JPS58167766A - 化学蒸着装置 - Google Patents

化学蒸着装置

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JPS58167766A
JPS58167766A JP5197182A JP5197182A JPS58167766A JP S58167766 A JPS58167766 A JP S58167766A JP 5197182 A JP5197182 A JP 5197182A JP 5197182 A JP5197182 A JP 5197182A JP S58167766 A JPS58167766 A JP S58167766A
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chemical vapor
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Yutaka Hayashi
豊 林
Mitsuyuki Yamanaka
光之 山中
Kenichi Ishii
賢一 石井
Hiroaki Yoshihara
吉原 弘章
Haruyuki Kawachi
河内 治之
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591Fixed means, e.g. wings, baffles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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】 この発明は、原料ガスの分布が一様になるようKした化
学蒸着装置に関するものである。
分子量または原子量の重い原料ガスまたは蒸気を含む気
体から化学蒸着を行うと、キャリアガス中の原料ガス分
布が一様となりにくく、そのため、例えば従来の化学蒸
着装置のように上方から基板上に原料ガスを供給する装
置では常に形成される膜状物質の膜厚分布が問題となっ
ていた。
例えば5nC1,の蒸気を含むキャリアガスに酸化性ガ
スを混合した5n−01の化学蒸着においても膜の均一
性を得るためKは、排気条件および排気口の数および位
置等を微妙に制御する必要があった。このような状況は
、例えばモリブデンやタングステン等の化合物を含む原
料ガスから、これらの金属を堆積させる場合、インジウ
ムの化合物を含むキャリアガスから酸化インジウムを堆
積させる場合にも見られる。
この発明は、上記従来の欠点を除去するために重い原料
ガスまたは蒸気を含む気体を基板の下方から供給するこ
とによって基板の平面方向の原料ガスの不均一性を改善
し均一な膜状物質を得ることを特徴とする化学蒸着装置
に関するものである。
以下この発明を図面について詳細に説明する。
第1図はこの発明の一実施例の断面図であり、1は基板
、10はチャンバー、11は前記チャンバー10の下方
に設けられた原料ガスを含むガスを導入するガス導入部
、12は前記チャンバー10の上方に設けられたガス排
出部、13は前記チャンバー10の内側に設けられた基
板保持部、14は第1の加熱部で、この場合はチャンバ
ー10の外側に設けられ基板保持部13を囲むよう圧し
て加熱し、基板1の温度を制御する構成になっている。
しかしglの加熱部14は必ずしもチャンバー10の外
側にある必要はなく、チャンバー10の内側で基板保持
部13に近接する形で設けられてもよい。15,1@は
第1.第2の均一化部を示す。このような配置で原料ガ
スを供給した場合、上方から原料ガスを供給する従来の
場合と異なりキャリアガスよりも原料ガスの方が重いた
めチャンバー10の下方に一様に溜ってから上方に押し
上げられるので基板1に到達する時にはかなり一様な分
布となつ℃到達する。
例えば S n C14m有機スズ(4エチルスズ等)
InC] m m 有機インジウム(,3エチルインジ
ウム勢)を用いて酸化物導電膜を基板1上に形成した場
合10チ以内の膜厚の均一性が得られる。
金属膜の化学蒸着としては、塩化モリブデン。
有機タングステン等の原料を用いた場合にも同様な膜厚
の均一化が見られた。もちろん塩化シリコン、弗化シリ
コン、シラン特に高次シランを原料ガスとして用いたシ
リコン薄膜の化学蒸着においても同様な膜厚の均一化効
果が得られている。
上記の実験においてSnO,膜の化学蒸着の場合には基
板1の温度を300〜400’C,Ins’s膜の場合
は400〜500℃、モリブデン膜の場合は400〜6
00℃、ジシランを用いたシリコン膜の場合は400〜
500℃の範囲で実用的な成長速度が得られ膜厚の均一
性も良好であった。
キャリアガスとして上記の場合アルゴンまたはチッ素を
用い、シリコン膜の場合は水素を用いても良好な結果が
得られた。
基板1を加熱する第1の加熱部14は原理的には基板保
持部13と基板1のみを加熱すればよいが、基板1およ
び基板保持部13を移動させる場合はチャ/バー10の
大部分を囲むような形状に設計し、同じ温度の中を容易
に移動することのできるような構成とすることもできる
また、この発明において、さらに原料ガスの均一流を得
るために基板保持部13とガス導入部11との間に例え
ば細大の多数あけた板(石英板またはステンレス板等)
からなる第1の均一化部15を設けてもよい。また、基
板保持部13とガス排出部12との間に第2の均一化部
16を設けてもよい。この場合基板1表面に成長する時
の膜厚分布は、さらに均一化されるし基板10大小に膜
