JPH05347247A - 光化学反応装置 - Google Patents
光化学反応装置Info
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- JPH05347247A JPH05347247A JP2243391A JP2243391A JPH05347247A JP H05347247 A JPH05347247 A JP H05347247A JP 2243391 A JP2243391 A JP 2243391A JP 2243391 A JP2243391 A JP 2243391A JP H05347247 A JPH05347247 A JP H05347247A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窓くもりを生じることなく、基板に対する成
膜速度を向上させることができる光化学反応装置を提供
することを目的とする。 【構成】 反応ガス励起用の紫外光光源（低圧水銀ラン
プ３）からの紫外光を透過させ、反応容器１内の反応室
内に設置される基板１２の表面に照射するための第１の
光入射窓４と、基板１２を加熱するための可視光及び赤
外光を照射する基板加熱用光源（ＩＲランプ６）からの
光を透過させ、反応室内に設置される基板１２の表面に
照射するための第２の光入射窓５とを備えている。これ
らの光源が各々異なるチャンバ２及び７内に収納され、
第２の光入射窓５は、反応ガス流れ方向１０に対して第
１の光入射窓４よりも上流側に設置されている。
膜速度を向上させることができる光化学反応装置を提供
することを目的とする。 【構成】 反応ガス励起用の紫外光光源（低圧水銀ラン
プ３）からの紫外光を透過させ、反応容器１内の反応室
内に設置される基板１２の表面に照射するための第１の
光入射窓４と、基板１２を加熱するための可視光及び赤
外光を照射する基板加熱用光源（ＩＲランプ６）からの
光を透過させ、反応室内に設置される基板１２の表面に
照射するための第２の光入射窓５とを備えている。これ
らの光源が各々異なるチャンバ２及び７内に収納され、
第２の光入射窓５は、反応ガス流れ方向１０に対して第
１の光入射窓４よりも上流側に設置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光化学反応装置に係り、
特に光入射窓のくもりを生じることなく、基板上に高速
で成膜するに好適な光化学反応装置に関する。
特に光入射窓のくもりを生じることなく、基板上に高速
で成膜するに好適な光化学反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ＣＶＤ法は主に紫外光のエネルギ−で
反応ガスをラジカル化し、薄膜を形成する気固反応とし
て位置ずけられる。このため低温、低ダメ−ジといった
特徴を有している。しかし、紫外光のエネルギ−密度が
小さいため、成膜速度が遅い。また、薄膜は被処理物で
ある基板だけでなく、光を反応室に導入するための窓
（光入射窓）にも付着し、いわゆる窓くもり現象を起こ
す。これらの問題点が光ＣＶＤ法を実現化する上で大き
なネックとなっていた。
反応ガスをラジカル化し、薄膜を形成する気固反応とし
て位置ずけられる。このため低温、低ダメ−ジといった
特徴を有している。しかし、紫外光のエネルギ−密度が
小さいため、成膜速度が遅い。また、薄膜は被処理物で
ある基板だけでなく、光を反応室に導入するための窓
（光入射窓）にも付着し、いわゆる窓くもり現象を起こ
す。これらの問題点が光ＣＶＤ法を実現化する上で大き
なネックとなっていた。
【０００３】図２は、従来の光化学反応装置の断面図を
示している（特公平１−３６６９４号公報）。この装置
は石英ガラス製の予備励起室１０１の外側に配置された
第１の光源１０２からの紫外光（波長２５４ｎｍ）を照
射し、ここを通過する第１の反応ガスＡ，Ｃ（例えばＨ
ｇを含んだＮ2 Ｏ）を励起した後、これを反応炉１０３
に供給し、ここで第２の光源１０７からの紫外光（波長
１８５ｎｍ，２５４ｎｍ）を照射するとともに基板１０
６を赤外線１０４により加熱し、第２の反応ガスＢ（例
えばＳｉＨ4 ）を供給し、サセプタ１０５上に設置した
基板１０６上に膜（この場合ＳｉＯ2 ）を形成するもの
である。
示している（特公平１−３６６９４号公報）。この装置
