JPS641957Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、材料ガスに励起のためのエネルギ
ーを与えることにより材料ガスを分解し、その分
解生成物や反応生成物の基板表面への堆積を行な
わせて、基板の表面に薄膜を形成させるCVD装
置に関するものであり、この考案は、例えば半導
体シリコン膜や絶縁膜や金属配線膜を形成する場
合などに利用される。

〔従来の技術〕

気体材料から基板上に薄膜を形成させる方法を
一般にCVD（ケミカル ベーパ デポジシヨン）
法と呼んでいるが、このCVD法としてはプラズ
マCVD法、光CVD法などがある。

このうちプラズマCVD法は、例えば太陽電池
を構成するシリコン半導体の製造において平滑に
仕上げられた平面基板の表面に3μm程度のアモル
フアスシリコンの薄膜層を形成するのに利用され
るなど、比較的以前より実用化され、盛んに使用
されている。このプラズマCVD法は、真空チヤ
ンバの内方空間に、マツチング回路を介して高周
波電源に接続された放電電極板とアースに接続さ
れたアース電極板とを互いに対向して配設し、ア
ース電極板に基板を取り付けてそれを所定の温度
に加熱するようにする。そして、前記真空チヤン
バ内を真空排気し、その真空チヤンバ内にシラン
ガス等の材料ガスを導入して、前記両電極板間に
高速波電圧を印加することによつてグロー放電を
生じさせ、この際に起こる励起反応を利用して材
料分子を分解、反応を起こさせ、基板上に固体生
成物の膜を形成させるものである。

ところで近年では、電子デバイスの高密度化に
伴つて荷電粒子の衝撃による損傷（イオンダメー
ジ）がないといつた利点から、並びに反応過程の
選択性や処理過程の低温化などといつた利点か
ら、低圧水銀ランプやレーザなどの光源によつて
気体材料を光照射し、材料分子と励起して分解、
反応を起こさせる光CVD法が関心を集め、急速
な進展をみせている。この光CVD法は、壁面の
一部にガラス窓が形成された真空チヤンバ内を真
空排気し、その真空チヤンバ内に材料ガスを導入
し、真空チヤンバの外部から水銀ランプ等により
ガラス窓を通して材料ガスを光照射する。そし
て、この際に起こる光励起反応を利用して基板上
に固体生成物の膜を形成させるものである。

また、主にプラズマCVD法においては、プラ
ズマ中に存在する化学的活性種（発光種）を知る
目的などでプラズマ診断が行なわれる。このプラ
ズマの状態は、分光法、質量分析法、静電探針法
などによつて観察されるが、それらのうちでも特
に発光分光分析や赤外吸光分析がプラズマ診断に
多用されている。そして従来のプラズマCVD装
置では、このプラズマ診断のために、メタルチヤ
ンバの壁面の一部にガラス窓を形成し、そのガラ
ス窓の部分を分光モニタ用ポートとしてその分光
モニタ用ポートに分光モニタを取り付けていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、プラズマCVD法と光CVD法とは、
材料ガスに対するエネルギーの付与の仕方が異な
るため、従来はそれぞれ別々の専用の装置を使用
して薄膜形成が行なわれていた。しかしながら、
２種類の装置を独立に製作し、設置することは、
当然のことながら装置の全体としてのコストが高
くなり、設置のためのスペースも多く必要とする
といつた問題点を抱えている。

また、上述した分光モニタ用ポートは、真空チ
ヤンバの壁面の所定個所に設けられるものであ
り、従つてその分光モニタ用ポートから観察でき
るプラズマ雰囲気の範囲は限定されていた。そこ
でプラズマ雰囲気を広範囲にわたつて観察しよう
とすれば、分光モニタ用ポートを真空チヤンバの
壁面に多数設ける必要があるが、各分光モニタ用
ポートにはそれぞれ１個の分光モニタを取り付け
なければならず、そのために装置がコスト高とな
り、またいずれにしてもプラズマの観察位置は、
予め配設した複数の分光モニタ用ポートの位置に
限定される。

この考案は、以上のような諸問題点を同時に解
決するためになされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、プラズマCVD装置及び光CVD装
置において、それぞれの構成部材のうちの共通の
ものは各CVD法でそれらを共用することとし、
そしてエネルギーの付与手段を２つ併設し、かつ
それらを択一的に使用できるようにして、全体を
１つのCVD装置として構成するとともに、真空
チヤンバを円筒形状としてその外周壁面を全周面
にわたつて石英ガラスで形成し、開環部を有する
環状光源をその石英ガラス壁の外周面に沿つて回
転自在に取り付けて、前記開環部を分光モニタ用
ポートとして利用することにより、上記問題点を
解決した。すなわちこの考案に係るCVD装置は、
円筒形状をなし、外周壁面の全部又は一部が全周
囲にわたつて石英ガラスで形成された真空チヤン
バと、その石英ガラス壁の外周面に対向して配設
され、その外周面に沿つて回転自在に取り付けら
れた、開環部を有する環状光源と、前記真空チヤ
ンバの内方空間に互いに対向して配設された放電
電極板及びアース電極板と、前記光源及び放電電
極をそれぞれ作動させる各作動手段と、前記真空
チヤンバに接続された真空排気手段と、前記真空
チヤンバ内に材料ガスを供給する材料ガス供給手
段とを備えて構成されている。

〔作用〕

この考案に係るCVD装置においては、真空排
気され、材料ガスが導入された真空チヤンバ内
で、放電電極板とアース電極板との間に高周波電
圧を印加することによつてグロー放電を生じさ
せ、この際の励起反応を利用して基板表面に膜の
形成が行なわれる。また真空チヤンバの外周壁面
は全周囲にわたつて石英ガラスで形成されてお
り、環状光源からその石英ガラス壁を通して全周
囲から真空チヤンバ内の材料ガスに光照射し、そ
の際の光励起反応によつて基板表面に膜の形成が
行なわれる。そして、電極板間への高周波電圧の
印加と環状光源への電力の供給とは択一的に行な
われ、１つのCVD装置によつて、プラズマCVD
法による基板への成膜と光CVD法による基板へ
の成膜とを必要に応じていずれも行なうことがで
きる。そして、真空チヤンバは円筒形状をなし、
その外周壁面は全周囲にわたつて石英ガラスで形
成されており、開環部を有する環状光源がその石
英ガラス壁の外周面に沿つて回転自在に取り付け
られているので、前記開環部を分光モニタ用ポー
トとして利用しそれに１個の分光モニタを取り付
けることにより、開環部の位置を適宜移動させる
ようにすれば、石英ガラス壁の回りから360゜の範
囲でプラズマ状態の観察を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図を参照しながら、この
考案の好適な実施例について説明する。

第１図及び第２図はこの考案の１実施例を示
し、第１図はCVD装置の構成を模式的に表わし
た正面断面図であり、第２図はその−断面図
である。この実施例装置において、真空チヤンバ
１１は、平面状の蓋板１３と基台板１５とを平行
に配設してその間に筒状の石英ガラス壁１７を介
在配設し、全体として円筒形状をなしている。蓋
板１３と石英ガラス壁１７の上縁辺、基台板１５
と石英ガラス壁１７の下縁辺とは、それぞれ真空
シール部材１９，２１によつて真空シールされて
いる。石英ガラス壁１７の外側には、その外周面
と対向して環状光源（水銀ランプ）２３が配設さ
れており、環状光源２３の背後には反射板２５が
配置されていて、この反射板２５に連結具２４に
よつて前記環状光源２３が保持されている。ま
た、反射板２５は環状のラツク２６に一対的に固
着されており、ラツク２６は環状レール２８に摺
動自在に支持され、さらに環状レール２８は支柱
３４を介して基台板１５上に支承されている。そ
して、ラツク２６にはピニオン３６が噛合してお
り、ピニオン３６は、基台板１５上に固着された
回転モータ３８の回転軸に固着されている。この
構成により、回転モータ３８を低速回転させるこ
とによつてピニオン３６及びラツク２６を介し環
状光源２３及び反射板２５を石英ガラス壁１７の
外周面に沿つて回転させることができるようにな
つている。環状光源２３及び反射板２５には、第
２図から分かるように、開環部４９が設けられて
おり、この開環部４９が分光モニタ用ポートとな
り、その個所に分光モニタ（図示せず）が１個取
り付けられる。そして開環部４９の位置は、環状
光源２３及び反射板２５を回転させることによつ
て、360゜の範囲にわたり石英ガラス壁１７の回り
を移動させることができる。

また真空チヤンバ１１の基台板１５には、真空
排気手段（図示せず）に接続する真空排気ポート
２７が設けられている。そして真空チヤンバ１１
の内方空間には、放電電極板（RF電極板）２９
とアース電極板（基板電極板）３１とが互いに対
向して配置されている。放電電極部３０はマツチ
ング回路３３を介して高周波電源３５に接続され
ており、高周波電源３５及びアース電極部３２は
アース３７に接続されている。放電電極部３０及
びアース電極部３２と真空チヤンバ１１の蓋板１
３及び基台板１５との間は、それぞれ真空シール
並びに電気絶縁のための処理がなされている。ま
たアース電極板３１にはヒータ３９が内蔵されて
おり、アース電極板３１の表面に取り付けられる
基板４１を所定の温度に加熱することができるよ
うになつている。尚、上記した環状光源２３の配
設位置は、基板ホルダの役割を兼ねるアース電極
板３１の表面に取り付けられる基板４１の高さ付
近とする。そしてさらに放電電極部３０には第１
ガス供給管４３が接続されており、放電電極板２
９の表面からガスが吹き出すようにされている。
また真空チヤンバ１１内には、耐熱ガラスからな
り、表面に多数の吹出し孔４６が穿設された第２
ガス吹出し管４５が設置されており、第２ガス吹
出し管４５は第２ガス供給管４７に接続してい
る。尚、高周波電源３５と環状光源２３の電源
（図示せず）とは、処理方法の選択に応じて択一
的にスイツチオンするようにされる。

