５側に逆拡散できないような形状・大きさ（長さ
及び径など）を満たすものであればよい。ただし、この
とき、活性種生成空間１５の圧力の方が、成膜処理空間
１６の圧力より大きくなるように各空間の圧力調整がさ
れている必要のあることはいうまでもない。

【００３９】図２図示のように、隔壁部１４の内部空間
２４は、均一板２７によって上下の２つの空間部分に分
けられている。原料ガス導入パイプ２８で内部空間２４
に導入される原料ガスは、上側の空間に導入され、均一
板２７の孔２７ａを通って下側の空間に至り、さらに拡
散孔２６を通って成膜処理空間１６へ均一に拡散される
ことになる。

【００４０】以上の構造に基づいて、成膜処理空間１６
の全体にわたって原料ガスを均一に供給することが可能
となる。ただし、均一板２７は常に必要とする形態では
ない。

【００４１】上記のように構成された本発明のＣＶＤ装
置による成膜方法を説明する。

【００４２】図示しない搬送ロボットによってガラス基
板、例えば、３００ｍｍ×４００ｍｍの大きさのガラス
基板１１が真空容器１２の内部に搬入され、成膜処理空
間１６に設けられた基板保持機構１７の上に配置され
る。この際に、ガラス基板１１は隔壁部１４に実質的に
平行であって、その成膜面（上面）が隔壁部１４の下面
に対向するように配置される。真空容器１２の内部は、
排気機構１３によって排気され、減圧されて所定の真空
状態に保持される。

【００４３】基板保持機構１７の内部にはヒータ１８が
設けられており、このヒータ１８によってガラス基板１
１の温度は所定の温度（例えば、２８０〜３００℃程
度）に保持される。

【００４４】次に、材料ガス／クリーニングガス導入パ
イプ２３を通して、例えば、水素とアルゴンの混合ガス
が真空容器１２の活性種生成空間１５にそれぞれ所定の
流量で導入される。なお、材料ガス２３ａとしては、他
に、窒素、ヘリウム、アンモニア、クリプトン、キセノ
ンなどを採用することができ、それぞれの単一ガス、あ
るいはそれらの任意の混合ガスを用いる。

【００４５】活性種生成空間１５では、タングステン線
が所定の温度、例えば、１７００℃に加熱されており、
ここを通過した水素及びアルゴンガスは分解活性化さ
れ、これによって発生した活性種を含む水素及びアルゴ
ンガスが、貫通孔２５を介してのみ成膜処理空間１６に
導入される。

【００４６】一方、原料ガスである例えばシランガス
が、原料ガス導入パイプ２８を通して隔壁部１４の内部
空間２４に所定の流量導入される。シランガスは、最初
に内部空間２４の上側部分に導入され、均一板２７で均
一化されて下側部分に拡散し、次に拡散孔２６を通って
成膜処理空間１６に直接に、すなわち活性種生成空間１
５に配置された発熱体１０に接触することなく導入され
る。

【００４７】こうして、加熱されたタングステン線によ
って分解活性化されて発生した活性種を含む水素及びア
ルゴンガスと、シランガスとが成膜処理空間１６に導入
され、これらによってガラス基板１１上に成膜が行われ
る。

【００４８】本発明の化学蒸着装置及び化学蒸着方法に
よれば、前記のように、真空状態に保持された真空容器
１２の活性種生成空間１５内に供給された水素及びアル
ゴンガスは、タングステン線１０による加熱によって分
解活性化され、発生した活性種を含んで貫通孔２５を介
してのみ成膜処理空間１６に導入され、一方、活性種生
成空間１５と隔離されている隔壁部１４の内部空間２４
に供給されたシランガスは、拡散孔２６を介してのみ成
膜処理空間１６へ導入される。このため、成膜処理空間
１６へ導入されたシランガスが活性種生成空間１５側に
逆拡散できないように、貫通孔２５の形状・大きさ（長
さ及び径など）を設定しておけば、シランガスが加熱さ
れているタングステン線１０に接触する可能性を確実に
なくすることができる。

【００４９】この実施例のＣＶＤ装置によって酸化物の
薄膜を作製する場合は、シランと同様に酸素を真空容器
の成膜処理空間１６に導入させる。これにより、酸素が
発熱体１０に触れることを防止でき、発熱体のタングス
テン線が酸素と反応して劣化が進むことはなくなる。こ
のとき、隔壁部１４にシランと酸素を同時に導入する
と、隔壁部１４内部で反応が起こってしまうため、これ
を防止するよう、隔壁部１４内部に導入するシランとは
別に、真空容器の成膜処理空間１６に新たにバルブ、マ
スフローコントローラ等を具備した酸素導入パイプ（図
示せず）を接続させる。

