JPH09111457A - 光励起ｃｖｄ装置および光励起ｃｖｄ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の光励起ＣＶＤ法が有していた窓曇り問題
を解決する新しいＣＶＤ装置およびＣＶＤ方法を提供す
る。 【解決手段】原料暴露室１９と光励起室２１とを隔離
し、光励起室に面した励起窓への原料の拡散を阻止する
と共に、移動するサセプタ１３を用いて原料暴露室１９
と光励起室２１に基板１５を反復搬送させることより、
基板上へ膜形成を行わせる光励起ＣＶＤ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光励起ＣＶＤ（化
学気相成長）装置および光励起ＣＶＤ方法に係り、特に
従来技術の課題となっていた窓曇り問題を解決する新し
い構成のＣＶＤ装置およびＣＶＤ法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高品質な金属膜、誘電体膜、半導体薄膜
の形成手段として産業の広い分野でＣＶＤ法が用いられ
ているのは周知のとおりである。ＣＶＤ法はスパッタリ
ングや抵抗線加熱蒸着などの物理的成膜法と異なって微
細な凹凸構造基板でも等角写像的な被覆性を有する膜が
得られるので、最近ではＤＲＡＭ（随時書き込み読み出
しメモリ）に代表される半導体超高集積回路デバイスの
電極膜や層間絶縁膜、キャパシタ絶縁膜、保護膜として
盛んに用いられている。元来ＣＶＤは成膜メカニズムが
化学反応に由来しているので、物理的成膜法のような高
真空状態を必要とせず、大規模な成膜装置でも比較的安
価に実現できる。このため液晶フラットパネル表示装置
やアモルファス太陽電池などの大面積デバイスの半導体
膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜の成膜手段としても広く
使用されている。

【０００３】近年、基体に形成したデバイスに与える熱
的損傷を軽減したり、基体をガラスや樹脂などの他の低
価格材料（しかし耐熱性が劣る）に置き換えるために、
成膜温度の低温化を望む声がにわかに高まっている。こ
れに応える一方法として広く普及しているものにプラズ
マ励起ＣＶＤ法があるが、この方法にはプラズマ励起で
発生した高エネルギーイオンが衝突して、基体に物理的
損傷（衝突損傷）や電気的損傷（帯電損傷）を与えた
り、このイオンによって叩かれた反応器壁面の不純物が
薄膜内に異物として取り込まれるといった問題がある。
またプラズマ励起には一般に気相に存在する気体分子を
無差別に励起する（＝励起の無選択性）属性があり、こ
のような励起の中には膜質に有害な影響を与える励起す
ら含まれることがある。後者が起こると、いくら成膜条
件を最適化しても満足する特性の薄膜が得られないこと
がある。

【０００４】光励起ＣＶＤは低温化の成膜プロセスの低
温化要請に応えるもう一つの有効な方法である。この方
法は、通常、水銀放電灯やレーザなどで発生させた１０
ｅＶ（電子ボルト）未満のフォトンを透過窓を通して反
応器内の原料分子に照射し、堆積反応を促進させる。光
励起による生成物はフリーラジカルなどの電気的に中性
な中間体分子であり、反応器内部に高電界が印加される
こともないので、高エネルギーイオンの衝撃によって基
体が損傷を受けたり、不純物が膜内に取り込まれたりす
るという問題は起こらない。さらに、光励起は原料分子
固有の波長で起こる性質があるので、光源の波長を選ぶ
ことによって、特定の原料分子だけを選択的に励起でき
る可能性がある。このように光励起ＣＶＤ法は上述した
プラズマ励起ＣＶＤ法の難点を克服できる能力を潜在的
に有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような優位性を有
しているにもかかわらず、光励起ＣＶＤ法がプラズマ励
起ＣＶＤ法に普及の点で大きく遅れを取っているのは、
文献（例えば RussellL. Abber, ”Photochemical Vapo
r Deposition,” Chapter 8 in ”Handbook ofThin-Fil
m Deposition Processes and Techniques,” Noyles Pu
blications,p.270 (1988).）などで指摘されているよう
に、「窓曇り」の問題が解決されていないからある。こ
の「窓曇り」問題とは、基体上で膜堆積が進行して行く
と、前記光の透過窓ガラス（合成石英ガラスやＭgＦ₂な
ど）にも同時に成膜が進み、これが原因となって反応器
内へのエネルギー供給が減少し、時間の経過と共に成膜
速度が急速に低下していく現象である。処理能力が成膜
を重ねる毎に落ちるから、窓曇りを回復させるための保
全処置（たとえば窓をはずして取り替えるなど）が頻繁
に必要となり、装置の維持・管理を煩雑なものにさせて
いる。さらに膜特性を決定する重要な成膜パラメータの
光励起強度が時間が進むにつれて減少するので、膜の特
性が刻々変化し、甚だしい場合には、膜が厚さ方向に不
均質になるという問題もある。

【０００６】この問題に対処するために多用されている
方法に、成膜中、光透過窓ガラスに多量の不活性ガス
（Ｎ₂やＡr）を吹きかけ、原料ガスの被着を抑制する方
法がある。（例えば、S. Tanimoto et al, Journal of
The Electrochemical Society,Vol. 139, p. 320, (199
2).）。この方法の原理は、窓ガラス付近の原料の濃度
を薄めることによって、原料の被着速度を遅くすること
である。反応器の中で大量の不活性ガスを吹き付けるこ
とができるなら、窓曇りは完全に防止することができ
る。しかし、不活性ガスの吹き付け量を増やすにつれ
て、基板付近の原料濃度も薄り、基板の堆積速度が急
速に低下する、反応器内で乱流が起って、原料濃度が
空間的に不均一になるので、基板面内の膜厚や膜質がば
らつく、などの弊害が顕在化してくるので、現実的に
は、吹き付け量には必ず上限がある。結局、この方法の
実用的な効果は、窓曇り問題が起きるまでの時間を数倍
に伸ばす程度であり、窓曇り問題を根本的に解決するに
は、遠く及ばなかった。

【０００７】この点について特開昭６１−５６２７８号
公報（特願昭５９−１７５８６７号）において開示され
た「窓なし光励起ＣＶＤ」法は、目的は本発明と必ずし
も一致しないが、上述の従来の光励起ＣＶＤが抱える問
題点を解決できる可能性を秘めたものである。すなわ
ち、この技術は、反応器の一隅に放電灯を隔壁を隔てる
ことなく取り込み、放電ガスと高周波電力を供給して放
電させ、発生した励起光を物理的光透過手段＝窓ガラス
を介することなく直接成長室に導こうとするものであ
る。この方法では、曇りの対象となる窓ガラスが存在し
ないという意味で、窓曇りの問題を解決している。な
お、窓なし光励起ＣＶＤ法の“窓なし”とは上述の説明
から明かなように、窓がないわけではなく、光透過用の
窓ガラスがないことを意味している。

【０００８】しかしながら、このような窓なし光励起Ｃ
ＶＤ法においては、放電室と成長室とを隔絶する窓ガラ
スがなく、両室間が大きく開口していることに起因した
新たな問題を引き起こしていた。その第１は窓なし光励
起ＣＶＤ装置では機構上、放電室と成長室の圧力が同一
にならざるを得ないので、放電室の圧力と成長室の圧力
を独立に制御することができないという問題である。放
電のための最適圧力と成膜のための最適圧力とは必ずし
も一致するとは限らないから、このような場合、両最適
圧力間で妥協を図ることを余儀なくされる。

