JPH02205681A

JPH02205681A - 化学気相成長装置

Info

Publication number: JPH02205681A
Application number: JP2705289A
Authority: JP
Inventors: Yasuro Ikeda; 康郎池田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1990-08-15

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〕本発明は半導体装置の製造装置に関し、特に、活性反応
種を反応室の外部で生成し，反応室に輸送して他の原料
ガスと反応させることにより薄膜を形成する気相成長装
置に関する。

〔従来の技術〕

第５図に、従来の活性反応種を反応室の外部で生成し，
反応室に輸送して他の原料ガスと反応させることにより
薄膜を形成する気相成長装置の略構造図を示す．本例で
は，反応室５０２は真空シールされており，排気口５０
９には、真空ポンプが接続されている．　ＴＥＯＳガ不
渾人管５０１からＴＥＯＳガスを，オゾンガス導入管５
０８からオゾンを、それぞれマニホールド５０３に導入
し混合ガスを作る。混合ガスはシャワーインジェクタ−
５０４に輸送され、シャワーインジェクタ−５０４に設
けられた多数の細孔から基板５０５に向かって吹き付け
られる．基板５０５は，サセプタ５０６上に装着されて
おり，サセプタ５０６に埋め込まれたヒーター５０７に
よって３５０℃前後に加熱されている．シャワーインジ
ェクタ−５０４から、加熱された基板５０５上に、ＴＥ
ＯＳとオゾンの混合ガスが吹き付けられることにより、
シリコン酸化膜が形成される。

以上のように、従来の活性反応種を反応室の外部で生成
し、反応室に輸送して他の原料ガスと反応させることに
より薄膜を形成する気相成長装置では、原料ガスである
ＴＥＯＳと、活性反応種であるオゾンをマニホールド５
０３内で混合する構造となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の活性反応種を反応室の外部で生成し、反
応室に輸送して他の原料ガスと反応させることにより薄
膜を形成する気相成長装置では。

原料ガスであるＴＥＯＳと、活性反応種であるオゾンを
マニホールド５０３内で混合する構造となっていたため
、マニホールド５０３あるいはシャワーインジェクター
５０４内で、ＴＥＯＳとオゾンが気相反応してしまい、
パーティクルの発生や、配管詰まりを起すという欠点が
あった。

本発明の目的°は前記課題を解決した化学気相成長装置
を提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の活性反応種を反応室の外部で生成し、反
応室に輸送して他の原料ガスと反応させることにより薄
膜を形成する気相成長装置に対し。

本発明は、活性反応種とその他の膜形成原料ガスとが、
基板表面付近まで隔離されたまま供給されることを可能
にするという相違点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は装置の一部分で活性
反応種を生成し、該活性反応種を、成膜されるべき基板
を装着した反応室まで輸送して、薄膜を形成する化学気
相成長装置において、該活性反応種とその他の膜形成原
料ガスとが該基板表面付近まで隔離されたまま供給され
ることを可能にする原料ガス供給機構及びガス供給ノズ
ルを有するものである。また、本発明は前記活性反応種
がオゾンであり、前記ガス供給ノズルがスリット状の隙
間を持つ分散板集合体からなるものである。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１）第１図は本発明の実施例１を示す縦断面図である０本実
施例は、［料ガスとして、テトラエトキシシラン（ＳＬ
　（ｏｃ２ｏ、　）４　）　（以下ＴＥＯＳと呼ぶ）を
用い、活性反応種を含むガスとしてオゾン含有酸素とを
用いて、シリコン酸化膜の堆積を試みる常圧気相成長装
置の例である０本例では、酸素ガスをマスフローコント
ローラー１０１によりオゾン発生器１０４に導き、０．
１〜ｌＯ％のオゾンを含む酸素ガスを作る。キャリアガ
スの窒素をマスフローコントローラー１０２により恒温
容器１０５内に導入し、ＴＥＯＳ　１０６をバブリング
することにより、飽和蒸気圧のＴＥＯＳガスを発生させ
る。又は希釈ガスをマスプローコントローラー１０３に
導入し、恒温容器１０５からの出力配管に接続する。基
板１１０は、ワイヤー巻取り装置１１２によって、ゆっ
くりと左右に移動するヒーター１１１上に装着され、３
５０℃に加熱されている。

この基板１１０の表面に、ＴＥＯＳガスとオゾンを吹き
付けるノズル１０９は、多数の板と板の間に設けた隙間
からガスを流す構造となっており、しかも。

ＴＥＯＳとオゾンを基板表面付近まで分離するために、
ＴＥＯＳが通過する隙間と、オゾンが通過する隙間を１
つおきに設け、各々にＴＥＯＳ及びオゾンの配管を接続
している。１０７はノズル１０９の排気口、１０８は排
気ガスガイドである。

