JP2010135645A - Film forming method and film forming apparatus - Google Patents

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming method and a film forming apparatus which are low cost and can execute heat treatments, such as, high temperature annealing of a film or can form a thermal CVD film on the surface of a substrate, while keeping the substrate at a low temperature. <P>SOLUTION: A plurality of high-temperature gas beams 2b, 2c are emitted substantially vertical to the surface of a substrate 1 supported on a supporting platen 4 at a predetermined time interval, and a film that is located on only the substrate surface 1a can be annealed. Together with this, a pyrolysis gas 7 for forming a film having deposition performance is supplied to a high-temperature space 6 defined by the high-temperature gas beams 2b, 2c and the surface of the substrate 1, and the supplied gas is pyrolyzed to generate radicals and is emitted to the surface of the substrate 1, and thereby, a thermal CVD film can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は例えば大面積電子デバイスの作製に好適な膜形成の改良に係り、例えば高温にできないガラス基板等の基板上や、既に配線工程を終了させた基板上に、この基板を支持する支持台の温度よりも高い温度を必要とする高温で成長または加熱する膜、例えばシリコン膜やシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、または3元以上の化合物膜等の膜を形成する方法およびその膜形成装置に関する。   The present invention relates to an improvement in film formation suitable for manufacturing, for example, a large-area electronic device. For example, a support base that supports a substrate on a substrate such as a glass substrate that cannot be heated to a high temperature or a substrate that has already completed a wiring process. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a film that grows or heats at a high temperature that requires a temperature higher than the above temperature, such as a silicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a ternary or more compound film, and a film forming apparatus therefor .

一般に、基板に膜を形成したデバイスの中には、その基板を低温に保持しなくてはならないものがある。例えば、基板としてガラス基板や既に所要の膜を作製した後のシリコン基板がある。ガラス基板上に成長させた薄膜を具備したデバイスとしては、液晶表示デバイス(LCD)や有機EL(エレクトロミネセンス)表示デバイス、太陽電池等のいわゆる大面積電子デバイスがある。   In general, in some devices in which a film is formed on a substrate, the substrate must be kept at a low temperature. For example, there are a glass substrate as a substrate and a silicon substrate after a required film is already formed. As a device having a thin film grown on a glass substrate, there are so-called large-area electronic devices such as a liquid crystal display device (LCD), an organic EL (electrominescence) display device, and a solar cell.

薄膜はいずれのデバイスにおいてもアモルファス膜や結晶膜、絶縁膜、保護膜として用いられることが多い。   Thin films are often used as amorphous films, crystal films, insulating films, and protective films in any device.

そして、基板上に成長させる膜は、例えばプラズマ励起のアモルファス薄膜の場合は非平衡成長(可逆反応でない成長)なので、気相の活性種同士が核成長を起こして基板に付着して成長が進行するため高温熱CVD(化学気相成長)膜よりも組成や構造で不安定である。このために、膜は水素などの不純物を含み、構造も安定ではなく、吸湿もしやすく緻密性で劣る。   The film to be grown on the substrate is, for example, non-equilibrium growth (growth without reversible reaction) in the case of a plasma-excited amorphous thin film. Therefore, it is more unstable in composition and structure than a high temperature thermal CVD (chemical vapor deposition) film. For this reason, the film contains impurities such as hydrogen, its structure is not stable, it is easy to absorb moisture, and its density is poor.

従って、例えば、ガラス基板の上に膜を形成しアニール等の加熱処理、または成長させる処理、またはその膜上で何らかの加工処理をするためには、当該加工処理工程の温度はガラスの軟化点または相変化点(種類により例えば300℃〜500℃)以下に制限される。この制限があるので、薄膜としては400℃以下で成長できるプラズマ成長膜やレーザーなどで表面アニールした膜が使用される。   Therefore, for example, in order to form a film on a glass substrate and perform a heat treatment such as annealing, or a process of growing, or some kind of processing on the film, the temperature of the processing step is set at the glass softening point or It is limited to a phase change point (for example, 300 ° C. to 500 ° C.) or less depending on the type. Because of this limitation, a plasma growth film that can be grown at 400 ° C. or lower or a film that has been surface annealed with a laser or the like is used as the thin film.

このように基板の温度を低温で処理する技術はガラス基板を用いるデバイス製造工程に必要である。また、デバイスを作製したシリコンウエハ同士を張り合わせてデバイスを積層させるために、既に工程の終了した基板にさらに他の工程を行う必要が近年出てきた。例えば、シリコン基板を貫通させる電極(貫通電極)形成を配線工程完了後に行う。一般には深い貫通孔の中にCuを埋め込むが、Cuが基板シリコンの中に拡散をするのを防ぐために、厚い酸化膜や窒化膜を孔の内側に成長させる。しかし、400℃以下の低温で成長させても緻密な膜が得られないのと、表面には成長しても内面や底面にまで十分に成長しない。成長を全表面に起こさせる必要がある。また、低温ガス雰囲気で成長させても活性種の表面移動が不十分であるために均一な厚みで孔の内面を被覆できない。これがウエハ張り合わせ製造の妨げになる。このような背景があるので低温で膜を成長させるための技術が従来からある(例えば、非特許文献1参照)。   Thus, the technique of processing the substrate at a low temperature is necessary for a device manufacturing process using a glass substrate. In addition, it has recently become necessary to perform another process on a substrate that has already been processed in order to stack the devices by bonding the silicon wafers on which the devices are manufactured. For example, an electrode (through electrode) that penetrates the silicon substrate is formed after the wiring process is completed. In general, Cu is embedded in deep through holes, but in order to prevent Cu from diffusing into the substrate silicon, a thick oxide film or nitride film is grown inside the holes. However, even when grown at a low temperature of 400 ° C. or lower, a dense film cannot be obtained, and even when grown on the surface, it does not grow sufficiently to the inner surface or the bottom surface. Growth needs to occur on the entire surface. Further, even when grown in a low temperature gas atmosphere, the surface movement of the active species is insufficient, so that the inner surface of the hole cannot be coated with a uniform thickness. This hinders wafer bonding manufacture. Because of such a background, there is a conventional technique for growing a film at a low temperature (for example, see Non-Patent Document 1).

そして、熱励起の化学気相成長(CVD)では、基板温度として低くても500℃以上が一般的に必要である。しかし、プラズマ励起の化学気相成長は低温に保持された基板表面に平坦に膜を成長させるには有効である。例えばECR(Electron Cycrotron Resonance)プラズマCVDは基板温度が300℃以下でも膜成長が可能であるが、被覆性が悪いので、寧ろボトムアップ成長に用いられる。またプラズマと違いECRプラズマはマイクロ波の波長依存の制限があり、装置の拡張が自由でないので、ガラスなどの大型基板には適用できない。また、タングステンフィラメントに膜形成ガスを接触させて分解種を作る熱触媒体CVDがあるが、タングステンが膜の中に入る欠点や緻密性の不足を補うために、イオン衝撃を追加させる工程追加が必要である。これは装置を大型化させる拡張性の妨げになる。   In thermal excitation chemical vapor deposition (CVD), a substrate temperature of at least 500 ° C. is generally required at least. However, plasma enhanced chemical vapor deposition is effective for growing a film flat on a substrate surface held at a low temperature. For example, ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma CVD can grow a film even at a substrate temperature of 300 ° C. or lower, but it is used for bottom-up growth because it has poor coverage. Further, unlike plasma, ECR plasma has a limitation on the wavelength of microwaves and cannot be freely expanded, and therefore cannot be applied to large substrates such as glass. In addition, there is a thermal catalyst CVD that makes tungsten filaments contact a film-forming gas to create decomposition species, but in order to make up for the shortcomings of tungsten entering the film and the lack of compactness, an additional step of adding ion bombardment is required. is necessary. This hinders extensibility, which increases the size of the apparatus.

従来から知られているように、500℃以上の高い温度を用いる熱CVDは理想的であり、特性においても半導体産業で実績のある膜であるので、基板を高温にすることなく熱CVD膜を成長させることが出来れば、それが実用上最も信頼性が高く確実な膜形成方法である。
「反応性熱CVD法による多結晶SiGe薄膜の低温成長技術の開発」東京工業大学大学院理工学研究科附属像情報工学研究施設半那研究室[平成20(2008)年6月12日検索]インターネット(URL:http://www.isl.titech.ac.jp〜hanna/cvd.html)
As is conventionally known, thermal CVD using a high temperature of 500 ° C. or higher is ideal, and since the film has a proven record in the semiconductor industry in terms of characteristics, a thermal CVD film can be formed without increasing the temperature of the substrate. If it can be grown, it is the most reliable and reliable method for forming a film.
"Development of low-temperature growth technology for polycrystalline SiGe thin film by reactive thermal CVD" Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering, Image Information Engineering Laboratory Hanna Laboratory [Search June 12, 2008] Internet (URL: http: //www.isl.titech.ac.jp-hanna/cvd.html)

しかし、基板がガラス板であっても、デバイス作製完了済みのシリコンウエハであっても、晒される時間にも依存するが500℃以下の温度に基板を保持したい。   However, whether the substrate is a glass plate or a silicon wafer that has been fabricated, it is desirable to keep the substrate at a temperature of 500 ° C. or less, depending on the exposure time.

そのような低温において信頼性の高い薄膜を基板の上に成長させるためには、現状の技術ではいくつかの課題がある。   In order to grow such a reliable thin film on a substrate at such a low temperature, there are several problems with the current technology.

例えば、300℃のプラズマCVD(化学気相成長)でシランガスから成長させた膜はアモルファスで未結合手と水素を含んでおり、電子移動度の初期性能も単結晶やポリシリコンから比べると1000倍も低い。経年劣化もあるので、得られる低い性能の範囲で商品を設計するしかない。   For example, a film grown from silane gas by plasma CVD (chemical vapor deposition) at 300 ° C. is amorphous and contains dangling bonds and hydrogen, and the initial performance of electron mobility is 1000 times that of single crystal or polysilicon. Is also low. Since there is aging, there is no choice but to design the product within the range of low performance that can be obtained.

また、プラズマCVDで10μm以上に深い孔に酸化膜を成長させると、側面に膜が均一に成長しない。   Further, when an oxide film is grown in a hole deeper than 10 μm by plasma CVD, the film does not grow uniformly on the side surface.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、基板を低温に維持したまま、基板表面の膜を加熱してアニール等の熱処理を行い、または追加して熱CVD膜を基板表面に形成することができる安価な膜形成方法および膜形成装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to heat the film on the surface of the substrate while maintaining the substrate at a low temperature, and perform a heat treatment such as annealing, or additionally perform thermal CVD. An object is to provide an inexpensive film forming method and film forming apparatus capable of forming a film on a substrate surface.

以下、図1,図2に基づいて本発明の原理と膜形成方法を説明する。   The principle of the present invention and the film forming method will be described below with reference to FIGS.

一般に、加熱したガスを基板の表面にほぼ垂直に吹き付けると、ガスの温度を基板に伝えることができる。また、平坦な基板表面に平行にガスは流れる。すると基板と平行に停滞層ができて、この停滞層が熱抵抗層となりガスの温度が基板に短時間には伝えられない。換言すれば、伝達効率が落ちるという言い方もできる。   In general, when the heated gas is blown substantially perpendicularly to the surface of the substrate, the temperature of the gas can be transmitted to the substrate. Further, the gas flows parallel to the flat substrate surface. Then, a stagnant layer is formed in parallel with the substrate, and this stagnant layer becomes a thermal resistance layer, and the temperature of the gas cannot be transmitted to the substrate in a short time. In other words, it can be said that the transmission efficiency is lowered.

