JPH04369833A - 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜製造方法及び薄膜製造装置Info
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- JPH04369833A JPH04369833A JP3146101A JP14610191A JPH04369833A JP H04369833 A JPH04369833 A JP H04369833A JP 3146101 A JP3146101 A JP 3146101A JP 14610191 A JP14610191 A JP 14610191A JP H04369833 A JPH04369833 A JP H04369833A
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体や固体を気化させ
た原料ガスを用いプラズマＣＶＤ（化学気相堆積）、熱
ＣＶＤ、光ＣＶＤ等の化学気相成長法による薄膜製造方
法及び薄膜製造装置に関する。
た原料ガスを用いプラズマＣＶＤ（化学気相堆積）、熱
ＣＶＤ、光ＣＶＤ等の化学気相成長法による薄膜製造方
法及び薄膜製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液体原料や固体原料を用い例えば
プラズマＣＶＤ等で薄膜形成に使用されるような場合、
そのガス供給装置構成は、一般に図３に示すような構成
を有する。図３において、３１が熱・プラズマ・光等の
エネルギーによる原料ガスの分解による化学気相薄膜成
長のための反応容器で、一般に排気孔３２より真空に排
気される。３３は液体原料や固体原料の容器で、３８の
加熱用ヒータにより容器並びに原料３４を昇温し気化せ
しめる。例えば、酸化タンタル薄膜を形成する場合には
、ＴａＣｌ５ 、ＴａＦ５ 等の固体や、Ｔａ（ＯＣ２
Ｈ５ ）５ 、Ｔａ（ＯＣＨ３ ）５ 等の液体原料
を容器中に入れておけばよい。その蒸気を真空チャンバ
ー内に直接導入するか、Ａｒ・Ｈｅ等の不活性なキャリ
アガスでバブリングを行ない反応ガスとして用いる。３
５はキャリアガスの容器で、配管を通じて液体もしくは
加熱によって液化した中へ導入され、バブリングにより
気化を促進させる。３６の流量制御装置によるキャリア
ガスの流量調節と原料容器加熱の設定により、反応容器
３１への原料の導入量を制御していた。３７はガス導入
孔で、気化させた原料ガスは配管加熱ヒータ３９で保温
され、第２のガス導入孔３８からＯ２ 、Ｎ２ Ｏ等の
酸化用ガスが導入される。これらのガスがプラズマ分解
されて薄膜として基板ホルダー４０上の基板４１に堆積
形成される。
プラズマＣＶＤ等で薄膜形成に使用されるような場合、
そのガス供給装置構成は、一般に図３に示すような構成
を有する。図３において、３１が熱・プラズマ・光等の
エネルギーによる原料ガスの分解による化学気相薄膜成
長のための反応容器で、一般に排気孔３２より真空に排
気される。３３は液体原料や固体原料の容器で、３８の
加熱用ヒータにより容器並びに原料３４を昇温し気化せ
しめる。例えば、酸化タンタル薄膜を形成する場合には
、ＴａＣｌ５ 、ＴａＦ５ 等の固体や、Ｔａ（ＯＣ２
Ｈ５ ）５ 、Ｔａ（ＯＣＨ３ ）５ 等の液体原料
を容器中に入れておけばよい。その蒸気を真空チャンバ
ー内に直接導入するか、Ａｒ・Ｈｅ等の不活性なキャリ
アガスでバブリングを行ない反応ガスとして用いる。３
５はキャリアガスの容器で、配管を通じて液体もしくは
加熱によって液化した中へ導入され、バブリングにより
気化を促進させる。３６の流量制御装置によるキャリア
ガスの流量調節と原料容器加熱の設定により、反応容器
３１への原料の導入量を制御していた。３７はガス導入
孔で、気化させた原料ガスは配管加熱ヒータ３９で保温
され、第２のガス導入孔３８からＯ２ 、Ｎ２ Ｏ等の
酸化用ガスが導入される。これらのガスがプラズマ分解
されて薄膜として基板ホルダー４０上の基板４１に堆積
形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置構成では、流量制御を行なおうとしても
原料ガスが加熱されているため、マスフローコントロー
ラで直接原料ガスを制御できず、キャリアガスの流量調
節と原料容器加熱の設定により、反応炉への原料の導入
量を制御していた。そのため気化器（液体容器）の形状
や容量・原料残量によって流量が変化してしまい、成膜
に再現性がなかった。結果的に超ＬＳＩのキャパシタ形
成プロセスには実用化が難しい状態であった。また大面
積基板を処理する要求から、反応容器の大型化やプラズ
マ電極の大口径化から反応領域に均等に気化した原料ガ
スを供給させる必要があった。そのためには、充分な気
化を必要とし、原料容器や配管系の加熱温度をさらに高
温化する必要が生じ流量制御がさらに難しくなり、生産
装置における実用化を妨げていた。
うな従来の装置構成では、流量制御を行なおうとしても
原料ガスが加熱されているため、マスフローコントロー