の成長速度が依存しない方向に改善される。この第1、
@2の均一化部15. 16ハ+ヤンバー10に保持機
構15m、  16aを設けて脱着可能とし、洗浄交換
を容易とすることができる。
さらにチャンバー10の内側に防着板を設置して、これ
を交換することも可能である。また、ガス導入部11あ
るいはガス排出部12はチャンバー、10の底面および
上面に接続される必要はなく、チャンバー10の側面下
方にガス導入部11を設け、側面上方にガス排出部12
を設ける構成も加熱部14の設計等の都合で可能となる
第2図はこの発明の他の実施例を示す。第1図と同一番
号部分は同一機能を行う部分を示す。第2図の実施例で
は常温で蒸気圧の低い原料を用いる場合を示し、基板保
持部13の下方に原料ポート22を設け、それを加熱制
御する第2の加熱部18を第1の加熱部14の下方に設
けである。この場合は原料ガスまたは原料の蒸気は(1
)加熱部18の加熱の断続、(2)原料ボート22をポ
ート移動手段21に、よって加熱部1゛8に囲まれたポ
ート保持iRi 22 aの上に乗せるか、第2の加熱
部18外のポート保持部22bに乗せるか、(31@2
の加熱部18を移動させることによって濃度または流量
の制御を行うことができる。
さらに原料ガスまたは蒸気を基板1に到達させないため
、原料ボート22と基板保持部13との間に原料ガス制
御部1Tを設けることができる。
この原料ガス制御部1Tは例えば2つの)(ンチング板
をずらすととにより原料ガスを連断したり通過したりす
ることができる。原料ガスを連断した時は基板1の方へ
パージガスを送る必要があり、これは原料ガス制御部1
Tよりもチャンバ<−10の上方の部分に、第2のガス
導入部20を設けて行われる。さらに原料ガスまたは蒸
気の)(−ジ用の第2のガス排出部1sを原料ガス制御
部1Tより下方のチャンバー10の部分に設ける午とが
できる。第2のガス導入部20および第2のガス排出部
19には各々原料ガス制御部1Tの開閉に応じて逆動作
をする開閉手段111m、20mを設けて制御すること
がCきる。
この実施例の場合も第1図の実施例と同様に第1および
第2の均一化部15.16を設けることができるが、第
1の均一化部15は原料ボート22のフタ22cと兼用
させることもできるし、原料ガス制御部17のパンチン
グ板と兼用させることもできる。
さらにガスの反応を促進させるためK、第2図の第1の
加熱部14、第2の加熱部180間または第2の加熱部
18の下方に電磁気励起手段を設けることができる。電
磁気励起手段とはチャンバく一10内にプラズマ状態等
の電磁気で励起されたガス状態を作り出すものでチャン
バー10を囲むように設けられた2枚の電極板または一
連のコイルに高周波電力を印加することによって形成さ
れる。この場合、常温でガス状または蒸気圧の高い原料
を用いる場合は原料ボート22と第2の加熱部18で構
成される原料蒸発部は不要となる。電磁気励起を減圧で
行いたい場合は、ガス排気部12にロータリポンプ等の
真空排気装置を接続することができる。このような装置
によって8nC14またはI n Cl mと酸素を原
料とし基板温度300℃゛1 以下で7モル7アスSnoms アモルファスInO倉
を行うことができた。
チャンバー10内の圧力を調整するために第1図に示す
実施例のガス排出部12にも排気ファンまたは真空排気
装置を接続することもできる。この場合は基板保持部1
3として基板1を複数個上下方向に並べるような構造の
ものを用いても膜厚の良好な均一性を得ることができた
第1図の実施例の装置において、紙面に直角方向に基板
保持部13を移動させるために、基板保持部13をベル
ト上に乗せるかまたは基板保持部13でベルトを構成す
ると連続成長炉を構成することができる。この場合はチ
ャンバー10は紙面垂直方向に長くなるのでガス導入部
11は複数個設けてチャンバー10の基板進行方向の原
料ガス分布を均一にする必要がある。同様に基板進行方
向にガス排出s12を複数個設け、同様に原料ガス分布
を均一化する必要がある。この場合ガス導入部11とガ
ス排出部12とは交互に配置されることか望ましいこと
が判明した。
さらに第1図のような装置を縦長に設計し、それを複数
個釜べて上部および下部で接続し、基板1を縦方向に移
動させて接続部は横方向に転送し、予備加熱または冷却
チャンバーを有するまたは多層膜の成長が連続的に可能
な成長装置をも構成することができる。この場合は設置
床面積が少なく、チャンバー間の原料ガスまたはキャリ
アガス分離も容易な装置を実現することができる。
基板1を紙面Kfl直(横方向)に移動させる場合も、
縦(上下)方向に移動させる場合も連続成長装置におい
て、チャンバー10は基板10入口部と出口部とは開放
状態に設計されるから、少なくとも入口部においては不
活性ガスの供給および排出部を設けて混入外気を前記排
出部に排出してしまい、膜形成工程の再現性または制御
性を良好とすることができる。
前述の縦長のチャンバー10を複数個有する多層膜の成
長装置または紙面に垂直方向に長い装置において、第1
の加熱部14の設定温度を部分部分で最適温度として多
層膜の各層または同一組成の膜でも電気特性の異なる複
数層を成長させる装置を作ることも可能である。さらに
このような装置においては複数個設けられたガス導入部
11に°異なる組成または種類の原料ガスを供給して多
層膜の成長を連続的に行わしめることができる。
以上詳細に説明したように、この発明によればキャリア
ガスよりも分子量または原子量の重い原料ガスを用いて
も均一性の優れた膜の成長が可能な装置をバッチ式かつ
