JPH02252239A

JPH02252239A - 化学気相成長装置

Info

Publication number: JPH02252239A
Application number: JP7463189A
Authority: JP
Inventors: Yasuro Ikeda; 康郎池田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1990-10-11

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、オゾンを
反応室の外部で生成し、これを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シリコン酸化膜を形成す
る化学気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図はオゾンを反応室に輸送して他の原料ガスと反応
させることによりシリコン酸化膜を形成する従来の気相
成長装置の略構造縦断面図である。

本例では反応室３０８は真空シールされており、排気口
３１６にはメカニカルブースターポンプ３１４とロータ
リーポンプ３１５が接続されている。テトラエトキシシ
ランＣ以下、ＴＥ０１という）ガスは恒温容器３０６に
入れたＴＥ０１３０７を、バルブ３０２を通りマスフロ
ーコントローラ３０４で流層調節された窒素ガスによっ
てバブリングすることによって作られる。

オゾンは、バルブ３０１　を通りマスフローコントロー
ラ３０３によって流量調節された酸素ガスをオゾン発生
器３０５に導入して作る。ＴＥＯＳガス導入管３１７か
らＴＥＯＳガスを、オゾン導入管３１８からオゾンを、
それぞれシャワーインジェクター３１２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ー３１２に
設けられた多数の細孔３１３から基板３０９に向かって
吹き付けられる。基板３０９はサセプター３１０上に装
着されており、サセプター３１０はヒータ３１１によっ
て３５０℃前後に加熱されている。シャワーインジェク
ター３１２から、加熱された基板３０９上に、ＴＥ０１
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、従来のオゾンを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シリコン酸化膜を形成す
る気相成長装置では、原料ガスであるＴＥ０１とオゾン
をシャワーインジェクターで混合し、加熱した基板上へ
吹き付け、熱化学反応のみを利用して堆積する構造とな
っていた。

第４図は光化学反応を用いて酸化膜を形成する従来の光
化学気相成長装置の略構造縦断面図を示す。本例では１
反応室４１３は真空シールされており、メカニカルブー
スターポンプ４１５とロータリーポンプ４１６によって
真空排気されている。反応ガスとしては、シランガス及
び酸素ガスが用いられ、それぞれバルブ４０１．４０２
を通りマスフローコントローラ４０５．４０６によって
流量調節され、反応室４１３へ導かれる。反応室内のサ
セプタ４１１に装着された基板４１２はヒータ４１４で
約２５０℃に加熱されており、反応室の一部に設けられ
た紫外線透過窓４１０を通して、ランプ室４０７内の紫
外線ランプ４０９から発生する紫外光を照射されている
。−殻内に、このような構造では、紫外線透過窓４１０
にも酸化膜の堆積が起り、紫外線透過窓の透過率を減少
させるため、窒素ガスをマスフローコントローラ４０４
で流量調節し、紫外線透過窓４１０の近くに導入し。

反応ガスが紫外線透過窓に到達するのを防止している。

また、４０３はシランガスを開閉制御するバルブである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した第３図に示す従来のオゾンを反応室に輸送して
他の原料ガスと反応させることにより。

シリコン酸化膜を形成する気相成長装置では、原料ガス
であるＴＥ０１とオゾンをシャワーインジェクターで混
合し、加熱した基板上へ吹き付け、熱化学反応のみを利
用して堆積する構造となっていた。

