JP2564482B2 - 堆積膜形成装置 - Google Patents
堆積膜形成装置Info
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- JP2564482B2 JP2564482B2 JP60161132A JP16113285A JP2564482B2 JP 2564482 B2 JP2564482 B2 JP 2564482B2 JP 60161132 A JP60161132 A JP 60161132A JP 16113285 A JP16113285 A JP 16113285A JP 2564482 B2 JP2564482 B2 JP 2564482B2
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- film forming
- forming apparatus
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばシリコンおよびゲルマニウム等の半
導体物質を含有する非結晶半導体と、SiNおよびSiO2な
どの絶縁体とを支持体上に多層に積層するのに好適な堆
積膜形成装置に関するものである。
導体物質を含有する非結晶半導体と、SiNおよびSiO2な
どの絶縁体とを支持体上に多層に積層するのに好適な堆
積膜形成装置に関するものである。
［従来の技術］ 結晶半導体多層膜（各層が十分薄く、量子サイズ効果
が出てくるようなものは、一般に、半導体超格子と呼ば
れる。）を作製する装置としては超高真空を用いた分子
ビーム・エピタキシ法を用いたものが良く知られてい
る。
が出てくるようなものは、一般に、半導体超格子と呼ば
れる。）を作製する装置としては超高真空を用いた分子
ビーム・エピタキシ法を用いたものが良く知られてい
る。
一方、最近になって非結晶半導体の分野でも、多層薄
膜が作製されるようになってきたが、この分野では、現
在までにグロー放電法を用いた作製法しか報告されてい
ない（例えば、B.Abeles and T.Tiedje,Physical Revie
w Letters,Vol.51（1983）p.p.2003〜2006）。
膜が作製されるようになってきたが、この分野では、現
在までにグロー放電法を用いた作製法しか報告されてい
ない（例えば、B.Abeles and T.Tiedje,Physical Revie
w Letters,Vol.51（1983）p.p.2003〜2006）。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述のようなグロー放電法を用いた装置においては、
通常RF放電を用いるので、放電開始時には電源とのマッ
チング不良により放電が不安定になりやすい。従って、
特に数10Å程度の薄膜を作製するときには、膜厚の制御
が極めて困難となる。また、放電雰囲気中において薄膜
を直接形成するようになっており、しかも、放電雰囲気
中には高いエネルギを持ったイオン種が多数含まれるの
で、薄膜を多層形成する際に、このイオン種によって薄
膜各層間の界面は荒されてしまう。
通常RF放電を用いるので、放電開始時には電源とのマッ
チング不良により放電が不安定になりやすい。従って、
特に数10Å程度の薄膜を作製するときには、膜厚の制御
が極めて困難となる。また、放電雰囲気中において薄膜
を直接形成するようになっており、しかも、放電雰囲気
中には高いエネルギを持ったイオン種が多数含まれるの
で、薄膜を多層形成する際に、このイオン種によって薄
膜各層間の界面は荒されてしまう。
このように、従来のグロー放電法では、高品質の非結
晶半導体多層薄膜を作製することは困難である。
晶半導体多層薄膜を作製することは困難である。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述従来例の欠点を除去するべくなされた
ものであって、 原料ガス源からの原料ガス流量を制御するマスフロー
コントローラと、 反応室に原料ガスを導入するための第１のライン（本
管）と、該第１のラインとは別のベントラインと、該第
１のライン及び該ベントラインと前記マスフローコント
ローラとの間に流量を制御された原料ガスを該第１のラ
インまたは該ベントラインへ選択的に導入するための三
方弁と、を有する原料ガス導入手段と、 前記反応室を排気するための排気手段と、 前記反応室内の基板上に堆積膜を形成するための前記
原料ガスを分解する分解手段と、 を備えたことを特徴とする。
ものであって、 原料ガス源からの原料ガス流量を制御するマスフロー
コントローラと、 反応室に原料ガスを導入するための第１のライン（本
管）と、該第１のラインとは別のベントラインと、該第
１のライン及び該ベントラインと前記マスフローコント
ローラとの間に流量を制御された原料ガスを該第１のラ
インまたは該ベントラインへ選択的に導入するための三
方弁と、を有する原料ガス導入手段と、 前記反応室を排気するための排気手段と、 前記反応室内の基板上に堆積膜を形成するための前記
原料ガスを分解する分解手段と、 を備えたことを特徴とする。
［実施例］ 第１図は本発明にかかる堆積膜形成装置の一実施例の
構成を示す。
構成を示す。
第１図において、１は反応室,2は反応室１にゲートバ
ルブ３を介して連接した前室である。４は反応室１にゲ
ートバルブ５およびバリアブルオリフィス６を介して連
接したプラズマ室である。７はプラズマ室４内でプラズ
マ放電を発生させるためのRFもしくはマイクロ波の放電
用電源である。
ルブ３を介して連接した前室である。４は反応室１にゲ
ートバルブ５およびバリアブルオリフィス６を介して連
接したプラズマ室である。７はプラズマ室４内でプラズ
マ放電を発生させるためのRFもしくはマイクロ波の放電
用電源である。
8,9および10はプラズマ室4,反応室１および前室２か
ら各々排気するための排気装置である。排気装置８は排
気管30を介してプラズマ室４に接続され、排気装置９は
排気管31を介して反応室１に接続され、排気装置10は排
気管12を介して前室２に接続されている。特に、堆積膜
形成時に要求される反応室１内の圧力および反応ガスの
流量に応じて排気能力を調整できるように、排気装置８
はターボ分子ポンプあるいは拡散ポンプとロータリポン
プとの組み合わせが好ましく、排気装置９はメカニカル
ブースタポンプとロータリポンプとの組み合わせが好ま
しい。
