JP2891383B2 - Ｃｖｄ装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置Info
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- JP2891383B2 JP2891383B2 JP31985890A JP31985890A JP2891383B2 JP 2891383 B2 JP2891383 B2 JP 2891383B2 JP 31985890 A JP31985890 A JP 31985890A JP 31985890 A JP31985890 A JP 31985890A JP 2891383 B2 JP2891383 B2 JP 2891383B2
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- Japan
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- active species
- processing chamber
- oxygen active
- oxygen
- oxidation
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCVD装置に関し、特に有機金属化合物と酸素
活性種との化学反応を利用することにより、センサ、光
学部品、音響製品、半導体デバイス等に使用される絶縁
体膜、保護膜、半導体膜等の膜生成を行うCVD装置に関
するものである。
活性種との化学反応を利用することにより、センサ、光
学部品、音響製品、半導体デバイス等に使用される絶縁
体膜、保護膜、半導体膜等の膜生成を行うCVD装置に関
するものである。
従来、LSIの高密度化に伴って半導体素子のパターン
の微細化や三次元化が進んでいる。このような集積度が
極めて高い半導体素子の製造では、段差や起伏の大きい
パターンの上に平坦性のある薄膜を形成することによ
り、これらの段差及び起伏を平坦化することが重要とな
る。そのために、いかにして平坦性の良好な薄膜を作製
するかが問題となる。
の微細化や三次元化が進んでいる。このような集積度が
極めて高い半導体素子の製造では、段差や起伏の大きい
パターンの上に平坦性のある薄膜を形成することによ
り、これらの段差及び起伏を平坦化することが重要とな
る。そのために、いかにして平坦性の良好な薄膜を作製
するかが問題となる。
上記の観点から層膜絶縁膜としての酸化シリコン膜の
平坦化をどのようなプロセスを用いて行うかについて
は、現在種々の方法が考えられている。これらの方法の
中には例えばプラズマCVD法、スパッタリング法等が含
まれる。この中で注目されている方法の一つに、テトラ
エトキシシラン（別名テトラエチロルソシリケートとも
いう、以下TEOSと略す）を用いたCVD技術がある。な
お、TEOSは半導体であるシリコンの有機化合物である
が、本明細書ではかかる半導体の有機化合物も一括して
有機金属化合物と表現することにする。
平坦化をどのようなプロセスを用いて行うかについて
は、現在種々の方法が考えられている。これらの方法の
中には例えばプラズマCVD法、スパッタリング法等が含
まれる。この中で注目されている方法の一つに、テトラ
エトキシシラン（別名テトラエチロルソシリケートとも
いう、以下TEOSと略す）を用いたCVD技術がある。な
お、TEOSは半導体であるシリコンの有機化合物である
が、本明細書ではかかる半導体の有機化合物も一括して
有機金属化合物と表現することにする。
上記のTEOSを用いたCVD技術に関して、例えば池田ら
の「電気科学」Vol.56 No.7（1988）P.527−P.532やそ
の中の引用文献等にその方法に関する記述がある。池田
らは、TEOSとオゾンを用いる大気圧CVDを用いることに
より、段差部への被覆性を良くした平坦性の良い酸化シ
リコン膜を作製している。この場合に酸化源としてオゾ
ンを用い、それによって400℃の低温で酸化シリコン膜
を作製可能にし、また膜中のOH基を減少して良質な酸化
シリコン膜を得ている。しかしながら池田らの技術によ
れば、成膜速度が約1400Å/minであって、１μｍの厚み
を有する酸化シリコン膜を作製するのに約７分必要とす
るという不具合を有する。従って、本技術は枚葉式装置
が要求する成膜速度１μm/minにはるかに及ばない。
の「電気科学」Vol.56 No.7（1988）P.527−P.532やそ
の中の引用文献等にその方法に関する記述がある。池田
らは、TEOSとオゾンを用いる大気圧CVDを用いることに
より、段差部への被覆性を良くした平坦性の良い酸化シ
リコン膜を作製している。この場合に酸化源としてオゾ
ンを用い、それによって400℃の低温で酸化シリコン膜
を作製可能にし、また膜中のOH基を減少して良質な酸化
シリコン膜を得ている。しかしながら池田らの技術によ
れば、成膜速度が約1400Å/minであって、１μｍの厚み
を有する酸化シリコン膜を作製するのに約７分必要とす
るという不具合を有する。従って、本技術は枚葉式装置
が要求する成膜速度１μm/minにはるかに及ばない。
またR.A.LevyらのJ.Electrochem.Soc.Vol.134,No.7
（1987）P.1744−P.1749やその引用文献では、酸素とTE
OSを用いて、酸化シリコン膜を作製したことが紹介され
ている。この場合は成膜温度が550℃であって、前記の
オゾンを用いる方法と比較してかなり高温であるにもか
かわらず、成膜速度は300Å/minと遅く、この成膜方法
も産業上利用できるレベルには達していない。
（1987）P.1744−P.1749やその引用文献では、酸素とTE
OSを用いて、酸化シリコン膜を作製したことが紹介され