は石英ガラス製の予備励起室１０１の外側に配置された
第１の光源１０２からの紫外光（波長２５４ｎｍ）を照
射し、ここを通過する第１の反応ガスＡ，Ｃ（例えばＨ
ｇを含んだＮ2 Ｏ）を励起した後、これを反応炉１０３
に供給し、ここで第２の光源１０７からの紫外光（波長
１８５ｎｍ，２５４ｎｍ）を照射するとともに基板１０
６を赤外線１０４により加熱し、第２の反応ガスＢ（例
えばＳｉＨ4 ）を供給し、サセプタ１０５上に設置した
基板１０６上に膜（この場合ＳｉＯ2 ）を形成するもの
である。
【０００４】この装置の場合、第１の光源１０２で窓く
もりを起こさない反応ガスを励起した後、第２の光源１
０７で成膜を進行させるため、窓くもりを防ぐことがで
き、かつ、反応ガスの励起効率を高めるため成膜速度も
高くできる。
もりを起こさない反応ガスを励起した後、第２の光源１
０７で成膜を進行させるため、窓くもりを防ぐことがで
き、かつ、反応ガスの励起効率を高めるため成膜速度も
高くできる。
【０００５】したがって、図２に示す装置においては、
成膜速度の律速過程が気相反応のとき、即ち、成膜速度
を決定する因子が励起成分の濃度であるような場合は高
速成膜が可能である。しかし、成膜速度の律速過程が表
面反応である場合、例えば、反応済成分の脱離が律速で
あるような場合は、基板の表面温度を高くしなければ高
速成膜が達成できない。なお、成膜速度の律速段階は反
応ガスの種類によっても変わるが、同じ反応ガスでも成
膜条件によって変わると考えられている。
成膜速度の律速過程が気相反応のとき、即ち、成膜速度
を決定する因子が励起成分の濃度であるような場合は高
速成膜が可能である。しかし、成膜速度の律速過程が表
面反応である場合、例えば、反応済成分の脱離が律速で
あるような場合は、基板の表面温度を高くしなければ高
速成膜が達成できない。なお、成膜速度の律速段階は反
応ガスの種類によっても変わるが、同じ反応ガスでも成
膜条件によって変わると考えられている。
【０００６】図２に示す装置の場合、基板温度を高くす
るためには赤外線１０４の出力を高めればよい。しか
し、基板１０６の裏面から加熱しているため、実際に反
応が起こる基板１０６の表面を加熱するには不適であ
る。なぜなら基板１０６の表面を所定の値にするために
は、基板１０６とサセプタ１０５との接触抵抗に基づく
温度のロスを考慮する必要があり、この温度のロスの量
は基板１０６をセットする度に異なると考えられるため
である。
るためには赤外線１０４の出力を高めればよい。しか
し、基板１０６の裏面から加熱しているため、実際に反
応が起こる基板１０６の表面を加熱するには不適であ
る。なぜなら基板１０６の表面を所定の値にするために
は、基板１０６とサセプタ１０５との接触抵抗に基づく
温度のロスを考慮する必要があり、この温度のロスの量
は基板１０６をセットする度に異なると考えられるため
である。
【０００７】また、最大の温度のロス量を仮定して、基
板１０６の表面をそれより高い温度に設定すると、光Ｃ
ＶＤプロセスのメリットである低温成膜が十分発揮でき
なくなる。さらに、このような問題を避けるため、赤外
線を紫外光光源と同じチャンバ内に配設し、共に基板の
上から照射しようとした試みもある。
板１０６の表面をそれより高い温度に設定すると、光Ｃ
ＶＤプロセスのメリットである低温成膜が十分発揮でき
なくなる。さらに、このような問題を避けるため、赤外
線を紫外光光源と同じチャンバ内に配設し、共に基板の
上から照射しようとした試みもある。
【０００８】しかし、このようにすると、光入射窓の温
度が上昇するため、表面反応が律速の場合には光入射窓
表面にも成膜し、窓くもりを生じてしまう問題がある。
度が上昇するため、表面反応が律速の場合には光入射窓
表面にも成膜し、窓くもりを生じてしまう問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、成
膜速度を決定する因子が基板温度であるような反応系、
または反応条件の場合、窓くもりを生じず、且つ高速成
膜を達成するには不適であった。
膜速度を決定する因子が基板温度であるような反応系、
または反応条件の場合、窓くもりを生じず、且つ高速成
膜を達成するには不適であった。
【００１０】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、窓くもりを生じることなく、高速成膜が可能
