JP2003013235A - 化学気相成長法による薄膜堆積装置 - Google Patents
化学気相成長法による薄膜堆積装置Info
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- JP2003013235A JP2003013235A JP2001203933A JP2001203933A JP2003013235A JP 2003013235 A JP2003013235 A JP 2003013235A JP 2001203933 A JP2001203933 A JP 2001203933A JP 2001203933 A JP2001203933 A JP 2001203933A JP 2003013235 A JP2003013235 A JP 2003013235A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 面積が大きな基板においても、その表面に均
一な厚みを有する薄膜を形成することができる化学気相
成長法による薄膜堆積装置を提供すること。 【解決手段】 サセプタ１によって保持された基板２の
上方に、下端開放側に筒状のスカート部７を有するノズ
ル４を配置し、このノズル４によって前記基板２に対し
て原料ガスＧを吹き出して前記基板２の表面に薄膜８を
形成する化学気相成長法による薄膜堆積装置において、
前記スカート部７の下端とサセプタ１との距離を最適化
することにより、前記基板表面に均一な厚みを有する薄
膜８を形成するようにした。
一な厚みを有する薄膜を形成することができる化学気相
成長法による薄膜堆積装置を提供すること。 【解決手段】 サセプタ１によって保持された基板２の
上方に、下端開放側に筒状のスカート部７を有するノズ
ル４を配置し、このノズル４によって前記基板２に対し
て原料ガスＧを吹き出して前記基板２の表面に薄膜８を
形成する化学気相成長法による薄膜堆積装置において、
前記スカート部７の下端とサセプタ１との距離を最適化
することにより、前記基板表面に均一な厚みを有する薄
膜８を形成するようにした。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液体原料を気化
して蒸気とし、この蒸気をＣＶＤ装置などの反応室に原
料ガスとして供給する、化学気相成長法による薄膜堆積
装置（以下、単に薄膜堆積装置という）に関する。 【０００２】 【従来の技術】化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって金
属酸化膜からなる材料（高誘電率材料、強誘電体、超伝
導体、磁性体）を成膜するのに、一般的には、縦型コー
ルドウォール反応室が用いられる。そして、この反応室
においては、基板の大面積化や複数の基板の同時成膜化
に対応するため、ノズルの下方端部に多数の孔を形成し
たシャワー板を設けたシャワー式ノズルを用いて原料ガ
スを基板上に吹きつけるようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記シ
ャワー式ノズルを用いた場合、そのシャワー板に形成さ
れている孔が原料ガスによって目詰まりし、その詰まっ
たものが基板上に不測に落下して、膜質を劣化させてし
まうといった不都合がある。また、シャワーノズルが加
熱された基板からの輻射熱によって温度上昇し、原料ガ
スがシャワーノズル内において反応してしまい、その生
成物がパーティクル（微粒子）となって、これが基板上
に落下して膜質を劣化させてしまうという不都合があ
る。 【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、面積が大きな基板においても、
その表面に均一な厚みを有する薄膜を形成することがで
きる薄膜堆積装置を提供することである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、サセプタによって保持された基板の
上方に、下端開放側に筒状のスカート部を有するノズル
を配置し、このノズルによって前記基板に対して原料ガ
スを吹き出して前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜堆
積装置において、前記スカート部の下端とサセプタとの
距離を最適化することにより、前記基板表面に均一な厚