しかし、高温ガスを絞ってビーム状にして基板表面に平行でなく、ほぼ垂直に吹付け、または衝突させると停滞層が薄くなる。または相対的に実質上出来ないくらいに停滞層を薄くできる。停滞層が薄いと効率よく高温ガスの温度を基板に伝えられる。即ち基板表面は垂直に入射する高温ガスから効率よく熱を受け取る。しかし、基板全体は材料に応じて固有の熱伝導率を持っていると共に、かつ基板の裏面が冷媒や放熱により冷却されていると一定の熱容量のヒートシンクをもっているので温度が上昇してガスの温度に到達するのはガスが衝突する基板表面に限定される。この原理を用いると、基板表面のみを局所的かつ優先的に加熱して基板の裏面と内部は一定温度以下に維持でき、基板全体の溶融や軟化または相変化を防止できる。   However, when the hot gas is squeezed into a beam shape and sprayed or collided substantially perpendicularly to the substrate surface and not parallel to the substrate surface, the stagnant layer becomes thin. Alternatively, the stagnant layer can be made thin so that it is substantially impossible. If the stagnant layer is thin, the temperature of the hot gas can be efficiently transmitted to the substrate. That is, the substrate surface efficiently receives heat from the hot gas incident vertically. However, the entire substrate has a specific thermal conductivity depending on the material, and if the back side of the substrate is cooled by refrigerant or heat dissipation, it has a heat sink with a certain heat capacity, so the temperature rises and the temperature of the gas Reaching is limited to the substrate surface where the gas collides. When this principle is used, only the substrate surface is locally and preferentially heated so that the back surface and the inside of the substrate can be maintained at a certain temperature or less, and melting, softening, or phase change of the entire substrate can be prevented.

図2はこの原理を模式的に示す。すなわち、基板1の表面に、図示省略の加熱装置により加熱された高温ガス2がガス吹付装置3の吹出孔3aからビーム状2aに絞られてほぼ垂直に吹き付けられると、基板1は、その裏面1bが支持台4により密着した状態で保持されているために基板1の裏面1bの温度T1は支持台4の冷却材4aにより所定温度で一定に保持される。冷却材を使用しなくても放熱効果だけによる冷却でも所望の温度に依存して所定の温度が得られる。高温ガスビーム2aは基板1表面にその速度に依存して一定の停滞層5を形成する。この停滞層5の厚みSは高温ガスビーム2aの入射速度Vや基板1の表面1aに入射する入射角度に依存する。入射速度Vが速いほど停滞層5の厚みSは薄くなる。基板表面1aの温度は高温ガスビーム2aの温度T2よりも低い。高温ガスビーム2aからの熱の伝達は停滞層5の厚みSで制御できるので、基板1の表面温度は高温ガスビーム2aの温度T2と基板1に衝突入射する速度Vにより制御できることになる。したがって、高温ガスビーム2aにより基板表面1aまたはその上の膜(図示省略)を基板内部や裏面より優先的に加熱できる。高温ガスビーム2aの衝突領域からずれると、横方向の速度も遅くなり停滞層5の厚みSは増し(図2では厚さを表現してない)、熱伝導は小さくなる。   FIG. 2 schematically illustrates this principle. That is, when the hot gas 2 heated by a heating device (not shown) is blown to the surface of the substrate 1 from the blowing hole 3a of the gas blowing device 3 into the beam shape 2a and blown almost vertically, the substrate 1 Since 1b is held in close contact with the support base 4, the temperature T1 of the back surface 1b of the substrate 1 is held constant at a predetermined temperature by the coolant 4a of the support base 4. Even if cooling is not used, a predetermined temperature can be obtained depending on a desired temperature even by cooling only by a heat dissipation effect. The hot gas beam 2a forms a certain stagnant layer 5 on the surface of the substrate 1 depending on the velocity thereof. The thickness S of the stagnant layer 5 depends on the incident velocity V of the high temperature gas beam 2 a and the incident angle incident on the surface 1 a of the substrate 1. As the incident speed V increases, the thickness S of the stagnant layer 5 decreases. The temperature of the substrate surface 1a is lower than the temperature T2 of the hot gas beam 2a. Since the heat transfer from the high temperature gas beam 2a can be controlled by the thickness S of the stagnant layer 5, the surface temperature of the substrate 1 can be controlled by the temperature T2 of the high temperature gas beam 2a and the velocity V incident on the substrate 1. Therefore, the high temperature gas beam 2a can preferentially heat the substrate front surface 1a or a film (not shown) on the substrate front surface and the back surface. When deviating from the collision region of the high-temperature gas beam 2a, the lateral velocity also decreases, the thickness S of the stagnant layer 5 increases (thickness is not expressed in FIG. 2), and the heat conduction decreases.

図2のように反応しないガスの高温ガスビーム2aが一つの場合、その高温ガスビーム2aの周辺に、熱分解反応を起こすガス、例えばシランSiHが存在していても、高温ガスビーム2aの吹出圧により排除されるので、高温ガスビーム2aが基板1の表面に衝突して高温が作り出された基板1の表面での成長反応の効率が悪い(低い)。すなわち、基板1表面に衝突した反応しないガスの高温ビーム2aの流れに沿って分解反応種が基板表面に沿って排気されてしまう。したがって、高温ガスビーム2aの中に熱分解ガスを合流させる構造が膜堆積のためには必要である。 When there is one high-temperature gas beam 2a of a gas that does not react as shown in FIG. 2, even if a gas that causes a thermal decomposition reaction, for example, silane SiH 4, is present around the high-temperature gas beam 2a, Therefore, the efficiency of the growth reaction on the surface of the substrate 1 where the high temperature gas beam 2a collides with the surface of the substrate 1 and a high temperature is created is low (low). That is, decomposition reaction species are exhausted along the surface of the substrate along the flow of the high-temperature beam 2a of the non-reacting gas that collides with the surface of the substrate 1. Therefore, a structure for joining the pyrolysis gas into the high temperature gas beam 2a is necessary for film deposition.

図1は、この課題を解決する膜形成方法に係る本発明の原理を示す模式図である。この発明は2つの高温ガス2b,2cを所定間隔置いた2箇所から吹きだし、これら2つの高温ガス2b,2cにより挟まれた空間に高温空間を形成し、ここに堆積性のガスを合流用ヘッダ9により合流させて混合し、一つのガスビームにする。そして、この高温ガスビームを新たな高温のガスとして吹出口9aから基板1に向かってビームとして吹出す。その吹出流路を狭くすると、吹出速度を増すことができるので、停滞層5(図2参照)を薄くさせ熱伝達効果を促進できる。逆に、吹出流路を広くすると、停滞層5が厚くなり基板表面1aの温度を流路幅に依存して相対的に低くして高温分解活性種を拡散させることができる。   FIG. 1 is a schematic view showing the principle of the present invention relating to a film forming method for solving this problem. In the present invention, two high-temperature gases 2b and 2c are blown out from two locations at a predetermined interval, a high-temperature space is formed in a space sandwiched between the two high-temperature gases 2b and 2c, and a depositing gas is added to the header for merging. 9 are combined and mixed to form one gas beam. Then, this high-temperature gas beam is blown out as a new high-temperature gas from the blowout port 9a toward the substrate 1. If the blowing channel is narrowed, the blowing speed can be increased, so that the stagnant layer 5 (see FIG. 2) can be thinned to promote the heat transfer effect. On the contrary, if the blowing channel is widened, the stagnant layer 5 becomes thick, and the temperature of the substrate surface 1a can be relatively lowered depending on the channel width to diffuse the high-temperature decomposition active species.

すなわち、図1のように、本発明に係る膜形成装置は、例えば2つの高温ガス2bおよび2cとに囲まれた高温空間である高温ルーム6に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例としてシランガス7を吹出孔8から吐出させ供給する。すると、高温ルーム6でシランガス7の熱分解が進行して活性種が生成される。これが1つのガスビーム10に絞られてから吹出口であるアパーチャー出口9aから吹き出る。すると、このガスビーム10により薄くされた図2で示す停滞層5を拡散してシリコン膜を基板1の表面1a上に成長させる。   That is, as shown in FIG. 1, the film forming apparatus according to the present invention has a depositable film-forming pyrolysis gas in, for example, a high-temperature room 6 that is a high-temperature space surrounded by two high-temperature gases 2b and 2c. As an example, the silane gas 7 is supplied by being discharged from the blowout holes 8. Then, thermal decomposition of the silane gas 7 proceeds in the high temperature room 6 to generate active species. After this is narrowed down to one gas beam 10, it blows out from an aperture outlet 9a which is a blowout outlet. Then, the stagnant layer 5 shown in FIG. 2 thinned by the gas beam 10 is diffused to grow a silicon film on the surface 1 a of the substrate 1.

また、これら2つの高温ガス2bと2cとして酸化還元反応するガスを選ぶと、この高温ルーム6に停滞したもの同士で互いに熱分解反応を起こす。しかし、気相中に異種物質の核がなければ一定濃度以下では自然核形成は生じないが、アパーチャー出口9aの下方には温度の低い異種物質である巨大核としての基板1がある。このために、図2に示したように停滞層5を挟んで熱伝達が行われて基板表面1aは高温ガス2b,2cの各温度T2よりも低いが基板1の裏面1bの温度T1や内部よりも高い温度になっている。異種物質である基板表面1aには核成長から始まり膜の成長が起きる。これが基板1の温度を低く維持しながら、基板1の温度よりも高い温度の高温ガス2b,2cを接触させて熱CVDを基板表面1a上で発生させる原理である。   If a gas that undergoes an oxidation-reduction reaction is selected as these two high-temperature gases 2b and 2c, those stagnated in the high-temperature room 6 cause a thermal decomposition reaction with each other. However, if there are no nuclei of different substances in the gas phase, natural nucleation does not occur below a certain concentration, but there is a substrate 1 as a huge nucleus, which is a different substance having a low temperature, below the aperture outlet 9a. For this reason, as shown in FIG. 2, heat transfer is performed across the stagnant layer 5, and the substrate surface 1a is lower than the temperatures T2 of the hot gases 2b and 2c, but the temperature T1 of the back surface 1b of the substrate 1 and the inside The temperature is higher than On the substrate surface 1a which is a different kind of material, film growth starts from the nucleus growth. This is the principle of generating thermal CVD on the substrate surface 1a by keeping the temperature of the substrate 1 low while bringing the high-temperature gases 2b, 2c higher than the temperature of the substrate 1 into contact with each other.

さらに、このような高温ガス2b,2cの化学的種類を選ぶことのほかに、それに応じて高温ガス2b,2cの吹付速度や吹付(入射)角度、温度、ガスの排気などを調整することで所望の膜を成長させることが可能である。熱分解活性種は高い表面温度に維持される基板表面1a近傍で表面移動するので、例えば基板表面1aに深い孔などがある場合には、この深い孔内にも移動して膜を形成させることができる。またガスビーム10は基板表面1aに衝突したあと横方向に高速で移動するので、基板表面1aの孔の中に孔の上下を循環する渦流または乱流を作り出すので、活性種を孔の中に有効に導く効果がある。この効果は孔の中における膜の厚みの均一性を改善する。なお、図1中、符号4bは基板1を支持する支持台4の図中上面に形成された複数の真空チャック用溝であり、これら真空チャック用溝4b,4b,…内を図示しない排気装置により真空に排気することにより基板1の裏面1bを支持台4の表面に吸着させて密着状態で固定し支持するようになっている。また、これら真空チャック用溝4b,4b,…内に空気等を充填することにより、基板1を支持台4から取り外すことができる。基板1を支持台4に密着させて支持する機構は、基板1の一部が瞬時に加熱され熱膨張して基板1が変形するのを強制的に防止する。例えば大型の基板1を、それよりも小さい加熱装置で加熱処理するとき基板1を変形なしで移動させるために必要である。基板1の密着のための真空チャックが不要なときは、基板1を横ずれさせずに固定する固定装置(図示省略)だけでも良い。基板1の移動について上に述べたが、その移動はビームに対して相対的であればよく、ビームの吹出し装置を基板1に対して移動させるように設計してもよい。   Furthermore, in addition to selecting the chemical type of the high temperature gas 2b, 2c, by adjusting the spray speed, spray angle (incidence) angle, temperature, gas exhaust, etc. of the high temperature gas 2b, 2c accordingly. It is possible to grow a desired film. Since the thermal decomposition active species moves in the vicinity of the substrate surface 1a maintained at a high surface temperature, for example, when there are deep holes in the substrate surface 1a, the film also moves into the deep holes to form a film. Can do. Further, since the gas beam 10 collides with the substrate surface 1a and moves in the lateral direction at a high speed, a vortex or turbulent flow that circulates above and below the hole is created in the hole on the substrate surface 1a. Has the effect of leading to This effect improves the uniformity of the film thickness in the pores. In FIG. 1, reference numeral 4 b denotes a plurality of vacuum chuck grooves formed on the upper surface of the support 4 that supports the substrate 1, and the vacuum chuck grooves 4 b, 4 b,. Thus, the back surface 1b of the substrate 1 is adsorbed to the surface of the support base 4 and is fixed and supported in a close contact state. Further, the substrate 1 can be detached from the support 4 by filling the vacuum chuck grooves 4b, 4b,. The mechanism for supporting the substrate 1 in close contact with the support 4 forcibly prevents a portion of the substrate 1 from being instantaneously heated and thermally expanded to deform the substrate 1. For example, it is necessary to move the substrate 1 without deformation when the large substrate 1 is heat-treated with a smaller heating device. When a vacuum chuck for close contact with the substrate 1 is not required, only a fixing device (not shown) that fixes the substrate 1 without lateral displacement may be used. Although the movement of the substrate 1 has been described above, the movement may be relative to the beam, and the beam blowing device may be designed to move with respect to the substrate 1.