ら各々排気するための排気装置である。排気装置８は排
気管30を介してプラズマ室４に接続され、排気装置９は
排気管31を介して反応室１に接続され、排気装置10は排
気管12を介して前室２に接続されている。特に、堆積膜
形成時に要求される反応室１内の圧力および反応ガスの
流量に応じて排気能力を調整できるように、排気装置８
はターボ分子ポンプあるいは拡散ポンプとロータリポン
プとの組み合わせが好ましく、排気装置９はメカニカル
ブースタポンプとロータリポンプとの組み合わせが好ま
しい。
13は排気管30に設けられたゲートバルブ,17は排気管3
1に設けられたスロットルバルブ,15はバルブ17よりも下
流側になるように排気管31に設けられたストップバル
ブ,11は連結管であって、ゲートバルブ13と排気装置８
との間および２つのバルブ15,17間において、２つの排
気管30および31を連通する。14は連結管11に設けられた
ストップバルブ,16は排気管12に設けられたストップバ
ルブである。
1に設けられたスロットルバルブ,15はバルブ17よりも下
流側になるように排気管31に設けられたストップバル
ブ,11は連結管であって、ゲートバルブ13と排気装置８
との間および２つのバルブ15,17間において、２つの排
気管30および31を連通する。14は連結管11に設けられた
ストップバルブ,16は排気管12に設けられたストップバ
ルブである。
32は原料ガスの供給源であって、ここからの原料ガス
は供給管18および分岐管33を介してプラズマ室４に供給
され、また供給管18および分岐管34を介して反応室１に
供給される。21は供給管18の途中に取付けたヒータであ
って、ガス供給源32からの原料ガスを例えば予め設定し
た温度に加熱する。19および20は分岐管33および34の途
中に各々設けたストップバルブである。
は供給管18および分岐管33を介してプラズマ室４に供給
され、また供給管18および分岐管34を介して反応室１に
供給される。21は供給管18の途中に取付けたヒータであ
って、ガス供給源32からの原料ガスを例えば予め設定し
た温度に加熱する。19および20は分岐管33および34の途
中に各々設けたストップバルブである。
22は反応室１に導入された反応ガスを光分解するため
の光源であり、反応室１に具えられた窓からその中に光
を入射する。光源22としては、具体的には、例えば、低
圧水銀灯,Xeランプ、Xe−Hgランプ，エキシマレーザ，
アルゴンレーザ,Nd−YAGレーザおよびCO2レーザなどが
ある。
の光源であり、反応室１に具えられた窓からその中に光
を入射する。光源22としては、具体的には、例えば、低
圧水銀灯,Xeランプ、Xe−Hgランプ，エキシマレーザ，
アルゴンレーザ,Nd−YAGレーザおよびCO2レーザなどが
ある。
35はプラズマを発生させるための反応ガスの供給源で
あって、ここからの反応ガスは供給管24を介してプラズ
マ室４に供給される。供給管24の途中にはストップバル
ブ25が取付けられている。23は油圧などによって駆動さ
れる基板搬送機構であって、前室２と反応室１との間に
おいて基板を搬送する。
あって、ここからの反応ガスは供給管24を介してプラズ
マ室４に供給される。供給管24の途中にはストップバル
ブ25が取付けられている。23は油圧などによって駆動さ
れる基板搬送機構であって、前室２と反応室１との間に
おいて基板を搬送する。
36,37および38は真空計であって、プラズマ室4,反応
室１および前室２内の真空度を各々計測する。
室１および前室２内の真空度を各々計測する。
39は反応室１内の原料濃度を測定するための質量分析
計,100は反応室１に供給される原料ガスの温度を測定す
る温度計である。101は薄膜を堆積する支持体の温度を
測定する温度計であって、具体的には、反応室１内に配
置された支持体ホルダ（図示せず）に取付けた熱電対か
ら構成される（これは、例えば、支持体ホルダの温度を
測定することによってこれに支持した支持体の温度を推
定することもできる）。102は支持体上に堆積された薄
膜の厚さを測定するための膜厚計であって、具体的に
は、例えばエリプソメータ等からなる。
計,100は反応室１に供給される原料ガスの温度を測定す
る温度計である。101は薄膜を堆積する支持体の温度を
測定する温度計であって、具体的には、反応室１内に配
置された支持体ホルダ（図示せず）に取付けた熱電対か
ら構成される（これは、例えば、支持体ホルダの温度を
測定することによってこれに支持した支持体の温度を推
定することもできる）。102は支持体上に堆積された薄
膜の厚さを測定するための膜厚計であって、具体的に
は、例えばエリプソメータ等からなる。
第２図は原料ガスを反応室１に供給するためのガス供
給源を示す。
給源を示す。
第２図において、40はパージ用ガス（N2）,41〜48は
原料ガス（例えば、SiH4，Si2H6，B2H6，PH3，CH4，CF4
およびNH3など）源である。各ガス源41〜48からのガス
は各管71〜78を介し、さらに当該各管71〜78に設けた各
三方弁81〜88,流量制御および流量計測可能な各マスフ
ローコントローラ51〜58および各三方弁61〜68を介して
本管79に供給され、この本管（第１のライン）79におい
て適宜混合され、供給管18に供給される。
原料ガス（例えば、SiH4，Si2H6，B2H6，PH3，CH4，CF4
およびNH3など）源である。各ガス源41〜48からのガス
は各管71〜78を介し、さらに当該各管71〜78に設けた各
三方弁81〜88,流量制御および流量計測可能な各マスフ
ローコントローラ51〜58および各三方弁61〜68を介して
本管79に供給され、この本管（第１のライン）79におい
て適宜混合され、供給管18に供給される。
一方、パージ用ガス源40からのガスは、管70および三
方弁81〜88を介して管71〜78に供給され、各管71〜78お
よび本管79を適宜パージする。各弁61〜68,81〜88,91〜
98および各マスフローコントローラ51〜58は後述するシ
ステム制御コントローラによって制御されている。
方弁81〜88を介して管71〜78に供給され、各管71〜78お
よび本管79を適宜パージする。各弁61〜68,81〜88,91〜
98および各マスフローコントローラ51〜58は後述するシ
ステム制御コントローラによって制御されている。
第３図はシステム制御コントローラによる制御の種類
と制御のための入力情報を示す概念図である。図示され
