JPH07310185A

JPH07310185A - Ｃｖｄガス供給装置

Info

Publication number: JPH07310185A
Application number: JP6098687A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Mizukoshi; 克郎水越; Mikio Hongo; 幹雄本郷; Atsukimi Takada; 敦仁高田; Motonori Kawaji; 幹規河路; Toshio Yamada; 利夫山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】温度に対して不安定なＣＶＤガス材料を、品
質劣化させること無く安定して供給し得るＣＶＤガス供
給装置の提供。【構成】固体または液状のＣＶＤガス材料を収納する
容器と、該容器内のＣＶＤガス材料を設定温度に保つた
めの恒温槽と、ＣＶＤガス材料を加熱してガス化する加
熱手段とを備え、ガス化されたＣＶＤガスを成膜処理を
行う反応容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス供給
装置において、前記恒温槽に前記容器内のＣＶＤガス材
料を冷却して低温保管する冷却手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造等に用い
られるＣＶＤ装置の反応容器に、ＣＶＤガス材料を供給
するＣＶＤガス供給装置に係り、特に、温度に対して不
安定なＣＶＤガス材料を、その品質を劣化させること無
く前記反応容器内に供給するのに好適なＣＶＤガス供給
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化
学気相成長)法は、試料をＣＶＤガス供給装置より供給
されたＣＶＤガス材料雰囲気中に置き、試料に熱あるい
は光等のエネルギーを与えることでＣＶＤガスを分解
し、試料表面に金属膜や絶縁膜等の膜形成を行う方法で
ある。

【０００３】前記形成される膜は、使用するガス材料に
よって多種多様であることから、ガス材料は用途に応じ
て選択して使用される。例えば、Ｍo(ＣＯ)₆からはＭ
o、Ｗ(ＣＯ)₆やＷＦ₆からはＷ、Ａｌ(ＣＨ₃)₃やＡｌ(i-
Ｃ₄Ｈ₉)₃からはＡｌ、といった金属膜が得られる。ま
た、ＳiＨ₄とＮ₂Ｏとの混合ガスやＳi(ＯＣ₂Ｈ₅)₄から
はＳiＯ₂、ＳiＨ₄とＮＨ₃との混合ガスからはＳi₃Ｎ₄、
といった絶縁膜が得られる。

【０００４】また、ＣＶＤ法による膜形成は、ウエハ等
に対する大面積の成膜のみならず、集束したレーザ光あ
るいはイオンビーム等を、局所的に走査して上記金属膜
を試料上に線状に形成することにより、選択的に配線を
付加形成することも可能なことから、レーザ協会会報
第12巻第２号第１頁乃至第６頁(1987年４月発行)等に
おいて述べられている如く、半導体装置の修正等に応用
されている。その場合、最近では、低抵抗を得るために
ＡuやＰt等の貴金属を配線材料とすべく、材料ガスにＡ
u(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂)、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅ＨＦ₆Ｏ₂)、Ｐ
t(ＰＦ₃)₄等の何れかを用い、該材料ガス雰囲気中でレ
ーザ光を照射してＡu配線あるいはＰt配線の形成を行っ
ている例が、Thin Solid Films. 218(1992) 第80頁乃至
94頁あるいはJ.Vac.Sci.Technol. B4(5) Sep/Oct 1986
第1187頁乃至第1191頁等に記載されている。

【０００５】つぎに、ＣＶＤガス供給手段としては、上
記ガス材料のうちＭo(ＣＯ)₆やＷ(ＣＯ)₆等のように、
室温における蒸気圧が低い材料からのＣＶＤガスを反応
容器中に供給する手段として以下のものが知られてい
る。その一つは、特開昭60-196942号公報や特開平１-71
149号公報等にて開示されている如く、ＣＶＤガス材料
を収納した容器及び反応容器までの配管にヒータ及び熱
電対を備え、所定温度まで加熱可能としたものであり、
ＣＶＤガス材料が固体であっても液体であっても使用可
能な例である。

【０００６】また、Ｓi(ＯＣ₂Ｈ₅)₄等のような液体材料
に対しては、該液体材料を収納するバブラーと呼ばれる
収納容器と、該容器内にバブリング用ガスを導入するた
めの配管と、バブリングにより発生したＣＶＤガスを反
応容器中に導入するための取り出し配管と、上記収納容
器を一定温度に保つためにヒータ及び熱電対を備えた恒
温槽を基本構成とするベーパライザーが一般的なＣＶＤ
ガス供給装置として知られている。そして、この様なベ
ーパライザーからのＣＶＤガスの供給圧力を精度良く制
御するために、取り出し配管の温度を収納容器内の液体
材料よりも低く保つ手段と、取り出し配管内に再液化し
た液体材料を排出させる手段とを付加したものが特開平
４-164325号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例におい
て、Ｍo(ＣＯ)₆、Ｗ(ＣＯ)₆、ＷＦ₆、Ａｌ(i-Ｃ
₄Ｈ₉)₃、Ａｌ(ＣＨ₃)₃、ＳiＨ₄、Ｓi(ＯＣ₂Ｈ₅)₄、とい
ったガス材料は、室温中に長時間放置しておいても特に
問題は生じない。むしろ上述の如く、室温における蒸気
圧が低いＣＶＤガス材料に対しては、該材料の収納容器
を加熱して供給の安定化を図っている。