【００５０】以上説明したように、この発明のＣＶＤ装
置を用い、前述した本発明の化学蒸着方法による成膜を
繰り返すと、成膜処理空間１６を構成する下容器１２ｂ
の内壁や、基板１１以外の成膜処理空間１６内部の構成
部材にも成膜中に膜が付着する。付着した膜は厚くなる
と剥離してゴミの原因となる。また、基板上の膜中に取
り込まれたり、膜表面に付着したゴミは、デバイスの欠
陥原因となり製品歩留まりを低下させてしまう。

【００５１】そのため、基板上への膜堆積を連続して繰
り返し行う途中で、付着膜が剥離する前に適宜なタイミ
ングで、例えば、以下のようにして、成膜処理空間１６
内部に付着した膜を除去（クリーニング）する必要があ
る。なお、付着膜の膜厚は不図示の光学式モニタ等で監
視してもよいし、また、トータルの堆積時間から見積も
るようにしてもよい。

【００５２】クリーニングは、まず、真空容器１２内を
排気機構１３によって真空排気し、その後、発熱体１０
を２０００℃以上の所定の温度（例えば、２５００℃）
に加熱・保持する。

【００５３】次に、材料ガス供給源３０ａと分岐するク
リーニングガス供給源３０ｂから、マスフローコントロ
ーラ（不図示）とバルブ２９ｂと、材料ガス／クリーニ
ングガス導入パイプ２３とを介して活性種生成空間１５
にクリーニングガスを導入し、真空容器１２内の圧力を
所定の圧力（例えば、４０Ｐａ程度）に設定する。

【００５４】活性種生成空間１５に導入されたクリーニ
ングガスは、２０００℃以上に加熱、保持されている発
熱体１０により、効率的に分解及び／又は活性化され、
付着膜と反応性の高い活性種が生成される。

【００５５】この活性種は、隔壁部１４の貫通孔２５を
介して成膜処理空間１６内に導入され、成膜処理空間１
６を構成する下容器１２ｂの内壁や、基板１１以外の成
膜処理空間１６内部の構成部材に付着している膜と反応
し、これを気体状物質に変換させる。気体状物質は排気
機構１３により外部に排出されるため、付着膜は徐々に
除去されることになる。

【００５６】所定時間（例えば、１０分間程度）この状
態を保ち、付着膜が完全に除去された後、クリーニング
ガスの供給を停止し、真空容器１２内を真空排気して、
その後、発熱体１０による加熱を停止する（この時点ま
で、２０００℃以上での加熱状態を維持しておく）。

【００５７】以上で、クリーニング工程を終了し、前述
した本発明の化学蒸着方法による成膜を再開する。

【００５８】なお、このクリーニング工程で重要なこと
は、クリーニングガスを導入する際、発熱体１０の温度
を２０００℃以上に維持した状態にすることである。こ
れはクリーニングガスを導入した後に発熱体１０を加熱
すると、発熱体１０が２０００℃以上になるまでの間に
発熱体１０とクリーニングガスとが反応して、線径等が
減少してしまうからである。また、クリーニング終了時
において、発熱体１０の加熱を停止する場合も同様であ
り、クリーニングガスを排気した後に発熱体１０の温度
を下げる必要がある。

【００５９】すなわち、発熱体１０を２０００℃より低
い温度で反応性ガス（クリーニングガス）と接触させな
いプロセスとする必要がある。

【００６０】以上で説明したこの発明のＣＶＤ装置にお
いて採用可能なクリーニング方法は、真空容器内にクリ
ーニングガスを導入して発熱体からの熱エネルギーの作
用によりクリーニングガスの活性種を生成し、生成され
たクリーニングガスの活性種と付着膜とを反応させ、付
着膜を気体状の生成物にして排気除去する方法（いわゆ
るｉｎ ｓｉｔｕクリーニング法）である。これによれ
ば、真空容器内を大気に曝さずにクリーニングできるこ
とから、安定した膜特性を継続して得ることができると
共に、部材交換や、（真空容器内を大気圧から所定の圧
力まで排気する必要がないため）クリーニング工程に要
する時間を短縮でき、更に、細部に付着した膜も除去で
きるので、ゴミの発生を抑える上で有利である。