るように、原料ガスの反応室内濃度、原料ガスの流量、
各室内の真空度、堆積膜の膜厚、支持体（基板）温度，
ガス温度などの入力情報（測定値）に基づいてシステム
制御コントローラによってバルブ開閉シーケンス制御、
ガス圧制御、ガス流量制御、光源／プラズマ制御，温度
制御（基板／ガス）を行う。
と制御のための入力情報を示す概念図である。図示され
るように、原料ガスの反応室内濃度、原料ガスの流量、
各室内の真空度、堆積膜の膜厚、支持体（基板）温度，
ガス温度などの入力情報（測定値）に基づいてシステム
制御コントローラによってバルブ開閉シーケンス制御、
ガス圧制御、ガス流量制御、光源／プラズマ制御，温度
制御（基板／ガス）を行う。
第４図はシステム制御コントローラの一構成例を示
す。第７図，第８図，第９図に示すようなシステム全体
の動作の手順は予め外部記憶装置としてのフロッピーデ
ィスクドライバ103に記憶されており、これがCPU 104内
の内部メモリーに読みこまれる。105はCPU 104からの指
令により各バルブを駆動するドライバ、106はマスフロ
ーコントローラインターフェイス,111〜118はインター
フェイス106を介してCPU 104からの指令を受けて各マス
フローコントローラを制御する制御ユニットである。な
お、各マスフローコントローラ51〜58内の流量検出手段
からの、各管71〜78内を流れるガスの流量の測定値は、
各ユニット111〜118およびインターフェイス106を介し
てCPU 104に入力される。
す。第７図，第８図，第９図に示すようなシステム全体
の動作の手順は予め外部記憶装置としてのフロッピーデ
ィスクドライバ103に記憶されており、これがCPU 104内
の内部メモリーに読みこまれる。105はCPU 104からの指
令により各バルブを駆動するドライバ、106はマスフロ
ーコントローラインターフェイス,111〜118はインター
フェイス106を介してCPU 104からの指令を受けて各マス
フローコントローラを制御する制御ユニットである。な
お、各マスフローコントローラ51〜58内の流量検出手段
からの、各管71〜78内を流れるガスの流量の測定値は、
各ユニット111〜118およびインターフェイス106を介し
てCPU 104に入力される。
107は光源制御インターフェイスであって、これを介
してのCPU 104からの指令に基づいて光源22が制御され
る。108はプラズマ制御インターフェイスであって、こ
れを介してのCPU 104からの指令に基づいて電源７が制
御される。109は支持体ホルダに設けた抵抗ヒータまた
はIR光源からなる温度制御装置であって、CPU 104から
の指令に基づいて支持体（基板）の温度を制御する。ヒ
ータ21も同様にCPU 104によって制御される。各要素の
接続は例えばIEEE 488バスによって行われる。
してのCPU 104からの指令に基づいて光源22が制御され
る。108はプラズマ制御インターフェイスであって、こ
れを介してのCPU 104からの指令に基づいて電源７が制
御される。109は支持体ホルダに設けた抵抗ヒータまた
はIR光源からなる温度制御装置であって、CPU 104から
の指令に基づいて支持体（基板）の温度を制御する。ヒ
ータ21も同様にCPU 104によって制御される。各要素の
接続は例えばIEEE 488バスによって行われる。
以上のような構成において、まず光分解法を用いた単
層膜の堆積について第７図を参照して説明する。
層膜の堆積について第７図を参照して説明する。
まず、ステップS1において、反応室１内およびプラズ
マ室４内を真空にする。これは、次のようにして行う。
ストップバルブ19,20,25および15,ゲートバルブ３を閉
じ、ストップバルブ14,スロットルバルブ17,ゲートバル
ブ６および13,バリアブルオリフィス５を開き、排気装
置３によって、反応室１内およびプラズマ室４内を10-7
Torr程度の真空度にする。なお、このとき、反応室１内
をヒータによってベーキングしてもよい。
マ室４内を真空にする。これは、次のようにして行う。
ストップバルブ19,20,25および15,ゲートバルブ３を閉
じ、ストップバルブ14,スロットルバルブ17,ゲートバル
ブ６および13,バリアブルオリフィス５を開き、排気装
置３によって、反応室１内およびプラズマ室４内を10-7
Torr程度の真空度にする。なお、このとき、反応室１内
をヒータによってベーキングしてもよい。
次にステップS2において支持体としての基板を反応室
１内にセットする。すなわち、まず、前室２上部の蓋を
開けて、大気圧下の前室２内において、基板搬送機構23
上に基板を載置し、ついで前室２上部の蓋を閉じ、スト
ップバルブ16を開けて排気装置10によって前室２内を10
-7〜10-6Torr程度の真空度にする。ついでゲートバルブ
３を開けて、基板搬送機構23によって基板を前室２から
反応室１内に搬送し、同室１内の基板ホルダ上に載置
し、再び基板搬送機構23を前室２内に戻し、ゲートバル
ブ３を閉じる。
１内にセットする。すなわち、まず、前室２上部の蓋を
開けて、大気圧下の前室２内において、基板搬送機構23
上に基板を載置し、ついで前室２上部の蓋を閉じ、スト
ップバルブ16を開けて排気装置10によって前室２内を10
-7〜10-6Torr程度の真空度にする。ついでゲートバルブ
３を開けて、基板搬送機構23によって基板を前室２から
反応室１内に搬送し、同室１内の基板ホルダ上に載置
し、再び基板搬送機構23を前室２内に戻し、ゲートバル
ブ３を閉じる。
次にステップS3において反応室１内の基板を所定温度
に加熱する。なお、基板温度は通常100〜500℃，好まし
くは200〜400℃に設定する（温度計101の測定値を参照
して温度制御する）。
に加熱する。なお、基板温度は通常100〜500℃，好まし
くは200〜400℃に設定する（温度計101の測定値を参照
して温度制御する）。
次にステップS4において、反応室１内に原料ガスを供
給する。すなわち、ストップバルブ20を開けて、必要と
する少なくとも一種類の原料ガスをガス供給源32から反
応室１内に供給する。この際、ガス種の選択およびガス
流量はガス供給源32における該当するバルブの制御なら
びに該当するマスフローコントローラの制御および流量
検出値を参照することによって行うことができ、また、
ガス温度は必要に応じて温度計100の測定値を参照し
て、ヒータ21を制御することによって行うことができ
