JPH04163911A - 光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】 〔概要〕 紫外線からシンクロトロン放射光によるＸ線領域を含め
たあらゆる光源による光ＣＶＤ装置に関し、 光学窓又はスリット上への薄膜形成を防止することによ
り、試料上への薄膜形成の制御性、及び薄膜の品質の安
定性を良好とすることを目的とし、表面に薄膜が形成さ
れるべき試料が内部に配され、薄膜材料の成分を含む材
料ガスを供給する材料ガス導入管と排気ガスを排出する
排出管とを設けた反応室と、該反応室の外部に設けてあ
り、該試料を照射する光源とを具備してなる光ＣＶＤ装
置において、前記光源からの光か光学窓又はスリットを
通って入射する開口を有した隔壁によって仕切られ１、
外部より供給された前記薄膜の形成に関与しない保護用
ガスにより満たされ、前記反応室内の圧力よりも高圧と
された反応保護室を、前記反応室と前記光学窓との間、
又は前記反応室と前記スリットとの間に設けるように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ＣＶＤ装置に係り、特に紫外線からシンクロ
トロン放射光によるＸ線領域を含めたあらゆる光源によ
る光ＣＶＤ装置に関する。

近年、光反応技術が半導体装置等の製造に用いられるか
、その中で特に光ＣＶＤ方法（光エネルギを利用した薄
膜の化学蒸着法）は、反応エネルギに紫外線からシンク
ロトロン放射光に至る幅の広い光のエネルギを借りるこ
とによって低温且つ低エネルギの条件下で半導体基板上
に半導体薄膜を成長させるものであり、この技術か注目
されている。そして品質の良い薄膜が安定して形成され
る光ＣＶＤ装置か要望されている。

〔従来の技術〕

第３図、第４図に従来の光ＣＶＤ装置の一例の構成図を
示す。

第３図に示す光ＣＶＤ装置ｌは紫外線光源を使用した光
ＣＶＤ装置の例である。図中、２は薄膜形成される基板
であり、加熱ヒータ３か内設された試料台４上に固定さ
れている。この基板２及び試料台４は、薄膜材料の成分
を含んだ材料ガス５か供給される材料ガス導入管６と、
材料ガス排出管７とを設けたケーシング８内に設置され
ている。

９は紫外線の光源であり、光源９から発生した紫外線Ｉ
Ｏはケーシング８に設けられた光学窓ＩＩを通ってケー
シング８内の上記材料ガス５を光分解し、光分解によっ
て生成される生成物か基板２上に薄膜形成される構成で
ある。

第４図に示す光ＣＶＤ装置２０はシンクロトロン（ＳＲ
）放射光を使用した光ＣＶＤ装置の例である。基板２１
が固定される部分の構成は大略第３図に示した光ＣＶＤ
装置ｌと同等であり、加熱ヒータ２２を内設した試料台
２３に基板２１か固定されている。

ＳＲ放射光２８の光源である電子蓄積リング２９は高真
空下で作動するため、その周囲を高真空室３０とし、数
Ｔｏｒｒである低真空状態の上記反応室２６との間に複
数のスリット３１．３２゜３３を設け、そのスリット３
１，３２．３３で構成される差動排気室３４．３５に差
動排気口３６゜３７を設けて圧力のバランスを取ってい
る。

このうち一番基板２１側のスリット３３と、基板２１側
のケーシング２６で形成される空間を反応室２６とし、
材料ガス５か供給される材料ガス導入管２４と、材料ガ
ス排出管２５とが基板２１の近傍位置に設けられている
。基板２１上に薄膜が形成される過程は上述した光ＣＶ
Ｄ装置１と同じであり、ＳＲ放射光２８により光分解さ
れた材料ガス５の薄膜成分が基板２１上に薄膜形成され
る。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記光分解による薄膜の形成は、光か照射され、しかも
材料ガス５か触れる基板２，２１の上面のような所だけ
ではなく、光の照射かなく材料ガス５だけが触れている
場所においても進む。従って、光ＣＶＤ装置１において
は光学窓１１の内面１１ａにも薄膜か形成され、これに
よって光学窓１１か汚れてしまう。また光ＣＶＤ装置２
０においてはスリット３１，３２．３３の内側面３１　
ａ。

３２ａ、３３ａにも薄膜が形成され、スリット３１．３
２．３３の形状を変化させたりスリット３１．３２．３
３を塞いだりしてしまう。その結果、紫外線１０及びＳ
Ｒ放射光２８の条件か変化し、薄膜形成の制御性や薄膜
の品質の安定性に影響を与えるといった問題が発生する
。

