JP3065731B2 - Optical CVD equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板加熱手段を有する
基板保持部を備えた成膜容器と、前記成膜容器に材料ガ
スを供給するガス供給装置と、前記成膜容器内で前記材
料ガスを励起・分解して膜を形成するに必要なエネルギ
ーを供給する光源とからなる光ＣＶＤ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming container provided with a substrate holder having a substrate heating means, a gas supply device for supplying a material gas to the film forming container, and The present invention relates to an optical CVD apparatus including a light source that supplies energy necessary for forming a film by exciting and decomposing a gas.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の光ＣＶＤ装置は、図４に示すよう
に、成膜容器を、保持基板の膜形成面が上向きとなるよ
うに水平配置された基板保持部と、その基板保持部の側
方から入射し保持基板の上方であって保持基板と平行な
方向に進行する励起光線束の経路と、前記基板保持部の
上方から流入し下方へ流出する材料ガスの経路とで構成
していた。2. Description of the Related Art In a conventional optical CVD apparatus, as shown in FIG. 4, a film-forming container is provided with a substrate-holding portion horizontally arranged such that the film-forming surface of the holding substrate faces upward, and It is composed of a path of an excitation light beam that enters from the side and travels in a direction above the holding substrate and parallel to the holding substrate, and a path of a material gas flowing in from above the substrate holding part and flowing out below. Was.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
処理能力が低く、その能力向上のために基板保持部の上
方に他の基板保持部を対向配置することが考えられる。
しかし、この場合、図５に示すように、基板加熱手段に
より熱分布が上方ほど高くなるために、上方の基板表面
に向かって対流する材料ガスや上方の基板表面付近で滞
溜する材料ガスにより上部部位のガス濃度が高くなり上
方の基板に形成される膜厚の方が下方の基板に形成され
る膜厚よりも厚くなる傾向がある。このため、膜厚管理
のための対策が必要となるが、これは極めて困難であ
る。さらに、従来技術のような横型配置の構成において
は、励起光線束が、基板保持部の側方位置に配設される
材料ガスの流れ方向に沿った入射窓より入射することに
なるため、この窓部に膜形成材の析出が見られ問題があ
った。従って、本発明の目的は上述した従来欠点を解消
する点にある。In the above-mentioned prior art,
It is conceivable that the processing capability is low, and another substrate holding unit is disposed above the substrate holding unit to improve the performance.
However, in this case, as shown in FIG. 5, since the heat distribution becomes higher as a result of the substrate heating means, the material gas convections toward the upper substrate surface or the material gas stagnant near the upper substrate surface. As the gas concentration in the upper portion increases, the film thickness formed on the upper substrate tends to be larger than the film thickness formed on the lower substrate. For this reason, measures for controlling the film thickness are required, but this is extremely difficult. Furthermore, in the configuration of the horizontal arrangement as in the prior art, the excitation light beam enters from the entrance window along the flow direction of the material gas disposed at the side position of the substrate holding unit. Deposition of the film-forming material was observed in the window, which was problematic. Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional disadvantages.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による光ＣＶＤ装置の特徴構成は、成膜容器
を、材料ガス及び光源からの励起光線束の経路を上下方
向に形成するとともに、前記材料ガスを前記経路に沿っ
て下方から上方に向けて流す流向操作手段を設け、基板
保持部を保持基板の膜形成面が経路内方に向くように経
路の周方向に沿って複数配置して構成してあることにあ
る。そして、前記の特徴構成において、前記基板保持部
を前記経路を挟んで対向配置してあることが好ましい。
また、前記基板保持部を前記経路に沿って複数配置して
あることが好ましい。さらに、こういった特徴構成にお
いて、前記ガス供給装置からの材料ガスの前記経路への
流入口を、前記光源からの出射光線束の前記経路への入
射窓よりも下流側に配置してあることが好ましい。In order to achieve this object, a feature of the photo-assisted CVD apparatus according to the present invention is to form a film forming container by forming a path of a material gas and an excitation light beam from a light source in a vertical direction. A flow direction operating means for flowing the material gas upward from below along the path, and arranging a plurality of substrate holding portions along a circumferential direction of the path so that a film forming surface of the holding substrate faces inward of the path. It has to be configured. Further, in the above-mentioned characteristic configuration, it is preferable that the substrate holding unit is disposed to face the path with the path interposed therebetween.
Further, it is preferable that a plurality of the substrate holding units are arranged along the path. Further, in such a characteristic configuration, the inflow port of the material gas from the gas supply device to the path is disposed downstream of an entrance window of the light beam emitted from the light source to the path. Is preferred.