な光化学反応装置を提供することにある。
を解決し、窓くもりを生じることなく、高速成膜が可能
な光化学反応装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は反応ガスを励
起するための光と、基板を加熱するための光とを共に基
板の表面方向から照射し、かつこれらの光を導入するた
めの光入射窓を分離し、さらに望ましくは、基板加熱用
の光入射窓を反応ガスの流れ方向において反応ガス励起
用の光入射窓よりも上流側に配設することにより達成さ
れる。
起するための光と、基板を加熱するための光とを共に基
板の表面方向から照射し、かつこれらの光を導入するた
めの光入射窓を分離し、さらに望ましくは、基板加熱用
の光入射窓を反応ガスの流れ方向において反応ガス励起
用の光入射窓よりも上流側に配設することにより達成さ
れる。
【００１２】
【作用】反応容器内に導入した反応ガスは、紫外光によ
って励起される。一方、基板表面は別途照射される可視
光及び赤外線からなる基板加熱用光源によって所定の温
度に加熱される。基板加熱用の光入射窓を反応ガスが通
過するときには、反応ガスはまだ励起されていないた
め、窓くもりを生じることはない。
って励起される。一方、基板表面は別途照射される可視
光及び赤外線からなる基板加熱用光源によって所定の温
度に加熱される。基板加熱用の光入射窓を反応ガスが通
過するときには、反応ガスはまだ励起されていないた
め、窓くもりを生じることはない。
【００１３】また、基板上は基板加熱用の光源によって
所定の温度に加熱されるため、成膜速度を向上すること
ができる。かつ反応ガス励起用の光入射窓からは窓を加
熱する成分の光は照射されないため、窓の温度は上昇せ
ず、従って、窓くもりを抑制することができる。
所定の温度に加熱されるため、成膜速度を向上すること
ができる。かつ反応ガス励起用の光入射窓からは窓を加
熱する成分の光は照射されないため、窓の温度は上昇せ
ず、従って、窓くもりを抑制することができる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の光化学反応装置の一実施例を
示す断面図である。反応容器１内に設けられたサセプタ
１３上に基板１２が設置されている。反応容器１の上部
側には開口部が形成されており、この開口部に反応ガス
励起用光入射窓（第１の光入射窓）４と基板加熱用光入
射窓（第２の光入射窓）５がそれぞれ設置されている。
反応ガス励起用光入射窓４の上部には複数本の低圧水銀
ランプ３が並設され、基板加熱用光入射窓５の上部には
複数本のＩＲランプ６が並設されている。また、低圧水
銀ランプ３はチャンバ２に覆われ、ＩＲランプ６はチャ
ンバ７に覆われている。
示す断面図である。反応容器１内に設けられたサセプタ
１３上に基板１２が設置されている。反応容器１の上部
側には開口部が形成されており、この開口部に反応ガス
励起用光入射窓（第１の光入射窓）４と基板加熱用光入
射窓（第２の光入射窓）５がそれぞれ設置されている。
反応ガス励起用光入射窓４の上部には複数本の低圧水銀
ランプ３が並設され、基板加熱用光入射窓５の上部には
複数本のＩＲランプ６が並設されている。また、低圧水
銀ランプ３はチャンバ２に覆われ、ＩＲランプ６はチャ
ンバ７に覆われている。
【００１５】また、低圧水銀ランプ３側のチャンバ２
は、低圧水銀ランプ３の発光管の表面温度が３５０℃以
下になるように冷却機構を有している。反応容器１の排
気口１１と反応ガス流れ方向１０に対して相対する面側
には、ノズル８及びノズル９が配設されている。これら
のノズル８，９はそれぞれ多孔質物質からなっている。
多孔質物質としては、例えば、平均粒径が０．１ミクロ
ン〜１ミクロンの金属又はセラミックスの焼結体からな
るものが望ましい。
は、低圧水銀ランプ３の発光管の表面温度が３５０℃以
下になるように冷却機構を有している。反応容器１の排
気口１１と反応ガス流れ方向１０に対して相対する面側
には、ノズル８及びノズル９が配設されている。これら
のノズル８，９はそれぞれ多孔質物質からなっている。
多孔質物質としては、例えば、平均粒径が０．１ミクロ
ン〜１ミクロンの金属又はセラミックスの焼結体からな
るものが望ましい。
【００１６】次にこの装置における作用について説明す
る。反応ガスとして、ＳｉＨ4 をノズル８から反応室内
に供給し、Ｏ2 をノズル９より供給する。反応ガスは排
