JPH11350141A - シリカ膜の成膜方法 - Google Patents
シリカ膜の成膜方法Info
- Publication number
- JPH11350141A JPH11350141A JP15334498A JP15334498A JPH11350141A JP H11350141 A JPH11350141 A JP H11350141A JP 15334498 A JP15334498 A JP 15334498A JP 15334498 A JP15334498 A JP 15334498A JP H11350141 A JPH11350141 A JP H11350141A
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- Japan
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- silane
- sio
- oxygen
- steam
- molar ratio
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シリカ微粉が発生しない熱ＣＶＤによるシリカ
成膜方法の提供。 【解決手段】シランと酸素とを含有する原料を用い、熱
気相反応によってシリカ膜を成膜する方法において、原
料として、水蒸気を含有する原料を用いることを特徴と
するシリカ膜の成膜方法。
成膜方法の提供。 【解決手段】シランと酸素とを含有する原料を用い、熱
気相反応によってシリカ膜を成膜する方法において、原
料として、水蒸気を含有する原料を用いることを特徴と
するシリカ膜の成膜方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリカ膜の成膜方法
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】フラットディスプレイ、太陽電池、半導
体デバイスなどの電子部品製造分野においては基板上に
シリカ薄膜が成膜される。成膜方法としては、スパッタ
法などの物理的成膜法（ＰＶＤ法）や、気相化学反応を
用いた成膜方法（ＣＶＤ法）が用いられている。ＣＶＤ
法は、ＰＶＤ法に比べて一般に装置、原料コストが安く
工業的に適した方法である。特に常圧付近で操作を行う
熱気相化学反応による成膜方法（以下、熱ＣＶＤ法とい
う）は、装置の運転コストが安く大量生産に適してい
る。特に、大気圧で操作する常圧熱ＣＶＤ法は、減圧の
ための密閉容器や、プラズマ発生装置などの高価で複雑
な装置を必要としないため、装置コストが安く、また、
大気圧で操作するため減圧プロセスが不要であり生産効
率が高い。
体デバイスなどの電子部品製造分野においては基板上に
シリカ薄膜が成膜される。成膜方法としては、スパッタ
法などの物理的成膜法（ＰＶＤ法）や、気相化学反応を
用いた成膜方法（ＣＶＤ法）が用いられている。ＣＶＤ
法は、ＰＶＤ法に比べて一般に装置、原料コストが安く
工業的に適した方法である。特に常圧付近で操作を行う
熱気相化学反応による成膜方法（以下、熱ＣＶＤ法とい
う）は、装置の運転コストが安く大量生産に適してい
る。特に、大気圧で操作する常圧熱ＣＶＤ法は、減圧の
ための密閉容器や、プラズマ発生装置などの高価で複雑
な装置を必要としないため、装置コストが安く、また、
大気圧で操作するため減圧プロセスが不要であり生産効
率が高い。
【０００３】熱ＣＶＤ法でシリカ膜を成膜する場合、従
来、シラン（ＳｉＨ4 ）またはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）
および酸素を希釈ガス（通常は窒素ガス）で濃度調節し
た混合ガス原料とし、これを高温の反応場内に置かれた
基板上に吹き付けることにより行われている。
来、シラン（ＳｉＨ4 ）またはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）
および酸素を希釈ガス（通常は窒素ガス）で濃度調節し
た混合ガス原料とし、これを高温の反応場内に置かれた
基板上に吹き付けることにより行われている。
【０００４】従来行われている熱ＣＶＤ法、特に常圧熱
ＣＶＤ法では、基板上部の気相領域においても反応が進
行するため、この領域でシリカ微粉が発生する。発生し
たシリカ微粉は、成膜装置内の排気管などの配管に付着
して、これを閉塞させることがある。また、基板上に落
下したシリカ微粉は、シリカ膜上のピンホールの原因と
なり、製品の歩留まり低下をもたらす問題があった。
ＣＶＤ法では、基板上部の気相領域においても反応が進
行するため、この領域でシリカ微粉が発生する。発生し
たシリカ微粉は、成膜装置内の排気管などの配管に付着
