JPS6030122A - 光化学気相成長装置 - 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】 〔発明の層する技術分野〕 本発明は紫外光を照射する事によって反応ガスを励起せ
しめ化学反応上促進させ、膜成長を生ぜしめるいわゆる
光化学気相成長装置に関するものである。

〔従来技術〕

集積回路装置を含む半導体装置の製造プロセスの低温化
に伴い、プラズマ化学気相成長法と共に光化学気相成長
法が注目されている。この光化学気相成長法は５通常３
００１ｍ　以下の紫外光、−射し％まず水銀原子全励起
し、次にこの励起された水銀原子によって、反応ガスの
原子を励起し、化学反応を促進せしめ膜形成を行う方法
か、又は同じく低圧水銀ランプからの１８４．９ｎｍの
光によって、直接的に反応ガス原子を励起する方法がと
られる。この様な化学気相成長法を行う装置においては
、光源部と反応が生ずる反応室の間は、光源から発せら
れる光を透過させる透明板によって区切られておシ、こ
の透明板を透過した光によって反応室で化学反応が進行
する。この場合反応ガスは、透明板に直接に接している
ために、反応ガスは透明板上においても光化学反応金お
こし、透明板上にも膜成長が生じる。通常、半導体製造
プロセス中で使用される膜は％　２５３．７ｎｍ又は１
８４．９ｎｍ以下の波長に対して透明でないものが多い
ため、透明板上に成長した膜は、光源からの紫外光全遮
蔽し、透明板に被着した膜が厚くなるに従って光化学反
応は生じ帰くなシ、遂には、全く反応が生じなくなると
いう大きな問題があった。

このため、光化学灰石気相成長法によシ、厚い膜厚があ
）、実質上、半導体製造には適用しえないという大きな
欠点があった。

以下に、この従来技術の欠点についてよル詳しく説明す
る。

第１図は従来の光化学気相成長装置の模式的な断面図で
ある。

従来の光化学気相成長装置１０１は、低圧水銀ランプ１
０２と、反射板１０３が、ランプ収納箱１０４内部に設
置され、膜が成長される基板１０５は温度が可変である
サセプタ１０６の上に置かれて反応室１０７の内部に位
置せられ、ランプ収納箱１０４と反応室１０７の間は合
成石英から成る透明板１０８によって仕切られた構造を
とる。反応ガスはガス導入口１０９から反応室１０７内
に導かれ、排気口１１０がら真空に引かれる。この従来
の光化学気相成長装置１０１においては、ガス導入口１
０９から入った反応ガスは透明板１０８の表面１１１に
接しているため、基板１０５上に膜を成長させる際には
、同時に透明板表面１１１にも膜が被着してしまう。こ
のため、低圧水銀ランプ１０２から透明板１０８ｔ−透
過して来た。

２５３．７ｎｍと、１８４．９ｎｍの紫外光、侍に１８
４．９ｎｍの紫外光は、透明板表面１１１に被着した膜
によって遮蔽されてしまう。例えば、直接法によって、
低圧水銀ランプ１０２からの１８４．９ｎｍの紫外光で
、モノシラン（８１Ｈ４）　とアンモニア（１’ＪＨ３
）からシリコン窒化膜を形成する場合には、透明板表面
１１１に約６００〜７００人のシリコン窒化膜が被着す
ると、１８４、ｇｎｍの紫外光は実質的には、この透明
板１０８　’ｔ”透過しなくな）、膜成長がストップし
てしまう。従って：　６００Å以上の膜厚のシリコン窒
化膜を成長させるためには透明板１０８を取換えるか、
透明板表面１１１上のシリコン窒化膜を除′去しなけれ
ば起らず、実際上、厚い膜の成長は不可能であるという
大きな問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の欠点ヲ讐去することによシ、よ
シ厚い膜が生成できるところの光化学気相成長装［ｔ−
提供する仁とにある。

〔発明の構成〕

本発明の光化学気相成長装置はｓ　３００　ｎｍ以下の
波長の光音放射する光源と、該光源から放射された光に
よってガスの反応を生ぜしめる反応室と、前記光源と前
記反応室の間に位置し３００１ｍ以下の波長の光の少く
も一部の波長の光を透過させる透明板□から成る光気相
成長装置において、前記透明板の前記反応室側の表面に
接して３００１ｍ以下の波長の光によって該透明板表面
に膜生成を生じない罪藤生成ガス層を形成する弁膜生成
ガス゛層形成手段′を備える事から構成される。