みを有する薄膜を形成するようにしている。 【０００６】 【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１および図２は、この発明の
一つの実施の形態を示している。まず、図１は、この発
明の薄膜堆積装置の要部の構成を概略的に示すもので、
この図において、１はＣＶＤ装置の反応室（図示してい
ない）内に設けられるサセプタで、その上面には、Ｓｉ
などの基板２を水平に載置・保持する保持用凹部３が形
成されている。この保持用凹部３は、基板２をガタツキ
なく収容できるように、同形、同寸（若干大きい）で、
基板２の厚みと同じ深さを有している。つまり、保持用
凹部３は、基板２を、その上面が保持用凹部３の上面と
同一平面となるように、ガタツキなく収容できるように
構成されている。そして、このサセプタ１は、図示はし
てないが、ヒータなどにより適宜加熱され、基板２を所
望の温度状態となるように加熱する構成を備えている。
また、基板２の厚みは、５００〜６００μｍ程度であ
る。 【０００７】４は前記サセプタ１の真上に設けられるノ
ズルで、その上端部は、液体原料気化供給装置（図示し
ていない）によって供給される原料ガスＧを導入するた
めの平面視が例えば円筒状のガス導入部５が形成され、
このガス導入部５の下方に連なる部分６は、末広がりの
傾斜部に形成され、さらに、この傾斜部６の下方には、
平面視が円筒状のスカート部７が連設されている。この
ような形状のノズル４は、例えばステンレス鋼など耐腐
食性および耐熱性を有する素材よりなる。また、このノ
ズル４は、そのスカート部７の直径が少なくとも基板２
全部の大きさよりも大きくなるように形成されている。 【０００８】ところで、ノズル４の形状として、上記の
ように、下端開放側に円筒状のスカート部７を形成した
理由は、スカート部７が無く、傾斜部６だけを備えたノ
ズルでは、ガス導入部５から吹き出される原料ガスＧを
サセプタ１上の基板２に対して層流状態で降下させるこ
とができないからである。そして、このスカート部７の
長さａは、経験的には、１０ｃｍ未満であると、前記原
料ガスＧを所定の層流状態にするのが困難で、１０ｃｍ
以上であると、所望の層流状態とすることができる。な
お、前記寸法ａの上限値は特にないが、この寸法ａのを
余り大きくすると、反応室のサイズが大きくなるので、
大きくても３０ｃｍ位である。 【０００９】そして、上記のように、ノズル４として、
その下端開放側に、所定長さａの円筒状のスカート部７
を形成し、かつ、反応室内の圧力や原料ガスＧの供給流
量などを所定範囲に設定したとしても、このスカート部
７の下端７ａとサセプタ１の上面１ａとの間の距離（以
下、ノズル・サセプタ間距離という）ｂの寸法によって
は、基板２に形成される薄膜（１００ｎｍ薄膜）８の厚
みにムラが生ずることが分かっている。これを、図３〜
図６を参照しながら説明する。なお、前記膜厚８の測定
は、例えばエリプソメータによって行うことができる。 【００１０】まず、図３に示すように、ノズル・サセプ
タ間距離ｂが大きい（例えば４０ｍｍ以上）と、ノズル
４をガス導入部５から下方に降下する原料ガスＧが、基
板２の中心部に厚く堆積するので、基板２に形成される
薄膜８の厚みは、図４に示すように、基板２の中心部が
極端に厚く、周縁部にいくほど薄くなる。逆に、図５に
示すように、ノズル・サセプタ間距離ｂが小さい（例え
ば４ｍｍ以下）と、ノズル４をガス導入部５から下方に
降下する原料ガスＧの周縁部における流速が速くなるの
で、基板２に形成される薄膜８の厚みは、図６に示すよ
うに、基板２の周辺部が極端に厚く、中心部は薄くな
る。 【００１１】そこで、この発明では、前記ノズル・サセ
プタ間距離ｂを最適化させるようにして、基板２の上面
に均一な膜厚を有する薄膜８を形成するようにしてい
る。すなわち、ノズル４として、その下端開放側のスカ
ート部７の長さａが最低１０ｃｍであるとき、ノズル・
サセプタ間距離ｂが５ｍｍ以上で３０ｍｍ以下に設定す
るとき、図２に示すように、基板２の上面には、均一な
膜厚を有する薄膜８が形成される。 【００１２】上述のように、この発明の薄膜堆積装置に
おいては、従来の薄膜堆積装置とは異なり、シャワーノ
ズルを用いてないので、目詰まりが生じたり、原料ガス
が内部において反応するといったことがないので、これ
らに起因するパーティクルの発生がなく、したがって、