そして、請求項1に係る発明は支持台上に密着して支持された基板の表面上に、基板よりも高温の複数ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。である。   The invention according to claim 1 is characterized in that a plurality of gases higher in temperature than the substrate are merged into one gas beam and sprayed substantially vertically onto the surface of the substrate supported in close contact with the support base. Forming method. It is.

本請求項1以下において高温ガスが基板表面に対して吹き付けられる吹付角のほぼ垂直とは、高温ガスの主とする吹出方向が垂直に対して例えば±10°程度以内で分布していることを指す。   The term “substantially perpendicular to the spray angle at which the hot gas is blown against the substrate surface” in the claims 1 and below means that the main blowing direction of the hot gas is distributed within about ± 10 ° with respect to the vertical. Point to.

また、高温ガスの温度は、この高温ガスが吹き付けられる基板によって相違し、基板がガラス製やプラスチック製であるときは、これら基板の軟化温度または維持温度(例えば200℃〜500℃)以上であり、シリコン基板の場合は、この基板に最後に形成された膜の形成工程時の温度以上の高温である。   Further, the temperature of the high-temperature gas differs depending on the substrate to which the high-temperature gas is sprayed. When the substrate is made of glass or plastic, the temperature is higher than the softening temperature or maintenance temperature (for example, 200 ° C. to 500 ° C.) of these substrates. In the case of a silicon substrate, the temperature is higher than the temperature at the time of forming the last film formed on the substrate.

請求項2に係る発明は、前記支持台が冷却可能に構成されていることを特徴する請求項1記載の膜形成方法である。   The invention according to claim 2 is the film forming method according to claim 1, wherein the support base is configured to be cooled.

請求項3に係る発明は、支持台上に支持された基板の表面上に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを含む複数の高温ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法
請求項4に係る発明は、前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化または相変化の温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の膜形成方法。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of high-temperature gases including a pyrolytic gas for forming a film having deposition properties are merged into one gas beam and sprayed substantially vertically onto the surface of a substrate supported on a support table. In the invention according to claim 4, the substrate is made of glass or plastics, and the high-temperature gas is at a temperature higher than the softening or phase change temperature or supporting temperature of the glass or plastics. The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is provided.

請求項5に係る発明は、前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の膜形成方法である。   The invention according to claim 5 is that the substrate is a silicon substrate on which a device is formed, and the high-temperature gas has a high temperature equal to or higher than a temperature at the time of film formation of the device. The film forming method according to claim 1.

請求項6に係る発明は、基板およびこの基板を密着して支持する移動可能な支持台と、所要の複数ガスを通す複数ガス通路およびこれらのガス通路のガスを所要の高温に加熱する加熱装置およびこれらの複数の高温ガスとこれら複数の高温ガスにより囲まれた高温空間に吐出された堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスとを合流させて一つのガスビーム状に絞って前記基板表面にほぼ垂直に吹き付ける吹出孔を備えたガス吹付装置と、を具備していることを特徴とする膜形成装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate, a movable support base for supporting the substrate in close contact, a plurality of gas passages for passing a plurality of required gases, and a heating device for heating the gas in these gas passages to a required high temperature. And a plurality of these high-temperature gases and a pyrolytic gas for forming a film having a deposition property discharged into a high-temperature space surrounded by the plurality of high-temperature gases to be combined into a single gas beam and focused on the surface of the substrate. A film forming apparatus comprising: a gas spraying device provided with a blowing hole for spraying substantially vertically.

請求項7に係る発明は、前記所要のガスは、窒素,水素,アルゴン,ヘリウム,酸素のいずれか1つ、またはこれらの2種以上の混合ガスを含むことを特徴とする請求項6記載の膜形成装置である。   The invention according to claim 7 is characterized in that the required gas includes any one of nitrogen, hydrogen, argon, helium and oxygen, or a mixed gas of two or more thereof. A film forming apparatus.

請求項8に係る発明は、前記所要ガスは、シリコンまたはカーボンまたはゲルマニュームを含む膜形成用の熱分解ガスを含むことを特徴とする請求項6または7記載の膜形成装置である。   The invention according to claim 8 is the film forming apparatus according to claim 6 or 7, wherein the required gas includes a pyrolysis gas for forming a film containing silicon, carbon, or germanium.

請求項9に係る発明は、前記所要ガスは、シラン(SiH、Si)またはハロゲン化シランと、これらと反応するNO,NOを含む酸化ガス、あるいはNHを含む窒化ガスのいずれか、または両者を含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項記載の膜形成装置である。 In the invention according to claim 9, the required gas is nitridation containing silane (SiH 4 , Si 2 H 6 ) or halogenated silane, an oxidizing gas containing N 2 O, NO 2 that reacts with these, or NH 3. 9. The film forming apparatus according to claim 6, comprising either or both of gases.

請求項10に係る発明は、前記ガス吹付装置を複数台並設し、これらガス吹付装置の並設方向に前記支持台を移動可能に構成したことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項記載の膜形成装置である。   The invention according to claim 10 is configured such that a plurality of the gas spraying devices are arranged side by side, and the support base is movable in the juxtaposition direction of these gas spraying devices. 2. The film forming apparatus according to item 1.

請求項11に係る発明は、前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項記載の膜形成装置である。   The invention according to claim 11 is characterized in that the substrate is made of glass or plastics, and the high-temperature gas has a temperature higher than a softening temperature or a support temperature of the glass or plastics. The film forming apparatus according to claim 1.

請求項12に係る発明は、ガスを所要の高温に加熱する加熱装置が断熱材で囲われていることを特徴とすることを特徴とする請求項6〜11のいずれか1項記載の膜形成装置。   The invention according to claim 12 is characterized in that the heating device for heating the gas to a required high temperature is surrounded by a heat insulating material, and the film formation according to any one of claims 6 to 11 apparatus.

請求項13に係る発明は、前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの最後の膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項6〜12のいずれか1項記載の膜形成装置である。   According to a thirteenth aspect of the present invention, the substrate is a silicon substrate on which a device is formed, and the high-temperature gas has a high temperature equal to or higher than a temperature at the last film formation step of the device. The film forming apparatus according to any one of the above.

請求項1に係る発明によれば、移動可能な支持台の上に載せた基板を低温に維持しながら、高温ガスビームを基板表面上にほぼ垂直に吹き付けて基板表面を内部や裏面よりも優先的にアニール(加熱)できるので,基板表面の膜をアニールする等の熱処理を基板の温度を相対的に低温に維持しながら行う膜形成が可能になる。   According to the first aspect of the present invention, while maintaining the substrate placed on the movable support stand at a low temperature, the substrate surface is preferentially given priority over the inside and the back surface by blowing a high-temperature gas beam almost vertically onto the substrate surface. Therefore, it is possible to form a film by performing a heat treatment such as annealing the film on the surface of the substrate while maintaining the temperature of the substrate at a relatively low temperature.

請求項3,6に係る発明によれば、複数の高温ガスとそれらで囲まれた高温空間に、堆積性を有する膜形成用の熱分解性ガスが合流され、その熱分解性ガスが高温空間で熱分解されて、基板表面上に吹き付けられるので、基板表面上に膜が形成される。   According to the third and sixth aspects of the present invention, the thermally decomposable gas for forming a film having a deposition property is merged with the plurality of high temperature gases and the high temperature space surrounded by the plurality of high temperature gases, and the thermally decomposable gas is in the high temperature space. Is thermally decomposed and sprayed onto the substrate surface, so that a film is formed on the substrate surface.

そして、基板表面上に熱抵抗層の停滞層が形成されて基板内部への熱伝導を抑制することができる。また、基板を支持する支持台で基板を冷却することができるので、基板温度を一定に保持することができ、基板の軟化等高温に起因する不都合を防止または抑制することができる。また支持台を移動可能にするので、それは基板の全域へのアニール等の熱処理と膜堆積を可能にさせ、複数の種類のガスビーム吹付装置を基板移動方向に置くことにより、複数の種類の膜形成を基板の上に連続して行うことを可能にさせる。   And the stagnant layer of a thermal resistance layer is formed on the substrate surface, and heat conduction into the substrate can be suppressed. In addition, since the substrate can be cooled by the support table that supports the substrate, the substrate temperature can be kept constant, and inconvenience due to high temperatures such as softening of the substrate can be prevented or suppressed. In addition, since the support base can be moved, it enables heat treatment such as annealing and film deposition over the entire area of the substrate, and multiple types of film formation are performed by placing multiple types of gas beam spraying devices in the direction of substrate movement. Can be continuously performed on the substrate.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図3は本発明の第2実施形態に係る膜形成装置11の構成を示す構成図であり、図4はその要部拡大図である。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the film forming apparatus 11 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of a main part thereof.

図3に示すように膜形成装置11は、所要の膜を形成するための基板12およびこの基板12を支持する冷却可能で移動可能の支持台13と、ガス吹付装置14とを具備している。   As shown in FIG. 3, the film forming apparatus 11 includes a substrate 12 for forming a desired film, a coolable and movable support base 13 that supports the substrate 12, and a gas spraying device 14. .

基板12は、所要大の平板状のガラス基板やプラスチック基板等からなり、その表面12a上に、これら基板12の軟化または相変化の温度(例えば300℃〜500℃)よりも高い温度によりシリコン酸化膜や同窒化膜、ポリシリコン等の高温熱CVD材料の膜を形成、成長させようとするものである。   The substrate 12 is made of a required large flat glass substrate, plastic substrate, or the like, and silicon oxide is formed on the surface 12a at a temperature higher than the softening or phase change temperature (for example, 300 ° C. to 500 ° C.) of the substrate 12. It is intended to form and grow a film of a high temperature thermal CVD material such as a film, the same nitride film, or polysilicon.

支持台13は、その基板12の裏面12bに密着する表面13aに、図中上面を開口させた真空チャック吸着用の複数の溝13b,13b,…を形成し、これら溝13b,13b,…内を図示しない排気装置により排気することにより基板12の裏面12bを吸着し、固定する。一方、これら溝13b,13b,…内に空気等を充填することにより、基板12を支持台13から取り外すことができる。溝13b,13b,…の設計により熱伝導による冷却効果を調整して所望の温度が得られるようにすることが可能である。また、支持台13は、必要に応じてその内部に循環できる熱媒体(冷却材または加熱材)13cを内蔵し、支持台13を所要の温度に適宜制御し得るようになっている。また、支持台13の温度を制御することにより、基板12の裏面12bの温度を制御できる。必要なときは基板支持台13は基板12の平面縦横(X−Y)方向に移動できる。   The support base 13 is formed with a plurality of grooves 13b, 13b,... For vacuum chuck suction having an upper surface opened in the figure on the surface 13a that is in close contact with the back surface 12b of the substrate 12, and the inside of these grooves 13b, 13b,. Is exhausted by an exhaust device (not shown) to adsorb and fix the back surface 12b of the substrate 12. On the other hand, the substrate 12 can be detached from the support base 13 by filling the grooves 13b, 13b,. It is possible to adjust the cooling effect by heat conduction to obtain a desired temperature by designing the grooves 13b, 13b,. Further, the support base 13 incorporates a heat medium (cooling material or heating material) 13c that can be circulated therein as needed, so that the support base 13 can be appropriately controlled to a required temperature. In addition, the temperature of the back surface 12 b of the substrate 12 can be controlled by controlling the temperature of the support base 13. When necessary, the substrate support 13 can be moved in the plane vertical and horizontal (XY) directions of the substrate 12.

