JP3038413B2 - 光ｃｖｄ法による膜作成装置 - Google Patents
光ｃｖｄ法による膜作成装置Info
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Classifications
-
- 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
- C23C16/488—Protection of windows for introduction of radiation into the coating chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ＣＶＤ法による薄膜
・厚膜作成装置（本願明細書においては、特に必要でな
い限り、単に膜作成装置という）に関する。
・厚膜作成装置（本願明細書においては、特に必要でな
い限り、単に膜作成装置という）に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】従来の光ＣＶＤ法による膜作
成装置の問題点としては、以下の様なものが挙げられ
る。 （イ）光導入部分の入射窓が反応ガス成分の付着により
曇りやすく、レーザー光の透過が阻害されるため、作業
性に劣る。入射窓の曇り防止のためには、ノズルから窓
に不活性ガスを吹付けたり或いは光導入部分と膜形成室
とを分離することにより、反応ガス成分の付着を防止す
る必要がある。 （ロ）熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの他のＣＶＤ
法による膜作成装置に比して、膜の均一性には優れてい
るものの、成膜速度が遅い。この点に関しては、実質的
な改善は、なされていない。 （ハ）不純物の混入により、薄膜、厚膜の如何を問わ
ず、例えば、化学量論比を有する珪素化合物からなる膜
が形成され難い。その結果、膜が経時的に変化しやす
く、信頼性に欠ける。 （ニ）また、基板に対して水平方向にレーザー光を照射
する方法では、基板上に形成される膜の厚さが、レーザ
ー光の照射側と出射側とで大きく異なり、均一な膜厚形
成が困難であった。
成装置の問題点としては、以下の様なものが挙げられ
る。 （イ）光導入部分の入射窓が反応ガス成分の付着により
曇りやすく、レーザー光の透過が阻害されるため、作業
性に劣る。入射窓の曇り防止のためには、ノズルから窓
に不活性ガスを吹付けたり或いは光導入部分と膜形成室
とを分離することにより、反応ガス成分の付着を防止す
る必要がある。 （ロ）熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの他のＣＶＤ
法による膜作成装置に比して、膜の均一性には優れてい
るものの、成膜速度が遅い。この点に関しては、実質的
な改善は、なされていない。 （ハ）不純物の混入により、薄膜、厚膜の如何を問わ
ず、例えば、化学量論比を有する珪素化合物からなる膜
が形成され難い。その結果、膜が経時的に変化しやす
く、信頼性に欠ける。 （ニ）また、基板に対して水平方向にレーザー光を照射
する方法では、基板上に形成される膜の厚さが、レーザ
ー光の照射側と出射側とで大きく異なり、均一な膜厚形
成が困難であった。
【０００３】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の如
き従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、管
状体からなる光導入部分、膜形成室、管状体からなる光
導出部分および反応物質および希釈用気体の混合物を導
入するノズルを主要構成要素とする光ＣＶＤ法による膜
作成装置において、これら主要構成要素の絶対的な大き
さとはほぼ無関係に、各構成要素間の寸法比率を特定の
関係となる様に構成する場合には、従来技術の問題点が
大幅に軽減乃至実質的に解消されることを見出した。
き従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、管
状体からなる光導入部分、膜形成室、管状体からなる光
導出部分および反応物質および希釈用気体の混合物を導
入するノズルを主要構成要素とする光ＣＶＤ法による膜
作成装置において、これら主要構成要素の絶対的な大き
さとはほぼ無関係に、各構成要素間の寸法比率を特定の
関係となる様に構成する場合には、従来技術の問題点が