ている。この場合は成膜温度が550℃であって、前記の
オゾンを用いる方法と比較してかなり高温であるにもか
かわらず、成膜速度は300Å/minと遅く、この成膜方法
も産業上利用できるレベルには達していない。
更に特許公報に見られるものでは、特開昭61−77695
号公報による「気相成長法」や米国特許第3,934,060号
による成膜方法があるが、先の従来技術と同様に、これ
らもまた成膜速度及び膜質の点で満足できる水準に達し
ているとはいえない。
号公報による「気相成長法」や米国特許第3,934,060号
による成膜方法があるが、先の従来技術と同様に、これ
らもまた成膜速度及び膜質の点で満足できる水準に達し
ているとはいえない。
また野口らは、第35回応用物理学関係連合講演会（昭
和63年春季）講演番号29−Ｇ−５において、マイクロ波
放電で作製された酸素原子と、テラメトキシシラン（以
下TMOSと略す）を用いることにより、テトラメチルシラ
ン（以下、TMSと略す）を用いた場合よりも、生成膜中
の炭素含有量が減少することを示している。しかしなが
ら、このTMOSを用いて作られた膜は、その赤外線吸収ス
ペクトルから多めのOH基が観察され、必ずしも良好な膜
とはいえないことが明らかである。これは酸素活性種の
供給量が不足しているためと考えられる。
和63年春季）講演番号29−Ｇ−５において、マイクロ波
放電で作製された酸素原子と、テラメトキシシラン（以
下TMOSと略す）を用いることにより、テトラメチルシラ
ン（以下、TMSと略す）を用いた場合よりも、生成膜中
の炭素含有量が減少することを示している。しかしなが
ら、このTMOSを用いて作られた膜は、その赤外線吸収ス
ペクトルから多めのOH基が観察され、必ずしも良好な膜
とはいえないことが明らかである。これは酸素活性種の
供給量が不足しているためと考えられる。
酸素原子を用いた他の例が、特開昭63−83275号公報
による「CVD装置」に記載されており、ここでは酸素原
子とシランを反応させている。この反応は通常、常温で
は減圧下でも急速に進み、酸化シリコンの粉末ダストを
生じる。また急速に反応するため、２つのガス成分の反
応処理室への導入、混合が困難であって均一性の良い膜
の作製が難かしい。そこでこの問題を解決しようと、特
開昭63−83275号公報では、ガスの流出部を冷却するこ
とによって酸素原子とシランの反応を抑え、加熱した被
処理基体の表面に導入してそこで反応を起こさせるよう
にした装置を示している。しかしこの方法の場合は、ガ
スの流出部を冷却することが必要となり、そのため装置
が複雑になると共に、基体表面から離れた空間での反応
を完全に抑えることが不可能であり、どうしても多少の
ダストが生じてしまうという欠点を有する。
による「CVD装置」に記載されており、ここでは酸素原
子とシランを反応させている。この反応は通常、常温で
は減圧下でも急速に進み、酸化シリコンの粉末ダストを
生じる。また急速に反応するため、２つのガス成分の反
応処理室への導入、混合が困難であって均一性の良い膜
の作製が難かしい。そこでこの問題を解決しようと、特
開昭63−83275号公報では、ガスの流出部を冷却するこ
とによって酸素原子とシランの反応を抑え、加熱した被
処理基体の表面に導入してそこで反応を起こさせるよう
にした装置を示している。しかしこの方法の場合は、ガ
スの流出部を冷却することが必要となり、そのため装置
が複雑になると共に、基体表面から離れた空間での反応
を完全に抑えることが不可能であり、どうしても多少の
ダストが生じてしまうという欠点を有する。
特開平２−163379号公報による発明ではマイクロ波放
電の代わりに高温非平衡プラズマ又は高温平衡プラズマ
を用いて酸素活性種を多量に発生させると共に、反応性
の低いTEOS及びTMOSを用いることにより、ダストの少な
い絶縁膜を高速に作製しているが、枚葉式装置として産
業上必要とされる１μm/min程度で成膜した場合、膜中
にOH基の存在が赤外線吸収分析により確認された。
電の代わりに高温非平衡プラズマ又は高温平衡プラズマ
を用いて酸素活性種を多量に発生させると共に、反応性
の低いTEOS及びTMOSを用いることにより、ダストの少な
い絶縁膜を高速に作製しているが、枚葉式装置として産
業上必要とされる１μm/min程度で成膜した場合、膜中
にOH基の存在が赤外線吸収分析により確認された。
上記で説明したように、従来のオゾン＋TEOS系による
成膜方法や酸素＋TEOS系による成膜方法では、産業上必
要とされる成膜速度を得ることができないという問題を
有する。
成膜方法や酸素＋TEOS系による成膜方法では、産業上必
要とされる成膜速度を得ることができないという問題を
有する。
また、速い成膜速度が得られる酸素原子＋シラン系に
よる成膜方法では、反応が両気体の混合部で急速に生じ
るため、混合部及びガスの流出部を冷却して反応を抑え
る方法が必要となり、装置が複雑になり、加えて空間で
の反応によるダストの発生を抑えることができないとい
う問題を有する。
よる成膜方法では、反応が両気体の混合部で急速に生じ
るため、混合部及びガスの流出部を冷却して反応を抑え
る方法が必要となり、装置が複雑になり、加えて空間で
の反応によるダストの発生を抑えることができないとい
う問題を有する。
また、マイクロ波放電で作製された酸素原子と、TMOS
を用いた成膜方法ではOH基を含んだ膜になるという問題
を有する。
を用いた成膜方法ではOH基を含んだ膜になるという問題
を有する。
更に、高温非平衡プラズマ又は高温平衡プラズマで得
た多量の酸素活性種とTEOSを用いることによって高速で
ダストの少ない絶縁膜を得ることができたが、枚葉式装
置において必要と思われる１μm/minの成膜速度の膜中
には、未だOH基が確認されるので問題である。
た多量の酸素活性種とTEOSを用いることによって高速で
