(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高温に維持されている発熱体を内部に有するとともに処理対象物である基板が配置されている処理容器内に原料ガスを導入し、発熱体と基板との間に設けられているシャッターを開閉しながら発熱体の表面における原料ガスの分解及び又は活性化を利用して基板の表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着方法であって、
前記発熱体が前記基板に対して光学的に遮蔽される位置である閉位置に前記シャッターを位置させた状態で、前記発熱体が前記基板に対して光学的に遮蔽されない開位置に前記シャッターを位置させた際に前記発熱体の熱輻射を受けて基板が到達するであろう温度に上昇するのに必要な熱を予め基板に与える予備加熱を行い、
前記シャッターを開位置に位置させると同時に前記予備加熱を停止することを特徴とする化学蒸着方法。
【請求項２】
内部を真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内の所定の位置に基板を保持可能な基板ホルダーと、
前記処理容器内に所定の原料ガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系から供給された原料ガスが表面付近を通過するように前記処理容器内に設けられ所定の高温に維持される発熱体と、
前記発熱体と前記基板ホルダーとの間に設けられ前記発熱体を前記基板に対して光学的に遮蔽する閉位置と遮蔽しない開位置との間を移動するシャッターと、
前記シャッターが閉位置から開位置に移動するのに先立って閉位置の状態で、前記基板を加熱する加熱体と
を備えていることを特徴とする化学蒸着装置。
【請求項３】
前記加熱体は、前記シャッターが閉位置から開位置に移動する前後において前記基板の温度が一定に維持されるよう制御されるものであることを特徴とする請求項２に記載の化学蒸着装置。
【請求項４】
前記加熱体は、前記基板に熱輻射を与えて基板を加熱するものであることを特徴とする請求項２又は３記載の化学蒸着装置。
【請求項５】
前記シャッターと前記加熱体にはこれらを一体に移動させる駆動機構が設けられており、この駆動機構は、前記シャッターを前記閉位置と前記開位置との間で移動させるとともに、前記加熱体を前記基板に熱輻射を与える位置と与えない位置との間で移動させるものであることを特徴とする請求項４記載の化学蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、発熱体を用いて基板に所定の薄膜を作成する化学蒸着方法及び化学蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模集積回路）を始めとする各種半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の製作においては、基板上に所定の薄膜を作成するプロセスが存在する。このうち、所定の組成の薄膜を比較的容易に作成できることから、従来から化学蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）法による成膜が多く用いられている。
【０００３】
ＣＶＤ法には、プラズマを形成してプラズマのエネルギーにより気相反応を生じさせて成膜を行うプラズマＣＶＤ法や基板を加熱して基板の熱により気相反応を生じさせて成膜を行う熱ＣＶＤ法等の他に、所定の高温に維持した発熱体を経由して原料ガスを供給するタイプのＣＶＤ法（以下、発熱体ＣＶＤ法）がある。このようなタイプの従来の化学蒸着装置について、図４を使用して説明する。図４は、従来の化学蒸着装置の構成を示す正面断面概略図である。
【０００４】
図４に示す化学蒸着装置は、内部で基板９に対して所定の処理がなされる処理容器１と、処理容器１内を所定の圧力に排気する排気系２と、処理容器１内に所定の原料ガスを供給するガス供給系３と、供給された原料ガスが表面を通過するように処理容器１内に設けられた発熱体４と、発熱体４が所定の高温に維持されるよう発熱体４にエネルギーを与えるエネルギー供給機構６と、発熱体４の作用により所定の薄膜が作成される処理容器１内の所定の位置に基板９を保持する基板ホルダー５とを備えている。
【０００５】
図４に示す化学蒸着装置では、発熱体４にエネルギーを与えて所定の高温に維持した状態で、処理容器１内に所定の原料ガスを供給する。供給された原料ガスが発熱体４の表面を経由して基板９の表面に到達し、基板９の表面に所定の薄膜が作成される。発熱体４の作用は、成膜の種類等によって異なる。典型的な作用としては、発熱体４の表面において原料ガスに分解や活性化等の変化が生じ、この変化による生成物が基板９に到達することにより最終的な目的物である材料の薄膜が基板９の表面に堆積する。
【０００６】
このような発熱体４を経由して原料ガスを基板９に到達させると、基板９の熱のみによって反応を生じさせる熱ＣＶＤ法に比べて基板９の温度を低くできる長所がある。また、プラズマＣＶＤ法のようにプラズマを形成することがないので、プラズマによる基板９のダメージといった問題からも無縁である。このようなことから、上記発熱体ＣＶＤ法は、高集積度化や高機能化が益々進む次世代の半導体デバイスの製作に有力視されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した発熱体ＣＶＤ法で作成された薄膜の膜質を調べたところ、膜厚の深いところ即ち成膜開始直後のところで膜質が悪くなる問題があることが発見された。発明者は、成膜開始初期の膜質の劣悪性は、成膜開始初期に原料ガスの流量、処理容器１内の圧力及び発熱体４の温度の各成膜条件が安定していないことが原因であると考えた。そこで、発熱体４と基板ホルダー５との間にシャッターを設け、各成膜条件が整ってからシャッターを開放して薄膜の堆積を開始することにした。このようにすれば、成膜条件の再現性が高く維持され、品質の安定した薄膜が作成できると考えたのである。しかし、これら各成膜条件が整った後にシャッターを開放し、薄膜の堆積を行っても成膜開始初期の膜質の劣悪性は改善されなかった。
本願の発明は、このような点を考慮してなされたものであり、成膜開始初期の膜質の劣悪性を解消することを解決課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、所定の高温に維持されている発熱体を内部に有するとともに処理対象物である基板が配置されている処理容器内に原料ガスを導入し、発熱体と基板との間に設けられているシャッターを開閉しながら発熱体の表面における原料ガスの分解及び又は活性化を利用して基板の表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着方法であって、
前記発熱体が前記基板に対して光学的に遮蔽される位置である閉位置に前記シャッターを位置させた状態で、前記発熱体が前記基板に対して光学的に遮蔽されない開位置に前記シャッターを位置させた際に前記発熱体の熱輻射を受けて基板が到達するであろう温度に上昇するのに必要な熱を予め基板に与える予備加熱を行い、前記シャッターを開位置に位置させると同時に前記予備加熱を停止するという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、本願の請求項２記載の発明は、内部を真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内の所定の位置に基板を保持可能な基板ホルダーと、
前記処理容器内に所定の原料ガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系から供給された原料ガスが表面付近を通過するように前記処理容器内に設けられ所定の高温に維持される発熱体と、
前記発熱体と前記基板ホルダーとの間に設けられ前記発熱体を前記基板に対して光学的に遮蔽する閉位置と遮蔽しない開位置との間を移動するシャッターと、
前記シャッターが閉位置から開位置に移動するのに先立って閉位置の状態で、前記基板を加熱する加熱体と
を備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、本願の請求項３記載の発明は、請求項２記載の構成において、前記加熱体は、前記シャッターが閉位置から開位置に移動する前後において前記基板の温度が一定に維持されるよう制御されるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、本願の請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の構成において、前記加熱体は、前記基板に熱輻射を与えて基板を加熱するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、本願の請求項５記載の発明は、請求項４記載の構成において、前記シャッターと前記加熱体にはこれらを一体に移動させる駆動機構が設けられており、この駆動機構は、前記シャッターを前記閉位置と前記開位置との間で移動させるとともに、前記加熱体を前記基板に熱輻射を与える位置と与えない位置との間で移動させるものであるという構成を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態について説明する。図１は、本願発明の実施の形態の化学蒸着装置の構成を説明する正面断面概略図である。
図１に示す化学蒸着装置は、内部で基板９に対して所定の処理がなされる処理容器１と、処理容器１内を所定の圧力に排気する排気系２と、処理容器１内に所定の原料ガスを供給するガス供給系３と、供給された原料ガスが表面を通過するように処理容器１内に設けられた発熱体４と、発熱体４が所定の高温に維持されるよう発熱体４にエネルギーを与えるエネルギー供給機構６と、所定の高温に維持された発熱体４の表面に供給されることで分解及び又は活性化した原料ガスが到達して所定の薄膜が作成される処理容器１内の所定の位置に基板９を保持する基板ホルダー５と、発熱体４と基板ホルダー５との間に設けられたシャッター７と、シャッター７と基板ホルダー５との間に設けられた加熱体８とを備えている。
【００１０】
処理容器１は、気密な真空容器であり、基板９の出し入れを行うための不図示のゲートバルブを備えている。処理容器１は、ステンレス又はアルミニウム等の材質で形成されている。処理容器１は、排気口１１を有しており、この排気口１１を通じて内部が排気されるようになっている。
排気系２は、ターボ分子ポンプや油回転ポンプ等の真空ポンプ２１を備えている。排気系２は、処理容器１の排気口１１とつながっており、処理容器１内を１０-5〜１０-7Ｐａ程度に排気可能に構成されている。尚、排気系２は、バリアブルオリフィス等の排気速度調整器２２を備えている。
【００１１】
ガス供給系３は、所定の原料ガスを溜めたガスボンベ３１と、処理容器１内に設けられたガス分配器３２と、ガスボンベ３１とガス分配器３２とを繋ぐ配管３３と、配管３３上に設けられたバルブ３４や流量調整器３５とから主に構成されている。
ガス分配器３２は、円盤状を成す中空の部材である。ガス分配器３２は、その中心軸が、基板ホルダー５に保持された基板９の中心軸と同じになるよう設けられている。ガス分配器３２は、基板ホルダー５に対向した前面を有している。この前面には、小さなガス吹き出し孔３２０が基板９の中心軸と対称に多数形成されている。ガスボンベ３１から配管３３を通してガス分配器３２に原料ガスが導入され、この原料ガスがガス吹き出し孔３２０から吹き出して処理容器１内に供給されるようになっている。
【００１２】
発熱体４は、タングステン、モリブデン又はタンタル等の高融点金属からなるものである。発熱体４は、このような金属からなるワイヤー状の部材を曲げて鋸波形にしたものであり、枠体４１に保持されている。
エネルギー供給機構６は、発熱体４を通電して発熱体４にジュール熱を発生させるよう構成されている。つまり、エネルギー供給機構６は電気エネルギーを供給して発熱体４を所定の高温に維持するものである。具体的には、エネルギー供給機構６には例えば５００Ｗ〜５ｋＷ程度の商用周波数の交流電源が用いられ、発熱体４を数百〜２５００℃程度の高温に維持できるよう構成されている。
【００１３】