〔−施例の説明〕

□　以下：本発明の実施例について図面を参照して説明
する。

ｇｚ図は本発明の第１の実施例の模式的な断面図である
。本発明の第１の実施例としての光化学気相成長装置２
０１は、低圧水銀ランプ２０２　と、反射板２０３とｔ
内に含むランプ収納箱２０４と。

゛基板２０５ｔ−置く温度可変な、サセプタ２０６と、
サセプタ２０６を収納する反応室２０７　と、ランプ収
納箱２０４と、反応室２０７を仕切っている合成石英か
ら成る透明板２０８とから成る構造をとっている。反応
ガスはガス導入口２０９から導かれて反応室２０７に入
）、排気口２１０から真空に引かれる。そして、本実施
例においては、透明板２０８は、内部にガス道２１１が
設けられており、ガス導入口２１２ｔ−通ったＮ２もし
くはＡ　ｒ　、　Ｈｅ等、反応ガスとは、反応を起こさ
ず、かつ、低圧水銀ランプ２０２からの光を吸収しない
ガスが吹出し口２１３から吹き出す構造となっている。

従って１本実施例によると、反志室２０７内に、反応ガ
ス導入口２０８から入ったガスは、透明板２０８の反応
部側表面に接して形成される吹出し口２１３から出て米
るＮ２等の非膜生成ガス層にさえぎられ、透明板２０Ｂ
−４面には到達しない。

このため透明板２０８の表面への膜の被着は完全に防ぐ
事が可能となシ、長時間にわたる厚い膜の成長が可能と
なる。

第３図は本実施例の効果を具体的に説明するための特性
図であシ、モノ７ランとアンモニアの混合比ｔｉ　：　
１０．圧力ｆ　Ｉ　Ｑ　Ｔｏｒｒ　、２５３．７１ｍの
波長での光の強度ｔ　７０　ＩＩＷ／　ｃｒ＆、サセプ
タ温度ｔ１５０℃とした場合の、シリコン窒化膜の膜厚
と成長時間の関係を示すものである。Ａの曲線は、透明
板２０８のガス道２１１に全くガスを流さなかったとき
のグラフであシ、膜厚は成長時間が５分位から飽和して
おり、５分で約５００λであったものが２０分でも８０
０人位しかならない。

他方、ガス道２１１　にＮ２ガス全毎分５ｏｏｃｃの割
合で流したＢの曲線の場合はほとんど飽オロ傾向會示さ
ず１０分間の成長時間で２０００人の１さまで成長した
。

この様に本実施例によると、反応室と光源の間の透明板
への膜の被着がなく、長時間の成長が可能であシ、半導
体製造プロセスへの適用が可能とるという大きな効果が
得られる。

なお本実施例の説明においては、ガス道２１１を通すガ
スは反応ガスとは別の不活性ガスとじたが、この不活性
ガスの代わりにそれのみの反応では、膜生成が行われな
いガスでかつ、他のガスと反応して膜生成を行うガス、
即ちシランとアンモニアでシリコン窒化膜を成長させる
場合はアンモニア、又、シランと酸素でシリコン酸化膜
を成長させる場合は酸素を流してもよい。この場合には
、アンモニアもしくは酸素の流量をある程度多くし、シ
ランが透明板２０８表面に接しない様にする必要がある
。このようなガスを用いると、ガス道２１１内部であら
かじめアンモニアもしくは酸素が励起されているから５
反応室２０７内でのみガスが励起される場合に比し、成
長速度が増大するという利点が得られる。

第４図は本発明の第２の実施例の模式的な断面図である
。

本発明の第２の実施例としての光化学気相成長装置３０
１は、基本的には第１図に示した従来の光気相成長装置
１０１と同じであるが、透明板３０２への膜の被着を防
ぐために、透明板３０２の直下でありかつ光ｔ″遮断な
い様に基板３０３の周辺上部に、ガスの吹出し口３０４
を設けである。この吹き出し口３０４から透明板３０２
に対してＮ　”　Ｔ　、　Ａ　ｒ　ｒ　Ｈｅ等の不活性
なガス上吹きつける事により、不活性なガスの層からな
る非膜生成ガス層をつくり、透明板３０２への膜の被着
を防ぐ事が出来る。すなわち本実施例３０１によれば、
比較的容易に、透明板３０２への膜の被着を抑える事が
可能であるという利点が得られる。