ダストの少ない絶縁膜を得ることができたが、枚葉式装
置において必要と思われる１μm/minの成膜速度の膜中
には、未だOH基が確認されるので問題である。
ところで、プラズマで生成した酸素原子をいろいろな
材質に関して通過接触させた後、その濃度を測定してみ
ると、その結果、ステンレス等の金属類の場合には、ガ
ラス、テフロン、ポリイミド、セラミックス等と比較す
ると、酸素原子の大半が失活してしまうことが判明し
た。このことは効率を低減させる上、更に酸化シリコン
（SiO2）膜を作製をする際に処理室内壁面等に酸化シリ
コンが付着すると共に経時変化も起きるという不具合を
生じさせる。反対に、ガラスやテフロン等を有効に利用
すれば、活性酸素原子の活性喪失（以下、失活という）
を防止することができることがわかる。
材質に関して通過接触させた後、その濃度を測定してみ
ると、その結果、ステンレス等の金属類の場合には、ガ
ラス、テフロン、ポリイミド、セラミックス等と比較す
ると、酸素原子の大半が失活してしまうことが判明し
た。このことは効率を低減させる上、更に酸化シリコン
（SiO2）膜を作製をする際に処理室内壁面等に酸化シリ
コンが付着すると共に経時変化も起きるという不具合を
生じさせる。反対に、ガラスやテフロン等を有効に利用
すれば、活性酸素原子の活性喪失（以下、失活という）
を防止することができることがわかる。
本発明の目的は、前述した各問題を解決するためにな
さたものであり、酸素活性種を用いた成膜方法が行われ
るCVD装置であって、前記ガラス等を利用して酸素活性
種の失活を少なくし、膜質が良好で、産業上に充分に有
用な成膜速度を得ることができ、且つ当該膜質及び成膜
速度に経時的変化がなく、更に枚葉式装置として産業上
必要とされる成膜速度で成膜した場合でもOH基の少ない
良質な薄膜を得ることができるCVD装置を提供すること
にある。
さたものであり、酸素活性種を用いた成膜方法が行われ
るCVD装置であって、前記ガラス等を利用して酸素活性
種の失活を少なくし、膜質が良好で、産業上に充分に有
用な成膜速度を得ることができ、且つ当該膜質及び成膜
速度に経時的変化がなく、更に枚葉式装置として産業上
必要とされる成膜速度で成膜した場合でもOH基の少ない
良質な薄膜を得ることができるCVD装置を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕 本発明に係るCVD装置は、上記の目的を達成するた
め、気密構造を有して内部空間が真空に保たれる処理室
と、この処理室内に設置され、表面に薄膜が作製される
基体と、前記処理室を排気する排気装置と、前記基体を
保持し且つ前記基体の温度を調節する温度調節機構を備
える基体ホルダと、原料ガスの１種である酸素活性種を
作る酸素活性種発生機構と、酸素活性種と有機金属化合
物少なくとも２種の原料ガスのそれぞれを前記処理室に
導入するため設けられた原料ガス導入機構を備え、前記
酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路及び
前記処理室の各内壁面が、酸素活性種に対して不活性で
ある、ガラス類、セラミックス類、金属表面処理物体、
高分子化合物類のうちのいずれかの材料、又はそれらの
組合せからなる材料で形成され、酸素活性種の失活を低
減したことを特徴とする。
め、気密構造を有して内部空間が真空に保たれる処理室
と、この処理室内に設置され、表面に薄膜が作製される
基体と、前記処理室を排気する排気装置と、前記基体を
保持し且つ前記基体の温度を調節する温度調節機構を備
える基体ホルダと、原料ガスの１種である酸素活性種を
作る酸素活性種発生機構と、酸素活性種と有機金属化合
物少なくとも２種の原料ガスのそれぞれを前記処理室に
導入するため設けられた原料ガス導入機構を備え、前記
酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路及び
前記処理室の各内壁面が、酸素活性種に対して不活性で
ある、ガラス類、セラミックス類、金属表面処理物体、
高分子化合物類のうちのいずれかの材料、又はそれらの
組合せからなる材料で形成され、酸素活性種の失活を低
減したことを特徴とする。
本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、前記
ガラス類は、石英ガラス、鉛カリソーダ、ソーダ石灰、
アルカリ亜鉛硼珪酸、ソーダ亜鉛、硼珪酸、ソーダバリ
ウム、ソーダバリウム珪酸、96％珪酸、チタン珪酸、ガ
ラスセラミックスのいずれかの材料であり、これらの材
料又はこれらの材料にセラミックス類、金属表面処理物
体、高分子化合物を含めたものの組合せからなる材料で
前記各内壁面を形成することを特徴とする。
ガラス類は、石英ガラス、鉛カリソーダ、ソーダ石灰、
アルカリ亜鉛硼珪酸、ソーダ亜鉛、硼珪酸、ソーダバリ
ウム、ソーダバリウム珪酸、96％珪酸、チタン珪酸、ガ
ラスセラミックスのいずれかの材料であり、これらの材
料又はこれらの材料にセラミックス類、金属表面処理物
体、高分子化合物を含めたものの組合せからなる材料で
前記各内壁面を形成することを特徴とする。
本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、前記
セラミックス類は、アルミナ、ステアタイト、シリコン
カーバイド、マグネシア、シリコンナイトライド、ボロ
ンナイトライドのいずれかの材料であり、これらの材料
又はこれらの材料にガラス類、金属表面処理物体、高分
子化合物を含めたものの組合せからなる材料で前記各内
壁面を形成することを特徴とする。
セラミックス類は、アルミナ、ステアタイト、シリコン
カーバイド、マグネシア、シリコンナイトライド、ボロ
ンナイトライドのいずれかの材料であり、これらの材料