そこで本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光学窓
又はスリット上への薄膜形成を防止することにより、基
板上への薄膜形成の制御性、及び薄膜の品質の安定性を
良好としうる光ＣＶＤ装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、 表面に薄膜が形成されるべき試料か内部に配され、薄膜
材料の成分を含む材料ガスを供給する材料ガス導入管と
排気ガスを排出する排出管とを設けた反応室と、該反応
室の外部に設けてあり、該試料を照射する光源とを具備
してなる光ＣＶＤ装置において、 前記光源からの光が光学窓又はスリットを通って入射す
る開口を有した隔壁によって仕切られ、外部より供給さ
れた前記薄膜の形成に関与しない保護用ガスにより満た
され、前記反応室内の圧力よりも高圧とされた反応保護
室を、 前記反応室と前記光学窓との間、又は前記反応室と前記
スリットとの間に設けるように構成する。

〔作用〕

試料か設けられている反応室においては、材料ガスが試
料上に供給され、排気ガスか排出管より排出される。一
方、光学窓又はスリット側に形成された反応保護室内は
保護用ガスか供給されて反応室内の圧力よりも高い圧力
が維持されている。

よって保護用ガスは反応保護室を形成する隔壁に設けら
れた開口を通って反応保護室よりも低い圧力の反応室に
流れ、排気ガスと共に排出管から排出される。また、材
料ガスは圧力の高い反応保護室内に入り込むことかでき
ず、従って材料ガスは光学窓又はスリットに接触するこ
とかできない。

更に光源から出た光は、光学窓又はスリット及び隔壁に
設けられた開口を通って試料に照射されるため、反応保
護室を形成する隔壁は試料上への光の照射の妨げとはな
らない。

〔実施例〕

第１図は本発明になる光ＣＶＤ装置の一実施例の構成図
を示す。

同図の光ＣＶＤ装置４０は、紫外線光源を使用した光Ｃ
ＶＤ装置の一実施例である。

図中、４１は薄膜形成される基板であり、加熱ヒータ４
２が内設された試料台４３上に固定され、薄膜形成に最
適な温度条件に開園されている。この基板４１及び試料
台４３は共に、ケーシング４４の内部に設けられている
。

ケーシング４４の外部てあり、ケーシング４４を形成す
る壁の一部を挟んで基板４１の薄膜形成面４１ａと対向
する位置には紫外線４６の光源４５が設けられている。

そして、光源４５と基板４１に挟まれたケーシング４４
を形成する部分には、光源４５から出た紫外線４６を透
過する光学窓４７か設けられている。

ケーシング４４内の上記光学窓４７と基板４１の間には
、中央部に紫外線通過開口４８を設けた隔壁４９か紫外
線４６の進行方向（図中矢印Ａで示す）に対して垂直に
設けられており、ケーシング４４内は基板４１及び試料
台４３を設けた反応室５０と、上記光学窓４７の内面４
７ａを含んで構成される反応保護室５１との２つの区画
に分割される。

反応室５０を形成するケーシング４４のうち、基板４１
の端面４１ｂに略対向する部位には、薄膜材料の成分を
含んだ材料ガス５２が供給される材料ガス導入管５３が
接続されいる。この材料ガス５２は、例えば形成する薄
膜かシリコン（Ｓｉ）である場合、（ＳｉＨ４＋　Ｈｅ
）等の薄膜成分か化合物として含まれる合成ガスであり
、ヘリウム（Ｈｅ）等のキャリアガスと混合されたガス
である。

基板４１を挟んで上記材料ガス導入管５３と反対側のケ
ーシング４４上の部位には排気ガス５４を排出する排出
管５５か設けられている。

更に、材料ガス導入管５３が接続されているケーシング
４４の面と同一面上であり、上記反応保護室５１を形成
するケーシング４４上の部位には、保護用ガス５６を反
応保護室５１内へ供給する保護用ガス導入管５７か接続
されている。この保護用ガス５６は、上記材料ガス５２
のうちキャリアガスとして使用されていたＨｅガスであ
り、後述する光分解反応に影響しないガスである。

次に光ＣＶＤ装置４０の作用について説明する。

試料台４３上の基板４１は加熱ヒータ４２により加熱さ
れ、基板４１上の薄膜形成に最適な温度か維持されてい
る。材料ガス導入管５３からは上記の如く薄膜の材料と
なる成分を含んだ材料ガス５２が、基板４１の薄膜形成
面４１ａ上を流れるように吹きつけられている。

反応室５０内は数Ｔｏｒｒである。

一方、光源４５から出た紫外！４６は、光学窓４７を通
過し、更に隔壁４９の紫外線通過開口４８を通過して薄
膜形成面４１ａ上に照射される。

そして薄膜形成面４１ａ上の材料ガス５２は上記紫外線
４６により光分解され、この分解によって生成される薄
膜成分か基板４１の薄膜形成面４１ａ上に堆積し薄膜が
成長する。

反応保護室５１内は保護用ガス導入管５７より保護用ガ
ス５６が供給され、保護用ガス５６で充満した状態であ
る。この保護用ガス５６は、材料ガス５２よりも数Ｔｏ
ｒｒ高い圧力で反応保護室５１内に供給されており、こ
れによって反応保護室５１内の圧力は、基板４１が設け
られている反応室５０内の圧力よりも数Ｔｏｒｒ高い圧
力、例えば約１０Ｔｏｒｒに維持されている。

このため、反応保護室５１から溢れ出た保護用ガス５６
は、上記紫外線通過開口４８を通って圧力の低い反応室
５０内に流れ込み、基板４Ｉ上を通過し光分解か行われ
た後の排気ガス５４と共に排出管５５から排出される。

このように、圧力を高めた反応保護室５１をケーシング
４４内の光学窓４７側に設けることにより、反応室５０
内に供給された材料ガス５２は、より圧力の高い反応保
護室５１内に進入することかてきない。従って、材料ガ
ス５２は光学窓４７の内面４７ａに接することができず
、従来のように光学窓と材料ガスか接することによって
光学窓上に薄膜が形成されてしまうことが防止される。

第２図に本発明の光ＣＶＤ装置の他の実施例の構成図を
示す。

同図に示す光ＣＶＤ装置６０は、シンクロトロン（ＳＲ
）放射光を使用した光ＣＶＤ装置における実施例である
。基板６１が固定される部分の構成は、大略第１図に示
した光ＣＶＤ装置４０と同等であり、加熱ヒータ６２を
内設した試料台６３に基板６１か固定されている。

基板６Ｉは、筒状のケーシング６４内の一端部に、基板
６１の薄膜形成面６１ａをケーシング６４の長手方向に
向けて設けられており、本実施例の光源である電子蓄積
リング６５か上記薄膜形成面６１ａと対向するようにケ
ーシング６４内の他端部に設けられている。

この電子蓄積リング６５は、高真空状態においてＳＲＲ
射光６６を発生する構成であり、逆に基板６１が設けら
れている部分は、作業性を良くするために大気圧もしく
は低真空状態である。そのため、電子蓄積リング６５の
周囲を高真空室６７とし、低真空状態の基板６１の周囲
部との間に複数のスリット６８，６９．７０を設けてい
る。そしてスリット６８，６９．７０で構成される差動
排気室７１．７２を差動排気ロア３．７４により上記高
真空と低真空の中間の所定の真空状態に維持することに
より装置全体の圧力のバランスを取っている。

ケーシング６４内の一番基板６１に近いスリット７０と
基板６１との間の空間には、上述した第１の実施例と同
様、中央部にＳＲ放放射光通開開ロア５設けた隔壁７６
がＳＲＲ射光６６の進行方向（図中矢印Ｂで示す）に対
して垂直に設けられている。そしてこの隔壁７６により
スリット７０と基板６１の間のスペースは、基板６１及
び試料台６３が設けられている反応室７７と、スリット
７０側に形成される反応保護室７８との２つの区画に分
割されている。

反応室７７を形成するケーシング６４には、第１実施例
と同様に材料ガス７９を供給する材料ガス導入管８０と
排気ガス８１を排出する排出管８２が夫々設けられてお
り、また反応保護室７８を形成するケーシング６４には
、保護用ガス８３を供給るす保護用ガス導入管８４が設
けられている。

上記構成の光ＣＶＤ装置６０における反応室７７内での
光分解反応は、上記光ＣＶＤ装置４０において紫外線４
６を用いた反応と同じてあり、試料６１上に供給された
材料ガス７９か光分解されて薄膜が薄膜形成面６１ａ上
に形成され、更に光分解された後の排気ガス８１か排出
管８２から排出される。

反応保護室７８内は、第１実施例同様上記材料ガス７９
よりも数Ｔｏｒｒ高い圧力で保護用ガス８３が供給され
、反応保護室７８内は反応室７７の圧力よりも数Ｔｏｒ
ｒ高い圧力か維持されている。

図中、９０乃至９５は薄膜形成時の保護用ガス８４の流
れを示したものである。本実施例の光ＣＶＤ装置６０に
おいては、電子蓄積リング６５と基板６１の間に開口形
状のスリット６８，６９゜７０が設けられており、しか
も電子蓄積リング６５に近づくにつれて圧力が低下した
構成である。

