JPS63125680A - 気相堆積装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相堆積装置に係り、特に基板の処理枚数を向
上させるに好適な気相堆積装置に関する。

〔従来の技術〕

基板上にＳｉＯ２等の薄膜？形成するに際しては、真空
状態にした反応容器内に基板載置き、導入した反応ガス
ケ紫外光によって励起し、基板上に薄膜を形成する気相
堆積装置が用いられる。

この種装置に関するものとして、特開昭６０−３０１２
２、特開昭５９−５２８３６および特開昭６０−５２０
１３等がある。

第４図は特開昭６０−３０１２２に示された構成乞示す
断面図である。密封構造の反応容器３１の天井部に設げ
られた光透過窓３３の上部には、紫外線ランプ３２が配
設されている。反応容器内の底面寄りにサセプタ３４が
設げられ、このサセプタ３４上に基板３５が載置される
。基板３５の近傍には反応ガス供給管３６が設けられる
と共に、光透過窓３３の下部にはその汚れをガス噴射に
よって清掃するための不活性ガス供給管３７が設けられ
ている。反応容器３１の側壁には、気相反応に用いられ
なかった反応ガス２排出させろための排気管３８が設げ
られている。また、サセプタ３４の下部には基板３５を
加熱し、反応を促進させるための加熱体３９が配設され
ている。

第４図において、反応容器３１内のサセプタ３４に基板
３５を載置し、内部を真空状態にしたのち反応ガス供給
管３６よっ反応ガスを供給すると共に紫外線ランプ３２
を点灯する。ランプ３２０発生する紫外線によって反応
ガスが励起され、基板３５上に薄膜（Ｓｉ０２）が形成
される。ま１こ、このとき加熱体３９に通電し、サセプ
タ３４を介して基板３５を加熱し、反応ン容易にする。

ところで、このような装置において、基板の処理枚数Ｚ
増加すなわちスループットを向上させたい場合、装置を
大型化し、反応容器内に載置する基板枚数を増加するこ
とによって対処している。

この−例を示したのが第５図である。

反応容器４１は複数枚の基板４５を同時にセットするこ
とができ、その天上部に設けられた光透過窓４３の上部
には紫外線ランプ４２が設けられている。反応容器４１
の側壁には排気管４６が設けられ、また反応容器４１の
底面には先端部を基板４５側に向Ｂｚ反応ガス供給管４
８が設げられている。さらに反応容器４１内の上部には
、管口を光透過窓４３に向１６　ｒ、−不活性ガス供給
管４９が配設されている。

第５図の構成にあっては、複数の基板４５Ｙ同時にセッ
トし、以後、第３図の場合と同様に気相反応を行なわせ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の如き従来例にあっては、装置を大型化し
た場合、基板枚数に比例した大きさのランプ、光透過窓
を用いると共に、透過窓に設置する合成石英ガラスの板
厚を厚くする必要がある。

ところが合成石英ガラスは第６図に示すように。

ガラスの厚みが厚くなると、紫外線ランプ（通常低圧水
銀ランプ）による共鳴線（１８５ｎｍ。

２５４ｎｍの波長）での透過率が減少する。一方、光照
射のなされた反応ガスによる膜堆積は、紫外線強度に関
係のあることが学会発表（第４６回応用物理学会（１９
８５年度秋期）扁桃ほか２名「５ｉ０２膜の光ＣＶＤ過
程の照射波長依存性、Ｊ２Ｐ−Ｗ−Ｓ）等で報告されて
いる。このことから明らかなように、光透過窓のガラス
板厚ン厚くすることは、膜堆積速度を遅くし、スループ
ットの減少を招くことになる。

また、合成石英ガラスは、８　ｉ　Ｃｊ４等を原料とし
て製造した超高純度の二酸化珪素の結晶体であって、特
殊な製法を用いているため、製造能力に限界があり、大
きなものは作れない。し定かって量産性が悪いと共に製
造コストが高くつくという問題がある。

さらに、光透過窓４３の曇りを防止するために不活性ガ
スによるパージを行っているが、窓面積が大きくなると
パージ面積も大きくなるため、全面の曇り防止は極めて
困難である。

以上より明らかなように、従来の気相堆積装置にあって
は、工業的に大量に薄膜を製造することは、多大なコス
トと技術的課題？解決せねばならないという問題がある
。

本発明の目的ｆ工、上記従来技術の実情に鑑みてなされ
たもので、小規模の反応容器を用いながら薄膜作製のス
ルーブツトを向上できるようにした気相堆積装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明は、反応ガスに光エ
ネルギーを照射して気相化学反応ビ生じさせ、雰囲気中
に配設された基板に漠膜を堆積させる気相堆積装置にお
いて、連結された各室へ処理対象の基板を搬入・搬出す
る際の中継部となる予備室と、該予備室にゲート弁を介
して連結されて反応ガス及び光エネルギーの気相化学反
応によって雰囲気中の基板に膜堆積を行なう複数の光Ｃ
ＶＤ室と、該光ＣＶ　］）室の各々より順番に搬入され
た基板に対し反応ガス及び熱エネルギーの気相化学反応
によって膜堆積を行なう減圧ＣＶＤ室と、前記各光ＣＶ
Ｄ室より前記減圧ＣＶＤ室へ前記予備室を介して基板？
搬送する基板搬送機構と暑設げて構成しである。

〔作　用〕

上記手段によると、複数の光ＣＶＤ室によって基板上に
一次的に薄膜を形成し、ついで各党ＣＶＤ室より搬入さ
れた基板に対し減圧ＣＶＤ室で減圧ＣＶＤ法によって多
数枚の基板に薄膜が形成できるため、大型の光源や光透
過窓を用いることなく気相堆積装置を構成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例ケ説明する平面図、第２図は
第１図の装置の■−■矢視断面図である。

気相処理過程にあって基板の移送中継所となる予備室１
には、光ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃａ／　ＶａｐｏｒＤｅ
ｐｏｓ　ｉ　ｔ　ｉ　ｏｎ　）室２．３、減圧ＣＶＤ室
４及びローダ・アンローダ室５の各々が、ゲート弁６゜
７．８及び９の各々を介して連結されている。

第２図に示すように、光ＣＶＤ室２の天井部には光通過
窓１３が設けられ、その上部に紫外線ランプ１２が配設
されている。光ＣＶＤ室２の底部に加熱ヒータ１５及び
排気管１６が設げられている。ま１こ、光通過窓１３の
下部にｆ工不活性ガス供給管１７が配設され、加熱ヒー
タ１５の上部にはサセプタ１８が設けられている。

また、縦長に構成された減圧ＣＶＤ室４は、天井壁内お
よび側壁内に加熱ヒータ２０が埋設され、底部より反応
ガス供給管２１が突設されている。

さらに底面には排気管２２が設けられると共に基板ボー
ト２４の位置を調整するボート移動機構２３が設けられ
ている。基板ボート２４を工、予備室１より搬入された
基板１１χ順次積み重ねるものである。

予備室１を工、処理対象の基板１１を真空下において各
ＣＶＤ室へ搬入用する１こめの中継基地として機能する
。

減圧ＣＶＤ室４は、光ＣＶＤを行なうための光ＣＶＤ室
２及び３より搬入された基板１１’＆加熱し、減圧下に
て熱ＣＶＤ−ｇ行なうものである。

ローダ−アンローダ室５は、処理対象の基板７セツトし
、或いは処理済みの基板を取り出″′ｆためのものであ
る。

ゲート弁６〜９は、予備室１と各反応室及びローダ・ア
ンローダ室５の各々と７区分する機能を持っている。

なお、このほか第１図及び第２図には図示していないが
、反応室内を減圧状態に保持ｊる１こめの排気ポンプが
設げられている。

さらに、予備室１は第２図に示すように、予備室１は、
基板１１を光ＣＶＤ室２及び３．ローダ−アンローダ室
５、減圧ＣＶＤ室４等、各部屋間の基板移動Ｚ行なうた
めの基板搬送機構１９、予備室１内を真空に保つ（図示
せず）ための排気ポンプにより構成される。尚、２５は
排気管である。

