JPH05198512A

JPH05198512A - 光ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH05198512A
Application number: JP25798591A
Authority: JP
Inventors: Shigefumi Itsudo; 成史五戸; Koichi Tamagawa; 孝一玉川; Seiichi Takahashi; 誠一高橋
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】反応ガスの流れに対して垂直方向の膜厚分布
を自在にコントロールして、低コストの成膜が可能でコ
ンパクトな大口径基板対応光ＣＶＤ装置をうること。【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と光源室２９との間に、多数の小孔３０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、該小孔
３０を通して基板２２上の表面に対して垂直方向より導
入する。上記反応ガス導入口２３の端面に形成されるス
リット状の吹出し口２５の吹出し幅の垂直方向の厚み
を、幅方向（水平方向）に変化させて、反応ガスの流れ
に対して垂直方向の膜厚分布を自在にコントロールす
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、該多孔板を通して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
なされている。ところが、このような汚れ防止機構を採
用するとパージガスによる希釈効果が発生するため、反
応ガス導入口側から排気口側に向って非常に大きな膜厚
分布が発生するという問題が新たに発生した。

【０００３】上記の問題に対処するために、本発明者ら
は、場所により小孔の分布密度を変化させた紫外線透過
性の多孔板（ガス噴出板）を用い、ガス吹出し量を場所
により変化させることで、±５％程度の比較的良好な膜
厚分布を得ることができるようにした光ＣＶＤ装置を開
発（発明）した。

【０００４】図６は、上記構成の光ＣＶＤ装置を示す断
面図であって、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。導入口３は、図７に
示すように、吹出し口５の厚みａが１ｍｍで、長さ
（幅）ｂが２５０ｍｍのスリット状の形状をとってい
る。反応室１中には、基板２を装着するステージ６が設
置され、通常、ヒーター７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
の噴出板８を介して光源室９と接続されている。多数の
小孔を持った石英製のガス噴出板８は、図８に示されて
いるように、均一な直径をもった小孔１０がほぼ全面に
不均一な密度で分布しており、反応ガスの上流から下流
にかけて吹出し量が減少するよう設計されている。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１１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
１２に接続されている。

【０００５】反応ガスは、反応ガス導入系から導入口３
の吹出し口５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、該基板２上に薄膜を堆積する。この時、不活性ガ
ス導入口１２より導入した不活性ガスを、小孔１０を多
数もった石英製の噴出板８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１１への膜付着を防
止できるよう構成されている。

【０００６】

【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装置を用いることにより、６インチ基板内全領
域で±５％の良好な膜厚分布を得ることができるように
なった。しかしながら、このような良好な膜厚分布を得
るには、基板の直径に対してある長さ以上の吹出し幅を
持った反応ガス導入口が必要となる。図９は、６インチ
基板を用いた成膜において、基板直径に対し、それぞれ
１．１倍、１．３倍、１．６倍の吹出し幅を持ったガス
導入口を用いて成膜した時の、流れに垂直方向の膜厚分
布を示したものである。図９に見られるように、吹出し
幅が小さい場合、基板の周辺部において膜厚が極端に低
下している。一方、吹出し幅の増加に伴い、周辺部の膜
厚低下が改善されていることがわかる。このことは、吹
出し幅から吹出す反応ガスの流れが均一ではなく、吹出
し口５の端部で吹出し量が低下しているためのと考えら
れる。

【０００７】従って、上記のように構成した光ＣＶＤ装
置を用いて、大面積基板に均一な膜を堆積しようとすれ
ば、基板直径に対して、最低１．６倍の吹出し幅をもつ
ガス導入口を用いることが必要となる。ところが、この
ようにすれば、装置作製の観点から装置の大型化や反応
ガスの大流量化につながり、ひいては高コスト化を招く
ことになるという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決し、
コンパクトで低コストの大口径基板対応光ＣＶＤ装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【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、本発明の光ＣＶＤ装置は、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するための
ガス導入口及び導入したガスを排気する排気口並びに排
気手段と、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
透過性の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該ガス導入口より第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
た光透過性の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、上記第１のガス導入口の吹出
し幅の厚みを場所により変化させたことを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】上記のように構成した本発明の光ＣＶＤ装置
は、ガス導入口の吹出し幅の厚みを場所により変化さ
せ、流れに垂直方向の反応ガスの濃度分布を自在にコン
トロールすることが可能となるため、比較的小型のガス
導入口、具体的には、基板の直径に対して１〜１．３倍
程度のものを用いることにより、従来の光ＣＶＤ装置と
同程度の膜厚分布を得ることができるようになる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
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（ａ）及び（ｂ）は、
本実施例で使用した吹出し幅の厚みを場所により変化さ
せた反応ガス導入口の概略斜視図及び該導入口の端面に
形成された吹出し口の正面図である。