このため、堆積温度をオゾンが十分分解する温度（約３
５０℃）以北にする必要があるという欠点があった。ま
た、第４図に示すよう従来の光化学気相成長装置では、
紫外線ランプから発射されろ紫外光が窓材や、窓の曇り
、窒素ガス、酸素ガス等に吸収されるため、基板表面に
到達する紫外光が非常に弱くなる場合が少なくなかった
。また、低圧水銀ランプなどが光源として用いられるこ
とが多かったが、出力が小さく、堆積速度が小さくなる
という欠点があった。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来のオゾンを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、シリコン酸化膜を形成する気
相成長装置では、光化学気相成長装置に対し、本発明は
反応室部分の外部で生成した高濃度オゾンガスを基板表
面付近で紫外光の助力によって分解し、高濃度の酸素原
子あるいは酸素ラジカルを基板表面に供給することで、
原料ガスの分解並びに膜の堆積を低温でも可能にし、必
要ならば、基板表面にも紫外光を照射することにより、
良質なシリコン酸化膜の形成を可能にできるという相違
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１本発明はシリコン酸化膜等を
形成する化学気相成長装置において、オゾンを生成させ
て供給するとともにその他の膜形成原料ガスを供給する
ガス供給機構と、オゾンとその他の膜形成原料ガスとを
被覆されるべき基体表面付近まで隔離されたまま供給す
るガス供給ノズルと、該ガス供給ノズル内のオゾン供給
部に紫外光を供給する光学系とを有するものである。ま
た前記気相成長装置が常圧気相成長装置であって、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
体からなり、前記光学系の発する紫外光が前記基体表面
に照射される構造となっている、また前記ガス供給ノズ
ルがスリット状の隙間を持つ複数の分散板からなり、前
記紫外線光源の紫外光は前記基体表面には照射されない
構造となっているものである。

〔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を示す略構造縦断面図である
。本実施例は原料ガスとしてモノシラン（Ｓｉｌｌ、）
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。本例ではバルブ１０１を通りマスフロー
コントローラ１０４により流量調節された酸素ガスをオ
ゾン発生器１０９に導き、０．１〜１０％のオゾンを含
む酸素ガスを作り、ディスバージョンヘッド１１５の中
央の隙間に送られる。窒素ガスあるいはアルゴンガスで
希釈されたモノシランガスは、マスフローコントローラ
１０５で流量調節され、マスフローコン１−ローラ１０
６で流量調節された窒素ガスと混合されて、ディスバー
ジョンヘッド１１５の左右の隙間に送られる。ディスバ
ージョンヘッド１１５の中央の隙間には、低圧水銀ラン
プ１１１が設置されている。反射板１１０を備えた低圧
水銀ランプ１１１の両側をすり抜けたオゾン含有酸素ガ
スは低圧水銀ランプの発する紫外光によって分解され、
反応性の高い酸素ガスとなって、基板１１２に吹き付け
られる。希釈されたモノシランガスはほとんど反応性の
高い酸素ガスと混合されずに基板１１２の表面に吹き付
けられる。基板１１２はヒータ１１４上に設けたサセプ
タ１１３上で２５０℃前後の温度に保たれている。基板
１１２の表面では反応性の高い酸素ガスと希釈されたモ
ノシランガスが混合され、紫外光と２５０’　Ｃの熱に
よってシリコン酸化膜が堆積される。又、１０２，１０
３，１０７，１０８はバルブ、１０６は排気口である。

本実施例では反応室が常圧なので、ガスの流れが安定し
て作れる。ディスバージョンヘッド１１５の中央の隙間
から基板に吹き付けられる酸素ガスは、モノシランを含
んだガスと混じり合うことばない。これによって、低圧
水銀ランプの表面にシリコン酸化膜を堆積させることな
く、基板１１２の表面に紫外光を照射することができ、
良質の酸化膜を得ることができる。また、オゾン発生器
１０９では１０％以上の高濃度オゾンが発生されるため
。