【０００８】しかし上記材料に対し、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅
Ｈ₇Ｏ₂)、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅ＨＦ₆Ｏ₂)、Ｐt(ＰＦ₃)₄等の
貴金属を析出させるためのガス材料は、温度に対して不
安定なものが多く、室温以下、理想としては０℃以下で
の保管を必要としている。そのため、多量の材料を容器
内に収納し、Ｍo(ＣＯ)₆やＷ(ＣＯ)₆等のように長時間
の室温中放置や、加熱を行った場合には、容器中のＣＶ
Ｄガス材料が劣化し、正常な成膜ができなくなる恐れが
あった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
温度に対して不安定なＣＶＤガス材料を、品質を劣化さ
せること無く安定して供給し得るＣＶＤガス供給装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＣＶＤガス供給装置は、固体または液状の
ＣＶＤガス材料を収納する容器と、該容器内のＣＶＤガ
ス材料を設定温度に保つための恒温槽と、ＣＶＤガス材
料を加熱してガス化する加熱手段とを備え、ガス化され
たＣＶＤガスを成膜処理を行う反応容器内に配管を介し
て供給するＣＶＤガス供給装置において、前記恒温槽に
前記容器内のＣＶＤガス材料を冷却して低温保管する冷
却手段を設ける構成にしたものである。

【００１１】ＣＶＤガス材料が液状の場合は、液状のＣ
ＶＤガス材料を収納する容器と、該容器内のＣＶＤガス
材料を設定温度に保つための恒温槽とを備え、ガス化さ
れたＣＶＤガスを成膜処理を行う反応容器内に配管を介
して供給するＣＶＤガス供給装置において、前記容器内
の液状のＣＶＤガス材料をミスト化するための加振手段
と、該ミスト化されたＣＶＤガス材料を導入し、かつ加
熱してガス化するための加熱手段と、前記恒温槽に前記
容器内のＣＶＤガス材料を冷却して低温保管する冷却手
段とを設ける構成にしたものである。

【００１２】そして、前記ＣＶＤガス材料をミスト化す
るための加振手段を、ＣＶＤガス材料を収納する容器に
超音波振動を与える振動子からなる構成にするとよい。

【００１３】また、ＣＶＤガス材料が液状の場合は、液
状のＣＶＤガス材料を収納する容器と、該容器内のＣＶ
Ｄガス材料を設定温度に保つための恒温槽とを備え、ガ
ス化されたＣＶＤガスを成膜処理を行う反応容器内に配
管を介して供給するＣＶＤガス供給装置において、前記
容器内の液状のＣＶＤガス材料をミスト化するための加
振手段と、該ミスト化されたＣＶＤガス材料を導入し、
かつ加熱してガス化するための加熱手段と、前記容器内
に充填したＣＶＤガス材料の残量を振動子により検知す
る残量検知手段と、前記恒温槽に前記容器内のＣＶＤガ
ス材料を冷却して低温保管する冷却手段とを設ける構成
にすることが好ましい。

【００１４】そして、前記ＣＶＤガス材料の残量検知手
段を、振動子への通電電流、またはＣＶＤガス材料の液
面からの反射波をモニタする手段からなる構成にするこ
とがよい。

【００１５】また、前記ＣＶＤガス材料を収納する容器
を、その内壁にフィン状または柱状の突起を形成し、あ
るいはその内壁を波形に形成する構成にしてもよい。

【００１６】また、前記ＣＶＤガス材料の冷却手段を、
ＣＶＤガス材料を収納する容器の周囲に接触させて設け
たペルチェ素子、または冷媒を用いた構成にすることが
望ましい。

【００１７】本発明の局所成膜に好適なＣＶＤガス供給
装置は、容器内に収納された固体または液状のＣＶＤガ
ス材料より発生したＣＶＤガスを、成膜処理を行う反応
容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス供給装置にお
いて、一方の側面をバルブを介設した配管を介して前記
反応容器に接続され、他方の側面をバルブを介設した配
管を介して排気手段に接続されたチャンバと、品質劣化
開始前にほぼ全量消費可能な程度の少量のＣＶＤガス材
料を封入し、前記チャンバの下部にＯリングを介して着
脱可能に装着された密封容器と、前記チャンバ内を移動
可能な開封子を有し該開封子により前記密封容器を大気
から隔離状態で開封する開封手段とを備える構成にした
ものである。

【００１８】そして、前記ＣＶＤガス材料を封入した密
封容器を、ガラスアンプルとし、該ガラスアンプルを収
納した収納容器を介して前記チャンバの下部に装着する
構成にするとよい。

【００１９】また、前記ＣＶＤガス材料を封入した密封
容器を、容器本体、軟性材料または脆性材料からなる中
ブタおよび該中ブタを容器本体に固定するスクリュウー
キャップにより構成された小口容器からなる構成にして
もよい。

【００２０】そして、前記密封容器の中ブタを、各種ゴ
ムまたは樹脂の軟性材料にしても、ガラスまたはセラミ
ックの脆性材料にしてもよい。

【００２１】さらに、前記ＣＶＤガス材料を封入した容
器または該容器を収納した容器を、該容器の少なくとも
その一部に、該容器内のＣＶＤガス材料の残量を外部よ
り視認可能な透明体部を形成した構成にすることが望ま
しい。