基板２上に均一な膜質の薄膜８を均一な厚みで形成する
ことができる。そして、基板２の大きさに合わせてノズ
ル４における斜面部４の広がり径およびスカート部７の
大きさを設定することができるので、基板２が大径にな
っても、所望の厚みの薄膜８を均一な厚みで形成するこ
とができる。 【００１３】なお、サセプタ１とノズル４とは、ノズル
・サセプタ間距離ｂを相互に変えうるように、少なくと
もいずれか一方が上下方向に直線的に移動できるように
してあってもよく、例えばサセプタ１を上下動自在に構
成してある場合、種々の膜厚の薄膜８を任意に形成する
ことができる。 【００１４】また、スカート部７は、平面視正方形など
正多角形状であってもよい。 【００１５】そして、ノズル４のガス導入部５から基板
２に対して供給される原料ガスＧは、単一種のガスに限
られるものではなく、２以上の複数のガスを混合したも
のや、これらの原料ガスＧのほかに酸素ガス（あるいは
水素ガス）を同時に供給するようにしてあってもよい。 【００１６】 【発明の効果】この発明の薄膜堆積装置によれば、径の
大きな基板であっても、この表面に膜厚の均一な薄膜を
確実に形成することができる。
して蒸気とし、この蒸気をＣＶＤ装置などの反応室に原
料ガスとして供給する、化学気相成長法による薄膜堆積
装置（以下、単に薄膜堆積装置という）に関する。 【０００２】 【従来の技術】化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって金
属酸化膜からなる材料（高誘電率材料、強誘電体、超伝
導体、磁性体）を成膜するのに、一般的には、縦型コー
ルドウォール反応室が用いられる。そして、この反応室
においては、基板の大面積化や複数の基板の同時成膜化
に対応するため、ノズルの下方端部に多数の孔を形成し
たシャワー板を設けたシャワー式ノズルを用いて原料ガ
スを基板上に吹きつけるようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記シ
ャワー式ノズルを用いた場合、そのシャワー板に形成さ
れている孔が原料ガスによって目詰まりし、その詰まっ
たものが基板上に不測に落下して、膜質を劣化させてし
まうといった不都合がある。また、シャワーノズルが加
熱された基板からの輻射熱によって温度上昇し、原料ガ
スがシャワーノズル内において反応してしまい、その生
成物がパーティクル（微粒子）となって、これが基板上
に落下して膜質を劣化させてしまうという不都合があ
る。 【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、面積が大きな基板においても、
その表面に均一な厚みを有する薄膜を形成することがで
きる薄膜堆積装置を提供することである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、サセプタによって保持された基板の
上方に、下端開放側に筒状のスカート部を有するノズル
を配置し、このノズルによって前記基板に対して原料ガ
スを吹き出して前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜堆
積装置において、前記スカート部の下端とサセプタとの
距離を最適化することにより、前記基板表面に均一な厚
みを有する薄膜を形成するようにしている。 【０００６】 【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１および図２は、この発明の
一つの実施の形態を示している。まず、図１は、この発
明の薄膜堆積装置の要部の構成を概略的に示すもので、
この図において、１はＣＶＤ装置の反応室（図示してい
ない）内に設けられるサセプタで、その上面には、Ｓｉ
などの基板２を水平に載置・保持する保持用凹部３が形
成されている。この保持用凹部３は、基板２をガタツキ
なく収容できるように、同形、同寸（若干大きい）で、
基板２の厚みと同じ深さを有している。つまり、保持用
凹部３は、基板２を、その上面が保持用凹部３の上面と
同一平面となるように、ガタツキなく収容できるように
構成されている。そして、このサセプタ１は、図示はし
てないが、ヒータなどにより適宜加熱され、基板２を所
望の温度状態となるように加熱する構成を備えている。
また、基板２の厚みは、５００〜６００μｍ程度であ
