JPH02132821A - 半導体薄膜製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プラズマ化学気相堆積（以下ＣＶＤ：　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎと
記す）装置を用いてアモルファス多層膜を成膜する際に
反応ガスの切り換えを効率良く行うためのガス導入系と
ガスの切り換え時に反応室をパージするためのガス導入
系を具備するプラズマＣＶＤ装置に間するものである。

従来の技術 プラズマＣＶＤ装置でアモルファス多層膜を成膜する方
法として、プラズマが生じた状態でガスの切り換えによ
り多層膜の成膜を行う連続成膜法とプラズマを切った状
態でガスの切り換えを行い、各々の層を一層一層独立し
て成膜を行う断続成膜法の２つがある。

発明が解決しようとする課題 ここで連続成膜法では、プラズマが生じた状態のままで
成膜を行うため反応室内を排気することなく一部のガス
の切り換えのみを行なうことにより成膜を行なう。その
ため、成膜効率は高いがガスの切り換え時に反応室内の
ガスの状態と圧力が一時的に不安定となり成膜された多
層膜の界面状態が悪く、良好な界面特性が得難い。また
断続成膜法では、一層成膜するたびにプラズマを切り一
度反応室を排気して次層の反応ガスの導入を行うために
成膜の効率は悪くなる。しかし、反応室内の反応ガスが
安定してから成膜を行なうため達続成膜法に比べて急峻
な界面が得られ良好な界面特性を持つ多層膜が得られる
。

以上述べてきたように、連続成膜法では界面特性の良い
多層膜は成膜することが困難であるが、断続成膜法では
界面特性の良い多層膜の成膜が行い易い。しかし、従来
の断続成膜法は反応室内に導入した反応ガスを安定させ
るのに時間を要したり、前の反応ガスの影響をできるだ
け少なくするために排気時間を十分とる必要がありガス
の切り換え時に要する時間がかなり掛かり成膜効率が低
かった。

本発明は、従来技術のこのような課題を解決することを
目的とする。

課題を解決するための手段 そこで本発明のプラズマＣＶＤ装置では、ガス導入系の
内少なくとも１つの系にガス混合器を２つ以上備えるこ
とにより断続成膜法のガスの切り換え効率を高くしてい
る。ここで各々のガス混合器のガス導入部分には、マス
フローコントロラー（以下ＭＦＣと記す）が接続されて
おり成膜時のガス流量を制御している。また、ガス混合
器に設けられた排気系には、反応室内を排気するための
排気装置とは異なる排気装置が接続されており、反応室
とは独立して排気が行える構造を取っている。さらに、
ガス混合器を備えていないガス導入系の内１つにパージ
ガス（Ｈ２、Ｎ２等）を流すことにより、反応ガスとは
独立してパージガスを反応室内に導入することができる
ため、ガスの切り換えを行う前に反応室内のクリーニン
グを行うことが可能である。

作用 本発明による作用は以下の通りである。本発明により、
反応室に導入されるガス系の内少なくとも１つにガス混
合器を２つ以上備えることにより、多層膜成膜時に使用
する２種類以上の反応ガスを予め各々の反応ガスに対応
するガス混合器の中で作製しておくことができる。さら
に、ガス混合器に反応室とは独立した排気装置を備える
ことにより反応室の状態に影響を受けずにガス混合器を
排気できる。その結果、ガス混合器内に導入された反応
ガスを反応室に流出していない時は常に排気しておくこ
とにより、ガス混合器内の反応ガスを常に安定な準備状
態に保つことができる。そのため、断続成膜法により多
層膜の成膜を行なう際に各々の層の成膜に用いる反応ガ
スを常に安定な準備状態に保フた状態でガスの切り換え
が行なえるのでガスの切り換え効率が従来の方法で行な
った場合に比べて高くなる。また、ガス混合器を備える
ガス導入系とは別にパージガス用のガス導入系を設ける
ことにより、反応ガスの状態を変えずに反応ガスとパー
ジガスを置換することができ、直接反応ガスの排気を行
なうよりもパージを行なった反応室内の排気を行なう方
が短い排気時間で前に使用した反応ガスの影響をなくす
ことができる。

実施例 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

例えば、図のようなプラズマＣＶＤ装置を考える。反応
ガスとしＴＳｉＨ４、ＮＨ３、ＣＨ４、Ｈ２、Ｎ２、Ｐ
Ｈ３、Ｂ２Ｈ８等のガスを用いた場合、各々のガスのボ
ンベをＶｌｌ〜Ｖｎ＋のバルブに接続する。