る。
給する。すなわち、ストップバルブ20を開けて、必要と
する少なくとも一種類の原料ガスをガス供給源32から反
応室１内に供給する。この際、ガス種の選択およびガス
流量はガス供給源32における該当するバルブの制御なら
びに該当するマスフローコントローラの制御および流量
検出値を参照することによって行うことができ、また、
ガス温度は必要に応じて温度計100の測定値を参照し
て、ヒータ21を制御することによって行うことができ
る。
次にステップS5において、反応室１内に供給される原
料ガスの流量（または圧力）が定常状態に達したかを判
断し、達した時点でステップS6にすすんで、光源22を動
作させ、所定強度の光を反応室１内に照射して、反応室
１内の反応ガスを光分解する。このとき、反応室１は排
気装置８または９によって排気されているので、反応室
１内の圧力は、原料ガスの供給量と排気量との差に保た
れる。
料ガスの流量（または圧力）が定常状態に達したかを判
断し、達した時点でステップS6にすすんで、光源22を動
作させ、所定強度の光を反応室１内に照射して、反応室
１内の反応ガスを光分解する。このとき、反応室１は排
気装置８または９によって排気されているので、反応室
１内の圧力は、原料ガスの供給量と排気量との差に保た
れる。
次にステップS7において、光照射が所定時間行われた
か否かを判断し、所定時間終了したときに、ステップS8
にすすんで光照射を止め、ついでステップS9において反
応室１内への原料ガス供給を停止する。この一連の動作
を図示すると第５図のようになる。光照射によって分解
され、基板上に堆積する薄膜の膜厚はガスの種類，ガス
流量，ガス圧力，基板温度，光源の種類，光強度および
光照射時間に依存し、経験的に知られる量であるので、
それらのパラメータを予めシステム制御コントローラの
CPU内のメモリに入力しておくことによって、所望の膜
厚の薄膜を作成することができる。特に薄膜堆積量が光
照射時間にほぼ比例するので、他の条件を変えずに光照
射時間を変えることによって、数10Å程度の薄い膜でも
制御性良く基板上に堆積させることができる。
か否かを判断し、所定時間終了したときに、ステップS8
にすすんで光照射を止め、ついでステップS9において反
応室１内への原料ガス供給を停止する。この一連の動作
を図示すると第５図のようになる。光照射によって分解
され、基板上に堆積する薄膜の膜厚はガスの種類，ガス
流量，ガス圧力，基板温度，光源の種類，光強度および
光照射時間に依存し、経験的に知られる量であるので、
それらのパラメータを予めシステム制御コントローラの
CPU内のメモリに入力しておくことによって、所望の膜
厚の薄膜を作成することができる。特に薄膜堆積量が光
照射時間にほぼ比例するので、他の条件を変えずに光照
射時間を変えることによって、数10Å程度の薄い膜でも
制御性良く基板上に堆積させることができる。
次にステップS10において薄膜堆積後の基板をとり出
す。すなわち、反応室１内を再び10-7Torr〜10-6Torr程
度の真空度にし、その後ゲートバルブ３を開けて基板搬
送機構23により基板を前室２に戻し、ゲートバルブ３を
閉じ、この後、前室２を大気圧にもどして、堆積膜のつ
いた基板をとり出す。
す。すなわち、反応室１内を再び10-7Torr〜10-6Torr程
度の真空度にし、その後ゲートバルブ３を開けて基板搬
送機構23により基板を前室２に戻し、ゲートバルブ３を
閉じ、この後、前室２を大気圧にもどして、堆積膜のつ
いた基板をとり出す。
次に第８図を参照して基板上に非結晶半導体多層膜を
堆積する手順について述べる。ここでは、例として水素
化アモルファスシリコンと水素化アモルファス窒化シリ
コンとを交互に基板に積層する場合を考える。量子サイ
ズ効果を実現させるために、それぞれの層の厚さを20Å
にするものとし、各50層ずつ計100層積層するものと
し、基板はシリコンウェハーを用いるものとする。
堆積する手順について述べる。ここでは、例として水素
化アモルファスシリコンと水素化アモルファス窒化シリ
コンとを交互に基板に積層する場合を考える。量子サイ
ズ効果を実現させるために、それぞれの層の厚さを20Å
にするものとし、各50層ずつ計100層積層するものと
し、基板はシリコンウェハーを用いるものとする。
第８図に示すように、基板を反応室１内の所定の位置
に置き、加熱する過程（ステップS21〜S23）は上述と同
様である。
に置き、加熱する過程（ステップS21〜S23）は上述と同
様である。
次にステップS24において、反応室１内に原料ガスを
供給する。使用する原料ガスはジシラン（Si2H6），水
素（H2）およびアンモニア（NH3）の３種類である。ガ
ス温度は100〜200℃とする。なお、原料ガスの制御を第
２図に従って説明する。まず、Si2H6，およびNH3をそれ
ぞれのラインの最下流の三方弁61〜68の開閉によってベ
ントライン90からガス供給管18側に流れるようにして、
これらを混合させてゆく。このとき、ガスの混合比はそ
れぞれのラインのマスフローコントローラによって流量
を制御することによって可変とすることができる。ここ
では、例えばSi2H6を0.5SCCM,H2を10SCCM,NH3を50SCCM
流すものとする。
供給する。使用する原料ガスはジシラン（Si2H6），水
素（H2）およびアンモニア（NH3）の３種類である。ガ
ス温度は100〜200℃とする。なお、原料ガスの制御を第
２図に従って説明する。まず、Si2H6，およびNH3をそれ
ぞれのラインの最下流の三方弁61〜68の開閉によってベ
ントライン90からガス供給管18側に流れるようにして、
これらを混合させてゆく。このとき、ガスの混合比はそ
れぞれのラインのマスフローコントローラによって流量
を制御することによって可変とすることができる。ここ
では、例えばSi2H6を0.5SCCM,H2を10SCCM,NH3を50SCCM
流すものとする。
次にステップS25において、反応室１内に供給される
原料ガスの流量が定常状態に達したかを判断し、達した
時点でステップS26にすすんで光源、例えば低圧水銀灯
の光を反応室１内にt1時間だけ照射し、ステップS27に
おいて基板上に20Åの水素化アモスファス窒化シリコン
が堆積したかを膜厚計の測定値に基づいて判断する。20
Å堆積したならば、ステップS28にすすみ、NH3のライン
の最下流の三方弁をベントライン90の方に変更して原料