る。 【０００７】４は前記サセプタ１の真上に設けられるノ
ズルで、その上端部は、液体原料気化供給装置（図示し
ていない）によって供給される原料ガスＧを導入するた
めの平面視が例えば円筒状のガス導入部５が形成され、
このガス導入部５の下方に連なる部分６は、末広がりの
傾斜部に形成され、さらに、この傾斜部６の下方には、
平面視が円筒状のスカート部７が連設されている。この
ような形状のノズル４は、例えばステンレス鋼など耐腐
食性および耐熱性を有する素材よりなる。また、このノ
ズル４は、そのスカート部７の直径が少なくとも基板２
全部の大きさよりも大きくなるように形成されている。 【０００８】ところで、ノズル４の形状として、上記の
ように、下端開放側に円筒状のスカート部７を形成した
理由は、スカート部７が無く、傾斜部６だけを備えたノ
ズルでは、ガス導入部５から吹き出される原料ガスＧを
サセプタ１上の基板２に対して層流状態で降下させるこ
とができないからである。そして、このスカート部７の
長さａは、経験的には、１０ｃｍ未満であると、前記原
料ガスＧを所定の層流状態にするのが困難で、１０ｃｍ
以上であると、所望の層流状態とすることができる。な
お、前記寸法ａの上限値は特にないが、この寸法ａのを
余り大きくすると、反応室のサイズが大きくなるので、
大きくても３０ｃｍ位である。 【０００９】そして、上記のように、ノズル４として、
その下端開放側に、所定長さａの円筒状のスカート部７
を形成し、かつ、反応室内の圧力や原料ガスＧの供給流
量などを所定範囲に設定したとしても、このスカート部
７の下端７ａとサセプタ１の上面１ａとの間の距離（以
下、ノズル・サセプタ間距離という）ｂの寸法によって
は、基板２に形成される薄膜（１００ｎｍ薄膜）８の厚
みにムラが生ずることが分かっている。これを、図３〜
図６を参照しながら説明する。なお、前記膜厚８の測定
は、例えばエリプソメータによって行うことができる。 【００１０】まず、図３に示すように、ノズル・サセプ
タ間距離ｂが大きい（例えば４０ｍｍ以上）と、ノズル
４をガス導入部５から下方に降下する原料ガスＧが、基
板２の中心部に厚く堆積するので、基板２に形成される
薄膜８の厚みは、図４に示すように、基板２の中心部が
極端に厚く、周縁部にいくほど薄くなる。逆に、図５に
示すように、ノズル・サセプタ間距離ｂが小さい（例え
ば４ｍｍ以下）と、ノズル４をガス導入部５から下方に
降下する原料ガスＧの周縁部における流速が速くなるの
で、基板２に形成される薄膜８の厚みは、図６に示すよ
うに、基板２の周辺部が極端に厚く、中心部は薄くな
る。 【００１１】そこで、この発明では、前記ノズル・サセ
プタ間距離ｂを最適化させるようにして、基板２の上面
に均一な膜厚を有する薄膜８を形成するようにしてい
る。すなわち、ノズル４として、その下端開放側のスカ
ート部７の長さａが最低１０ｃｍであるとき、ノズル・
サセプタ間距離ｂが５ｍｍ以上で３０ｍｍ以下に設定す
るとき、図２に示すように、基板２の上面には、均一な
膜厚を有する薄膜８が形成される。 【００１２】上述のように、この発明の薄膜堆積装置に
おいては、従来の薄膜堆積装置とは異なり、シャワーノ
ズルを用いてないので、目詰まりが生じたり、原料ガス
が内部において反応するといったことがないので、これ
らに起因するパーティクルの発生がなく、したがって、
基板２上に均一な膜質の薄膜８を均一な厚みで形成する
ことができる。そして、基板２の大きさに合わせてノズ
ル４における斜面部４の広がり径およびスカート部７の
大きさを設定することができるので、基板２が大径にな
っても、所望の厚みの薄膜８を均一な厚みで形成するこ
とができる。 【００１３】なお、サセプタ１とノズル４とは、ノズル
・サセプタ間距離ｂを相互に変えうるように、少なくと
もいずれか一方が上下方向に直線的に移動できるように
してあってもよく、例えばサセプタ１を上下動自在に構
成してある場合、種々の膜厚の薄膜８を任意に形成する
ことができる。 【００１４】また、スカート部７は、平面視正方形など
正多角形状であってもよい。 【００１５】そして、ノズル４のガス導入部５から基板
２に対して供給される原料ガスＧは、単一種のガスに限
られるものではなく、２以上の複数のガスを混合したも
のや、これらの原料ガスＧのほかに酸素ガス（あるいは
水素ガス）を同時に供給するようにしてあってもよい。 【００１６】 【発明の効果】この発明の薄膜堆積装置によれば、径の