大幅に軽減乃至実質的に解消されることを見出した。
【０００４】即ち、本発明は、下記の光ＣＶＤ法による
膜作成装置を提供するものである： １．光化学的に反応物質および希釈用気体の混合物を活
性化して基板表面に膜を形成する一体型装置において、 （１）管状体からなる光導入部分の長さ（１１）：膜形
成室の長さ（１２）：管状体からなる光導出部分の長さ
（１３）の比が、２〜６：１０：２〜６の範囲にあり、 （２）光導入部分の入射窓および光導出部分の出射窓を
構成する光透過材料に対して反応物質以外の不活性ガス
を直接吹付ける手段を備えており、 （３）膜形成室内の基板保持台の径（ｄ）：反応物質お
よび希釈用気体の混合物を膜形成室内に送入するノズル
と基板保持台との距離（ｈ）の比が、１：１〜２の範囲
にあることを特徴とする光ＣＶＤ法による膜作成装置。 ２．基板保持台がステンレススチール、モリブデン、イ
ンコネルおよびハステロイのいずれかにより構成されて
おり且つ所定温度に加熱可能な様にシースヒーターを埋
め込まれており、基板保持台が導入光に対して０〜１０
°の範囲で角度調整可能であるかもしくは水平に固定し
た基板保持台に対し導入光を０〜１０°の角度で導入可
能である上記項１に記載の光ＣＶＤ法による膜作成装
置。 ３．導入光が波長１９０〜２３０ｎｍのレーザー光また
はレーザー光に準ずる電磁波でモノクロメーターにより
単一波長または二波長混合されたものである上記項１ま
たは２に記載の光ＣＶＤ法による膜作成装置。 ４．光導入部分の入射窓および光導出部分の出射窓を構
成する光透過材料が石英または弗化カルシウムであり、
その厚さと直径との比が１：１２〜１５の範囲にある上
記項１乃至３のいずれかに記載の光ＣＶＤ法による膜作
成装置。
膜作成装置を提供するものである： １．光化学的に反応物質および希釈用気体の混合物を活
性化して基板表面に膜を形成する一体型装置において、 （１）管状体からなる光導入部分の長さ（１１）：膜形
成室の長さ（１２）：管状体からなる光導出部分の長さ
（１３）の比が、２〜６：１０：２〜６の範囲にあり、 （２）光導入部分の入射窓および光導出部分の出射窓を
構成する光透過材料に対して反応物質以外の不活性ガス
を直接吹付ける手段を備えており、 （３）膜形成室内の基板保持台の径（ｄ）：反応物質お
よび希釈用気体の混合物を膜形成室内に送入するノズル
と基板保持台との距離（ｈ）の比が、１：１〜２の範囲
にあることを特徴とする光ＣＶＤ法による膜作成装置。 ２．基板保持台がステンレススチール、モリブデン、イ
ンコネルおよびハステロイのいずれかにより構成されて
おり且つ所定温度に加熱可能な様にシースヒーターを埋
め込まれており、基板保持台が導入光に対して０〜１０
°の範囲で角度調整可能であるかもしくは水平に固定し
た基板保持台に対し導入光を０〜１０°の角度で導入可
能である上記項１に記載の光ＣＶＤ法による膜作成装
置。 ３．導入光が波長１９０〜２３０ｎｍのレーザー光また
はレーザー光に準ずる電磁波でモノクロメーターにより
単一波長または二波長混合されたものである上記項１ま
たは２に記載の光ＣＶＤ法による膜作成装置。 ４．光導入部分の入射窓および光導出部分の出射窓を構
成する光透過材料が石英または弗化カルシウムであり、
その厚さと直径との比が１：１２〜１５の範囲にある上
記項１乃至３のいずれかに記載の光ＣＶＤ法による膜作
成装置。
【０００５】以下図面に示す実施態様を参照しつつ、本
発明装置をより詳細に説明する。図１は、本発明による
膜作成装置の模式的な断面図を示す。図１に示す膜作成
装置１は、膜形成室３に接続された管状体からなる光導
入部分５および管状体からなる光導出部分７、シースヒ
ーター１１を埋め込まれていて基板２９を支える保持台
９、反応物質および希釈用気体の混合物を膜形成室３内
に送入するノズル１３ならびに反応後の気体の排気口１
５を備えている。
発明装置をより詳細に説明する。図１は、本発明による
膜作成装置の模式的な断面図を示す。図１に示す膜作成
装置１は、膜形成室３に接続された管状体からなる光導
入部分５および管状体からなる光導出部分７、シースヒ
ーター１１を埋め込まれていて基板２９を支える保持台
９、反応物質および希釈用気体の混合物を膜形成室３内
に送入するノズル１３ならびに反応後の気体の排気口１
５を備えている。
【０００６】本発明による装置においては、管状体から
なる光導入部分５および管状体からなる光導出部分７
は、それぞれ二重構造となっており、装置の作動時に