【００２２】

【作用】上記構成としたことにより、温度に対して不安
定なＣＶＤガス材料は、その保管時においては冷却手段
により低温管理されているため、温度による品質劣化が
防止される。そして、ＣＶＤガス供給時のみ加熱手段を
用いて上記材料を所定温度に加熱するため、材料の劣化
を最小限に抑制することが可能となる。

【００２３】また、ＣＶＤガス材料保管部とＣＶＤガス
発生部とを分けたことにより、温度に対して不安定なＣ
ＶＤガス材料を、冷却手段により常時低温管理が可能と
なるため温度による品質劣化が防止される。そして、Ｃ
ＶＤガス供給時には加振手段を用いて上記材料をミスト
化し、該ミスト化した材料のみを加熱手段によって気化
せしめるため、ＣＶＤガスの供給量を確保することがで
き、安定して供給することが可能になる。

【００２４】さらに、温度に対して不安定なＣＶＤガス
材料を品質劣化が生ずる前に使いきる程度の比較的少量
をガラスアンプル等の小型容器に封入し、該容器から直
接ＣＶＤガスを発生せしめているため、材料の劣化に対
する配慮は必要無く、且つＣＶＤガス材料の補充も容易
になる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１および図
３を参照して説明する。図１はＣＶＤガス供給装置の全
体構成説明図、図２はＣＶＤガス材料を収納する容器の
変形例を示す図、図３はＣＶＤガス材料を収納する容器
の他の変形例を示す図である。

【００２６】本実施例は、液体状のＣＶＤガス材料１か
ら発生させたＣＶＤガス２を、成膜処理を行う反応容器
１００内に供給するものであり、ＣＶＤガス材料１を低
温保管し、かつ該ガス材料１をミスト化する手段と、該
ミスト化したガス材料１をガス化する手段とから構成さ
れている。

【００２７】図１において、上記した液状のＣＶＤガス
材料１を低温保管し、該ガス材料１をミスト化する手段
は、ＣＶＤガス材料１を収納する容器３、容器３の直下
に設けられて該容器３の温度をモニタするための熱電対
12、容器３の側面に接するように設けられて該容器３内
のＣＶＤガス材料１を冷却するためのペルチェ素子13、
及び容器３に超音波振動を与えてＣＶＤガス材料１をミ
スト化するための振動子14とを備えた恒温槽10から構成
されている。一方、ミスト化したＣＶＤガス材料１をガ
ス化する手段は、内部に複数のフィルタ23で仕切られた
空洞を有し、該空洞の周辺にヒータ21及び熱電対22を配
した気化器20で構成されている。

【００２８】そして、気化器20と反応容器100との間は
配管４により、また、容器３と気化器20との間は、バル
ブ５を介設した配管４によりそれぞれ接続されている。
これらの配管４及びバルブ５には、図示しない熱電対及
びヒータが設けられており、熱電対12及び22、ヒータ2
1、ペルチェ素子13、振動子14と共に図示しない制御部
に接続されている。フィルタ23は配管４を介して気化器
20内に導入されたミスト７を捕らえ、それをヒータ21に
より加熱してガス(蒸気)化するためのものである。この
ため、金網あるいは金属粒子の焼結体等で構成されたも
のが好適であるが、これに限らず、例えば、多数の穴あ
るいはスリットを設けた金属板を複数枚並べて用いても
良く、さらに、これらの間に金属球や金属ウール等を充
填する構成にしても良い。

【００２９】次に、本実施例における反応容器100への
ガス導入手順を説明する。ペルチェ素子13に対しては常
に通電して容器３を冷却し、ガス材料１の保管温度を０
℃ないしそれ以下の低温状態に維持する。この状態で配
管４、バルブ５及び気化器20にそれぞれ設けた各ヒータ
に通電を開始し、所定温度域まで加熱する。所定温度域
に達したならば、振動子14に通電を開始して容器３に10
〜100ｋＨz程度の振動を加える。加振された容器３内の
ＣＶＤガス材料１は、ミスト７となって液面より容器３
中に浮遊するようになる。次いで、バルブ５を開いて浮
遊するミスト７を気化器20内に導入する。導入されたミ
スト７は、気化器20内がヒータ21によりフィルタ23を含
めて加熱されているため、気化器20の内壁及び各フィル
タ23に接することによりガス化しＣＶＤガス２となった
後、配管４を介して反応容器100内に送られて成膜処理
に供せられる。

【００３０】成膜処理終了後は、バルブ５を閉じ、振動
子14への通電を停止する。この状態で反応容器100およ
び気化器20内よりＣＶＤガス２を暫時排気した後、前記
各ヒータへの通電を停止する。これにより、容器３内の
ミスト７は再液化して液中に戻され、前記低温の保管状
態となる。

【００３１】なお、前記成膜終了後の排気が不十分の場
合は、バルブ５以降の気化器20側の配管４及び気化器20
内に、ＣＶＤガス２及びミスト７が再液化して残留し、
次の成膜プロセスに悪影響を与えるが、この様な場合に
は、気化器20と反応容器100との間の配管４に図１に鎖
線で示すバルブ６を設け、該バルブ６とバルブ５との間
の配管４または気化器20に排気手段を設ける構成にして
再液化を防止するか、あるいは、気化器20におけるヒー
タ21をペルチェ素子に変える構成にし、該ペルチェ素子
の極性をＣＶＤガス供給時には加熱状態にし、成膜終了
後はその極性を切り換えて冷却状態とし、この加熱・冷
却の切り換えにより配管４及び気化器20内に残留したＣ
ＶＤガス材料１の劣化を抑制するようにしても良い。こ
の際にも上記バルブ６を設ける。