【００６１】更に、発熱体を２０００℃以上の高温に加
熱し、当該高温の状態を維持してクリーニング工程を行
うことにより、発熱体とクリーニングガスとの反応に伴
う発熱体の消耗を事実上無視できる程度に抑制すること
ができ、しかも、２０００℃以上とすることで、クリー
ニングガスの分解及び／又は活性化させての活性種の生
成を効率よく行え、成膜処理空間内部に付着した膜を効
果的に除去することができる。また、このようにして得
られた活性種の寿命は長く、複雑な形状の部材に付着し
た膜も容易に除去することができる。

【００６２】なお、前記のクリーニング工程において、
クリーニングガスは、付着膜の種類、処理条件、真空容
器の材質等により、適宜選択されるが、特にフッ素系ガ
ス、塩素系ガスが好適に用いられ、この中でも三フッ化
窒素（ＮＦ_３）、フッ素（Ｆ _２）、塩素（Ｃｌ_２）、四
フッ化メタン（ＣＦ_４）、六フッ化エタン（Ｃ
_２Ｆ_６）、八フッ化プロパン（Ｃ_３Ｆ_８）、四塩化炭素
（ＣＣｌ_４）、五フッ化塩化エタン（Ｃ_２ＣｌＦ_５）、
三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）、三フッ化塩化メタン（ＣＣ
ｌＦ_３）又は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）のいずれか、又は
少なくとも一種を含む混合ガスを用いるのがより好まし
い。これらのガスは１００％として用いても、また、例
えば、Ａｒ、Ｈｅ等のガスで希釈したものあるいはこれ
らの混合ガスとして用いてもよい。

【００６３】さらに、シリコン膜の形成を行うＣＶＤ装
置では、高価かつ環境問題のある上記フッ素系及び／又
は塩素系のクリーニングガスの代わりに、水素をクリー
ニングガスとして用いることができる。この場合、発熱
体は、２０００℃以下であっても水素と反応することは
ないので、上記本発明の実施形態で説明したような、ク
リーニング工程における発熱体の２０００℃以上での維
持の必要はない。

【００６４】以上、添付図面を参照して本発明の好まし
い実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握
される技術的範囲において種々の形態に変更可能であ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
Ｈｏｔ Ｗｉｒｅ型の化学蒸着装置によれば、発熱体が
原料ガスと接触することが無いため、発熱体の劣化が引
き起こす成膜性能の不安定さ、及び発熱体の交換等のメ
ンテナンス作業による稼動時間の減少等を避けることが
でき、膜質の再現性が良く、しかも量産に適した化学蒸
着装置を提供することができる。

【００６６】また、酸化物系の薄膜を作製したい場合に
は、発熱体の酸化による劣化を防止した上でプロセスの
応用性を拡大することができる。

【００６７】しかも、真空容器を活性種生成空間と成膜
処理空間に二分する隔壁部が、発熱体からガラス基板に
発せられる輻射熱を遮断するため、成膜条件の重要な因
子である基板温度を、基板面積の大型化にかかわらず正
確に、かつ容易に制御することが可能であり、プロセス
が安定する。

【００６８】更に本発明の化学蒸着方法及びＣＶＤ装置
によれば、成膜処理空間において活性種と原料ガスとの
化学反応により基板上に成膜を行う成膜工程と、当該成
膜工程を中断し、フッ素系及び／又は塩素系ガスの活性
種による成膜処理空間の壁面や、成膜処理空間内の部材
表面への付着膜を除去するクリーニング工程とを交互に
行うことにより、真空容器内を大気に曝すことなく、ゴ
ミ発生源となる成膜処理空間の壁面等に付着した膜を除
去でき、安定した膜特性を継続して得ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】隔壁部に形成された各種の孔の拡大断面図であ
る。

【図３】従来型のＨｏｔ Ｗｉｒｅ型ＣＶＤ装置の構成
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 発熱体 １１ ガラス基板 １２ 真空容器 １２ａ 上容器 １２ｂ 下容器 １２ｂ-1 排気ポート １３ 排気機構 １４ 隔壁部 １５ 活性種生成空間 １６ 成膜処理空間 １７ 基板保持機構 １８ ヒータ １９ ガス拡散器 ２１ 原料ガス ２２ 活性種 ２３ 材料ガス／クリーニングガス導入パイプ ２３ａ 材料ガス ２４ 内部空間 ２５ 貫通孔 ２６ 拡散孔 ２７ 均一板 ２７ａ 均一板の孔 ２８ 原料ガス導入パイプ ２９ａ、２９ｂ バルブ ３０ａ 材料ガス供給源 ３０ｂ クリーニングガス供給源

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月６日（２００１．４．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