ガスの中にNH3が流れこまないようにする。次にステッ
プS29において、原料ガス流量が定常状態に達したかを
判断し、達していれば、ステップS30にすすんで、光源
光をt2時間照射し、ステップS31にすすんで、基板上に2
0Åの水素化アモルファスシリコンが堆積したかを判断
する（上記のt1，t2の値は、予め単層膜を作製してお
き、その光照射時間と堆積した膜厚とから比例計算によ
って求めることができる）。20Åに達したならば、ステ
ップS32にすすみ、薄膜積層数が100かを判断する。100
であればステップS33にすすみ、100でなければステップ
S24に戻り、20Åの水素化アモスファス窒化シリコンを
堆積させ、さらにその上に20Åの水素化アモスファスシ
リコンを堆積させる。
原料ガスの流量が定常状態に達したかを判断し、達した
時点でステップS26にすすんで光源、例えば低圧水銀灯
の光を反応室１内にt1時間だけ照射し、ステップS27に
おいて基板上に20Åの水素化アモスファス窒化シリコン
が堆積したかを膜厚計の測定値に基づいて判断する。20
Å堆積したならば、ステップS28にすすみ、NH3のライン
の最下流の三方弁をベントライン90の方に変更して原料
ガスの中にNH3が流れこまないようにする。次にステッ
プS29において、原料ガス流量が定常状態に達したかを
判断し、達していれば、ステップS30にすすんで、光源
光をt2時間照射し、ステップS31にすすんで、基板上に2
0Åの水素化アモルファスシリコンが堆積したかを判断
する（上記のt1，t2の値は、予め単層膜を作製してお
き、その光照射時間と堆積した膜厚とから比例計算によ
って求めることができる）。20Åに達したならば、ステ
ップS32にすすみ、薄膜積層数が100かを判断する。100
であればステップS33にすすみ、100でなければステップ
S24に戻り、20Åの水素化アモスファス窒化シリコンを
堆積させ、さらにその上に20Åの水素化アモスファスシ
リコンを堆積させる。
そして、ステップS32において薄膜積層数が100に達し
たならば、ステップS33にすすんで反応室１内への原料
ガスの供給を停止する。次にステップS34にすすんで、
前述と同様にして、薄膜堆積後の基板をとり出す（第６
図参照）。
たならば、ステップS33にすすんで反応室１内への原料
ガスの供給を停止する。次にステップS34にすすんで、
前述と同様にして、薄膜堆積後の基板をとり出す（第６
図参照）。
以上のように、基板上に所望の非結晶半導体多層膜を
自動的に作製することができる。
自動的に作製することができる。
本発明の特長の一つは、流量コントロール，ガス混
合，温度調節および上記の一連の操作をすべてシステム
制御コントローラによって自動的に行う点にあり、多層
膜の各層の厚さも正確に制御できることである。
合，温度調節および上記の一連の操作をすべてシステム
制御コントローラによって自動的に行う点にあり、多層
膜の各層の厚さも正確に制御できることである。
ここでは、例として水素化アモスファスシリコンおよ
び水素化アモスファス窒化シリコンを用いた多層膜の作
製をあげたが、さらに多種類のガスを用いる場合あるい
は３種類以上の異なる堆積膜を積層する場合の手続きも
上記同様である。
び水素化アモスファス窒化シリコンを用いた多層膜の作
製をあげたが、さらに多種類のガスを用いる場合あるい
は３種類以上の異なる堆積膜を積層する場合の手続きも
上記同様である。
次に、第９図を参照して、光分解ではなく、プラズマ
室４内で発生させたラジカル種を用いて、反応室１内の
原料ガスを分解し、基板上に、非結晶半導体薄膜を堆積
させる手順について述べる。
室４内で発生させたラジカル種を用いて、反応室１内の
原料ガスを分解し、基板上に、非結晶半導体薄膜を堆積
させる手順について述べる。
基板を反応室１内に定置し、堆積させる膜に応じて適
当な混合比を持った原料ガスを反応室１内に供給し、反
応室１内に供給されるガスが定常状態に達したかを判断
する工程（ステップS41〜S45）は前述と同様である。
当な混合比を持った原料ガスを反応室１内に供給し、反
応室１内に供給されるガスが定常状態に達したかを判断
する工程（ステップS41〜S45）は前述と同様である。
ステップS45において反応室１内に供給される原料ガ
スが定常状態に達したならば、ステップS46にすすんで
プラズマ室４内で発生したラジカル種をゲートバルブ５
およびバリアブルオリフィス６を通して反応室１内に拡
散させる。なお、プラズマ室４内においてプラズマを発
生させるには、プラズマ室４に、例えばAr,H2，CF4など
の反応ガスを、ガス供給管24を通して送りこみ、プラズ
マ室４内にRFまたはマイクロ波の電源７からパワーを供
給し、プラズマ室４内で放電させる。これによってプラ
ズマ室４内で発生した長寿命のラジカル種をゲートバル
ブ５およびバリアブルオリフィス６を通して反応室１に
拡散させることができる。この際、イオン種はプラズマ
室４内の放電極に吸引され、したがって、中性のラジカ
ル種のみをとり出すことができる。そして、反応室１内
にガス供給管18から供給された原料ガスはラジカル種の
持つエネルギで分解され、基板上に堆積される。イオン
種でなく、ラジカル種によって原料ガスを分解するの
で、堆積膜の表面を荒らすことがない。ラジカル種の流
れはゲートバルブ５およびバリアブルオリフィス６を用
いて調節する。
スが定常状態に達したならば、ステップS46にすすんで
プラズマ室４内で発生したラジカル種をゲートバルブ５
およびバリアブルオリフィス６を通して反応室１内に拡
散させる。なお、プラズマ室４内においてプラズマを発
生させるには、プラズマ室４に、例えばAr,H2，CF4など
の反応ガスを、ガス供給管24を通して送りこみ、プラズ
マ室４内にRFまたはマイクロ波の電源７からパワーを供
給し、プラズマ室４内で放電させる。これによってプラ
ズマ室４内で発生した長寿命のラジカル種をゲートバル
ブ５およびバリアブルオリフィス６を通して反応室１に
拡散させることができる。この際、イオン種はプラズマ
室４内の放電極に吸引され、したがって、中性のラジカ
ル種のみをとり出すことができる。そして、反応室１内
にガス供給管18から供給された原料ガスはラジカル種の
持つエネルギで分解され、基板上に堆積される。イオン
種でなく、ラジカル種によって原料ガスを分解するの
で、堆積膜の表面を荒らすことがない。ラジカル種の流
れはゲートバルブ５およびバリアブルオリフィス６を用
いて調節する。