【００３２】上記第１の実施例においては、ＣＶＤガス
２のみを反応容器100内に供給することについて述べた
が、不活性ガス等をキャリングガスとして、容器３内あ
るいは気化器20内あるいは気化器20とバルブ５との間の
配管４内に導入し、該導入したキャリングガスとＣＶＤ
ガス２とを混合して反応容器100内に供給しても良い。
なお、その場合には前記従来例と同様に、キャリングガ
スの導入配管及びその流量調整の可能なバルブ(もしく
は質量流量コントローラ)を設ける。また、振動子14へ
の通電電流あるいはＣＶＤガス材料１の液面からの反射
波等をモニタする手段を設けることにより、ＣＶＤガス
材料１の残量を検知することが可能となる。

【００３３】上述の如く、第１の実施例は、ＣＶＤガス
材料１の保管部とＣＶＤガス発生部とが分離され、ガス
材料保管部の容器３内は常に低温に維持され、該保管部
よりミスト化してＣＶＤガス発生部に導入したＣＶＤガ
ス材料１のみを気化せしめる構成としたため、温度によ
るＣＶＤガス材料１の劣化を防止することができる。こ
のため、多量のガス材料１を充填しておくことが可能と
なるため、ＣＶＤガス供給装置として長時間の使用が可
能となり、容器３の交換頻度を低減することができる。

【００３４】つぎに図２（ａ）および図２（ａ）のＡ−
Ａ断面図である図２（ｂ）は、上記第１の実施例におけ
る容器３の内周面および底面に、フィン状の突起35a及
び35bを設けた変形例である。この例では、ＣＶＤガス
材料１と容器３との接触面積が大きくなることから熱の
伝達効率が良くなり、所定温度までの加熱・冷却時間を
短縮することができる。なお、この突起の形状は、フィ
ン状に限らず柱状でも良い。

【００３５】さらに図３は、上記第１の実施例における
容器３の側壁および底部を、波形状に形成した変形例で
ある。図に示すように、前記波形状に合わせて整形した
ペルチェ素子13、振動子14等を設けることで、熱や力の
伝達効率が向上する。なお、上記した例は、いずれも容
器３の冷却にペルチェ素子13を用いたが、ペルチェ素子
13に変えて例えば、図１に示すペルチェ素子13を設けた
場所に、同心円状あるいはスパイラル状の配管を設ける
構成にし、或いは容器３の側壁を二重化した構成とし、
それらの内部に液体窒素、アンモニア、冷水、等の各種
冷媒を導入して冷却するようにしても良い。

【００３６】つぎに、本発明の第２の実施例を図４を参
照して説明する。図４はＣＶＤガス供給装置の全体構成
説明図である。図中、図１ないし図３と同符号のもの
は、同じものまたは同機能のものを示す。

【００３７】本実施例は、前記第１の実施例における気
化器２０を使用しない簡易型のＣＶＤガス供給装置の例
である。

【００３８】図４に示すように、本実施例のＣＶＤガス
供給装置は、ＣＶＤガス材料１を収納する容器３と、該
容器３を加熱・冷却するための恒温槽10とにより構成さ
れる。そして、容器３と反応容器100との間には、該反
応容器100内にＣＶＤガス２を導入するための取り出し
用の配管４がバルブ５を介して接続されている。また、
恒温槽10には、容器３の直下に該容器３を加熱するため
のヒータ11及び容器３の温度をモニタするための熱電対
12、容器３の側面に接する様にペルチェ素子13が設けて
ある。これらのヒータ11、熱電対12、ペルチェ素子13
は、いずれも図示していない制御部に接続されている。
また、図示していないが、配管４及びバルブ５にもヒー
タ及び熱電対を設けてあり、同様に制御部に接続されて
いる。

【００３９】次に、本実施例を用いたＣＶＤガス供給に
ついて述べる。先ず、ペルチェ素子13への通電を停止し
て容器３の冷却、すなわち、ＣＶＤガス材料１の冷却を
止める。次いで、ヒータ11への通電を開始し、容器３を
所定温度域まで加熱する。この時、配管４及びバルブ５
も同様に加熱する。容器３、配管４及びバルブ５が所定
温度域に達したならば、バルブ５を開いてＣＶＤガス２
を反応容器100内に導入し、成膜処理を行う。

【００４０】成膜処理中における反応容器100内でのＣ
ＶＤガス２の供給は、ノズルを用いて試料の局所に供給
するか、あるいは配管４の接続口の近くに拡散板等を設
けて反応容器100全体にＣＶＤガス２を供給する等、成
膜の目的に応じて選択・構成して行われる。また、反応
容器100内においては、ＣＶＤガス２を流しながら成膜
を行っても、或いは反応容器100中にＣＶＤガス２を閉
じ込めた状態で成膜を行っても良い。

