JPH03126877A - 光励起ｃｖｄ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〕 本発明は光励起ＣＶＤ装置に係り、特に成膜特性、膜質
、スルーブツトの向上、窓曇りと塵芥の低減及びメンテ
ナンスの容易化を実現するのに好適な光励起ＣＶＤ装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の光励起ＣＶＤ装置は第２図に示すように反応ガス
導入口３からの反応ガスは、低圧水銀ランプ１の紫外光
によって発生したラジカルが反応し、赤外線ランプ５に
よって加熱された基板上１０に酸化シリコン、窒化シリ
コン及び非晶質シリコン等の堆積膜が形成され、未反応
ガス等は排気口１２から排気される。

従来の装置では、装置本体が反応容器１４になっている
ため、装置内壁（装置側面、光入射窓１３ｂ等）に膜質
の不良な付着物が堆積し、この（寸着物が運転中に剥離
し、塵芥の発生原因となる。

また装置内壁の付着物は大気開放を行わなければ除去で
きないために、−度大気開放を行うと、大気からの塵芥
の侵入、ＨｚＯ及び０２等の吸着ガスによる装置内壁の
汚染が生じ、スルーブツトの低減を引き起し、メンテナ
ンスに長時間かけなければならない。さらにＨ！Ｏ及び
０２等の吸着ガスは光ＣＶＤ装置で形成される酸化シリ
コン、窒化シリコン及び非晶質シリコンの膜質を劣化さ
せるまた、第２図に示す従来装置では光透過窓１３ｂの
曇り防止対策がなされておらず、窓曇りによりミクロン
オーダーのＪｙ成膜膜が不可能となっている。さらに紫
外光の光源である低圧水銀ランプ１が反応容器１４の外
に設置されているため、基板１０上での紫外線強度が低
く、高速成膜が難しい。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
特開昭５９−２１５７３１号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来の光励起ＣＶＤ装置では、窓曇りによる成
膜速度の低下、塵芥の発生、スループット、膜質、メン
テナンス等について充分な配慮がされておらず、実際の
デバイス作成には適用困難であるという問題があった。

本発明の目的は、上記した問題点を解決し、実用機とし
ての通用が可能な光励起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〕

上記した目的は、上面に光透過板を備え、側面に反応ガ
ス吹出口が多孔質体からなるノズルを有するインナチャ
ンバを装置本体内に着脱自在に設置（すなわち、カセッ
ト式）することによって達成される。

多孔質体として、セラミックス焼結体が好適に使用され
、ノズルは、装置本体を貫通するチューブに連通され、
このチューブの途中にコネクタが介設される。

〔作用〕

反応ガスは、セラ旦ツクスの焼結体等からなる多孔質体
からインナチャンバ内に乱れや偏流を生じることなく整
流されて吹き込まれる。したがって、ノズルを上下２段
にすれば、整流された上段のガス流と整流された下段の
ガス流を形成し、ガスの乱れ等による混合拡散がなく、
上段のガス流によるパージ効果により下段の反応ガスの
拡散を抑制してインナチャンバの光透過板の曇りが低減
させる。

また、インナチャンバの光透過窓の曇りが生じた場合、
インナチャンバ側壁等に付着物が堆積した場合には、装
置本体からインナチャンバを取り出し、曇りの原因とな
る付着物や側壁面の付着物が除去されて装置本体にセッ
トされる。したがって、装置内の付着物を基板の堆積膜
に混入することを防止できる。装置本体内にインナチャ
ンバを取り付け、取り外す作業は、例えば、装置本体の
上面の蓋を開放し、コネクタを着脱することによって達
成可能であり、メンテナンスが容易となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の光励起ＣＶＤ装置の一実施例を示す概
略的構成図である。

この光励起ＣＶＤ装置は、上部に密封可能な上蓋１４ａ
を有する反応容器上４を備え、この反応容器Ｉ４内は中
央に円形状の切欠部を有する区画板１４ｂによってイン
ナチャンバ２を内蔵する反応室と赤外線ランプ５を内蔵
する加熱室とに区画されている。

インナチャンバ２はチャンバ上部が合成石英からなる光
透過板１３ａからなり、チャンバ側壁の一方側は整流ｖ
ｉ６，７を有するガス吹出口を形成し、チャンバ側壁の
他方側は開口されており、光透過窓板１３ａの端部がチ
ャンバ外壁１４ｃに設けられた係止部材１４ｄに係止し
た状態で反応室３１４のチャンバ外壁１４ｃによってチ
ャンバを構成するようになっている。

整流板６，７は、微細な連通孔を有する多孔室体からな
っている。この多孔体としては、例えば、ステンレス等
の金属粒子若しくはセラくツクス粒子の焼結体又はフッ
素樹脂（例えば、テフロン）等の耐熱性樹脂で形成され
たものが有効である。

