JPH05175135A

JPH05175135A - 光ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH05175135A
Application number: JP25658791A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takahashi; 誠一高橋; Shigefumi Itsudo; 成史五戸; Koichi Tamagawa; 孝一玉川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】基板を回転させないままで均一な膜厚分布が
得られる大口径基板対応の光ＣＶＤ装置を得ること。【構成】処理すべき基板２２を収容する反応室２１内
に、基板２２の表面にほぼ平行に反応ガスが流れるよう
に反応ガス導入口２３と排出口２４を設け、該反応室２
１と、基板上に薄膜を形成させるための光源３０を収容
する光源室２９との間に、多数の小孔２８を有する光透
過性ガス噴出板２７を配置し、光源室２９に開口する不
活性ガス導入口３１より流入する不活性ガスを、該噴出
板２７の小孔２８を通して基板上の表面に垂直方向に導
入する。上記噴出板２７の小孔２８の数を、反応ガス流
の上流から下流にかけて３対２対１の割合に開口するこ
とにより、膜厚分布は全領域に亙って±５％以内にコン
トロールされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体や液晶ディスプ
レイ等の製造に用いられる薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光のエネルギーを用い、シラン、
ジシランなどの化合物ガスを分解し、シリコンウエハや
ガラス基板上に薄膜を形成する、光ＣＶＤ装置の開発が
積極的になされている。これら光を用いた光ＣＶＤ装置
は、プロセスの低温化が可能であり、荷電粒子による基
板や形成膜の劣化も発生しないことから、次世代のデバ
イス製造方法として大きく注目されている。しかしなが
ら、このような光ＣＶＤ装置においては、反応生成物が
光透過窓やランプ表面を汚し、光量が低下するという大
きな問題点があった。このような問題点に対処するため
に、例えば、特開昭６０−２０９２４８号公報に示され
るように、反応室と光源室とを紫外線透過性の多孔板で
仕切り、該多孔板より不活性ガスをパージすることによ
り、光透過窓やランプ表面の汚れを防止する提案がなさ
れてきた。

【０００３】図４は、従来用いられてきた光ＣＶＤ装置
の一例を示す断面図である。図において、１は処理すべ
き基板２を収容する反応室であり、反応ガスの導入系及
び排気系がそれぞれ導入口３及び排気口４に接続されて
いる。この反応室１中には、基板２を装着するステージ
５が設置され、通常、ヒーター６等により一定温度に制
御されている。また、この反応室１は、小孔を多数持っ
た石英製のガス噴出板７を介して光源室９と接続されて
いる。該小孔を多数持った石英製のガス噴出板７は、図
５に示されているように、均一な直径をもった小孔８が
ほぼ全面に一様な密度で分布している。一方、光源室９
には、光化学反応に好適な波長を放出する光源１０が設
置されており、基板２上に光を照射できるようになって
いる。また不活性ガスの導入系も導入口１１に接続され
ている。

【０００４】反応ガスは、反応ガス導入系から導入口３
を経て基板２の表面にほぼ平行にシート状に導入され、
好適な波長の光により分解、または反応を起こし、基板
２上に薄膜を堆積する。この時、不活性ガス導入口１１
より導入した不活性ガスを、小孔を多数もった石英製の
ガラス噴出板７を通して基板２の表面に対向するように
反応室１へ導入し、光源１０への膜付着を防止できるよ
う構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
光ＣＶＤ装置を用いて６インチの大口径基板に膜を堆積
させた場合、図３の膜厚分布図に示すように、反応ガス
の流れに垂直方向の分布（●印）は比較的良好である
が、反応ガスの流れに平行方向の分布（○印）は、上流
から下流にわたって膜厚が減少していくような分布が得
られた。ちなみに、この時得られた上流から下流にかけ
ての膜厚分布は±２０％程度であった。この原因として
は、反応ガスが導入口から排気口へ向って流れていく間
に、上方からのパージ用不活性ガスが混入するため、濃
度希釈が生じ、導入口から排気口へ向って反応ガスの濃
度勾配が発生するためと推定される。

