JP2004039921A

JP2004039921A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2004039921A
Application number: JP2002196067A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sugino; 杉野　隆; Masaki Kusuhara; 楠原　昌樹; Masaru Umeda; 梅田　優
Original assignee: Watanabe Shoko KK; M Watanabe and Co Ltd
Current assignee: Watanabe Shoko KK; M Watanabe and Co Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05
Also published as: AU2003246246A1; WO2004006313A1

Abstract

【課題】三塩化ホウ素ガス等を原料ガスとして薄膜の合成を行う場合、未反
応ガスなどが排気系などの正常動作を阻害し、良質な薄膜の合成が効率よくで
きない。このような問題を排除し、再現性良く薄膜合成ができる成膜装置を提
供する。
【解決手段】成膜装置の反応室の下流側に冷却部を設け、未反応ガスなどを
液化させて回収する。冷却部は金属管で作製し、冷却効率を上げるため、らせ
ん部分を設け、その下流側に被化した物質を溜める領域も設けている。連統的
に成膜が行えるようにバイパスラインが設置されている。また、回収物質の処
理のため、冷却部が容易に脱着できるように作製されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜装置に係り、より詳細には、三塩化ホウ素を原料ガスの一つとする成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極はフィールドエミッションディスプレー、電子ビーム露光機、マイクロ波進行波管、撮像素子等に応用できる。また、電子ビームを用いたオージェ電子分光装置等の材料評価装置の電子源としても用いることができる。更に、発光素子として照明装置や表示ランプにも用いることができ、様々な用途に対応できる。近年、高性能冷陰極用材料として窒化ホウ素薄膜が注目され。その合成に関する研究開発が進められている。一方、シリコン集積回路素子の開発においても多層配線層間絶縁体薄膜として低誘電率を有する材料の開発が望まれており、窒化ホウ素薄膜が注目されている。
【０００３】
現在、これらのニーズに対応できる窒化ホウ素薄膜はプラズマアシスト化学気相成長法によって合成されている。主要元素供給のための原料ガスとして窒素と三塩化ホウ素が用いられる。気相成長法の場合、成長後の未反応ガスや成長時に生成されるガスの回収、処理が不可欠となる。三塩化ホウ素を原料ガスとして用いられる成膜装置に対して未反応ガスなどの回収処理は重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
三塩化ホウ素は真空ポンプのオイルと反応し、真空ポンプの正常な動作を阻害する。このため成膜装置の反応室の下流側で速やかに処理する事が望まれる。
【０００５】
本発明は上記の状況を鑑みてなされたもので、未反応三塩化ホウ素ガスを反応室の下流側で回収し、正常動作のもとで溥膜が合成できる成膜装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の成膜装置は反応室より下流側に冷却部を有する事を特徴とする。三塩化ホウ素は液化温度が比較的高い物質であるため液化回収が効果的である。
【０００７】
また、前記冷却部に金属管を用いることを特徴とする。
【０００８】
また、金属管をらせん状にし、実効的な冷却部の距離を増加させる事により回収効率が向上する。
【０００９】
また、前記冷却部の金属管の断面形状が異なる部分を有することを特徴とする。
液化した物質を溜めることができるように局部的に体積の大きい部分を冷却部内に作製する。
【００１０】
また、前記冷却部に電子冷却装置を装着することを特徴とする。冷却部を一定温度で冷却するため、電子冷却装置内に冷却部を保持できるようにする。
【００１１】
また、前記冷却部に液体窒素による冷却装置を装着することを特徴とする。
【００１２】
また、前記冷却部を封じた状態で取り外すことができる機構を有することを特徴とする。この機構を導入する事により冷却部に液化させトッラプした物質を速やかに成膜装置から除去し、正常な成膜装置の動作を維持できる。
【００１３】