連続式に到るまで実現することができ、しかも蒸気圧の
低い原料を用いた膜の均一な成長も可能とすることがで
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実゛施例を示す断面図、第2図は
この発明の他の実施例を示す断面図である。 図中、1は基板、10はチャンバー、11.20はガス
導入部、12.11はガス排出部、13は基板保持部、
14および10は第1および第2のは原料ポートである
。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  キャリアガスより重い原料ガスを含む気体ま
    たは蒸気から膜状物質を基板上に成長せしめる装置にお
    いて、前記原料ガスを含むガスを下方から導入するガス
    導入部と、基板保持部と、上方へ設けられた前記ガスの
    排出部と、前記基板保持部に熱を与え温度の制御を行う
    第1の加熱部と、少なくとも前記基板保持部を含み前記
    ガス導入部とガス排出部を設けたチャンバー゛とからな
    ることを特徴とする化学蒸着装置。 し) チャンバーは、ガス導入部と基板保持部との間に
    導入されたガスを均一に上方に供給する第1の均一化部
    を有することを特徴とする特許請求の範N1s鎖項記載
    の化学蒸着装置。 (3)チャンバーは、基板保持部とガス排出部との間に
    第2の均一化部を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 (4)チャンバーは、ガス導入部と基板保持部との間K
    IN科蒸発部を有し、かつ前記原料蒸発部に熱を与え温
    度の制御を行う@2の加熱部を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 (5)チャンバーは、原料蒸発部と基板保持部との間に
    原料ガスの供給を制御する原料ガス制御部を有し、かつ
    前記原料ガス制御部より上方に第2のガス導入部を有す
    ることを特徴とする特許請求の範1!I #1(4)項
    記載の化学蒸着装置。 (6)  チャンバーはその外側から原料蒸発部の移動
    を行うことができる移動手段を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第(4)項記載の化学蒸着装置。 (7)チャンバーは基板保持部の出入口部に不活性ガス
    の供給および排出部を有することを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 (8)第2の加熱部は可動であることを特徴とする特許
    請求の範囲第(4)項記載の化学蒸着装置。 (9)  基板保持部は移動可能であることをW徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載り化学蒸着装置。 (10)基板保持部は横方向に移動可能であることを特
    徴とする特許請求の範囲第(8)項記載の化学蒸着装置
    。 (l])基板保持部は縦方向に移動可能であることを特
    徴とする特許請求の範囲第(8)項記載の化学蒸着装置
    。 (12)第1の加熱部は基板保持部を収納量るチャンバ
    ーの外側を囲むように設けられ、さらに前記チャンバー
    はガス導入部と第1の加熱部の間に前記チャンバーの外
    側から結合した電磁気励起手段を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 (13)ガス排出部は排気装置を備えたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 (14)第1の加熱部は温度設定の異なる複数個からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)現記り 載の化学蒸着装置。 (15)ガス導入部は複数個からなることを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の化学蒸着装置。 06)ガス排出部は複数個からなることを特徴とする特
    許請求の範囲第(])項記載の化学蒸着装置。 (17)ガス導入部は異なる原料ガスがそれぞれ供給さ
    れる複数個からなることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項記載の化学蒸着装置。
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JPS6128031B2 JPS6128031B2 (ja) 1986-06-28

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5970314A (en) * 1996-03-25 1999-10-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for vapor phase epitaxy of compound semiconductor
JPWO2013151045A1 (ja) * 2012-04-03 2015-12-17 国立研究開発法人物質・材料研究機構 結晶成長方法および結晶成長装置

Non-Patent Citations (1)

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