以上のような構成のCVD装置を使用してプラ
ズマCVD法により成膜する場合は、基板電極板
（アース電極板）３１に基板４１を取り付け、真
空排気ポート２７を介して真空排気手段（図示せ
ず）によつて真空チヤンバ１１内を10^-1Torr〜
数Torr程度に真空排気するとともに、基板電極
板３１に内蔵されたヒータ３９によつて基板４１
の温度を約300℃に保持する。そして、放電電極
部３０の第１ガス供給管４３（又は第１ガス供給
管４３及び第２ガス供給管４７）から材料ガス
（反応ガス）を真空チヤンバ１１内に導入し、高
周波電源３５にRFパワーを投入して放電電極板
２９とアース電極板３１との間の空間にグロー放
電を生じさせ、その際の励起反応を利用して基板
４１の表面に所望の膜を形成させる。この成膜過
程中、必要であれば、開環部４０から所望の方向
でプラズマの状態を観察すればよい。

また、上記CVD装置を使用して光CVD法によ
り成膜する場合は、上記と同様に基板電極板３１
に基板４１を取り付け、真空排気ポート２７を介
して真空排気手段（図示せず）によつて真空チヤ
ンバ１１内を数10Torr以下に真空排気するとと
もに、ヒータ３９によつて基板４１の温度を約
300℃に保持する。そして、放電電極部３０の第
１ガス供給管４３から材料ガス（反応ガス）を真
空チヤンバ１１内に導入するとともに、第２ガス
供給管４７から希ガスを第２ガス吹出し管４５に
に供給し、第２ガス吹出し管４５の多数の吹出し
孔４６から石英ガラス壁１７の内側表面に向かつ
て希ガスを吹き出させる。この希ガスを吹き出す
ことによつて、石英ガラス壁１７の内面、特に環
状光源２３からの光が透過する部分への反応生成
物の堆積を防止することができる。そして環状光
源２３から石英ガラス壁１７を通して材料ガスに
光照射し、その際の光励起反応を利用して基板４
１の表面に所望の膜を形成させる。

〔効果〕

この考案は以上説明したような構成を有し、か
つ作用するので、この考案に係るCVD装置によ
れば、１つの装置でプラズマCVD法による成膜
と光CVD法による成膜とを適宜選択して行なう
ことができる。従つて、２種類のCVD装置を別
個に製作し、設置しておく必要がないので、装置
コストの面、及び設置スペースの面で利点が多
い。また、光CVD法による成膜に当たつては、
環状光源により真空チヤンバの外周壁面の全周囲
から材料ガスに対して光照射されるので、光励起
反応が効率良く行われる。さらにまた、主にプラ
ズマCVD法による成膜時に、必要に応じ、１つ
の分光モニタによつて真空チヤンバの外周壁面の
全周囲からプラズマの状態を観察することができ
て便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの考案の１実施例を示
し、第１図はCVD装置の構成を模式的に表わし
た正面断面図、第２図はその−断面図であ
る。 １１……真空チヤンバ、１７……石英ガラス
壁、２３……環状光源（水銀ランプ）、２６，３
６……ラツク・ピニオン機構、２７……真空排気
ポート、２９……放電電極板、３１……アース電
極板、３８……回転モータ、４０……開環部（分
光モニタ用ポート）、４１……基板、４３……ガ
ス供給管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円筒形状をなし、外周壁面の全部又は一部が全
   周囲にわたつて石英ガラスで形成された真空チヤ
   ンバと、その石英ガラス壁の外周面に対向して配
   設され、その外周面に沿つて回転自在に取り付け
   られた、開環部を有する環状光源と、前記真空チ
   ヤンバの内方空間に互いに対向して配設された放
   電電極板及びアース電極板と、前記光源及び放電
   電極をそれぞれ作動させる各作動手段と、前記真
   空チヤンバに接続された真空排気手段と、前記真
   空チヤンバ内に材料ガスを供給する材料ガス供給
   手段とを備えてなるCVD装置。