は、それぞれの空隙１７および１９からライン２１およ
び２３を経て、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスが導入光であるレーザー光の入射窓２５および出射
窓２７に向けて緩やかに且つ均一に供給される様になっ
ている。従って、入射窓２５および出射窓２７の近傍に
は、反応物質および生成物質が滞留することはなく、そ
の結果、反応物質および生成物質の付着による入射窓２
５および出射窓２７の曇りが、効果的に防止される。二
重管の間隔、即ち空隙の大きさは、１〜５ｍｍ程度とす
ることが好ましい。導入光としては、原料物質の励起状
態および結合の解離を誘起させるに必要なエネルギーを
供給し得る特定の光、即ち、波長１９０〜２３０ｎｍの
レーザー光もしくはレーザー光に準ずる電磁波（紫外線
など）でモノクロメーターにより単一波長または二波長
混合されたものを使用する。
なる光導入部分５および管状体からなる光導出部分７
は、それぞれ二重構造となっており、装置の作動時に
は、それぞれの空隙１７および１９からライン２１およ
び２３を経て、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスが導入光であるレーザー光の入射窓２５および出射
窓２７に向けて緩やかに且つ均一に供給される様になっ
ている。従って、入射窓２５および出射窓２７の近傍に
は、反応物質および生成物質が滞留することはなく、そ
の結果、反応物質および生成物質の付着による入射窓２
５および出射窓２７の曇りが、効果的に防止される。二
重管の間隔、即ち空隙の大きさは、１〜５ｍｍ程度とす
ることが好ましい。導入光としては、原料物質の励起状
態および結合の解離を誘起させるに必要なエネルギーを
供給し得る特定の光、即ち、波長１９０〜２３０ｎｍの
レーザー光もしくはレーザー光に準ずる電磁波（紫外線
など）でモノクロメーターにより単一波長または二波長
混合されたものを使用する。
【０００７】膜作成操作時には、通常の膜作成装置にお
けると同様に、レーザー光源３１からのレーザー光３３
が、レンズ３５を経てシート状に制御された後、入射窓
２５を通って膜形成室３内に入り、ここに存在する反応
物質および希釈用気体の混合物を活性化した後、出射窓
２７から装置１外に出る。
けると同様に、レーザー光源３１からのレーザー光３３
が、レンズ３５を経てシート状に制御された後、入射窓
２５を通って膜形成室３内に入り、ここに存在する反応
物質および希釈用気体の混合物を活性化した後、出射窓
２７から装置１外に出る。
【０００８】本発明装置においては、まず、図１に示す
如く、管状体からなる光導入部分５の長さ（１１）：膜
形成室３の長さ（１２）：管状体からなる光導出部分７
の長さ（１３）の比が、２〜６：１０：２〜６の範囲と
なる様に、各構成要素の寸法を設定する。１２に対する
１１および１３の比が低すぎる場合には、入射窓２５お
よび出射窓２７に曇りを生ずる危険性がある。一方、１
２に対する１１および１３の比が高すぎる場合には、窓
の曇りは生じないが、設備が過大となり、コスト高とな
るのみならず、容積の増大に伴って、パージなどの真空
引きに際して無駄な時間を要することになる。
如く、管状体からなる光導入部分５の長さ（１１）：膜
形成室３の長さ（１２）：管状体からなる光導出部分７
の長さ（１３）の比が、２〜６：１０：２〜６の範囲と
なる様に、各構成要素の寸法を設定する。１２に対する
１１および１３の比が低すぎる場合には、入射窓２５お
よび出射窓２７に曇りを生ずる危険性がある。一方、１
２に対する１１および１３の比が高すぎる場合には、窓
の曇りは生じないが、設備が過大となり、コスト高とな
るのみならず、容積の増大に伴って、パージなどの真空
引きに際して無駄な時間を要することになる。
【０００９】さらに、本発明装置においては、保持台９
の径（ｄ）：ノズル１３と保持台９との間の距離（ｈ）
の比が、１：１〜２の範囲にあることを必須とする。膜
作成装置においては、できるだけ均一な膜を形成する必
要があり、そのためには、基板２７の表面での反応物質
および希釈用気体の混合物の線速度（換言すれば、ノズ
ル１３の断面積とガス流量との関係）が重要である。本
発明装置においては、ｄ：ｈの比を１：１〜２の範囲内
とする場合には、均一な膜が形成されることが確認され
ている。
の径（ｄ）：ノズル１３と保持台９との間の距離（ｈ）
の比が、１：１〜２の範囲にあることを必須とする。膜