大きな堆積速度が得られる。

尚、本実施例は原料ガスとしてモノシランを用いたが、
モノシラン以外のシリコン含有原料ガスを用いても同様
の結果が得られることは言うまでもない。

（実施例２）第２図は本発明の実施例２を示す略構造縦断面図である
。本実施例は、ＴＥ０１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。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２０４によって恒温容器２１０に導き、恒温容器２
１０内にいれたＴＥ０１２１１をバブリングすることに
より、ＴＥＯＳガスを発生させる。発生したＴＥＯＳガ
スは恒温配管を通って、ノズル集合体２２５の中央の隙
間２１５に輸送される。次に、マスフローコントローラ
２０６によって流量調節された酸素ガスがオゾン発生器
２１２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、ノズル集合体２２５の左右の
隙間２１７に輸送される。以上のように、ノズル集合体
２２５は５つの隙間を有する構造となっており、中央の
隙間２１５にＴ　Ｅ　ＯＳガス、その両側の隙間に２１
６にマスフローコントローラ２０５によって流量制御さ
れた分離用窒素ガスを、更にその外側の隙間２１７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２２２はヒータ２２４
上に密着して設けられたサセプタ２２３上に装着され、
２００〜３００℃に加熱されている。本実施例の場合は
、低圧水銀ランプ２２０はオゾン含有酸素ガスを流す左
右の外側の隙間２１７の中に設けられており、反射板２
１９を備えた紫外線ランプ２２０が発する紫外光が直接
基板２２２に照射されない構造となっている。

排気ガスはメツシュ状排気ガイガイド２２１に導かれて
排気口２１３に集められる。また、排気強度は可変バル
ブ２１８によって調節される。また、２０１．２０２．
２０３，２０７，２０８，２０９はバルブ、である。

本実施例によれば、紫外線ランプ２２０によってオゾン
が活性酸素原子に効率良く分解されるため、基板２２２
が２００℃〜３００℃の比較的低温に保持されているに
も拘らず、基板２２２の表面には高濃度の活性酸素原子
が供給される。このため、基板２２２上では隙間２１５
から供給されるＴＥＯＳガスが十分分解酸化され、良質
の酸化膜が大きな堆積速度で形成される。また、本実施
例では紫外光が基板に直接照射されないため、紫外光照
射によるデバイスの損傷等が生じ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、装置の一部分でオゾンを
生成し、該オゾンと、その他の膜形成原料ガスとが、被
覆されるべき基体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
ズルを有し、該ガス供給ノズル内のオゾン供給部分に紫
外線光源を有するか、または、該ガス供給ノズルの外部
からノズルのオゾン供給部分に紫外光を導く紫外光光学
系を有するため、反応室部分の外部で生成した高濃度オ
ゾンガスを、基板表面付近で、紫外光の助力によって分
解し、高濃度の酸素原子あるいは酸素ラジカルを基板表
面に供給することで、原料ガスの分解並びに膜の堆積を
低温でも可能にし、必要ならば、基板表面にも紫外光を
照射することにより、良質な、シリコン酸化膜の形成を
可能にする効果がある。

【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。第４図は従来例を示す縦断面図である。１０９．２１２・・・オゾン発生器１１１・・・低圧水銀ランプ１１３．２２３・・・サセプタ１１５・・・ディスバージョンヘラ２１０・・・恒温容器 −ラ１１０．２１９・・・反射板１１２．２２２・・・基板１１４．２２４・・・ヒータド　１１６，２１３・・・排気口２１１・・・ＴＥ０１２１４・・・排気ガスガイド２１６・・・隙間２１８・・・可変バルブ２２１・・・メツシュ状排気ガイ２２５・・ノズル集合体２１５・・・隙間（中央）２１７・・・隙間（外側）２２０・・・紫外線ランプガイド

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリコン酸化膜等を形成する化学気相成長装置に
おいて、オゾンを生成させて供給するとともにその他の
膜形成原料ガスを供給するガス供給機構と、オゾンとそ
の他の膜形成原料ガスとを被覆されるべき基体表面付近
まで隔離されたまま供給するガス供給ノズルと、該ガス
供給ノズル内のオゾン供給部に紫外光を供給する光学系
とを有することを特徴とする化学気相成長装置。
（２）前記気相成長装置が常圧気相成長装置であって、
前記ガス供給ノズルが、スリット状の隙間を持つ分散板
集合体からなり、前記光学系の発する紫外光が前記基体
表面に照射される構造となっていることを特徴とする請
求項（１）項記載の化学気相成長装置。
（３）前記ガス供給ノズルがスリット状の隙間を持つ複
数の分散板からなり、前記紫外線光源の紫外光は前記基
体表面には照射されない構造となっていることを特徴と
する請求項（２）項記載の化学気相成長装置。