【０００９】第２は、この方法には放電室と成長室を仕
切る窓ガラスがないので、開口部で起こる放電ガスと原
料蒸気の相互拡散を食い止めることはできないという事
情に由来する。反応器の気体分子（＝原料蒸気など）が
放電領域に侵入すると、侵入した気体分子が放電を阻害
したり、無差別的なプラズマ励起を被ることがある。後
者は光励起ＣＶＤ法が持つ利点の一つ「励起の波長選択
性」が損なわれることを意味する。同様に放電ガスが成
長室に侵入すると適正な成膜条件を撹乱することがあ
る。

【００１０】本発明は、上記のごとき問題を解決するた
めになされたものであり、従来の光励起ＣＶＤ法が有し
ていた課題すなわち窓曇り問題を解決する新しいＣＶＤ
装置およびＣＶＤ方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の光励起Ｃ
ＶＤ装置においては、原料蒸気導入口、原料蒸気排出
口、基板を支持するサセプタおよび外設あるいは内設さ
れた光励起手段を配設した反応器と、原料供給系と、真
空排気系とから成る光励起ＣＶＤ装置において、該反応
器器壁と該サセプタ上面とで囲まれる空間を、１個以上
の原料導入口を有する原料暴露室と、１個以上の原料導
入口と光励起手段を有する光励起室とに分割し、該原料
暴露室と該光励起室との間で、基板の相互移動を可能な
らしめる基板搬送手段を該反応器に付設するように構成
している。

【００１２】また、請求項６に記載の光励起ＣＶＤ方法
においては、該原料暴露室と該光励起室とに成分の異な
る異種の原料を供給すると共に、隔壁とサセプタの該間
隙を介して基板を原料暴露室と光励起室との間で通交さ
せるように構成している。

【００１３】上記のように本発明は、要点のみを極端に
簡略化して説明すれば、原料暴露室と光励起室とを隔離
し、光励起室に面した励起窓への原料の拡散を阻止する
と共に、基板搬送手段（例えば上記サセプタと共用）を
用いて原料暴露室と光励起室に基板を反復搬送させるこ
とより、基板上へ膜形成を行わせるものである。

【００１４】（作用）ここで、まず、上記窓曇りの機構
について説明する。光励起ＣＶＤ法は、多くの場合、基
板の表面に吸着した原料分子（あるは原料分子から誘導
された中間体分子）を光励起で活性化させることによっ
て反応を促進し、堆積を進行させる機構に基づいてい
る。いま、原料をＡとＢ、堆積させる薄膜をＳ、老廃物
としての生成ガスをＧとして、この堆積の機構を化学反
応式を使って表すと、まず、基板表面に原料蒸気Ａまた
はＢの吸着 Ａv ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa（またはＢv） …（１） が起こり、これが光によって励起されて、 Ａa ＋ Ｂa（またはＢv） ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ …（２） のようになる。ここで添え字 vと aは、それぞれ、外部
から供給された原料蒸気（またはガス）とその吸着種を
意味し、hνは光励起を表す。原料が１種類の場合は上
記の（１）式、（２）式からＢを除けばよい。従来の光
励起ＣＶＤ法では上記と同じ反応が励起窓ガラス面でも
生じており、付着した薄膜Ｓが励起光の透過を妨げ、結
果として窓曇り問題を引き起こしていた。

【００１５】本発明はこの窓曇り発生の機構を鋭意精緻
に観察し熟慮検討することによってもたらされたもので
あり、「薄膜Ｓが窓ガラスに析出するのは、窓ガラスに
吸着したＡaが光励起を受けて活性化され、Ｂa（または
Ｂv）と反応することが原因であるから、成膜中、Ａaと
Ｂa（またはＢv）とを、窓ガラス上には共存させずに、
かつ、基板上には共存させて光励起することができれ
ば、窓曇りを生じさせず基板にだけ薄膜Ｓを堆積でき
る」との技術思想に基づいて得た結論である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光励起ＣＶＤ装置
およびこれを用いたＣＶＤ方法について、実施の形態お
よび実施例に基づいて説明する。なお、以下に述べる実
施の形態におけるＣＶＤ原料や生成される薄膜、生成ガ
ス等については、前出の場合と同様に、Ａ、Ｂ、Ｓ、Ｇ
などのように一般化した表現で説明し、後述する実施例
において実際の原料の例を示す。

【００１７】（成膜装置の第１の実施の形態）図１〜図
３は、本発明の光励起ＣＶＤ装置の第１の実施の形態
（以下「成膜装置の第１の実施の形態」と称する。）を
示す図であり、図１は透視図的斜視略図、図２および図
３は要部断面図を示す。図１〜図３において、１０は中
心線Ｌ１の回りに概ね対称構造を取る円筒型反応器であ
る。１１は複数の原料蒸気を発生し、これを１０に輸送
する原料供給系、１２は１０の生成ガスや余剰ガスを器
外に排出する真空排気系である。なお、図２は該反応器
を円周線Ｌ２で真下に切断したときの要部断面図、図３
は該反応器を直径線Ｌ３で真下に切断したときの要部断
面図である。

【００１８】１３は回転支持軸１４により支持された円
盤状のサセプタであり、成膜中、基板１５を水平に支持
し所定の温度に保持しながら回転させられている。１６
ａと１６ｂ、１６ｃは反応器壁１７ａと該サセプタ上面
とで囲まれる空間を図の如く３分割する隔壁である。こ
の隔壁は、反応器壁とは密に接しているが、サセプタ１
３とは数ミリメートルの間隙１８を挟んで対向してい
る。回転するサセプタ１３に載置された基板１５はこの
間隙をくぐることによって隔壁に接触することなく隣室
に進むことができる。

【００１９】隔壁１６ａと１６ｂに挟まれた空間は第１
原料暴露室１９、隔壁１６ｂと１６ｃに挟まれた空間を
第２原料暴露室２０、隔壁１６ｃと１６ａに挟まれた空
間を第１光励起室２１と呼ぶことにする。第１原料暴露
室１９には反応器器壁上部に原料導入口２２があり、成
膜中、原料供給系１１からこれを通じて第１の原料蒸気
が導かれる。同様に、第２原料暴露室２０には原料導入
口２３から第２の原料蒸気が、第１光励起室２１には原
料導入口２４から第３の原料蒸気が導かれる。

【００２０】成膜中、反応器１０内で生成したガスや余
剰の反応ガスは反応器器壁１７ｂの底部に設けられた複
数の排出口２５を通して器外に排出される。この排出口
は隔壁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの下部に位置するように
配置するのが望ましい。また、第１光励起室２１の反応
器上部には光励起手段２６がある。成膜中、光励起手段
２６から射出された励起光は、反応器の励起窓２７を密
閉するように載置された励起窓ガラス２８を通して、こ
の時、第１光励起室２１を通過している基板１５に直射
される。

【００２１】（成膜方法の第１の実施の形態）本発明に
よる成膜方法の第１の実施の形態を説明する。ここでは
前記成膜装置の第１の実施の形態（図１〜図３）を用い
て本成膜方法を達成する方法を説明するが、これに限っ
たものではなく、後述する他の成膜装置の実施の形態で
も同様に達成することができる。

【００２２】本成膜方法においては、原料蒸気を次のよ
うに割り当てる。すなわち、第１原料蒸気はＡ蒸気、第
２原料蒸気はＢ蒸気、第３原料蒸気は窒素やアルゴン等
の不活性ガスである。原料供給系１１から輸送されたＡ
蒸気は第１原料暴露室１９に、Ｂ蒸気は第２原料暴露室
２０に、不活性ガスは第１光励起室２１に導入された
後、層流となって各室のサセプタ上の基板１５表面を暴
露した後、サセプタ下部で合流し、生成ガスと共に排出
口２５から真空排気系にて器外に排出される。