作成装置においては、できるだけ均一な膜を形成する必
要があり、そのためには、基板２７の表面での反応物質
および希釈用気体の混合物の線速度（換言すれば、ノズ
ル１３の断面積とガス流量との関係）が重要である。本
発明装置においては、ｄ：ｈの比を１：１〜２の範囲内
とする場合には、均一な膜が形成されることが確認され
ている。
【００１０】また、保持台９の材質は、外部からの制御
により温度制御が可能となる様に埋め込まれたシースヒ
ーター１１による加熱に耐えられるステンレススチー
ル、モリブデン、インコネル、ハステロイなどの耐熱性
材料とすることが好ましい。保持台９は、レーザー光３
３に対して０〜１０°（第１図において、右上がりの角
度）の範囲で角度調整し得る様な構造としておくかもし
くは水平に固定した基板保持台に対し導入光を０〜１０
°の角度で導入し得る構造としておくことがより好まし
い。これは、現象的には、基板２９が、図１の左方側に
おいてより厚い膜を形成される傾向があるため、基板を
傾斜させておくことにより、均一な膜形成が容易となる
からである。このような現象は、以下の様な原理による
ものと推考される。即ち、光励起化学反応において、反
応物質を光量子で励起させ、基板に導く場合、分子間の
平均自由行程および分子と光量子との衝突エネルギー
が、基板の光導入部側と導出側とでは異なる。この際、
光の照射方向に対して傾斜を与えることにより、励起さ
れた反応物質が基板に到達するまでの距離が基板の各位
置において異なることとなり、その結果、基板上での膜
の成長速度が平均化され、均一な膜が形成されるものと
考えられる。
により温度制御が可能となる様に埋め込まれたシースヒ
ーター１１による加熱に耐えられるステンレススチー
ル、モリブデン、インコネル、ハステロイなどの耐熱性
材料とすることが好ましい。保持台９は、レーザー光３
３に対して０〜１０°（第１図において、右上がりの角
度）の範囲で角度調整し得る様な構造としておくかもし
くは水平に固定した基板保持台に対し導入光を０〜１０
°の角度で導入し得る構造としておくことがより好まし
い。これは、現象的には、基板２９が、図１の左方側に
おいてより厚い膜を形成される傾向があるため、基板を
傾斜させておくことにより、均一な膜形成が容易となる
からである。このような現象は、以下の様な原理による
ものと推考される。即ち、光励起化学反応において、反
応物質を光量子で励起させ、基板に導く場合、分子間の
平均自由行程および分子と光量子との衝突エネルギー
が、基板の光導入部側と導出側とでは異なる。この際、
光の照射方向に対して傾斜を与えることにより、励起さ
れた反応物質が基板に到達するまでの距離が基板の各位
置において異なることとなり、その結果、基板上での膜
の成長速度が平均化され、均一な膜が形成されるものと
考えられる。
【００１１】光導入部分５の入射窓２５および光導出部
分７の出射窓２７は、石英または弗化カルシウムにより
形成することが好ましい。又、これらの窓の厚さと直径
との比は、１：１２〜１５の範囲とすることが好まし
い。光導入部分５の入射窓２５および光導出部分７の出
射窓２７は、レーザー光による繰返し照射による高密度
のエネルギーに耐える必要がある。これらの窓の厚さ
は、通常１０〜１５ｍｍ程度であり、この程度の厚さに
おいて、レーザー光を散乱、反射、吸収などを伴うこと
無く透過させるためには、窓の厚さと直径との比を上記
の範囲内とすることが適切である。
分７の出射窓２７は、石英または弗化カルシウムにより
形成することが好ましい。又、これらの窓の厚さと直径
との比は、１：１２〜１５の範囲とすることが好まし
い。光導入部分５の入射窓２５および光導出部分７の出
射窓２７は、レーザー光による繰返し照射による高密度
のエネルギーに耐える必要がある。これらの窓の厚さ
は、通常１０〜１５ｍｍ程度であり、この程度の厚さに
おいて、レーザー光を散乱、反射、吸収などを伴うこと
無く透過させるためには、窓の厚さと直径との比を上記
の範囲内とすることが適切である。
【００１２】本発明装置の上記以外の操作条件は、公知
装置のそれらと特に異なるところはない。
装置のそれらと特に異なるところはない。
【００１３】例えば、シリコン基板２９上にＳｉ３Ｎ４
膜を形成させるためには、膜作成装置１内の圧力を３〜
５０Ｔｏｒｒ程度に保持しつつ、ＳｉＨ４、ＮＨ３およ
びＮ２からなる膜形成用反応混合ガスを導入するととも
に、空隙１７および１９からＮ２を入射窓２５および出