従って、同図に示すように保護用ガス８３は、反応室７
７内に流れ込む保護用ガス９２．９３の他にも差動排気
室７１．７２内に流れ込む保護用ガス９］、９４．９５
か存在する。

ここで、上述したように反応室７７は差動排気室７２よ
りも高い圧力であることから、差動排気室７１．７２内
に流れ込む保護用ガス９１，９４゜９５は反応室７７内
に流れ込む保護用ガス９２゜９３よりもその流量か多く
なる。従って本実施例の保護用ガス８４の圧力は、第１
実施例に示す保護用ガス５６の圧力よりも更に高く調整
することか必要であり、これにより上記差動排気室７１
゜７２内への流れ込みかあっても、反応保護室７８の圧
力は反応室７７の圧力よりも常に数Ｔｏｒｒ高くなるよ
うに維持される。

このように保護用ガス５６の圧力を調整することにより
、反応室７７に供給された材料ガス７９は高い圧力か維
持されている反応保護室７８内に入り込むことができず
、第１．実施例同様材料ガス７９は上記スリット６８，
６９．７０に接することができない。よってスリット６
８，６９．７０は、薄膜の堆積により形状か変化したり
塞かれてしまうことか防止される。

以上、光ＣＶＤ装置４０．６０の２つの実施例で説明し
たように、基板４１と光源４５との間に光学窓４７を設
けている光ＣＶＤ装置４０においては光学窓４７上に薄
膜か形成されてしうまことが防止され、基板６１と光源
６５との間にスリブ１−６８．６９．７０を設けている
光ＣＶＤ装置６０においてはスリット６８，６９．７０
の形状が変化したり塞がれてしまうことか防止され、そ
の結果、基板２１．６１上への薄膜形成の制御性、及び
薄膜の品質の安定性を良好とすることかできる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、紫
外線やＳＲ放射光以外の光を用いた光ＣＶＤ装置であっ
ても本発明は有効に作用する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、試料上に形成される薄膜
の成分を含む材料ガスか、保護用ガスによって反応室よ
りも高い圧力に維持された反応保護室内に進入すること
かできないため、反応保護室内に位置する光学窓または
スリットに薄膜が形成されてしまうことを防止でき、そ
の結果、試料上への薄膜形成の制御性、及び薄膜の品質
の安定性を良好とすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明になる光ＣＶＤ装置の一実施例の構成図
、 第２図は本発明の光ＣＶＤ装置の他の実施例の構成図、 第３図は従来の光ＣＶＤ装置の一例の構成図、第４図は
従来の光ＣＶＤ装置の一例の構成図、である。 図において、 ４０．６０は光ＣＶＤ装置、 ４１．６１は基板、 ４１ａ、６１ａは薄膜形成面、 ４５は光源、 ４６は紫外線、 ４７は光学窓、 ４８は紫外線通過開口、 ４９．７６は隔壁、 ５０．７７は反応室、 ５１．７８は反応保護室、 ５２．７９は材料ガス、 ５３．８０は材料ガス導入管、 ５４．８１は排気ガス、 ５５．８２は排出管、 ５６．８３は保護用ガス、 ５７．８４は保護用ガス導入管、 ６５は電子蓄積リング、 ６６はＳＲ放射光、 ６８．６９．７０はスリット、 ７５はＳＲ放射光通過開口、 を示す。 ４０光ｃｖｏ快置 １３哨５万月１ニなううｅｃｖｏ兼ｆｆｉの一忰１シ→
−撃自ζｂつ第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　表面（４１ａ）に薄膜が形成されるべき試料（４１）
   が内部に配され、薄膜材料の成分を含む材料ガス（５２
   、７９）を供給する材料ガス導入管（５３）と排気ガス
   （５４）を排出する排出管（５５）とを設けた反応室（
   ５０、７７）と、該反応室（５０、７７）の外部に設け
   てあり、該試料（４１）を照射する光源（４５）とを具
   備してなる光ＣＶＤ装置において、 前記光源（４５）からの光（４６）が光学窓（４７）又
   はスリット（７０）を通って入射する開口（４８）を有
   した隔壁（４９）によって仕切られ、外部より供給され
   た前記薄膜の形成に関与しない保護用ガス（５６、８３
   ）により満たされ、前記反応室（５０、７７）内の圧力
   よりも高圧とされた反応保護室（５１、７８）を、 前記反応室（５０）と前記光学窓（４７）との間、又は
   前記反応室（７７）と前記スリット（７０）との間に設
   けてなる構成としたことを特徴とする光ＣＶＤ装置。