一方、ガス吹付装置14は、例えばステンレス製有蓋筒状の外ケーシング15内に、例えばステンレス製筒状の内ケーシング16を配設し、外ケーシング15の底面は開口させている。また、内ケーシング16内には、図3中破線枠で示すガス加熱装置17を配設している。内ケーシング16と外ケーシング15とガス加熱装置17の間には図示しない断熱材が配置されて外に放熱するのを防いでいる。   On the other hand, in the gas spraying device 14, for example, a stainless cylindrical inner casing 16 is disposed in a stainless covered cylindrical outer casing 15, and the bottom surface of the outer casing 15 is opened. Further, in the inner casing 16, a gas heating device 17 indicated by a broken line frame in FIG. A heat insulating material (not shown) is arranged between the inner casing 16, the outer casing 15, and the gas heating device 17 to prevent heat radiation to the outside.

外ケーシング15は、その上蓋15aに、第1,第2,第3ガス導入口15a1,15a2,15a3と、電力線導入口15a4をそれぞれ形成し、これら第1,第2,第3ガス導入口15a1,15a2,15a3の外端には、第1,第2,第3ガス導入管18a,18b,18cをそれぞれ同心状に気密に連結し、電力線導入口15a4には電力線19を挿入している。第3ガス導入口15a3の内端には、例えば石英製等の第3の内側ガス導入管20が連通されている。   The outer casing 15 has first, second and third gas introduction ports 15a1, 15a2, 15a3 and a power line introduction port 15a4 formed in the upper lid 15a, respectively, and these first, second and third gas introduction ports 15a1. , 15a2 and 15a3 are connected to the first, second and third gas introduction pipes 18a, 18b and 18c concentrically in an airtight manner, and a power line 19 is inserted into the power line introduction port 15a4. A third inner gas introduction pipe 20 made of, for example, quartz is communicated with the inner end of the third gas introduction port 15a3.

第1,第2ガス導入管18a,18bには、例えば窒素ガスが導入され、第3の内側ガス導入管20には、例えば窒素ガスにより1〜10%に希釈されたシラン(SiH4)が堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例として導入される。   Nitrogen gas, for example, is introduced into the first and second gas introduction pipes 18a, 18b, and silane (SiH4) diluted to 1-10% with, for example, nitrogen gas is deposited on the third inner gas introduction pipe 20. It is introduced as an example of a pyrolysis gas for forming a film having a property.

外ケーシング15は、その左右一対の側面に左右一対の排気管21,22をそれぞれ配設し、これら排気管21,22の内側開口端21a,22aを、外ケーシング15と内ケーシング16とにより画成される環状の排気空間23で開口させており、この排気空間23内へ外ケーシング15の底面開口から侵入した窒素ガス等の排気を排気管21,22により外部へ排気する。   The outer casing 15 is provided with a pair of left and right exhaust pipes 21, 22 on a pair of left and right side surfaces, and the inner opening ends 21 a, 22 a of the exhaust pipes 21, 22 are defined by the outer casing 15 and the inner casing 16. An opening is formed in the formed annular exhaust space 23, and exhaust such as nitrogen gas that has entered the exhaust space 23 from the bottom opening of the outer casing 15 is exhausted to the outside through the exhaust pipes 21 and 22.

加熱装置17は、セラミクスやカーボンの耐熱性の素材で作られる。本実施形態においては、カーボン(例えばグラファイト、等方性カーボンなどを含む)により形成された中実平板状のカーボン中央板24と、その左右両側面にそれぞれ添設固着されるカーボン製の中実平板状の左右一対のカーボン側板25,26を有し、カーボン中央板24はその図3中、左右両側端部にて、その外側面に向けて開口し、その奥行き方向(図3の表裏方向)に延在する左右一対のコ字状の溝27,28をカーボン中央板24の長手方向(図3中、縦方向)に所要の間隔を置いて複数段形成している。これら左右一対の各溝27、27…、28,28…の外側端は図4にも示すように、左右一対のカーボン側板25,26の対向面により気密に密閉されている。   The heating device 17 is made of a heat-resistant material such as ceramics or carbon. In the present embodiment, a solid flat carbon center plate 24 made of carbon (including graphite, isotropic carbon, etc.) and carbon solids attached and fixed to both the left and right side surfaces respectively. The carbon central plate 24 has a pair of left and right carbon side plates 25 and 26 in the shape of a flat plate, and the carbon center plate 24 opens toward the outer surface at both left and right ends in FIG. A pair of left and right U-shaped grooves 27 and 28 extending in a vertical direction) are formed in a plurality of stages at a predetermined interval in the longitudinal direction of the carbon central plate 24 (vertical direction in FIG. 3). The outer ends of the pair of left and right grooves 27, 27 ..., 28, 28 ... are hermetically sealed by facing surfaces of the pair of left and right carbon side plates 25, 26 as shown in FIG.

そして、カーボン中央板24は、その図3,図4中の上部において、左右一対の第1,第2の上部ガス導入縦孔29,30を図中縦方向にそれぞれ形成し、これら第1,第2ガス導入縦孔29,30の内端(図中下端)を左右一対の溝27,28の縦列方向上端の溝27a,28aにそれぞれ連通させている。   The carbon central plate 24 has a pair of left and right first and second upper gas introduction vertical holes 29 and 30 formed in the vertical direction in the figure at the upper part in FIGS. The inner ends (lower ends in the figure) of the second gas introduction vertical holes 29 and 30 are communicated with the upper and lower grooves 27a and 28a of the pair of left and right grooves 27 and 28, respectively.

さらに、カーボン中央板24は、左右一対の溝27,28の縦列方向下端の各溝27b,28bに、第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,32をそれぞれ連通させている。これら第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,32はカーボン中央板24の長手方向下部の左右側端にて、その各一側端が外側に開口する凹部によりそれぞれ形成され、これら凹部開口が左右一対のカーボン側板25,26により気密に密閉されている。   Further, the carbon center plate 24 communicates the first and second lower gas blowing vertical holes 31 and 32 with the grooves 27b and 28b at the lower ends in the column direction of the pair of left and right grooves 27 and 28, respectively. The first and second lower gas blowout vertical holes 31 and 32 are formed at the left and right side ends of the lower portion in the longitudinal direction of the carbon central plate 24, and the respective one side ends are formed by recesses that open outwardly. Is hermetically sealed by a pair of left and right carbon side plates 25,26.

また、これら左右一対のカーボン側板25,26の下部外側面の外側開口の凹部内に、平板状の断熱石英板33,34が嵌合され、加熱装置17の断熱を図っている。加熱装置の断熱は外ケーシング15の過熱を防止するために、使用する温度領域に依存して追加挿入する。600℃以上にガスの温度を上げる使用目的のときは内ケーシング16の内部には断熱材を加熱装置17を囲うように断熱材を挿入する。また外ケーシング15と発熱装置17の間の接触部にも断熱材を挿入する。   In addition, flat heat insulating quartz plates 33 and 34 are fitted in recesses in the outer opening of the lower outer surface of the pair of left and right carbon side plates 25 and 26 to insulate the heating device 17. In order to prevent the outer casing 15 from being overheated, the heat insulation of the heating device is additionally inserted depending on the temperature range to be used. For the purpose of raising the gas temperature to 600 ° C. or higher, a heat insulating material is inserted into the inner casing 16 so as to surround the heating device 17. Further, a heat insulating material is also inserted into the contact portion between the outer casing 15 and the heat generating device 17.

そして、このように構成された左右一対の第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,32は、その図3,図4中下端に、第1,第2ガス吹出孔35,36を連通させている。これら第1,第2ガス吹出孔35,36はカーボン中央板24の下端部の左右両側端部にそれぞれ形成され、これら第1,第2ガス吹出孔35,36から、第1,第2ガスが高温ガスとして基板表面12aにほぼ垂直に吹き付けられるようになっている。また、これら左右一対の第1,第2ガス吹出孔35,36同士の中間部には、第3ガス吹出孔37が形成されている。これら第1〜第3ガス吹出孔35〜37は図示の都合上、線状で図示されているが、平面(底面)形状は細い長方形のスリットである。なお、これら第1〜第3の吹出孔35〜37は、単一の細長スリットでもよいが、小形の複数の長方形のスリットや小さい円形孔や矩形孔の複数個を所要の間隔を置いて列状に配設することにより構成してもよい。また、その配列の形状としては、直線状や曲線状、環状でもよい。この第3ガス吹出孔37には、第3の内側ガス導入管20の吹出口端部が接続され、第3ガス吹出孔37から第3のガスが基板表面13aに吹き出されるようになっている。第3ガス吹出孔(細長スリット)37は、図3では一つとして示したが,複数を配置しても良い。これら複数のスリットには異なる複数の種類のガスを通す第3の内側ガス導入管20の一例として石英管を連結することは自由に設計できる。石英導入管の特定ガスの流れる方向を反対にして2本導入して吹出すガスの量をスリットの長手方向に均一にすることは自由に設計できる。また一本の石英管をスリットの片側でUターンさせて2本ガス吹出し孔を構成することも自由に設計できる。   The pair of left and right first and second lower gas blowout vertical holes 31 and 32 thus configured communicate with the first and second gas blowout holes 35 and 36 at the lower ends in FIGS. I am letting. These first and second gas blowout holes 35 and 36 are respectively formed on the left and right end portions of the lower end portion of the carbon center plate 24, and the first and second gas blowout holes 35 and 36 respectively provide the first and second gas blowout holes 35 and 36. Is sprayed as a high-temperature gas substantially vertically on the substrate surface 12a. Further, a third gas blowing hole 37 is formed in an intermediate portion between the pair of left and right first and second gas blowing holes 35 and 36. These first to third gas blowing holes 35 to 37 are illustrated as lines for convenience of illustration, but the plane (bottom) shape is a thin rectangular slit. The first to third blowout holes 35 to 37 may be single elongated slits, but a plurality of small rectangular slits, a plurality of small circular holes, or a plurality of rectangular holes are arranged at predetermined intervals. You may comprise by arrange | positioning in the shape. Further, the shape of the array may be linear, curved, or annular. The third gas blowout hole 37 is connected to the blowout end of the third inner gas introduction pipe 20 so that the third gas is blown out from the third gas blowout hole 37 to the substrate surface 13a. Yes. Although the third gas blowing hole (elongated slit) 37 is shown as one in FIG. 3, a plurality of third gas blowing holes (elongated slits) may be arranged. It is possible to freely design a quartz tube as an example of the third inner gas introduction tube 20 through which a plurality of different types of gases pass through the plurality of slits. It is possible to design freely so that the flow rate of the specific gas in the quartz introduction tube is reversed and the amount of gas introduced and blown out is made uniform in the longitudinal direction of the slit. It is also possible to freely design a gas blow hole by making one quartz tube U-turn on one side of the slit.

そして、内ケーシング16の底部開口端(図3では下端)16aの外面には有底皿状の合流用ヘッダ60の開口上端を固着している。合流用ヘッダ60は、図1で示す合流用ヘッダ9とほぼ同様の機能を有し、第1,第2,第3のガス吹出孔35,36,37を所要の間隔を置いて被覆し、これら第1〜第3ガス吹出孔35〜37から吹き出される高温のガスを受けて合流し混合させるものであり、第1,第2のガス吹出孔35,36から合流用ヘッダ60内へそれぞれ吹き出される2本の高温ガスビームにより囲まれた空間を高温ガスルーム6(図1参照)に形成するようになっている。この高温ガスルーム6には、第3ガス吹出孔37からのガスが吹き出され、合流して混合される。また、合流ヘッダ60は、この混合したガスを1本のガスビームg状に絞って基板表面12a側へ吹き付けるアパーチャー60aを開口させている。   And the opening upper end of the bottomed plate-like confluence header 60 is fixed to the outer surface of the bottom opening end (lower end in FIG. 3) 16a of the inner casing 16. The merging header 60 has substantially the same function as the merging header 9 shown in FIG. 1, and covers the first, second, and third gas blowing holes 35, 36, and 37 at a required interval. The high temperature gas blown out from the first to third gas blowing holes 35 to 37 is received and merged, and mixed into the merging header 60 from the first and second gas blowing holes 35 and 36. A space surrounded by the two hot gas beams blown out is formed in the hot gas room 6 (see FIG. 1). In the high temperature gas room 6, the gas from the third gas blowing holes 37 is blown out and merged and mixed. In addition, the merge header 60 has an aperture 60a that squeezes the mixed gas into a single gas beam g and blows it toward the substrate surface 12a.

図5(A)は上記カーボン中央板24の一側面(例えば左側面)の正面図、同(B)は同(A)のB−B断面図、同(C)は同(A)のC−C断面図、同(D)は同(A)のD−D断面図であり、これらカーボン中央板24と、左右一対のカーボン側板25,26とにより、図3に示す左右一対の複数の溝27,27,…、28,28,…と、第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,32をそれぞれ形成している。これら左右一対の各溝27,27,…、28,28,…は図3,図4中縦方向に第1,第2の導入ガスをそれぞれ個別に通すように形成され、これら左右一対の溝27,28同士は左右(横)方向で連結されていない。   5A is a front view of one side surface (for example, the left side surface) of the carbon central plate 24, FIG. 5B is a sectional view taken along the line BB in FIG. 5A, and FIG. -C sectional view, (D) is a DD sectional view of the same (A), and these carbon center plate 24 and a pair of left and right carbon side plates 25, 26, a pair of left and right shown in FIG. ..., grooves 28, 27, ..., 28, 28, ... and first and second lower gas blowout vertical holes 31, 32 are formed, respectively. The left and right pair of grooves 27, 27,..., 28, 28,... Are formed so as to individually pass the first and second introduced gases in the vertical direction in FIGS. 27 and 28 are not connected in the left-right (lateral) direction.

図5(A)中の符号38は、左右一対の各溝27,28毎に図中縦方向に連通させる複数の縦連通溝であり、39は加熱用ランプ40が挿入される挿入孔である。加熱用ランプ40は例えば200V,2.2kWのランプであり、電力線19に接続されて、所要の電力が供給されて高温で発熱するクリーンな熱源である。   Reference numeral 38 in FIG. 5A denotes a plurality of vertical communication grooves that communicate with each of the pair of left and right grooves 27 and 28 in the vertical direction in the figure, and 39 denotes an insertion hole into which the heating lamp 40 is inserted. . The heating lamp 40 is, for example, a 200 V, 2.2 kW lamp, and is a clean heat source that is connected to the power line 19 and is supplied with required power to generate heat at a high temperature.

また、図中、符号41は、熱電対等の温度センサであり、第1,第2のガス吹出孔35,36から基板12の表面12aに吹き付けられる第1,第2ガスの温度を検出し、その温度検出信号を図示しない温度制御装置に与えるようになっている。   In the figure, reference numeral 41 denotes a temperature sensor such as a thermocouple, which detects the temperatures of the first and second gases blown from the first and second gas blowing holes 35 and 36 to the surface 12a of the substrate 12, The temperature detection signal is supplied to a temperature control device (not shown).

この温度制御装置はこの温度検出信号を受けて、電力線19から加熱用ランプ40に供給される電力を制御することにより、第1,第2ガスの吹出温度を所定の温度(例えば650℃)に制御し得るようになっている。   The temperature control device receives this temperature detection signal and controls the power supplied from the power line 19 to the heating lamp 40, thereby setting the temperature of the first and second gases to a predetermined temperature (for example, 650 ° C.). It can be controlled.

次に、図3を用いてこのように構成された膜形成装置11の作用について説明する。   Next, the operation of the film forming apparatus 11 configured as described above will be described with reference to FIG.

まず、図示しない温度制御装置により電力線19から加熱装置17の加熱用ランプ40へ供給される所要の電力の通電が開始される。   First, energization of required power supplied from the power line 19 to the heating lamp 40 of the heating device 17 is started by a temperature control device (not shown).

このために、加熱用ランプ40の発熱によりカーボン中央板24と左右一対のカーボン側板25,26が高温に加熱され、これら24,25,26により形成された第1,第2の上部ガス導入縦孔29,30、左右一対の複数の溝27,27…、28,28…、第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,32、すなわち、左右一対の第1,第2のガス通路が加熱される。   For this purpose, the carbon central plate 24 and the pair of left and right carbon side plates 25, 26 are heated to a high temperature by the heat generated by the heating lamp 40, and the first and second upper gas introduction vertical lines formed by these 24, 25, 26 are used. The holes 29, 30 and the pair of left and right grooves 27, 27 ..., 28, 28 ..., the first and second lower gas blowing vertical holes 31, 32, that is, the pair of left and right first and second gas passages. Heated.

このとき、第1,第2ガス導入管18a,18bから窒素ガスが加熱装置17の左右一対の第1,第2の上部ガス導入縦孔29,30へ導入される。この窒素ガスは、さらに左右一対の複数の溝27,27,…、28,28…、第1,第2の下部ガス吹出縦孔を順次経て、第1,第2吹出孔35,36に至るまでに所要の高温(例えば650℃)にそれぞれ加熱される。この後、これら高温ガスは、第1,第2吹出孔35,36から合流用ヘッダ60内へ吹き出される。これにより、合流用ヘッダ60内には、これら第1,第2吹出孔35,36からそれぞれ吹き出されている高温ガスにより囲まれた空間に高温ガスルーム6が形成される。これら窒素ガスの出口温度は温度センサ41により検出され、上記制御装置により加熱用ランプ40への電力を制御することにより、所要の温度にフィードバック制御される。   At this time, nitrogen gas is introduced from the first and second gas introduction pipes 18 a and 18 b into the pair of left and right first and second upper gas introduction vertical holes 29 and 30 of the heating device 17. The nitrogen gas further passes through a pair of left and right grooves 27, 27,..., 28, 28, and first and second lower gas blowing vertical holes to reach the first and second blowing holes 35 and 36. Until the required high temperature (for example, 650 ° C.). Thereafter, these hot gases are blown out from the first and second blowing holes 35 and 36 into the merging header 60. As a result, the high-temperature gas room 6 is formed in the space 60 surrounded by the high-temperature gas blown from the first and second blow-out holes 35 and 36 in the merging header 60. The outlet temperature of the nitrogen gas is detected by the temperature sensor 41, and the electric power to the heating lamp 40 is controlled by the control device, and feedback control is performed to a required temperature.

一方、このとき、第3ガス導入管18cからは堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例であるシランガスが導入される。このシランガスは例えば窒素ガスにより1〜10%に希釈されており、石英製の第3の内側ガス導入管20により断熱した状態、すなわち、加熱装置17に接触して直接加熱されないように断熱した状態で第3の吹出孔37へ導入され、この第3の吹出孔37から合流用ヘッダ60内の高温ガスルーム6へ吐き出されて2つの高温ガス(例えば窒素ガス)と合流してアパーチャー出口60aから1本のガスビームに絞られて基板表面12a側へ吹き付けられる。   On the other hand, at this time, silane gas, which is an example of a pyrolytic gas for forming a film having deposition properties, is introduced from the third gas introduction pipe 18c. This silane gas is diluted to 1 to 10% with, for example, nitrogen gas, and is insulated by the third inner gas introduction pipe 20 made of quartz, that is, is insulated so as not to be directly heated by contacting the heating device 17. Is introduced into the third blow-out hole 37, discharged from the third blow-out hole 37 to the high-temperature gas room 6 in the merge header 60, and merged with two high-temperature gases (for example, nitrogen gas) from the aperture outlet 60a. One gas beam is narrowed down and sprayed toward the substrate surface 12a.

これにより、第3のガスであるシランガスは、高温ガスルーム6で高温ガスと合流して混合することで高温に加熱されて熱分解し、生成した分解活性種が基板表面12aへ拡散を伴いながら吹き付けられる。   Thereby, the silane gas, which is the third gas, is heated to a high temperature by being merged with the high temperature gas in the high temperature gas room 6 and thermally decomposed, and the generated decomposition active species is diffused to the substrate surface 12a. Be sprayed.

こうして、基板表面12aに吹き付けられたシランガスの分解活性種は基板表面12a上でシリコン膜として堆積する。一方、基板表面12aで反射または膜形成に寄与しなっかった成分を含むガスは外ケース15の底面と基板12の間の開口から、その内部の減圧排気空間23へ導かれ排気空間23から排気管21,22により排気される。   Thus, the decomposition active species of the silane gas sprayed on the substrate surface 12a are deposited as a silicon film on the substrate surface 12a. On the other hand, a gas containing a component that does not contribute to reflection or film formation on the substrate surface 12a is led from the opening between the bottom surface of the outer case 15 and the substrate 12 to the reduced pressure exhaust space 23 inside and exhausted from the exhaust space 23. Exhaust by pipes 21 and 22.

これにより、ガラスの基板表面12a上にシリコン膜を形成した。このシリコン膜は例えば200nmほどの厚みに成長した。この堆積したシリコン膜結晶性を評価するためにラマン散乱スペクトルを調べたところ、スペクトルの515cm−1付近のピークシフト成分からポリシリコンであることが確かめられた。X線回折のロッキングカーブには(111)、(220)、(311)のピークを観察した。さらに、断面TEMを見るとポリシリコンであることを示す格子像が観察された。したがって、堆積した膜はポリシリコンであった。 Thus, a silicon film was formed on the glass substrate surface 12a. This silicon film was grown to a thickness of about 200 nm, for example. When the Raman scattering spectrum was examined in order to evaluate the crystallinity of the deposited silicon film, it was confirmed that it was polysilicon from the peak shift component in the vicinity of 515 cm −1 of the spectrum. The peaks of (111), (220), and (311) were observed on the rocking curve of X-ray diffraction. Further, when a cross-sectional TEM was observed, a lattice image indicating polysilicon was observed. Therefore, the deposited film was polysilicon.

次に、基板12として、ガラス基板に代えて、例えば10Ωcmのシリコンウエハ基板を300℃の支持台13の上に密着させて載置した。第3ガス導入口18cからシランを導入するとともに酸化性のガスNOガスを含む窒素ガスを第1,第2ガス導入口18a,18bから導入し温度センサ41の検出温度を700℃に設定したところ、このシリコンウエハ基板の表面12a上に膜が成長した。シート抵抗測定を試みたところこの膜は絶縁膜であった。この膜を堆積させていない同一ロットウエハを参照ウエハとして用いて赤外分光光度計を用いた赤外透過スペクトルからはSi−Oのピークが観察されて、この膜はシリコンの酸化物であることが確認できた。この膜はフッ酸に溶けた。 Next, instead of the glass substrate, a 10 Ωcm silicon wafer substrate was placed in close contact with the 300 ° C. support 13 as the substrate 12. Silane is introduced from the third gas introduction port 18c and nitrogen gas containing an oxidizing gas N 2 O gas is introduced from the first and second gas introduction ports 18a and 18b, and the detection temperature of the temperature sensor 41 is set to 700 ° C. As a result, a film grew on the surface 12a of the silicon wafer substrate. When the sheet resistance measurement was attempted, this film was an insulating film. From the infrared transmission spectrum using an infrared spectrophotometer using the same lot wafer on which this film is not deposited as a reference wafer, a Si-O peak is observed, and this film is an oxide of silicon. It could be confirmed. This film was dissolved in hydrofluoric acid.

また、このシリコンウエハ基板に既にデバイスが形成されている場合には、上記第1,第2の高温ガス(窒素ガス)を、このデバイス作製時に用いたプラズマ窒化膜、シリコン酸化膜の形成工程時の温度(400℃)以上の高温に加熱することにより、このシリコンウエハ基板上に熱CVD膜を形成することができる。   Further, when a device is already formed on the silicon wafer substrate, the first and second high-temperature gases (nitrogen gas) are used during the plasma nitride film and silicon oxide film forming process used in manufacturing the device. A thermal CVD film can be formed on this silicon wafer substrate by heating to a temperature higher than or equal to (400 ° C.).

そして、上記のごとく第3のガスとして窒素で希釈したシランを導入すると同時に上記第1,第2ガス導入口18a,18bへ導入したガスを、アンモニアNHを含む窒素ガスに置換し温度センサ41の検出温度を700℃に設定したところ、基板表面12a上で成長した膜は絶縁膜であった。また、この膜の赤外分光光度計を用いた赤外透過スペクトルからはSi−Nの振動ピークが観察されて、膜はシリコンの窒化物であることが確認できた。 Then, as described above, the silane diluted with nitrogen is introduced as the third gas, and at the same time, the gas introduced into the first and second gas inlets 18a and 18b is replaced with nitrogen gas containing ammonia NH 3. Was set to 700 ° C., the film grown on the substrate surface 12a was an insulating film. Moreover, from the infrared transmission spectrum using the infrared spectrophotometer of this film | membrane, the vibration peak of Si-N was observed and it has confirmed that the film | membrane was a nitride of silicon.