又はこれらの材料にガラス類、金属表面処理物体、高分
子化合物を含めたものの組合せからなる材料で前記各内
壁面を形成することを特徴とする。
本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、前記
金属表面処理物体は、アルミニウムの酸化処理、ステン
レスの酸化処理、銅の酸化処理、タンタルの酸化処理、
鉄の酸化処理、モリブデンの酸化処理、チタンの酸化処
理、ポリ四フッ化エチレンコーティング、ポリカーボネ
ートコーティング、ポリ三フツ化塩化エチレンコーティ
ング、ポリイミドコーティングのいずれかの表面処理物
体の材料であり、これらの材料又はこれらの材料にガラ
ス類、セラミックス類、高分子化合物を含めたものの組
合せからなる材料で前記各内壁面を形成することを特徴
とする。
金属表面処理物体は、アルミニウムの酸化処理、ステン
レスの酸化処理、銅の酸化処理、タンタルの酸化処理、
鉄の酸化処理、モリブデンの酸化処理、チタンの酸化処
理、ポリ四フッ化エチレンコーティング、ポリカーボネ
ートコーティング、ポリ三フツ化塩化エチレンコーティ
ング、ポリイミドコーティングのいずれかの表面処理物
体の材料であり、これらの材料又はこれらの材料にガラ
ス類、セラミックス類、高分子化合物を含めたものの組
合せからなる材料で前記各内壁面を形成することを特徴
とする。
本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、前記
高分子化合物は、ポリ四フッ化エチレン、ポリーカーボ
ネート、ポイイミド、ポリ三フッ化塩化エチレンのいず
れかの材料であり、これらの材料又はこれらの材料にガ
ラス類、セラミックス類、金属表面処理物体を含めたも
のの組合せからなる材料で前記内壁面を形成することを
特徴とする。
高分子化合物は、ポリ四フッ化エチレン、ポリーカーボ
ネート、ポイイミド、ポリ三フッ化塩化エチレンのいず
れかの材料であり、これらの材料又はこれらの材料にガ
ラス類、セラミックス類、金属表面処理物体を含めたも
のの組合せからなる材料で前記内壁面を形成することを
特徴とする。
本発明によるCVD装置では、酸素活性種発生機構から
処理室までに至るガスが流れる途中経路の内壁面及び処
理室容器の内壁面が、ガラス類、セラミックス類、金属
表面処理体、高分子化合物類の中のいずれか又はそれら
の組合わせからなる材料の物体で形成することによっ
て、酸素活性種を効率良く、一定濃度で供給することが
でき、前目的に記載された諸事項を満足させることがで
きる。プラズマにより作られた酸素活性種と、例えばTE
OSやTMOS等の有機金属化合物を用いて薄膜を作製する
際、酸素活性種発生機構から処理室容器の内壁表面まで
の間を酸素活性種に対して不活性である材料を使って効
率良く供給し、所定の温度に設定された基体の表面だけ
に化学反応を誘起し、膜厚、膜質分布の均一な酸化膜を
作製するものである。
処理室までに至るガスが流れる途中経路の内壁面及び処
理室容器の内壁面が、ガラス類、セラミックス類、金属
表面処理体、高分子化合物類の中のいずれか又はそれら
の組合わせからなる材料の物体で形成することによっ
て、酸素活性種を効率良く、一定濃度で供給することが
でき、前目的に記載された諸事項を満足させることがで
きる。プラズマにより作られた酸素活性種と、例えばTE
OSやTMOS等の有機金属化合物を用いて薄膜を作製する
際、酸素活性種発生機構から処理室容器の内壁表面まで
の間を酸素活性種に対して不活性である材料を使って効
率良く供給し、所定の温度に設定された基体の表面だけ
に化学反応を誘起し、膜厚、膜質分布の均一な酸化膜を
作製するものである。
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る薄膜作製装置の一実施例を示す
正面断面図であり、この薄膜作製装置ではCVD技術によ
る成膜方法が実行され、活性酸素と例えばTEOSの少なく
とも２種類の原料ガスが使用される。
正面断面図であり、この薄膜作製装置ではCVD技術によ
る成膜方法が実行され、活性酸素と例えばTEOSの少なく
とも２種類の原料ガスが使用される。
第１図において１は例えばステンレス材で形成された
容器であり、処理室を形成する。処理室１の大きさは、
例えば直径が約40cm、高さが約35cmで、側壁部が円筒形
の形状を有する。この処理室１の図中上部及び下部にも
壁部分が形成され、全体として真空に引いたり又は気密
に保ったりすることが可能な気密構造を有するように形
成される。処理室１において、上壁部にはバルブ２を通
してメカニカルブースタポンプ３が配設され、油回転ポ
ンプ４でメカニカルブースタポンプ３を駆動することに
より、処理室１内を排気し、処理室１内部を真空にする
ことが可能である。処理室１内を真空にするのは必要に
応じて行われる。
容器であり、処理室を形成する。処理室１の大きさは、
例えば直径が約40cm、高さが約35cmで、側壁部が円筒形
の形状を有する。この処理室１の図中上部及び下部にも
壁部分が形成され、全体として真空に引いたり又は気密
に保ったりすることが可能な気密構造を有するように形
成される。処理室１において、上壁部にはバルブ２を通
してメカニカルブースタポンプ３が配設され、油回転ポ
ンプ４でメカニカルブースタポンプ３を駆動することに
より、処理室１内を排気し、処理室１内部を真空にする
ことが可能である。処理室１内を真空にするのは必要に
応じて行われる。
また上壁部には内部にスペースを有する基体ホルダ５
が配設され、この基体ホルダ５の下面に基体６が取り付
けられ、保持される。基体ホルダ５の内部スペースに
は、基体６に近接させてヒータ７が配設され、更に熱電
対８が配設されている。第１図中ヒータ７に加熱用電力
を供給するための電源部の図示は省略されている。基体