して、これを閉塞させることがある。また、基板上に落
下したシリカ微粉は、シリカ膜上のピンホールの原因と
なり、製品の歩留まり低下をもたらす問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリカ微粉
が発生しない熱ＣＶＤによるシリカ成膜方法の提供を目
的とする。
が発生しない熱ＣＶＤによるシリカ成膜方法の提供を目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、シランと酸素
とを含有する原料を用い、熱気相反応によってシリカ膜
を成膜する方法において、原料として、水蒸気を含有す
る原料を用いることを特徴とするシリカ膜の成膜方法を
提供する。
とを含有する原料を用い、熱気相反応によってシリカ膜
を成膜する方法において、原料として、水蒸気を含有す
る原料を用いることを特徴とするシリカ膜の成膜方法を
提供する。
【０００７】熱ＣＶＤ成膜時におけるシリカ微粉の発生
機構を図１に示す。図１において、１は基板、２はシラ
ン分子、３は酸素分子、４はラジカル、５は重合反応、
６はシリカ微粉、７はシリカ膜を示す。図１に示すよう
に、高温の気相中で分解したシラン分子２によって発生
したラジカル４が、気相中において重合することによっ
てシリカ微粉６が発生する。シリカ微粉６の発生量を抑
制するには、ラジカル４の重合が起こりにくくすること
が重要である。
機構を図１に示す。図１において、１は基板、２はシラ
ン分子、３は酸素分子、４はラジカル、５は重合反応、
６はシリカ微粉、７はシリカ膜を示す。図１に示すよう
に、高温の気相中で分解したシラン分子２によって発生
したラジカル４が、気相中において重合することによっ
てシリカ微粉６が発生する。シリカ微粉６の発生量を抑
制するには、ラジカル４の重合が起こりにくくすること
が重要である。
【０００８】ところで、熱ＣＶＤ中でのシランと酸素と
の反応はきわめて高速である。高橋ら（Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４３，１３５５）は、反応
温度が６００℃の場合、シランからシリカのできる反応
は０．００２０８秒で完結すると報告している。このよ
うな高速反応を解析し、ラジカルの重合が起こらない条
件を見つけるには、計算機による反応シミュレーション
が適している。高橋らは、前記報告の中で７３種類の素
反応を含むシミュレーションモデルを提案している。
の反応はきわめて高速である。高橋ら（Ｊ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４３，１３５５）は、反応
温度が６００℃の場合、シランからシリカのできる反応
は０．００２０８秒で完結すると報告している。このよ
うな高速反応を解析し、ラジカルの重合が起こらない条
件を見つけるには、計算機による反応シミュレーション
が適している。高橋らは、前記報告の中で７３種類の素
反応を含むシミュレーションモデルを提案している。
【０００９】また、近藤ら（高圧ガス、３２，３６）
は、７０種類の反応を含む低温度域での反応モデルを提
案している。ザハリフら（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，
９９，５３０８）は、シランと酸素との反応の詳細な理
論検討を行い、初期の重合反応を含む反応速度モデルを
報告している。
は、７０種類の反応を含む低温度域での反応モデルを提
案している。ザハリフら（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，
９９，５３０８）は、シランと酸素との反応の詳細な理
論検討を行い、初期の重合反応を含む反応速度モデルを
報告している。
【００１０】本発明者らは、これらの報告を基に、シラ
ンと酸素との反応モデルとして図２のようなモデルを構
築した。図２に示すように、反応過程においては、Ｓｉ
Ｈ3、Ｓｉ（ＯＨ）2 など様々なラジカルが生成する
が、本発明者らは、シリカ微粉の抑制には、ラジカルＳ
ｉＯの初期重合体である（ＳｉＯ）n の生成を抑制する
ことが重要であることを新規に見い出した。そして、図
２に示す反応モデルを用いて反応生成物と成膜条件との
関係を計算した。
ンと酸素との反応モデルとして図２のようなモデルを構
築した。図２に示すように、反応過程においては、Ｓｉ
Ｈ3、Ｓｉ（ＯＨ）2 など様々なラジカルが生成する
が、本発明者らは、シリカ微粉の抑制には、ラジカルＳ
ｉＯの初期重合体である（ＳｉＯ）n の生成を抑制する
ことが重要であることを新規に見い出した。そして、図
２に示す反応モデルを用いて反応生成物と成膜条件との
関係を計算した。
【００１１】シランは爆発性のガスであるため、ＣＶＤ