ラで直接原料ガスを制御できず、キャリアガスの流量調
節と原料容器加熱の設定により、反応炉への原料の導入
量を制御していた。そのため気化器（液体容器）の形状
や容量・原料残量によって流量が変化してしまい、成膜
に再現性がなかった。結果的に超ＬＳＩのキャパシタ形
成プロセスには実用化が難しい状態であった。また大面
積基板を処理する要求から、反応容器の大型化やプラズ
マ電極の大口径化から反応領域に均等に気化した原料ガ
スを供給させる必要があった。そのためには、充分な気
化を必要とし、原料容器や配管系の加熱温度をさらに高
温化する必要が生じ流量制御がさらに難しくなり、生産
装置における実用化を妨げていた。
【０００４】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、原料ガスの流量を正確に制御し、堆積毎の膜厚分
布を向上させることを目的とする。
ため、原料ガスの流量を正確に制御し、堆積毎の膜厚分
布を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明の薄膜製造方法は、液体または固体原料をガス
化し、このガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気
相堆積させて薄膜を製造する方法において、前記原料を
収納している容器外壁に超音波振動子を設置し、前記原
料の分子が吸収し得る波長の超音波振動を与え、前記振
動子に与える電力を調整することにより、前記ガス化し
た気体の流量を制御することを特徴とする。
、本発明の薄膜製造方法は、液体または固体原料をガス
化し、このガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気
相堆積させて薄膜を製造する方法において、前記原料を
収納している容器外壁に超音波振動子を設置し、前記原
料の分子が吸収し得る波長の超音波振動を与え、前記振
動子に与える電力を調整することにより、前記ガス化し
た気体の流量を制御することを特徴とする。
【０００６】前記構成においては、液体または固体原料
容器に超音波を印加すると同時に、加熱を行ないガス化
した気体の流量を制御することが好ましい。また本発明
の薄膜製造装置は、液体または固体原料をガス化し、こ
のガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気相堆積さ
せて薄膜を製造する装置において、前記原料を収納して
いる容器外壁に、原料をガス化するための超音波振動子
を設置するとともに、前記ガス化する気体の流量を制御
するための振動子に与える電力調整手段を備えたことを
特徴とする。
容器に超音波を印加すると同時に、加熱を行ないガス化
した気体の流量を制御することが好ましい。また本発明
の薄膜製造装置は、液体または固体原料をガス化し、こ
のガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気相堆積さ
せて薄膜を製造する装置において、前記原料を収納して
いる容器外壁に、原料をガス化するための超音波振動子
を設置するとともに、前記ガス化する気体の流量を制御
するための振動子に与える電力調整手段を備えたことを
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の作用は、次のようなものである。まず
薄膜堆積に用いられる液体もしくは固体原料の気化もし
くは液化を介し、さらに気化したガスの化学気相成長過
程による薄膜の堆積工程において、液体原料容器または
液化原料容器を超音波で励振させことによって原料ガス
の温度を高温に昇温する事なく気化させることが可能で
ある。その結果、原料ガスを安定に流量測定でき、さら
に超音波振動子に供給する電力を制御する事により迅速
に制御可能とするものである。結果的に良質な薄膜を制
御性良く、大面積にかつ安定に形成する方法を実現する
作用をもつものである。
薄膜堆積に用いられる液体もしくは固体原料の気化もし
くは液化を介し、さらに気化したガスの化学気相成長過
程による薄膜の堆積工程において、液体原料容器または
液化原料容器を超音波で励振させことによって原料ガス
の温度を高温に昇温する事なく気化させることが可能で
ある。その結果、原料ガスを安定に流量測定でき、さら
に超音波振動子に供給する電力を制御する事により迅速
に制御可能とするものである。結果的に良質な薄膜を制
御性良く、大面積にかつ安定に形成する方法を実現する
作用をもつものである。
【０００８】
【実施例】本発明では従来の原料の加熱気化のみ利用し
た薄膜形成装置または方法とは異なり、化学気相成長過
程による薄膜の堆積工程において薄膜堆積に用いられる
液体もしくは固体原料の液化を介した液体を、その容器
に超音波振動子を設置し、いわゆる超音波で励振させる
ことにより、原料液体もしくは固体原料を液化させた液
体の液面において気化を低温で行ない、さらにその気化
の量を超音波振動子へ供給する電力を調節することによ