【０００５】[0005]

【作用】従って、本願発明の主な特徴構成を採用すると
上下方向に形成された経路に沿って滞溜することなく下
方から上方へ流れる材料ガスに対して、例えば、同じく
下方から上方へ進行する励起光線束によりこれを励起す
ると、経路の周方向に設けた基板保持部上の保持基板の
膜形成面付近で均等に励起することができるので、基板
保持部の配置による極端な膜厚のばらつきや偏りが無く
なるか低減することができる。さらに、前記基板保持部
を前記経路を挟んで対向配置することで、前記経路方向
への温度分布が前記基板保持部双方でほぼ等しくなるの
で、温度分布の偏りに起因する材料ガスの対流等によっ
て膜厚が偏ることがない。また、前記基板保持部を前記
経路の軸心方向に沿って複数配置すれば、それだけ処理
効率を上げることができる。前記ガス供給装置からの材
料ガスの前記経路への流入口を、前記光源からの出射光
線束の前記経路への入射窓よりも下流側に配置すれば、
材料ガスの主流が直接入射窓に当ることがさけられ、励
起された材料ガス成分が入射窓に析出付着する機会が低
減して、頻繁に入射窓を清掃せずとも装置内の様子を目
視観察できる。Therefore, when the main feature of the present invention is adopted, the material gas which flows upward from below without stagnating along the vertically formed path, for example, also travels upward from below. When this is excited by the excitation light beam, it can be evenly excited near the film forming surface of the holding substrate on the substrate holding unit provided in the circumferential direction of the path, so that the extreme thickness variation due to the arrangement of the substrate holding unit. The bias can be eliminated or reduced. Further, by disposing the substrate holding portions facing each other with the path interposed therebetween, the temperature distribution in the path direction becomes substantially equal in both of the substrate holding portions. There is no unevenness in film thickness. Further, if a plurality of the substrate holding units are arranged along the axial direction of the path, the processing efficiency can be increased accordingly. If the inlet of the material gas from the gas supply device to the path is disposed downstream of the entrance window to the path of the light beam emitted from the light source,
The main stream of material gas is prevented from directly hitting the entrance window, reducing the chance of excited material gas components depositing and adhering to the entrance window, and visually observing the inside of the device without frequent cleaning of the entrance window it can.

【０００６】[0006]

【発明の効果】結果、本発明によれば、基板に形成され
る膜厚の偏りやばらつきを低減しながらも処理効率のよ
い光ＣＶＤ装置を提供できるようになった。As a result, according to the present invention, it is possible to provide an optical CVD apparatus having a high processing efficiency while reducing deviations and variations in the film thickness formed on the substrate.

【０００７】[0007]

【実施例】以下実施例を説明する。図１に示すように、
成膜容器１と、その成膜容器１内に上下姿勢に対向配置
された基板保持部４，５と、前記成膜容器１に材料ガス
を供給するガス供給装置２と、前記成膜容器１内で前記
材料ガスに膜形成エネルギーを供給する励起光線束を出
射する光源３と、前記成膜容器１内を真空吸引する真空
吸引手段６とから光ＣＶＤ装置を構成してある。ここ
で、前記基板保持部４，５は、基板加熱手段としてのヒ
ータ４Ｂ，５Ｂが内装された保持部本体４Ａ，５Ａと、
保持部本体４Ａ，５Ａの設置姿勢である上下方向に沿っ
て保持部本体４Ａ，５Ａに保持された複数のシリコンウ
ェハでなる基板４Ｃ，５Ｃとで構成してあり、前記基板
保持部４，５は基板４Ｃ，５Ｃの薄膜形成面が対向する
ように配置されている。前記光源３は、波長が１９３ｎ
ｍのＡｒＦレーザ３Ａと、その出力光線束を平坦な平行
光線束に成形する光学系３Ｂとで構成してあり、成形さ
れた光線束は励起光線束として前記成膜容器１の下端部
に形成した入射窓１Ａから入射して、前記基板保持部
４，５の対向空間中央部を平坦な平行光線束が基板４
Ｃ，５Ｃ表面に平行となる経路に沿って通過する。前記
ガス供給装置２からの材料ガスは、ＳｉＨ₄とＮ₂Ｏの混
合ガスで、前記成膜容器１のうち前記入射窓１Ａより上
方側で前記基板保持部４，５より下方側の位置であっ
て、前記経路の中心方向に向くように形成された流入口
１Ｂから流入し、前記基板保持部４，５の対向空間を上
昇する。即ち、前記真空吸引手段６が、前記材料ガスを
前記経路に沿って下方から上方に向けて流す流向操作手
段となり、前記励起光線束の伝播経路及び方向と前記材
料ガスの流路及び方向とは一致する。Embodiments will be described below. As shown in FIG.
A film forming container 1, substrate holders 4, 5 opposed to each other in a vertical position in the film forming container 1, a gas supply device 2 for supplying a material gas to the film forming container 1, An optical CVD apparatus includes a light source 3 that emits an excitation light beam that supplies film forming energy to the material gas therein, and a vacuum suction unit 6 that vacuum suctions the inside of the film formation container 1. Here, the substrate holders 4 and 5 are composed of holder main bodies 4A and 5A in which heaters 4B and 5B as substrate heating means are installed, respectively.
A plurality of silicon wafers 4C, 5C held by the holding body 4A, 5A along the vertical direction of the mounting posture of the holding body 4A, 5A. Are arranged such that the thin film forming surfaces of the substrates 4C and 5C face each other. The light source 3 has a wavelength of 193n.
and an optical system 3B for shaping the output light beam into a flat parallel light beam. The formed light beam is formed at the lower end of the film forming container 1 as an excitation light beam. The incident light enters through the incident window 1A, and a flat parallel light beam passes through the central portion of the opposing space of the substrate holding portions 4 and 5 to the substrate 4.
Pass along a path parallel to the C, 5C surface. The material gas from the gas supply device 2 is a mixed gas of SiH ₄ and N ₂ O, and is located at a position above the entrance window 1A and below the substrate holding units 4 and 5 in the film forming container 1. Then, it flows in from the inflow port 1B formed so as to face the center direction of the path, and rises in the space facing the substrate holding portions 4 and 5. That is, the vacuum suction means 6 serves as a flow direction operating means for flowing the material gas upward from below along the path, and the propagation path and direction of the excitation light beam and the flow path and direction of the material gas are Matches.

