JPS6074430A - 光化学気相成膜装置 - 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】 ［発明の技術分野１ ６、）う明い、光化学的に反応気体４カ墓１、ヤの結果
反応気体中に置かれた基板上に、半導体膜（Ｓｉ単結晶
膜等）、絶縁膜（Ｓｉ０２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ａｌ２Ｏ
３膜等）、金属膜（Ａｅ膜等）などを堆積させる方法（
光化学気相堆積法、以下光化学ＣＶＤ（ｐｈｏｔｏ　ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ　ｖａ、ｐａｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）と称す０）を用いた光化学気相成膜装置に関するもの
である。

［従来技術ｊ この様な光化学ＣＶＤを用いた光化学気相成膜装置とし
ては第１図に示すようなものが知られている。

第１図（（お・いて（１）は底部に平板状の基板（２）
が載置された反応γで、一端に反応気体導入Ｄ　（３）
を、他端に反応気体ｕ１゛出口（４）をそれぞれ有する
とともに上部、つまり基板（２ンの平面（２ｄ）と対向
する位置に入射窓（５）を有しているものである。（６
）はこの反応室（１）の入射窓（５）を塞ぐ光を透過さ
せる材質からなる光透過板、（７）はこの光透過板に対
向して配設され励起光を照射するランプである。

この様に構成された光化学気相成膜装置において、基板
（２）の平面（２ａ）上に所望の膜を堆積させるＫは、
この所望の膜に応じた反応気体を反応気体導入口（３）
から反応室（１）内に導入する。一方光源（７）から励
起光が光透過窓（６）を透過して反応室（１）内に入射
される。この時、反応室（１）内に導入された反応気体
は、励起光により光化学分解し、堆積に寄与する分子種
又はラジカル種が基板（２）の平面（２ａ）」二に堆積
されるこ七になるものである。なお、反応室（１）内の
反応気体は堆積に寄与したものを除き反応気体排出口（
４）から排出されるものであり、反応気体は基板（２）
の平１ｌｆＩＩ（２ａ）に対して平行に流れているもの
である。

しかるに、この様に反応気体を基板（２）イ平面（２ａ
）に平行して流し、励起光を基板（２）の平面（２ａ）
上方からｆ１Ｇ射するようにしたものにあっては、−回
で処理できる基板（２）の数は少Ｍく、基板の処理数を
増加させようとすれば、必然的知反応室（１）を大きく
する必要があり、反応室（１）全大きくすることに伴な
って 〔発す１の概要１ この発ＥＪＪは上バ己した点に鑑みてなされたものであ
り、直進性及び収束性に優れた光を出射する光源を基板
の平ｏ７ｊ　Ｋ対向する位置に配設−ｐるとともに、基
板と光Ｚ糸上の間に光源からの光音入射し、この入射光
を基板の同門に基板の平面に対して１Ｆ直な方向の先々
して出′射する光整形手段を配置々して、大型化するこ
となく一度で処理できる古（板の数を増やすことができ
、Ｍ産に適した光化学気イ１ｊ成膜装首をＩ〕〜案する
ものである。

１発１ツＪの実施例コ 第２図（ｄこの発ＩＸ！Ｌｌの一実施例金車すものであ
り、図において（１ｏ）は一端ｆ川口の円筒状の第１１
１ｍ杯で、側端部に反応気体導入口（１１，）を有する
々Ｊ−もに側壁の開口側端部に反応気体排出口（１２）
を自するものである。（１３）は一端開口の円筒形状を
なし、開口側端部が上記第１筒体（１０）の開口側端ｉ
ｆＢに収り外し可能に固定される第２筒体で、ｌｌ１ｌ
ｌ壁の開口側端部内壁に段部（１３ａ）が形成されてい
る七ともに、この１投部と囲口椹１七の間に不活性気体
導入口（１４）を４１するものである。（１５）は上記
第２筒体（１３）の段部（１３ａ）に固定される環状の
光透過体（］、５ａ）Ｌこの光透過体（１５ａ）の中火
開口を塞ぐグロツク（１５ｂ）とからなる仕切体で、第
１筒イ４す１０）側を反ｋｂ室（１６）とし、第２筒体
（１３）側を光源室（１７）として仕切るものである。