装置では安全のため通常、シランガスの温度をできるだ
け下げた状態で、かつシランと酸素を別々のノズルから
装置内に挿入する。このとき、装置内で酸素とシランと
の混合の悪い箇所ができる場合があり、その箇所から
（ＳｉＯ）n が発生しシリカ微粉が生成する。本発明者
は、このような酸素／シランの混合が悪い状態に置いて
も、原料シラン中に水蒸気を添加することにより、シリ
カ微粉の発生原因である（ＳｉＯ）n の生成を抑制でき
ることを図２のモデルより新たに見い出した。
装置では安全のため通常、シランガスの温度をできるだ
け下げた状態で、かつシランと酸素を別々のノズルから
装置内に挿入する。このとき、装置内で酸素とシランと
の混合の悪い箇所ができる場合があり、その箇所から
（ＳｉＯ）n が発生しシリカ微粉が生成する。本発明者
は、このような酸素／シランの混合が悪い状態に置いて
も、原料シラン中に水蒸気を添加することにより、シリ
カ微粉の発生原因である（ＳｉＯ）n の生成を抑制でき
ることを図２のモデルより新たに見い出した。
【００１２】本発明においては、微粉発生抑制の観点か
ら、酸素のシランに対する混合割合（モル比）を２以上
とすることが好ましい。また、本発明においては、コス
トおよび生産効率の観点から、大気圧で成膜することが
好ましい。
ら、酸素のシランに対する混合割合（モル比）を２以上
とすることが好ましい。また、本発明においては、コス
トおよび生産効率の観点から、大気圧で成膜することが
好ましい。
【００１３】水蒸気を加えない場合、大量にシリカ微粉
が発生する条件（反応温度が３５０℃、成膜時の圧力が
１気圧、酸素／シランのモル比が０．５）を設定した。
次に、前記条件において原料中の水蒸気濃度（水蒸気／
シランのモル比、以下も同様とする）を変化させ、原料
中の水蒸気濃度と各生成物（ＳｉＯ2 、（ＳｉＯ）n、
Ｓｉ（ＯＨ）2 、Ｏ＝ＳｉＨＯＨ、ＨＳｉ（ＯＨ）3 ）
の選択率（各生成物の総計に対するある生成物のモル
比）との関係を計算した。その結果を図３に示す。な
お、原料中のシラン濃度は０．２モル％として計算し
た。図３中、８はＨＳｉ（ＯＨ）3 、９は（ＳｉＯ）n
のグラフである。
が発生する条件（反応温度が３５０℃、成膜時の圧力が
１気圧、酸素／シランのモル比が０．５）を設定した。
次に、前記条件において原料中の水蒸気濃度（水蒸気／
シランのモル比、以下も同様とする）を変化させ、原料
中の水蒸気濃度と各生成物（ＳｉＯ2 、（ＳｉＯ）n、
Ｓｉ（ＯＨ）2 、Ｏ＝ＳｉＨＯＨ、ＨＳｉ（ＯＨ）3 ）
の選択率（各生成物の総計に対するある生成物のモル
比）との関係を計算した。その結果を図３に示す。な
お、原料中のシラン濃度は０．２モル％として計算し
た。図３中、８はＨＳｉ（ＯＨ）3 、９は（ＳｉＯ）n
のグラフである。
【００１４】図３より、原料として水蒸気を含有する原
料を用いることで（ＳｉＯ）n の生成を抑えられること
が確認できる。特に、シランに対する水蒸気のモル比が
０．５以上（水蒸気／シランのモル比が０．５以上）の
原料を用いた場合、（ＳｉＯ）n 生成の抑制効果は顕著
である。
料を用いることで（ＳｉＯ）n の生成を抑えられること
が確認できる。特に、シランに対する水蒸気のモル比が
０．５以上（水蒸気／シランのモル比が０．５以上）の
原料を用いた場合、（ＳｉＯ）n 生成の抑制効果は顕著
である。
【００１５】次に、反応温度が３５０℃、成膜時の圧力
が１気圧、水蒸気／シランのモル比が２の条件で、酸素
濃度（原料中のシランに対する酸素のモル比、以下も同
様とする）を変化させ、酸素濃度と生成物の選択率との
関係を計算した。その結果を図４に示す。図４中、１０
はＳｉＯ2 、１１はＨＳｉ（ＯＨ）3 、１２は（Ｓｉ
Ｏ）n のグラフである。図４より、原料に水蒸気を加え
た条件では、すべての酸素濃度において、シリカ微粉の
原因である（ＳｉＯ）n は生成が抑制されていることが
確認できる。
が１気圧、水蒸気／シランのモル比が２の条件で、酸素
濃度（原料中のシランに対する酸素のモル比、以下も同
様とする）を変化させ、酸素濃度と生成物の選択率との
関係を計算した。その結果を図４に示す。図４中、１０
はＳｉＯ2 、１１はＨＳｉ（ＯＨ）3 、１２は（Ｓｉ
Ｏ）n のグラフである。図４より、原料に水蒸気を加え
た条件では、すべての酸素濃度において、シリカ微粉の
原因である（ＳｉＯ）n は生成が抑制されていることが
確認できる。
【００１６】本発明は、シリカ微粉が発生する酸素が不
足した条件下においても水蒸気を原料に加えることによ
り、シリカ微粉の発生を有効に抑えることができる。
足した条件下においても水蒸気を原料に加えることによ