【０００６】上記のような分布を改良する手段として、
一般には基板２を装着しているステージ５を回転させる
方法が広く行なわれている。しかしながら、回転により
摺動部からダストが発生したり、また、基板の温度分布
の均一性を得るために工夫された加熱機構がウエハステ
ージに搭載されている場合には、ステージ５を回転させ
ることはハード上非常に困難である等の問題がある。ま
た、仮に基板回転が可能であっても、最上流と最下流の
膜厚の平均値が基板中央の膜厚に比べて大きい、或いは
小さい場合には、基板回転により均一な膜厚分布を得る
ことは不可能である。従って、これらの状況を考えれ
ば、基板を回転させないままで膜を堆積し、均一な分布
を得ることのできる装置が要求される。

【０００７】以上のような問題点に対処するために、本
発明は、基板を回転させないままで均一な膜厚分布が得
られる大口径基板対応の光ＣＶＤ装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、処理すべき基板を収容する反応室と、
該反応室内に反応ガスを導入及び排気する手段と、該反
応ガスを光化学反応させ、該基板上に薄膜を形成させる
ための光源と、該光源を収容する光源室と、該反応室と
該光源室の間に、多数の小孔を持った光透過性ガス噴出
板を配置し、該反応室内に収容された基板の表面にほぼ
平行にガス導入口より第１のガス流をシート状に導入
し、また該基板上の表面に、この表面に垂直な方向から
第２のガス流を、該多数の小孔を持った光透過性ガス噴
出板より導入して、該基板の表面の近傍に上記第１のガ
ス流を層流状態に保持するようにした光ＣＶＤ装置にお
いて、上記多数の小孔を持った光透過性ガス噴出板から
のガス吹出し量を場所により変化させたことを特徴と
し、またそのために、多数の小孔を持った光透過性ガス
噴出板の小孔を、直径は総べて等しいが場所により該小
孔の分布密度を変化させ、又は、分布密度は等しいが場
所により該小孔の直径を変化させたことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】上記のように構成した本発明による光ＣＶＤ装
置は、多数の小孔を持ったガス噴出板の小孔の直径は総
べて等しいが場所により小孔の分布密度を変化させる
か、または小孔の分布密度は等しいが場所により小孔の
直径を変化させた構造を採用しているため、場所による
希釈効果の影響を自在にコントロールすることができ、
好適な条件を選ぶことにより、大口径基板においても良
好な膜厚分布を得ることができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す大口
径基板対応の光ＣＶＤ装置の概略断面図、図２は、本実
施例で使用した多数の小孔をもったガス噴出板の上面図
である。図１において、２１は６インチガラス基板２２
を収容するアルミ製の反応室であり、反応ガスの導入
系、および排気系がそれぞれ導入口２３および排気口２
４に接続されている。この反応室２１中には、６インチ
ガラス基板２２を装着するステージ２５が設置され、赤
外ランプヒーター２６により２５０℃に制御されてい
る。またこの反応室は、直径０．６ｍｍの小孔を多数持
ち、大きさ２００ｍｍ×２５０ｍｍで厚さ２ｍｍの石英
製の噴出板２７を介して光源室２９と接続されている。
この石英製の噴出板２７は、図２に示すように、直径
０．６ｍｍの小孔２８が上流、中流、下流の３つの領域
にそれぞれ３対２対１の吹出し量となるように孔数を変
化させて形成されている。光源室２９には光化学反応に
好適な波長を放出する大面積の低圧水銀ランプ３０が設
置されており、ガラス基板２２上に均一の照度で光を照
射できるようになっている。また不活性ガスの導入系も
導入口３１に接続されている。

【００１１】上記のように構成した装置において、反応
ガスにシランおよび水銀蒸気、不活性ガスにアルゴンガ
スを用いて、６インチサイズのガラス基板にアモルファ
スシリコン膜を堆積させた。得られた膜厚分布測定結果
を図３□印に示す。図３○印に示す均一なガス噴出板を
用いた場合（図５）に比べ、格段に良好な膜厚分布が得
られ、総べての領域にわたり±５％以内の膜厚分布であ
った。