ホルダ５及びその内部に配設されるヒータ７等は基体温
度調節機構を構成する。この基体温度調節機構により、
基体ホルダ５を、例えば直径30cmの大きさのもので約45
0℃まで昇温させることができる。また熱電対８によれ
ば、基体ホルダ５の温度を調節することに関し、図示し
ない温度調節計とサイリスタユニットの併用によりＰ制
御、PI制御、PID制御又は単なるON/OFF制御を利用して
ヒータ７に加える電力を加減し、基体ホルダ５の温度を
最適に調節することが可能となる。更に必要に応じてこ
の部分に水冷却機構を併用することも可能である。
が配設され、この基体ホルダ５の下面に基体６が取り付
けられ、保持される。基体ホルダ５の内部スペースに
は、基体６に近接させてヒータ７が配設され、更に熱電
対８が配設されている。第１図中ヒータ７に加熱用電力
を供給するための電源部の図示は省略されている。基体
ホルダ５及びその内部に配設されるヒータ７等は基体温
度調節機構を構成する。この基体温度調節機構により、
基体ホルダ５を、例えば直径30cmの大きさのもので約45
0℃まで昇温させることができる。また熱電対８によれ
ば、基体ホルダ５の温度を調節することに関し、図示し
ない温度調節計とサイリスタユニットの併用によりＰ制
御、PI制御、PID制御又は単なるON/OFF制御を利用して
ヒータ７に加える電力を加減し、基体ホルダ５の温度を
最適に調節することが可能となる。更に必要に応じてこ
の部分に水冷却機構を併用することも可能である。
上壁部にはその他に真空計９が設けられる。真空計９
は処理室１内の圧力を測定するためのものである。上記
実施例では、バルブ２の開閉を加減して処理室１の内部
圧力を一定に保っている。
は処理室１内の圧力を測定するためのものである。上記
実施例では、バルブ２の開閉を加減して処理室１の内部
圧力を一定に保っている。
次に処理室１の下壁部側の配設物の構成について説明
する。
する。
10は液体状態のTEOS11を収容するバブラー容器であ
る。バブラー容器10内のTEOS11は、図示しないアルゴン
（Ar）ボンベから供給され且つマスフローコントローラ
（MFC）12によってその流量が制御されるアルゴンガス1
3によってバブリングされる。こうしてガス状態になっ
たTEOSは配管14、バルブ15を介してガス吹出し機構16に
導入され、処理室１内に供給される。
る。バブラー容器10内のTEOS11は、図示しないアルゴン
（Ar）ボンベから供給され且つマスフローコントローラ
（MFC）12によってその流量が制御されるアルゴンガス1
3によってバブリングされる。こうしてガス状態になっ
たTEOSは配管14、バルブ15を介してガス吹出し機構16に
導入され、処理室１内に供給される。
処理室１には上記TEOSガス以外の他の１つの反応ガス
である活性酸素がガス吹出し機構16を介して供給され
る。活性酸素の発生機構は、放電管20と、この放電管20
の内部に形成される放電室21と、放電管20の外部に配設
され、放電室21を囲むように配置されるコイル22と、こ
のコイル22に高周波（数KHz〜数百MHz）を流すための高
周波電源23で構成される。24はアースである。放電管20
の内部には、放電用ガスであると共に反応ガスである酸
素（O2）がマスフローコントローラ25、バルブ26を介し
て矢印に示す如く導入される。放電管20は一般に絶縁物
で作製されるが、本装置では特に石英ガラスを用いてい
る。図示例では厳密には示されていないが、実際上、石
英ガラスは放電プラズマの高温化によって溶融するおそ
れがあるため、放電管20を石英ガラスによる２重管とし
て形成し、内外の管の間に冷却水を流すように構成して
いる。上記構成を有する活性酸素発生機構において、電
源23からの高周波電圧がコイル22に印加されると、放電
管20の内部の高周波誘導結合された放電用空間に放電が
生じ、その結果活性酸素が発生する。こうして発生した
活性酸素は、処理室１へ通じる通路を経由して処理室１
内のガス吹出し機構16に導入される。当該通路の途中に
設けられた27は、圧力を安定にする保持するためのステ
ンレス製バッファであり、活性酸素の失活を少なくする
ためその内部にはパイレックスガラス製のバッファカバ
ー28が配設されている。このバッファカバー28により、
活性酸素の活性を失う原因となるステンレス製バッファ
27との接触を防止している。図中放電管20の上端開口部
はバッファカバー28に接続され、バッファカバー28は更
に例えば直径22mmのテフロン製のチューブ29を介して処
理室１の下壁部に設けられたガス吹出し機構16に接続さ
れる。
である活性酸素がガス吹出し機構16を介して供給され
る。活性酸素の発生機構は、放電管20と、この放電管20
の内部に形成される放電室21と、放電管20の外部に配設
され、放電室21を囲むように配置されるコイル22と、こ
のコイル22に高周波（数KHz〜数百MHz）を流すための高
周波電源23で構成される。24はアースである。放電管20
の内部には、放電用ガスであると共に反応ガスである酸
素（O2）がマスフローコントローラ25、バルブ26を介し
て矢印に示す如く導入される。放電管20は一般に絶縁物
で作製されるが、本装置では特に石英ガラスを用いてい
る。図示例では厳密には示されていないが、実際上、石
英ガラスは放電プラズマの高温化によって溶融するおそ
れがあるため、放電管20を石英ガラスによる２重管とし
て形成し、内外の管の間に冷却水を流すように構成して
いる。上記構成を有する活性酸素発生機構において、電
源23からの高周波電圧がコイル22に印加されると、放電
管20の内部の高周波誘導結合された放電用空間に放電が
生じ、その結果活性酸素が発生する。こうして発生した
活性酸素は、処理室１へ通じる通路を経由して処理室１
内のガス吹出し機構16に導入される。当該通路の途中に