大きな基板であっても、この表面に膜厚の均一な薄膜を
確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の薄膜堆積装置の要部の構成の一例を
概略的に示す図である。 【図２】前記薄膜堆積装置によって形成される薄膜の厚
みの状態を示す図である。 【図３】ノズル・サセプタ間距離が大きい薄膜堆積装置
の構成を概略的に示す図である。 【図４】図３の薄膜堆積装置で形成された薄膜の厚みの
状態を示す図である。 【図５】ノズル・サセプタ間距離が小さい薄膜堆積装置
の構成を概略的に示す図である。 【図６】図５の薄膜堆積装置で形成された薄膜の厚みの
状態を示す図である。 【符号の説明】 １…サセプタ、２…基板、４…ノズル、７…スカート
部、８…薄膜、Ｇ…原料ガス、ｂ…スカート部の下端と
サセプタとの距離。
概略的に示す図である。 【図２】前記薄膜堆積装置によって形成される薄膜の厚
みの状態を示す図である。 【図３】ノズル・サセプタ間距離が大きい薄膜堆積装置
の構成を概略的に示す図である。 【図４】図３の薄膜堆積装置で形成された薄膜の厚みの
状態を示す図である。 【図５】ノズル・サセプタ間距離が小さい薄膜堆積装置
の構成を概略的に示す図である。 【図６】図５の薄膜堆積装置で形成された薄膜の厚みの
状態を示す図である。 【符号の説明】 １…サセプタ、２…基板、４…ノズル、７…スカート
部、８…薄膜、Ｇ…原料ガス、ｂ…スカート部の下端と
サセプタとの距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 サセプタによって保持された基板の上方
に、下端開放側に筒状のスカート部を有するノズルを配
置し、このノズルによって前記基板に対して原料ガスを
吹き出して前記基板の表面に薄膜を形成する化学気相成
長法による薄膜堆積装置において、前記スカート部の下
端とサセプタとの距離を最適化することにより、前記基
板表面に均一な厚みを有する薄膜を形成するようにした
ことを特徴とする化学気相成長法による薄膜堆積装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203933A JP2003013235A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 化学気相成長法による薄膜堆積装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203933A JP2003013235A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 化学気相成長法による薄膜堆積装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013235A true JP2003013235A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19040485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001203933A Pending JP2003013235A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 化学気相成長法による薄膜堆積装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013235A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112655074A (zh) * | 2018-09-10 | 2021-04-13 | 东京毅力科创株式会社 | 涂布膜形成方法以及涂布膜形成装置 |
-
2001
- 2001-07-04 JP JP2001203933A patent/JP2003013235A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112655074A (zh) * | 2018-09-10 | 2021-04-13 | 东京毅力科创株式会社 | 涂布膜形成方法以及涂布膜形成装置 |
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