第５図は本発明の第３の実施例の要部を示す模式的な部
分断面図である。この第３の実施例においては、上記の
第２の実施例３０１と他の部分は同じで、ガス吹出し口
ｔ−２つに分岐している点が異なる。すなわち、透明板
４０１に対し吹出し口４０２は直接この透明板４０１表
面に不活性ガス全欧きつけ、他方吹き出し口４０３は、
はぼ水平方向に不活性ガスを吹きつける。本実施例にお
いては、吹き出し口４０３から出た不活性なガスは１点
鎖線で・−ツチしたｒ４１のガス７−４０４を形成し、
反応ガス全はぼ遮断し、更に吹き出し口４０２からの不
活性なガスは細い矢印で示された第２のガス層４０５を
形成し、完全に反応ガス全遮断し、透明板４０１への膜
の″Ｍ層’ｒ防ぐ事が可能となる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したとおシ、本発明の光化学気相成長
装置によれば、本発明の光化学気相成長装置は、非膜先
成手段を有しているので１反応ガスは透明板に接する事
がないために透明板への膜の被着が生ぜず、基板への長
時間の膜成長が可能となり、厚い膜が成長でき、光化学
気相成長法が半導体製造プロセスに適用できる様になる
という大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光化学気相成長装置の一例の模式的な断
面図、第２図は本発明の第１の実施例の模式的な断面図
、第３図は第１の実施例の効果？説明するための特性図
、第４図は本発明の第２の実施例の模式的な断同図、第
５図は本発明の第３の実施例の要部を示す模式的な部分
断面図である。 １０１・・・・・・光化学気相成長装置、１０２・・・
・・・低ブ収納箱、１ｏ５・・団・基板、１０６・・団
・サセプタ、１０７・・・用反応室、１０８・旧・・透
明板、１０９・・・・・・ガス導入口、１１０・・・・
・・排気口、１１１・・・・・・透明板表面、２０１・
・・・・・光化学気相成長装置、２ｏ２・・・・・・低
水銀ランプ、２ｏ３・・・・・・反射板、２ｏ４・・・
・・・ランプ収納箱、２０５・・・・・・基板、２０６
・・・・・・サセプタ、２０７・・・・・・反応室、２
０８・・・・・・透明板、２０９・・・・・・ガス導入
口、２１Ｏ・旧・・排気口、２１１・・・・・・ガス道
、２１２・・・・・・ガス導入口、２１３・・・・・・
吹出し口、３０１・・・・・・光化学気相成長装置、３
０２・・・・・・透明板、３０３・・・・・・基板、３
０４・・・・・・吹出し口、４０１・・・・・・透明板
、４０２，４０３・・・・・・吹出し口、４０４，４０
５・・・・・・ガスＪ］。 ・“′；フ７；・ 代１Ａ　弁４１　１　″　町、］“、・　）卒１図 辛２０ ρ　桑　／θ　／１　、ρ Ａ蓑吟間Ｃ今） 発３　口 第Ｓ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　３００ｎｍ　以下の波長の光を放射する光源と
   、該光源から放射された光によってガスの反応を生ぜし
   める反応室と、前記光源と前記反応室の間に位置し３０
   ０ｎｍ以下の波長の光の少くも一部の波長の光を透過さ
   せる透明板から成る光気相成長装置において、前記透明
   板の前記反応室側の表面に接して３００口ｍ　以下の波
   長の光によって該透明板表面に膜生成音生じな１非膜生
   成ガス層を形成する非膜生成ガス層形成手段を備える事
   を特徴とする光化学気相成長装置。
2. （２）非膜生成ガス層を透明板内を通９、該透明板の反
   応室側の表面に設けられた吹き出し口から前記反応室内
   に導入されるガスによ膜形成する非膜生成ガス層形成手
   段を備える特許請求の範囲第（１）項記載の光化学気相
   成長装置。
3. （３）非膜生成ガス層を透明板の反応室側表面に近接し
   て設けられた吹き出し口から前記反応室内に導入される
   ガスによ膜形成する卵膜形成ガスｊ１形成手段を備える
   特許請求の範囲第（１）項記載の光化学気相成長装置。