本実施例によれば、　ＴＥＯＳとオゾンが基板表面で初
めて混合されるため、ノズル１０９や、配管内等での気
相反応が起らず、パーティクルの発生や、配管詰まり等
の問題が起きない、また、気相反応が起るためには、Ｔ
［ＥＯ５とオゾンが混合されてから。

ある一定の時間が必要であるが、本実施例の場合、ノズ
ル１０９と基板１１０の距離を短くすることができるの
で、オゾン濃度を大きくしても、気相反応が起き難い、
オゾン濃度を増加させると、形成される酸化膜の膜質が
良くなることを１本発明の発明者は確認しており１本発
明によりパーティクルの発生がなく、良質の酸化膜等を
形成できるという利点がある。

尚１本実施例ではＴＥＯ５以外のシリコン含有有機化合
物を用いても同様の結果が得られることはいうまでもな
い。

（実施例２）第２図は本発明の実施例２を示す縦断面図である８本実
施例では、ＴＥＯＳとオゾンを用い、シリコン酸化膜の
堆積を試みる、常圧気相成長装置の例である６本例では
、キャリアガスである窒素ガスをマスフローコントロー
ラー２０１によって恒温容器２０３に導き、恒温容器２
０３内にいれたＴＥＯＳ　２０４をバブリングすること
により、ＴＥＯＳガスを発生させる０発生したＴＥＯＳ
ガスは、マスフローコントローラー２０２により流量調
節された希釈ガスと混合され、恒温配管を通ってノズル
２０７に輸送される。

２０５はノズル２０７の排気口、２０６はノズル２０７
の排気ガスガイドである１次に、マスフローコントロー
ラー２１４によって流量調節された酸素ガスがオゾン発
生器２１３に導入され、０．１から１０％のオゾンを含
むオゾン含有酸素ガスとなり、ノズル２０７に輸送され
る。ノズル２０７は５つのスリットを有する構造となっ
ており、中央にＴＥＯＳガス、その両側にマスフローコ
ントローラー２１２によって流量制御された分離ガスを
、さらに、その外側にオゾン含有酸素ガスを別々に流す
構造となっている。シリコン酸化膜を被覆されるべき基
板２０ｇはプーリー２０９によって支持された耐熱ベル
ト２１１上に装着されており、ヒーター２１０によって
３００〜４００”　Ｃに加熱されている。プーリー２０
９が回転することにより、基板２０８は左右に移動する
。排気ガスは排気口２０５から排出される。

本実施例によれば、分離ガスがＴＥＯＳガスとオゾン含
有酸素ガスを効率良く分離するため、基板表面にガスが
到達するまでガスは混合されない。よって、ＴＥＯＳガ
スとオゾンの気相反応が極めて起り難く、パーティクル
は殆ど発生しない、また、本実施例のノズルの構造は、
実施例１のノズルよりも単純なため、製作及びメンテナ
ンスの面で簡単であるという利点を有する。

（実施例３）第３図は本発明の実施例３を示す縦断面図である。本実
施例では、ＴＥＯＳとオゾンを用い、シリコン酸化膜の
堆積を試みる、減圧気相成長装置の例である０本例では
、恒温容器３０１にいれたＴＥＯ３３０２をその飽和蒸
気圧まで蒸発させＴＥＯＳガスを発生させる。　ＴＥＯ
Ｓガスは、マスフローコントローラー３０３を用いて流
量調節された後、恒温配管を経由して１反応室３０７内
に設けられたノズル３０８に輸送される。酸素ガスは、
マスフローメーター３０４を通って、オゾン発生器３０
５に導かれ、０．１から１０％のオゾンを含むオゾン含
有酸素となる。オゾン含有酸素はマスフローメーター３
０４によって流量調節されて、ノズル３０８に輸送され
る。ノズル３０８は図のように、ＴＥＯＳガスとオゾン
含有酸素ガスとを分離した状態で基板３０９の表面へ導
く構造となっている。基板３０９はヒーター３１０上に
装着されており。

可動機構３１１によって、上下に移動させることにより
、面内均一性を確保している。堆積によって生じた排気
ガスは、排気口３１２を通して真空ポンプによって排出
される。

本実施例によれば、減圧下でもＴＥＯＳガスとオゾンが
基板表面まで混合されないため、気相反応は起り難く、
パーティクルの発生がない。減圧下では１分子の平均自
由工程が長くなるため、深いトレンチの埋め込みが容易
になる６本実施例は、かかる減圧気相成長においても、
気相反応を減少させるという利点がある。