そして、多孔体における平均粒径は目詰りを防止する点
から０．１μｍ以上、所定のガスを整流化させる点から
１ｍ以下とすることが望ましい。

整流板６と整流板７は、それぞれステンレス鋼等の板材
によって区画されたノズル６ａ、７ａを備えており、ノ
ズル６ａはフレキシブルチューブＩ５を介して反応容器
１４のチャンバ外壁１４ｃの外部に設置される反応ガス
供給装置（図示せず）に連通している。また、ノズル７
ａはフレキシブルチューブ１６を介して、反応容器１４
のチャンバ外壁１４の外部に設置される反応ガス供給装
置（図示せず）に連通している。そして、フレキシブル
デユープ１５．１６にはいずれもコネクタ１７．１８が
設置されている。上Ｍ　１４　ａの下面側には複数本の
低圧水銀ランプエが設置され、上蓋１４ａの開閉動作に
低圧水銀ランプｌが追従するようになっている。なお、
基板１０は昇降回転機構を備えた回転テーブル１１上に
セットされるようになっている。

第１図において、先ず、インナチャンバ２内の回転テー
ブルＩＩ上に基板１０（例えばＳｉ及びＧａＡｓ）を載
置させ、インナチャンバ２及び反応容器１４を１０−’
〜１０−”Ｔｏｒｒまで排気した後、赤外線ランプ５を
点灯し、所定の温度３００°Ｃまで加熱する。次に、フ
レキシブルチューブ１５ノズル６ａを経て整流板６より
０２とＮ２の混合ガスを整流する。また、フレキシブル
チューブ１６、ノズル７ａを経て整流板７より５ｉＨｎ
とＮ２との混合ガスを整流し、かつ、整流板６及び７よ
り出るガスの線速度を同一にする。ガス導入前からあら
かじめ点灯して置いた低圧水銀ランプｌの紫外光により
、０２は励起され、Ｓ　ｉ　Ｈ４と反応し、基板１０上
にＳｉｎ、が形成される。このように形成されたＳｉ０
ｇ膜は基板温度が３００℃と低いにもかかわらず、ウニ
・ントエ・ンチによる緻密性の評価、絶縁耐圧、屈折率
等から同一温度の熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤによる膜よ
りも良質膜であった。

このような良質膜になる理由として、次のことが考えら
れる。（ａ）低圧水銀ランプの内蔵化により光強度が大
となる（ｂ）ガス吹き出しノズルに焼結板による微細孔
の多孔板を用いている。

この場合、−ｉにノズルからのガスや流体の流量はノズ
ル前後での圧力差の２分の１乗に比例する。したがって
、吹き出し口を形成する整流板６゜７の前後の圧損が大
きい。このためノズル６ａ。

７ａ内のガス圧力はほぼ一定値となり、多孔板で形成さ
れたガス吹き出し口から吹き出すガスの流速は多孔体面
で一様となり、偏流は起こらない。

さらに多孔体表面には多数の孔を有するのでそれらの孔
から吹き出すガスの流速は極めて小さい。

しかも各孔が極めて近接しているので各孔間に存在する
デッドスペースが相対的に小さくなり、ガスの乱れが生
じにくい。その結果、多孔板より吹き出すガスは乱れや
偏りがなく、整流されたものとなる。

したがって、ノズル６ａからのガスは整流された上段の
ガス流れ、ノズル７ａからのガスは整流された下段のガ
ス流れをそれぞれ形成する。この場合、上段のガス流れ
と下段のガス流れとのガス境界層でスリップの発生を防
止するために、上段のガス流れと下段のガス流れのそれ
ぞれの線速度が同じになるようにノズル６ａ、７ａにそ
れぞれ供給されるガスの供給量が調整される。

したがって、上段ノズル６ａから出た０２ガスのインナ
チャンバ内の濃度分布がなく、均一である。（Ｃ）一方
では下段のノズル７ａから出たガスの、例えば、５ｉＨ
ｎ濃度が上記理由より均一であり、ストイキオメトリ−
からのずれの少ないＳｉ０ｇ膜が形成されるためである
と考えられる。

また、低圧水銀ランプの内蔵化により光強度が大きくな
り、酸膜速度４０ｒｎ／ｓｉｎという高速化が実現でき
、スルーブツトが向上した。

上記した実施例において、インナチャンバ２の光透過板
１３ａ、や側壁に付着物の堆積した場合、上蓋１４ａを
開放し、コネクタ１７．１８を離脱させ、反応容器（装
置本体）１４の上方からインナチャンバ２を取り出す、
そしてインナチャンバ２を洗浄した後、反応容器２内に
設置する。