【００１２】上記した実施例に示した石英製の噴出板２
２を１８０度回転させ、上流、中流、下流の３つの領域
についてそれぞれ１対２対３の吹出し量となるように
し、これを用いて同様な成膜を行なった。その際得られ
た６インチサイズガラス基板の膜厚分布は、図３△印に
示すように、上流から下流にかけて±４０％程度であ
り、均一なガス噴出板よりもさらに悪くなった。このよ
うに、流れに平行方向の分布は、ガス噴出板より吹出す
パージガス量に大きく依存しており、この量を調節する
ことにより、膜厚分布をコントロールすることが可能で
あることがわかる。上記実施例では、上流から下流にか
けて膜厚が低下していく系を扱ったため、ガス噴出板に
開ける小孔の数を上流から下流にかけて３対２対１の割
合で開けたものを用いたが、膜厚分布が逆の場合、つま
り上流から下流にかけて上昇する場合には、図３△印の
場合と同様に、吹出し量を１対２対３の割合で吹出すこ
とが必要である。なお、本実施例では、吹出し領域を３
つに分けたが、別に３つである必要はなく、２つでも或
いは３つ以上でも構わない。要は、均一に吹出した場合
の膜厚分布を考慮して、小孔の分布密度を変化させるこ
とが必要である。

【００１３】多数の小孔を持った光透過性ガス噴出板２
７からのガス吹出し量を、場所により変化させる手段と
して、上記実施例では、小孔２８の直径は総べて等しい
が該小孔の数、つまり小孔の分布密度を変化させた構造
について説明したが、図２（ｂ）に示すように、小孔の
分布密度は等しいが場所により該小孔の直径を変化させ
るようにしてもよい。更に、上記二つの手段を組合わせ
て、多数の小孔を持った光透過性ガス噴出板からのガス
吹出し量を場所により変化させるようにすることも可能
である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多数の小孔をもったガス噴出板の小孔の分布密度や、該
小孔の直径を変化させることにより、ガス噴出板からの
ガス吹出し量を場所により変化させるようにしたこと
で、自在に膜厚分布をコントロールすることができるの
で、良好な歩留りが得られ、生産性を飛躍的に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光ＣＶＤ装置の断面図
である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の光ＣＶＤ装置に使用
する光透過性のガス噴出板の異った実施例を示す平面図
である。

【図３】本発明の実施例及び従来例において得られた、
反応ガスの流れに平行方向の膜厚分布特性の比較図であ
る。

【図４】従来例を示す光ＣＶＤ装置の断面図である。

【図５】従来例に使用される光透過性のガス噴出板の上
面図である。

【符号の説明】

２１反応室２２ガラス基板２３反応ガス導入口２４排気口２５ステージ２６赤外ランプヒータ２７石英製噴出板２８小孔２９光源室３０低圧水銀ランプ３１不活性ガス導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理すべき基板を収容する反応室と、該
反応室内に反応ガスを導入及び排気するそれぞれの手段
と、該反応ガスを光化学反応させ、該基板上に薄膜を形
成させるための光源と、該光源を収容する光源室と、該
反応室と該光源室の間に、多数の小孔を持った光透過性
ガス噴出板を配置し、該反応室内に収容された基板の表
面にほぼ平行にガス導入口により第１のガス流をシート
状に導入し、また該基板上の表面に、この表面に垂直な
方向から第２のガス流を、該多数の小孔を持った光透過
性ガス噴出板より導入して、該基板の表面の近傍に上記
第１のガス流を層流状態に保持するようにした光ＣＶＤ
装置において、上記多数の小孔を持った光透過性ガス噴
出板の小孔の径及び小孔の数の少なくとも一方を可変に
したことを特徴とする光ＣＶＤ装置。