なお、」１記第１筒体（１ｏ）々第２筒体（１３）の一
部吉仕ｑＪ板（１５）とで反応室本体を構成しているも
のである。（１８）は上記反応気体導入口（１１）と反
応気体Ｈ１：出口（１２）との間の反Ｒ５室（１６）内
に配設された支持台で、投数の基板（２）を、等間隔で
並列に立役支持するものである。（１９）は基板（２）
の平面に対向し、がっ上１尼第１筒体（１ｏ）の中心軸
上に位置した光源室（１７）内に配設され、１進性及び
収束性に優れた光を上記基板（２）の平面に対して垂面
方向に出射する光源で、例えばレーツ′ビームを出射す
るレーザ光源である。（２ｏ）は」１記光源室（１７）
におけるこの光源と仕１７Ｉ板（１５）との間に配設さ
れ、光源（１９）からの光（ＡＩ）が入射され、光（Ａ
Ｉ）より大径Ｑ光（Ａ２）を出射するビームエギスパシ
グで、凹レンズ（２０ａ棲凸レシズ（２（月））トから
＋１４成されている。（２］）は−トｒ已光６込室（１
７）（人目でおけるこのビームｘ　キスハンタ（２０）
　ト１．　ｓ＋ｊ　（ｌ：　ＩｊＪ　Ｉ／ｉ　（１５）
　１の間に配設され、ビームｆキスバシグ（２（＋）　
カラノ光（Ａ２）が久射さノ９、この光（Ａ２）を、Ｅ
、　ｌ’１ｊ−７毘透ノ１．′→体（１５ａ）を透過さ
せて」＝、一基板（２）の１「゛１川９：　１２ｆｌ　
ＶＣ白って基板（２）の平面に対して垂直な方向の゛Ｉ
閣／ｌｏと１２−コ出躬する光整形手段で、円帥面が反
射面（２２Ｊａ　’ｘる円錐形状をなし、反射面（２２
εｌ）して入射さノするｌ　１’、、ｊ１光（Ａ２）を
直角方向、っ寸り上記基板（２）の−１Ｆ而面重行な方
向に光（Ａ３）とじでＰｙ−ｆＩ］−する第１１に射鏡
（２２）と、この第１Ｊズ射境（２２）のＪ又射面（２
２＋１）とにｉ：’：ｊず６ノえ射面（’２３ａ）を伺
し、この反射面（２３ｒ＋）に入射さノする上記光（Ａ
３）を曲角方向、っ寸りＪｌ　ｔ’＋ｌ）、　：’ｉ’
Ｌ板（２）のｂに対して垂ｉｉＩな方向に光（Ａ４）　
ａして反射する第２反射鏡（２３）とから構成さノアて
いるものであり、第１及び第２反射鏡（２２）　（２３
）の中心ｒｌｉ＋Ｉ＋　ｒｉ光源（１（りがらの光（Ａ
Ｉ）の光軸及び凹レンズ（２（ｌａ）と凸ｌ／ンズ（２
０ｂ）の中心軸と一致しているものである。（２４）け
上記第１筒体（１０）の側壁外周に配設された低温加熱
炉で、基＆（２）の半間上に堆積される膜の膜質向上及
び化学反応の補助のためのものである。なお上記したエ
キスノヤング（２０）は特になくても良いものである。

この様に構成された光化学気相成膜装置において、基板
（２）の平面上に所望の膜を堆積させるＫは、まず複数
の基板（２）を支持台（１８）に等間隔に並列に立設し
、この状態で第１筒体（１０）内に配設して第２筒体（
１３）を第１筒体（１０）に固定する。そして」１記し
た所望の膜に応じた反応気体を反応気体導入口（］１）
から反応室（１６）内に導入する。この時、反応室（１
６）内に７σ人された反応気体は反応気体排１」」口（
１２）から反応室（１６）外へ排出されるため、反応室
（１６）内の基板（２）周囲において反応気体は基板（
２）の平面に対して略垂直方向、第２図において右から
左方向、に流れているものである。一方光源（１９）か
らの励起光は、ビームエキスバング（２０）にて大径に
され、光整形手段（訂グーによって基板（２）の同量方
向に向かうように整形され、光透過体（１５ａ）を透過
して基板（２）の周囲全問に亘って反ｆ’ｌｚ室（１６
）内に入射されるものである。この反応室（１６）内に
入射された光源（１９）からの励起光は基板（２）の１
１す囲にて反応室（］ｌｉ）内に導入さハ、た反応気体
の光化学分＃を生起させ、堆積に寄与する分子種又はラ
ジカル種を発生させる。この分子種又はラジカル種は基
板（２）の外周から中心に回かつて拡散し一〇ゆき、基
板（２）の平曲上に堆積され、基板（２）平面上に１嘆
が形成されることになるものである。この局、反応室（
１６）内への反ｂｆ６％体の供給ＩＴＩ及び反応室（１
６）内の圧力を適当に調整すれば、堆積ｔ」基板（２）
表面例律速の状態で拡散され、基板（２）に形成さノ１
．る膜の厚さは均一に形成さり、ることになるものであ
る。

