JPS627865A - 光ｃｖｄ法による堆積膜形成装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、光化学気相成長法による新規な、堆積膜形成
装置に関する。詳細には本発明は、材料物質間の光化学
反応を利用する低温条件下での光化学気相成長法に：り
、高純度、高品質の堆積膜を形成するための、新規な装
置に関する。

〔従来技術の説明〕

従来、基体上に堆積膜を光を使用する気相成良法（以下
「光ＣＶＤ法」と略記する。）にニジ形成する装置が提
案されて来ているところ、その装置は、反応容器と、該
反応容器内に原料ガスを導入する手段と、該原料ガスに
高エネルギー光を照射する手段とを備えていて、光化学
反応を利用して該反応容器内に設置した基体上に薄膜を
形成する、というものである。

そして従来のこうした構成の光ＣＶＤ装置は、光エネル
ギーを利用して導入原料ガスを分解して基体上に堆積膜
を形成する方式のものであシ、該方式は、例えば、シラ
ンガスを反応容器内に導入し、エキシマレーザ−（ｅｘ
ｉｍｅｒ　、１ａｓｅｒ　）や低圧水銀灯の高エネルギ
ー光を照射し、前記反応容器内に設置の基体上にアモル
ファスシリコン（以下、ｒａ−８ｉＪと略記する。）等
の堆積膜を形成するという内容のものである。

ところで、そうした光ＣＶＤ装置には、基体上のみなら
ず透光板の内面にもａ−８ｉ等の堆積膜が形成され、そ
れが原因で反応容器内への入射光の光強度が大巾に減退
され、それにより基体上への堆積膜形成速度が低下して
しまうことの他、形成される堆積膜が均質性を欠如した
も゛のになってしまうと極た問題があシ、所望の堆積膜
を常時安定して効率的に得ることは困難である。

もつとも、前述の問題解決についてはいくつか提案され
ておシ、それ等は大別して、（１）透光板の内面に真空
ポンプ用の油を塗布する方式、（１１）透光板内面を定
期的にエツチング（食刻）して該透光板内面上に堆積さ
れた堆積膜を除去する方式、そしてＧｉＯ透光板を配置
してなる透光窓を透光板を二枚積層したものにし、内側
に位置する透光板を適宜交換する方式であるが、これ等
の方式を装置構成に有する光ＣＶＤ装置であったところ
でかえって別の解決の難しい間層がある。即ち、（ｉ）
の方式については、反応容器の内部に油を主とする有機
物が持ち込まれてしまうことになり、それが原因で形成
される堆積膜内部に前記有機物の分子が混入してしまう
ところとなシ、得られる堆積膜は結局は所望の特性、高
品質性を有さないものになってしまうという問題がある
。また、（１１）の方式については、膜形成用原料ガス
とは別にエツチング用ガスが必要であシ、更にエツチン
グ反応を起こさせるためのガス励起装置（例えばＲＦ放
電装置）も同時に必要となり、したがって装置全体は、
光ＣＶＤ法用装置とエツチング装置とを合体した複雑な
装置構成のものになるという問題がある。更に（１１Ｄ
の方式については、堆積膜形成操作時、反応室の原料ガ
ス流に乱れの生じることが多々あシ、時として乱流の生
じる場合もあることから、これを防止するについて特段
の原料ガス流調整が必要とされ、そうしたところで依然
原料ガス流に乱れの生じることがあシ、形成する堆積膜
を常時均一にして均質なものとすることが難しいといつ
次問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、光ＣＶＤ法による堆積膜形成用の従来の装置
における上述の問題点を解決することを目的とするもの
である。

すなわち、本発明の主たる目的は、均一にして均質、そ
して高品質のものであって、優れた所望の特性を具有す
る堆積膜を常時安定にそして効率的に連続して形成する
、光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置と提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、上壁の切欠部に透光板を埋装着し
て上壁内面を突起物のない一様の平滑面にし、下壁を凹
切欠して皿部を形成し、そこに基体を設置して下壁内面
を一様の平滑面にし、かくして反応室を突起物のない平
滑面で構成されるものとした、上記光ＣＶＤ法による堆
積膜形成装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、上下に作動するシリンダ手段
を反応容器下壁に取シつけ、該シリンダの作動により透
光板の交換を行うようにした、上記光ＣＶＤ法による堆
積膜形成装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置は、上述の目
的を達成するものであって、上壁、周囲壁及び下壁て包
囲密封形成されてなる反応室を備えた反応容器と、該反
応容器上部に設置された高エネルギー光発生手段を有し
、前記反応室は、原料ガス供給口とガス排気口を側壁に
備え、その上壁は、所定大に切欠していてその切欠空間
に透光板を着脱自在に埋装着して見かけ上平滑下面の一
体壁をなしており、その下壁は、凹切欠して基体載置皿
を形成していてそこに基体を載置した場合見かけ上平滑
一体表面をなし、反応室内を何らの突起物のない状態に
してなることを特徴とするものである。

本発明の光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置は、また、反
応容器の下壁が垂下延長して上端が前記基体載置皿の中
央部に開口する垂直円筒空間を形成し、該円筒空間には
駆動軸により上下に作動するシリンダを有し、膜堆積操
作時は該シリンダにより上記開ロ部を密封すると共に基
体を支持し、透光板の交換時には該シリンダが反応室内
を上昇してその頂表面に該透光板を載置して反応容器上
部に脱離して、新たな透光板と置き換えられた後下降し
て該透光板を所定位置に埋装着し、更に下降して所定位
置に戻り、基体を支持するようにしてなることを特徴と
するものである。

本発明の堆積膜形成装置において使用される原料ガスは
、形成する堆積膜の種類により選択して導入されるもの
であるが、供給源から単一にか或いは混合して導入され
る。

使用する高エネルギー光としては、例えば水銀ランプ、
キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイオンレ
ーザ−１窒素レーサー、エキシマレーザ−等？発生源に
して発生せしめたものが使用される。

基体については、板状、ベルト状等任意の形状であるこ
とができ、その材質は、導電性のものであっても或いは
電気絶縁性のものであってもよい。そして、基体の温度
は、成膜前に必ずしも加熱しておくことを要しないが、
使用する原料ガスの種類、成膜条件等によっては加熱し
ておくことが必要な場合もあシ、その場合基体は適宜の
加熱手段により加熱されるが、一般的にはその温度範囲
は、３０乃至４５０℃である。

そして、反応室に導入された原料ガスに高エネルギー光
を照射してそれ等原料ガスに光化学反応を生起させて励
起・分解または重合せしめ前記基体上に堆積膜を形成せ
しめるについては、反応系内を積極的に加熱することは
必ずしも必要としないが、原料ガスの種類によっては加
熱することもできる。マ之その際反応系内を減圧条件下
におくのが好ましいが、常圧条件でも勿論よく、場合に
ニジ加圧条件下におくこともできる。

本発明の、前記構成の光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置
を、以下図面の実施例により詳細に説明する。なお本発
明は、それ等図面の実施例により制限されるものではな
い。

第１図は、本発明の光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置の
略断面図であり、第２乃至３図は、前記装置において使
用済み透光板を取り外し、新たなものと交換する場合の
説明図である。

