JPS6128031B2 - - Google Patents

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JPS6128031B2
JPS6128031B2 JP57051971A JP5197182A JPS6128031B2 JP S6128031 B2 JPS6128031 B2 JP S6128031B2 JP 57051971 A JP57051971 A JP 57051971A JP 5197182 A JP5197182 A JP 5197182A JP S6128031 B2 JPS6128031 B2 JP S6128031B2
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JP
Japan
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gas
vapor deposition
chemical vapor
deposition apparatus
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JP57051971A
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JPS58167766A (ja
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Yutaka Hayashi
Mitsuyuki Yamanaka
Kenichi Ishii
Hiroaki Yoshihara
Haruyuki Kawachi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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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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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
に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、キヤリアガス
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つていた。
例えばSnCl4の蒸気を含むキヤリアガスに酸化
性ガスを混合したSnO2の化学蒸着においても膜
の均一性を得るためには、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つ
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
含むキヤ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つ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はチヤンバー、11は前記チヤン
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は前記チヤンバー1
0の上方に設けられたガス排出部、13は前記チ
ヤンバー10の内側に設けられた基板保持部、1
4は第1の加熱部で、この場合はチヤンバー10
の外側に設けられ基板保持部13を囲むようにし
て加熱し、基板1の温度を制御する構成になつて
いる。しかし第1の加熱部14は必ずしもチヤン
バー10の外側にある必要はなく、チヤンバー1
0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。15,16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
なりキヤリアガスよりも原料ガスの方が重いため
チヤンバー10の下方に一様に溜つてから上方に
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て到達する。
例えばSnCl4、有機スズ(4エチルスズ等)、
InCl3、有機インジウム(3エチルインジウム
等)を用いて酸化物導電膜を基板1上に形成した
場合10%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、SnO2膜の化学蒸着の場
合には基板1の温度を300〜400℃、In2O3膜の場
合は400〜500℃、モリブデン膜の場合は400〜600
℃、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
均一性も良好であつた。キヤリアガスとして上記
の場合アルゴンまたはチツ素を用い、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
合はチヤンバー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1
1との間に例えば細孔を多数設けた板(石英板ま
たはステンレス板等)からなる第1の均一化部1
5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1の大小に膜
の成長速度が依存しない方向に改善される、この
第1、第2の均一化部15,16はチヤンバー1
0に保持機構15a,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。
さらにチヤンバー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はチヤンバ
ー10の底面および上面に接続される必要はな
く、チヤンバー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の下方に原料ボー
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の下方に設けてある。こ
の場合は原料ガスまたは原料の蒸気は(1)加熱部1
8の加熱の断続、(2)原料ボート22をボート移動
手21によつて加熱部18に囲まれたボート保持
部22aの上に乗せるか、第2の加熱部18外の
ボート保持部22bに乗せるか、(3)第2の加熱部
18を移動させることによつ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17を設けることができる。
この原料ガス制御部17は例えば2つのパンチン
グ板をずらすことにより原料ガスを遮断したり通
過したりすることができる。原料ガスを遮断した
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17よりもチヤンバー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パージ用
の第2のガス排出部19を原料ガス制御部17よ
り下方のチヤンバー10の部分に設けることがで
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17の開閉に応
じて逆動作をする開閉手段19a,20aを設け
て制御することができる。
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2
2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に、第2図
の第1の加熱部14、第2の加熱部18の間また
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ヤンバ
ー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ヤンバー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つて形成され
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1
2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つてSnCl4
たはInCl3と酸素を原料として基板温度300℃以下
でアモルフアスSnO2、アモルフアスInO2を行う
ことができた。
チヤンバー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にも排気フアン
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13として基板1を複数個以
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。この場合はチヤンバー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
設けてチヤンバー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
向にガス排出部12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
ことが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
れを複数個並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ヤ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、チヤンバー間の原料ガスまたはキヤリアガ
ス分離も容易な装置を実現することができる。
基板1を紙面に垂直(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、チヤンバー10は基板1の入口
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。
前述の縦長のチヤンバー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
キヤ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
な装置をバツ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はチヤンバー、11,2
0はガス導入部、12,19はガス排出部、13
は基板保持部、14および18は第1および第2
の加熱部、15,16は第1、第2の均一化部、
17は原料ガス制御部、21はボート移動手段、
22は原料ボートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 キヤ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ヤンバーとからなることを特
    徴とする化学蒸着装置。 2 チヤンバーは、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細
    孔を多数設けた板よりなる第1の均一化部を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    化学蒸着装置。 3 チヤンバーは、基板保持部とガス排出部との
    間に細孔を多数設けた板よりなる第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 チヤンバーは、ガス導入部と基板保持部との
    間に原料蒸発部を有し、かつ前記原料蒸発部に熱
    を与え温度の制御を行う第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 チヤンバーは、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
    範囲第4項記載の化学蒸着装置。 6 チヤ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 チヤ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特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の化学蒸着装置。 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1項記載の化学蒸
    着装置。 11 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1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するチヤ
    ンバーの外側を囲むように設けられ、さらに前記
    チヤンバーはガス導入部と第1の加熱部の間に前
    記チヤ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項記
    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。 16 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1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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JPS58167766A JPS58167766A (ja) 1983-10-04
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3879173B2 (ja) * 1996-03-25 2007-02-07 住友電気工業株式会社 化合物半導体気相成長方法
WO2013151045A1 (ja) * 2012-04-03 2013-10-10 独立行政法人物質・材料研究機構 結晶成長方法および結晶成長装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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THIN SOLID FILMS=1977 *

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