【０００８】前記真空吸引手段６にて真空維持された前
記成膜容器１内に前記材料ガスＳ_i Ｈ₄とＮ₂Ｏを流入さ
せ、励起光線束を照射すると、材料ガスＳｉＨ₄とＮ₂Ｏ
が解離して、ヒータ４Ｂ，５Ｂで加熱されたシリコンウ
ェハ上にＳｉＯ₂を組成とする薄膜が生成される。When the material gases S _i H ₄ and N ₂ O are introduced into the film forming vessel 1 maintained in vacuum by the vacuum suction means 6 and irradiated with an excitation light beam, the material gases SiH ₄ and N ₂ O
Is dissociated, and a thin film composed of SiO ₂ is generated on the silicon wafer heated by the heaters 4B and 5B.

【０００９】以下、本発明の別実施例を説明する。材料
ガスの種類や、基板種類、さらにはレーザの種類は上述
の実施例に限定するものではなく生成すべき薄膜種類に
応じて適宜設定することができる。例えば、材料ガスと
してＳｉＨ₄，ＮＨ₃あるいはＳｉ₂Ｈ₆，ＮＨ₃を対とし
て選択すると、Ｓｉ₃Ｎ₄膜が形成される。先の実施例で
は、複数の基板が保持された一対の基板保持部を対向配
置するように構成してあるが、図２に示すように、対向
配置された一対の基板保持部をガス流や光線束の経路の
軸心方向に沿って複数配置してもよい。この場合、下流
側に配置された基板保持部ほどヒータから供給される熱
量をおさえることで、熱対流により下流側ほど温度が大
となる温度勾配をフラットな温度勾配に制御することが
できる。先の実施例では、複数の基板が保持された一対
の基板保持部を対向配置するように構成してあるが、図
３に示すように、基板保持部を保持基板の膜形成面が経
路内方に向くように前記経路の周方向に沿って複数配置
して構成してもよいし、一枚の基板保持部上に基板を前
記経路の周方向に沿って複数配置してもよい。この場合
には、各基板近傍での励起光線束の強度分布を均一にす
るために、光源に、前記経路の中心軸周りに励起光線束
を回転させる機構を設けることが好ましい。先の実施例
では、材料ガスの流入口を前記経路の中心方向に向くよ
うに形成してあるが、前記入射窓よりも下流側に向くよ
うに構成してもよい。Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. The type of the material gas, the type of the substrate, and the type of the laser are not limited to those in the above-described embodiment, but can be appropriately set according to the type of the thin film to be formed. For example, when SiH ₄ and NH ₃ or Si ₂ H ₆ and NH ₃ are selected as a material gas, a Si ₃ N ₄ film is formed. In the previous embodiment, the pair of substrate holding units holding a plurality of substrates are configured to be opposed to each other. However, as shown in FIG. A plurality of light fluxes may be arranged along the axial direction of the path. In this case, by reducing the amount of heat supplied from the heater toward the substrate holding unit disposed on the downstream side, it is possible to control a temperature gradient in which the temperature increases toward the downstream side due to thermal convection to a flat temperature gradient. In the above embodiment, a pair of substrate holding units holding a plurality of substrates are arranged to face each other. However, as shown in FIG. A plurality of substrates may be arranged along the circumferential direction of the path so as to face, or a plurality of substrates may be arranged on one substrate holding unit along the circumferential direction of the path. In this case, in order to make the intensity distribution of the excitation light beam near each substrate uniform, it is preferable to provide the light source with a mechanism for rotating the excitation light beam around the central axis of the path. In the above embodiment, the material gas inlet is formed so as to face the center of the path, but it may be configured so as to face downstream from the entrance window.

【００１０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。[0010] In the claims, reference numerals are provided for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration shown in the attached drawings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】光ＣＶＤ装置の概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical CVD apparatus.

【図２】別実施例を示す要部の概略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part showing another embodiment.

【図３】別実施例を示す要部の概略構成図FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a main part showing another embodiment.

【図４】従来例を示す光ＣＶＤ装置の概略構成図FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical CVD apparatus showing a conventional example.

【図５】従来例を示す光ＣＶＤ装置の概略構成図FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an optical CVD apparatus showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 成膜容器 ２ ガス供給装置 ３ 光源 ４Ｂ，５Ｂ 基板加熱手段 ４，５ 基板保持部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming container 2 Gas supply device 3 Light source 4B, 5B Substrate heating means 4, 5 Substrate holding part

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−30766（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−239538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250815（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−10866（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/48 H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/316 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-30766 (JP, A) JP-A-2-93073 (JP, A) JP-A-62-239538 (JP, A) JP-A-63-250815 (JP, A) , A) Japanese Patent Publication No. 2-10866 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) C23C 16/48 H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/316

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 基板加熱手段（４Ｂ),（５Ｂ）を有する
基板保持部（４),（５）を備えた成膜容器（１）と、前
記成膜容器（１）に材料ガスを供給するガス供給装置
（２）と、前記成膜容器（１）内で前記材料ガスを励起
・分解して膜を形成するに必要なエネルギーを供給する
励起光線束を出射する光源（３）とからなる光ＣＶＤ装
置であって、 前記成膜容器（１）を、前記材料ガス及び光源からの励
起光線束の経路を上下方向に形成するとともに、前記材
料ガスを前記経路に沿って下方から上方に向けて流す流
向操作手段を設け、前記基板保持部（４),（５）を保持
基板の膜形成面が経路内方に向くように前記経路の周方
向に沿って複数配置して構成してある光ＣＶＤ装置。1. A film forming container (1) provided with substrate holders (4) and (5) having substrate heating means (4B) and (5B), and a material gas is supplied to the film forming container (1). And a light source (3) that emits an excitation light beam that supplies energy necessary for forming a film by exciting and decomposing the material gas in the film forming container (1). An optical CVD apparatus comprising: forming the film forming container (1) in a vertical direction along a path of the material gas and an excitation light beam from a light source, and moving the material gas upward from below along the path; And a plurality of substrate holding units (4) and (5) are arranged along the circumferential direction of the path so that the film forming surface of the holding substrate faces inward of the path. An optical CVD device. 【請求項２】 前記基板保持部（４),（５）を前記経路
を挟んで対向配置してある請求項１記載の光ＣＶＤ装
置。2. The photo-assisted CVD apparatus according to claim 1, wherein said substrate holders (4) and (5) are opposed to each other with said path interposed therebetween. 【請求項３】 前記基板保持部（４),（５）を前記経路
に沿って複数配置してある請求項１又は２記載の光ＣＶ
Ｄ装置。3. The optical CV according to claim 1, wherein a plurality of the substrate holding units (4) and (5) are arranged along the path.
D device. 【請求項４】 前記ガス供給装置（２）からの材料ガス
の前記経路への流入口（１Ｂ）を、前記光源からの出射
光線束の前記経路への入射窓（１Ａ）よりも下流側に配
置してある請求項１又は２又は３記載の光ＣＶＤ装置。4. An inlet (1B) of the material gas from the gas supply device (2) to the path to the downstream side of an entrance window (1A) of the light beam emitted from the light source to the path. The photo-CVD apparatus according to claim 1, wherein the photo-CVD apparatus is arranged.