り制御性良く流量調整するものである。結果的に良質な
薄膜を制御性良く、大面積にかつ安定に形成するための
装置構成と形成方法を提供するものである。
た薄膜形成装置または方法とは異なり、化学気相成長過
程による薄膜の堆積工程において薄膜堆積に用いられる
液体もしくは固体原料の液化を介した液体を、その容器
に超音波振動子を設置し、いわゆる超音波で励振させる
ことにより、原料液体もしくは固体原料を液化させた液
体の液面において気化を低温で行ない、さらにその気化
の量を超音波振動子へ供給する電力を調節することによ
り制御性良く流量調整するものである。結果的に良質な
薄膜を制御性良く、大面積にかつ安定に形成するための
装置構成と形成方法を提供するものである。
【０００９】本発明においては、液体ガス化容器と薄膜
形成用容器間のガス導入管に電気的流量測定器を配し、
流量が設定流量に合わせ一定となるよう超音波振動子の
出力を制御するための電気的帰還回路を有し、任意の流
量に制御し得るようにすることが好ましい。
形成用容器間のガス導入管に電気的流量測定器を配し、
流量が設定流量に合わせ一定となるよう超音波振動子の
出力を制御するための電気的帰還回路を有し、任意の流
量に制御し得るようにすることが好ましい。
【００１０】また本発明においては、前記液体容器に印
加する超音波の周波数として１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの超
音波振動を与えることが好ましい。以下図面に基づき、
本発明の代表的な一実施例を示す。
加する超音波の周波数として１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの超
音波振動を与えることが好ましい。以下図面に基づき、
本発明の代表的な一実施例を示す。
【００１１】図１は本発明で使用される液体原料ガス化
装置およびそれを用いたガス供給装置と薄膜形成システ
ム構成の概略図である。図１において、１１は薄膜形成
を行なうための反応容器で、排気孔１２より真空に排気
可能な構造を有している。１３は第１のガス導入口で、
本発明の原料供給装置から気化させられた原料ガスを導
入出来るようになっている。１４は液体原料や固体原料
の容器で、１５の加熱用ヒータにより容器並びに原料１
６を直接は気化させず、流量検出器が検出可能な範囲ま
で昇温する。例えば、酸化タンタル薄膜を形成する場合
には、原料１６としてＴａＣｌ５ 、ＴａＦ５ 等の固
体を液化する程度の、例えば１３０℃〜１５０℃の温度
まで、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ 、Ｔａ（ＯＣＨ３
）５ 等の液体原料の場合は、気化しないが流量検出可
能な温度範囲の１５０℃程度まで昇温しておけば良い。 １７は原料容器に超音波振動を伝えるための超音波発生
のための圧電セラミック素子で、原料容器１４をステン
レス等の金属容器としておき、図１のように電極を介し
容器と固定する。ステンレス等の原料容器１４と電極板
１８との間に電圧を印加することにより超音波が発生し
、ステンレス容器に超音波が伝搬される。電極に与える
電力を調節する事により、発生する超音波の出力は変化
し、それによって液体が気化する量が制御可能である。 １９は流量検出器であり、原料容器から発生したガスの
反応容器に導入される流量を直接測定可能である。その
測定値を２０の増幅回路を通し制御信号として高周波電
源２１を通じ超音波振動子へ電力を与え、設定流量とな
るよう電力調整可能にしておくことにより正確な流量制
御が可能となる。２２はＮ２ Ｏ、Ｏ２ 等やそれらの
混合ガス等のガスが導入される第２のガス導入孔であり
、Ｔａ原料ガスと反応室で混合され、各種の分解反応に
より基板ホルダー２３上の基板２４薄膜が形成される。
装置およびそれを用いたガス供給装置と薄膜形成システ
ム構成の概略図である。図１において、１１は薄膜形成
を行なうための反応容器で、排気孔１２より真空に排気
可能な構造を有している。１３は第１のガス導入口で、
本発明の原料供給装置から気化させられた原料ガスを導
入出来るようになっている。１４は液体原料や固体原料
の容器で、１５の加熱用ヒータにより容器並びに原料１
６を直接は気化させず、流量検出器が検出可能な範囲ま
で昇温する。例えば、酸化タンタル薄膜を形成する場合
には、原料１６としてＴａＣｌ５ 、ＴａＦ５ 等の固
体を液化する程度の、例えば１３０℃〜１５０℃の温度
まで、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ 、Ｔａ（ＯＣＨ３
）５ 等の液体原料の場合は、気化しないが流量検出可
能な温度範囲の１５０℃程度まで昇温しておけば良い。 １７は原料容器に超音波振動を伝えるための超音波発生
のための圧電セラミック素子で、原料容器１４をステン
レス等の金属容器としておき、図１のように電極を介し
容器と固定する。ステンレス等の原料容器１４と電極板
１８との間に電圧を印加することにより超音波が発生し