【００４１】上記成膜処理は、ＣＶＤガス２雰囲気中で
ヒータあるいは赤外線照射により試料を全面あるいは局
所加熱して行う熱ＣＶＤ、あるいは各種レーザ光の何れ
かあるいはそれらを組み合わせ用いたレーザＣＶＤ、あ
るいは電子ビームやイオンビームを用いたエネルギービ
ームＣＶＤ、あるいはＣＶＤガス２雰囲気中でプラズマ
を発生させてＣＶＤガスを分解せしめるプラズマＣＶ
Ｄ、等の何れかにより処理される。

【００４２】成膜処理終了後は、バルブ５を閉じ、ヒー
タ11への通電を停止して容器３、配管４及びバルブ５の
加熱を停止する。次いで、ペルチェ素子13への通電を再
開して容器３をＣＶＤガス材料１の保管温度まで冷却す
る。

【００４３】ここで用い得るＣＶＤガス材料１として
は、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂)、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅Ｈ₄Ｆ₃
Ｏ₂)、Ａu(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅ＨＦ₆Ｏ₂)、Ｐt(ＰＦ₃)₄、(Ｃ₅
ＨＦ₆Ｏ₂)Ｃu・(ＣＨ₃)₃ＳiＣＨ＝ＣＨ₂等の何れかで、
液体でも固体（粉体）でも使用可能である。例えば、Ａ
u(ＣＨ₃)₂(Ｃ₅ＨＦ₆Ｏ₂)を用いた場合、容器３を35〜40
℃に加熱することで133Ｐa程度の蒸気圧が得られ、更に
65〜70℃に加熱することにより1330Ｐa程度の蒸気圧を
得ることができる。従って、用途に応じてＣＶＤガス供
給時の容器３の加熱温度を決定すれば良い。その際、配
管４及びバルブ５の加熱温度は容器３の加熱温度より５
℃程度高めておくことで、配管４及びバルブ５内でのＣ
ＶＤガス材料１の再液化及び再結晶化を防止することが
できる。

【００４４】一方、上記ＣＶＤガス材料１の容器３にお
ける保管温度については、前述したようにできるだけ低
温にすることが望ましいが、上記のとおりペルチェ素子
13を使用したことにより、容器３を０℃以下に容易に冷
却することが可能である。

【００４５】上記実施例においては、ＣＶＤガス２のみ
を反応容器100内に供給する手段について述べたが、不
活性ガス等をキャリングガスとして容器３内に導入し、
該キャリングガスとＣＶＤガス２とを混合して反応容器
100内に供給しても良い。その場合には、従来例と同様
にキャリングガスの導入配管及び流量調整が可能なバル
ブ(もしくは質量流量コントローラ)を容器３に設ける必
要がある。

【００４６】以上の如く、ＣＶＤガス２の反応容器100
内への供給時以外は、ＣＶＤガス材料１を容器３にて低
温に維持しているため、従来例で述べたような温度によ
る劣化は大幅に抑制される。また、ヒータ11に対しても
上記ペルチェ素子13のような冷却手段を設けておくこと
により、容器３の加熱停止、すなわち、ヒータ11への通
電停止と同時に該ヒータ11の冷却手段を動作させること
が可能になり、その結果ヒータ11の余熱を急速に除去す
ることができ、ＣＶＤガス材料１の劣化抑制をさらに向
上させることができる。さらに、上記実施例では容器３
の加熱手段にヒータ11を用いているが、該ヒータ11に変
えてペルチェ素子を用いても良い。これはペルチェ素子
が、通電の極性を反転させると吸熱状態にあった側が発
熱状態に変わる性質を利用するもので、通電の極性の切
り換えのみで加熱・冷却が可能となり、各ペルチェ素子
13への通電を制御することにより容器３の温度分布の制
御等が容易に可能となる。

【００４７】なお、前記第１の実施例において説明した
図２および図３に示す構成は、本実施例においてもその
まま適用可能である。

【００４８】次に、本発明の第３の実施例を図５を参照
して説明する。本実施例の具体的な適用例としては、前
記従来技術で述べたような、ＣＶＤガス雰囲気中におい
て集束したレーザ光あるいはイオンビーム等のエネルギ
ビームを照射し、半導体等の上に局所成膜を行うＣＶＤ
装置が挙げられる。このようなＣＶＤ装置は、大面積成
膜を行う一般的なＣＶＤ装置が使用する量ほどのＣＶＤ
ガスを消費しないため、比較的少量（例えば、数グラ
ム）のＣＶＤガス材料を充填しておいても実用上の問題
は生じない。

【００４９】ここで用いるＣＶＤガス材料１は、固体あ
るいは液体状の何れでもよいが、このガス材料１の比較
的少量を不活性ガス等の雰囲気中で市販のガラスアンプ
ルに封入したものが使用される。ガラスアンプルは、注
射用アンプルのサイズが各種あるように自由にサイズを
選定することができるため、ガラスアンプルに充填する
ＣＶＤガス材料１の容量は、前記局所成膜の長さ、量等
の規模に応じて任意に設定可能である。このため、温度
によるＣＶＤガス材料１の品質劣化が生ずる前に該ガス
材料１を全量消費することでき、ガス材料１の長時間の
保管が不要となることから材料保管に対する温度環境の
配慮を不要とすることができる。なお、ＣＶＤガス材料
１を封入したガラスアンプルは、成膜作業開始前まで０
℃以下にて保管しておく。

