JPS63283122A

JPS63283122A - 薄膜作製装置

Info

Publication number: JPS63283122A
Application number: JP62118600A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Urata; 一男浦田; Naoki Hirose; 直樹広瀬; Shigenori Hayashi; 茂則林
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-21
Also published as: US4887548A

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】（イ）発明の利用分野本発明は光化学気相反応生成物薄膜を基板上に作製する
装置に関するものである。

（ロ）従来技術近年、非単結晶珪素半導体用薄膜またはパッシベーショ
ン用薄膜その他薄膜作製方法において光化学気相反応法
（以下光ＣＶＤ法）が注目されている。

この光ＣＶＤ法を用いた薄膜作製に使用される従来の装
置は、紫外光の透過窓を有する反応容器内に被膜形成基
板を配置して、減圧下にて薄膜作製用気体を導入し、紫
外光透過窓を通して導入された紫外光により、反応容器
内で光化学気相反応を起し、その反応生成物薄膜を基板
上に被着させるようになっている。そして、紫外光の透
過窓としては石英ガラスや、フッ化リチウム、フッ化マ
グネシュームなどの紫外光を透過し易い材料で作られて
いる。

また、薄膜の生成速度を増すために、反応容器内に薄膜
作製用気体と一緒に、水銀を添加する水銀増感法や、大
面積の薄膜形成を可能とするため、紫外光源室を減圧と
し、紫外光透過窓を大きくする工夫もされている。

ところでこの光ＣＶＤ法は紫外光透過窓を通して反応容
器内に紫外光を導入するため、被膜形成基板上だけでな
（、該透過窓上にも薄膜が形成されるそのため、光ＣＶ
Ｄ反応初期は充分な量の紫外光が透過窓より反応室内に
照射されているが、反応が進んでゆくに従って薄膜が透
過窓上に形成されてゆくので、紫外光の透過量が減少し
てゆき、最後には基板上に薄膜が形成されなくなってし
まうという問題があった。

その為、この方法では薄膜作製を行なう際に限界薄膜が
存在し、限界薄膜以上に薄膜を形成する場合には一度紫
外光透過窓をクリーニングした後、再び同様の反応を行
なわねばならなかった。

この限界薄膜は、作製する被膜の種類により若干変わり
、例えば窒化珪素膜では８００〜１０００人。

アモルファス珪素半導体膜では６００〜８００人程度で
あった。

また、この問題の解決法の１つとして、透過窓の反応容
器側にオイルをコーテングすることが提案されているが
、オイルの成分が光化学気相反応時に形成膜中にとり込
まれ膜質を悪くするという問題があった。

（ハ）発明の目的本発明は、これらの問題を解決するものである。

すなわち、オイル等を塗布せずに紫外光透過窓上に、反
応生成物薄膜を形成させないまたは、窓上の薄膜形成速
度を遅くする光ＣＶＤ装置を提供するものである。

（ニ）発明の構成本発明は、紫外光の透過窓を有する反応容器と、前記反
応容器を減圧状態に排気する手段と、前記反応容器に薄
膜作製用気体を導入する手段と、前記気体を活性化させ
る紫外光源を有する薄膜作製装置において、前記紫外光
透過窓上には所定の間隔を持つスリットが設けられたこ
とを特徴とする薄膜作製装置であります。

すなわち、紫外光透過窓上に所定の間隔で薄片を垂直に
たててスリット状に設け、このスリットの効果により薄
片間の窓上に反応生成物を形成させないかまたは、その
形成速度を遅くするものであります。

また、このスリットはアルミニューム、モリブデン、タ
ングステン、ステンレス、白金、銅、クロム、銀、マグ
ネシューム、ニッケル、ｉ鉛、コバルト、鉄、インジウ
ム、より使用する反応性気体に応じて選ばれた金属また
はそれらの合金よりなるものであり開口率は高いものが
好ましかった。

以下に実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１゜第１図に本発明の装置の概略を示す。

反応容器（１）内に、設けられた基板支持体（２）は基
板加熱用ヒータと基板支持体とを兼ねている。

紫外光源としては、低圧水銀ランプ（６）を用い、紫外
光源室（４）は系（７）を通じて減圧状態とし、紫外光
透過窓の石英ガラス板（５）を介して反応室（１）と隣
り合っている。

紫外光透過窓上のスリット（８）はアルミニュームを用
い、該窓上全面に厚さ４００μｍ、高さ２ｎで間隔を変
えて設けた。咳窓は合成石英製であり大きさは１５０　
ｍＸ　１５０ｍで厚さ約３鶴であった。

この装置を用い、光ＣＶＤ法により窒化珪素薄膜の作製
を試みた。以下にその条件を示す。

ガス流量　　５ｉｔＨｂ　　　　　　　　１０　ＳＣＣ
ＭＮ　Ｈｆｆ　　　　　　　　４００　ＳＣＣＭＮ、　
　　　　　　　　５００　ＳＣＣＭ反応圧力　　　　　
　　　　　　　４００　Ｐａ基板温度　　　　　　　　
　　　　２５０℃このような条件下で、スリットの間隔
を変化させて、窒化珪素膜を作製し、その時形成された
被膜の厚さをモニターした。