、ステンレス容器に超音波が伝搬される。電極に与える
電力を調節する事により、発生する超音波の出力は変化
し、それによって液体が気化する量が制御可能である。 １９は流量検出器であり、原料容器から発生したガスの
反応容器に導入される流量を直接測定可能である。その
測定値を２０の増幅回路を通し制御信号として高周波電
源２１を通じ超音波振動子へ電力を与え、設定流量とな
るよう電力調整可能にしておくことにより正確な流量制
御が可能となる。２２はＮ２ Ｏ、Ｏ２ 等やそれらの
混合ガス等のガスが導入される第２のガス導入孔であり
、Ｔａ原料ガスと反応室で混合され、各種の分解反応に
より基板ホルダー２３上の基板２４薄膜が形成される。
【００１２】なお、本実施例では酸化タンタルのための
装置構成について述べたが、他の液体原料・液化した固
体原料を使用する薄膜形成のための原料ガス化装置とし
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。
装置構成について述べたが、他の液体原料・液化した固
体原料を使用する薄膜形成のための原料ガス化装置とし
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１３】前記本実施例の効果は次のようなものであ
る。図２に、原料容器の加熱ヒータ温度を１３０℃とし
、従来法としてキャリアガスＨｅを用い、バブリングに
よる原料ガスの供給により酸化タンタル薄膜を形成した
時と、バブリングを行なわず直接原料ガスを測定し制御
しつつ行なった本発明による酸化タンタル薄膜を形成し
た時、複数回異なる基板に同一条件で堆積を行なった場
合の膜厚分布の比較を示す。横軸は堆積回数、縦軸は初
回堆積膜厚で規格化した膜厚値を示している。この図２
から明らかなように、本発明によると堆積毎の膜厚分布
の向上が著しい。
る。図２に、原料容器の加熱ヒータ温度を１３０℃とし
、従来法としてキャリアガスＨｅを用い、バブリングに
よる原料ガスの供給により酸化タンタル薄膜を形成した
時と、バブリングを行なわず直接原料ガスを測定し制御
しつつ行なった本発明による酸化タンタル薄膜を形成し
た時、複数回異なる基板に同一条件で堆積を行なった場
合の膜厚分布の比較を示す。横軸は堆積回数、縦軸は初
回堆積膜厚で規格化した膜厚値を示している。この図２
から明らかなように、本発明によると堆積毎の膜厚分布
の向上が著しい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、薄
膜堆積に用いられる液体もしくは固体原料の気化もしく
は液化原料を収納している容器外壁に超音波振動子を設
置し、前記液体原料の分子が吸収し得る波長の超音波振
動を与え、前記振動子に与える電力を調整することによ
り、原料ガスの温度を高温に昇温することなく気化させ
ることが可能である。その結果、原料ガスを安定に流量
測定でき、さらに超音波振動子に供給する電力を制御す
ることにより迅速に制御可能とするものである。結果的
に良質な薄膜を制御性良く、大面積にかつ安定に形成す
る方法を実現できる。
膜堆積に用いられる液体もしくは固体原料の気化もしく
は液化原料を収納している容器外壁に超音波振動子を設
置し、前記液体原料の分子が吸収し得る波長の超音波振
動を与え、前記振動子に与える電力を調整することによ
り、原料ガスの温度を高温に昇温することなく気化させ
ることが可能である。その結果、原料ガスを安定に流量
測定でき、さらに超音波振動子に供給する電力を制御す
ることにより迅速に制御可能とするものである。結果的
に良質な薄膜を制御性良く、大面積にかつ安定に形成す
る方法を実現できる。
【図１】本発明の一実施例の液体原料ガス化装置を用い
たガス供給装置概略図である。
たガス供給装置概略図である。
【図２】本発明の一実施例の効果を示すために、従来法
による酸化タンタル薄膜を形成した時と本発明による酸
化タンタル薄膜を形成した時の、堆積回数による膜厚変
化分布の比較を示す図である。
による酸化タンタル薄膜を形成した時と本発明による酸
化タンタル薄膜を形成した時の、堆積回数による膜厚変
化分布の比較を示す図である。
【図３】従来の薄膜装置外略図である。
１１ 真空チャンバー
１２ 排気孔
１３ 第１のガス導入孔
１４ 原料容器
１５ 加熱ヒータ
１６ 原料
１７ 圧電セラミックス素子
１８ 電極板
１９ 流量測定器
２０ 増幅回路
２１ 高周波電源
２２ 第２のガス導入孔
２３ 基板ホルダー
２４ 基板
Claims (3)
- 【請求項１】 液体または固体原料をガス化し、この
ガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気相堆積させ
て薄膜を製造する方法において、前記原料を収納してい
る容器外壁に超音波振動子を設置し、前記原料の分子が
吸収し得る波長の超音波振動を与え、前記振動子に与え
る電力を調整することにより、前記ガス化した気体の流
量を制御することを特徴とする薄膜製造方法。 - 【請求項２】 液体または固体原料容器に超音波を印
