JP2000273640A - 薄膜形成装置および薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成装置および薄膜形成方法Info
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- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
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- C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
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Abstract
(57)【要約】
【課題】成膜速度の変動を低減して、安定した膜厚の薄
膜を形成可能な薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】この発明の薄膜形成装置は、所定圧力の調
圧ガスを非成膜時にも反応室１内に供給して反応室内の
ガス圧を一定に維持することにより、ＲＦ電極６や反応
室の内壁の温度が上昇して成膜速度が低下することを防
止できる。これにより、基板２に成長される膜の膜厚を
一定の膜厚に制御できる。また、調圧ガスの温度を原料
ガスの温度と概ね等しい温度に加熱することで、反応室
内のガスの圧力の変動が抑制されて反応室の内壁やＲＦ
電極の温度が一定に維持されることにより反応室の内壁
やＲＦ電極表面での膜成長速度が一定に保たれるため、
基板表面に実質的に供給される原料ガスの量が一定に保
たれる。これにより、基板の表面での膜成長速度が一定
に保たれる。
膜を形成可能な薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】この発明の薄膜形成装置は、所定圧力の調
圧ガスを非成膜時にも反応室１内に供給して反応室内の
ガス圧を一定に維持することにより、ＲＦ電極６や反応
室の内壁の温度が上昇して成膜速度が低下することを防
止できる。これにより、基板２に成長される膜の膜厚を
一定の膜厚に制御できる。また、調圧ガスの温度を原料
ガスの温度と概ね等しい温度に加熱することで、反応室
内のガスの圧力の変動が抑制されて反応室の内壁やＲＦ
電極の温度が一定に維持されることにより反応室の内壁
やＲＦ電極表面での膜成長速度が一定に保たれるため、
基板表面に実質的に供給される原料ガスの量が一定に保
たれる。これにより、基板の表面での膜成長速度が一定
に保たれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子デバイスの
作成等に用いられる薄膜形成装置に関する。
作成等に用いられる薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応容器に反応性ガスを導入し、導入さ
れた反応性ガスをプラズマや光で活性化させて薄膜を形
成する薄膜形成装置は、電子デバイスの作成等に広く用
いられている。
れた反応性ガスをプラズマや光で活性化させて薄膜を形
成する薄膜形成装置は、電子デバイスの作成等に広く用
いられている。
【０００３】薄膜形成装置は、原料ガスが所定の圧力で
供給された反応室に基板を装填し、高周波電力を印加す
ることで原料ガスを活性化して、基板上に原料ガス中の
成長種の膜を成長させるものである。
供給された反応室に基板を装填し、高周波電力を印加す
ることで原料ガスを活性化して、基板上に原料ガス中の
成長種の膜を成長させるものである。
【０００４】薄膜形成装置において、膜の成膜速度が原
料ガスの供給量に依存する成膜方法を利用している場
合、成膜速度が変動することにより、基板上に成長され
た膜の膜厚が変化しやすいことが知られている（図３、
曲線ｂ参照）。
料ガスの供給量に依存する成膜方法を利用している場
合、成膜速度が変動することにより、基板上に成長され
た膜の膜厚が変化しやすいことが知られている（図３、
曲線ｂ参照）。
【０００５】なお、図３の曲線ｂは、ＴＥＯＳと酸素と
を所定の比率で混合したガスを原料ガスに用い、図２
（ｂ）に示したタイミングにより、反応容器内を３時
間、真空排気した後、２分間の成膜と基板搬送を繰り返
し行った場合の、基板毎の膜厚を示している。
を所定の比率で混合したガスを原料ガスに用い、図２
（ｂ）に示したタイミングにより、反応容器内を３時
間、真空排気した後、２分間の成膜と基板搬送を繰り返