次に、第１図及び第２図に示す実施例の動作について説
明する。

基板１１は、ローダ・アンローダ室５に多数枚が同時に
入れられた後、ゲート弁６を開けて基板搬送機構１９に
より予備室１内に１枚だけ搬入される。次にゲート弁６
を閉めて、排気管２５より排気し、予備室１内を真空に
する。次にあらかじめ真空に保たれていた光ＣＶＤ室２
へ、ゲート弁７Ｚ開げ、基板搬送機構１９により基板１
１が搬入される。光ＣＶＤ室１ではゲート弁７が閉めら
れπ後、加熱ヒータ１５により基板１１Ｙ加熱し。

紫外線ランプ１２より光透過窓１３を通して基板上に紫
外線を照射すると共に、反応ガス供給管１４より反応ガ
スを吹き出てことによって、基板１１上に５ｉ０２の薄
膜を堆積させる。同時に不活性ガス馨不活性ガス供給管
１７より吹き出すことにより、光透過窓１３への反応生
成物の付着乞防止し、光の透過率馨一定に保つようにす
る。この膜厚は最終的に本装置で必要とされる膜厚以下
でよく、光照射時間も数十秒〜数分で良い。

一方、光ＣＶＤ室２内に基板１１を搬入し、ゲート弁７
を閉めに後、予備室１内は大気圧に戻され、再びゲート
弁６を開け、ローダ・アンローダ室５より１枚の基板１
１が搬入される。ゲート弁６を閉めた後、再び予備室１
を真空にし、光ＣＶＤ室２の場合と同じ手順で、光ＣＶ
Ｄ室３に搬入し、ここで基板１１上に薄膜を作製する。

光ＣＶＤ室２での反応が終了すると、残留ガスを排気管
１６より排出させ、ゲート弁７ビ開げ、基板１１を予備
室１に取り出し、次にゲート弁９を開け、基板１１を減
圧ＣＶＤ１４に搬入してゲート弁９を閉める。基板１１
はあらかじめボート移動機構２３により適切な位置に設
定されに基板ボートに納められろ。次に未処理基板を前
述と同様の方法で光ＣＶＤ室２へ搬入し、基板１１に薄
膜を堆積させる。また、同様にして、光ＣＶＤ室３にて
処理済の基板１１を前述と同様にして減圧ＣＶＤ室４に
納める。このような手順乞繰り返し減圧ＣＶＤ室４内に
基板１１ケ所定枚数載置した後、加熱ヒータ２０を用い
て基板１１’４加熱し、反応ガス供給管２１より反応ガ
スを供給して基板１１上に薄膜を堆積させる。この場合
、加熱温度は前述した如く、従来の減圧ＣＶＤと異なり
、光ＣＶＤに用いた温度程度の低温である。反応終了後
は、ゲート弁９を開げ、基板ボート移動機構２３を移動
させながら、順次基板をローダ・アンローダ室５へ搬送
する〇 以上のように、光ＣＶＤと減圧ＣＶＤを組合せることに
より、従来の問題点ン解決することができる。

本来、減圧ＣＶ　Ｄ　＋’ｌ！、熱エネルギーを利用し
た薄膜製造プロセスであり、膜作製時の温度は。

８００℃〜１０００℃χ用いている。このため、半導体
中の不純物プロファイルの変化を生じせしめたり、電極
材であるアルミニウム等の低融点金属上に膜を作製し多
層構造のデバイス？製作することができないなどの欠点
がある。しかし、基板を容器内に多数載置（−１加熱す
ることで膜膜作製できるため、スループットが大きいと
いう利点がある。

一方、光ＣＶＤ″′ｃは、光エネルギーを利用している
ので、常温〜４００℃程度の低温で膜乞作製できるとい
う特徴があるため、熱ＣＶＤにおける不純物プロファイ
ルの変化発生、多層構造のデバイスの製作困難さ等の問
題を生じない利点がある。

また、近年の学会発表（昭和６１年、応用物理学会予稿
集、２Ｐ−Ｃ−１Ｏｒ光ＣＶＤ法による絶縁膜の堆積」
検波ほか１名等）によれば、一旦光を照射して堆積した
膜の上には、１気圧のＮ２ガスで表面被覆をしない限り
、光の照射り行なわなくても減圧ＣＶＤにおいて膜が堆
積しない低い温度で膜堆積が持続するという効果がある
ことが実験的に明らかにされてきている（光イニシェー
ション効果）。