この場合、インナチャンバ２のノズル７ａ側を区画板１
．４ｂ上に載置し、光透過板１３ａを係止部材１４ｄ上
に係止した後、コネクタ１７．１８を接続し、上Ｍ１４
ａを閉じて密封する。

このように、内蔵した反応容器のカセント化により反応
容器の洗浄が容易となり、塵芥の発生を抑制できると共
にメンテナンス時間の短縮が図れた。

上下２段の焼結多孔板からなる整流板６，７によりガス
流れを整流した後に、紫外光で励起された酸素の基板１
０への拡散により、Ｓ　ｊ　Ｏｚが形成される。このた
め、ガスの乱れによる混合拡散がない上に、上段ガスの
パージ効果により光透過板１３ａへのＳｉＨ４の移動が
抑制され、窓曇りが防止できる。その結果、膜厚１．５
μｍのミクロオーダの成膜が可能となり、また窓ガラス
の交換なしに、膜厚の再現性を±３％以内にすることが
できた。

さらに、第１図において、先ず、インナチャンバ２内の
回転テーブルｌｌ上に基板１０を載置させ、インナチャ
ンバ２及び反応容器１４を１０−ｓ〜１０−”Ｔｏｒｒ
まで排気した後、赤外線ランプ５を点灯し、所定の温度
３００℃まで加熱する０次に、整流板６よりＮＨ，とＮ
ｔの混合ガスを整流する。

また、整流［７より５ｔＨ４とＮ２との混合ガスを整流
し、かつ、整流板６及び７より出るガスの線速度を同一
にする。ガス導入前からあらかじめ点灯して置いた低圧
水銀ランプ１の紫外光により、ＮＨ，は励起され、５ｉ
Ｈｎと反応し基板工０上にＳｉＮが形成される。基板温
度３００°Ｃと低いにもかかわらず、緻密性の評価、絶
縁耐圧、屈折率等から、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤに比
べ良質膜であった。

なお、酸化性ガスとしてＨ，Ｏ又はＮ２．Ｈ２゜Ｈｅ、
Ａｒのいずれかで希釈したＨ２０混合ガスと、５ｉＨａ
、Ｓｉｚ　Ｈｂ、Ｓｉ＊　Ｈａのいずれか又はＮ、、Ｈ
ｚ、Ｈｅ、Ａｒのいずれかで希釈したＳ　ｉ　Ｈａ　、
Ｓ　１　ｚ　Ｈｈ、　　Ｓ　ｉ　３　Ｈｓとの組み合せ
においても上記と同様な結果を得ることができる。

また、本発明において、低圧水銀ランプ１以外にも、超
高圧水銀ランプ、キセノン（Ｘｅ）アークランプ、ハラ
イドランプを使用することができ、低圧水銀ランプ、超
高圧水銀ランプ、キセノン（Ｘｅ）アークランプ、ハラ
イドランプはそれぞれ単独に使用してもよく、またはこ
れらのランプを併用した複合ランプを使用することもで
きる。

【発明の効果〕

以上のように本発明の光励起ＣＶＤ装置によれば、光入
射窓の窓曇り防止が可能となり、かつ、反応室内の塵芥
の発生が防止されて成膜特性、膜質が向上するので、例
えばＬＳ　Ｉ、Ｉ［Ｉ−Ｖ族化合物半導体デバイスの作
成プロセス等への適用に拡大でき、しかも、光源の光利
用効率が向上するため、反応ガスの消費を低減でき、高
速成膜、均−成膜の向上によって、高スルーブツト化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光励起ＣＶＤ装置の一実施例を示す概
略的構成図、第２図は従来の光励起Ｃ■Ｄ装置の概略的
構成図である。 １・・・・・・低圧水銀ランプ、２・・・・・・インナ
チャンバ（カセット型内蔵反応容器）、５・・・・・・
赤外線ランプ、６・・・・・・整流板（焼結多孔板）、
７・・・・・・整流板ゲート、１０・・・・・・基板、
１１・・・・・・回転テーブル、１２・・・・・・排気
口、１３・・・・・・光透過板、１４・・・・・・反応
容器（装置本体）、１５．１６・・・・・・フレキシブ
ルチューブ、１７．１８・・・・・・コネクタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光励起による化学反応を利用した光励起ＣＶＤ装
   置において、上面に光透過板を備え、側面に反応ガス吹
   出口が多孔質体からなるノズルを有するインナチャンバ
   を装置本体内に着脱自在に設置したことを特徴とする光
   励起ＣＶＤ装置。
2. （２）前記ノズルは、装置本体を貫通するチューブに連
   通され、該チューブの途中にコネクタが介設されている
   ことを特徴とする請求項（１）記載の光励起ＣＶＤ装置
   。
3. （３）前記多孔質体がセラミックスの焼結体からなるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の光励起ＣＶＤ装置。