図において、１は、上壁と周囲壁と底壁とで包囲して形
成される反応室Ａｅ有する反応容器を示す。Ｂは、反応
容器１の上壁を切欠１０１シて形成された台形空間を示
し、１０２は切欠部に設けられた嵌合窪みを示す。２は
透光板であり、前記台形空間Ｂと同サイズの逆台形のも
のであり、嵌合窪み１０２に嵌合する突起部２０１を有
している。したがって、透光板２は、台形空間Ｂに上部
から切欠部１０１の嵌合窪み１０２に、その突起部２０
１ヲ嵌合して反応容器１の上壁に着脱自在に一体固着さ
れる。反応容器底壁は、高エネルギー光発生手段８にニ
ジ発生８０１され、レンズ系９で集光されて下方照射８
０２される、高エネルギー光束８０３の両端位置で凹切
して形成された基体３の載置皿１０３ヲ有する。基体載
置皿１０３は、そこに基体３を載置した場合、基体３の
上表面が、反応容器１の下壁表面と一体平滑面を形成す
るようなサイズのものであるのが好ましい。４は、パル
プ手段５を備え、一端が反応室Ａに開口し、他端が原料
ガス供給源（図示せず）に連通している原料ガス供給管
である。

６は、パルプ手段７を備え、一端が反応室Ａに開口し、
他端がガス排気装Ｊ５Ｈ１ｉ　（図示せず）に連通して
いるガス排気管である。１０４は、反応容器１の底壁の
延長垂下壁であシ、基体載置皿１０３の中央部に開口す
る円筒空間を形成している。１０は、操作軸１１ヲ備え
た平滑類表面を有し且つ加熱手段？備えたシリンダであ
υ、成膜操作時は基体載置皿１０３の開口部？密封する
と共に基体３を保持し、且つまた必要によりそれを加温
する。シリンダ１０の操作軸１１は、油圧又は圧力駆動
装置（図示せず）に連結していて、該装置の駆動により
シリンダ１０は上下いずれの方向にも作動する。透光板
２の交換時には、シリンダ１０は、第２図に示すように
反応室Ａ内？上昇して透光板２を反応容器１の上部に押
し上げる。その際、成膜とは無関係の基体様板そして例
えばゴム製の類の弾性材質の緩衝部材をシリンダ１０の
頂表面に載置して該シリンダを上昇させる。かくして反
応容器１の上部に離脱して押上げられた透光板２は、祈
念なものと置き換えられ、しかる後シリンダ１０ヲ下降
させてその新たな透光板を所定位置に嵌装着する。

その後、シリンダ１０ヲ更に下降させてその頂部表面に
載置しておいた緩衝部材と基体様板とを取り除き、そこ
に所定の基体を載置した後７リンダ１０ヲ元の位置まで
下降させて、基体載置皿１０３に該基体を収納載置させ
る。

シリンダ１０の前記駆動手段は、ところで、他の手段、
即ち例えばペロー又はフィールドスルー等の適宜手段で
置き換えることもできる。

透光板２の交換は、前述したようなシリンダ手段を介す
ることなく、他に例えば第３図に示すように、真空吸着
器１３により吸引して反応容器１の上部に持ち上げて取
り外し、ついで新たな透光板を該真空吸着器により所定
位置に嵌装着することにより行うこともできる。その場
合、反応容器１の底壁は、延長垂下壁１０４、シリンダ
１０の部分を排除して、基体載置皿１０３を有する一体
構成のものにすることは勿論可能である。

基体３表面に堆積膜の形成された、即ち製品搬出、そし
て新たな基体の搬入、更には、上述し之透光板２の交換
時の基体３の取り出し、そして基体様板の搬入は、系外
工りの適宜の操作手段により行われる。

ところで上述の、透光板２の交換、製品の搬出、基体の
搬入等の作業は、反応室Ａ内への原料ガスの供給はパル
プ５乞閉じて停止し、該室内の残存ガスをガス排気管６
を介して除いた後行われるのはいうまでもない。

また、基体３のサイズを変更する場合のために、反応容
器１０下壁の基体載置皿１０３の延長垂下壁１０４ヲ包
含する壁部分を、該下壁の所定位置１０４′で着脱自在
の構造にしておき、所望サイズの基体載置皿を形成する
他の下壁構成部材で置き換えるようにすることもできる
。