また、各々のＶｌｌ〜Ｖ　ｎ　ｌのバルブは２台のＭＦ
Ｃに分配されておりＭ　Ｆ　Ｃ　＋　＋〜ＭＦＣ．．＋
１はバルブＶ　Ｉ　Ｉ　〜Ｖ　Ｉ　ｎを介してガス混合
器（Ｇａｓ　Ｍｉｘ　１　）に導入され、Ｍ　Ｐ　Ｃ　
Ｉ２〜Ｍ　Ｆ　Ｃ　ｎ２はバルブｖ１２〜Ｖｎ２を介し
てガス混合器（Ｇａｓ　Ｍｉｘ　２）に導入されている
。さらに、Ｇａｓ　Ｍｉｘ　１　（またはＧａｓ　Ｍｉ
ｘ２）は、Ｖｉ１＋（またハＶｒ＋２＋）を介しテＶ　
１１３、Ｖｎ＋２（またはＶＭ２２）を介して排気装ｒ
ｉｊ．８に接続されている。ここでｖｒ＋ｉは反応室へ
接続されている。前記のガス導入系とは独立してパージ
ガス（Ｈ２）を反応室へ導入する系として■ρｎ　−　
Ｍ　Ｆ　Ｃ　ｐ一Ｖρ１及びＶρ２を備えている。反応
室を排気する系としては可変バルブ■旧一ＶＨ２一排気
装置６一Ｖ｝１３一排気装置７の主排気系とバイパスバ
ルブＶＨ４を備えている。以上述べたプラズマＣＶＤｉ
置を用いて以下のような成膜手順を行なう。例えばａ−
Ｓｉ：Ｈとａ　−　Ｓ　ｉ　Ｉ−ＸＮＸ：　Ｈから成る
アモルファス多層膜の成膜を行なう場合、予め次に示す
状態にバルブ及びＭＦＣの設定を行なう。

Ｓ Ｖｉｅ ↑ ！ Ｈ４ Ｖ２１１ ↑ Ｈ２ Ｖａｎ ↑ Ｎ２ Ｖａｎ ↑ ＮＨ３ ■ρＢ ↑ Ｈ２ ●　Ｃａ　Ｓ Ｍｉ Ｘ ｌ （Ｂ−Ｓｉ： Ｈ） ＭＰＣＩＩ　　　ＭＦＣ２１　　　ＭＦＣ３１　　　Ｍ
ＦＣ４１５　〜５０ｓｅｃｍ　　Ｏ　〜１００ｓｃｃｎ
＋　　−　−　−　−　　　　−　−　一−Ｖ　１２　
　　　　　Ｖ　２２　　　　　　Ｖ３２　　　　　　Ｖ
ａ２ｒ’ｍ　　　　　ｆｊｆｌｏｒ閉　　　間ｏｒｆｌ
　　　　Ｚｏｒｒｌ４この時、反応室は排気装置６と排
気装置７により初期排気を行なった状態になっており、
ガス混合器：　Ｇａｓ　Ｍｉｘ　１とＧａｓ　Ｍｉｘ　
２に導入された反応ガスはＶｌ１１２とＶＭ２２を介し
て排気装置８で排気されガス混合器内の反応ガスを常に
安定な準備状態に保っている．この状態を初期状態とし
て、次にｖｉ口″ｖ旧２″ｖｒＩ２１″ｖガ２２″ｖｐ
１°ＶＰ２°ＶＨＩとＲＦ電源を表１に示すような動作
を行なわせる．（以下空白） Ｖ目 聞 Ｖｌｌ 開Ｏｒ閉 Ｖ３１ 閉 Ｖ４１ 閉 ●　Ｇａｓ Ｍ　ｉ　　ｘ （　ａ　−　Ｓ　ｉ　Ｉ−ＸＮＸ： Ｈ） ＭＦＣ１２　　　ＭＦＣ２２　　　ＭＦＣ３２　　　Ｍ
ＦＣ４２５〜５０ｓｃｃｍ　　Ｏ〜１００ｓｃｃｍ　Ｏ
〜ｌｏｏｓｃｃｍ　Ｏ〜１　００ｓｃｃｎ第１表 この動作によりａ−Ｓ　ｉ　：　　Ｈ／　＆−　Ｓ　ｉ
　Ｉ−ＸＮＸ：Ｈが１層成膜される。さらに成膜Ａと成
膜Ｂを繰り返すことにより多層膜の成膜を行なう。ここ
で成膜Ａと成膜ＢにあるＨ２ガスの導入は、成膜直後に
反応ガスをＨ２ガスで置換を行ない反応室側壁等に吸着
した反応ガスをパージするために行なう．以上のバルブ
の開閉φＭＦＣの設定及びＲＦｔ源のＯＮ・ＯＦＦは製
造装置外部に設けたコンピュータにより行なっている． 発明の効果 本発明のプラズマＣＶＤ装置は、アモルファス多層膜を
断続成膜法で成膜する際に、２つ以上設けたガス混合器
で予め各々の層の反応ガスを準備して置くことによりガ
スの切り換えを効率よく行なうものである。また、前記
ガス系とは独立したガス系に反応室をパージするための
ガスをガス切り換え時に流すことにより、各々の成膜に
用いるガスの影響を減少させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による半導体薄膜製造装置の模式的図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の反応ガス混合器を有する少なくとも１つ以
   上の反応ガス導入系とパージガス用のガス導入系とを有
   する半導体薄膜製造装置。
2. （２）ガス混合器には各々、マスフローコントローラか
   らガスを導入するための系と反応室へガスを流出するた
   めの系及び排気用の系を有する請求項１に記載の半導体
   薄膜製造装置。
3. （３）ガス混合器に導入するガスとして、 ＳｉＨ＿４、Ｓｉ＿２Ｈ＿６、ＧｅＨ＿４、ＣＨ＿４、
   ＮＨ＿３、ＰＨ＿３、Ｂ＿２Ｈ＿６、ＮＯ＿３、Ｈ＿２
   、Ｎ＿２を用いる請求項１に記載の半導体薄膜製造装置
   。