また、発熱体４の温度を検出する発熱体温度センサ４０が設けられている。発熱体温度センサ４０としては、例えば赤外線温度計が好適に使用でき、処理容器１に設けた計測窓１０を通して発熱体４の温度を検出するよう構成される。発熱体温度センサ４０の検出信号は、エネルギー供給機構６にフィードバックされ、発熱体４の通電電流が負帰還制御される。発熱体温度センサ４０が設けられない場合、エネルギー供給機構６の電力をオープンループ制御することで、発熱体４が所定の高温に維持されるようにする場合がある。
【００１４】
また、基板ホルダー５は、その上面に基板９を載置して保持する台状の部材である。尚、基板９の温度を制御するため、基板ホルダー５は温度調節機構を内蔵する場合がある。例えば、基板９を室温以上の温度に温度調節する場合、ジュール熱を発生させるカートリッジヒータ又は輻射加熱ランプ等のヒータが基板ホルダー５内に設けられる。
さらに、基板ホルダー５は、基板９の温度を測定する熱電対等の不図示の基板温度センサを備えている。基板温度センサは、上記温度調節機構が設けられる場合には、そのフィードバック制御に利用され、基板９は成膜中所定の温度に維持される。尚、基板ホルダー５内に冷媒を流通させ、基板ホルダー５を介して基板９を冷却しながら基板９を所定の温度に維持する場合もある。
【００１５】
次に本実施形態の大きな特徴点であるシャッター７と加熱体８について説明する。まず、本実施形態において、シャッター７及び加熱体８を設けたのは、前述したような成膜開始初期の膜質の劣悪性を解消するためである。
【００１６】
前述したように、発明者は、成膜開始初期の膜質の劣悪性は、成膜開始初期に原料ガスの流量、処理容器１内の圧力及び発熱体４の温度の各成膜条件が安定していないことが原因であると考え、各成膜条件が整ってからシャッター７を開放して薄膜の堆積を開始することにした。
【００１７】
しかし、これら各成膜条件が整った後にシャッター７を開放し、薄膜の堆積を行っても成膜開始初期の膜質の劣悪性は改善されなかった。発明者は更に検討を行い、成膜開始初期の基板９の温度が原因しているのではないかと考えた。つまり、成膜開始時には、シャッター７は発熱体４を基板９に対して光学的に遮蔽する位置から光学的に遮蔽しない位置に移動するので、成膜開始時に基板９の温度は瞬間的に激しく上昇する。基板９はその後熱平衡に達して安定した温度になるものの、シャッター７を開いた直後では基板９の温度は安定せず、この不安定な温度の時間帯に成膜がされるため、上述したような膜質の劣悪性が生じているのではないかと考えた。
【００１８】
このような考えからシャッター７を開いた際に到達するであろう温度に基板９を予め加熱し、シャッター７を開いて加熱を停止し成膜を開始する実験を行った。すると、この実験で作成された膜は、従来見られた膜厚の深いところでの膜質の劣悪性はなく良質な膜であることが判った。
本実施形態の装置はこのような実験の結果を踏まえ、シャッター７とともに加熱体８を設けている。加熱体８は、シャッター７を開放した際に発熱体４からの熱輻射を受け基板９が到達するであろう温度に上昇するのに必要な熱を、シャッター７を開放する前に予め基板９に与えるものである。
【００１９】
シャッター７は、板状の部材であり、基板ホルダー５の上面と平行になるよう設けられている。シャッター７は、発熱体４からの輻射線を透過しないか又は輻射線の透過率が極めて低い材料で形成されており、例えばシリコン又はモリブデン、タングステンもしくはチタン等の高融点金属等で形成されている。
シャッター７の大きさは、基板９の大きさよりも少し大きい。例えば、基板９が直径３００ｍｍの円形（３００ｍｍサイズの半導体ウェーハ）である場合、シャッター７は、直径３００ｍｍ〜４００ｍｍ程度の円板とされる。また、基板９が直径４インチである場合、シャッター７は直径１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度とされる。
【００２０】
シャッター７には、駆動機構７０が設けられている。駆動機構７０は、駆動棒７１と、駆動棒７１に連結された駆動部７２とから主に構成されている。
駆動棒７１は、垂直に延びている部材であり、その上端にシャッター７の周辺部の一カ所が固定されている。駆動棒７１は、処理容器１の底板部を気密に貫通しており、処理容器１外に位置するその下端には、駆動部７２が連結されている。
駆動部７２は、ＤＣ若しくはＡＣのサーボモータ、パルスモータ又はロータリーソレノイド等の回転系の駆動源である。駆動部７２は、駆動棒７１を回転させることで、駆動棒７１を中心としてシャッター７を１８０度円弧運動させるよう構成されている。この円弧運動によってシャッター７が動作し、シャッター７は発熱体４が基板９に対して光学的に遮蔽される位置である閉位置と発熱体４が基板９に対して光学的に遮蔽されない位置である開位置との間を移動するようになっている。この実施形態では、閉位置では、シャッター７の中心軸は基板９及び発熱体４の中心軸と同じになる。
【００２１】
処理容器１には、退避室１２が設けられている。退避室１２は、処理容器１と同じ材料で形成されており、処理容器１に気密に接続されている。退避室１２は、シャッター７を収容できる大きさになっている。この実施形態では、退避室１２内の位置が、シャッター７の開位置となっている。
【００２２】
本実施形態での加熱体８は、熱輻射を与えて基板９を加熱するものである。具体的には、加熱体８は円環状の赤外線ランプであり、断面の中心で見た直径は３００ｍｍ程度である。赤外線ランプの封体は、基板９の汚損防止のため石英ガラス等で形成されている。赤外線ランプは、シャッター７に保持され固定されている。具体的には、円環状の赤外線ランプの複数の箇所が保持具８１によって保持されている。この赤外線ランプには、不図示の電源が設けられている。
【００２３】
本実施形態では、赤外線ランプよりなる加熱体８は、シャッター７が開放された際に発熱体４の熱輻射を受けて基板９が到達するであろう温度（以下、予備加熱温度と呼ぶ。）に上昇するのに必要な熱を与えるよう制御される。予備加熱温度は、例えば１００℃である。この予備加熱温度は、処理容器１内で所定の高温に維持された発熱体４の熱輻射で基板９を加熱する実験を数回行い、基板９が熱平衡に達して温度が安定した際のその温度の平均値により定める。
【００２４】
上述した退避室１２は、加熱体８も収容できるようになっている。具体的には、シャッター７に保持された赤外線ランプよりなる加熱体８は、シャッター７が開位置に移動するとともに退避室１２内に移動し、この退避室１２に収容されるようになっている。
【００２５】
次に、請求項１の方法の発明の説明を兼ねて本実施形態の装置の動作について説明する。
まず、基板９の搬入に支障がないように、シャッター７と加熱体８は退避室１２内に位置している。この状態で、不図示の予備真空室内に基板９を配置して予備真空室及び処理容器１内を所定の圧力まで排気し、ゲートバルブを開けて基板９を処理容器１内に搬入する。基板９は、基板ホルダー５に載置され保持される。基板９が基板ホルダー５に保持されると、駆動機構７０が動作し、シャッター７を移動させて閉位置に位置するとともに、加熱体８を移動させて基板９に熱輻射を与えることが可能な位置に位置させる。
【００２６】
次に、エネルギー供給機構６が発熱体４の通電を開始する。エネルギー供給機構６は、発熱体４の温度を検出する発熱体温度センサ４０の信号に従って通電電力を制御し、発熱体４が所定の高温に維持されるようにする。発熱体４が所定の高温に維持されると、ガス供給系３が動作し、流量調整器３５によって流量を調整しながら原料ガスが処理容器１内に導入される。その後、処理容器１内は排気系２によって所定の圧力に維持される。
【００２７】
一方、赤外線ランプよりなる加熱体８に対しては、不図示の電源により通電が開始され、赤外線ランプが点灯する。この結果、予備加熱温度に上昇するのに必要な熱を予め基板９に与える予備加熱が開始される。基板ホルダー５に設けられた不図示の基板温度センサからの信号により、加熱体８の不図示の電源がフィードバック制御され、基板９が予備加熱温度に維持されるようにする。
【００２８】
処理容器１内の圧力、原料ガスの流量、基板９の温度が所定の値であることを確認した後、駆動機構７０が動作し、シャッター７及び加熱体８を退避室１２に移動させ、シャッター７が開位置に位置する。この結果、発熱体４の表面で変化が生じた原料ガスが効率良く基板９の表面に達し、基板９の表面に所定の薄膜が堆積する。尚、退避室１２への移動と同時に加熱体８の不図示の電源の動作が停止される。
【００２９】
薄膜の厚さが所定の値に達するのに必要な時間が経過した後、ガス供給系３のバルブ３４が閉じられるとともにエネルギー供給機構６の動作が停止される。そして、排気系２が動作して処理容器１内を再度所定の圧力まで排気した後、不図示のゲートバルブが開き、不図示の搬送機構が基板９を処理容器１から取り出す。これで、一連の成膜処理が終了する。基板９が取り出される際、シャッター７と赤外線ランプよりなる加熱体８が退避室１２内に位置しているので、不図示の搬送機構による基板９の取り出しには支障がない。
【００３０】
成膜の具体例について、シリコン窒化膜を作成する場合を例にして説明する。原料ガスとして、モノシランを流量１．２ｃｍ３／分、アンモニアを流量１００ｃｍ３／分の割合で混合して導入する。発熱体４の温度を１８００℃、基板９の温度を３００℃、処理容器１内の圧力を５．０Ｐａに維持して成膜を行うと、１００オングストローム／分程度の成膜速度でシリコン窒化膜の作成が行える。尚、このようなシリコン窒化膜は、保護膜として効果的に利用できる。
【００３１】
上記動作において、シャッター７が閉位置から開位置に移動した際の基板９の温度の変化について図２を用いて説明する。図２は、上記実施形態の装置の動作における基板９の温度変化を示す図である。
上述したように、シャッター７が閉位置に位置した状態で赤外線ランプよりなる加熱体８に通電が開始されると、基板９に与えられる熱は、本質的には加熱体８から与えられる熱輻射による分のみである。この分の熱量をＱ１とする。そして、基板９は、加熱体８から与えられる熱Ｑ１と基板９から失われる熱が等しくなり熱平衡に達する。
【００３２】
次に、シャッター７が開位置になると、発熱体からの熱輻射による分の熱が加わる。この熱をＱ２とする。上述したように、シャッター７が開位置になるのと同時に加熱体８を退避室１２に移動させその動作を停止させているので、それまで基板９に与えられていたＱ１はゼロになる。Ｑ１とＱ２とは等しくなるように加熱体８が制御されているので、結局、シャッター７の開の前後で基板９が受け取る熱量の変化は無い。このため、図２に示すように、シャッター７の開の前後で基板９の温度が変化することがなく、基板９の温度は、成膜の開始から終了までの間に一定に維持される。このため、前述したような成膜開始初期の膜質の劣悪性が解消される。
【００３３】
また、本実施形態では、加熱体８は前述したように熱輻射によって基板９を加熱するものである。輻射加熱の場合、電源をＯＦＦにすることによって瞬間的に加熱を停止させることができる。従って、シャッター７が開になって上記Ｑ２が生じた際に上記Ｑ１を瞬間的にゼロにすることができ、基板９の温度変化の抑制がより効果的に行える。例えば基板ホルダー５にヒータを設けて基板ホルダー５の表面を介して伝導伝達で基板９を加熱することも可能である。しかし、この構成では、瞬間的に加熱を停止することは困難であり、基板９の温度変化を抑制する効果の点で上記構成に劣る。また、加熱体８が熱輻射で基板９を加熱する構成は、シャッター７の開によって発熱体４から熱量Ｑ２が与えられる際のメカニズムと同じメカニズムで熱を与えることによって、上記Ｑ１＝Ｑ２とする制御をより行い易くするという技術的意義も有する。
【００３４】
次に、上述したような発熱体４を利用した成膜のメカニズムについて以下に説明する。発熱体４を利用することは、前述したように成膜時の基板９の温度を低くするためであるが、何故基板９の温度を低くしても成膜が行えるかについては、必ずしも明らかではない。一つのモデルとして、以下のような表面反応が生じていることが考えられる。
【００３５】
図３は、実施形態の装置における成膜の一つの考えられるモデルについて説明する概略図である。同様にシリコン窒化膜を作成する場合を例にすると、導入されたモノシランガスが所定の高温に維持された発熱体４の表面を通過する際、水素分子の吸着解離反応に類似したシランの接触分解反応が生じ、ＳｉＨ３＊及びＨ＊ という分解活性種が生成される。詳細なメカニズムは明かではないが、モノシランを構成する一つの水素がタングステン表面に吸着することで、その水素とシリコンの結合が弱まってモノシランが分解し、タングステン表面への吸着が熱によって解かれてＳｉＨ３＊及びＨ＊ という分解活性種が生成されると考えられる。アンモニアガスにも同様な接触分解反応が生じ、ＮＨ２＊及びＨ＊ という分解活性種が生成される。そして、これらの分解活性種が基板９に到達してシリコン窒化膜の堆積に寄与する。即ち、反応式で示すと、
ＳｉＨ４(g)→ＳｉＨ３＊(g)＋Ｈ＊(g)
ＮＨ３(g)→ＮＨ２＊(g)＋Ｈ＊(g)
ａＳｉＨ３＊(g)＋ｂＮＨ２＊(g)→ｃＳｉＮx(s)
となる。尚、ｇの添え字はガス状態、ｓの添え字は固体状態であることを意味する。
【００３６】
また、発熱体４の作用について、Jan. J. Appl. Pys. Vol.37(1998)pp.3175-3187 の論文で詳細な議論がされている。この論文では、発熱体の温度をパラメータにした成膜速度の傾きが発熱体の材料によって異なることから、発熱体の表面で生じているのは単なる熱分解ではなく触媒作用であるとしている（同 Fig.7参照）。このことから、この種のＣＶＤ法を触媒化学蒸着（ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ＣＶＤ、ｃａｔ−ＣＶＤ）法と呼んでいる。
【００３７】
さらに、本実施形態の装置におけるような成膜方法は、発熱体４の表面での熱電子の作用によるものとの考え方もできる。つまり、高温に維持された発熱体４の表面からは、トンネル効果により熱電子がエネルギー障壁を越えて原料ガスに作用し、この結果、原料ガスが分解したり活性化したりするとの考え方を採ることができる。
【００３８】
本実施形態の装置における成膜のメカニズムについては、上記いずれの考え方も採り得る。また、これらの現象が同時に生じているとの考え方を採ることもできる。いずれの考え方を採るにしても、発熱体４の表面では、原料ガスの分解、活性化、又は、分解及び活性化の双方が生じており、これらいずれかの原料ガスの変化に起因して成膜がされている。そして、このような発熱体４を経由して原料ガスを基板９に到達させることにより、基板９の温度を比較的低くして成膜を行うことができる。
【００３９】
上述した実施形態では、基板９に熱輻射を与えて加熱する加熱体８としては赤外線ランプが使用されたが、レーザー光を照射するものや、セラミックヒータ等でもよい。また、加熱体８の構成として発熱体４と同じ構成を採用してもよい。このようにすると、前述したＱ１＝Ｑ２とする制御はさらに行い易くなる。また、熱輻射でなく熱伝導や対流によって基板９を加熱するものであってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１の方法又は請求項２の装置によれば、成膜開始初期の膜質の劣悪性が解消される。
また、請求項４の発明によれば、上記効果に加え、加熱体は基板に熱輻射を与えて基板を加熱するものであるため、熱輻射の開始と停止を瞬時に行うことができ、加熱の制御が容易である。このため、基板の温度が大きく変化することがなく、成膜開始初期の膜質の劣悪性をさらに解消することができる。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、シャッターの移動と加熱体の移動と行う機構が兼用できるので、装置の構成が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態の化学蒸着装置の構成を説明する正面断面概略図である。
【図２】上記実施形態の装置の動作における基板９の温度変化を示す図である。
【図３】実施形態の装置における成膜の一つの考えられるモデルについて説明する概略図である。
【図４】従来の化学蒸着装置の構成を示す正面断面概略図である。
【符号の説明】
１  処理容器
１２  退避室
２  排気系
３  ガス供給系
４  発熱体
５  基板ホルダー
６  エネルギー供給機構
７  シャッター
７０  駆動機構
７１  駆動棒
７２  駆動部
８  加熱体
９  基板
【図１】
0004377008.tif 000002
【図２】
0004377008.tif 000003
【図３】
0004377008.tif 000004
【図４】
0004377008.tif 000005