設けられた27は、圧力を安定にする保持するためのステ
ンレス製バッファであり、活性酸素の失活を少なくする
ためその内部にはパイレックスガラス製のバッファカバ
ー28が配設されている。このバッファカバー28により、
活性酸素の活性を失う原因となるステンレス製バッファ
27との接触を防止している。図中放電管20の上端開口部
はバッファカバー28に接続され、バッファカバー28は更
に例えば直径22mmのテフロン製のチューブ29を介して処
理室１の下壁部に設けられたガス吹出し機構16に接続さ
れる。
次に処理室１の下壁部に設けられたガス吹出し機構16
について詳述する。ガス吹出し機構16は、前述の原料で
ある２種の反応ガス、すなわちTEOSガスと活性酸素ガス
との間の空間反応による汚染を避けるため、両者を基体
６の直前で混合する構造を有する。ガス吹出し機構16
の、模式的拡大断面図を第２図及び第４図に、またガス
吹出し機構上面部の一部を傾斜した図を第３図及び第５
図に示す。
について詳述する。ガス吹出し機構16は、前述の原料で
ある２種の反応ガス、すなわちTEOSガスと活性酸素ガス
との間の空間反応による汚染を避けるため、両者を基体
６の直前で混合する構造を有する。ガス吹出し機構16
の、模式的拡大断面図を第２図及び第４図に、またガス
吹出し機構上面部の一部を傾斜した図を第３図及び第５
図に示す。
先ずガス吹出し機構16における活性酸素の供給につい
て第２図及び第３図に基づいて説明する。活性酸素は、
複数本の前記チューブ29を介して、内側の円筒形ブロッ
ク30と外側の円筒31の間の空間32に４等分に分配して導
入される。そして活性酸素拡散板33に形成された直径1m
m前後の複数の孔34を通して基体６の前面空間に拡散さ
せながら放出する。第２図及び第３図における斜線部は
活性酸素の流路の空間領域を示す。なお、処理室１の下
壁部1aはステンレス製であるため、下壁部1aの内面にテ
フロンシート35を敷いており、また中央位置に配設され
たTEOS導入パイプ36にはポリイミドテープを巻くように
した。前記の円筒形ブロック30と円筒31と活性酸素拡散
板33、TEOS拡散板37はアルミニウム製でありその表面を
アルマイト処理している。
て第２図及び第３図に基づいて説明する。活性酸素は、
複数本の前記チューブ29を介して、内側の円筒形ブロッ
ク30と外側の円筒31の間の空間32に４等分に分配して導
入される。そして活性酸素拡散板33に形成された直径1m
m前後の複数の孔34を通して基体６の前面空間に拡散さ
せながら放出する。第２図及び第３図における斜線部は
活性酸素の流路の空間領域を示す。なお、処理室１の下
壁部1aはステンレス製であるため、下壁部1aの内面にテ
フロンシート35を敷いており、また中央位置に配設され
たTEOS導入パイプ36にはポリイミドテープを巻くように
した。前記の円筒形ブロック30と円筒31と活性酸素拡散
板33、TEOS拡散板37はアルミニウム製でありその表面を
アルマイト処理している。
更に処理室１を形成する容器の周壁部の内面、及び下
壁部におけるガス吹出し機構16が形成された箇所以外の
内面を覆うように、パイレックスガラス製のバッファカ
バー40が配設されている。
壁部におけるガス吹出し機構16が形成された箇所以外の
内面を覆うように、パイレックスガラス製のバッファカ
バー40が配設されている。
次に、他の反応ガスであるTEOSは、アルゴンガスと共
に前記TEOS導入パイプ36を介して円筒形ブロック30の内
部に形成された空間38に導入され、前記TEOS拡散板37の
複数の孔に差し込まれた長さ3mmで直径1mmの複数のテフ
ロンチューブ39を通り、基体６の前面空間に拡散しなが
ら放出される。第４図及び第５図において斜線で示した
部分がTEOSガス等の流路の空間領域を示す。
に前記TEOS導入パイプ36を介して円筒形ブロック30の内
部に形成された空間38に導入され、前記TEOS拡散板37の
複数の孔に差し込まれた長さ3mmで直径1mmの複数のテフ
ロンチューブ39を通り、基体６の前面空間に拡散しなが
ら放出される。第４図及び第５図において斜線で示した
部分がTEOSガス等の流路の空間領域を示す。
前述したガス吹出し機構16の構成で明らかなように、
TEOSガス及びアルゴンガスと、活性酸素とは、ガス吹出
し機構16内では完全に分離され且つ相互にシールされて
いるので、活性酸素拡散板33の上側に吹出すまで混合さ
れない。
TEOSガス及びアルゴンガスと、活性酸素とは、ガス吹出
し機構16内では完全に分離され且つ相互にシールされて
いるので、活性酸素拡散板33の上側に吹出すまで混合さ
れない。
前記構成の薄膜作製装置によれば、成膜条件として例
えば、処理室１の内部圧力は1Torr、酸素流量は200ml/m
in、液体のTEOS11を500g充填したバブラー容器10でその
温度を55℃に保ち、バブリングに使うアルゴンガスの流
量は20ml/min、基体ホルダ５の温度は400℃、56MHzの高
周波電力5.0KWという条件において、約1.2μm/minの成
膜速度で酸化シリコン膜を得ることができる。しかも、
処理室１の内壁面に酸化シリコンが付着していても酸素
活性種の濃度変化もなく、膜質及び成膜速度に関して経
時変化は見られなかった。そして、酸化シリコン膜は赤
外吸収分光法で炭素の混入が観測されず、OH基もほとん
どなく（第６図参照）空間反応による汚染も少ない良質
膜であることがわかった。
えば、処理室１の内部圧力は1Torr、酸素流量は200ml/m
in、液体のTEOS11を500g充填したバブラー容器10でその
温度を55℃に保ち、バブリングに使うアルゴンガスの流
量は20ml/min、基体ホルダ５の温度は400℃、56MHzの高
周波電力5.0KWという条件において、約1.2μm/minの成
膜速度で酸化シリコン膜を得ることができる。しかも、