し行った場合の、基板毎の膜厚を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３の曲線ｂから、成
膜が繰り返される毎に、膜厚が減少（成膜速度が低下）
することが認められる。すなわち、特性が一定で、安定
している基板を提供することが困難である。
膜が繰り返される毎に、膜厚が減少（成膜速度が低下）
することが認められる。すなわち、特性が一定で、安定
している基板を提供することが困難である。
【０００７】このため、最終製品である電子デバイスに
利用した場合、電子デバイスの動作が安定しなかった
り、装置個々で特性が変動する問題がある。
利用した場合、電子デバイスの動作が安定しなかった
り、装置個々で特性が変動する問題がある。
【０００８】この発明の目的は、成膜速度の変動を低減
し、安定した膜厚の薄膜を形成可能な薄膜形成装置を提
供することにある。
し、安定した膜厚の薄膜を形成可能な薄膜形成装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、反応容器と、基板加熱機構
と、反応性ガスを反応性容器に導入する機構と、反応性
ガスを活性にする機構を具備する薄膜形成装置におい
て、基板加熱機構以外の部分の温度を一定に保つ機構を
具備することを特徴とする薄膜形成装置を提供するもの
である。
に基づきなされたもので、反応容器と、基板加熱機構
と、反応性ガスを反応性容器に導入する機構と、反応性
ガスを活性にする機構を具備する薄膜形成装置におい
て、基板加熱機構以外の部分の温度を一定に保つ機構を
具備することを特徴とする薄膜形成装置を提供するもの
である。
【００１０】また、この発明は、基板加熱機構以外の部
分の温度を一定に保つ機構として、薄膜成長を行わず待
機している時間に、反応容器にガスを導入し圧力を一定
に保つ機構を具備することを特徴とする薄膜形成装置を
提供するものである。
分の温度を一定に保つ機構として、薄膜成長を行わず待
機している時間に、反応容器にガスを導入し圧力を一定
に保つ機構を具備することを特徴とする薄膜形成装置を
提供するものである。
【００１１】さらに、この発明は、所定の特性のガスが
満たされる反応容器と、この反応容器内に位置され、膜
を成長させる原料となる反応性ガスにより膜が成長され
る基板を加熱する基板加熱機構と、反応性ガスを上記反
応容器に導入するガス導入機構と、上記反応容器内の反
応性ガスを活性にする活性化機構を具備する薄膜形成装
置において、前記反応容器内の上記基板加熱機構の近傍
と上記活性化機構とその近傍の前記反応容器の内壁の温
度が一定に維持可能に形成されていることを特徴とする
薄膜形成装置を提供するものである。
満たされる反応容器と、この反応容器内に位置され、膜
を成長させる原料となる反応性ガスにより膜が成長され
る基板を加熱する基板加熱機構と、反応性ガスを上記反
応容器に導入するガス導入機構と、上記反応容器内の反
応性ガスを活性にする活性化機構を具備する薄膜形成装
置において、前記反応容器内の上記基板加熱機構の近傍
と上記活性化機構とその近傍の前記反応容器の内壁の温
度が一定に維持可能に形成されていることを特徴とする
薄膜形成装置を提供するものである。
【００１２】またさらに、この発明の薄膜形成装置は、
基板加熱機構の近傍と活性化機構とその近傍の前記反応
容器の内壁の温度は、反応性ガスにより前記基板加熱機
構に載置された基板に膜を成長させる成膜時以外の非成
膜時に、前記反応容器に反応性ガスまたは反応性ガスと
異なる所定のガスを供給して前記反応容器内の圧力を一
定に維持することにより、所定の範囲内に維持されるこ
とを特徴とする。
基板加熱機構の近傍と活性化機構とその近傍の前記反応
容器の内壁の温度は、反応性ガスにより前記基板加熱機
構に載置された基板に膜を成長させる成膜時以外の非成
膜時に、前記反応容器に反応性ガスまたは反応性ガスと
異なる所定のガスを供給して前記反応容器内の圧力を一
定に維持することにより、所定の範囲内に維持されるこ
とを特徴とする。
【００１３】さらにまた、この発明の薄膜形成装置は、
非成膜時に前記反応容器に供給されるガスの温度は、反
応性ガスの温度と概ね等しい温度に設定されることを特
徴とする。
非成膜時に前記反応容器に供給されるガスの温度は、反
応性ガスの温度と概ね等しい温度に設定されることを特
徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について詳細に説明する。
の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】図１は、この発明の実施の形態が適用可能