次にステップS47において基板上に所定厚の堆積膜が
形成されたかを判断する。所定厚に堆積膜が形成された
ときは、ステップS48において反応室１内への原料ガス
およびラジカル種の供給を停止し、ステップS49にすす
んで、前記同様に基板をとり出す。
形成されたかを判断する。所定厚に堆積膜が形成された
ときは、ステップS48において反応室１内への原料ガス
およびラジカル種の供給を停止し、ステップS49にすす
んで、前記同様に基板をとり出す。
なお、前述の光源光とプラズマ室４内の放電とを併用
することもできる。
することもできる。
前記実施例中、光分解によって基板上に堆積膜を作成
する際に、原料ガスを直接、反応室１に供給するのでな
く、ストップバルブ19,プラズマ室4,ゲートバルブ5,バ
リアブルオリフィス６を通して供給することにより、当
該原料ガスの流れを層流にして均一なものにすることも
できる。
する際に、原料ガスを直接、反応室１に供給するのでな
く、ストップバルブ19,プラズマ室4,ゲートバルブ5,バ
リアブルオリフィス６を通して供給することにより、当
該原料ガスの流れを層流にして均一なものにすることも
できる。
また、反応室１の光入射窓上にも膜が堆積して、光の
透過率を下げるようなことがあっても、そのような場合
には、プラズマ室４内でエッチング性の反応ガスを放電
させることにより、放電生成物をゲートバルブ５および
バリアブルオリフィスを通して反応室１に流入させて、
窓の内面をエッチングすることも可能であるし、また、
反応室１内に直接、エッチング性のガスを導入し、光源
22を用いた光エッチング反応を起こさせて窓の内面をエ
ッチングすることも可能である。
透過率を下げるようなことがあっても、そのような場合
には、プラズマ室４内でエッチング性の反応ガスを放電
させることにより、放電生成物をゲートバルブ５および
バリアブルオリフィスを通して反応室１に流入させて、
窓の内面をエッチングすることも可能であるし、また、
反応室１内に直接、エッチング性のガスを導入し、光源
22を用いた光エッチング反応を起こさせて窓の内面をエ
ッチングすることも可能である。
また、前記実施例中、水素化アモルファスシリコンと
水素アモルファス窒化シリコンの多層薄膜を作製する際
に、第６図に示したように反応ガスの一部、すなわちこ
こではSi2H6とH2とを連続的に流し、NH3だけを断続的に
流した場合について説明したが、すべての反応ガスを断
続的に流し、混合ガスの流れを制御することができるの
は言うまでもない。さらに本発明では、非結晶半導体，
絶縁体および金属からなる多層膜を作製することもで
き、本発明は、堆積する膜の種類を問わない。
水素アモルファス窒化シリコンの多層薄膜を作製する際
に、第６図に示したように反応ガスの一部、すなわちこ
こではSi2H6とH2とを連続的に流し、NH3だけを断続的に
流した場合について説明したが、すべての反応ガスを断
続的に流し、混合ガスの流れを制御することができるの
は言うまでもない。さらに本発明では、非結晶半導体，
絶縁体および金属からなる多層膜を作製することもで
き、本発明は、堆積する膜の種類を問わない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、あらかじめ設
定された一定流量の原料ガスを流しながら三方弁の制御
によって反応室または当該反応室とは別の領域に選択的
に瞬時に原料ガスを導入する場合、マスフローコントロ
ーラには、常に一定の原料ガスが流れ、三方弁の制御に
よって連続的に堆積膜を形成することができ、また、原
料ガスの切り替えによる場合においてもマスフローコン
トローラ内の残留の原料ガスを排気する必要がない。従
ってマスフローコントローラ内の残留ガスを排除するた
めに反応室内部を一旦高真空排気する必要がなく、その
ため高真空排気時に反応室内部から発生する不純物（O,
C,N）の拡散を抑えられ、さらに、瞬時に所望の原料ガ
ス量を反応室に導入できるため、一定流量のガスに安定
するまでの間に堆積膜がアニールされるなどの問題もな
く、所望の特性を有する半導体を連続的に形成すること
ができる。
定された一定流量の原料ガスを流しながら三方弁の制御
によって反応室または当該反応室とは別の領域に選択的
に瞬時に原料ガスを導入する場合、マスフローコントロ
ーラには、常に一定の原料ガスが流れ、三方弁の制御に
よって連続的に堆積膜を形成することができ、また、原
料ガスの切り替えによる場合においてもマスフローコン
トローラ内の残留の原料ガスを排気する必要がない。従
ってマスフローコントローラ内の残留ガスを排除するた
めに反応室内部を一旦高真空排気する必要がなく、その
ため高真空排気時に反応室内部から発生する不純物（O,
C,N）の拡散を抑えられ、さらに、瞬時に所望の原料ガ
ス量を反応室に導入できるため、一定流量のガスに安定
するまでの間に堆積膜がアニールされるなどの問題もな
く、所望の特性を有する半導体を連続的に形成すること
ができる。
第１図は本発明にかかる堆積膜形成装置の一実施例の構
成を示す図、 第２図は原料ガスの供給源の構成を示す図、 第３図はシステム制御コントローラによる制御の種類と
制御のための入力情報とを示す概念図、 第４図はシステム制御コントローラの一構成例を示す
図、 第５図および第６図は原料ガスの供給と光照射との関係
を示す図、 第７図，第８図および第９図は本発明による膜堆積手順
の例を示す図である。 １……反応室、２……前室、3,5,13……ゲートバルブ、
４……プラズマ室、６……バリアブルオリフィス、７…
…RF電源またはマイクロ波電源、8,9,10……排気装置、
11,12……排気管、14,15,16……ストップバルブ、17…
…スロットルバルブ、18,24……反応ガス供給管、19,20
……ストップバルブ、32,35……ガス供給源、21……ヒ
ータ、22……光源、23……基板搬送機構、32,35……ガ
ス供給源、36,37,38……真空計、39……質量分析計、10
0,101……温度計、102……膜厚計。
成を示す図、 第２図は原料ガスの供給源の構成を示す図、 第３図はシステム制御コントローラによる制御の種類と
制御のための入力情報とを示す概念図、 第４図はシステム制御コントローラの一構成例を示す
図、 第５図および第６図は原料ガスの供給と光照射との関係
を示す図、 第７図，第８図および第９図は本発明による膜堆積手順
の例を示す図である。 １……反応室、２……前室、3,5,13……ゲートバルブ、