【００５０】図５において、チャンバ50の上部には、途
中にネジ部を有するシャフト52を介し、ガラスアンプル
31を開封するための先端にテーパを有する開封子51を接
続したツマミ53が設けられており、該ツマミ53を回転さ
せることで開封子51が上下する。また、下部にはガラス
アンプル31を収納する収納容器55がナット56により固定
されるようになっている。シャフト52とチャンバ50との
間、及び収納容器55とチャンバ50との間には、Ｏリング
54、57を配設してガスのリークを防止している。また、
チャンバ50の一方の側面は、バルブ５ａを介設した配管
４ａにて図示しない反応容器と接続されており、該配管
４ａのチャンバ50とバルブ５ａとの間には、リークバル
ブ５ｂを介設した配管４ｂが接続されて不活性ガス等の
ボンベに接続されている。チャンバ50の他方の側面は、
バルブ５ｃを介設した排気管４ｃにて図示しない真空ポ
ンプ及び除害装置等から構成される排気手段に接続され
ている。排気管４ｃには、ガスのリーク時あるいはＣＶ
Ｄガス供給時のチャンバ50内の圧力をモニタするための
真空計59が設けられている。そして、チャンバ50の上記
両側面のポート部には、ガラスアンプル31の破片等の異
物の浸入防止のためのフィルタ58が設けられている。

【００５１】次に、本実施例のＣＶＤガス供給手順につ
いて述べる。先ず、バルブ５ａ及び５ｃを閉じ、その状
態でリークバルブ５ｂを開き、チャンバ50に不活性ガス
等のリークガスを該チャンバ50内が略大気圧になるまで
導入する。次に、ナット56を緩めて収納容器55を外し、
その中にＣＶＤガス材料１を封入したガラスアンプル31
を納め、再びチャンバ50下部に収納容器55を固定する。
次いで、リークバルブ５ｂを閉じ、バルブ５ｃを開いて
チャンバ55内を排気する。該排気によりチャンバ55内が
所定の圧力に達したならばバルブ５ｃを閉じ、ツマミ53
を回してガラスアンプル31の上部に開封子51を押圧し、
くびれ部を破壊して開封する。この場合、ガラスアンプ
ル31のくびれ部に予め傷を付けておくと開封時に破片を
少なくすることができる。該開封後、一定時間あるいは
所定の圧力に達するまでバルブ５ｃを開きガラスアンプ
ル31内に封入されていた雰囲気ガスを排気する。この
時、ＣＶＤガス材料１から発生したＣＶＤガスも同時に
排気されるが、量が少なく特に問題は無い。次に、バル
ブ５ａを開き配管４ａを介して図示しない反応容器内に
ＣＶＤガスを供給し成膜処理を行う。

【００５２】成膜処理終了後は、一旦バルブ５ａを閉
じ、次の成膜処理までＣＶＤガス供給を遮断する。そし
て、次のＣＶＤガス供給時には、バルブ５ａを開くだけ
でＣＶＤガスを供給することができる。このようにして
ガラスアンプル31内のＣＶＤガス材料１を全て使い終え
たならば、チャンバ50内が略大気圧になるまでリークバ
ルブ５ｂを開きリークガスをチャンバ50内に導入する。
ついでナット56を緩めて収納容器55を外し、空になった
ガラスアンプル31とその破片とを取り出し、新たなガラ
スアンプル31を収納して以後は、上記手順を繰り返す。

【００５３】上述の第３の実施例では、ＣＶＤガス材料
１の品質劣化前に使いきるだけの量をガラスアンプル31
に充填したものを用いているが、ＣＶＤガス材料１を充
填する容器はガラスアンプル31に限定することなく他の
小口容器を用いても良い。

【００５４】つぎに、図６を参照して本発明の第４の実
施例を説明する。本実施例は、ＣＶＤガス材料１を充填
する容器を除いては、前記第３の実施例とほぼ同じ構成
で、少量のＣＶＤガス材料１を使用する例である。図
中、図５と同符号のものは同じものまたは同機能のもの
を示す。

【００５５】以下、第３の実施例と異なっている部分の
みについて説明する。図において、小口容器32は前記ガ
ラスアンプル31に代わるＣＶＤガス材料１の収納容器
で、容器本体と、各種ゴム、フッ素樹脂、シリコン樹脂
等の軟性材料、あるいは、ガラス、セラミック等の脆性
材料からなる中ブタ33と、中央に開口を有するスクリュ
ーキャップ34とにより構成されている。そして、中ブタ
33をスクリューキャップ34で容器本体に固定することに
より、容器本体内に納めたＣＶＤガス材料１を封止して
いる。

【００５６】ここで、脆性材料から成る中ブタ33を用い
る場合には、中ブタ33からのガス材料１のリークを防止
するため、中ブタ33と容器本体上面との間に図示しない
Ｏリング等を設ける必要がある。開封子51は、その先端
部を中ブタ33に貫通させるか、あるいは上記第３の実施
例と同様に中ブタ33を破壊することで、その密封状態を
開封する。一方、上記中ブタ33が軟性材料の場合には、
中ブタ33に容易に突き刺すことができるように図示の如
く先端部分を鋭利に形成したＴ字形配管を用いる。中ブ
タ33が脆性材料の場合には、上記第３の実施例に示した
ものと同じもの、あるいは先端が半球形状のものを用い
る。このような開封子51は、ツマミ53を回すことでシャ
フト52に設けたネジにより、チャンバ50内を上下に移動
する。

【００５７】次に、本実施例によるＣＶＤガスの供給手
順を説明する。固体あるいは液体のＣＶＤガス材料１を
不活性ガス等の雰囲気中であらかじめ封入しておいた小
口容器32をチャンバ50下部に固定後、バルブ５ｃを開い
てチャンバ50内を排気する。チャンバ50内が所定の圧力
に達したならばバルブ５ｃを閉じ、ツマミ53を回して小
口容器32の中ブタ33に開封子51を突き刺し、開封する。
該開封後、一定時間あるいは所定の圧力に達するまでバ
ルブ５ｃを開いて小口容器32内に入っていた封入時の雰
囲気ガスを排気する。この時、ＣＶＤガス材料１から発
生したＣＶＤガスも同時に排気されるが、この場合も量
が少なく特に問題は無い。次に、バルブ５ａを開き配管
４ａを介して図示しない反応容器内にＣＶＤガスを供給
し成膜処理を行う。

【００５８】成膜処理終了後は、一旦バルブ５ａを閉
じ、次の成膜処理までＣＶＤガス供給を遮断する。そし
て、次のＣＶＤガス供給時には、バルブ５ａを開くだけ
でＣＶＤガスを供給することができる。このようにして
小口容器32内のＣＶＤガス材料１を全て使い終えたなら
ば、チャンバ50内が略大気圧になるまでリークバルブ５
ｂを開きリークガスをチャンバ50内に導入する。ついで
ナット56を緩めて小口容器32を取外し、空になった小口
容器32を新たな小口容器32と交換して以後は、上記手順
を繰り返す。

【００５９】上述の第３および第４の実施例は、ＣＶＤ
ガスのみを反応容器内に供給する例を説明したが、前記
第１および第２の実施例と同様に、不活性ガス等をキャ
リングガスとしてチャンバ50内に導入し、キャリングガ
スとＣＶＤガスとを混合して反応容器内に供給すること
も可能である。その場合には、上記リークバルブ５ｂを
流量調整が可能なバルブ(もしくは質量流量コントロー
ラ)に替えるとともに、リークガスをキャリングガスと
しても用い得るガスに変更する。

【００６０】また、ＣＶＤガスの供給量を増すため高い
供給圧が必要な場合は、チャンバ50、ガラスアンプル3
1、小口容器32、配管４ａ、バルブ５ａ等に、前記第２
の実施例の如きヒータ及び熱電対を設けるか、あるいは
前記第１の実施例の如き加振手段及び気化器20を設ける
ことで対処できる。さらに、配管４ａをマニホールド化
して複数本を並列に配置し、それら各配管４ａとチャン
バ50とをバルブを介して接続し、ＣＶＤガス供給源の複
数化を図る構成にしてもよい。これにより、反応容器へ
のＣＶＤガスの導入時間及び容器交換時間の短縮が図れ
るほか、ＣＶＤガス供給ラインの切り換えにより成膜作
業を中断することなく行うことができる。

【００６１】また、前記第３の実施例における収納容器
55、または本実施例における小口容器32において、その
底面あるいは側壁等の一部あるいは全面にガラス等から
成る透明体部を設けておくことにより、ＣＶＤガス材料
１の残量を視認することが可能となる。但し、光に対し
ても不安定なＣＶＤガス材料１を充填した場合には、前
記透明体部に開閉可能な遮光カバー等を設ける。このガ
ス材料１の残量視認の構成は、前記第１および第２の実
施例に対しても適用可能で、その場合には、容器３を収
納する恒温槽10にも残量視認用の窓を設ける。

【００６２】上記第３および第４の実施例は、ＣＶＤガ
ス材料の劣化が生ずる前に、ほぼ全量消費可能な少量の
ＣＶＤガス材料を容器（ガラスアンプル31または小口容
器32）内に封入し、該容器を大気から隔離した状態で開
封する構成としたため、特に材料保管に対する温度上の
配慮を不要とするほか、ＣＶＤガス材料の封入容器の交
換を容易且つ短時間に行うことができる。

【００６３】尚、本発明は、上述のＣＶＤガス材料のみ
ならず、温度に対して不安定なエッチングガスあるいは
ドーピングガス等のプロセスガス材料にも適用可能であ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、少なく
ともＣＶＤガス供給時以外のＣＶＤガス材料は低温状態
にあるため、温度による材料の劣化を抑制することがで
き、温度に対して不安定なＣＶＤガス材料を、その品質
を劣化させること無く安定して供給し得る効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のＣＶＤガス供給装置の
全体構成説明図である。

【図２】図１のＣＶＤガス材料を収納する容器の変形例
を示す図である。

【図３】図１のＣＶＤガス材料を収納する容器の他の変
形例を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例のＣＶＤガス供給装置の
全体構成説明図である。