射窓２７に吹き付ける。シリコン基板２９は、保持台９
に埋め込まれたシースヒーター１１により、例えば、３
５０℃に保持する。レーザー光としては、特に限定され
るものではないが、例えば、ＡｒＦのエキシマレーザー
光を使用して、パルスエネルギー４０〜６０ｍｊ程度、
繰り返し数１０〜１００Ｈｚ程度で発振する。
膜を形成させるためには、膜作成装置１内の圧力を３〜
５０Ｔｏｒｒ程度に保持しつつ、ＳｉＨ４、ＮＨ３およ
びＮ２からなる膜形成用反応混合ガスを導入するととも
に、空隙１７および１９からＮ２を入射窓２５および出
射窓２７に吹き付ける。シリコン基板２９は、保持台９
に埋め込まれたシースヒーター１１により、例えば、３
５０℃に保持する。レーザー光としては、特に限定され
るものではないが、例えば、ＡｒＦのエキシマレーザー
光を使用して、パルスエネルギー４０〜６０ｍｊ程度、
繰り返し数１０〜１００Ｈｚ程度で発振する。
【００１４】或いは、Ｓｉ２Ｈ６、ＮＨ３およびＮ２か
らなる混合ガスを使用し、上記と同様にしてＳｉ３Ｎ４
膜を形成することもできる。
らなる混合ガスを使用し、上記と同様にしてＳｉ３Ｎ４
膜を形成することもできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、下記の如き顕著な効果
が達成される。 （ａ）従来光ＣＶＤ法による膜作成装置の欠点であると
されてきたレーザー光入射窓の汚れ付着による曇りが、
効果的に防止される。従って、長期にわたり、レーザー
光の透過率が低下せず、安定した成膜操作が持続され
る。 （ｂ）また、レーザー光入射窓に付着した汚れも、アル
コールなどの溶剤により容易に除去できる。 （ｃ）従来光ＣＶＤ法による膜作成装置で上限であると
されている１０Ｔｏｒｒという全圧を数十Ｔｏｒｒにま
で高めることができ、反応ガスの分圧もそれに対応して
高められる。 （ｄ）レーザー光入射窓および出射窓への少量の不活性
ガス吹付けによるカーテン効果により、ノズルから排気
口へ流れる膜反応用混合ガスの拡散が抑制され、且つそ
の希釈も抑制されるので、光量子が効率良く利用でき、
基板上には、化学量論的な組成の膜が形成される。 （ｅ）以上の結果として、本発明装置によれば、成膜速
度は０．１μｍ以上と従来の光ＣＶＤ法による膜作成装
置に比して、１０倍以上にも増大する。 （ｆ）膜の均一化に関しても、公知の装置（例えば、特
開昭６１−２７２３８号公報、特開昭６３−９６９１０
号公報、特開昭６３−１０３０７４号公報などを参照）
に比して、単純な構成の装置により、大面積の基板上に
形成される膜の厚さを良好に制御し得る。
が達成される。 （ａ）従来光ＣＶＤ法による膜作成装置の欠点であると
されてきたレーザー光入射窓の汚れ付着による曇りが、
効果的に防止される。従って、長期にわたり、レーザー
光の透過率が低下せず、安定した成膜操作が持続され
る。 （ｂ）また、レーザー光入射窓に付着した汚れも、アル
コールなどの溶剤により容易に除去できる。 （ｃ）従来光ＣＶＤ法による膜作成装置で上限であると
されている１０Ｔｏｒｒという全圧を数十Ｔｏｒｒにま
で高めることができ、反応ガスの分圧もそれに対応して
高められる。 （ｄ）レーザー光入射窓および出射窓への少量の不活性
ガス吹付けによるカーテン効果により、ノズルから排気
口へ流れる膜反応用混合ガスの拡散が抑制され、且つそ
の希釈も抑制されるので、光量子が効率良く利用でき、
基板上には、化学量論的な組成の膜が形成される。 （ｅ）以上の結果として、本発明装置によれば、成膜速
度は０．１μｍ以上と従来の光ＣＶＤ法による膜作成装
置に比して、１０倍以上にも増大する。 （ｆ）膜の均一化に関しても、公知の装置（例えば、特
開昭６１−２７２３８号公報、特開昭６３−９６９１０
号公報、特開昭６３−１０３０７４号公報などを参照）
に比して、単純な構成の装置により、大面積の基板上に
形成される膜の厚さを良好に制御し得る。
【００１６】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明碓にする。 実施例１ 図１に示す光ＣＶＤ法による膜作成装置を使用して、径
５インチのシリコン基板上に厚さ約８００オングストロ
ームのＳｉ３Ｎ４膜を形成した。装置の諸元および操作