処理室１の内壁面に酸化シリコンが付着していても酸素
活性種の濃度変化もなく、膜質及び成膜速度に関して経
時変化は見られなかった。そして、酸化シリコン膜は赤
外吸収分光法で炭素の混入が観測されず、OH基もほとん
どなく（第６図参照）空間反応による汚染も少ない良質
膜であることがわかった。
なお、上記の約1.2μm/minの成膜速度で良質膜が得ら
れたことは産業上重要であって、枚葉式装置に必要とさ
れている１μm/minの成膜速度を満足するものである。
れたことは産業上重要であって、枚葉式装置に必要とさ
れている１μm/minの成膜速度を満足するものである。
また前述のバッファカバー28,40、テフロンチューブ2
9,39、円筒形ブロック30、円筒31、下壁部1a、テフロン
シート35、活性酸素拡散板33、TEOS拡散板37のそれぞれ
については、その材料又は表面処理として、石英ガラ
ス、鉛カリソーダ、ソーダ石灰、アルカリ亜鉛硼珪酸、
ソーダ亜鉛、硼珪酸、ソーダバリウム、ソーダバリウム
珪酸、96％珪酸、チタン珪酸、ガラスセラミックス、ア
ルミナ、ステアタイト、シリコンカーバイド、マグネシ
ア、シリコンナイトライド、ボロンナイトライド、アル
ミニウムの酸化処理、ステンレスの酸化処理、銅の酸化
処理、タンタルの酸化処理、鉄の酸化処理、モリブデン
の酸化処理、チタンの酸化処理、ポリ四フッ化エチレン
コーティング、ポリカーボネートコーティング、ポリ三
フッ化塩化エチレンコーティング、ポリイミドコーティ
ング、ポリ四フッ化エチレン、ポリカーボネート、ポリ
イミド、ポリ三フッ化塩化エチレンのうちいずれか、又
はこれらを任意に組合せたものを用いることができ、こ
れらのものを適宜に使用しても同様の効果を得ることが
できる。
9,39、円筒形ブロック30、円筒31、下壁部1a、テフロン
シート35、活性酸素拡散板33、TEOS拡散板37のそれぞれ
については、その材料又は表面処理として、石英ガラ
ス、鉛カリソーダ、ソーダ石灰、アルカリ亜鉛硼珪酸、
ソーダ亜鉛、硼珪酸、ソーダバリウム、ソーダバリウム
珪酸、96％珪酸、チタン珪酸、ガラスセラミックス、ア
ルミナ、ステアタイト、シリコンカーバイド、マグネシ
ア、シリコンナイトライド、ボロンナイトライド、アル
ミニウムの酸化処理、ステンレスの酸化処理、銅の酸化
処理、タンタルの酸化処理、鉄の酸化処理、モリブデン
の酸化処理、チタンの酸化処理、ポリ四フッ化エチレン
コーティング、ポリカーボネートコーティング、ポリ三
フッ化塩化エチレンコーティング、ポリイミドコーティ
ング、ポリ四フッ化エチレン、ポリカーボネート、ポリ
イミド、ポリ三フッ化塩化エチレンのうちいずれか、又
はこれらを任意に組合せたものを用いることができ、こ
れらのものを適宜に使用しても同様の効果を得ることが
できる。
更に前記構成において、シリコン酸化物、テフロン、
アルミニウム酸化物、ポリイミドを用いた箇所に、これ
らのものの代わりにマグネシウム酸化物を用いても同様
の効果が得ることができる。
アルミニウム酸化物、ポリイミドを用いた箇所に、これ
らのものの代わりにマグネシウム酸化物を用いても同様
の効果が得ることができる。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、プラ
ズマで作製する酸素活性種と有機金属化合物の少なくと
も２種の原料ガスを用いて薄膜を作製する装置におい
て、酸素活性種の流路にガラス類等の材料を使用するこ
とによりその失活を低減して酸素活性種を処理室に効率
良く供給し、TEOSと反応させて良質な膜を作ることがで
きると共に、産業上有用な成膜速度で膜を作ることがで
き、センサ、光学部品、半導体デバイス、音響製品等に
使用される絶縁体膜、保護膜、半導体膜の作製に利用す
ることができる。
ズマで作製する酸素活性種と有機金属化合物の少なくと
も２種の原料ガスを用いて薄膜を作製する装置におい
て、酸素活性種の流路にガラス類等の材料を使用するこ
とによりその失活を低減して酸素活性種を処理室に効率
良く供給し、TEOSと反応させて良質な膜を作ることがで
きると共に、産業上有用な成膜速度で膜を作ることがで
き、センサ、光学部品、半導体デバイス、音響製品等に
使用される絶縁体膜、保護膜、半導体膜の作製に利用す
ることができる。
第１図は本発明に係る薄膜作製装置の正面縦断面図、第
２図はガス吹出し機構の模式的拡大断面図、第３図はガ
ス吹出し機構の上面の一部斜視図、第４図はガス吹出し
機構の模式的拡大断面図、第５図はガス吹出し機構の上
面の一部斜視図、第６図は特性を示すグラフである。 〔符号の説明〕 １……処理室 ５……基体ホルダ ６……基体 ７……ヒータ 10……バブラー容器 11……液状TEOS 16……ガス吹出し機構 20……放電管 21……放電室 22……コイル 23……高周波電源 27……ステンレス製バッファ 28……バッファカバー 29……テフロンチューブ 30……円筒形ブロック 31……円筒 33……活性酸素拡散板 37……TEOS拡散板 39……テフロンチューブ 40……バッファカバー
２図はガス吹出し機構の模式的拡大断面図、第３図はガ
ス吹出し機構の上面の一部斜視図、第４図はガス吹出し
機構の模式的拡大断面図、第５図はガス吹出し機構の上
面の一部斜視図、第６図は特性を示すグラフである。 〔符号の説明〕 １……処理室 ５……基体ホルダ ６……基体 ７……ヒータ 10……バブラー容器 11……液状TEOS 16……ガス吹出し機構 20……放電管 21……放電室 22……コイル 23……高周波電源 27……ステンレス製バッファ 28……バッファカバー 29……テフロンチューブ 30……円筒形ブロック 31……円筒 33……活性酸素拡散板 37……TEOS拡散板 39……テフロンチューブ 40……バッファカバー
Claims (5)