フロントページの続き (72)発明者 石橋 啓次 東京都府中市四谷５−８−１ アネルバ株 式会社内 (72)発明者 本田 七美子 東京都府中市四谷５−８−１ アネルバ株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BA19 BB32 BC03 BD04 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA07 DA08 DA18 DA24 5F045 AB02 AC01 AC07 AC11 AC12 AC15 AC16 AC17 BB08 DP03 EB06 EE07 EE13 EF05 EK06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内に導入された導入ガスを発熱
   体により分解活性化させて基板に成膜を行う化学蒸着方
   法において、 複数の貫通孔を有する隔壁部によって内部が二室に隔離
   され、当該隔離された一方の室の内部は材料ガスを分解
   活性化するための発熱体が配置されている活性種生成空
   間、他方の室の内部は成膜すべき基板を搭載する基板保
   持機構が配置された成膜処理空間とされている真空容器
   を減圧して真空状態とし、 前記活性種生成空間で材料ガスを供給して前記発熱体に
   よって分解活性化し、 当該分解活性化によって発生した活性種を含む材料ガス
   を前記複数の貫通孔を介して前記成膜処理空間に導入す
   ると共に、 前記成膜処理空間に原料ガスを導入し、 前記成膜処理空間において、前記活性種と前記原料ガス
   との化学反応により基板上に成膜を行う化学蒸着方法。
2. 【請求項２】 成膜処理空間への原料ガスの導入は、前
   記隔壁部の内部に形成されている前記活性種生成空間か
   ら隔離され、かつ前記成膜処理空間と複数の拡散孔を介
   して通じている内部空間内に原料ガスを供給し、当該隔
   壁部の内部空間と複数の拡散孔を介して成膜処理空間へ
   導入するものであることを特徴とする請求項１記載の化
   学蒸着方法。
3. 【請求項３】 前記活性種と前記原料ガスとの化学反応
   により基板上に成膜を行う成膜工程を中断した際に、 前記活性種生成空間に、水素、三フッ化窒素、フッ素、
   塩素、四フッ化メタン、六フッ化エタン、八フッ化プロ
   パン、四塩化炭素、五フッ化塩化エタン、三フッ化塩
   素、三フッ化塩化メタン又は六フッ化硫黄のいずれか、
   又は少なくとも一種を含む混合ガスが導入されて、前記
   発熱体によって分解活性化され、 当該分解活性化よって発生した活性種が前記隔壁部の複
   数の貫通孔を介して成膜処理空間に導入され、 前記成膜工程中に成膜処理空間の壁面や、成膜処理空間
   内の部材表面に付着していた膜の除去が行われた後、 前記活性種と前記原料ガスとの化学反応により基板上に
   成膜を行う成膜工程が再開されることを特徴とする請求
   項１又は２記載の化学蒸着方法。
4. 【請求項４】 真空容器内に導入された導入ガスを発熱
   体により分解活性化させて基板に成膜を行う化学蒸着装
   置において、 真空容器に対して材料ガスを供給する材料ガス供給系
   と、原料ガスを供給する原料ガス供給系とが互いに独立
   して備えられており、 前記真空容器は、隔壁部によって、前記材料ガス供給系
   が接続されていて、内部に材料ガスを分解活性化するた
   めの発熱体が配置されている活性種生成空間と、前記原
   料ガス供給系が接続されていて、内部に成膜すべき基板
   を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間との
   二室に隔離され、 当該隔壁部は、前記活性種生成空間と前記成膜処理空間
   とを通じさせる複数の貫通孔を備え、 前記活性種生成空間で分解活性化されて発生した活性種
   を含む材料ガスが前記複数の貫通孔を介して前記成膜処
   理空間に導入されると共に、原料ガスが前記原料ガス供
   給系から前記成膜処理空間に導入され、当該原料ガスと
   前記活性種との化学反応によって成膜が行われることを
   特徴とする化学蒸着装置。
5. 【請求項５】 隔壁部は、前記活性種生成空間から隔離
   されかつ前記成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じ
   ている内部空間を有し、前記原料ガス供給系は、当該隔
   壁部の内部空間及び複数の拡散孔を介して前記成膜処理
   空間に接続されていることを特徴とする請求項３記載の
   化学蒸着装置。
6. 【請求項６】 真空容器の活性種生成空間には、更に、
   水素、三フッ化窒素、フッ素、塩素、四フッ化メタン、
   六フッ化エタン、八フッ化プロパン、四塩化炭素、五フ
   ッ化塩化エタン、三フッ化塩素、三フッ化塩化メタン又
   は六フッ化硫黄のいずれか、又は少なくとも一種を含む
   混合ガスの供給系が接続されていることを特徴とする請
   求項４又は５記載の化学蒸着装置。