【００１２】図において、２１は６インチガラス基板２
２を収容するアルミ製の反応室であり、反応ガスの導入
系及び排気系がそれぞれ導入口２３及び排気口２４に接
続されている。この反応ガス導入口２３の端面に形成さ
れた吹出し口２５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、
幅２００ｍｍの長さを持ちほぼ３分割されていて、中心
部と両脇で１対２の割り合いで反応ガスを供給できるよ
うに構成されている。また反応室２１中には、６インチ
ガラス基板２２を装着するステージ２６が設置され、赤
外ランプヒーター２７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×３００ｍｍで厚さ２ｍｍの石英
製の噴出板２８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２８は、直径０．６ｍｍの小孔３０
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３１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３２に接続さ
れている。

【００１３】上記のように構成した装置において、反応
ガスにシラン及び水銀蒸気、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２２にアモルフ
ァスシリコン膜を堆積させ膜厚分布を測定した。結果を
図５に示す。この図の○印から明らかなように、反応ガ
ス流に垂直方向において総べての領域に亙り±５％以内
の良好な膜厚分布が得られていることが分かる。これは
基板直径に対して１．６倍以上の吹出し幅を持つ従来型
の反応ガス導入口を用いた場合の分布とほぼ一致してい
る。

【００１４】上記の実施例では幅２００ｍｍのスリット
を３分割した形状をとっているが、必ずしもこのような
形状をとる必要はなく、図３（ａ）（ｂ）に示すよう
に、中心から端部にかけて徐々に厚みが増すような形
や、図４（ａ）（ｂ）に示すように、中心部のある領域
を塞いでしまい、端部のみを開口した形状のものであっ
てもよい。要は、実験や計算機シュミレーション等を用
いて、反応ガスの流れに対して、垂直方向の分布を均一
にできるように、中心部と端部の吹出し口の厚みを調節
したものであればどのようなものでも可能である。実
際、図３及び図４のガス導入口を用いて成膜実験を行な
った場合、図５に見られるように、上記実施例とほとん
ど同様な分布が得られることが分かる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス導入口の吹出し幅の厚みを場所により変化させたこ
とにより、反応ガスの流れに対して垂直方向の膜厚分布
を自在にコントロールすることができるため、コンパク
トで低コストの光ＣＶＤ装置を得ることができる。

【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】本発明の光ＣＶＤ装置に使用した反応ガス導入
口の一実施例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は吹
出し口の正面図である。

【図３】本発明の光ＣＶＤ装置に使用した反応ガス導入
口の他の実施例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は
吹出し口の正面図である。

【図４】本発明の光ＣＶＤ装置に使用した反応ガス導入
口の更に他の実施例を示し、（ａ）は概略斜視図、
（ｂ）は吹出し口の正面図である。

【図５】図２ないし図４のガス導入口を用いて行なった
成膜の反応ガス流れに垂直方向の膜厚分布特性図であ
る。

【図６】従来例を示す光ＣＶＤ装置の断面図である。

【図７】図６の反応ガス導入口の斜視図である。

【図８】図６のガス噴出板の模式図である。

【図９】従来型の光ＣＶＤ装置においてガス導入口の吹
出し幅を変えた時に得られた膜厚分布特性図である。

【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吹出し口２６ステージ２７赤外ランプヒータ２８石英製噴出板２９光源室３０小孔３１低圧水銀ランプ３２不活性ガス導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を収容する反応室と、該反応室内に
反応ガスを導入するためのガス導入口及び導入したガス
を排気する排気口並びに排気手段と、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のガス噴出板を配置
し、該反応室内に収容された基板の表面にほぼ平行に該
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のガス噴出板よ
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、
上記第１のガス導入口の吹出し幅の厚みを可変にしたこ
とを特徴とする光ＣＶＤ装置。