な薄膜形成装置の一例を示す概略図である。
な薄膜形成装置の一例を示す概略図である。
【００１６】図１に示されるように、薄膜形成装置（以
下、成膜装置と略称する）は、反応ガスが導入される反
応室１を有している。
下、成膜装置と略称する）は、反応ガスが導入される反
応室１を有している。
【００１７】反応室１内の所定の位置には、基板２を支
持するとともに所定温度に加熱する基板ヒータ３が設け
られている。なお、反応室１には、ガス導入口４を経由
して反応ガスおよび調圧ガスが供給される。また、反応
室１内に設置された基板２には、電源装置５に接続され
たシャワープレート（ＲＦ電極）６を通じて、所定の周
波数の高周波電力（ＲＦ）が放射される。
持するとともに所定温度に加熱する基板ヒータ３が設け
られている。なお、反応室１には、ガス導入口４を経由
して反応ガスおよび調圧ガスが供給される。また、反応
室１内に設置された基板２には、電源装置５に接続され
たシャワープレート（ＲＦ電極）６を通じて、所定の周
波数の高周波電力（ＲＦ）が放射される。
【００１８】反応室１には、ロードロック室７が仕切弁
８を介して接続されている。なお、ロードロック室７に
は、基板２を搬送する搬送機構９と加熱用ヒータ１０が
設けられている。
８を介して接続されている。なお、ロードロック室７に
は、基板２を搬送する搬送機構９と加熱用ヒータ１０が
設けられている。
【００１９】このような成膜装置においては、ロードロ
ック室７内でヒータ１０により所定温度まで加熱された
基板２が予め真空に排気された反応室１内に、搬送装置
９により搬送される。
ック室７内でヒータ１０により所定温度まで加熱された
基板２が予め真空に排気された反応室１内に、搬送装置
９により搬送される。
【００２０】続いて、導入口４を通じて反応室１内に、
反応ガスが導入される。このとき、反応ガスは、シャワ
ープレート６の表面に設けられている複数の細孔により
反応室１内に、均一に拡散される。
反応ガスが導入される。このとき、反応ガスは、シャワ
ープレート６の表面に設けられている複数の細孔により
反応室１内に、均一に拡散される。
【００２１】次に、シャワープレート６に電源装置４か
ら高周波電力が供給されることで、反応室１内で放電が
生じ、プラズマが発生する。
ら高周波電力が供給されることで、反応室１内で放電が
生じ、プラズマが発生する。
【００２２】このプラズマにより原料ガスが分解され、
活性種が生成されて、基板２に膜が成長する（成膜され
る）。
活性種が生成されて、基板２に膜が成長する（成膜され
る）。
【００２３】ところで、既に説明したように、成膜装置
においては、しばしば、成膜速度が変動することが知ら
れている。この成膜速度の変動は、成膜速度がガスの供
給量に依存して定義される成膜方法において、特に顕著
となる。このことは、図３に曲線ｂで示される周知の成
膜方法により得られる膜厚に示されるように、成膜が繰
り返された回数が増大するにつれて膜厚が薄くなること
により、説明される。
においては、しばしば、成膜速度が変動することが知ら
れている。この成膜速度の変動は、成膜速度がガスの供
給量に依存して定義される成膜方法において、特に顕著
となる。このことは、図３に曲線ｂで示される周知の成
膜方法により得られる膜厚に示されるように、成膜が繰
り返された回数が増大するにつれて膜厚が薄くなること
により、説明される。
【００２４】図２は、図１に示した成膜装置による成膜
方法を説明するタイミングチャートである。
方法を説明するタイミングチャートである。
【００２５】図２（ａ）に示されるように、原料ガスに
よる基板への成膜開始に先だって、原料ガスと別種の
（同種であってもよい）調圧ガスを反応室１内に供給
し、反応室１内を調圧する。なお、調圧ガスの圧力は、
成膜時に供給される原料ガス圧力と概ね等しい圧力に設
定される。
よる基板への成膜開始に先だって、原料ガスと別種の
（同種であってもよい）調圧ガスを反応室１内に供給
し、反応室１内を調圧する。なお、調圧ガスの圧力は、
成膜時に供給される原料ガス圧力と概ね等しい圧力に設
定される。
【００２６】次に、ロードロック室７で予め加熱した基
板２を反応室１中に、搬送装置９により搬送する。な
お、搬送時間中も調圧ガスを供給して、反応室１内の調
圧ガスの圧力を一定に維持する。
板２を反応室１中に、搬送装置９により搬送する。な
お、搬送時間中も調圧ガスを供給して、反応室１内の調
圧ガスの圧力を一定に維持する。
【００２７】続いて、調圧ガスの供給を止めて原料ガス
を供給し、原料ガスの圧力が所定の圧力に達した時点で