【００２３】各蒸気の流量比は流入する各原料暴露室、
光励起室の容積（または水平断面積）の比に等しい。こ
の結果、隔壁１６ａや１６ｂ、１６ｃの両側で差圧が発
生しない。反応器１０内の圧力は１０~³Torr〜１００To
rrであり、原料蒸気の総流量は、反応器１０内の層流の
進行速度が１０cm／sec以上になるような値が選ばれ
る。このような条件下では、隔壁の間隙１８を通して入
るの隣室のガスの侵入は、数cm未満の範囲であり、実質
的に無視できる。

【００２４】図４は、本実施の形態においてサセプタ上
の基板１５と励起窓ガラス２８とが時間と共にどの様に
原料蒸気に暴露されるかを模式図的に示したものであ
る。回転するサセプタ１３上に置かれた基板１５は、隔
壁を通過する毎に、異種の蒸気に暴露される。順を追っ
て更に詳しく説明すると、第１原料蒸気暴露室１９に入
った基板１５の表面はＡ蒸気に暴露される。このとき、
表面には１分子層未満のＡ蒸気が吸着する。これを化学
式で表すと、 Ａv → Ａa （３） となる。

【００２５】次に、第１原料蒸気暴露室１９を抜け、第
２原料蒸気暴露室２０に入ると、基板１５はＢ蒸気にさ
らされるので、Ｂ蒸気が基板１５表面に１分子層未満吸
着して、 Ａa ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa （４） のようにＡ蒸気とＢ蒸気が共吸着している状態となる。

【００２６】さらに、第２原料蒸気暴露室２０から第１
光励起室２１に入ると、基板１５に吸着したＡ蒸気ある
いはＢ蒸気は光照射hνを浴びて励起され、 Ａa ＋ Ｂa ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ （５） のように１分子層未満の薄膜Ｓとなり、不要な生成ガス
Ｇを気相に放出する。第１光励起室２１のガスは不活性
であるから表面での反応には参加しない。

【００２７】以上の説明から明らかなとおり、基板１５
上にはサセプタ１３が一回転するごとに薄い膜Ｓが１層
形成されるので、回転を繰り返せば所望の厚みの薄膜Ｓ
を成膜することができる。

【００２８】一方、励起窓ガラス２８は第１光励起室２
１の上部に固定されており、前に説明したとおり、第１
光励起室２１へのＡ蒸気及びＢ蒸気の侵入は実質無視で
きるので、窓ガラス表面は成膜中、終始、不活性ガスに
曝されていることになる。したがって励起窓ガラス２８
の表面に膜が成長することはない。

【００２９】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
って、励起窓ガラス２８の窓曇りを引き起こすことな
く、基板１５表面にのみ所望の厚さの薄膜を付着し得る
ことは明白である。従って、本実施の形態の装置及び成
膜の方法は従来技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇り
の問題を解決したものということができる。

【００３０】さらに本実施の形態に述べた成膜方法は、
異種原料蒸気間の気相反応と気相励起に関して、従来の
光励起ＣＶＤ法にない次のような特長を有している。す
なわち、図４によれば、本実施の形態ではＡ蒸気とＢ蒸
気とが気相反応を行わず、かつ気相励起も起こらない環
境で成膜を進行させることができる。これは従来の光励
起ＣＶＤ法では実現できない成膜プロセスである。

【００３１】（成膜方法の第２の実施の形態）本発明の
成膜方法の第２の実施の形態を説明する。ここでも前記
成膜装置の第１の実施の形態を用いて達成する方法を説
明するが、これに限ったものではなく、後述する他の成
膜装置の実施の形態でも同様に達成することができる。

【００３２】本実施の形態において、第１原料蒸気はＡ
蒸気、第２原料蒸気は不活性ガス、第３の原料蒸気はＢ
蒸気とする。ただし、ここでＢ蒸気は光励起を受けても
これ単独では析出物を生じない原料に限定する。

【００３３】原料供給系から輸送されたＡ蒸気、不活性
ガス、Ｂ蒸気は、それぞれ、第１原料暴露室１９、第２
原料暴露室２０、第１光励起室２１に導入され、層流と
なって各室のサセプタ上の基板１５表面を暴露した後、
前記成膜方法の第１の実施の形態と同様に、サセプタ１
３の下部で合流し、生成ガスとともに排出口から真空排
気系１２にて器外に排出される。

【００３４】各蒸気の流量比は流入する各原料暴露室、
光励起室の容積（または水平断面積）の比に等しく、ど
の隔壁の両側でも差圧は発生しない。反応器１０内の圧
力は１０~³Torr〜１００Torrであり、原料蒸気の総流量
は、反応器１０内の層流の速度が１０cm／sec以上にな
るように設定される。このような条件下では、サセプタ
１３と隔壁との間の間隙１８を通して起こるガスの相互
拡散は、数cm未満の範囲であり、実質的に無視できる。

【００３５】図５は、本実施の形態において、基板１５
と励起窓ガラス２８が時間と共に、どの様に原料蒸気に
曝されるかを模式図的に示したものである。

【００３６】回転するサセプタ１３上に置かれた基板１
５は第１原料蒸気暴露室１９に入るとＡ蒸気に暴露され
る。このとき、基板１５表面には、 Ａv → Ａa （６） のように、１分子層未満のＡ蒸気が吸着する。

【００３７】次に第２原料蒸気暴露室２０に入ると、基
板１５表面は不活性ガスに曝されることになるが、ガス
が不活性ゆえ反応は進まず、基板１５はそのままの状態
でつぎの第１光励起室２１に送られる。第１光励起室２
１に入ると基板１５はＢ蒸気に曝されるので表面では、 Ａa ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa （７） のようにＢ分子の吸着が進む。しかし、同時に光照射も
受けるので光励起反応 Ａa ＋ Ｂa ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ （８） が直ちに起こり、薄膜Ｓが形成される。

【００３８】上記（８）式の反応の量は第１原料暴露室
１９で吸着したＡ蒸気の量で制限されるので、生成され
る薄膜の厚みは１分子層未満の厚みとなる。

【００３９】本成膜方法の実施の形態の場合も、サセプ
タ１３が一回転するごとに１分子層未満の薄い膜Ｓが基
板１５に形成される。そして回転を繰り返せば所望の厚
みの薄膜Ｓを成膜することができる。

【００４０】一方、励起窓ガラス２８の表面は成膜中に
Ｂ蒸気に曝されることになるが、上述のようにＢ蒸気は
非析出性の蒸気であるから、Ｂ蒸気がせいぜい１分子層
吸着するのみであり、膜は形成されない。この吸着層に
よる励起光の吸収は、吸着層の厚みが極めて薄いので、
殆ど無視し得る程度のものである。

【００４１】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
っても、励起窓ガラス２８の窓曇りを引き起こすことな
く、基板１５表面に薄膜を付着し得ることは明白であ
る。従って、本実施の形態の装置及び成膜の方法は従来
技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇りの問題を解決し
たものということができる。

【００４２】さらに本実施の形態に述べた成膜方法は、
従来の光励起ＣＶＤ法にない次のような特長を有してい
る。すなわち、図５によれば、本実施の形態ではＡ蒸気
とＢ蒸気との気相反応を起こさせず、かつＢ蒸気の気相
励起を起こさせながら成膜を進行させることができる。
これは従来の光励起ＣＶＤ法では実現できない成膜プロ
セスである。

【００４３】（成膜方法の第３の実施の形態）成膜方法
の第３の実施の形態は、原料蒸気ＡとＢを第１原料暴露
室１９に導入する場合の例である。なお、第１原料暴露
室１９ではなく第２原料暴露室２０に導入してもよい。
ここでも便宜的に、前記成膜装置の第１の実施の形態を
用いて達成する方法を説明する。