この時スリットの高さは２鶴で、スリットの巾は０．４
ｍのものを使用した。

スリットなし、スリット間隔０．５鶴、スリット間隔３
日のときの反応時間と基板に形成された被膜の膜厚の関
係を第２図に示す。

同図においてスリットなしの場合、曲線（９）のように
反応時間約６０分で基板上への膜の形成が止まる。一方
スリットを設けた場合、その間隔の程度により差は生じ
るが、反応時間が６０分ではまだ膜厚の限界に達せず、
スリット間隔０．５ｍの場合では曲＆？Ｉ（１２）のよ
うに、１８０分で３０００人にまで膜厚は到達し、まだ
限界薄膜に達してしないことがわかる。

この理由としては、紫外光透過窓（５）上に反応生成物
が形成される速度が遅いことが考えられる。

第３図に示すように、反応室内へ透過してくる１８５鶴
の紫外光強度は反応時間とともに減少する傾向がみられ
る。これは紫外光透過窓上に反応生成物が形成された為
と考えられる。

しかし、スリット（８）を窓上に設けた場合（曲線（１
４）、（１５）　）はスリットなしの場合（曲線（１３
））に比べて紫外光強度の減少の程度が少なく透過窓上
べ反応生成物が形成される速度が遅い。

このようにスリット（８）を紫外光透過窓上へ設けるこ
とにより、透過窓（５）上へ反応生成物が形成される速
度を遅くさせることができる。しかし第２図及び第３図
に示ように、反応時間が６０分までは、スリット（８）
を設けたことにより初期の紫外光強度が弱くなり基板上
への被膜の初期の形成速度が遅くなるが、限界薄膜が存
在しないので、通常使用する厚さく１０００人）以上の
被膜を形成する時はやはりスリット（８）を設けたほう
が有利である。

このスリット（８）の間隔と高さの関係であるが、作成
する薄膜の種類により多少のずれは見られるが、一般に
（高さ７間隔）が０．７からその効果が見られその比が
１以上の場合に紫外光透過窓上へ形成される反応生成物
の形成速度が特に遅くなった。

またスリット（８）を構成する板の厚みは、細い程、開
口率が上がり、基板上への被膜形成速度も速くなった。

このスリットを紫外光透過窓（５）上へ設けても基板へ
照射される紫外光の強度に分布は見られず第４図に示す
ように１２０ｍＸ　１２０ｍの領域でほぼ均一な紫外光
の照射が得られ、形成される被膜も膜厚分布は、±５％
の範囲に入っていた。

第４図の縦軸は光の強度を示し単位はスケールである。

またスリットに用いる材料は、紫外光をよく反射する材
料を用いたほうが反応室への紫外光照射強度を上げるこ
とができる。そのため金属が用いられるが、スリット表
面に金属をコーティングしである物でも同様な効果が得
られる。

またこれらの成膜後、スリット（８）と基板支持体（２
）の間に放電開始電圧以上の電圧を印加し、エツチング
ガスを反応室に導入すると、反応室内及び紫外光透過窓
のクリーニングを同一装置構成にて行なえるという利点
がある。

実施例２゜次に実施例１と同じ装置を用い、アモルファスシリコン
膜の作製を行った。

薄膜生成用気体としてＨｅベースの１０％Ｓｉ、Ｈ。

を２０ＳＣＣＭ流し反応圧力は４００Ｐａで行ないその
他の実験条件は実施例１と全く同じであった。本実施例
の場合、スリット間隔は約１鶴とし、反応時間を６０分
としたところ薄膜は約１２００人まで達しており、まだ
窓上の反応生成物はそればと形成されていなかった。

なお、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

また、本実施例では第２の電橋と基板支持体とを兼ねる
構造となっているが、特にこの構成に限定されることは
ない。

（ホ）効果本発明の構成をとることにより、従来の光ＣＶＤ装置と
比較して形成される被膜の限界膜厚が約３倍量度以上に
向上することになった。そのため光ＣＶＤ法で形成され
た被膜の巾広い応用を行うことができるようになった。

また、従来装置のように紫外光透過窓上にオイル等を塗
布しないため、成膜された薄膜中に不純物が混入せず、
良好な膜質が得られる。

また、スリットと基板支持体間に放電開始電圧以上の電
圧を印加し、反応ガスとしてエツチングを用いた場合、
反応室のエツチングを同一装置構成で行なえるという利
点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す。第２図は本発明に用いるスリットの概略を示す。第３図は本発明により得られた薄膜の膜厚と反応時間の
関係を示す。第４図は反応時間と紫外光透過強度の関係を示す。１・・・・反応室２・・・・基板支持体３・・・・基板５・・・・紫外光透過窓６・・・・紫外光源８・・・・スリット

Claims

【特許請求の範囲】１、紫外光の透過窓を有する反応容器と、前記反応容器
を減圧状態に排気する手段と前記反応容器に薄膜作製用
気体を導入する手段と、前記気体を活性化させる紫外光
源を有する薄膜作製装置において、前記紫外光透過窓上
には、所定の間隔を持つスリットが設けられたことを特
徴とする薄膜作製装置。２、特許請求の範囲第１項において、前記紫外光透過窓
上に設けられたスリットは、高さ／間隔が０．７以上で
あることを特徴とする薄膜作製装置。３、特許請求の範囲第２項において、前記紫外光透過窓
上のスリットはアルミニューム、モリブデン、タングス
テン、ステンレス、白金、銅、クロム、銀、マグネシュ
ーム、ニッケル、亜鉛、コバルト、鉄、インジウムより
使用する反応性気体に応じて選ばれた金属またはそれら
の合金よりなることを特徴とする薄膜作製装置