加すると同時に、加熱を行ないガス化した気体の流量を
制御する請求項１に記載の薄膜製造方法。 - 【請求項３】 液体または固体原料をガス化し、この
ガスにエネルギーを加えて分解しつつ化学気相堆積させ
て薄膜を製造する装置において、前記原料を収納してい
る容器外壁に、原料をガス化するための超音波振動子を
設置するとともに、前記ガス化する気体の流量を制御す
るための振動子に与える電力調整手段を備えたことを特
徴とする薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146101A JPH04369833A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146101A JPH04369833A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369833A true JPH04369833A (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=15400171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146101A Pending JPH04369833A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04369833A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5795399A (en) * | 1994-06-30 | 1998-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device manufacturing apparatus, method for removing reaction product, and method of suppressing deposition of reaction product |
| WO2004019399A1 (ja) * | 2002-08-23 | 2004-03-04 | Tokyo Electron Limited | ガス供給系及び処理システム |
| KR100767296B1 (ko) * | 2006-01-16 | 2007-10-17 | 주식회사 테라세미콘 | 화학기상증착장치의 소스파우더 공급장치 |
| US12590366B2 (en) * | 2022-10-06 | 2026-03-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Canister, precursor transfer system having the same and method for measuring precursor remaining amount thereof |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3146101A patent/JPH04369833A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5795399A (en) * | 1994-06-30 | 1998-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device manufacturing apparatus, method for removing reaction product, and method of suppressing deposition of reaction product |
| WO2004019399A1 (ja) * | 2002-08-23 | 2004-03-04 | Tokyo Electron Limited | ガス供給系及び処理システム |
| US7854962B2 (en) | 2002-08-23 | 2010-12-21 | Tokyo Electron Limited | Gas supply method using a gas supply system |
| KR100767296B1 (ko) * | 2006-01-16 | 2007-10-17 | 주식회사 테라세미콘 | 화학기상증착장치의 소스파우더 공급장치 |
| US12590366B2 (en) * | 2022-10-06 | 2026-03-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Canister, precursor transfer system having the same and method for measuring precursor remaining amount thereof |
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