条件は、下記の通りである。 ＊膜作成室の容積…２７．１リットル ＊光導入部分の径…１５０ｍｍ ＊光導出部分の径…１５０ｍｍ ＊１１…１４６ｍｍ ＊１２…５００ｍｍ ＊１３…１４６ｍｍ ＊ｄ…１５０ｍｍ ＊ｈ…１１０ｍｍ ＊シリコン基板の角度（レーザー入射光に対する）…５度 ＊装置内全圧…１０Ｔｏｒｒ ＊混合ガス組成： ＳｉＨ４ １ｃｃ／分＋ＮＨ３ １０ｃｃ／分＋Ｎ２ ６０ｃｃ／分 ＊入射窓および出射窓へのＮ２ガス吹付け量…２００ｃｃ／分 ＊シリコン基板加熱温度…３５０℃ ＊レーザー光： ＡｅＦエキシマレーザー パルスエネルギー…６０ｍｊ 繰り返し数…１００Ｈｚ
ころをより一層明碓にする。 実施例１ 図１に示す光ＣＶＤ法による膜作成装置を使用して、径
５インチのシリコン基板上に厚さ約８００オングストロ
ームのＳｉ３Ｎ４膜を形成した。装置の諸元および操作
条件は、下記の通りである。 ＊膜作成室の容積…２７．１リットル ＊光導入部分の径…１５０ｍｍ ＊光導出部分の径…１５０ｍｍ ＊１１…１４６ｍｍ ＊１２…５００ｍｍ ＊１３…１４６ｍｍ ＊ｄ…１５０ｍｍ ＊ｈ…１１０ｍｍ ＊シリコン基板の角度（レーザー入射光に対する）…５度 ＊装置内全圧…１０Ｔｏｒｒ ＊混合ガス組成： ＳｉＨ４ １ｃｃ／分＋ＮＨ３ １０ｃｃ／分＋Ｎ２ ６０ｃｃ／分 ＊入射窓および出射窓へのＮ２ガス吹付け量…２００ｃｃ／分 ＊シリコン基板加熱温度…３５０℃ ＊レーザー光： ＡｅＦエキシマレーザー パルスエネルギー…６０ｍｊ 繰り返し数…１００Ｈｚ
【００１７】図２にレーザー光入射窓として使用した合
成石英板の波長１９０〜７００ｎｍにおける透過率を示
す。曲線Ａが使用前の結果を示し、曲線Ｂが６ケ月使用
後（実使用時間６００時間）の結果を示す。
成石英板の波長１９０〜７００ｎｍにおける透過率を示
す。曲線Ａが使用前の結果を示し、曲線Ｂが６ケ月使用
後（実使用時間６００時間）の結果を示す。
【００１８】図２から明らかな様に、本発明によれば、
従来技術において問題となっていたレーザー光透過率の
低下が大幅に改善されており、６ケ月間使用後でもレー
ザー波長１９３ｎｍ付近で約５％程度の低下に止まって
いる。このレーザー光透過率の低下原因となったレーザ
ー光入射窓の汚れは、アルコールなどの溶剤により、容
易に除去することができ、入射窓の透過率もほぼ当初の
値に回復した。従って、従来時間の経過とともにレーザ
ー光入射窓に反応生成物が次第に滞積して、導入される
レーザー光が減衰し、反応を中断せざるを得ない事態
は、大幅に抑制される。換言すれば、レーザー光入射窓
を取り外して付着物を取り除く作業が不要となり、長期
にわたって光励起反応を継続することが可能となった。
従来技術において問題となっていたレーザー光透過率の
低下が大幅に改善されており、６ケ月間使用後でもレー
ザー波長１９３ｎｍ付近で約５％程度の低下に止まって
いる。このレーザー光透過率の低下原因となったレーザ
ー光入射窓の汚れは、アルコールなどの溶剤により、容
易に除去することができ、入射窓の透過率もほぼ当初の
値に回復した。従って、従来時間の経過とともにレーザ
ー光入射窓に反応生成物が次第に滞積して、導入される
レーザー光が減衰し、反応を中断せざるを得ない事態
は、大幅に抑制される。換言すれば、レーザー光入射窓
を取り外して付着物を取り除く作業が不要となり、長期
にわたって光励起反応を継続することが可能となった。
【００１９】図３は、径５インチのシリコン基板上に形
成されたＳｉ３Ｎ４膜のレーザー照射方向の膜厚分布を
示す。曲線Ｃが本発明装置により上記の条件で形成され
た膜の状態を示し、曲線Ｄが従来の光ＣＶＤ法による装
置により形成された膜の状態を示す。本発明装置を使用
する場合には、膜厚のバラツキが±２．２％以下という
極めて均一な膜が形成できる。これに対し、従来の光Ｃ
ＶＤ法による装置により形成された膜では、レーザー光
入射窓からの距離が増大するとともに、膜厚が減少して
いる。
成されたＳｉ３Ｎ４膜のレーザー照射方向の膜厚分布を
示す。曲線Ｃが本発明装置により上記の条件で形成され
た膜の状態を示し、曲線Ｄが従来の光ＣＶＤ法による装
置により形成された膜の状態を示す。本発明装置を使用
する場合には、膜厚のバラツキが±２．２％以下という
極めて均一な膜が形成できる。これに対し、従来の光Ｃ
ＶＤ法による装置により形成された膜では、レーザー光
入射窓からの距離が増大するとともに、膜厚が減少して
いる。
【００２０】
【図１】本発明による膜作成装置の模式的な断面図を示
す。
す。
【図２】本発明実施例において使用した膜作成装置にお
いて、レーザー光入射窓として使用した合成石英板の波
長１９０〜７００ｎｍにおける透過率の経時的変化を示