電源装置５からシャワープレート６にＲＦ出力を印加し
て、基板２に、原料ガスの成分を成膜する（膜を成長さ
せる）。
を供給し、原料ガスの圧力が所定の圧力に達した時点で
電源装置５からシャワープレート６にＲＦ出力を印加し
て、基板２に、原料ガスの成分を成膜する（膜を成長さ
せる）。
【００２８】成膜終了後、直ちに、反応室１内を、一
旦、真空に排気し、引き続く次の基板２への成膜のため
に、調圧ガスを供給する。
旦、真空に排気し、引き続く次の基板２への成膜のため
に、調圧ガスを供給する。
【００２９】このようにして、順次基板２への成膜を繰
り返す。
り返す。
【００３０】図３の曲線ａは、上述した工程により成膜
された各基板２の膜厚の変化を示すもので、成膜順に拘
わりなく概ね均一な膜厚が得られることが認められる。
すなわち、図３の曲線ｂに示されるように、従来の成膜
方法においては、成膜が繰り返される毎に成膜速度が低
下して膜厚が減少されるが、曲線ａから明らかなよう
に、図２（ａ）に示したこの発明の成膜方法によれば、
成膜が繰り返された回数（枚数）に拘わりなく、概ね一
定の膜厚が得られる。
された各基板２の膜厚の変化を示すもので、成膜順に拘
わりなく概ね均一な膜厚が得られることが認められる。
すなわち、図３の曲線ｂに示されるように、従来の成膜
方法においては、成膜が繰り返される毎に成膜速度が低
下して膜厚が減少されるが、曲線ａから明らかなよう
に、図２（ａ）に示したこの発明の成膜方法によれば、
成膜が繰り返された回数（枚数）に拘わりなく、概ね一
定の膜厚が得られる。
【００３１】なお、図３の曲線ａが示す各基板は、反応
室１内を３時間排気した後、反応室１内に調圧ガスとし
てＮ２（窒素ガス）を毎分５００ｓｃｃｍ供給し、調圧
ガスの圧力を、バルブ装置１１により１６０Ｐａに設定
して１時間放置した後、基板２を搬送して、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）とＯ２（酸素）を１：５００
で混合した原料ガスを毎分５０００ｓｃｃｍ供給し、シ
ャワープレート６により０．５Ｗ／ｃｍ２の高周波電力
を２分間成膜して得られた基板２の膜厚の変化を示して
いる。また、原料ガスの圧力は、調圧ガスの圧力に概ね
等しい１６０Ｐａに制御される。
室１内を３時間排気した後、反応室１内に調圧ガスとし
てＮ２（窒素ガス）を毎分５００ｓｃｃｍ供給し、調圧
ガスの圧力を、バルブ装置１１により１６０Ｐａに設定
して１時間放置した後、基板２を搬送して、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）とＯ２（酸素）を１：５００
で混合した原料ガスを毎分５０００ｓｃｃｍ供給し、シ
ャワープレート６により０．５Ｗ／ｃｍ２の高周波電力
を２分間成膜して得られた基板２の膜厚の変化を示して
いる。また、原料ガスの圧力は、調圧ガスの圧力に概ね
等しい１６０Ｐａに制御される。
【００３２】ところで、ＴＥＯＳガスのように常温で液
体の原料ガスを用いる場合、通常、原料ガスは、基板ヒ
ータ３により加熱されている。このため、調圧ガスも、
原料ガスと同じ温度に加熱されることが好ましい。な
お、調圧ガスの温度が原料ガスの温度と同等の温度に加
熱されることで、成膜された膜の膜厚の均一さをさらに
高めることができる。
体の原料ガスを用いる場合、通常、原料ガスは、基板ヒ
ータ３により加熱されている。このため、調圧ガスも、
原料ガスと同じ温度に加熱されることが好ましい。な
お、調圧ガスの温度が原料ガスの温度と同等の温度に加
熱されることで、成膜された膜の膜厚の均一さをさらに
高めることができる。
【００３３】上述したように、非成膜時には、調圧ガス
Ｎ２を毎分５００ｓｃｃｍ、成膜時には、原料ガスを毎
分５０００ｓｃｃｍ、それぞれ反応室１内に供給し、非
成膜時および成膜時のいづれにおいても、反応室１内の
ガスの圧力を所定圧力（この例では１６０Ｐａ）に維持
することにより、成膜速度をほぼ一定に制御できる。す
なわち、成膜順に起因して基板２に成長される膜の膜厚
が変化することが防止される。
Ｎ２を毎分５００ｓｃｃｍ、成膜時には、原料ガスを毎
分５０００ｓｃｃｍ、それぞれ反応室１内に供給し、非
成膜時および成膜時のいづれにおいても、反応室１内の
ガスの圧力を所定圧力（この例では１６０Ｐａ）に維持
することにより、成膜速度をほぼ一定に制御できる。す
なわち、成膜順に起因して基板２に成長される膜の膜厚
が変化することが防止される。
【００３４】図４ないし図６は、図１に示した成膜装置
の反応室１内のガス圧を、非成膜時および成膜時のいづ
れにおいても概ね一定に保つことにより、成膜速度が一
定に保たれる（成膜順に拘わらず成膜された膜の膜厚が
変動しない）理由を説明するための要因を示すグラフで
あり、図４は、成膜される基板の枚数をパラメータとし
たときのシャワープレート（ＲＦ電極）６の温度の変化
を示している。なお、図４の曲線（ｂ）は、先に説明し
た周知の成膜方法におけるＲＦ電極の温度を示してい
る。
の反応室１内のガス圧を、非成膜時および成膜時のいづ
れにおいても概ね一定に保つことにより、成膜速度が一
定に保たれる（成膜順に拘わらず成膜された膜の膜厚が
変動しない）理由を説明するための要因を示すグラフで
あり、図４は、成膜される基板の枚数をパラメータとし
たときのシャワープレート（ＲＦ電極）６の温度の変化
を示している。なお、図４の曲線（ｂ）は、先に説明し
た周知の成膜方法におけるＲＦ電極の温度を示してい
る。
【００３５】図４に示されるように、図２（ａ）に示し
たこの発明の成膜方法においては、ＲＦ電極（シャワー
プレート）６の温度が概ね一定に維持されるが、周知の
成膜方法においては、例えば１０枚の基板に成膜する間
に、ＲＦ電極の温度が１００°Ｃ（２５％）程度、低下
することが認められる。
たこの発明の成膜方法においては、ＲＦ電極（シャワー
プレート）６の温度が概ね一定に維持されるが、周知の
成膜方法においては、例えば１０枚の基板に成膜する間
に、ＲＦ電極の温度が１００°Ｃ（２５％）程度、低下
することが認められる。
【００３６】このことから、成膜速度を支配する要因
に、ＲＦ電極６の温度の変化を揚げることができる。
に、ＲＦ電極６の温度の変化を揚げることができる。
【００３７】図５は、図４に示した結果をふまえて、原
料ガスとして、成膜中にＴＥＯＳと酸素を１：５００で
混合したガスを毎分５０００ｓｃｃｍ供給し、反応室１
内のガスの圧力を１６０Ｐａ、ＲＦパワー（電源装置５
からシャワープレート（ＲＦ電極）６に供給される高周
波電力）を、０．５Ｗ／ｃｍ２、成膜時間を２分間とし
た場合における基板温度と成膜速度の関係を示すグラフ
である。
料ガスとして、成膜中にＴＥＯＳと酸素を１：５００で
混合したガスを毎分５０００ｓｃｃｍ供給し、反応室１
内のガスの圧力を１６０Ｐａ、ＲＦパワー（電源装置５
からシャワープレート（ＲＦ電極）６に供給される高周
波電力）を、０．５Ｗ／ｃｍ２、成膜時間を２分間とし
た場合における基板温度と成膜速度の関係を示すグラフ
である。
【００３８】図５から明らかなように、基板温度が低い
方が基板温度が高い場合に比較して成膜速度が高いこと
が認められる。
方が基板温度が高い場合に比較して成膜速度が高いこと
が認められる。
【００３９】このことから、基板に成膜される膜の膜圧
は、基板の温度に支配されることが認められる。
は、基板の温度に支配されることが認められる。
【００４０】図６は、図５の温度特性を得るための条件
と同一の条件で、基板温度を３５０°Ｃに維持し、原料
ガスの流量を変化させた場合の成膜速度の変化を示すグ
ラフである。
と同一の条件で、基板温度を３５０°Ｃに維持し、原料
ガスの流量を変化させた場合の成膜速度の変化を示すグ
ラフである。
【００４１】図６に示されるように、原料ガスの流量が
増すことで成膜速度が上昇することが認められる。
増すことで成膜速度が上昇することが認められる。
【００４２】図４ないし図６から、周知の成膜方法にお
いて、成膜の順に応じて膜厚が変動する要因として、 非成膜時（調圧ガス供給停止時）にＲＦ電極の温度が
ヒータ３からの輻射により加熱された状態で原料ガスが
供給されることで、ＲＦ電極より上方の反応室１の内壁
の熱伝導率が増大し、 その結果ＲＦ電極の温度が一時的に低下され、 ＲＦ電極の温度が低下することにより、ＲＦ電極に成
膜される膜の成長速度が増大され、 ＲＦ電極に成膜される膜（の膜厚）が増大されること
により、基板に実質的に供給される原料ガスが減少す
る、ことを揚げることができる。
いて、成膜の順に応じて膜厚が変動する要因として、 非成膜時（調圧ガス供給停止時）にＲＦ電極の温度が
ヒータ３からの輻射により加熱された状態で原料ガスが
供給されることで、ＲＦ電極より上方の反応室１の内壁
の熱伝導率が増大し、 その結果ＲＦ電極の温度が一時的に低下され、 ＲＦ電極の温度が低下することにより、ＲＦ電極に成
膜される膜の成長速度が増大され、 ＲＦ電極に成膜される膜（の膜厚）が増大されること
により、基板に実質的に供給される原料ガスが減少す
る、ことを揚げることができる。
【００４３】このことから、ＲＦ電極６や反応室１の内
壁を、例えば加熱もしくは冷却してＲＦ電極６や反応室
１の内壁の温度の変動を抑える（一定あるいは一定の範
囲に維持する）ことにより、基板２に成膜される膜の膜
厚（成膜速度）を一定に維持できることになる。しかし
ながら、ＲＦ電極を加熱または冷却する構成は、成膜装
置、特に反応室の周囲の構成を複雑にすることから、実
用には向かない。
壁を、例えば加熱もしくは冷却してＲＦ電極６や反応室
１の内壁の温度の変動を抑える（一定あるいは一定の範
囲に維持する）ことにより、基板２に成膜される膜の膜
厚（成膜速度）を一定に維持できることになる。しかし
ながら、ＲＦ電極を加熱または冷却する構成は、成膜装
置、特に反応室の周囲の構成を複雑にすることから、実
用には向かない。
【００４４】ところで、ＲＦ電極６の温度が変化する要
因は、図４ないし図６から、反応室１の内壁とＲＦ電極
との間の領域の熱伝導率の変化とみなすことができるか
ら、図２（ａ）に示したように、反応室１内に原料ガス
を供給する前に、反応室１に調圧ガスを供給してＲＦ電
極６の温度の上昇を抑えることにより、基板２に概ね一
定の膜厚の膜を成膜できる。なお、最も重要なことは、
反応室１内のガス圧を一定に保つことであり、ガスの種
類に特別な制限は生じない。従って、調圧ガスは、原料
ガスと同種のガスであってもよい。しかしながら、Ｎ２
のような安価なガスを調圧ガスとして用いることで、ラ
ンニングコストを低減できる。このことは、最終製品で
ある電子デバイスのコストを低減するためにも有益であ
る。
因は、図４ないし図６から、反応室１の内壁とＲＦ電極
との間の領域の熱伝導率の変化とみなすことができるか
ら、図２（ａ）に示したように、反応室１内に原料ガス
を供給する前に、反応室１に調圧ガスを供給してＲＦ電
極６の温度の上昇を抑えることにより、基板２に概ね一
定の膜厚の膜を成膜できる。なお、最も重要なことは、
反応室１内のガス圧を一定に保つことであり、ガスの種
類に特別な制限は生じない。従って、調圧ガスは、原料
ガスと同種のガスであってもよい。しかしながら、Ｎ２
のような安価なガスを調圧ガスとして用いることで、ラ
ンニングコストを低減できる。このことは、最終製品で
ある電子デバイスのコストを低減するためにも有益であ
る。
【００４５】また、反応室内のガスの圧力を一定に保つ
ためには、排気せずに、ガスを封じきりにしてもよい
が、反応室内に不純物が堆積されることを抑制するため
には、一定流量のガスを連続的に供給しながら、その一
部を排気することが好ましい。
ためには、排気せずに、ガスを封じきりにしてもよい
が、反応室内に不純物が堆積されることを抑制するため
には、一定流量のガスを連続的に供給しながら、その一
部を排気することが好ましい。
【００４６】さらに、ＴＥＯＳガスのように常温で液体
のガスを用いる場合、調圧ガスを、原料ガスと同じ温度
に保つことによって、さらに成膜された膜の膜厚の安定
性を増すことができる（変動の程度が低減される）。
のガスを用いる場合、調圧ガスを、原料ガスと同じ温度
に保つことによって、さらに成膜された膜の膜厚の安定
性を増すことができる（変動の程度が低減される）。
【００４７】また、基板ヒータ３により基板２を加熱す
ることで、反応室１内の壁面やＲＦ電極６の温度が変動
することが防止され、反応室１の内壁やＲＦ電極６の表
面の膜成長速度が一定に保たれるため、基板２の表面に
実質的に供給される原料ガスの量が一定に維持される。
これにより、基板２の表面に成長される膜の成長速度が
一定に制御される。
ることで、反応室１内の壁面やＲＦ電極６の温度が変動
することが防止され、反応室１の内壁やＲＦ電極６の表
面の膜成長速度が一定に保たれるため、基板２の表面に
実質的に供給される原料ガスの量が一定に維持される。
これにより、基板２の表面に成長される膜の成長速度が
一定に制御される。
【００４８】なお、上述した例では、プラズマＣＶＤに
よる成膜について説明したが、図４ないし図６を用いて
説明した膜厚が変動する要因は、成膜速度が原料ガスの
流量に強く依存されるさまざまな成膜方法においても同
様であり、原料ガスを活性化させる手段が光や加熱され
た触媒等を用いる他の成膜方法にも適用可能である。
よる成膜について説明したが、図４ないし図６を用いて
説明した膜厚が変動する要因は、成膜速度が原料ガスの
流量に強く依存されるさまざまな成膜方法においても同
様であり、原料ガスを活性化させる手段が光や加熱され
た触媒等を用いる他の成膜方法にも適用可能である。
【００４９】以上説明したように、この発明の成膜装置
（薄膜形成装置）は、反応室内に、所定圧力の調圧ガス
を非成膜時にも供給して反応室内のガス圧を一定に維持
することにより、ＲＦ電極や反応室の内壁の温度が上昇
して成膜速度が低下することを防止できる。これによ
り、一定の膜厚の膜を成膜できる。
（薄膜形成装置）は、反応室内に、所定圧力の調圧ガス
を非成膜時にも供給して反応室内のガス圧を一定に維持
することにより、ＲＦ電極や反応室の内壁の温度が上昇
して成膜速度が低下することを防止できる。これによ
り、一定の膜厚の膜を成膜できる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜形
成装置によれば、反応容器の内壁面やＲＦ電極の温度が
変動することが防止されることにより、反応容器の内壁
やＲＦ電極表面での膜成長速度が一定に保たれ、基板の
表面に実質的に供給される原料ガスの量を一定に維持す
ることができる。これにより、基板表面における膜成長
速度が一定に維持される。従って、成膜順に起因して基
板に成長される膜の膜厚が変化することが防止される。
成装置によれば、反応容器の内壁面やＲＦ電極の温度が
変動することが防止されることにより、反応容器の内壁
やＲＦ電極表面での膜成長速度が一定に保たれ、基板の
表面に実質的に供給される原料ガスの量を一定に維持す
ることができる。これにより、基板表面における膜成長
速度が一定に維持される。従って、成膜順に起因して基
板に成長される膜の膜厚が変化することが防止される。
【図１】この発明の実施の形態が適用される成膜装置の
動作を示す概略図。
動作を示す概略図。
【図２】図１に示した成膜装置に適用されるこの発明の
成膜方法と周知の成膜方法との相違を説明するタイミン
グチャート。
成膜方法と周知の成膜方法との相違を説明するタイミン
グチャート。
【図３】図２（ａ）に示したこの発明の成膜方法と図２
（ｂ）に示した周知の成膜方法のそれぞれにより得られ
る膜の膜厚の変動の程度を示す概略図。
（ｂ）に示した周知の成膜方法のそれぞれにより得られ
る膜の膜厚の変動の程度を示す概略図。
【図４】図３に示した膜厚の変動の要因の１つを示す概
略図。
略図。
【図５】図３に示した膜厚の変動の要因の１つを示す概
略図。
略図。
【図６】図３に示した膜厚の変動の要因の１つを示す概
略図。
略図。
１ …反応室、 ２ …基板ヒータ、 ３ …基板、 ４ …ＲＦ電極（シャワープレート）、 ５ …ガス導入口、 ６ …ＲＦ電源、 ７ …ロードロック室、 ８ …しきり弁、 ９ …搬送機構、 １０ …圧力調整バルブ、 １１ …加熱用ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 DA01 DA04 DA09 EA00 EA03 4K030 AA06 AA09 AA14 DA06 FA03 GA12 JA10 KA17 KA22 KA41 KA49 5F045 AA08 AB32 AC07 AC11 AE21 BB02 EB08 EE11 EF05 EH05 EH14 EK07 EN04
Claims (7)
- 【請求項１】反応容器と、基板加熱機構と、反応性ガス
を反応性容器に導入する機構と、反応性ガスを活性にす
る機構を具備する薄膜形成装置において、 基板加熱機構以外の部分の温度を一定に保つ機構を具備
することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】基板加熱機構以外の部分の温度を一定に保
つ機構として、薄膜成長を行わず待機している時間に、
反応容器にガスを導入し圧力を一定に保つ機構を具備す
ることを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項３】所定の特性のガスが満たされる反応容器
と、この反応容器内に位置され、膜を成長させる原料と
なる反応性ガスにより膜が成長される基板を加熱する基
板加熱機構と、反応性ガスを上記反応容器に導入するガ
ス導入機構と、上記反応容器内の反応性ガスを活性にす
る活性化機構を具備する薄膜形成装置において、 前記反応容器内の上記基板加熱機構の近傍と上記活性化
機構とその近傍の前記反応容器の内壁の温度が一定に維
持可能に形成されていることを特徴とする薄膜形成装
置。 - 【請求項４】上記基板加熱機構の近傍と上記活性化機構
とその近傍の前記反応容器の内壁の温度は、反応性ガス
により前記基板加熱機構に載置された基板に膜を成長さ
せる成膜時以外の非成膜時に、前記反応容器に反応性ガ
スまたは反応性ガスと異なる所定のガスを供給して前記
反応容器内の圧力を一定に維持することにより、所定の
範囲内に維持されることを特徴とする請求項１記載の薄
膜形成装置。 - 【請求項５】上記非成膜時に前記反応容器に供給される
ガスの温度は、反応性ガスの温度と概ね等しい温度に設
定されることを特徴とする請求項２あるいは４のいづれ
かに記載の薄膜形成装置。 - 【請求項６】反応容器内に、原料ガスによる基板への成
膜に先だって、原料ガスによる成膜時と同一の圧力で調
圧ガスを供給し、 調圧ガスにより調圧された反応容器内に、予め加熱され
た基板を装填し、 反応容器内に原料ガスを供給し、 原料ガスの圧力が所定の圧力に達した時点で高周波電力
を印加して、基板に膜を成膜することを特徴とする薄膜
形成方法。 - 【請求項７】調圧ガスの温度は、原料ガスの温度と概ね
等しい温度に制御されていることを特徴とする請求項６
記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP07404199A JP4515550B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 薄膜形成方法 |
| TW089104512A TWI226379B (en) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | Thin-film forming apparatus and thin-film forming method |
| KR1020000013586A KR20000076891A (ko) | 1999-03-18 | 2000-03-17 | 박막형성장치 및 박막형성방법 |
| US09/528,452 US6723660B1 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-17 | Thin-film forming apparatus and thin-film forming method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07404199A JP4515550B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 薄膜形成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4515550B2 JP4515550B2 (ja) | 2010-08-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07404199A Expired - Fee Related JP4515550B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 薄膜形成方法 |
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| TW (1) | TWI226379B (ja) |
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| US11693325B2 (en) * | 2021-04-09 | 2023-07-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Methods and systems for reducing particulate deposition on photomask |
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1999
- 1999-03-18 JP JP07404199A patent/JP4515550B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-13 TW TW089104512A patent/TWI226379B/zh not_active IP Right Cessation
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- 2000-03-17 US US09/528,452 patent/US6723660B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| KR20000076891A (ko) | 2000-12-26 |
| US6723660B1 (en) | 2004-04-20 |
| TWI226379B (en) | 2005-01-11 |
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