JPH0530298B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、アモルフアスシリコン、アモルフア
スシリコンカーバイト、アモルフアスシリコンナ
イトライド、アモルフアスシリコンゲルマニウム
等のアモルフアス薄膜、微結晶シリコン薄膜およ
びシリコン基板上でエピタキシヤル成長による単
結晶シリコン膜の堆積に用いられる光CVD
（Chemical Vapor Deposition）装置における光
源（低圧水銀ランプ）の設置構造に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to amorphous amorphous thin films such as amorphous silicon, amorphous silicon carbide, amorphous silicon nitride, and amorphous silicon germanium, microcrystalline silicon thin films, and silicon substrates. Optical CVD used for deposition of single crystal silicon films by epitaxial growth on
This relates to the installation structure of a light source (low-pressure mercury lamp) in a (Chemical Vapor Deposition) device.
［従来の技術］
光CVD法は、基板温度が約400℃以下の低温で
成膜が可能である。また、プラズマCVD法のよ
うに反応系に高エネルギーイオンが存在せず、光
によつて励起されたラジカルのみにより成膜が行
われるので、膜へのイオン損傷がなく、良質な薄
膜を得るには非常に優れた方法である。[Prior Art] The optical CVD method allows film formation at a low substrate temperature of about 400° C. or lower. In addition, unlike the plasma CVD method, high-energy ions do not exist in the reaction system, and film formation is performed only by radicals excited by light, so there is no ion damage to the film and it is easy to obtain a high-quality thin film. is a very good method.
そして、従来の光CVD装置は例えば第２図、
第３図に示す基本的構造をもつている。 For example, the conventional optical CVD device is shown in Fig. 2.
It has the basic structure shown in Figure 3.
第２図の構造は別体に作られた反応室１とラン
プハウス２とは石英窓３を境にして連結されてい
て、それぞれ冷却水蛇管４で囲まれている。ラン
プハウス２内の低圧水銀ランプ５から出る紫外光
が、石英窓３を通して反応室１中のSiH4，Si2
H6，C2H2，B2H6，PH3，GeH4，SiH2F2，H2等
の反応ガス（ガス圧力は数torr以下）に照射さ
れ、その結果生じたラジカルの基板６上での反応
により成膜が可能となる。基板６としては、ガラ
ス、セラミツクス、耐熱性フイルム、シリコンウ
エハー等が用いられる。 In the structure shown in FIG. 2, a reaction chamber 1 and a lamp house 2, which are made separately, are connected with a quartz window 3 as a boundary, and each is surrounded by a cooling water pipe 4. Ultraviolet light emitted from the low-pressure mercury lamp 5 in the lamp house 2 passes through the quartz window 3 to the SiH 4 and Si 2 in the reaction chamber 1.
The substrate 6 of the radicals generated as a result of being irradiated with reactive gases such as H 6 , C 2 H 2 , B 2 H 6 , PH 3 , GeH 4 , SiH 2 F 2 , H 2 (gas pressure is several torr or less) The above reaction enables film formation. As the substrate 6, glass, ceramics, heat-resistant film, silicon wafer, etc. are used.
ランプハウス２は大気と通じているが、パージ
ガスライン７よりランプハウス２に供給される窒
素、アルゴン等の不活性ガスにより、ランプハウ
ス２内の酸素がパージされ、オゾンの発生が抑え
られる。図中８は赤外線ランプヒーター、９は基
板ホルダー、１０は反応ガスラインである。 Although the lamp house 2 communicates with the atmosphere, oxygen in the lamp house 2 is purged by an inert gas such as nitrogen or argon supplied to the lamp house 2 from a purge gas line 7, thereby suppressing the generation of ozone. In the figure, 8 is an infrared lamp heater, 9 is a substrate holder, and 10 is a reaction gas line.
第３図の構造は、ランプハウス２（便宜上第２
図と同一名称部分は同一符号をもつて示す）は反
応室１内に設置されており、基本的な成膜反応過
程は第２図の場合と同一であるが、石英窓３の曇
りを抑制するため、石英窓３に直径１mm程度の通
気孔１１を、石英窓３の大きさに応じて数個から
数十個設けてある。そして、ランプハウス２から
パージガスライン７によりパージガス（窒素、ア
ルゴン）を通気孔１１を通して反応室１側に向け
て流し、石英窓３近傍における反応ガスの分圧を
小さくしている。図中１２はパージガスのバイパ
スラインである。 The structure shown in Figure 3 is the lamp house 2 (for convenience, the second
(Parts with the same names as those in the figure are indicated with the same symbols) are installed in the reaction chamber 1, and the basic film-forming reaction process is the same as in Figure 2, but the fogging of the quartz window 3 is suppressed. For this purpose, several to several dozen ventilation holes 11 each having a diameter of about 1 mm are provided in the quartz window 3 depending on the size of the quartz window 3. Then, purge gas (nitrogen, argon) is flowed from the lamp house 2 through the purge gas line 7 through the ventilation hole 11 toward the reaction chamber 1 side, thereby reducing the partial pressure of the reaction gas near the quartz window 3. In the figure, 12 is a purge gas bypass line.
［発明が解決しようとする問題点］
第２図の装置は簡単ではあるが反応室１側の石
英窓３が成膜中に少しづつ曇つてくる（アモルフ
アス等の膜が石英窓にも付着する）ため、必要に
応じて反応室の圧力を大気圧まで戻して、石英窓
の曇りを除去（クリーニング）しなければならな
い。最近、曇りの抑制手段として反応室側の石英
窓表面に蒸気圧の低いオイルを塗布する方法が用
いられているが、完全な曇り止めとはならない。
したがつて、石英窓の曇りにより反応速度が変化
するため、安定した成膜を長時間行うことは困難
であり、生産性は低くなる。[Problems to be Solved by the Invention] Although the apparatus shown in FIG. 2 is simple, the quartz window 3 on the reaction chamber 1 side gradually becomes cloudy during film formation (a film of amorphous or the like also adheres to the quartz window). ) Therefore, if necessary, the pressure in the reaction chamber must be returned to atmospheric pressure to remove (clean) the fog on the quartz window. Recently, a method of applying low vapor pressure oil to the surface of the quartz window on the reaction chamber side has been used as a means of suppressing fogging, but this method does not completely prevent fogging.
Therefore, since the reaction rate changes due to clouding of the quartz window, it is difficult to perform stable film formation over a long period of time, and productivity becomes low.
第３図の装置はランプハウスが成膜室内に設置
されていることや、パージガスの配置が反応室と
ランプハウスを貫通する等、構造が複雑である。
そのため、装置の製造が困難となるばかりでな
く、ランプの寿命による交換や石英窓のクリーニ
ング等の装置の保守作業性が悪くなつてしまう。
また、パージガスの圧力は反応ガスの圧力よりも
高くするためランプハウスの高い気密性は本来必
要ないが、それがあまりラフであると、反応ガス
がランプハウス内に混入してランプ自体の表面に
成膜されてしまう。そしてランプハウスの気密性
を必要以上に高くした場合には、成膜処理前に行
う成膜室内の高真空域への排気に長い時間が必要
となつてくる。そこで高気密性のランプハウスと
反応室にバイパスライン１２を設け、真空排気の
ときのみそのバルブを開くことも考えられるが、
それではさらに構造が複雑となり、上記の保守作
業性がより一層問題となつてくる。 The apparatus shown in FIG. 3 has a complicated structure because the lamp house is installed inside the film forming chamber, and the purge gas is arranged to pass through the reaction chamber and the lamp house.
This not only makes it difficult to manufacture the device, but also makes it difficult to maintain the device, such as replacing the lamp due to its lifespan and cleaning the quartz window.
Also, since the pressure of the purge gas is higher than the pressure of the reaction gas, it is not necessary for the lamp house to be highly airtight, but if it is too rough, the reaction gas will get mixed into the lamp house and touch the surface of the lamp itself. A film is formed. If the airtightness of the lamp house is made higher than necessary, it will take a long time to evacuate the film forming chamber to a high vacuum area before the film forming process. Therefore, it may be possible to install a bypass line 12 between the highly airtight lamp house and reaction chamber, and open the valve only during vacuum evacuation.
Then, the structure becomes even more complicated, and the above-mentioned maintainability becomes even more problematic.
［問題点を解決するための手段］
本発明は、光CVD装置における石英窓の曇り
を抑制してその生産性を向上させるとともに、ラ
ンプの交換や石英窓のクリーニング等の保守作業
性をよくすることを目的としたもので、その構成
は、通気孔を有する石英窓により反応室とランプ
ハウスに区画された光CVD室を有し、ランプハ
ウス内には不活性ガスを前記通気孔を通してラン
プハウスより反応室へ吹き出させるパージガスラ
インを開口し、又、反応室側には、不活性ガスを
石英窓に対して吹き付けるための補助パージガス
ラインを開口し、かつ、反応室とランプハウスの
跨るバイパスラインを備えたことを特徴とする光
CVD装置における光源の設置構造である。[Means for Solving the Problems] The present invention improves productivity by suppressing fogging of a quartz window in an optical CVD device, and improves maintenance work such as replacing lamps and cleaning quartz windows. The system has an optical CVD chamber divided into a reaction chamber and a lamp house by a quartz window with ventilation holes. A purge gas line is opened to blow out the gas into the reaction chamber, and an auxiliary purge gas line is opened on the reaction chamber side to blow inert gas against the quartz window, and a bypass line is opened that spans the reaction chamber and the lamp house. A light characterized by comprising
This is the installation structure of a light source in a CVD device.
［実施例］
実施例を第１図に基づいて説明すると（便宜上
第２、第３図と同一名称部分は同一符号で示す）、
光CVD室は上部蓋１５と下部蓋１６とをＯリン
グ１７を介してボルト２２で固定してあつて、反
応室１とランプハウス２よりなり、両室は通気孔
１１を有する石英窓３によつて区画されている。
石英窓３は抑え板１９によりＯリング２０を介
し、ボルト２１で固定されている。反応室１内に
は基板ホルダー９があり基板５が保持されてい
る。又、赤外線ランプヒーター８が配設されてい
る。さらに、反応ガスライン１０およびリークガ
スライン１３が開口している。ランプハウス２内
には低圧水銀ランプ５が配置してあり、不活性ガ
スを前記石英窓３の通気孔１１を通して反応室１
へ吹き出させるパージガスライン７を開口し、
又、反応室１側にはパージガスライン７より枝分
れした又は独立した補助パージガスライン１４を
開口し、不活性ガスを石英窓３に吹き付けるよう
にしてある。さらに、反応室１とランプハウス２
に跨るバイパスライン１２を備えている。[Example] An example will be described based on FIG. 1 (for convenience, parts with the same names as in FIGS. 2 and 3 are indicated by the same symbols),
The optical CVD chamber has an upper lid 15 and a lower lid 16 fixed with bolts 22 via an O-ring 17, and consists of a reaction chamber 1 and a lamp house 2, both of which are surrounded by a quartz window 3 having a ventilation hole 11. It is divided into sections.
The quartz window 3 is fixed by a holding plate 19 via an O-ring 20 and a bolt 21. A substrate holder 9 is provided within the reaction chamber 1, and a substrate 5 is held therein. Further, an infrared lamp heater 8 is provided. Furthermore, the reaction gas line 10 and the leak gas line 13 are open. A low-pressure mercury lamp 5 is disposed in the lamp house 2, and an inert gas is introduced into the reaction chamber 1 through a vent hole 11 in the quartz window 3.
Open the purge gas line 7 to blow out the gas to
Further, an auxiliary purge gas line 14 branched from the purge gas line 7 or independent from the purge gas line 7 is opened on the side of the reaction chamber 1 to blow an inert gas onto the quartz window 3. Furthermore, reaction chamber 1 and lamp house 2
It is equipped with a bypass line 12 that spans over.
このように、反応室１とランプハウス２とは石
英窓３によつて仕切られており、石英窓３に設け
られた直径約１mmの多数の通気孔を通してランプ
ハウス２から反応室１に向けてパージガスライン
７より流出するN2、Ar等のパージガスの吹き出
しが可能となり、N2、Ar等のガスの吹き出し
は、反応ガスライン１０より流出する反応ガスの
石英窓近傍における分圧を低下させて、石英窓の
曇りを抑制する。そして、補助パージガスライン
１４から、パージガスを吹き出し、曇り抑制効果
をさらに向上させる。補助パージガスライン１４
のガス吹き出し部分は、石英窓の形状に応じて角
あるいは丸のリングであり、石英窓３に向けて多
数個のパージガスの吹き出し孔１８が設けられて
いる。 In this way, the reaction chamber 1 and the lamp house 2 are separated by the quartz window 3, and the lamp house 2 is connected to the reaction chamber 1 through the numerous ventilation holes with a diameter of about 1 mm provided in the quartz window 3. It becomes possible to blow out the purge gas such as N 2 and Ar flowing out from the purge gas line 7, and the blowing out of the gas such as N 2 and Ar reduces the partial pressure near the quartz window of the reaction gas flowing out from the reaction gas line 10. , suppresses fogging of quartz windows. Then, purge gas is blown out from the auxiliary purge gas line 14 to further improve the fogging suppression effect. Auxiliary purge gas line 14
The gas blowing portion is a square or round ring depending on the shape of the quartz window, and a large number of purge gas blowing holes 18 are provided toward the quartz window 3.
石英窓３の交換あるいはクリーニングに際して
は、リークガスライン１３より窒素等を用いて反
応室およびランプハウスを大気圧まで昇圧させ、
それまでＯリングを介して取付けられていた上部
蓋１５を取り外す。このとき基板加熱用の赤外線
ランプヒーター８は上部蓋１５に固定されている
ので一緒に除去される。基板６および基板ホルダ
ー９は、その搬送機構がある場合には、反応室１
およびランプハウス２のリークに先立つて他の反
応室あるいは予備室へ移動させ、また、その搬送
機構がない場合には、リークしてから反応室より
取り出す。そして、押え板１９のボルト２１およ
びＯリング２０を外すことにより、石英窓３は上
部より取り出しが可能となる。 When replacing or cleaning the quartz window 3, pressurize the reaction chamber and lamp house to atmospheric pressure using nitrogen or the like from the leak gas line 13.
Remove the upper lid 15, which was previously attached via an O-ring. At this time, since the infrared lamp heater 8 for heating the substrate is fixed to the upper lid 15, it is removed together. The substrate 6 and the substrate holder 9 can be moved to the reaction chamber 1 if there is a transport mechanism for the substrate 6 and the substrate holder 9.
Then, before the lamp house 2 leaks, it is moved to another reaction chamber or a preliminary chamber, and if there is no transport mechanism, it is taken out from the reaction chamber after leaking. Then, by removing the bolts 21 and O-rings 20 of the holding plate 19, the quartz window 3 can be taken out from the top.
反応室１およびランプハウス２の排気は、ロー
タリーポンプ、拡散ポンプあるいはターボ分子ポ
ンプ等により行われる。高真空排気を行う場合、
ランプハウス内のガスは、石英窓の多数の通気孔
１１からも排気が可能であるが、よりそのコンダ
クタンスを向上させるために、バイパスライン１
２を設けてある。又、反応ガスおよびパージガス
を流して成膜するときの排気に際しては、バイパ
スライン１２に取り付けられたバルブを閉じて、
バイパスラインを通じてのパージガスの排気は止
められる。 The reaction chamber 1 and the lamp house 2 are evacuated using a rotary pump, a diffusion pump, a turbomolecular pump, or the like. When performing high vacuum evacuation,
Although the gas inside the lamp house can be exhausted through the numerous ventilation holes 11 of the quartz window, in order to further improve its conductance, the bypass line 1 is
2 is provided. In addition, when exhausting when forming a film by flowing the reaction gas and purge gas, close the valve attached to the bypass line 12,
Exhaust of purge gas through the bypass line is stopped.
ランプハウス２内の低圧水銀ランプ５が寿命等
により交換が必要となつた場合には、石英窓の交
換の場合と同様に反応室１およびランプハウス２
を大気圧まで昇圧させ、ガスケツトを介してラン
プハウスに取り付けられている下部蓋１６のボル
ト２２を取り外して行う。 When the low-pressure mercury lamp 5 in the lamp house 2 needs to be replaced due to its lifespan, etc., the reaction chamber 1 and the lamp house 2 are
This is done by increasing the pressure to atmospheric pressure and removing the bolts 22 of the lower lid 16, which is attached to the lamp house via a gasket.
冷却水蛇管４は、赤外線ランプヒーター８や低
圧水銀ランプ５による加熱による反応室壁および
ランプハウス壁の過熱を防止するための冷却機構
として設けられたものである。 The cooling water pipe 4 is provided as a cooling mechanism to prevent the reaction chamber wall and lamp house wall from overheating due to heating by the infrared lamp heater 8 and the low pressure mercury lamp 5.
なお、上記装置では光源を下に基板をその上方
におき、水平に向い合つて設置されている。この
ような光源と基板の配置であれば、成膜時に異物
が膜中に取込まれる危険性が少なく、異物による
膜質の損傷を受けずに成膜できる可能性が高い。
しかし、これらの配置が互いに垂直に向い合つて
いても、あるいは基板が下で光源が上であつても
成膜反応過程になんら変りはなく、異物の取り込
みさえ防止すれば良質な膜が得られる。したがつ
て上記装置における光源と基板の配置関係は、一
例であつて上述の他の配置関係も否定するもので
はない。 Note that in the above device, the light source is placed below and the substrate is placed above it, and the devices are installed horizontally facing each other. With this arrangement of the light source and the substrate, there is less risk of foreign matter being taken into the film during film formation, and there is a high possibility that the film can be formed without damage to the film quality due to foreign matter.
However, even if these arrangements are perpendicular to each other, or even if the substrate is at the bottom and the light source is at the top, there is no difference in the film formation reaction process, and as long as the incorporation of foreign matter is prevented, a high-quality film can be obtained. It will be done. Therefore, the arrangement relationship between the light source and the substrate in the above device is merely an example, and other arrangement relationships described above are not denied.
［発明の効果］
本発明の構造によつて、光CVD装置の問題点
である石英窓の曇りが抑制され、しかも装置構造
が非常に単純化されているために、その作製が容
易になるとともに、装置運用上の保守が容易とな
つて、生産性の高い光CVD装置が実現される。[Effects of the Invention] The structure of the present invention suppresses fogging of the quartz window, which is a problem with optical CVD devices, and furthermore, the device structure is extremely simplified, making it easy to manufacture. , equipment operational maintenance becomes easier, and a highly productive optical CVD equipment is realized.
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図およ
び第３図は従来装置の断面図である。
１……反応室、２……ランプハウス、３……石
英窓、４……冷却水蛇管、５……低圧水銀ラン
プ、６……基板、７……パージガスライン、８…
…赤外線ランプヒーター、９……基板ホルダー、
１０……反応ガスライン、１１……通気孔、１２
……バイパスライン、１３……リークガスライ
ン、１４……補助パージガスライン、１５……上
部蓋、１６……下部蓋、１７……Ｏリング、１８
……吹き出し孔、１９……抑え板、２０……Ｏリ
ング、２１，２２……ボルト。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views of a conventional device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reaction chamber, 2... Lamp house, 3... Quartz window, 4... Cooling water pipe, 5... Low pressure mercury lamp, 6... Substrate, 7... Purge gas line, 8...
...Infrared lamp heater, 9...Substrate holder,
10...Reaction gas line, 11...Vent hole, 12
...Bypass line, 13...Leak gas line, 14...Auxiliary purge gas line, 15...Upper lid, 16...Lower lid, 17...O ring, 18
... Blowout hole, 19 ... Holding plate, 20 ... O-ring, 21, 22 ... Bolt.
Claims (1)
ハウスに区画された光CVD室を有し、ランプハ
ウス内には不活性ガスを前記通気孔を通してラン
プハウスより反応室へ吹き出させるパージガスラ
インを開口し、又、反応室側には、不活性ガスを
石英窓に対して吹き付けるための補助パージガス
ラインを開口し、かつ、反応室とランプハウスに
跨るバイパスラインを備えたことを特徴とする光
CVD装置における光源の設置構造。1. An optical CVD chamber is divided into a reaction chamber and a lamp house by a quartz window with ventilation holes, and a purge gas line is opened in the lamp house to blow inert gas from the lamp house to the reaction chamber through the ventilation holes. Further, the light is characterized by having an auxiliary purge gas line opened on the reaction chamber side for blowing an inert gas against the quartz window, and a bypass line extending between the reaction chamber and the lamp house.
Installation structure of light source in CVD equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311787A JPS63172420A (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Mounting structure of light source in photo-cvd apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311787A JPS63172420A (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Mounting structure of light source in photo-cvd apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63172420A JPS63172420A (en) | 1988-07-16 |
| JPH0530298B2 true JPH0530298B2 (en) | 1993-05-07 |
Family
ID=11548410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP311787A Granted JPS63172420A (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Mounting structure of light source in photo-cvd apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63172420A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0237744A (en) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Tokyo Electron Ltd | Transfer |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP311787A patent/JPS63172420A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63172420A (en) | 1988-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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