なお、上記実施形態では、基板表面12a上にシリコン膜を堆積させるためにモノシランSiHを用いたが、より低温にするために、このモノシランを、高次シラン、例えばジシランSiに置換してもよく、また、反応性を利用してさらに低温にするためSiFなどのガスを用いることは自由に設計できる。さらに、シリコンを含むガスのほかに、カーボンを含むガスを導入することも可能である。例えばカーボンを含むガスとしては、アセチレンCが熱分解しやすいので用いることができる。また、これをシランと同時に用いるとシリコンカーバイドを含む膜が形成される。また、ゲルマニュームを含むガスGeHとSiHを同時に導入するとシリコンとゲルマニュームの混晶を成長させることも可能である。また、ドーピングガスPHやBをシランガスと同時に導入して不純物ドーピングされたポリシリコンを成長させることも自由にできる。さらに、膜堆積した膜形成装置11の部品のクリーニングのためにシリコンと反応するClFやNFなどのクリーニングガスを加熱用ガスの第1〜第3の導入口18a〜18cから導入することにより、部品を取り替えずに付着した膜を除去できる。クリーニングガスの導入により、装置の管理された安定稼動を自由に工程設計できる。 In the above embodiment, monosilane SiH 4 is used to deposit a silicon film on the substrate surface 12a. However, in order to lower the temperature, this monosilane is replaced with a higher order silane, for example, disilane Si 2 H 6 . Alternatively, it is possible to freely design a gas such as SiF 4 in order to make the temperature lower by utilizing the reactivity. Furthermore, in addition to the gas containing silicon, a gas containing carbon can be introduced. For example, as a gas containing carbon, acetylene C 2 H 2 can be used because it is easily pyrolyzed. When this is used simultaneously with silane, a film containing silicon carbide is formed. Further, if GeH 4 and SiH 4 containing germanium are simultaneously introduced, a mixed crystal of silicon and germanium can be grown. Further, it is possible to freely grow polysilicon doped with impurities by introducing doping gas PH 3 or B 2 H 6 simultaneously with silane gas. Further, cleaning gas such as ClF 3 or NF 3 that reacts with silicon is introduced from the first to third inlets 18a to 18c of the heating gas for cleaning the components of the film forming apparatus 11 on which the film is deposited. The attached film can be removed without replacing the parts. By introducing the cleaning gas, it is possible to freely design the process for the controlled and stable operation of the apparatus.

さらにまた、ガスの選択により異なる材料の膜を種々形成し、成長できることを示したが、基板12の移動により積層膜の形成と積層構造の選択と設計ができる。   In addition, it has been shown that various films of different materials can be formed and grown by selecting a gas. However, a stacked film can be formed and a stacked structure can be selected and designed by moving the substrate 12.

図6は本発明の第3の実施形態に係る膜形成装置11Aの構成を示す模式図である。この膜形成装置11Aは、上記図3で示す膜形成装置11において、そのガス吹付装置14の複数台を所要のピッチを置いて、例えば1列状に並設し固定する一方、上記支持台13を複数台のガス吹付装置14,14,14の並設方向に通過または往復動可能に支持する支持台移動装置50を設けた点に特徴がある。これ以外の構成は、図3で示す膜形成装置11の構成とほぼ同一である。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus 11A according to the third embodiment of the present invention. In the film forming apparatus 11A, in the film forming apparatus 11 shown in FIG. 3 described above, a plurality of gas spraying apparatuses 14 are arranged and fixed, for example, in a line at a predetermined pitch, while the support base 13 Is characterized in that a support moving device 50 is provided which supports the gas spraying devices 14, 14, 14 in parallel with each other so as to pass or reciprocate. The other configuration is almost the same as the configuration of the film forming apparatus 11 shown in FIG.

すなわち、この膜形成装置11Aは、基台51上に昇降台52を、複数のねじ53,53,…等により上下方向に調節可能に配設している。この調節はモータ駆動させることは自由に機械設計できる。昇降台52上には、移動ねじ54の軸方向両端部を回転可能に支持する一対の軸受55,55と、移動ねじ54をその軸心周りに回転させるモータ56と、を配設している。   That is, in this film forming apparatus 11A, a lift 52 is arranged on a base 51 so as to be adjustable in the vertical direction by a plurality of screws 53, 53,. This adjustment can be mechanically designed to be driven by a motor. A pair of bearings 55 and 55 that rotatably support both ends in the axial direction of the moving screw 54 and a motor 56 that rotates the moving screw 54 around its axis are disposed on the lifting platform 52. .

一方、支持台13の図6中下面には、左右一対の支持脚13c,13dを突設し、これら支持脚13c,13dには、移動ねじ54に噛み合うねじ孔を形成する。この移動ねじ54の回転により支持台13は左右に移動する。支持台13が回転しないように回転を規制する図示しないスライド機構を設けている。移動ねじと噛み合う支持脚13は一つであっても良い。   On the other hand, a pair of left and right support legs 13c, 13d are projected on the lower surface of the support base 13 in FIG. 6, and screw holes that engage with the moving screws 54 are formed in these support legs 13c, 13d. As the moving screw 54 rotates, the support base 13 moves to the left and right. A slide mechanism (not shown) that restricts the rotation so that the support base 13 does not rotate is provided. There may be one support leg 13 that meshes with the moving screw.

したがって、この支持台移動装置50により支持台13を、複数台のガス吹付装置14,14,14の並設方向に順次移動させ、または適宜往復動させることにより、これらガス吹付装置14,14,14を通過する毎に基板表面12a上に形成される膜の処理温度を変えたり、形成する膜の厚さを増加させることができる。または、各ガス吹付装置14に導入する高温ガスやその温度、膜形成用のガスの種類やその組合せを適宜変えることにより、基板表面12a上に複数種類の膜を形成し、または複数の膜を積層し、あるいはアニール等の熱処理を施すことができる。なお、ここでは基板12側を移動させる例を示したが、移動は相対的であればよく、吹付装置14,14,…側を移動させても良い。また、その相対移動方向はXYの2方向でもよい。   Therefore, the support pedestal 13 is moved by the support pedestal moving device 50 in the direction in which the plurality of gas blasting devices 14, 14, 14 are sequentially arranged or reciprocated as appropriate, so that these gas blasting devices 14, 14, The processing temperature of the film formed on the substrate surface 12a every time it passes 14 can be changed, or the thickness of the film to be formed can be increased. Alternatively, a plurality of types of films are formed on the substrate surface 12a by appropriately changing the high-temperature gas introduced into each gas spraying device 14, the temperature thereof, the type of gas for film formation and the combination thereof, or a plurality of films are formed. Lamination or heat treatment such as annealing can be performed. In addition, although the example which moves the board | substrate 12 side was shown here, the movement should just be a relative and you may move the spraying apparatus 14, 14, ... side. Further, the relative movement direction may be two directions of XY.

図7(A),(B),(C)は上記図6で示す膜形成装置11Aにおいて、複数台のガス吹付装置14,14,14の配置列をそれぞれ示す平面模式図である。図7(A)は複数のガス吹付装置14,14,14を基板12の図中矢印で示す基板12の移動方向に所要の間隔を置いて1列状に並設している点に特徴があり、これ以外は図6で示す膜形成装置11Aと同一の構成である。   7A, 7B, and 7C are schematic plan views showing arrangement rows of a plurality of gas spraying devices 14, 14, and 14 in the film forming apparatus 11A shown in FIG. FIG. 7A is characterized in that a plurality of gas sprayers 14, 14, and 14 are arranged in a line at a predetermined interval in the moving direction of the substrate 12 indicated by an arrow in the drawing of the substrate 12. Other than this, the configuration is the same as the film forming apparatus 11A shown in FIG.

なお、これらガス吹付装置14,14,14は、その基板表面12aに対向する対向面の幅方向長さ(図7(A)では縦方向長さ)が基板12の短手方向の長さ(図7(A)では縦方向長さ)よりも長い場合に好適である。   In addition, in these gas sprayers 14, 14, and 14, the length in the width direction (the length in the vertical direction in FIG. 7A) of the facing surface facing the substrate surface 12a is the length in the short direction of the substrate 12 ( This is suitable when the length is longer than the length in the vertical direction in FIG.

図7(B)は複数のガス吹付装置14,14,14を、基板12の長手方向、すなわち、図中矢印で示す移動方向に対して斜め方向に配設した点に特徴がある。   FIG. 7B is characterized in that a plurality of gas spraying devices 14, 14, and 14 are disposed in the longitudinal direction of the substrate 12, that is, in an oblique direction with respect to the moving direction indicated by the arrow in the drawing.

この斜め配列によれば、各ガス吹付装置14の幅方向長さ(図7(B)では縦方向長さ)が基板12の図中縦方向長さよりも短いときに、これらがス吹付装置14,14,14により基板12の短手方向長さのほぼ全域に膜を形成することができる。   According to this oblique arrangement, when the length in the width direction of each gas spraying device 14 (the length in the vertical direction in FIG. 7B) is shorter than the length in the vertical direction of the substrate 12 in the figure, these are the spraying devices 14. , 14, and 14, a film can be formed over almost the entire length of the substrate 12 in the short direction.

また、大型のガラス基板12に1直線状に高温部を形成すると基板12が反る場合があるのでガス吹付装置14の配置を分割して配設するのが望ましい。さらに、膜を形成した大型基板12から複数のパネル基板(図示省略)に切り出すときには、その境目に、複数のガス吹付装置14の配置の分かれ目を入れることで、パネル基板一つ分の小さなガス吹付装置14で基板表面12aのほぼ全域に膜を形成できる装置に設計できる。   Further, if the high temperature portion is formed in a straight line on the large glass substrate 12, the substrate 12 may be warped. Therefore, it is desirable to divide the arrangement of the gas spraying device 14. Furthermore, when cutting out from the large substrate 12 on which the film is formed into a plurality of panel substrates (not shown), a small gas spray for one panel substrate is made by placing a division of the arrangement of the plurality of gas spray devices 14 at the boundary. The apparatus 14 can be designed as an apparatus capable of forming a film over almost the entire area of the substrate surface 12a.

図7(C)はガス吹付装置14の長さ(図では縦方向の長さ)が基板12の図中縦方向(短手方向)の長さよりも短い場合に、これら複数のガス吹付装置14,14,14,14を基板12の図中縦方向に複数列(例えば2列)で千鳥状に配設した点に特徴がある。この千鳥配列によれば、図中左端のガス吹付装置14から右端のガス吹付装置14までの幅寸法Wを短くすることができる。このために、これらガス吹付装置14,14,14,14を1つの外ケーシング(図示省略)により収容する場合に、その外ケーシングの幅寸法Wを短くし、小形化を図ることができる。また、これらガス吹付装置14,14,14,14を図示しない外ケーシング内に収容する場合は、これらガス吹付装置14,14,14,14から吹き出されたガスが基板表面12aで反射する等により外側方へ拡散したガスを外ケーシング内に吸気し排気源へ排気するように構成してもよい。以上、基板12を一方向に移動することで基板12の全領域を処理する例を示した。しかし、移動を基板12の長手方向と直角、この図では短手方向に基板12を移動することを組み合わせた移動、例えばX−Y方向へ移動可能に設計すると、少ないガス吹付装置14,14,…で全領域を処理できる。この移動により処理の均一性向上が図られると同時に、基板12の表面温度の均一性が改善されて基板12の熱膨張差による変形を抑止できる効果がある。   FIG. 7C shows a case where the length of the gas spraying device 14 (vertical length in the drawing) is shorter than the length of the substrate 12 in the vertical direction (short direction) in the drawing. , 14, 14, and 14 are arranged in a staggered manner in a plurality of rows (for example, two rows) in the vertical direction of the substrate 12 in the drawing. According to this staggered arrangement, the width dimension W from the leftmost gas spraying device 14 to the rightmost gas spraying device 14 in the figure can be shortened. For this reason, when these gas spraying devices 14, 14, 14, and 14 are accommodated by one outer casing (not shown), the width dimension W of the outer casing can be shortened and the size can be reduced. Further, when these gas spraying devices 14, 14, 14, 14 are accommodated in an outer casing (not shown), the gas blown from these gas spraying devices 14, 14, 14, 14 is reflected by the substrate surface 12a, etc. The gas diffused outward may be taken into the outer casing and exhausted to the exhaust source. The example in which the entire region of the substrate 12 is processed by moving the substrate 12 in one direction has been described above. However, if the movement is perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 12, and in this figure, the movement is combined with the movement of the substrate 12 in the short direction, for example, it can be moved in the XY direction, the number of gas spraying devices 14, 14, All areas can be processed with…. By this movement, the uniformity of processing is improved, and at the same time, the uniformity of the surface temperature of the substrate 12 is improved, and the deformation due to the difference in thermal expansion of the substrate 12 can be suppressed.