すグラフである。。
いて、レーザー光入射窓として使用した合成石英板の波
長１９０〜７００ｎｍにおける透過率の経時的変化を示
すグラフである。。
【図３】本発明装置を使用して径５インチのシリコン基
板上に形成されたＳｉ３Ｎ４膜のレーザー照射方向の膜
厚分布を示すグラフである。
板上に形成されたＳｉ３Ｎ４膜のレーザー照射方向の膜
厚分布を示すグラフである。
１ 膜作成装置 ３ 膜形成室 ５ 光導入部分 ７ 光導出部分 ９ 保持台 １１ シースヒーター １３ ノズル １５ 排気口 １７ 空隙 １９ 空隙 ２１ ライン ２３ ライン ２５ レーザー光入射窓 ２７ レーザー光出射窓 ２９ 基板 ３１ レーザー光源 ３３ レーザー ３５ レンズ
フロントページの続き (72)発明者 森川 茂 京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関 西新技術研究所内 (72)発明者 小林 孝 京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関 西新技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−210278（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−28870（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/48
Claims (4)
- 【請求項１】光化学的に反応物質および希釈用気体の混
合物を活性化して基板表面に膜を形成する一体型装置に
おいて、 (１)管状体からなる光導入部分の長さ(l1):膜形成室の
長さ(l2):管状体からなる光導出部分の長さ(l3)の比
が、2〜6:10:2〜6の範囲にあり、(２)管状体からなる光導入部分および管状体からなる光
導出部分が、それぞれ二重構造となっており、 (３) 光導入部分の入射窓および光導出部分の出射窓を構
成する光透過材料に対して、それぞれの窓側に開口した
空隙から、反応物質以外の不活性ガスを吹付ける手段を
備えており、(４) 膜形成室内の基板保持台の径(d):反応物質および希
釈用気体の混合物を膜形成室内に送入するノズルと基板
保持台との距離(h)の比が、1:1〜2の範囲にあることを
特徴とする光CVD法による非走査型膜作成装置。 - 【請求項２】基板保持台がステンレススチール、モリブ
デン、インコネルおよびハステロイのいずれかにより構
成されており且つ所定温度に加熱可能な様にシースヒー
ターを埋め込まれており、基板保持台が導入光に対して
０〜１０°の範囲で角度調整可能であるかもしくは水平
に固定した基板保持台に対し導入光を０〜１０°の角度
で導入可能である請求項１に記載の光ＣＶＤ法による膜
作成装置。 - 【請求項３】導入光が波長１９０〜２３０ｎｍのレーザ
ー光またはレーザー光に準ずる電磁波でモノクロメータ
ーにより単一波長または二波長混合されたものである請
求項１または請求項２に記載の光ＣＶＤ法による膜作成
装置。 - 【請求項４】光導入部分の入射窓および光導出部分の出
射窓を構成する光透過材料が石英または弗化カルシウム
であり、その厚さと直径との比が１：１２〜１５の範囲
にある請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ＣＶ
Ｄ法による膜作成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418142A JP3038413B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 光ｃｖｄ法による膜作成装置 |
| US07/809,915 US5328514A (en) | 1990-12-21 | 1991-12-19 | Device for forming film by photo-chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418142A JP3038413B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 光ｃｖｄ法による膜作成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221078A JPH04221078A (ja) | 1992-08-11 |