- 【請求項１】気密構造を有して内部空間が真空に保たれ
る処理室と、この処理室内に設置され、表面に薄膜が作
製される基体と、前記処理室を排気する排気装置と、前
記基体を保持し且つ前記基体の温度を調節する温度調節
機構を備える基体ホルダと、原料ガスの１種である酸素
活性種を作る酸素活性種発生機構と、前記酸素活性種と
有機金属化合物の少なくとも２種類の原料ガスのそれぞ
れを前記処理室に導入するため設けられた原料ガス導入
機構を備えたCVD装置において、 前記酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路
及び前記処理室の各内壁面が、前記酸素活性種に対して
不活性である、ガラス類、セラミックス類、金属表面処
理物体、高分子化合物類のうちのいずれかの材料、又は
それらの組合せからなる材料で形成され、前記酸素活性
種の失活を低減したことを特徴とするCVD装置。 - 【請求項２】請求項１に記載されたCVD装置において、
前記酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路
及び前記処理室の各内壁面が、前記酸素活性種に対して
不活性である、石英ガラス、鉛カリソーダ、ソーダ石
灰、アルカリ亜鉛硼珪酸、ソーダ亜鉛、硼珪酸、ソーダ
バリウム、ソーダバリウム珪酸、96％珪酸、チタン珪
酸、ガラスセラミックスのいずれかの材料、又はこれら
の材料にセラミックス類、金属表面処理物体、高分子化
合物を含めたものの組合せからなる材料で形成され、前
記酸素活性種の失活を低減したことを特徴とするCVD装
置。 - 【請求項３】請求項１に記載されたCVD装置において、
前記酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路
及び前記処理室の各内壁面が、前記酸素活性種に対して
不活性である、アルミナ、ステアタイト、シリコンカー
バイド、マグネシア、シリコンナイトライド、ボロンナ
イトライドのいずれかの材料、又はこれらの材料にガラ
ス類、金属表面処理物体、高分子化合物を含めたものの
組合せからなる材料で形成され、前記酸素活性種の失活
を低減したことを特徴とするCVD装置。 - 【請求項４】請求項１に記載されたCVD装置において、
前記酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路
及び前記処理室の各内壁面が、前記酸素活性種に対して
不活性である、アルミニウムの酸化処理、ステンレスの
酸化処理、銅の酸化処理、タンタルの酸化処理、鉄の酸
化処理、モリブデンの酸化処理、チタンの酸化処理、ポ
リ四フッ化エチレンコーティング、ポリカーボネートコ
ーティング、ポリ三フツ化塩化エチレンコーティング、
ポリイミドコーティングのいずれかの表面処理物体の材
料、又はこれらの材料にガラス類、セラミックス類、高
分子化合物を含めたものの組合せからなる材料で形成さ
れ、前記酸素活性種の失活を低減したことを特徴とする
CVD装置。 - 【請求項５】請求項１に記載されたCVD装置において、
前記酸素活性種発生機構から前記処理室までのガス流路
及び前記処理室の各内壁面が、前記酸素活性種に対して
不活性である、ポリ四フッ化エチレン、ポリーカーボネ
ート、ポリイミド、ポリ三フッ化塩化エチレンのいずれ
かの材料、又はこれらの材料にガラス類、セラミックス
類、金属表面処理物体を含めたものの組合せからなる材
料で形成され、前記酸素活性種の失活を低減したことを
特徴とするCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31985890A JP2891383B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31985890A JP2891383B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187592A JPH04187592A (ja) | 1992-07-06 |
| JP2891383B2 true JP2891383B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18115023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31985890A Expired - Lifetime JP2891383B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891383B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007176729A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オゾンガス移送装置 |
| CN101647103B (zh) * | 2007-03-27 | 2012-05-23 | 佳能安内华股份有限公司 | 真空处理装置 |
| JP2009239151A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置 |
| JP6561148B2 (ja) * | 2016-02-08 | 2019-08-14 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP31985890A patent/JP2891383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187592A (ja) | 1992-07-06 |
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