４……プラズマ室、６……バリアブルオリフィス、７…
…RF電源またはマイクロ波電源、8,9,10……排気装置、
11,12……排気管、14,15,16……ストップバルブ、17…
…スロットルバルブ、18,24……反応ガス供給管、19,20
……ストップバルブ、32,35……ガス供給源、21……ヒ
ータ、22……光源、23……基板搬送機構、32,35……ガ
ス供給源、36,37,38……真空計、39……質量分析計、10
0,101……温度計、102……膜厚計。
フロントページの続き (72)発明者 佐野 政史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 平井 裕 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−27124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117711（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】原料ガス源からの原料ガス流量を制御する
マスフローコントローラと、 反応室に原料ガスを導入するための第１のラインと、該
第１のラインとは別のベントラインと、該第１のライン
及び該ベントラインと前記マスフローコントローラとの
間に流量を制御された原料ガスを該第１のラインまたは
該ベントラインへ選択的に導入するための三方弁と、を
有する原料ガス導入手段と、 前記反応室を排気するための排気手段と、 前記反応室内の基板上に堆積膜を形成するための前記原
料ガスを分解する分解手段と、 を備えたことを特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の堆積膜形成装
置において、前記ガス導入手段は、２種類以上のガスを
交互にかつ断続的に前記反応室に導入する前記原料ガス
にそれぞれ対応する２以上の三方弁を有することを特徴
とする堆積膜形成装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の堆積膜形成装
置において、前記分解手段は、少なくとも１種類の光エ
ネルギを前記反応室内に照射して原料ガスを分解する光
源を有することを特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の堆積膜形成装
置において、前記反応室は、前記基板を導入するための
前室を連接し、該前室との間に基板を搬送する搬送機構
を有することを特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の堆積膜形成装
置において、前記分解手段は、前記反応室に連通したプ
ラズマ室を有し、該プラズマ室内で発生したラジカル種
を前記反応室内に導いて前記原料ガスを分解することを
特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の堆積膜形成装
置において、前記原料ガス導入手段は、前記反応室内に
導入する前記原料ガスを加熱する加熱手段を有すること
を特徴とする堆積膜形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161132A JP2564482B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 堆積膜形成装置 |
| US07/908,891 US5261961A (en) | 1985-07-23 | 1992-07-08 | Device for forming deposited film |
| US08/407,242 US6077718A (en) | 1985-07-23 | 1995-03-20 | Method for forming deposited film |
| US08/450,624 US5769950A (en) | 1985-07-23 | 1995-05-25 | Device for forming deposited film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161132A JP2564482B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 堆積膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6222420A JPS6222420A (ja) | 1987-01-30 |
| JP2564482B2 true JP2564482B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=15729204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60161132A Expired - Lifetime JP2564482B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 堆積膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564482B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
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| US5965219A (en) * | 1988-12-27 | 1999-10-12 | Symetrix Corporation | Misted deposition method with applied UV radiation |
| US5614252A (en) * | 1988-12-27 | 1997-03-25 | Symetrix Corporation | Method of fabricating barium strontium titanate |
| US5119760A (en) * | 1988-12-27 | 1992-06-09 | Symetrix Corporation | Methods and apparatus for material deposition |