図8は本発明の第5の実施形態に係る膜形成装置11Bの概略構成を示す模式図である。図8に示すように、この膜形成装置11Bは、主に基板表面12a上に予め形成されているアモルファスシリコン膜等の膜をアニール処理等の熱処理をするために構成された点に特徴がある。このために、この膜形成装置11Bは、図3等で示す第1の実施形態に係る膜形成装置11において、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを導入する第3ガス導入管18cとこれに連通する第3の内側ガス導入管20を削除している点と、加熱装置17の2台を左右に並設して左右一対の加熱装置17a,17bに構成した点とに主な特徴を有する。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus 11B according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the film forming apparatus 11B is characterized in that it is mainly configured to heat-treat a film such as an amorphous silicon film formed in advance on the substrate surface 12a, such as an annealing process. . For this purpose, the film forming apparatus 11B is the same as the film forming apparatus 11 according to the first embodiment shown in FIG. 3 and the like, and includes a third gas introduction pipe 18c for introducing a pyrolytic gas for film formation having a deposition property. The main feature is that the third inner gas introduction pipe 20 communicating with this is omitted, and that the two heating devices 17 are arranged side by side to form a pair of left and right heating devices 17a and 17b. Have

したがって、左右一対の加熱装置17a,17bは、図3等で示す加熱装置17とほぼ同様にカーボン中央板24,24をそれぞれ具備しているが、これら左右一対のカーボン中央板24,24同士の間には、これら2枚のカーボン中央板24,24の外側端に添着される1枚のカーボン側板26Bを介在させており、この1枚のカーボン側板26Bにより、2枚のカーボン側板26,26を兼用している点で上記第1の実施形態と相違する。   Accordingly, the pair of left and right heating devices 17a and 17b includes the carbon center plates 24 and 24, respectively, in substantially the same manner as the heating device 17 shown in FIG. One carbon side plate 26B attached to the outer ends of the two carbon center plates 24, 24 is interposed between the two carbon side plates 26, 26. This is different from the first embodiment in that both are used.

このために、左右一対の加熱装置17a,17bは、2本の第1ガス導入管15a1,15a1と、2本の第2ガス導入管15a2,15a2の合計4本のガス導入管と、これら4本のガス導入管15a1,15a1、15a2,15a2に連通する4本のガス通路が形成されている。   For this purpose, the pair of left and right heating devices 17a and 17b includes a total of four gas introduction pipes including two first gas introduction pipes 15a1 and 15a1 and two second gas introduction pipes 15a2 and 15a2. Four gas passages communicating with the gas introduction pipes 15a1, 15a1, 15a2, 15a2 are formed.

次に、このように構成された膜形成装置11Bの加熱作用について説明する。   Next, the heating action of the film forming apparatus 11B configured as described above will be described.

まず、図示しない温度制御装置により加熱用ランプ40へ供給される所要の電力の通電が開始される。このために、加熱用ランプ40の発熱により左右のカーボン中央板24,24と左右一対のカーボン側板25,25,26Bが高温(例えば700〜゜800℃)に加熱され、これら24,25,26Bにより形成された第1,第2の上部ガス導入縦孔29,29、30,30、各左右一対の複数の溝27,27…、28,28…、各第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,31,32,32、すなわち、各左右一対で4本の第1,第2のガス通路が加熱される。   First, energization of required power supplied to the heating lamp 40 is started by a temperature control device (not shown). For this purpose, the left and right carbon central plates 24, 24 and the pair of left and right carbon side plates 25, 25, 26B are heated to a high temperature (for example, 700 to 800 ° C.) by the heat generated by the heating lamp 40, and these 24, 25, 26B. The first and second upper gas introduction vertical holes 29, 29, 30, 30 and the pair of left and right grooves 27, 27,. The vertical holes 31, 31, 32, 32, that is, the four first and second gas passages in each pair of left and right are heated.

このとき、各第1,第2の4本のガス導入管18a,18a、18b,18bから窒素ガスが各加熱装置17a,17bの各左右一対の第1,第2の上部ガス導入縦孔29,29、30,30へ導入される。この窒素ガスは、さらに各左右一対の複数の溝27,27,…、28,28…、第1,第2の下部ガス吹出縦孔31,31、32,32をそれぞれ順次経て、各第1,第2吹出孔35,35,36,36に至るまでに所要の高温にそれぞれ加熱され、さらに、これら各第1,第2吹出孔35,35,36,36からビーム状にそれぞれ絞られて高温ガスビーム60bとして基板12の表面12a上にほぼ垂直にそれぞれ吹き付けられる。この高温ガスビーム60bにより、ガラスの基板表面12a上に、予め形成されているアモルファスシリコン等の膜を高温に加熱し、アニールすることができる。   At this time, nitrogen gas flows from each of the first and second four gas introduction pipes 18a, 18a, 18b, 18b to each pair of left and right first and second upper gas introduction vertical holes 29 of each heating device 17a, 17b. , 29, 30, 30. This nitrogen gas further passes through each of a pair of left and right grooves 27, 27,..., 28, 28, and first and second lower gas blowout longitudinal holes 31, 31, 32, 32, respectively. The second blow holes 35, 35, 36, and 36 are each heated to a required high temperature, and are further squeezed into a beam from the first and second blow holes 35, 35, 36, and 36, respectively. The hot gas beam 60b is sprayed almost vertically on the surface 12a of the substrate 12, respectively. By this high temperature gas beam 60b, a film such as amorphous silicon formed in advance on the glass substrate surface 12a can be heated to a high temperature and annealed.

プラズマCVDで成長させたアモルファスシリコンはアニールすることにより、アモルファスシリコン中の水素を追い出し、水素の少ないポリシリコンに変換することが可能であることが分かっている。高温ガスビーム60bの温度を750℃に設定し、窒素の総流量50SLMで4分間アニールした100nmの厚みのガラス上のアモルファスシリコン膜についてラマン散乱スペクトルを調べたところ、515cm−1付近のピークシフト成分からポリシリコンに変換できるのを確認した。また温度や照射時間の調整により515cm−1より低周波数側にピークを観測した。照射前のアモルファスシリコンは480cm−1付近にブロードな弱いピークを示した。すなわち、上記膜形成装置11または11Aにより、基板表面12a上に載せたアモルファス膜を加熱することにより、ラマンシフトスペクトルにピークを持つ膜をアニール基板表面12a上に固着形成できることが確認された。 It has been found that amorphous silicon grown by plasma CVD can be annealed to drive out hydrogen in the amorphous silicon and convert it into polysilicon with less hydrogen. A Raman scattering spectrum was examined on an amorphous silicon film on a glass with a thickness of 100 nm which was annealed for 4 minutes at a total flow rate of nitrogen of 50 SLM with the temperature of the high-temperature gas beam 60b set to 750 ° C. From the peak shift component near 515 cm −1. It was confirmed that it could be converted to polysilicon. A peak was observed on the lower frequency side than 515 cm −1 by adjusting the temperature and irradiation time. The amorphous silicon before irradiation showed a broad weak peak in the vicinity of 480 cm −1 . That is, it was confirmed that a film having a peak in the Raman shift spectrum can be fixedly formed on the annealed substrate surface 12a by heating the amorphous film placed on the substrate surface 12a by the film forming apparatus 11 or 11A.

そして、2連の膜形成装置11Bは、2台の加熱装置17a,17bを設け、例えば4本の高温ガスを一つのビームに絞って基板表面12aに吹き付けるので、この高温ガスビーム60bの吹付熱量を増大させることができる。このために、図6,図7に示すように支持台13により基板12を移動させる場合には、高温ガスビーム60bの熱量が増加した分、基板12の加熱処理時間を短縮できる。その結果、基板12を高速で移動できるので、高いスループットが得られる。すなわち、基板12を高速で移動させても、単位時間と単位面積当たりに所要の熱量のガスビームを吹き付けることができるので、スループットを向上させることができる。   The two film forming apparatuses 11B are provided with two heating devices 17a and 17b. For example, four high-temperature gases are squeezed into one beam and sprayed onto the substrate surface 12a. Can be increased. Therefore, when the substrate 12 is moved by the support base 13 as shown in FIGS. 6 and 7, the heat treatment time of the substrate 12 can be shortened by the amount of heat of the high temperature gas beam 60b. As a result, since the substrate 12 can be moved at a high speed, a high throughput can be obtained. That is, even if the substrate 12 is moved at a high speed, a gas beam having a required amount of heat can be blown per unit time and unit area, so that throughput can be improved.

そして、4本の高温ガスを1つのビームに絞るために、アパーチャー60aの開口径を2本の高温ガスビーム60bの場合よりも広くするので、2本のときよりも高温ガスビーム60bの吹出し厚が厚くなる。このために、アパーチャー60aの開口径を基準とした高温ガスビーム60bの広がりの出口からの距離は相対的に遠くすることができる。また、高温ガスビーム60bの広がりと高温ガスビーム60bの温度は対応しているので、2本の高温ガスを一つのビームに絞ったときに比べて、同じ温度のガスビームが得られる位置は遠くなる。このために、基板12とアパーチャー6aとの微小間隔を大きくできるので、基板12の保持と移動の機構設計の精度に余裕を与えることができる。この余裕は膜形成装置11Bを設計製造するときの大きな利点である。   Since the aperture diameter of the aperture 60a is made wider than that of the two high-temperature gas beams 60b in order to confine the four high-temperature gases into one beam, the blowing thickness of the high-temperature gas beam 60b is thicker than that of the two high-temperature gases. Become. For this reason, the distance from the exit of the spread of the high temperature gas beam 60b on the basis of the opening diameter of the aperture 60a can be relatively increased. Further, since the spread of the high temperature gas beam 60b and the temperature of the high temperature gas beam 60b correspond to each other, the position where the gas beam having the same temperature can be obtained is farther than when the two high temperature gases are narrowed down to one beam. For this reason, since the minute interval between the substrate 12 and the aperture 6a can be increased, a margin can be given to the accuracy of the mechanism design for holding and moving the substrate 12. This margin is a great advantage when designing and manufacturing the film forming apparatus 11B.

なお、上記各実施形態では、加熱用の高温ガスとして窒素ガスを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱用高温ガスは不活性ガスであればよい。また、複数種類の不活性ガスを適宜組み合せてもよく、ガス温度も適宜選定できる。さらに、上記膜形成装置11Bでは4本の高温ガスを合流させて1本の高温ガスビーム60bに絞る場合について説明したが、この高温ガスビーム60bの本数は3本や5本以上でもよく、2本以上であればよい。   In each of the above embodiments, the case where nitrogen gas is used as the high-temperature gas for heating has been described. However, the present invention is not limited to this, and the high-temperature gas for heating may be an inert gas. Further, a plurality of types of inert gases may be combined as appropriate, and the gas temperature can be selected as appropriate. Further, in the film forming apparatus 11B, the case where four high temperature gases are merged to be narrowed down to one high temperature gas beam 60b has been described. However, the number of the high temperature gas beams 60b may be three, five or more, and two or more. I just need it.

さらに、上記膜形成装置11Bでは、基板表面12a上に既に形成されているアモルファスシリコン等の膜を加熱してアニールする熱処理を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記図3等で示す膜形成装置11のように、基板表面12a上にシリコン薄膜等の膜を形成するように構成してもよい。   Further, in the film forming apparatus 11B, the case where the heat treatment for heating and annealing the film of amorphous silicon or the like already formed on the substrate surface 12a has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a film such as a silicon thin film may be formed on the substrate surface 12a as in the film forming apparatus 11 shown in FIG.