【００４４】成膜方法の本実施の形態において、第１原
料蒸気はＡ蒸気とＢ蒸気の混合蒸気であり、第２原料蒸
気と第３原料蒸気は共に不活性ガスとする。

【００４５】原料供給系から輸送されたＡ蒸気とＢ蒸気
は反応器外で混合され、第１原料暴露室１９に導入され
る。また原料供給系から独立に輸送された第１不活性ガ
スと第２不活性ガスは、それぞれ、第２原料暴露室２０
と第１光励起室２１に導入される。混合蒸気及び不活性
ガスは層流となって各室のサセプタ１３上の基板１５表
面を暴露した後、前記成膜方法の第１の実施の形態と同
様に、サセプタ下部で合流し、生成ガスと共に排出口か
ら真空排気系１２にて器外に排出される。混合蒸気と第
１不活性ガスと第２不活性ガスの流量比はそれぞれが流
入する原料暴露室、光励起室の容積（または水平断面
積）の比に等しい。このため、隔壁の両側では差圧が発
生しない。反応器内の圧力は１０~³Torr〜１００Torrで
あり、原料蒸気の流量は、反応器１０内の層流の速度が
１０cm／sec以上になるように設定される。このような
条件下では、第１光励起室２１に入って来る隣室のガス
の侵入は、数cm未満の範囲であり、実質的に無視でき
る。

【００４６】図６は、基板１５と励起窓ガラス２８とが
時間と共に、どの様に原料蒸気に曝されるかを模式図的
に示したものである。回転するサセプタ１３上に置かれ
た基板１５は、第１原料暴露室１９に入るとＡ蒸気とＢ
蒸気に暴露される。このとき、基板１５表面には、 Ａv ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa （９） のように、１分子層未満のＡ蒸気とＢ蒸気が吸着する。

【００４７】次に、第２原料暴露室２０に入ると、基板
１５表面は不活性ガスに曝されることになるが、不活性
ゆえ反応は進まず、基板１５はそのままの状態で次の第
１光励起室２１に送られる。第１光励起室２１に入ると
基板１５は光照射を受けるので光励起反応 Ａa ＋ Ｂa ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ （１０） が起こり、直ちに１分子層程度の薄膜Ｓが形成される。

【００４８】サセプタ１３が一回転するごとに１分子層
未満の薄い膜Ｓが基板１５に積層されるので、回転を繰
り返せば所望の厚みの薄膜Ｓを成膜することができる。

【００４９】一方、励起窓ガラス２８の表面は第１光励
起室２１にて終始不活性ガスに曝されるのみであるか
ら、膜は全く形成されない。

【００５０】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
っても、励起窓ガラス２８の窓曇りを引き起こすことな
く、基板１５表面に薄膜を付着し得ることは明白であ
る。従って、本実施の形態における装置及び成膜の方法
は従来技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇りの問題を
解決したものということができる。

【００５１】さらに本実施の形態に述べた成膜方法は、
異種原料蒸気間の気相反応と気相励起に関して、従来の
光励起ＣＶＤ法にない次のような特長を有している。す
なわち、図６によれば、本実施の形態ではＡ蒸気とＢ蒸
気との気相反応を行わせ、かつＡ蒸気及びＢ蒸気の気相
励起を禁止する環境で成膜を進行させることができる。
これは従来の光励起ＣＶＤ法では実現できない成膜プロ
セスである。

【００５２】（成膜方法の第４の実施の形態）成膜方法
の第４の実施の形態は、原料蒸気Ａと不活性ガスとで膜
堆積を行う特別の場合である。ここでも前記成膜装置の
第１の実施の形態を用いて実現方法を説明するが、後述
の成膜装置の他の実施の形態でも実現可能である。

【００５３】第１原料蒸気はＡ蒸気、第２原料蒸気と第
３原料蒸気は共に不活性ガスである。原料供給系から輸
送されたＡ蒸気は第１原料暴露室１９に導入される。ま
た原料供給系から独立に輸送された第１不活性ガスと第
２不活性ガスは、それぞれ、第２原料暴露室２０と第１
光励起室２１に導入される。Ａ蒸気及び不活性ガスは層
流となって各室のサセプタ１３上の基板１５表面を暴露
した後、成膜方法の第１の実施の形態と同様に、サセプ
タ１３下部ので合流し、生成ガスと共に排出口２４から
真空排気系１２にて器外に排出される。Ａ蒸気と第１不
活性ガスと第２不活性ガスの流量比はそれぞれが流入す
る原料暴露室、光励起室の容積（または水平断面積）の
比に等しい。このため、隔壁の両側では差圧が発生しな
い。反応器１０内の圧力は１０~³Torr〜１００Torrであ
り、原料蒸気の流量は、反応器内の層流の速度が１０cm
／sec以上になるように設定される。このような条件下
では、第１光励起室２１に入って来る隣室のガス侵入は
実質的に無視できる。

【００５４】図７は、基板１５と励起窓ガラス２８の表
面が時間と共に、いかに原料蒸気に曝されるかを模式図
的に示したものである。

【００５５】回転するサセプタ１３上に置かれた基板１
５は第１原料暴露室１９に入ると表面にＡ蒸気が吸着し
て Ａv → Ａa （１１） のように反応がすすむ。

【００５６】次に、第２原料暴露室２０に入ると、基板
１５表面は不活性ガスに曝されることになるが、反応は
進まず、基板１５はそのままの状態で第１光励起室２１
に送られる。

【００５７】第１光励起室２１に入り、光照射を受けた
基板１５表面のＡ蒸気は分解して Ａa ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ （１２） となり、１分子層程度の薄膜Ｓを形成すると共に、気相
に生成ガスＧを放出する。この成膜工程ではサセプタ１
３が一回転するごとに１分子層未満の薄い膜Ｓが基板１
５に積層されるので、回転を繰り返せば所望の厚みの薄
膜Ｓを成膜することができる。

【００５８】一方、励起窓ガラス２８の表面は第１光励
起室２１にて終始不活性ガスに曝されるのみであるか
ら、励起窓ガラス２８表面には膜は形成されない。

【００５９】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
っても、励起窓ガラス２８の窓曇りを引き起こすことな
く、基板１５表面に薄膜を付着し得ることは明白であ
る。従って、本実施の形態の装置及び成膜の方法は従来
技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇りの問題を解決し
たものということができる。

【００６０】以上、説明してきた本発明における成膜方
法（光励起ＣＶＤ法）の第１の実施の形態から第４の実
施の形態は、成膜装置（ＣＶＤ装置）の第１の実施の形
態に限って適用されるべきものではなく、以下に説明す
る成膜装置の他の実施の形態でも同様に実現可能であ
る。

【００６１】（成膜装置の第２の実施の形態）図８〜図
１１は本発明の光励起ＣＶＤ装置の第２の実施の形態
（成膜装置の第２の実施の形態と記す）を示すずであ
り、図８は透視図的正面図（略図）、図９、図１０及び
図１１はそれぞれ図８を線分Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で切断し
たときの要部断面図である。

【００６２】図８〜図１１において、４０は器壁４１ａ
と４１ｂで囲われる反応器、４２は該反応器４０に基板
４３を出し入れするためのロードロック型基板出入器、
４４は一つあるいは複数の原料蒸気を発生して反応器４
０まで輸送する原料供給系、４５は反応器４０の生成ガ
スや余剰ガスを器外に排出する真空排気系である。