| US6402844B1 (en) | 1998-09-08 | 2002-06-11 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing method and substrate processing unit |
| JP4794031B2 (ja) * | 2000-07-12 | 2011-10-12 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置及び半導体製造装置の表示方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2004533118A (ja) * | 2001-05-30 | 2004-10-28 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 低温搬入出およびベーク |
| CN100506691C (zh) | 2003-03-24 | 2009-07-01 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 碳纳米结构体的高效率合成方法及装置 |
| JP2007211326A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nec Electronics Corp | 成膜装置および成膜方法 |
| CN103422070B (zh) * | 2012-05-16 | 2016-03-30 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | Pecvd设备、载板视觉识别系统及方法 |
| US11718913B2 (en) | 2018-06-04 | 2023-08-08 | Asm Ip Holding B.V. | Gas distribution system and reactor system including same |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3404661A (en) * | 1965-08-26 | 1968-10-08 | Sperry Rand Corp | Evaporation system |
| JPS5358487A (en) * | 1976-11-08 | 1978-05-26 | Hitachi Ltd | Decompressive gas phase reaction apparatus |
| JPS541622A (en) * | 1977-06-06 | 1979-01-08 | Dainippon Screen Mfg | Contact printing device for sensitive material |
| JPS56158420A (en) * | 1980-05-12 | 1981-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Vapor growth device |
| FR2490246A1 (fr) * | 1980-09-17 | 1982-03-19 | Cit Alcatel | Dispositif de deposition chimique activee sous plasma |
| JPS57149748A (en) * | 1981-03-12 | 1982-09-16 | Anelva Corp | Treating device for substrate |
| JPS57167631A (en) * | 1981-03-13 | 1982-10-15 | Fujitsu Ltd | Plasma vapor-phase growing method |
| JPS58126973A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | Hitachi Ltd | 薄膜形成用ソ−ス供給装置 |
| JPS5969305A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-19 | Hitachi Ltd | 搬送装置 |
| JPS59224118A (ja) * | 1983-06-03 | 1984-12-17 | Hitachi Ltd | 光化学気相反応法 |
| JPS59227116A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置 |
| JPS6027124A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光プラズマ気相反応法 |
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS60117711A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Toshiba Corp | 薄膜形成装置 |
| JPS60161136A (ja) * | 1984-02-01 | 1985-08-22 | Hitachi Chem Co Ltd | Ｆｒｐ成形品の製造方法 |
| JPS61241930A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPS61263119A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気相成長による半導体製造装置 |
| JPS627122A (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Nec Corp | 予備励起光ｃｖｄ方法 |
| JPH0740552B2 (ja) * | 1985-07-15 | 1995-05-01 | 三井東圧化学株式会社 | 半導体薄膜の製法 |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60161132A patent/JP2564482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6222420A (ja) | 1987-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |