JP2001073146A - Thin film deposition system and method - Google Patents

Thin film deposition system and method

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JP2001073146A
JP2001073146A JP24492599A JP24492599A JP2001073146A JP 2001073146 A JP2001073146 A JP 2001073146A JP 24492599 A JP24492599 A JP 24492599A JP 24492599 A JP24492599 A JP 24492599A JP 2001073146 A JP2001073146 A JP 2001073146A
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JP
Japan
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electrode
thin film
gas
reaction chamber
nozzle
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JP24492599A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Hironaka
克行 広中
Noriki Bun
範基 文
Chiharu Isobe
千春 磯辺
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deposit a thin oxide film having uniform quality on a substrate large in area, to suppress the generation of particles and to improve the yield by generating the uniform flow of a gaseous starting material on the space between electrodes generating plasma discharge. SOLUTION: This 1st thin film deposition system 1, in which plasma discharge is generated on the space between a 1st electrode 2 and a 2nd electrode 22 arranged in a counter state in a reaction chamber 11 to deposit a thin film, is provided with a nozzle 12 provided with a blow-off port in the reaction chamber 11 for blowing off a gaseous starting material for depositing a thin film in the direction almost parallel to the counter 1st electrode 21 face and 2nd electrode 22 face, and an exhaust port 23 formed on the almost center part of the 1st electrode 21 or 2nd electrode 22 for exhausting the gas in the reaction chamber 11.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜製造装置に関
し、詳しくはプラズマの効果を利用した有機金属化学的
気相成長法で酸化膜を成膜するための薄膜製造装置およ
び薄膜製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus, and more particularly, to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method for forming an oxide film by metal organic chemical vapor deposition utilizing the effect of plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、RFプラズマ放電を利用して薄膜
を基板上に形成するプラズマCVD装置では、一般に原
料ガスが室温で気体であるので放電プラズマが発生する
対向電極のどちらか一方から原料ガスを噴き出させて上
下電極間で分解することで、電極上に設置した基板上に
薄膜を形成する方式が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a plasma CVD apparatus in which a thin film is formed on a substrate by using RF plasma discharge, since the source gas is generally a gas at room temperature, the source gas is supplied from one of the opposite electrodes where discharge plasma is generated. A method is known in which a thin film is formed on a substrate provided on an electrode by ejecting the gas to decompose it between upper and lower electrodes.

【0003】近年、大容量のDRAMや強誘電体メモリ
のキャパシタ材料として注目されている(Ba,Sr)
TiO3 、Pb(Zr,Ti)O3 、SrBi2 (T
a,Nb)2 9 等のCVD原料である有機金属は、常
温で液体もしくは固体であるので、原料をキャリアガス
とともに反応室へ導入する方式のCVD装置では、安定
した組成の制御が困難であった。そこで、有機金属を溶
媒に溶解して液体原料を気化器で瞬間的にガス化する反
応ガス供給システムと成膜室を組み合わせた有機金属化
学的気相成長(以下MOCVDという、MOCVDは M
etal Organic Chemical Vapor Depositionの略)装置が
用いられている。
In recent years, attention has been paid to capacitor materials for large-capacity DRAMs and ferroelectric memories (Ba, Sr).
TiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 , SrBi 2 (T
a, Nb) 2 O 9 and other organic metal which is a CVD raw material is liquid or solid at room temperature. Therefore, it is difficult to control the composition stably with a CVD apparatus in which the raw material is introduced into a reaction chamber together with a carrier gas. there were. Therefore, metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as MOCVD), which combines a reaction gas supply system that dissolves an organic metal in a solvent and gasifies a liquid raw material instantaneously with a vaporizer and a film forming chamber (hereinafter referred to as MOCVD, is called MCVD).
etal Organic Chemical Vapor Deposition) equipment is used.

【0004】その一例を、図8に示す概略構成断面図に
よって説明する。図1に示すように、MOCVD装置2
01は、反応室211の内部に上部電極212と下部電
極213とが対向する状態に設置されている。上部電極
212上部には気化器により気化させた原料ガス(矢印
で示す)を供給するガス供給系(図示せず)が接続され
ていて、かつこの上部電極212はシャワーノズル形状
に構成されている。そのシャワーノズルによってガス供
給系より導入される原料ガスが上部電極212と下部電
極213との間に供給されるようになっている。また、
上部電極212には高周波電源214が接続されてい
る。さらに上部電極212の側周および上部側(下部電
極213とは反対側)を囲むようにシールド板215が
設置されている。
One example will be described with reference to a schematic sectional view shown in FIG. As shown in FIG.
Reference numeral 01 denotes a state where the upper electrode 212 and the lower electrode 213 face each other inside the reaction chamber 211. A gas supply system (not shown) for supplying a source gas (indicated by an arrow) vaporized by a vaporizer is connected to an upper portion of the upper electrode 212, and the upper electrode 212 is formed in a shower nozzle shape. . A raw material gas introduced from a gas supply system is supplied between the upper electrode 212 and the lower electrode 213 by the shower nozzle. Also,
A high frequency power supply 214 is connected to the upper electrode 212. Further, a shield plate 215 is provided so as to surround the side circumference and the upper side (the side opposite to the lower electrode 213) of the upper electrode 212.

【0005】一方、上記下部電極213には成膜が行わ
れる基板301が載置される載置部(図示せず)が形成
されている。また下部電極213の内部には、下部電極
213上に載置される基板301を加熱するための加熱
器216が設置されている。また反応室211の側壁に
は、上記電極間に供給された原料ガスが排気されるガス
排気部217が設けられている。
On the other hand, a mounting portion (not shown) on which the substrate 301 on which a film is to be formed is mounted is formed on the lower electrode 213. A heater 216 for heating the substrate 301 mounted on the lower electrode 213 is provided inside the lower electrode 213. Further, a gas exhaust unit 217 for exhausting the source gas supplied between the electrodes is provided on a side wall of the reaction chamber 211.

【0006】上記説明したようなMOCVD装置201
では、上部、下部電極212、213間に放電プラズマ
を発生させて、そこに供給された原料ガスを放電プラズ
マにより分解して、その分解物を下部電極213上に設
置した基板301上に堆積することで薄膜を形成してい
る。
[0006] MOCVD apparatus 201 as described above
Then, discharge plasma is generated between the upper and lower electrodes 212 and 213, the source gas supplied thereto is decomposed by the discharge plasma, and the decomposed product is deposited on the substrate 301 provided on the lower electrode 213. This forms a thin film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気化器
を備えたガス供給装置を用いても、原料ガスを電極中央
部から噴き出し、反応室の側壁方向より排気する方式で
は、均一なガスの流れを作りだすことが難しく、大面積
に均一に酸化物薄膜を作製することが難しかった。ま
た、排気を、例えば左右対称方向へ排気したとしても、
もしくは上下対称方向へ排気したとしても、均一なガス
の流れを作りだすことは難しい。
However, even if a gas supply device equipped with a vaporizer is used, the method of blowing out the raw material gas from the center of the electrode and exhausting the raw material gas from the side wall of the reaction chamber can provide a uniform gas flow. It was difficult to produce, and it was difficult to uniformly produce an oxide thin film over a large area. Also, even if the exhaust gas is exhausted in a symmetrical direction, for example,
Alternatively, it is difficult to produce a uniform gas flow even if the gas is exhausted in a vertically symmetrical direction.

【0008】さらに、溶液気化法で作製したガスは、ガ
ス配管、混合器、シャワーノズルの各内面に凝着しやす
く、パーティクルの発生の原因となる。そこで、原料ガ
スを導入する配管経路を均一な温度に精密に保持する必
要がある。そのため、ガス配管と電極との接続部分を一
定温度に制御するための構造が複雑になっていた。
Further, the gas produced by the solution vaporization method easily adheres to the inner surfaces of the gas pipe, the mixer, and the shower nozzle, and causes the generation of particles. Therefore, it is necessary to precisely maintain the piping path for introducing the raw material gas at a uniform temperature. Therefore, the structure for controlling the connection between the gas pipe and the electrode to a constant temperature has been complicated.

【0009】また、上部電極をガス噴き出しシャワーノ
ズルと兼用する方式では、プラズマ放電のエネルギーに
よりシャワーノズルの表面が加熱される。そのため、特
定の分解しやすい有機金属のみがシャワーノズル表面で
分解し、トラップされるため、析出する膜組成が変動す
るという問題があった。その結果、精密に膜組成を制御
することは困難であった。また、下部電極上に設置され
た基板上に直接パーティクルが落下するなどの問題があ
り、歩留りを低下させる原因となっていた。
In the method in which the upper electrode is also used as a shower nozzle for blowing out gas, the surface of the shower nozzle is heated by the energy of plasma discharge. Therefore, only a specific easily decomposable organic metal is decomposed and trapped on the shower nozzle surface, so that there is a problem that the composition of the deposited film fluctuates. As a result, it has been difficult to precisely control the film composition. In addition, there is a problem that the particles fall directly on the substrate provided on the lower electrode, which causes a reduction in yield.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた薄膜製造装置および薄膜製造方法
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method for solving the above-mentioned problems.

【0011】すなわち薄膜製造装置は、反応室内に対向
する状態に配置された第1の電極と第2の電極との間に
プラズマ放電を発生させて薄膜を成膜する薄膜製造装置
において、前記反応室内に噴き出し口を設けたもので前
記対向する第1の電極面および前記第2の電極面に対し
てほぼ平行な方向に、薄膜を成膜するための原料ガスを
噴き出すノズルと、前記第1の電極のほぼ中央部もしく
は前記第2の電極のほぼ中央部に形成したもので前記反
応室内のガスが排気される排気口とを備えたものであ
る。
That is, the thin film manufacturing apparatus is configured to generate a plasma discharge between a first electrode and a second electrode arranged in a reaction chamber so as to face each other to form a thin film. A nozzle having a discharge port in a chamber and discharging a source gas for forming a thin film in a direction substantially parallel to the opposed first electrode surface and the second electrode surface; And an exhaust port through which gas in the reaction chamber is exhausted, which is formed substantially at the center of the electrode or at the center of the second electrode.

【0012】また、前記第1の電極および前記第2の電
極のうち基板が設置される電極に対向する電極に複数の
ガス噴き出し孔を備えたシャワーノズルを形成したもの
である。また、前記第1の電極および前記第2の電極の
うち基板が設置される電極の内部に加熱器を備えたもの
である。さらに加熱器を備えた電極に対向する電極の内
部に冷却器を備えたものである。
Further, a shower nozzle having a plurality of gas ejection holes is formed on an electrode of the first electrode and the second electrode opposite to an electrode on which a substrate is provided. Further, a heater is provided inside an electrode of the first electrode and the second electrode on which a substrate is installed. Further, a cooler is provided inside the electrode facing the electrode provided with the heater.

【0013】上記薄膜製造装置では、第1の電極面およ
び第2の電極面に対してほぼ平行な方向に、薄膜を成膜
するための原料ガスを噴き出すノズルを備え、かつ前記
第1の電極のほぼ中央部もしくは前記第2の電極のほぼ
中央部に反応室内のガスが排気される排気口を備えたこ
とから、ノズルより反応室内に供給された原料ガスは第
1、第2の電極面にほぼ平行に流れ、排気口より排出さ
れる。そのため、第1、第2の電極間に、均一な原料ガ
スの流れが作りだされる。
In the above-mentioned thin film manufacturing apparatus, there is provided a nozzle for jetting a source gas for forming a thin film in a direction substantially parallel to the first electrode surface and the second electrode surface, and the first electrode An exhaust port for exhausting the gas in the reaction chamber is provided at a substantially central portion of the first electrode or at a substantially central portion of the second electrode, so that the raw material gas supplied from the nozzle into the reaction chamber is supplied to the first and second electrode surfaces. Flows almost in parallel with the air, and is discharged from the exhaust port. Therefore, a uniform flow of the source gas is created between the first and second electrodes.

【0014】上記薄膜製造装置では、溶液気化法で作製
した原料ガスを供給した場合に、例え、上記ノズル表面
にパーティクルが発生しても、そのパーティクルは原料
ガスとともに流れ、排気口より排気されるため、基板表
面に降り注ぐことがなくなる。その結果、成膜時に清浄
性が確保される。
In the above-mentioned thin film manufacturing apparatus, even when particles are generated on the nozzle surface when the source gas produced by the solution vaporization method is supplied, the particles flow together with the source gas and are exhausted from the exhaust port. Therefore, it does not fall on the substrate surface. As a result, cleanliness is ensured during film formation.

【0015】基板を載置する電極に対向する電極にシャ
ワーノズルを備えた薄膜製造装置によれば、このシャワ
ーノズル27よりガスを噴き出すことにより、反応生成
物が電極表面に付着するのが抑制される。そのため、電
極面より基板上にパーティクルが降り注ぐのが抑制され
る。
According to the thin film manufacturing apparatus having the shower nozzle on the electrode opposite to the electrode on which the substrate is mounted, the gas is blown out from the shower nozzle 27 so that the reaction products are prevented from adhering to the electrode surface. You. Therefore, it is possible to prevent particles from falling from the electrode surface onto the substrate.

【0016】さらに、基板を載置する電極に対向する電
極に冷却器を備えた薄膜製造装置では、冷却器により電
極が冷却されるので、プラズマ放電のエネルギーにより
基板に対向する電極表面の加熱が抑制される。そのた
め、特定の分解しやすい有機金属のみが電極表面で分解
することがなくなるため、析出する膜組成が変動するこ
とがなくなり、所望の組成の成膜が可能になる。また、
冷却器を備えた電極表面にはパーティクルが付着しにく
くなるので、基板上に直接パーティクルが落下すること
もなくなる。
Further, in a thin film manufacturing apparatus provided with a cooler on the electrode facing the electrode on which the substrate is mounted, the electrode is cooled by the cooler, so that the surface of the electrode facing the substrate is heated by the energy of the plasma discharge. Is suppressed. Therefore, only a specific easily decomposable organic metal does not decompose on the electrode surface, so that the composition of the deposited film does not change, and a film having a desired composition can be formed. Also,
Since particles hardly adhere to the surface of the electrode provided with the cooler, the particles do not fall directly on the substrate.

【0017】薄膜製造方法は、反応室内に対向する状態
に配置された第1の電極と第2の電極との間にプラズマ
放電を発生させて薄膜を成膜する薄膜製造方法におい
て、前記第1の電極と第2の電極との間の側方より、前
記第1の電極面および前記第2の電極面に対してほぼ平
行な方向に、前記薄膜を成膜するための原料ガスを供給
するとともに、前記第1の電極のほぼ中央部もしくは前
記第2の電極のほぼ中央部より前記原料ガスを排気する
方法である。
The thin film manufacturing method according to the first aspect of the present invention includes the steps of: generating a plasma discharge between a first electrode and a second electrode arranged in a reaction chamber so as to face each other to form a thin film; A source gas for forming the thin film is supplied from a side between the first electrode and the second electrode in a direction substantially parallel to the first electrode surface and the second electrode surface. And exhausting the source gas from a substantially central portion of the first electrode or a substantially central portion of the second electrode.