【００６３】反応器４０の中には多数のコロ３８によっ
て支持されたキャタピラ状の可動サセプタ４６があり、
基板４３を常に上部に置きながら接地床面に対して平行
に保ちながら時計回りに周回させることができる。４７
は複数の支持柱４８に支えられている埋め込み型ヒータ
で、可動サセプタ４６を均一に加熱するすることを役割
としている。４９ａ〜４９ｌは反応器器壁４１ａ、４１
ｂと可動サセプタ４６の上面とで囲まれる環状の空間を
複数に（図では１２個に）分割する隔壁である。この隔
壁は、該反応器器壁とは密に接しているが、可動サセプ
タ４６とは数mmの間隙３９を保持して対向しているの
で、可動サセプタ４６及び基板４３の周回運動を妨げる
ことはない。すなわち、可動サセプタ４６に載置された
基板４３はこの間隙から、隔壁に接触することなく、隣
室に通り抜けることができる。

【００６４】隔壁４９ａと４９ｂに挟まれた空間は第１
原料暴露室５０、隔壁４９ｂと４９ｃに挟まれた空間は
第２原料暴露室５１、隔壁４９ｄと４９ｅに挟まれた空
間は第１光励起室５２である。以下同様に、順に、第３
原料暴露室５３、第４原料暴露室５４、第２光励起室５
５、第５原料暴露室５６、第６原料暴露室５７、第３光
励起室５８、第７原料暴露室５９、第８原料暴露室６
０、第４光励起室６１、を定義する。各光励起室５２、
５５、５８、６１の反応器上部には、それぞれ光励起手
段６２、６３、６４、６５が外設されている。成膜中、
該光励起手段から射出された励起光は、器壁に開口され
た励起窓６６の窓ガラス６７を通して、下を通過してい
る基板４３に直射される。なお、図１０及び図１１では
第１光励起室５２に対応する励起窓と窓ガラスのみ表示
している。

【００６５】また、前記原料暴露室や光励起室には専用
の原料導入口３７が少なくとも１個、設けられており、
原料蒸気供給系４５から輸送された原料蒸気はここから
反応器４０内に導かれる。以下、原料暴露室及び光励起
室５０〜６１に導入される原料蒸気をこの番号順に「第
１の原料蒸気」、「第２の原料蒸気」、…、「第１２の
原料蒸気」と称することにする。

【００６６】成膜中、反応器４０内で生成したガスや余
剰の反応ガスは反応器器壁底部に設けられた排出口６８
を介して器外に排出される。排出口は隔壁４９ａ〜４９
ｌの下部に配置するのが望ましい。

【００６７】本実施の形態では２個の原料暴露室と１個
の光励起室との組が直列に合計４組並ぶ構成をしている
が、これはほんの一例であって、２組以上なら何組以上
並べてもよい。また、１組の中に１個あるいは複数の原
料暴露室や光励起室を設ける構成にしてもよい。

【００６８】次に、本実施の形態に示した成膜装置よっ
て前述の成膜方法の第１〜第４の実施の形態を実現でき
ることを説明する。

【００６９】図８〜図１１の要部断面構造を見て判るよ
うに、本装置の実施の形態では可動性の可動サセプタ４
６に載置された基板４３は、隔壁４９ａ、４９ｂ、４９
ｃ…の下部間隙を順次くぐり抜けることによって、順
に、第１原料蒸気暴露室、第２原料暴露室、第１光励起
室…に入り、第１原料蒸気、第２原料蒸気、第３原料蒸
気…に曝される。光励起室において、基板４３は、光励
起を受ける。

【００７０】一方、光励起室の励起窓ガラス６７は常に
該励起室に導入さている原料蒸気だけに曝されることに
なる。このような基板４３と窓ガラスの原料蒸気暴露に
関する履歴の相違は、前記成膜装置の第１の実施の形態
で説明した基板１５と窓ガラス２８の履歴の相違と本質
的に同じである。故に、本成膜装置の第２の実施の形態
が成膜方法の第１〜第４の実施の形態を実現できること
は直観的に明らかである。したがって、ここでは本成膜
装置の第２実施の形態を用いた場合の代表例として、下
記のごとく成膜方法の第１の実施の形態を実現できるこ
とを詳述するにとどめることにする。

【００７１】（成膜方法の第５の実施の形態）本実施の
形態において、第１原料蒸気と第４原料蒸気、第７原料
蒸気、第１０原料蒸気はＡ蒸気、第２原料蒸気と第５原
料蒸気、第８原料蒸気、第１１原料蒸気はＢ蒸気、第３
原料蒸気と第６原料蒸気、第９原料蒸気、第１２原料蒸
気は窒素やアルゴン等の不活性ガスである。

【００７２】原料供給系から独立に輸送された複数のＡ
蒸気、Ｂ蒸気、不活性ガスは、それぞれ、Ａ蒸気につい
ては、第１原料暴露室５０と第３原料暴露室５３、第５
原料暴露室５６、第７原料暴露室５９に、Ｂ蒸気につい
ては、第２原料暴露室５１と第４原料暴露室５４、第６
原料暴露室５７、第８原料暴露室６０に、不活性ガスに
ついては、第１光励起室５２、第２光励起室５５、第３
光励起室５８、第４光励起室６１に導入され、層流とな
って各室のサセプタ４６上の基板表面を暴露した後、サ
セプタ下部で合流し、生成ガスと共に排出口６２から真
空排気系４５にて器外に排出される。各蒸気の流量比は
流入する各原料暴露室、光励起室の容積（または水平断
面積）の比に等しい。この結果、どの隔壁の両側でも差
圧は発生しない。反応器４０内の圧力は１０~³Torr〜１
００Torrであり、原料蒸気の流量は、各室の層流速度が
１０cm／sec以上になるように適当な数値が選ばれる。
このような条件下では微細な間隙６７を通しての隣室ガ
スの侵入は、数cm未満の範囲であり、励起窓ガラス６７
に隣室ガスが到着することはありえない。

【００７３】本実施の形態における暴露と光励起の状態
は、前記図４のサイクルを繰り返す形となる。すなわ
ち、第１原料暴露室５０にある基板表面はＡ蒸気に暴露
され、このとき、基板表面には１分子層未満のＡ蒸気が
吸着する。すなわち、 Ａv → Ａa （１３） となる。

【００７４】次に、第１原料暴露室５０を抜け、第２原
料暴露室５１に入ると基板は、Ｂ蒸気に暴露される。こ
こでＢ蒸気が吸着し、 Ａa ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa （１４） のように基板表面はＡ蒸気とＢ蒸気とが共吸着している
状態となる。

【００７５】つづいて、基板４３が第２原料暴露室５１
から第１光励起室５２に入ると、表面のＡ蒸気あるいは
Ｂ蒸気は光照射hνを浴びて励起され、１分子層未満の
薄膜Ｓに変化し、不要な生成ガスＧを気相に放出する。
すなわち、 Ａa ＋ Ｂa ＋ hν（光励起） → Ｓ ＋ Ｇ （１５） となる。なお、第１光励起室５２の原料蒸気は不活性な
ので表面の反応には参加しない。

【００７６】基板４３が次の第３原料暴露室５３から最
後の第４光励起室６１までを経過する間に以上の工程
（１３）〜（１５）が３回繰り返される。こうして、基
板４３が可動サセプタ４６の周回工程を１周する間に、
表面には１分子層未満の薄い膜Ｓが４層積層される。以
上の説明から明らかなとおり、この周回を繰り返すこと
により所望の厚みの薄膜Ｓを基板上に成膜することがで
きる。

【００７７】一方、励起窓ガラス６７は光励起室上部に
固定されており、上述のようにＡ蒸気やＢ蒸気の付着は
無視できるので、窓ガラス表面に膜が成長することはな
い。

【００７８】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
って、励起窓ガラス６７の窓曇りを引き起こすことな
く、基板表面にのみ所望の厚さの薄膜を付着し得ること
は明白である。従って、本成膜装置及び成膜方法は従来
技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇りの問題を解決し
たものということができる。

【００７９】さらに本実施の形態に述べた成膜方法は、
Ａ蒸気とＢ蒸気とが気相反応を行わず、かつ気相励起も
起こらない環境で成膜を進行させることができる。これ
は従来の光励起ＣＶＤ法では実現できない有益な成膜プ
ロセスである。

【００８０】以上の本発明に基づく成膜装置及び成膜法
は、３原料以上からなるＣＶＤの場合にも、もちろん可
能である。３原料以上の場合には、基本的には、隔壁に
よる反応器の分割の個数を増やすと共に、成膜方法の第
１の実施の形態から第５の実施の形態を適宜組み合わせ
ることによって実現することができる。

【００８１】（成膜装置の第３の実施の形態）前記した
成膜装置の第１及び第２の実施の形態においては、原料
暴露室と光励起室が共に器壁と隔壁とで囲まれていた。
しかし、本発明はこのような構造ばかりではなく、原料
暴露室（あるいは光励起室）が隔壁だけに囲まれる構造
でも、実現することができる。つぎに説明する成膜装置
の第３の実施の形態は、上記のように原料暴露室が隔壁
に囲まれる構造の例である。

【００８２】図１２〜図１４は、成膜装置の第３の実施
の形態を示す図であり、図１２は透視図的斜視図、図１
３及び図１４は円筒形反応器７０を中心軸Ｌ７に平行
に、それぞれ線分Ｌ８、Ｌ９で、切断した時の要部断面
図である。

【００８３】図１２〜図１４において、７１は第１、第
２、第３の原料蒸気を独立に発生し輸送する原料供給
系、７２は真空排気系である。円筒形反応器７０は上部
器壁７３ａと下部器壁７３ｂとからなっている。中には
回転支持軸７４により支持された円盤状のサセプタ７５
があり、成膜中、基板７６を水平に支持し、所定の温度
に保持しながら回転させられている。

【００８４】７７は上面と側面からなる円筒形の隔壁で
あり、この隔壁とサセプタ７５とで囲まれる空間が第１
原料暴露室７８である。同様に、７９は上面と側面から
なるもう一つの円筒形隔壁であり、この隔壁とサセプタ
７５とで囲まれる空間が第２原料暴露室８１である。サ
セプタ７５と隔壁７７，７９との間には基板７６の通行
を可能にするだけの数ミリメートルの間隙８２，８３が
開いている。したがって、回転するサセプタ７５に載置
された基板７６は、この間隙をくぐることによって隔壁
に接触することなく隣室に進むことができる。隔壁７
７，７９の上面には反応器器壁７３ａを経由して、それ
ぞれ、原料導入口８４，８５が導口されている。これに
よって第１の原料蒸気と第２の原料蒸気を、それぞれ、
第１原料暴露室７８と第２原料暴露室８１に導くことが
できる。

【００８５】上部器壁７３ａとサセプタ７５に囲まれた
空間で、かつ、隔壁で仕切られた前記原料暴露室７８お
よび８１を除く空間が、本実施の形態の場合における光
励起室８６である。光励起室８６の器外上部には光励起
手段８７が置かれていて、射出された励起光は励起窓ガ
ラス８８を通して、光励起室８６を通行中の基板７６に
照射される。また、光励起室８６には器壁を介して、第
３の原料蒸気の導入口８９が設けられている。

【００８６】成膜中、第１〜第３の原料蒸気は所定の一
定流量で流されている。一方、原料暴露室や光励起室で
生成したガスや余剰の原料蒸気は器壁７３ｂの底部に設
けられた複数の排出口９０を通して器外に排出される。

【００８７】本実施の形態では、２個の円筒形の原料暴
露室が空間を隔てて設置される構成となっているが、こ
れは一例を示したものであって、原料暴露室が１個でも
２個以上あってもよい。ただし、各原料暴露室は専用の
原料導入口を有している必要がある。また、隔壁は柱状
であればよく、円筒形である必要はない。例えば４角柱
や３角柱構造でも構わない。また各原料暴露室は、目的
に応じて側面隔壁を接するように並べる構成にしてもよ
い。

【００８８】つぎに本実施の形態の装置が、前記成膜方
法の第１〜第４の実施の形態までを実現できることを簡
単に説明する。ただし、ここでは説明の都合上、図１２
に示した例のように第１原料暴露室７８と第２原料暴露
室８１とが離れた構造ではなく、図１５に示すように、
第１原料暴露室７８と第２原料暴露室８１とが接して配
置されている構造とする。

【００８９】サセプタ７５上に載って回転する基板７６
は第１原料暴露室７８、第２原料暴露室８１、光励起室
８６を順に繰り返し通過する。このとき第１原料暴露室
７８では第１原料蒸気、第２原料暴露室８１では第２原
料蒸気に曝される。つづく光励起室８６では、基板７６
が第３原料蒸気に曝されると同時に光励起を受ける。一
方、励起窓ガラス８８は常時、光励起室上部に置かれて
いるので、第３原料蒸気のみ曝され、第１原料蒸気と第
２原料蒸気には一切曝されない。このような原料蒸気暴
露の履歴に関する基板と窓ガラスの相違は、前記した成
膜装置の第１の実施の形態の場合と、全く異なるところ
がない。したがって、本実施の形態が成膜方法の第１〜
第４の実施の形態を達成できることは、詳細な説明をす
るまでもなく、明らかである。

【００９０】（成膜方法の第６の実施の形態）次に、本
発明のＣＶＤ成膜方法の第６の実施の形態を説明する。
この成膜方法は、前述の本発明の成膜装置の実施の形態
のいずれでも達成可能であるが、ここでは上記成膜装置
の第３の実施の形態（図１２〜図１４）を用いて説明す
ることにする。

【００９１】図１２〜図１４において、第１原料蒸気は
Ａ蒸気、第２原料蒸気はＢ蒸気、第３原料蒸気は窒素や
アルゴン等の不活性ガスである。原料供給系７１から輸
送されたＡ蒸気及びＢ蒸気、不活性ガスは、それぞれ、
第１原料暴露室７８、第２原料暴露室８１、光励起室８
６に導入された後、層流となって各室のサセプタ７５上
の基板表面を暴露した後、サセプタ７５下部で合流し、
生成ガスと共に排出口９０から真空排気系７２にて器外
に排出される。各蒸気の流量比は前記図１３をＬ１０で
切断したときの各原料暴露室、光励起室の断面積の比に
等しい。この結果、隔壁７７や７８の両側で差圧が生じ
ない。反応器内の圧力は１０~³Torr〜１００Torrであ
り、原料蒸気の総流量は、反応器内の層流の進行速度が
１０cm／sec以上になるような値が選ばれる。このよう
な条件下では、隔壁の間隙８２や８３を通して入る隣室
ガスの侵入は、数cm未満の範囲であり、実質的に無視で
きる。したがって、原料暴露室７８や８１の原料蒸気は
光励起室８６の励起窓ガラス８８に到達することなく、
排気口９０から器外に排出される。そのため励起窓ガラ
ス８８は第３原料蒸気（ここでは不活性ガス）以外にさ
らされることはない。

【００９２】図１６は、サセプタ７５上の基板７６と励
起窓ガラス８８が時間と共に、どの様に原料蒸気に暴露
されるかを模式図的に示したものである。

【００９３】回転するサセプタ７５上に置かれた基板７
６は、隔壁を通過する毎に異種の蒸気に暴露される。第
１原料暴露室７８に入った基板７６の表面はＡ蒸気に暴
露される。このとき、表面には１分子層未満のＡ蒸気が
吸着する。これを化学式で表すと、 Ａv → Ａa （１６） となる。次に、第１原料暴露室７８を抜け、光励起室８
６に入ると、吸着種Ａaが表面励起され、一部が活性種
あるいは中間種Ａa*に変化する。 Ａa ＋ hν（光励起） → Ａa* （１７） 次に、第２原料暴露室８１に入ると、基板７６はＢ蒸気
に曝されるので、Ｂ蒸気が基板表面に１分子層未満吸着
して、 Ａa ＋ Ｂv → Ａa ＋ Ｂa （１８） となる。一方、前の光励起室で活性種Ａa*に転じていた
種は、 Ａa* ＋ Ｂv → Ｓ₁ ＋ Ｇ （１８’） のように固体になる。

【００９４】次に、第２原料暴露室８１から再び光励起
室８６に入ると、基板７６に吸着した残りのＡ蒸気とＢ
蒸気は光照射hνを浴びて励起され、 Ａa ＋ Ｂa ＋ hν（光励起） → Ｓ₂ ＋ Ｇ （１９） のように１分子層未満の薄膜Ｓとなり、不要な生成ガス
Ｇを気相に放出する。この際、光励起室８６のガスは不
活性であるから表面での反応には参加しない。

【００９５】以上の説明から明らかなとおり、基板７６
上にはサセプタ７５が一回転するごとに薄い膜Ｓ（＝Ｓ
₁＋Ｓ₂）が１層形成されるので、回転を繰り返せば所望
の厚みの薄膜Ｓを成膜することができる。一方、励起窓
ガラス８８は常時、光励起室上部に固定されている。そ
して前述のように光励起室８６へのＡ蒸気及びＢ蒸気の
侵入は実質無視できるので、窓ガラス表面は成膜中、終
始、不活性ガスに曝されている。したがって窓ガラス表
面に膜が成長することはない。

【００９６】以上の説明から、本実施の形態の方法によ
って、励起窓ガラスの窓曇りを引き起こすことなく、基
板表面にのみ所望の厚さの薄膜を付着し得ることは明白
である。従って、本実施の形態の成膜装置及び成膜方法
は従来技術の光励起ＣＶＤの有していた窓曇りの問題を
解決したものということができる。

【００９７】さらに本実施例に述べた成膜方法は、異種
原料蒸気間の気相反応と気相励起に関して、従来の光励
起ＣＶＤ法にない次のような特長を有している。すなわ
ち、図１６によれば、本実施の形態では前記第１の成膜
方法の実施の形態と同様に、Ａ蒸気とＢ蒸気とが気相反
応を行わず、かつ気相励起も起こらない環境で成膜を進
行させることができる。これはまた従来の光励起ＣＶＤ
法では実現できない成膜プロセスである。

【００９８】なお、上記成膜方法の第６の実施の形態
を、第１の実施の形態（図１〜図３）や第２の実施の形
態（図８〜図１１）に示した成膜装置で実現するには、
上記の実施の形態の構造において、隣接する原料暴露室
の間に光励起室を置く構成とすればよい。

【００９９】以上、本発明の成膜方法ならびに成膜装置
の実施の形態を説明してきたが、本発明の有用性を具体
的に示すために、具体的な実施例を以下に示す。なお、
成膜装置としては、一例として前記成膜装置の第１の実
施の形態（図１〜図３）に示したものを使用し、成膜
後、励起窓ガラス２８に窓曇りが生じていないことを確
認している。なお、下記実施例１〜実施例４の各数値を
まとめた図表を図１７に示す。

【０１００】（実施例１）本実施例は、成膜方法の第１
の実施の形態（図４）を用いてＴa₂Ｏ₅膜を成膜する例
である。原料はＴaＣl₅（＝第１原料蒸気：Ａ蒸気）と
Ｏ₂（＝第２原料蒸気：Ｂ蒸気）、Ａr（＝第３原料蒸
気：不活性ガス）である。第１原料暴露室１９、第２原
料暴露室２０、第１光励起室２１の容積は何れも４リッ
トルである（以下の実施例でも同様）。

【０１０１】温度Ｔso＝７０℃に保持したステンレス製
ソースボトルに納めたＴaＣl₅の上空をＡrキャリアガス
を通過させ、ＴaＣl₅蒸気を反応器まで輸送した。反応
器へのＡ蒸気（Ａrキャリア含む）、Ｂ蒸気、不活性ガ
スの流量はすべてＳ＝２００cc/minである（以下の実施
例でも同様）。使用した励起光源は２５４nmと１８５nm
に強いピークをもつ低圧水銀灯である（以下の実施例で
も同様）。励起窓ガラスには１８０nm以上の波長の光を
透過する合成石英ガラス（Suprasil）を用いた（以下の
実施例でも同様）。サセプタ１３の位置で測定した総光
励起強度はサセプタ表面で２０mw/cm²であった（以下の
実施例でも同様）。基板温度（ここではサセプタの温度
と定義）はＴsub＝３００℃である。成膜中のサセプタ
１３の回転速度は毎分５回転、反応器内圧力はＰ＝７To
rrである。

【０１０２】本実施例固有の成膜条件をまとめると図１
７の第１列のとおりである。この条件で成膜を行うと、
サセプタが１回転する間に、基板上に約５Å（オングス
トローム）の厚さのＴa₂Ｏ₅を析出することができた
（サイクル堆積速度ＧＲ＝５Å／cyc）。

【０１０３】（実施例２）本実施例は導電性とＳiに対
するバリヤ機能性を合わせもつ膜として、最近ＬＳＩ分
野で関心を集めているＴiＮ膜を成膜方法の第２の実施
の形態（図５）で合成する例である。原料はＴiＣl
₄（Ａrキャリア含む＝第１原料蒸気）とＮＨ₃ガス（＝
第３原料蒸気：Ｂ蒸気）、Ａr（＝第２原料蒸気：不活
性ガス）である。試験に用いた固有の成膜条件は図１７
の第２列とおりである。

【０１０４】本実施例では凡そＧＲ＝４.２Å／cycの堆
積速度が得られた。ＴiＣl₄＋ＮＨ₃原料系を用いての光
励起ＣＶＤ（熱ＣＶＤの場合も）や窓なし光ＣＶＤで成
膜を行うと、気相において両原料が強く反応し、微粉末
状の中間成生物が発生するため、平滑な膜を得ることが
困難であった。しかし、本成膜方法の実施例ではＴiＣl
₄とＮＨ₃が気相で混じり合うことがないので、このよう
な問題は起こらず、しかも低温で良質の膜が形成でき
る。

【０１０５】（実施例３）本実施例は成膜方法の第３の
実施の形態（図６）を用いてＰbＯ膜を形成する例であ
る。原料は４エチル鉛Ｐb(Ｃ₂Ｈ₅)₄（Ａrキャリア含む
＝第１原料蒸気：Ａ蒸気）とＯ₂＋Ｏ₃（５mol％）（＝
第１原料蒸気：Ｂ蒸気）、Ａr（＝第２、３原料蒸気：
不活性ガス）である。成膜条件は図１７の第３列のとお
りである。この条件でＧＲ＝約３.５Å／cycの成長速度
が得られた。

【０１０６】（実施例４）本実施例は成膜方法の第４の
実施の形態（図７）を用いてＺrＯ₂膜を形成する例であ
る。原料はジルコン・ターシャル・ブトキシドＺr(ｔ−
ＯＣ₄Ｈ₉)₄（Ａrキャリア含む＝第１原料蒸気：Ａ蒸
気）とＡrガス（＝第２、３原料蒸気：不活性ガス）で
ある。成膜条件は図１７の第４列のとおりである。この
条件でＧＲ＝約４Å／cycの成長速度が得られた。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、光励起ＣＶＤ装置の構成を、反応器内の空間を隔壁
にて原料暴露室と光励起室とに分割すると共に、該隔壁
の開口部を介して該原料暴露室と該光励起室との間で基
板の相互移動を行う基板搬送手段を反応器に付設した構
成とすると共に、複数の原料蒸気を該装置の原料暴露室
と光励起室に分別供給し、かつ、原料暴露室と光励起室
に基板を反復して搬入する成膜方法を採用することによ
り、従来の光励起ＣＶＤ法の欠点であった窓曇りを起こ
すことなしに、基板に所望の薄膜を低温堆積できるとい
う優れた効果が得られる。

【０１０８】さらに、本発明の光励起ＣＶＤにおいて
は、複数の原料蒸気の分別導入法を任意に選択できるこ
とから、 特定の気相反応を排除した成膜、 特定の気相反応を許容した成膜、 表面反応のみによる成膜、 特定の気相励起を排除した成膜、 特定の気相励起を許容した成膜、 表面励起のみによる成膜など、気相反応と気相励起に
関するきめ細かな制御ができるという効果も得られる。

【０１０９】さらに本発明においては、光励起ＣＶＤ法
の窓曇りの問題を解決したので、もはや、この問題を解
決する手段としての窓なし光励起ＣＶＤ法を選択する必
要がなくなり、この意味で、窓なし光励起ＣＶＤ法に付
随する問題点も解決できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成膜装置の第１の実施の形態の透視図
的斜視図。

【図２】図１の要部断面図。

【図３】図１の要部断面図。

【図４】本発明の成膜方法の第１の実施の形態における
暴露と励起状態を示す模式図。

【図５】本発明の成膜方法の第２の実施の形態における
暴露と励起状態を示す模式図。

【図６】本発明の成膜方法の第３の実施の形態における
暴露と励起状態を示す模式図。

【図７】本発明の成膜方法の第４の実施の形態における
暴露と励起状態を示す模式図。

【図８】本発明の成膜装置の第２の実施の形態透視図的
平面図。

【図９】図８の要部断面図。

【図１０】図８の要部断面図。

【図１１】図８の要部断面図。

【図１２】本発明の成膜装置の第３の実施の形態の透視
図的斜視図。

【図１３】図１２の要部断面図。

【図１４】図１２の要部断面図。

【図１５】本発明の成膜装置の第３の実施の形態の変形
を示す透視図的斜視図。

【図１６】本発明の成膜方法の第５の実施の形態におけ
る暴露と励起状態を示す模式図。

【図１７】成膜方法の具体的な実施例の成膜条件を示す
図表。

【符号の説明】 １０…反応器 １５…基板 １１…原料供給系 １６ａ〜１６
ｃ…隔壁 １２…真空排気系 １７ａ，１７
ｂ…反応器器壁 １３…円盤状のサセプタ １８…サセプ
タと隔壁との間隙 １４…回転支持軸 １９…第１原
料暴露室 ２０…第２原料暴露室 ２５…ガス排
出口 ２１…第１光励起室 ２６…光励起
手段 ２２…第１原料暴露室の原料導入口 ２７…励起窓 ２３…第２原料暴露室の原料導入口 ２８…励起窓
ガラス ２４…第１光励起室の原料導入口 ３９…サセプ
タと隔壁との間隙 ４０…反応器 ４５…真空排
気系 ４１ａ，４２ｂ…反応器器壁 ４６…可動サ
セプタ ４２…ロードロック型基板出入器 ４７…埋め込
み型ヒータ ４３…基板 ４８…ヒータ
の支持柱 ４４…原料供給系 ４９ａ〜４９
ｌ…隔壁 ５０…第１原料暴露室 ５５…第２光
励起室 ５１…第２原料暴露室 ５６…第５原
料暴露室 ５２…第１光励起室 ５７…第６原
料暴露室 ５３…第３原料暴露室 ５８…第３光
励起室 ５４…第４原料暴露室 ５９…第７原
料暴露室 ６０…第８原料暴露室 ６６…励起窓 ６１…第４光励起室 ６７…励起窓
ガラス ６２〜６５…光励起手段 ７０…反応器 ７５…サセプ
タ ７１…原料供給系 ７６…基板 ７２…真空排気系 ７７…隔壁 ７３ａ，７３ｂ…反応器器壁 ７８…第１原
料暴露室 ７４…回転支持軸 ７９…隔壁 ８１…第２原料暴露室 ８６…光励起
室 ８２…間隙 ８７…光励起
手段 ８３…間隙 ８８…励起窓
ガラス ８４…第１の原料導入口 ８９…第３原
料導入口 ８５…第２の原料導入口 ９０…ガス排
出口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料蒸気導入口、原料蒸気排出口、基板を
   支持するサセプタおよび外設あるいは内設された光励起
   手段を配設した反応器と、 該反応器の原料蒸気導入口に、所定の濃度・流量の複数
   の原料蒸気を与える原料供給系と、 該反応器の原料蒸気排出口から反応器内部の生成ガスお
   よび過剰な原料蒸気を排気する真空排気系と、から成る
   光励起化学気相成長装置すなわち光励起ＣＶＤ装置にお
   いて、 該反応器器壁と該サセプタ上面とで囲まれる空間を、１
   個以上の原料導入口を有する原料暴露室と、１個以上の
   原料導入口と光励起手段を有する光励起室とに分割し、
   かつ該原料暴露室と該光励起室との間で、基板の相互移
   動を可能ならしめる基板搬送手段を該反応器に付設した
   ことを特徴とする光励起ＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】該反応器器壁と該サセプタ上面とで囲まれ
   る空間を、該器壁および該サセプタと交差するように一
   枚あるいは複数の隔壁で仕切り、該隔壁は該反応器器壁
   とは密に接し、かつ該サセプタとは少なくとも基板の厚
   みを上回る幅の間隙を隔てて対向していることを特徴と
   する請求項１に記載の光励起ＣＶＤ装置。
3. 【請求項３】該基板搬送手段は、該原料暴露室と該光励
   起室との間で、隔壁とサセプタの該間隙を経由して基板
   の相互移動を行なうものである、ことを特徴とする請求
   項２に記載の光励起ＣＶＤ装置。
4. 【請求項４】該サセプタが可動性であり、該基板搬送手
   段を兼務することを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   何れかに記載の光励起ＣＶＤ装置。
5. 【請求項５】該原料蒸気排出口として、該原料暴露室お
   よび該光励起室あるいは該隔壁に対応する位置に専用の
   原料蒸気排気口を備えていることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の光励起ＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光
   励起ＣＶＤ装置を用い、 該原料暴露室と該光励起室とに成分の異なる異種の原料
   を供給すると共に、隔壁とサセプタの該間隙を介して基
   板を原料暴露室と光励起室との間で通交させることを特
   徴とする光励起ＣＶＤ方法。
7. 【請求項７】光励起室に供給される原料蒸気が不活性ガ
   ス或いは非析出性の原料蒸気であることを特徴とする請
   求項６に記載の光励起ＣＶＤ方法。
8. 【請求項８】該間隙を有する隔壁の両側で圧力差が生じ
   ないように、該複数の原料蒸気の流量比を調節すること
   を特徴とする請求項６または請求項７に記載の光励起Ｃ
   ＶＤ方法。
9. 【請求項９】該原料導入口から導かれた原料蒸気流が原
   料暴露室および光励起室を層流となって通過し、排出さ
   れるされることを特徴とする請求項６乃至請求項８の何
   れかに記載の光励起ＣＶＤ方法。