本発・明の装置による堆積膜の形成は例えば次のように
して行われる。即ち、各原料ガス供給源からの原料ガス
を、所定の組成比になるように予備混合した後、原料ガ
ス供給管４を介して反応室Ａ内に導入する。これと同時
併行的に、高エネルギー光発生手段８から、レンズ系９
を介して集光された高エネルギー光を反応室Ａ内の原料
ガスに照射して就中に光化学反応を生起せしめてそれを
励起・分解または重合し、基体載置皿１０３内に載置さ
れシリンダ１ｏの加熱手段により温度調整されである基
体３上に、その全面または所望部分に例えばａ−８ｉと
いったものの堆積膜全形成せしめる。

かくして本発明の、堆積膜形成装置によれば、透光板を
常に十分な透光機能を有するものに維持し、且つ反応室
に何らの突起物のないことがら、原料ガスを系内満遍な
く行きわたらしめると共に高エネルギー光を十分に所望
位置に照射することができるので、原料ガスの光化学反
応が満遍なく密に生起し、それにょシ膜厚が均一にして
均質でちゃ、優れた所望特性を常時安定して具有する高
品質の所望形状の堆積膜を極めて効率的に連続して形成
することができる。

〔発明の効果の概略〕

本発明の堆積膜形成装置は、上述したように、反応室内
を何らの突起物もない平滑周囲面で包囲形成したものと
したことにより、系内での原料ガス濃度にばらつきが生
じることなく常に均一に保たれることから形成される堆
積膜は常に均一にして均質なものとなる。

また本発明の堆積膜形成装置は、上述したように、簡易
設計の透光板交換手段を備えていることから、透光板？
常に十分な透光機能を有するものに維持でき、したがっ
て成膜効率は極めてよく、堆積膜成品を量産することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の堆積膜形成装置の略断面図であり、
第２乃至３図は、前記装置において使用済み透光板を取
シ外して新たなものと交換する場合の説明図である。 １・・・反応容器全体　　　Ａ・・・反応室Ｂ・・・台
形空間　　　　　１０１・・・切欠部１０２・・・嵌合
窪み　　　　１０３・・・基体載置皿１０４・・・延長
垂下壁　　　１０４′・・・下壁自在構造化位置２・・
・透光板　　　　　２０１・・・嵌合突起３・・・基　
体　　　　　４・・・原料ガス供給管５・・・バルブ　
　　　　６・・・ガス排気管７・・・パルプ　　　　　
　　８・・・高エネルギー光発生手段８０１．８０２．
８０３・・・光　速 ９・・・レンズ系１０・・・シリンダ １１・・・シリンダ軸　　　１２・・・緩衝部材１３・
・・真空吸着器 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上壁、周囲壁及び下壁で包囲密封形成されてなる
   反応室を備えた反応容器と、該反応容器上部に設置され
   た高エネルギー光発生手段を有し、前記反応室は、原料
   ガス供給口とガス排気口を側壁に備え、その上壁は、所
   定大に切欠していてその切欠空間に透光板を着脱自在に
   埋装着して見かけ上平滑下面の一体壁をなしており、そ
   の下壁は、凹切欠して基体載置皿を形成していて、そこ
   に基体を載置した場合見かけ上平滑一体表面をなし、反
   応室内を何らの突起物のない状態にしてなることを特徴
   とする光ＣＶＤ法による堆積膜形成装置。
2. （２）反応容器の下壁が垂下延長して上端が前記基体載
   置皿の中央部に開口する垂直円筒空間を形成し、該円筒
   空間には駆動軸により上下に作動するシリンダを有し、
   膜堆積操作時は該シリンダにより上記開口部を密封する
   と共に基体を支持し、透光板の交換時には該シリンダが
   反応室内を上昇してその頂表面に該透光板を載置して反
   応容器上部に脱離して、新たな透光板と置き換えられた
   後下降して該透光板を所定位置に埋装着し、更に下降し
   て所定位置に戻り、基体を支持するようにしてなること
   を特徴とする、特許請求の範囲第（１）項に記載の光Ｃ
   ＶＤ法による堆積膜形成装置。