このような例から、−担光ＣＶＤを行なった後減圧ＣＶ
Ｄ７行なうことで、熱ＣＶＤ乞低温で行なうことができ
るようになるため、高温プロセスとしての前述の問題が
なくなると共に、光ＣＶＤ装置において、基板処理枚数
を多くできないという問題馨も同時に解決することがで
きろ。

以上示した本発明の実施例によれば、具体的に次のよう
な問題点？解決することができる。

（１）光ＣＶＤ室の基板処理枚数はせいぜい１枚で良い
ため、高スルーブツトの光ＣＶＤ装置であるにもかかわ
らず、光ＣＶＤ室を小型にできるために、大型の光源、
大口径の光透過窓が不必要となり、前述した製造能力の
問題やコスト上の問題を解決するばかりでなく、窓くも
りの防止も容易となる。

（２）　　また、本発明になる装置は減圧ＣＶＤ室で基
板ン上下に重ねて処理できるため、装置の設置単位面積
当りの基板処理枚数が飛躍的に増大Ｌ、安価な膜を提供
できる。

（３）前述の如く、減圧ＣＶＤ室においても低温で膜馨
作製できろため、従来の熱ＣＶＤで問題となっていた、
不純物プロファイルの変化がなく、且つ多層配線も可能
となるので、集積度の高いデバイスにも利用できる。

（４）最初の膜は光ＣＶＤを用いて作製するため、下地
となる膜又は基板にダメージを与えないので界面特性の
良好な膜が作製できる。

以上に示す如く１本発明による気相堆積装置を用いれば
、安価で良質な膜を提供できる。

第５図は本発明の他の実施例を示す平面図である。本実
施例は、光ＣＶＤ室を３室（６２，６３゜６４）を設け
、これらをゲート弁６９．７０及び７１乞介して予備室
６１に連結すると共に、独立したローダ６６とアンロー
ダ６７をゲート弁７２及び６８を介して予備室６１に連
結し、更にゲート弁７３乞介して減圧ＣＶＤ室６５５−
予備室６１に連結したものである。

本実施例は、第１図の実施例のローダ・アンローダ室５
を各々の機能に独立させると共に、光ＶＣＤ室を増設し
１こものであり、その動作を工、基本的に前述の実施例
と同様であるが、光ＣＶＤ室が増加した分だけ、効率良
く減圧ＣＶＤ室６５に基板を送り込むことができるため
、時間当りの処理枚数を増加大できるという利点がある
。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば、光源および光透過
窓？大型化することなく、大量の薄膜製造が可能となり
、スルーブツトが高く安価な気相堆積装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図の■−■矢視断面図、第３図は本発明の他の実施例を
示す平面図、第４図は従来の気相堆積装置を示す断面図
、第５図は薄膜製造の大量化ケ図った従来の気相堆積装
置を示す断面図、第６図は光透過窓に用いられる合成石
英ガラスの厚みに対する透過率と波長の関係ン示す特性
図である。 １．６１・・・・・・予備室、２，３，６２，６３゜６
４・・・・・・光ＣＶＤ室、４，６５・・・・・・減圧
ＣＶＤ室。 ５・・・・・・ローダ番アンローダ室、６〜９．６８〜
７３・・・・・・ゲート弁、６６・・・・・・ローダ、
６７・・・・・・アンローダ。 「′ 〜 ｌ−… 第４図 第５図 第６図 ム 波長（μｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応ガスに光エネルギーを照射して気相化学反応を生じ
   させ、雰囲気中に配設された基板に漠膜を堆積させる気
   相堆積装置において、連結された各室へ処理対象の基板
   を搬入・搬出する際の中継部となる予備室と、該予備室
   にゲート弁を介して連結されて反応ガス及び光エネルギ
   ーの気相化学反応によつて雰囲気中の基板に膜堆積を行
   なう複数の光ＣＶＤ室と、該光ＣＶＤ室の各々より順番
   に搬入された基板に対し反応ガス及び熱エネルギーの気
   相化学反応によつて膜堆積を行なう減圧ＣＶＤ室と、前
   記各光ＣＶＤ室より前記減圧ＣＶＤ室へ前記予備室を介
   して基板を搬送する基板搬送機構とを具備することを特
   徴とする気相堆積装置。