更に、前記冷却部に対してバイパス配管を有することを特徴とする。冷却部に液化させた物質を回収した状態で繰り返し成膜を行う際、毎回反応室の真空引き工程などの成膜前工程を行うことが必要である。この時、バイパス配管を介して行う事により、回収された物質の影響を回避することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。原料ガスとして三塩化ホウ素を用いる成膜装置において末反応ガス等の回収のために反応室の下流側に冷却部を設ける。冷却部を金属管で作製し、断面形状を変化させる事により液化した物質の回収部を設ける。
【００１５】
本発明の冷却部を設けることにより、前述の三塩化ホウ素を原料ガスとして用いる成膜装直において未反応ガスなどの回収が効率よく行う事ができ、また回収物質を速やかに成膜装置から除去することができる。その結果、正常動作が維持でき、成膜効率の良好な装置の提供が可能となる。
【００１６】
【実施例】
（実施例）
以下にガス回収用冷却部を有する成膜装置の実施例について、具体的に説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１に本発明の冷却部を有する成膜装置として窒化ホウ素薄膜合成用プラズマＣＶＤ装置の概略側面図を示す。円筒状容器　（反応室）１内にプラズマを生成するために誘導結合コイル２が設けられ、窒素ガス導入部３より窒素ガスを供給し、高周波電力を供給して窒素プラズマが生成される。基板６は基板保持部７に置かれ、基板保持部内にはヒータが装着され、基板温度を室温から５００℃の範囲で設定できるようになっている。水素ガスをキャリアとした三塩化ホウ素ガスを導入部４から供給し、窒化ホウ素の膜５を得る。基板保持部７より下方に冷却部１１が装着されている。
冷却部１１は冷却装置とバルプ８、脱着用フランジ９および金属管からなる。金属管の一部１２をらせん状に作製し、冷却効率を向上させる。
また、金属管断面積を増加させて液化した物質を溜める領域１３を設けている。成膜前工程における反応室の排気工程で回収した物質の影響を除くため、バイパスライン１０が設けられている。反応室１の下流側に設けられた冷却部１１とバイパス部１０は排気部１４に接続されている。
【００１８】
数回の成膜工程の後、フランジ９の部分で冷却部配管を取り外し、成膜時に回収した未反応ガスなどを成膜装置から除き、その後、速やかに冷却部配管を取り付ける。この方法により排気装置の能力を低下させることなく、正常な成膜工程が維持される。
【００１９】
本実施例では窒化ホウ素薄膜合成用プラズマＣＶＤ装置を示したが、それ以外に原料ガスとして三塩化ホウ素を用いて合成できる窒化ホウ素炭素薄膜をはじめとする様々な薄膜の合成装置に本発明の冷却部による未反応ガスなどの回収技術が適用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による成膜装置に冷却部を設置し、末反応ガスなどを液化して回収する事により、成膜装置の正常動作が維持でき、窒化ホウ素や窒化ホウ素炭素をはじめ様々な薄膜を再現性よく合成することができる。これによって薄膜の優れた特性を用いた電子素子や光学素子が開発され、通信や情報処理分野における装置の性能向上に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の実施例１を示す断面概略図
【符号の説明】
１・・反応室
２・・誘導結合コイル
３・・窒素ガス導入部
４・・三塩化ホウ素ガス導入部
５・・膜
６・・基板
７・・基板保持部
８・・バルブ
９・・フランジ
１０・・バイパスライン
１１・・冷却部
１２・・らせん部分
１３・・回収物質を溜める領域
１４・・排気部

Claims

反応室より下流側に冷却部を有する事を特徴とする成膜装置。
前記成膜装置はＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記成膜装置は、三塩化ホウ素を原料ガスの一つとする成膜装置であるこいとを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
前記冷却部に金属管を用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の成膜装置。
前記冷却部の金属管の断面形状が異なる部分を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の成膜装置。
前記冷却部に電子冷却装置を装着することを特徴する請求項１ないし５のいずれか１項記載の成膜装置。
前記冷却部に液体窒素による冷却装置を装着することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の成膜装置。
前記冷却部を封じた状態で取り外すことができる機構を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の成膜装置。
前記冷却部に対してバイパス配管を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の成膜装置。