気口１１から図示されていない排気装置によって反応容
器１外に排出される。反応容器１内に導入したＯ2 は、
低圧水銀ランプ３からの紫外光によって励起され、Ｏ 2
ラジカルが生じる。このＯ2 ラジカルはＳｉＨ4 と反応
してＳｉＯ2 を生じる。一方基板１２の表面は可視光及
び赤外光を照射するＩＲランプ６によって所定の温度に
加熱される。基板加熱用光入射窓５を反応ガスが通過す
るときには、反応ガスはまだ励起されていないため、基
板加熱用光入射窓５の上に窓くもりを生じることはな
い。
る。反応ガスとして、ＳｉＨ4 をノズル８から反応室内
に供給し、Ｏ2 をノズル９より供給する。反応ガスは排
気口１１から図示されていない排気装置によって反応容
器１外に排出される。反応容器１内に導入したＯ2 は、
低圧水銀ランプ３からの紫外光によって励起され、Ｏ 2
ラジカルが生じる。このＯ2 ラジカルはＳｉＨ4 と反応
してＳｉＯ2 を生じる。一方基板１２の表面は可視光及
び赤外光を照射するＩＲランプ６によって所定の温度に
加熱される。基板加熱用光入射窓５を反応ガスが通過す
るときには、反応ガスはまだ励起されていないため、基
板加熱用光入射窓５の上に窓くもりを生じることはな
い。
【００１７】また、基板１２上はＩＲヒ−タ６によって
所定の温度に加熱されるため、成膜速度を向上すること
ができる。さらに反応ガス励起用光入射窓４からは窓を
加熱する成分の光は照射されないため、窓の温度は上昇
せず、従ってこの窓の窓くもりを抑制することができ
る。なお、多数の基板１２に対する成膜操作を連続的に
行なう場合において、反応ガス励起用光入射窓４の窓く
もりを確実に防止するためには、チャンバ２に設置され
た冷却機構に介して低圧水銀ランプ３の発光管の温度を
３５０℃以下に保持すると、反応ガス励起用光入射窓４
を温度を所定値以下に保持でき、この光入射窓における
窓くもりを防止することができる。また、ノズル８，９
は多孔質からなっているため、ノズル８，９から反応室
内に供給される反応ガスは層流となり、この結果、ガス
の乱れや偏りがなく光入射窓の窓くもりを確実に防止す
ることができる。
所定の温度に加熱されるため、成膜速度を向上すること
ができる。さらに反応ガス励起用光入射窓４からは窓を
加熱する成分の光は照射されないため、窓の温度は上昇
せず、従ってこの窓の窓くもりを抑制することができ
る。なお、多数の基板１２に対する成膜操作を連続的に
行なう場合において、反応ガス励起用光入射窓４の窓く
もりを確実に防止するためには、チャンバ２に設置され
た冷却機構に介して低圧水銀ランプ３の発光管の温度を
３５０℃以下に保持すると、反応ガス励起用光入射窓４
を温度を所定値以下に保持でき、この光入射窓における
窓くもりを防止することができる。また、ノズル８，９
は多孔質からなっているため、ノズル８，９から反応室
内に供給される反応ガスは層流となり、この結果、ガス
の乱れや偏りがなく光入射窓の窓くもりを確実に防止す
ることができる。
【００１８】図１に示す装置において、ＳｉＨ4 流量：
１０ＳＣＣＭ、Ｏ2 流量：１００ＳＣＣＭ、Ｎ2 流量：
９００ＳＣＣＭ、圧力：２Ｔｏｒｒ、基板温度：３００
℃の条件で成膜した。この条件では成膜速度の律速段階
は表面反応であり、基板温度は成膜速度に強く影響す
る。このときの成膜速度は５１ｎｍ／ｍｉｎであった。
また、このとき反応ガス励起用光入射窓４及び基板加熱
用光入射窓５の表面には、窓くもりは生じなかった。
１０ＳＣＣＭ、Ｏ2 流量：１００ＳＣＣＭ、Ｎ2 流量：
９００ＳＣＣＭ、圧力：２Ｔｏｒｒ、基板温度：３００
℃の条件で成膜した。この条件では成膜速度の律速段階
は表面反応であり、基板温度は成膜速度に強く影響す
る。このときの成膜速度は５１ｎｍ／ｍｉｎであった。
また、このとき反応ガス励起用光入射窓４及び基板加熱
用光入射窓５の表面には、窓くもりは生じなかった。
【００１９】一方、同じ条件でサセプタ１３の裏面から
赤外線ヒ−タのみを用い基板１２を３００℃に加熱し、
低圧水銀ランプ３からの紫外光を照射したときは、成膜
速度は２５ｎｍ／ｍｉｎであった。このことから本発明
によって成膜速度を約２倍にできることが分かった。ま
た、赤外線ヒ−タを裏面から照射したときに、成膜速度
５１ｎｍ／ｍｉｎを達成しようとすると、基板温度を３
８０℃に設定する必要があった。この実験を行った後、