【図５】本発明の第３の実施例のＣＶＤガス供給装置の
全体構成説明図である。

【図６】本発明の第４の実施例のＣＶＤガス供給装置の
全体構成説明図である。

【符号の説明】

１…ＣＶＤガス材料、２…ＣＶＤガス、３…容器、４…
配管、５，６…バルブ、７…ミスト、10…恒温槽、11…
ヒータ、12…熱電対、13…ペルチェ素子、14…振動子、
20…気化器、21…ヒータ、22…熱電対、23…フィルタ、
31…ガラスアンプル、32…小口容器、33…中ブタ、34…
スクリューキャップ、35ａ，35ｂ…フィン状突起、50…
チャンバ、51…開封子、58…フィルタ、59…真空計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河路幹規東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者山田利夫東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体または液状のＣＶＤガス材料を収納
する容器と、該容器内のＣＶＤガス材料を設定温度に保
つための恒温槽と、ＣＶＤガス材料を加熱してガス化す
る加熱手段とを備え、ガス化されたＣＶＤガスを成膜処
理を行う反応容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス
供給装置において、前記恒温槽に前記容器内のＣＶＤガ
ス材料を冷却して低温保管する冷却手段を設けたことを
特徴とするＣＶＤガス供給装置。
【請求項２】液状のＣＶＤガス材料を収納する容器
と、該容器内のＣＶＤガス材料を設定温度に保つための
恒温槽とを備え、ガス化されたＣＶＤガスを成膜処理を
行う反応容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス供給
装置において、前記容器内の液状のＣＶＤガス材料をミ
スト化するための加振手段と、該ミスト化されたＣＶＤ
ガス材料を導入し、かつ加熱してガス化するための加熱
手段と、前記恒温槽に前記容器内のＣＶＤガス材料を冷
却して低温保管する冷却手段とを設けたことを特徴とす
るＣＶＤガス供給装置。
【請求項３】前記ＣＶＤガス材料をミスト化するため
の加振手段が、ＣＶＤガス材料を収納する容器に超音波
振動を与える振動子からなる請求項２記載のＣＶＤガス
供給装置。
【請求項４】液状のＣＶＤガス材料を収納する容器
と、該容器内のＣＶＤガス材料を設定温度に保つための
恒温槽とを備え、ガス化されたＣＶＤガスを成膜処理を
行う反応容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス供給
装置において、前記容器内の液状のＣＶＤガス材料をミ
スト化するための加振手段と、該ミスト化されたＣＶＤ
ガス材料を導入し、かつ加熱してガス化するための加熱
手段と、前記容器内に充填したＣＶＤガス材料の残量を
振動子により検知する残量検知手段と、前記恒温槽に前
記容器内のＣＶＤガス材料を冷却して低温保管する冷却
手段とを設けたことを特徴とするＣＶＤガス供給装置。
【請求項５】前記ＣＶＤガス材料の残量検知手段が、
振動子への通電電流、またはＣＶＤガス材料の液面から
の反射波をモニタする手段からなる請求項４記載のＣＶ
Ｄガス供給装置。
【請求項６】前記ＣＶＤガス材料を収納する容器が、
その内壁にフィン状または柱状の突起を形成し、あるい
はその内壁を波形に形成されてなる請求項１，２または
４記載のＣＶＤガス供給装置。
【請求項７】前記ＣＶＤガス材料の冷却手段が、ＣＶ
Ｄガス材料を収納する容器の周囲に接触させて設けたペ
ルチェ素子、または冷媒を用いた構成からなる請求項
１，２または４記載のＣＶＤガス供給装置。
【請求項８】容器内に収納された固体または液状のＣ
ＶＤガス材料より発生したＣＶＤガスを、成膜処理を行
う反応容器内に配管を介して供給するＣＶＤガス供給装
置において、一方の側面をバルブを介設した配管を介し
て前記反応容器に接続され、他方の側面をバルブを介設
した配管を介して排気手段に接続されたチャンバと、品
質劣化開始前にほぼ全量消費可能な程度の少量のＣＶＤ
ガス材料を封入し、前記チャンバの下部にＯリングを介
して着脱可能に装着された密封容器と、前記チャンバ内
を移動可能な開封子を有し該開封子により前記密封容器
を大気から隔離状態で開封する開封手段とを備えたこと
を特徴とするＣＶＤガス供給装置。
【請求項９】前記ＣＶＤガス材料を封入した密封容器
が、ガラスアンプルからなり、該ガラスアンプルを収納
した収納容器を介して前記チャンバの下部に装着されて
なる請求項８記載のＣＶＤガス供給装置。
【請求項１０】前記ＣＶＤガス材料を封入した密封容
器が、容器本体、軟性材料または脆性材料からなる中ブ
タおよび該中ブタを容器本体に固定するスクリュウーキ
ャップにより構成された小口容器からなる請求項８記載
のＣＶＤガス供給装置。
【請求項１１】前記密封容器の中ブタが、各種ゴムま
たは樹脂の軟性材料からなる請求項１０記載のＣＶＤガ
ス供給装置。
【請求項１２】前記密封容器の中ブタが、ガラスまた
はセラミックの脆性材料からなる請求項１０記載のＣＶ
Ｄガス供給装置。
【請求項１３】前記ＣＶＤガス材料を封入した容器ま
たは該容器を収納した容器が、該容器の少なくともその
一部に、該容器内のＣＶＤガス材料の残量を外部より視
認可能な透明体部を形成してなる請求項１，２，８，９
または１０記載のＣＶＤガス供給装置。