そして、上記膜形成装置11によれば、ガラス基板表面12a上にポリシリコン薄膜や絶縁膜等を安価に形成し、形成させることができるので、薄膜トランジスタ等のデバイスをガラス基板の表面12a上に直接製造することができる。また、基板表面12a上で異なる組成の膜を連続成長させて、傾斜組成の薄膜を成長させることにより、太陽光のスペクトルを有効に利用できる傾斜組成薄膜や異種接合を用いた太陽電池のデバイスを安価に製造することも可能である。なお、上記各実施形態では、カーボン中央板24やカーボン側板25,26,26Aをカーボンにより形成した場合について説明したが、酸化されないセラミクス製またはそれで被覆されたものに置換してもよく、これによれば、酸素の導入も可能である。   According to the film forming apparatus 11, a polysilicon thin film, an insulating film, or the like can be formed and formed on the glass substrate surface 12a at low cost, so that a device such as a thin film transistor can be directly formed on the surface 12a of the glass substrate. Can be manufactured. Moreover, by continuously growing films having different compositions on the substrate surface 12a and growing a thin film having a gradient composition, a gradient composition thin film that can effectively use the spectrum of sunlight or a solar cell device using a heterogeneous junction can be obtained. It is also possible to manufacture at a low cost. In each of the above embodiments, the case where the carbon central plate 24 and the carbon side plates 25, 26, and 26A are formed of carbon has been described. However, the carbon central plate 24 and the carbon side plates 25, 26, and 26A may be replaced with non-oxidized ceramics or coated with them. According to this, it is possible to introduce oxygen.

以上説明したように本発明は、ガラス製等の基板12をその軟化または相変化点よりも低い温度の支持台13により維持しながら、その軟化または相変化点の温度または支持台13の温度よりも高い温度の高温ガスを、ビーム状に絞って基板表面12a上にほぼ垂直に吹き付け、衝突させることにより、基板12全体を軟化点以下の低温度、または基板12を支持する支持台13の温度に維持しながら基板表面12aの膜をアニールできる。   As described above, the present invention is based on the temperature of the softening or phase change point or the temperature of the support base 13 while maintaining the substrate 12 made of glass or the like by the support base 13 having a temperature lower than the softening or phase change point. A high temperature gas at a higher temperature is blown almost vertically onto the substrate surface 12a and collided with the high temperature gas, thereby causing the entire substrate 12 to have a low temperature below the softening point or the temperature of the support base 13 supporting the substrate 12. The film on the substrate surface 12a can be annealed while maintaining the above.

また、高温ガスと堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを合流させて一つにして熱分解を促進させ、この分解種を基板12にほぼ垂直に吹き付けることにより、基板12上に効率よく膜を形成し、成長させることができる。   Further, the high-temperature gas and the pyrolytic gas for film formation having a deposition property are merged into one to promote the thermal decomposition, and this decomposed species is sprayed almost perpendicularly on the substrate 12, so that the substrate 12 can be efficiently injected. A film can be formed and grown.

さらにまた、基板表面12a上にポリシリコンを成長させとともに、半導体で用いられる高温の熱CVD膜を積層して成長させることもできる。さらにまた、組成を傾斜的に変化させた膜や積層膜構造を生成することも可能であるので、例えば大型ガラス基板12の上に薄膜トランジスタや有機EL(エレクトロルミネセンス)、太陽電池などのデバイスを安価に作ることができる。   Furthermore, polysilicon can be grown on the substrate surface 12a, and a high-temperature thermal CVD film used in a semiconductor can be stacked and grown. Furthermore, since it is possible to generate a film or a laminated film structure in which the composition is changed in a gradient, for example, a device such as a thin film transistor, an organic EL (electroluminescence), or a solar cell is formed on the large glass substrate 12. Can be made inexpensively.

本発明の第1の実施形態に係る膜形成方法の原理を示す模式図。The schematic diagram which shows the principle of the film | membrane formation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ビーム状の高温ガスが基板表面に吹き付けられ、衝突したときの状態と、そのときの温度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the state when a beam-like hot gas is sprayed on the substrate surface, and collides, and the temperature distribution at that time. 本発明の第2の実施形態に係る膜形成装置の構成図。The block diagram of the film forming apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図3で示すカーボン中央板と左右一対のカーボン側板等を示す側断面図。FIG. 4 is a side sectional view showing a carbon center plate and a pair of left and right carbon side plates shown in FIG. 3. (A)は図3で示すカーボン中央板の一側面の正面図、(B)は同(A)のB−B線断面図、(C)は同(A)のC−C線断面図、(D)は同(A)のD−D線断面図。(A) is a front view of one side surface of the carbon center plate shown in FIG. 3, (B) is a sectional view taken along line BB of (A), (C) is a sectional view taken along line CC of (A), (D) is the DD sectional view taken on the line of (A). 本発明の第3の実施形態に係る膜形成装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the film forming apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る膜形成装置の変形例をそれぞれ示し、(A)は図6で示す複数のガス吹付装置を基板の移動方向に並設する配置例の平面模式図、(B)は基板よりも小さい複数のガス吹付装置を、基板表面のほぼ全域をカバーする場合の配置例を示す模式図、(C)は複数のガス吹付装置を千鳥状に配設した変形例を示す模式図。The modification of the film forming apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention is each shown, (A) is a plane schematic diagram of the example of arrangement | positioning which arranges the several gas spraying apparatus shown in FIG. B) is a schematic diagram showing an arrangement example in which a plurality of gas spraying devices smaller than the substrate are covered over almost the entire surface of the substrate, and (C) is a modified example in which the plurality of gas spraying devices are arranged in a staggered manner. FIG. 本発明の第5の実施形態に係る膜形成装置の主要部の模式図。The schematic diagram of the principal part of the film forming apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
1a 基板表面
1b 基板裏面
2a 高温ガスビーム
2b 高温ガス
2c 高温ガス
3 ガス吹付装置
3a 吹出孔
4 支持台
4a 熱媒体
4b 真空チャック溝
5 停滞層
6 高温ガスルーム
7 堆積性のガス(シランガス)
9 合流用ヘッダ
9a 合流用ヘッダのアパーチャ(吹出口)
10 高温ガスビーム
11,11A,11B 膜形成装置
12 基板
12a 基板表面
12b 基板裏面
13 支持台
13a 支持台表面
13b 真空チャック吸着用の複数の溝
13c 熱媒体
14 ガス吹付装置
15 外ケーシング
16 内ケーシング
17,17a,17b 加熱装置
18a 第1ガス導入口
18b 第2ガス導入口
18c 第3ガス導入口
19 電力線
20 第3の内側ガス導入管
21,22 一対の排気管
23 排気空間
24 カーボン中央板
25,26 左右一対のカーボン側板
27,28 左右一対の溝
27a,28a 左右一対の上部溝
29 第1の上部ガス導入縦孔
30 第2の上部ガス導入縦孔
31 第1の下部ガス吹出縦孔
32 第2の下部ガス吹出縦孔
35 第1ガス吹出孔
36 第2ガス吹出孔
37 第3ガス吹出孔
39 加熱用ランプ挿入孔
40 加熱用ランプ
41 温度センサ
42 高温領域
50 移動装置
51 基台
52 昇降台
53 ネジ
54 移動ネジ
55 軸受
56 モータ
60 合流用ヘッダ
60a 合流用ヘッダのアパーチャー(吹出口)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a Substrate surface 1b Substrate back surface 2a High-temperature gas beam 2b High-temperature gas 2c High-temperature gas 3 Gas spraying device 3a Blowing hole 4 Support base 4a Heat medium 4b Vacuum chuck groove 5 Stagnating layer 6 High-temperature gas room 7 Depositing gas (silane gas)
9 Junction header 9a Aperture of the merge header
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High temperature gas beam 11, 11A, 11B Film forming apparatus 12 Substrate 12a Substrate surface 12b Substrate back surface 13 Support stand 13a Support stand surface 13b A plurality of grooves 13c for vacuum chuck adsorption Heat medium 14 Gas spraying device 15 Outer casing 16 Inner casing 17, 17a, 17b Heating device 18a First gas inlet 18b Second gas inlet 18c Third gas inlet 19 Power line 20 Third inner gas inlet pipes 21, 22 Pair of exhaust pipes 23 Exhaust space 24 Carbon center plates 25, 26 A pair of left and right carbon side plates 27, 28 A pair of left and right grooves 27a, 28a A pair of left and right upper grooves 29 First upper gas introduction vertical hole 30 Second upper gas introduction vertical hole 31 First lower gas outlet vertical hole 32 Second Lower gas outlet vertical hole 35 First gas outlet hole 36 Second gas outlet hole 37 Third gas outlet hole 39 Heating lamp insertion hole 4 Heating lamp 41 temperature sensor 42 temperature region 50 moving device 51 base plate 52 elevating table 53 screw 54 moves the screw 55 bearing 56 motor 60 for confluence header 60a confluence header aperture (outlet)

Claims (13)

支持台上に密着して支持された基板の表面上に、基板より高温の複数ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。 A method of forming a film, characterized in that a plurality of gases having a temperature higher than that of a substrate are merged into one gas beam and sprayed substantially vertically onto a surface of a substrate supported in close contact with a support base. 前記支持台が冷却可能に構成されていることを特徴する請求項1記載の膜形成方法。 The film forming method according to claim 1, wherein the support base is configured to be cooled. 支持台上に支持された基板の表面上に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを含む複数の高温ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。 A method of forming a film, characterized in that a plurality of high-temperature gases including a pyrolytic gas for forming a film having deposition properties are merged into one gas beam and sprayed substantially vertically onto the surface of a substrate supported on a support table. . 前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化または相変化の温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の膜形成方法。 4. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of glass or plastics, and the high-temperature gas has a temperature higher than a softening or phase change temperature or a supporting temperature of the glass or plastics. The film formation method of description. 前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の膜形成方法。 5. The film forming method according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate on which a device is formed, and the high-temperature gas has a high temperature that is equal to or higher than a temperature during a film forming process of the device. . 基板およびこの基板を密着して支持する移動可能な支持台と、
所要の複数ガスを通す複数ガス通路およびこれらのガス通路のガスを所要の高温に加熱する加熱装置およびこれらの複数の高温ガスとこれら複数の高温ガスにより囲まれた高温空間に吐出された堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスとを合流させて一つのガスビーム状に絞って前記基板表面にほぼ垂直に吹き付ける吹出孔を備えたガス吹付装置と、
を具備していることを特徴とする膜形成装置。
A movable support base for closely supporting the substrate and the substrate;
A plurality of gas passages for passing a plurality of required gases, a heating device for heating the gas in these gas passages to a required high temperature, and a deposition property discharged into a high-temperature space surrounded by the plurality of high-temperature gases and the plurality of high-temperature gases A gas spraying device provided with a blowout hole for converging a pyrolytic gas for film formation having a gas and constricting it into one gas beam and spraying it almost perpendicularly to the surface of the substrate;
A film forming apparatus comprising:
前記所要のガスは、窒素,水素,アルゴン,ヘリウム,酸素のいずれか1つ、またはこれらの2種以上の混合ガスを含むことを特徴とする請求項6記載の膜形成装置。 The film forming apparatus according to claim 6, wherein the required gas includes any one of nitrogen, hydrogen, argon, helium, and oxygen, or a mixed gas of two or more thereof. 前記所要ガスは、シリコンまたはカーボンまたはゲルマニュームを含む膜形成用の熱分解ガスを含むことを特徴とする請求項6または7記載の膜形成装置。 8. The film forming apparatus according to claim 6, wherein the required gas includes a pyrolysis gas for forming a film containing silicon, carbon, or germanium. 前記所要ガスは、シラン(SiH、Si)またはハロゲン化シランと、これらと反応するNO,NOを含む酸化ガス、あるいはNHを含む窒化ガスのいずれか、または両者を含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項記載の膜形成装置。 The required gas is either silane (SiH 4 , Si 2 H 6 ) or halogenated silane, an oxidizing gas containing N 2 O, NO 2 that reacts with these, or a nitriding gas containing NH 3 , or both. The film forming apparatus according to claim 6, further comprising: 前記ガス吹付装置を複数台並設し、これらガス吹付装置の並設方向に前記支持台を移動可能に構成したことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項記載の膜形成装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein a plurality of the gas spraying devices are arranged side by side, and the support base is movable in a direction in which the gas spraying devices are arranged side by side. 前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項記載の膜形成装置。 The film formation according to any one of claims 6 to 10, wherein the substrate is made of glass or plastics, and the high-temperature gas has a temperature higher than a softening temperature or a support temperature of the glass or plastics. apparatus. ガスを所要の高温に加熱する加熱装置が断熱材で囲われていることを特徴とすることを特徴とする請求項6〜11のいずれか1項記載の膜形成装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 6 to 11, wherein a heating device for heating the gas to a required high temperature is surrounded by a heat insulating material. 前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの最後の膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項6〜12のいずれか1項記載の膜形成装置。 13. The film according to claim 6, wherein the substrate is a silicon substrate on which a device is formed, and the high-temperature gas has a high temperature equal to or higher than a temperature at a last film formation step of the device. Forming equipment.
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