光入射窓表面にはＳｉＯ2 の粉体が生成しており、窓く
もりが生じていた。このことから本発明は低温成膜に適
した方法である。
赤外線ヒ−タのみを用い基板１２を３００℃に加熱し、
低圧水銀ランプ３からの紫外光を照射したときは、成膜
速度は２５ｎｍ／ｍｉｎであった。このことから本発明
によって成膜速度を約２倍にできることが分かった。ま
た、赤外線ヒ−タを裏面から照射したときに、成膜速度
５１ｎｍ／ｍｉｎを達成しようとすると、基板温度を３
８０℃に設定する必要があった。この実験を行った後、
光入射窓表面にはＳｉＯ2 の粉体が生成しており、窓く
もりが生じていた。このことから本発明は低温成膜に適
した方法である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、光入射窓における窓く
もりが生じないので光入射窓を介して透過される光の強
度を高くでき、高速成膜を達成することができる。
もりが生じないので光入射窓を介して透過される光の強
度を高くでき、高速成膜を達成することができる。
【図１】本発明になる光化学反応装置の一実施例を示す
概略的断面図である。
概略的断面図である。
【図２】従来技術になる光化学反応装置の概略的断面図
である。
である。
１ 反応容器 ２ チャンバ ３ 低圧水銀ランプ ４ 反応ガス励起用光入射窓 ５ 基板加熱用光入射窓 ６ ＩＲランプ ７ チャンバ ８ ノズル ９ ノズル １０ 反応ガス流れ方向 １１ 排気口 １２ 基板 １３ サセプタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 進 神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目２番10号 バブコック日立株式会社横浜研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 反応ガス励起用の紫外光光源からの紫外
光を透過させ、反応室内に設置される基板表面に照射す
るための第１の光入射窓と、基板加熱用の可視光及び赤
外光を照射する基板加熱用光源からの光を透過させ、反
応室内に設置される基板表面に照射するための第２の光
入射窓とを備え、これらの光源が各々異なるチャンバ内
に収納されていることを特徴とする光化学反応装置。 - 【請求項２】 前記第２の光入射窓が、前記第１の光入
射窓よりも、反応室内の反応ガス流れ方向に対して上流
側に設置されていることを特徴とする請求項１の光化学
反応装置。 - 【請求項３】 前記第１の光入射窓が、前記反応室と真
空シールされ、前記紫外光光源を構成する発光管の表面
温度を所定の温度に保持可能なチャンバ冷却構造を有す
ることを特徴とする請求項１の光化学反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2243391A JPH05347247A (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 光化学反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2243391A JPH05347247A (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 光化学反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347247A true JPH05347247A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=12082563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2243391A Pending JPH05347247A (ja) | 1991-02-16 | 1991-02-16 | 光化学反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05347247A (ja) |
-
1991
- 1991-02-16 JP JP2243391A patent/JPH05347247A/ja active Pending
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