り、シリカ微粉の発生を有効に抑えることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、シランおよび酸素を含
有する原料を用い、熱ＣＶＤ法によりシリカ膜を成膜す
る場合のシリカ微粉の発生が抑制され、その結果、装置
の保守労力の低減や、シリカ微粉が原因のシリカ膜中の
ピンホールの軽減を実現できる。
有する原料を用い、熱ＣＶＤ法によりシリカ膜を成膜す
る場合のシリカ微粉の発生が抑制され、その結果、装置
の保守労力の低減や、シリカ微粉が原因のシリカ膜中の
ピンホールの軽減を実現できる。
【図１】熱ＣＶＤ成膜時におけるシリカ微粉の発生機構
を示す図
を示す図
【図２】シラン、酸素の反応モデルを示す図
【図３】原料中の水蒸気濃度とシリコンを含む生成物の
選択率との関係を示す図
選択率との関係を示す図
【図４】原料中に水蒸気を添加した場合の原料中の酸素
濃度とシリコンを含む生成物の選択率との関係を示す図
濃度とシリコンを含む生成物の選択率との関係を示す図
１：基板 ２：シラン分子 ３：酸素分子 ４：ラジカル ５：重合反応 ６：シリカ微粉 ７：シリカ膜 ８：ＨＳｉ（ＯＨ）3 ９：ＳｉＯ2 １０：ＳｉＯ2 １１：ＨＳｉ（ＯＨ）3 １２：（ＳｉＯ）ｎ
Claims (3)
- 【請求項１】シランと酸素とを含有する原料を用い、熱
気相反応によってシリカ膜を成膜する方法において、原
料として、水蒸気を含有する原料を用いることを特徴と
するシリカ膜の成膜方法。 - 【請求項２】原料として、シランに対するモル比が０．
５以上の水蒸気を含有する原料を用いる請求項１記載の
シリカ膜の成膜方法。 - 【請求項３】成膜時の圧力を大気圧とする請求項１記載
の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15334498A JPH11350141A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | シリカ膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15334498A JPH11350141A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | シリカ膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350141A true JPH11350141A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15560431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15334498A Withdrawn JPH11350141A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | シリカ膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11350141A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014526432A (ja) * | 2011-09-19 | 2014-10-06 | ピルキントン グループ リミテッド | ガラス基板上にシリカコーティングを形成するプロセス |
-
1998
- 1998-06-02 JP JP15334498A patent/JPH11350141A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014526432A (ja) * | 2011-09-19 | 2014-10-06 | ピルキントン グループ リミテッド | ガラス基板上にシリカコーティングを形成するプロセス |
| JP2017197845A (ja) * | 2011-09-19 | 2017-11-02 | ピルキントン グループ リミテッド | ガラス基板上にシリカコーティングを形成するプロセス |
| EP2758350B1 (en) * | 2011-09-19 | 2020-06-17 | Pilkington Group Limited | Process for forming a silica coating on a glass substrate |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20061128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20070124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |