JPH04236780A - 光cvdによる皮膜形成方法 - Google Patents

光cvdによる皮膜形成方法

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JPH04236780A
JPH04236780A JP346091A JP346091A JPH04236780A JP H04236780 A JPH04236780 A JP H04236780A JP 346091 A JP346091 A JP 346091A JP 346091 A JP346091 A JP 346091A JP H04236780 A JPH04236780 A JP H04236780A
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JP
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film
chamber
light
light transmission
raw material
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JP346091A
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English (en)
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Masayoshi Taki
正佳 滝
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光CVDによる皮膜形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光CVDは、光エネルギーを利用してガ
ス材料に化学反応を起こし、基板上に薄膜を形成させる
手法である。その中でも、材料分子を光励起して分解さ
せる方法が代表的なものであって、光子一個を吸収させ
て分解させるため、エネルギーの大きい紫外光が必要で
ある。そのほか、赤外光によって分子を振動励起した効
果を利用する方法や、基板をレーザ加熱して熱分解を起
こさせる方法もある。
【0003】光CVDの装置としては、従来から例えば
図3に示すようなものが用いられている。図3において
反応室10はロータリポンプ24により排気され真空が
保たれており、反応室10の中央にはヒータ12を埋め
込んだホルダ16に基板18が取り付けられ、この基板
18の上には原料ガス供給管28から原料ガスが供給さ
れる。また、基板18に対向する面には石英ガラス等か
らなる光透過窓42が取り付けられ、低圧水銀灯等の強
力な紫外光を発光する光源44からこの光透過窓42を
通して基板18上に光エネルギーが導入される。さらに
、この光透過窓42には原料ガスが分解したものが堆積
して光透過窓42が曇り、光の透過率を低下させるので
、光透過窓42の内側にパージガス供給管48が取り付
けられ内側から不活性ガス等のパージガスが吹きつけら
れる構造になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
光CVDの従来装置においては、光透過窓の内面に不活
性ガス等のパージガスを吹きつけることによって、光透
過窓内面近傍への原料ガスの供給を抑止し、光透過窓の
曇りはかなり防止されるものの、ガス導入時のバルブ操
作の際に、瞬間的に原料ガスとパージガスの間に圧力変
動が生じ、原料ガスの一部が光透過窓内面に流れて、光
透過窓の曇りを完全に防止することはできない。
【0005】そのため、光透過窓の洗浄あるいは交換の
ために成膜作業をしばしば中断する必要があり、長時間
の連続成膜が不可能であって、皮膜生成作業の中断によ
り皮膜に界面が生ずるとともに、光透過窓の交換に費用
を要するという問題点があった。
【0006】本発明は従来の光CVD装置を用いて皮膜
を形成する場合に、原料ガスの分解生成物が光透過窓に
堆積し、光透過窓の曇りにより透過光量が減衰するとい
う問題点を解決するためになされたものであって、光導
入窓である光透過窓の内面に薄膜生成物の堆積すること
を防止し、光透過窓の洗浄、交換を不要とすることによ
り、長時間の連続成膜を可能とし、界面の無い厚膜を形
成することができる光CVDによる皮膜形成方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者等は従来の光CV
D法において、光透過窓の内面に薄膜生成物が堆積され
るのは、光透過窓近傍に原料ガスが侵入することにその
原因があることに鑑み、光透過窓近傍への原料ガスの侵
入を完全に防止する方法について、鋭意研究を重ねた。 その結果、反応室の光透過窓側に光透過室を設けるとと
もに、光透過室内のパージガスの圧力を反応室内の原料
ガスの圧力よりも高く保てば、光透過窓近傍への原料ガ
スの侵入を完全に防止することができることを見出して
本発明を完成した。
【0008】本発明の光CVDによる薄膜形成方法は、
パージガス供給口48とパージガス排出口54を有し容
量がV2の光透過室38と原料ガス供給口26と原料ガ
ス排出口20とを有し容量がV1の反応室10とをゲー
トバルブ40によって仕切り、前記光透過室38にパー
ジガスをガス圧P2で満たし、前記反応室10に原料ガ
スをガス圧P1で満たし、P1<P2とした後、(v1
/V1)<(v2/V2)なる関係を満足するように流
速v1で前記原料ガスを流速v2で前記パージガスを供
給しながら前記パージガス排出口54を閉じるとともに
前記ゲートバルブ40を開き、前記光透過室38に設け
た光透過窓42を介して光エネルギーを照射することに
より、前記反応室10内に設置した基板18に皮膜を形
成させることを要旨とする。
【0009】
【作用】本発明の作用を図1に示す本発明方法で用いら
れる光CVD装置の概略図に基づいて説明する。最初は
V1cm3の容量の反応室10とV2cm3の容量の光
透過室38とはゲートバルブ40によって仕切られてい
る。 次いで、反応室10には原料ガス供給口26からv1c
m3/minの流速で原料ガスを供給し、原料ガス排出
口20からロータリポンプ24によって排気するととも
に、光透過室38にはパージガス供給口46からv2c
m3/minの流速でパージガスを供給し、パージガス
排出口54からロータリポンプ60によって排気する。
【0010】この時ゲートバルブ40は依然として閉じ
られているので、原料ガスが光透過窓42の近傍に供給
されることはない。また、反応室10の原料ガスのモル
数をn1モル、光透過室38のパージガスのモル数をn
2モルとすると、 n1∝v1  n2∝v2  であるので、反応室10の原料ガスの圧力P1および光
透過室38のパージガスの圧力P2はそれぞれP1=α
(v1/V1)T            α:比例係
数P2=β(v2/V2)T            
β:比例係数となる。
【0011】ここで、P1<P2の状態になるように原
料ガスおよびパージガスの流量を調整した後、バルブ5
0を閉じてパージガス排出口54を閉じるとともにゲー
トバルブ40を開く。そうすることによって、パージガ
スも反応室10を通ってロータリポンプ24により原料
ガスと一緒に排気される。従って、パージガスも原料ガ
スも同じロータリーポンプによって排気されるので、P
1およびP2の比例係数αとβは、α=βとなる。故に
P1−P2=α(v1/V1−v2/V2)T<0とな
る条件、すなわち (v1/V1)<(v2/V2)          
となる関係を満足していれば、原料ガスは光透過窓42
の方へ供給されることがない。
【0012】続いて、光透過室38に設けた光透過窓4
2を介して光源44から光エネルギーを照射すると、原
料ガスの分解により反応室10内に設置した基板18の
上に皮膜が形成されるが、光透過窓42への原料ガスの
供給が完全に防止されているので、光透過窓42が曇る
ことがなく、長時間の成膜作業が可能となる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を従来例と比較して説明し、
本発明の効果を明らかにする。図1は本発明に用いた光
CVD装置の概略図である。反応室10の中央にはヒー
タ12および熱電対14を埋め込んだホルダ16が設置
され、このホルダ16には基板18が傾斜して固定され
ている。
【0014】ホルダ16の下方の反応室10の底面には
原料ガス排出口20設けられており、この原料ガス排出
口20に接続された原料ガス排気管22に取り付けられ
たロータリーポンプ24により、反応室10内のガスが
排気され反応室10は真空に保たれている。
【0015】また基板18の上方に臨む反応室10の天
井には原料ガス供給口26が設けられており、この原料
ガス供給口26に接続された原料供給管28には、前後
に2つのバルブ30・30を有するリザーバ32とマス
フローコントローラ34とが取り付けられている。リザ
ーバ32の中にはCVD用の原料36が設置され、リザ
ーバ32の減圧雰囲気により昇華されて昇華ガスとなる
。H2等のキャリャガスがマスフローコントローラ34
により流量調整されてリザーバ32に供給されるので、
キャリャガスが昇華ガスと混合し原料ガスとなって、原
料ガス供給口26から反応室10に供給される。
【0016】基板18を側面から臨む反応室10の側壁
には光透過室38が設けられ、反応室10との間に開閉
可能なゲートバルブ40が取り付けられている。光透過
室38の一番奥には光透過窓42が取り付けられており
、この光透過窓42の外側には紫外光を発光する光源4
4が置かれ、光透過窓42を通して基板18に向かって
紫外光を照射するようになっている。
【0017】光透過室38の光透過窓42の近傍には光
透過窓42に向けてパージガス供給口46が開口してお
り、このバージガス供給口46に接続するパージガス供
給管48にはバルブ50とマスフローコントローラ52
とが取り付けられており、マスフローコントローラ52
により流量調整されたH2等のバージガスが光透過窓4
2に向けて供給される。
【0018】また、光透過室38のゲートバルブ40の
近傍にはパージガス排出口54が設けられ、このパージ
ガス排出口54に接続するパージガス排出管56にはバ
ルブ58とロータリーポンプ60が取り付けられており
、光透過室38内のパージガスが排気される。なお、6
2は反応室10に取り付けられた圧力計、64は光透過
室38に取り付けられた圧力計である。
【0019】本実施例装置を用いて本発明方法により光
CVDによる皮膜形成を行うには、ゲートバルブ40を
閉じた状態で、容量V1の反応室10へマスフローコン
トローラ34によりv1に流量を制御した原料ガスを原
料ガス供給口26から供給し、ロータリーポンプ24に
より、反応室10内のガスを排気する。一方、容量V2
の光透過室38へマスフローコントローラ52によりv
2に流量を制御したパージガスをパージガス供給口46
から供給し、ロータリーポンプ60により、パージガス
排出口54から光透過室42内のパージガスを排気する
【0020】ここで、圧力計62で示される反応室10
の圧力P1よりも圧力計64で示される光透過室38の
圧力P2の方が高くなるように原料ガスの流量v1およ
びパージガスの流量v2を調整した後、バルブ58を閉
じるとともに、ゲートバルブ40を開放する。そうする
ことによって、パージガスも反応室10を通ってロータ
リポンプ24により原料ガスと一緒に排気される。従っ
て、P1およびP2の比例係数αとβは、α=βとなる
。 故に P1−P2=α(v1/V1−v2/V2)T<0とな
る条件、すなわち (v1/V1)<(v2/V2)          
となる関係を満足することとなり、原料ガスは光透過窓
42の方へ供給されることがない。
【0021】続いて、光透過室38に設けた光透過窓4
2を通して光源44から紫外光を基板18に照射すると
、原料ガスの分解により反応室10内に設置した基板1
8の上に皮膜が形成されるが、光透過窓42への原料ガ
スの供給が完全に防止されているので、光透過窓42が
曇ることがなく、長時間の成膜作業が可能となる。
【0022】次に、本発明例として、反応室10の容量
V1が5000cm3、光透過室38の内径50mm、
長さ200mmで容量V2が500cm3である装置を
用い、リザーバ32に原料としてW(CO)6を設置し
、キャリャガスとしてH2を用い原料ガス流量v1を5
0cc/minとし、パージガスとしてH2を用い流量
v2を50cc/minとして、前記の手順に従って1
時間の成膜作業を10回繰り返して基板18上にW膜を
形成した。
【0023】なお、前記実施例におけるv1/V1=0
.01、v2/V2=0.1であって、(v1/V1)
<(v2/V2)なる関係を満足するものである。比較
のために図3に示す従来装置を用い、従来例として同じ
原料ガスとパージガスを用いて、同様に1時間の成膜作
業を10回繰り返して基板18上にW膜を形成した。基
板18上にW膜を形成した後に、本発明例と従来例の光
透過窓42に堆積したW膜の膜圧を測定し、得られた結
果を図2にまとめて示した。
【0024】図2に示したように、従来法でW膜を形成
した場合に光透過窓のW膜厚は約1200Åであったの
に対して、本発明法では光透過窓へのW膜の堆積が全く
認められず、本発明の効果が確認された。
【0025】
【発明の効果】本発明の光CVD法による皮膜形成方法
は以上詳述したように、反応室の光透過窓側にゲートバ
ルブで仕切られた光透過室を設け、反応室の原料ガス圧
力よりも光透過室のパージガス圧力が高くなるように原
料ガス流量およびパージガス流量を調整した後ゲートバ
ルブを開き、光CVD法により基板上に皮膜形成を行う
ものであり、反応室と光透過室との圧力差により原料ガ
スの光透過室への侵入が完全に遮断されるので、光透過
窓の内面に薄膜生成物の堆積することを防止し、皮膜形
成中に光透過窓が曇ることが完全に防止される。そのた
め、透過窓の洗浄、交換が不要となり、長時間の連続成
膜により界面の無い厚膜の形成を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法に用いられる光CVD装置の概略図
である。
【図2】従来法と本発明法により皮膜形成した後の光透
過窓の形成膜厚を示す図である。
【図3】従来法で用いられている光CVD装置の概略図
である。
【符号の説明】
10  反応室 18  基板 20  原料ガス排出口 26  原料ガス供給口 38  光透過室 40  ゲートバルブ 42  光透過窓 44  光源 46  パージガス供給口 54  パージガス排出口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  パージガス供給口48とパージガス排
    出口54を有し容量がV2の光透過室38と原料ガス供
    給口26と原料ガス排出口20とを有し容量がV1の反
    応室10とをゲートバルブ40によって仕切り、前記光
    透過室38にパージガスをガス圧P2で満たし、前記反
    応室10に原料ガスをガス圧P1で満たし、P1<P2
    とした後、(v1/V1)<(v2/V2)なる関係を
    満足するように流速v1で前記原料ガスを流速v2で前
    記パージガスを供給しながら前記パージガス排出口54
    を閉じるとともに前記ゲートバルブ40を開き、前記光
    透過室38に設けた光透過窓42を介して光エネルギー
    を照射することにより、前記反応室10内に設置した基
    板18に皮膜を形成させることを特徴とする光CVDに
    よる皮膜形成方法。
JP346091A 1991-01-16 1991-01-16 光cvdによる皮膜形成方法 Pending JPH04236780A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114746576A (zh) * 2019-11-28 2022-07-12 皮考逊公司 衬底处理装置和方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114746576A (zh) * 2019-11-28 2022-07-12 皮考逊公司 衬底处理装置和方法
CN114746576B (zh) * 2019-11-28 2024-11-15 皮考逊公司 衬底处理装置和方法
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