（実施例４）第４図は本発明の実施例４を示す縦断面図である１本実
施例では、ＴＥＯＳと酸素ガスを用い、シリコン酸化膜
の堆積を試みる、アフターグロー放電型減圧気相成長装
置の例である０本例では、マスフローコントローラー４
０４によって流量調節した酸素ガスを石英管４０５に導
入する。石英管４０５の外部には、磁界発生コイル４０
６，４０８と放電電極４０９が設けられており、マイク
ロ波発生器４１０から導波管４０７を経由して放電電極
４０９にマイクロ波を印加することにより、ＥＣＲ放電
が起り、酸素プラズマを発生させる。さらに、酸素プラ
ズマは、磁界発生コイル４０６．４０８により両コイル
の間に閉じ込められるようになっている。これによって
、プラズマにより励起された中性粒子（酸素ラジカルや
酸素原子、オゾンなど）を含んだ酸素ガスのみがノズル
４１１の方へ移動する。シリコンの原料となるＴＥＯ５
４０２は、恒温容器４０１内で蒸発しＴＥＯＳガスとな
る。

ＴＥＯＳガスは、マスフローコントローラー４０３で流
量調節され、恒温配管を経由して反応室内のノズル４１
１に輸送される。ノズル４１１は、図のように内部に活
性な中性粒子を含んだ酸素ガスと、ＴＥＯＳガスを分離
する構造を持っているので、これらのガスを基板４１２
の表面まで別々に輸送し、均一に吹きかける構造となっ
ている。基板４１２はヒーター４１３に装着され、１５
０〜４００℃に加熱されている。ヒーター４１３は回転
機構４１４により回転し、さらに。

可動機構４１５により上下に移動できるため、均一性に
も優れている。反応室で発生した排気ガスは、排気口４
１６を経由して真空ポンプに送られる。また、基板４１
２を支持しているヒーター４１３には、直流及び交流の
電圧を印加することができる。磁界発生コイル４０６．
４０８によってできる磁界の分布を調節することにより
プラズマ中の荷電粒子をノズル４１１の方に送り、ヒー
ター４１３に印加する電圧を調節することにより、基板
４１２に入射する荷電粒子強度を変化させることができ
る。

本発明によれば、ＥＣＲ放電を用いて高真空で酸素の活
性種を発生させているため、非常に清浄な環境で成膜が
行われる。特に、本発明では酸素の活性種とＴＥＯＳガ
スを分離し、基板表面で混合する構造となっているので
、気相で反応することもなく、パーティクルの発生がな
いという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、活性反応種とその他の膜
形成原料ガスとが、基板表面付近まで隔離されたまま供
給されるため、本来化学的に活性で原料ガスと容易に反
応する活性反応種がノズルや配管内で反応することがな
く、基板表面でのみ反応するため、パーティクル発生が
なく、配管詰まりが起らないという効果を有する。また
、このことにより、活性反応種の濃度や流量がパーティ
クル発生に無関係になるので、形成される膜の膜質を考
慮して活性反応種濃度等を決めることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は本
発明の実施例２を示す縦断面図、第３図は本発明の実施
例３を示す縦断面図、第４図は本発明の実施例４を示す
縦断面図、第５図は従来例を示す縦断面図である。１０１　、１０２．１０３．２０１　、２０２．２１２
．２１５．３０３．３０６，４０３，４０４・・・マス
フローコントローラー１０４．２１３，３０５・・・オゾン発生器１０５．２
０３，３０１．４０１・・・恒温容器１０６・・・ＴＥ
０１　（液体原料）１０７．２０５，３１２，４１６，５０９・・・排気口
１０１３．２０６・・・排気ガスガイド１０９．２０７
，３０８，４１１・・・ノズル１１０．２０８，３０９
，４１２，５０５・・・基板１１１．２１０，３１０，
４１３，５０７・・・ヒーター１１２・・・ワイヤー巻
取り装置　２０４，３０２，４０２・・・ＴＥＯ５２０
９・・・プーリー　　　　　　２１１・・・耐熱ベルト
３０４・・・マスフローメーター　３０７，５０２・・
・反応室３１１．４１５・・・可動機構　　　　４０５
・・・石英管４０６．４０８・・・磁界発生コイル　４
０７・・・導波管４０９・・・放電電極　　　　　４１
０・・・マイクロ波発生器４１４・・・回転機構　　　
　　　５０１・・・ＴＥＯＳガス導入管５０３・・・マ
ニホールド５０４・・・シャワーインジェクター５０６・・・サセプタ５０８・・・オゾンガス導入管

Claims

【特許請求の範囲】

（１）装置の一部分で活性反応種を生成し、該活性反応
種を、成膜されるべき基板を装着した反応室まで輸送し
て、薄膜を形成する化学気相成長装置において、該活性
反応種とその他の膜形成原料ガスとが該基板表面付近ま
で隔離されたまま供給されることを可能にする原料ガス
供給機構及びガス供給ノズルを有することを特徴とする
化学気相成長装置。
（２）前記活性反応種がオゾンであり、前記ガス供給ノ
ズルがスリット状の隙間を持つ分散板集合体からなるこ
とを特徴とする前記請求項第（１）項記載の化学気相成
長装置。