従って、この実施例のものにおいてに、基４７＜　（２
）周囲に、この基板（２）に対して垂部方向に１１イ進
性及び収束性の優れた励起光を入射させるＪ’Ｎｉ　ｊ
３ｊとしたので、装置自体をそｈ程大梨化せずとも、多
数の＆　板（２）が一度に処理できることになるもので
ある。

さらに、この実施例のものにおいては以Ｆに述べる理由
から、複数の基板（２）の各々の膜厚を同じによｉ′１
．げ、反応気体に光化学反応全生起さ−ヒるに一反応爪
に１吸収された光だけであり、寸たＪＬａｍｂｅｒｔ−
３３ｅｅｒの法則によれ（＃ｆ１吸収係数が一定であれ
ば、光が媒質の中を直進するにつれてその強度は指数関
数的に減少し、さらに、これ寸で報告された事例によれ
ば光化学Ｃ７０法において、通常の堆積条件においては
、堆積速度が光の強度に対して単調に増加することが知
られているものである。

そして、上記した実施例において、反応気体は基板（２
）の周囲にて反応気体導入（コ（ｌ］）から反応気体＃
ｊ：出口（１２）へ向かって流れ、かつ反応気体導入口
（１１）側では未反応の分子が多く、反応気体排出１」
（１２）　ｆ７ｉｃ向かうに従い順次減少しているもの
であり、また光源（１つ）からの１助起光は基板（２）
の周囲にて反応気体排出口（１２）から反応気体導入口
（１１）へ向かって直進し、かつ反応気体初出口（１２
）側では励起光強度が強く、反応気体導入口（１１）に
向つうに従い順次弱くなっているものである。つ寸り、
反応気体導入口（１１）側で−、反応俄体の未反応分子
が多いものの励起光強度が弱く、反Ｊ・Ｓ気体排出口（
１２）側では反応気体の未反応分子か少、りいものの則 ｊ励起光強度が・強くなっているため、上記した摩；等
からも判るように、反応気体ノ建人Ｄ　（１］、）から
反応気体初出口（１２）に位置する複数の基板（２）の
各々に対する堆積速度のルーはとんどなくすことができ
、基板（２）各々の膜の厚さくｌゴはＬんど回じ、に形
成できるものである。

さらに、この実施例のものにおい−Ｃ−１、不ｌ古刺気
体ノ８人Ｄ　（１４）から励起光を吸収せず、かつ堆積
反応に影響を与えない不活性気体を反応ボ（Ｈｉ）内に
導入しているため、導入される不活性気体が反応室（１
６）内の反応気体上光透過体（１５，１）との接触を防
いでいるものである。その結果、光透１Ｍｉ体（１２）
に膜堆積さね、るのを防げるので、光源（１（υからの
光の励起エネルギーの供給が阻害されるものではない。

なお、」１記実施例では、光源（１９）からの先金レー
ザビームとしたが、波長が２０００λ以下のいわゆ−る
真空紫外領域の光を使用したものでも良く、この場合に
は、窒素、アルゴン等の非吸収性の気体にて光源室（１
７）内を置換しておく必甥があるものである。

（発り］の効果］ この発明は以上に述べたようＫ、並列に複数の平板状の
基板が収納され、内部が基板の千面−ヒに形成される膜
にｋひじた反応気体の雰囲気にされる反応室本体と、基
板の平面に対向した位置罠配設され、直進性及び収束性
に優れた光を出射する光源と、この光源と基板上のｆｆ
１ｉ　Ｋ配設され、光源からの光が入射され、この入射
された光を基板の間囲に基板の平ｔｒｕに対して垂直な
方向の光として出射する光整形手段とを備えたものとし
たので、犬か得られるきいう効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光化学匍１ｒｌ成膜装置を示す概略断面
図、第２図はこの発［ガの一実施例を示す概略断面図で
ある。 図において（２）　ｉｄ基板、（１１）　ｉ−を反応気
体導入口、（１２）は反応気体Ｕト出口、（１６）は反
応う＼、（１７）は光源室、（１９）は光源、（２１）
は光整形手段である。 代　坤　人　大　岩　増　Ａｌｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）並列に複数の平板状の基板が収納され、内部が上
   記基板の平面上に形成される膜に応じた反応気体の雰囲
   気にされる反応室本体、上記基板の平面に対向した位置
   に配設され、直進性及び収束性に優れた光を出射する光
   源、この光源と上記基板との間に配設され、上記光源か
   らの光が入射され、この入射された光を上記基板の周囲
   に基板の平面に対して垂直な方向の光として出射する光
   整形手段を備えた光化学気相酸ｊ摸装揃′。
2. （２）反応室本体は、基板に対して光源と反対側に反応
   気体導入口を有し、基板に対して光源側に反応気体排出
   口を有したものとしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光化学気相成膜装置。
3. （３）直進性及び収束性例優れた光はレーザ光であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   光化学気相成膜装置。