| JP3038413B2 true JP3038413B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=18526078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418142A Expired - Fee Related JP3038413B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 光ｃｖｄ法による膜作成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5328514A (ja) |
| JP (1) | JP3038413B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2953426B2 (ja) * | 1997-05-01 | 1999-09-27 | 日本電気株式会社 | Ｌｓｉ製造用プロセス装置 |
| US6140255A (en) * | 1998-12-15 | 2000-10-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for depositing silicon nitride using low temperatures |
| AU2002224399A1 (en) * | 2000-10-17 | 2002-04-29 | Neophotonics Corporation | Coating formation by reactive deposition |
| US7491431B2 (en) * | 2004-12-20 | 2009-02-17 | Nanogram Corporation | Dense coating formation by reactive deposition |
| US12110587B2 (en) * | 2021-11-12 | 2024-10-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Deposition apparatus and method with EM radiation |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5958819A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-04 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法 |
| US4568565A (en) * | 1984-05-14 | 1986-02-04 | Allied Corporation | Light induced chemical vapor deposition of conductive titanium silicide films |
| JPS61121337A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ウエハの処理方法 |
| JPS61121757A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | モ−タ |
| JPH0717477B2 (ja) * | 1989-03-15 | 1995-03-01 | シャープ株式会社 | 化合物半導体のエピタキシャル成長方法 |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2418142A patent/JP3038413B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-19 US US07/809,915 patent/US5328514A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5328514A (en) | 1994-07-12 |
| JPH04221078A (ja) | 1992-08-11 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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