【0018】上記薄膜製造方法では、第1、第2の電極
間の側方より第1の電極面および第2の電極面に対して
ほぼ平行な方向に原料ガスを噴き出し、第1の電極のほ
ぼ中央部もしくは第2の電極のほぼ中央部より排気する
ことから、原料ガスは第1、第2の電極面にほぼ平行に
流れる。そのため、第1、第2の電極間に、均一な原料
ガスの流れが作りだされる。また、溶液気化法で作製し
た原料ガスを供給した場合に、たとえ上記ノズル表面に
パーティクルが発生しても、そのパーティクルは原料ガ
スとともに流れ、排気口より排気されるため、基板表面
に降り注ぐことがなくなる。その結果、成膜時に清浄性
が確保される。
In the above-mentioned thin film manufacturing method, a source gas is blown from a side between the first and second electrodes in a direction substantially parallel to the first electrode surface and the second electrode surface, and the first electrode is formed. Since the gas is exhausted from a substantially central portion or a substantially central portion of the second electrode, the source gas flows substantially parallel to the first and second electrode surfaces. Therefore, a uniform flow of the source gas is created between the first and second electrodes. In addition, when a source gas produced by a solution vaporization method is supplied, even if particles are generated on the nozzle surface, the particles flow together with the source gas and are exhausted from an exhaust port, so that the particles may fall onto the substrate surface. Disappears. As a result, cleanliness is ensured during film formation.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の薄膜製造装置に係わる第
1の実施の形態を、図1の概略構成断面図によって説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a thin film manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.

【0020】図1に示すように、第1の薄膜製造装置1
はプラズマCVD装置であり、その反応室11の内部に
は第1の電極21と第2の電極22とが対向する状態に
設置されている。上記第1の電極21にはRF(例えば
13.56MHz)パワーを供給するための高周波電源
31が接続されている。さらに第1の電極21の側周お
よび上部側(第2の電極22とは反対側)を囲むように
シールド板32が設置されている。
As shown in FIG. 1, a first thin film manufacturing apparatus 1
Is a plasma CVD apparatus, in which a first electrode 21 and a second electrode 22 are installed inside a reaction chamber 11 so as to face each other. A high frequency power supply 31 for supplying RF (for example, 13.56 MHz) power is connected to the first electrode 21. Further, a shield plate 32 is provided so as to surround the side periphery and the upper side (the side opposite to the second electrode 22) of the first electrode 21.

【0021】一方、上記第2の電極22には、第1の電
極21と対向する面に、成膜が行われる基板101が載
置される載置部(図示せず)が形成されている。例えば
上記載置部は基板101をクランプするクランプ機構に
より構成されている。もしくは、低温(例えば450℃
以下)成膜を行うものであれば、静電チャックにより構
成されたものであってもよい。
On the other hand, a mounting portion (not shown) for mounting the substrate 101 on which a film is to be formed is formed on a surface of the second electrode 22 facing the first electrode 21. . For example, the placement unit described above is configured by a clamp mechanism that clamps the substrate 101. Alternatively, a low temperature (for example, 450 ° C.
The following may be constituted by an electrostatic chuck as long as the film is formed.

【0022】また第2の電極22の内部には、第2の電
極22上に載置される基板101を加熱するための加熱
器41が設置されている。この加熱器41は、例えば電
熱線で構成され、その電熱線端には、図示はしないが、
電源および温度制御器が接続されている。この温度制御
器は、例えば電圧により加熱器の温度を制御するもので
あってもよく、電流により加熱器の温度を制御するもの
であってもよい。上記加熱源としては、電熱線に限定は
されず、例えば赤外線ランプ加熱装置等を用いることも
可能である。
A heater 41 for heating the substrate 101 mounted on the second electrode 22 is provided inside the second electrode 22. The heater 41 is formed of, for example, a heating wire, and not shown at the heating wire end,
Power supply and temperature controller are connected. The temperature controller may control the temperature of the heater by a voltage, for example, or may control the temperature of the heater by an electric current. The heating source is not limited to a heating wire, and for example, an infrared lamp heating device or the like can be used.

【0023】上記反応室11の側壁には、この反応室1
1内に噴き出し口を設けたもので、気化器(図示せず)
により気化させた薄膜の原料となる原料ガスを上記第
1、第2の電極21、22の各電極面に対してほぼ平行
な方向に噴き出すことができる複数(例えば4つ)のノ
ズル12(12a〜12d)(ただしノズル12bは図
示せず)が点対称となるように反応室11の側壁11S
に設置されている。これらノズル12には、原料ガスを
供給するもので気化器を備えたガス供給系(図示せず)
が接続されている。このノズル12によってガス供給系
より導入される原料ガスが上記第1の電極21と第2の
電極22との間にかつ電極面に対してほぼ平行に供給さ
れるようになっている。
The reaction chamber 1 is provided on the side wall of the reaction chamber 11.
1 with an outlet in it, a vaporizer (not shown)
(E.g., four) nozzles 12 (12a) capable of injecting a raw material gas as a raw material of a thin film vaporized in a direction substantially parallel to the respective electrode surfaces of the first and second electrodes 21 and 22. To 12d) (note that the nozzle 12b is not shown) so that the side wall 11S of the reaction chamber 11 is point-symmetric.
It is installed in. A gas supply system (not shown) for supplying a raw material gas and having a vaporizer is provided for these nozzles 12.
Is connected. The material gas introduced from the gas supply system is supplied by the nozzle 12 between the first electrode 21 and the second electrode 22 and substantially parallel to the electrode surface.

【0024】このように、ノズル12は加熱器41の輻
射熱を受けにくい離れた位置に設置されていることか
ら、ノズル12が過度に加熱されることがなくなるの
で、ノズル12ではパーティクルが発生しにくくなる。
As described above, since the nozzle 12 is installed at a remote position where it is hard to receive the radiant heat of the heater 41, the nozzle 12 is not excessively heated. Become.

【0025】上記ノズル12には、このノズル12を例
えば150℃〜250℃に加熱する加熱手段(図示せ
ず)を設けることが好ましい。この加熱手段としては、
例えば電熱線で構成され、その電熱線端には、図示はし
ないが、電源および温度制御器が接続されている。この
温度制御器は、例えば電圧により電熱線の発熱量を制御
するものであってもよく、電流により電熱線の発熱量を
制御するものであってもよい。上記加熱源としては、電
熱線に限定はされず、例えば赤外線ランプ加熱装置等を
用いることも可能である。また、上記ガス供給系に設け
られる気化器、およびその気化器から上記ノズル12に
至る配管にも例えば150℃〜250℃に加熱する加熱
手段(図示せず)を設けることが好ましい。この加熱手
段も、上記説明したような構成のものを用いることが可
能である。
The nozzle 12 is preferably provided with a heating means (not shown) for heating the nozzle 12 to, for example, 150 ° C. to 250 ° C. As this heating means,
For example, it is constituted by a heating wire, and a power supply and a temperature controller (not shown) are connected to an end of the heating wire. This temperature controller may control, for example, the amount of heat generated by the heating wire by voltage, or may control the amount of heat generated by the heating wire by current. The heating source is not limited to a heating wire, and for example, an infrared lamp heating device or the like can be used. In addition, it is preferable to provide a vaporizer provided in the gas supply system and a heating means (not shown) for heating the pipe to the nozzle 12 from the vaporizer to, for example, 150 ° C. to 250 ° C. As the heating means, it is possible to use one having the configuration described above.

【0026】上記第2の電極22の中央部には、上記第
1、第2の電極21、22間に供給された原料ガスを排
気する排気口23が形成されている。この排気口23に
は、図示はしないが、排気装置、バルブ等が設けられた
排気系が接続されている。それによって、上記ノズル1
2より供給された原料ガスは第1、第2の電極21、2
2間を通り上記排気口23により排気されるようにな
る。このように、原料ガスが流れることから、たとえ、
ノズル12が過度に加熱されて、そのノズル12でパー
ティクルが発生したとしても、原料ガスの流れにそって
パーティクルも流れるので、基板101上にパーティク
ルが降り注ぐことはない。
An exhaust port 23 for exhausting the source gas supplied between the first and second electrodes 21 and 22 is formed at the center of the second electrode 22. Although not shown, an exhaust system provided with an exhaust device, a valve, and the like is connected to the exhaust port 23. Thereby, the nozzle 1
The raw material gas supplied from the first and second electrodes 21 and 2
The air is exhausted by the exhaust port 23 passing between the two spaces. As described above, since the source gas flows,
Even if the nozzles 12 are excessively heated and particles are generated in the nozzles 12, the particles also flow along the flow of the source gas, so that the particles do not fall on the substrate 101.

【0027】上記第2の電極22は、電極間隔を一定に
保つ状態に、すなわち、電極の中心を通り電極面に垂直
なZ軸周り(例えば矢印ア方向)に自転する構成であっ
てもよい。例えば、第2の電極22の下部側中心に回動
軸24を設け、その回動軸24の内部に、排気口23に
連続する排気経路25を形成する。さらに回動軸24を
回動させる駆動部(図示せず)を設けることにより、第
2の電極22を自転させる構成を実現できる。
The second electrode 22 may be configured so as to rotate in a state where the distance between the electrodes is kept constant, that is, around the Z axis passing through the center of the electrode and perpendicular to the electrode surface (for example, in the direction of arrow A). . For example, a rotation shaft 24 is provided at the lower center of the second electrode 22, and an exhaust path 25 continuous with the exhaust port 23 is formed inside the rotation shaft 24. Further, by providing a drive unit (not shown) for rotating the rotation shaft 24, a configuration in which the second electrode 22 rotates on its own can be realized.

【0028】上記説明したような第1の薄膜製造装置1
では、ノズル12より第1、第2の電極21、22間に
原料ガスを供給し、そこに高周波電源31によりRFパ
ワーを印加して放電プラズマを発生させ、そこに供給さ
れた原料ガスを放電プラズマにより分解して、その分解
物を第2の電極22上に設置した基板101上に堆積す
ることで薄膜を形成する。
First thin film manufacturing apparatus 1 as described above
Then, a source gas is supplied from the nozzle 12 between the first and second electrodes 21 and 22, RF power is applied thereto by a high frequency power source 31 to generate discharge plasma, and the supplied source gas is discharged. The thin film is formed by being decomposed by the plasma and depositing the decomposed product on the substrate 101 provided on the second electrode 22.

【0029】次に、上記ノズル12を図2によって説明
する。図2に示すように、上記ノズル12は、ガス入口
12inの断面よりガス出口12outの断面が大き
い、いわゆる拡大管となっている。一例として、ノズル
12の流路断面は矩形を有し、その断面形状は、内部を
流れるガスが層流状態を保つようにガス流入口12in
よりガス出口12out方向に向かって連続的に拡大し
ている。そして吹き出し部12Sはその流路断面の面積
が一定となっていて、その流路長Lは例えばノズル出口
幅Wと同等もしくはそれ以上の長さに形成されている。
またノズル出口高さHはノズル出口幅Wの1/2以下の
長さに形成されている。
Next, the nozzle 12 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the nozzle 12 is a so-called enlarged tube in which the cross section of the gas outlet 12out is larger than the cross section of the gas inlet 12in. As an example, the cross-section of the flow path of the nozzle 12 has a rectangular shape, and the cross-sectional shape thereof is such that the gas flowing through the inside of the gas inlet 12
The gas continuously expands toward the gas outlet 12out. The outlet section 12S has a constant cross-sectional area of the flow path, and the flow path length L is formed to be equal to or longer than the nozzle outlet width W, for example.
Further, the nozzle outlet height H is formed to be not more than half the nozzle outlet width W.

【0030】上記第1の実施の形態では、図3に示すよ
うに、ノズル12(12a、12b、12c、12d)
が点対称となるように反応室11の側壁11Sの4か所
に設けたが、ノズル12の設置数は2か所以上でかつ点
対称となる位置に設けることが好ましい。すなわち、ノ
ズル12より噴き出される矢印Gで示すガスの流れが各
ノズル12より電極間に拡がり排気口23に向かってス
ムースに流れかつ電極間で均一な流れとなるように、上
記ノズル12は設けられる。ただし、基板101が載置
される第2の電極22が例えば矢印カ方向に自転する構
成であれば、ノズル12は1か所に設置されたものであ
ってもよい。なお、排気口23は、ここで図示したよう
に、複数の小口23sから構成されていてもよい。ま
た、第2の電極22の自転方向は逆方向でもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the nozzles 12 (12a, 12b, 12c, 12d)
Are provided at four locations on the side wall 11S of the reaction chamber 11 so as to be point-symmetrical, but it is preferable that the number of nozzles 12 is two or more and provided at a location that is point-symmetrical. That is, the nozzles 12 are provided so that the gas flow indicated by the arrow G ejected from the nozzles 12 spreads from the nozzles 12 between the electrodes, smoothly flows toward the exhaust port 23, and has a uniform flow between the electrodes. Can be However, as long as the second electrode 22 on which the substrate 101 is mounted rotates in the direction of the arrow, for example, the nozzle 12 may be provided at one location. Note that the exhaust port 23 may be composed of a plurality of small ports 23s as shown here. Further, the rotation direction of the second electrode 22 may be reverse.

【0031】次に、薄膜製造方法の実施の形態を、一例
として、上記第1の薄膜製造装置1を用いて強誘電体の
SrBi2 Ta2 9 薄膜を作製する場合で説明する。
Next, an embodiment of a thin film manufacturing method will be described by way of example, in which a ferroelectric SrBi 2 Ta 2 O 9 thin film is manufactured using the first thin film manufacturing apparatus 1 described above.

【0032】シリコン基板上に熱酸化膜のSiO2 膜を
例えば300nmの厚さに成膜した後、スパッタリング
によりチタン膜を例えば30nmの厚さに形成し、さら
にその上にキャパシタの下部電極となる白金膜を例えば
200nmの厚さに形成する。このように成膜した基板
101を上記説明した第1の薄膜製造装置1の反応室1
1内に設置した第2の電極22上に載置する。その時の
基板設置部となる第2の電極22は、加熱器41によっ
て、例えば200℃〜450℃程度に加熱されている。
After a thermal oxide film of SiO 2 is formed to a thickness of, for example, 300 nm on a silicon substrate, a titanium film is formed to a thickness of, for example, 30 nm by sputtering, and further serves as a lower electrode of a capacitor. A platinum film is formed to a thickness of, for example, 200 nm. The substrate 101 formed as described above is placed on the reaction chamber 1 of the first thin film manufacturing apparatus 1 described above.
The first electrode 22 is placed on the second electrode 22 disposed in the first electrode 22. At this time, the second electrode 22 serving as the substrate installation portion is heated by the heater 41 to, for example, about 200 ° C. to 450 ° C.

【0033】そして反応室11内にBi(C
6 5 3 、Sr(THD)2 ・テトラグリム、Ta
(i−OC3 7 4 THDの各有機金属を所定の濃度
でTHF(テトラヒドロフラン)溶媒中に溶解した液体
ソースを所定の割合で混合し、その混合液を200℃に
保持した気化器(図示せず)内でガス化する。そしてガ
ス化した混合気体をキャリアガスのアルゴン(例えば流
量を200sccmとする)とともに反応室方向に搬送
し、反応室11の前段で酸素(例えば流量を200sc
cmとする)を混合して、反応室11内に導入する。そ
して反応室11内が13.3Pa〜40.0Pa程度に
なるように排気口23より排気し、RF電源31のRF
パワーを300Wに設定して、第1、第2の電極21、
22間にプラズマ放電を発生させて、基板101上に薄
膜を形成させる。
Then, Bi (C
6 H 5) 3, Sr ( THD) 2 · tetraglyme, Ta
A liquid source obtained by dissolving each organic metal of (i-OC 3 H 7 ) 4 THD at a predetermined concentration in a THF (tetrahydrofuran) solvent is mixed at a predetermined ratio, and the mixed solution is kept at 200 ° C. in a vaporizer ( (Not shown). Then, the gasified mixed gas is transported toward the reaction chamber together with the carrier gas of argon (for example, at a flow rate of 200 sccm), and oxygen (for example, at a flow rate of 200 sc
cm) and introduced into the reaction chamber 11. Then, air is exhausted from the exhaust port 23 so that the inside of the reaction chamber 11 becomes about 13.3 Pa to 40.0 Pa.
The power is set to 300 W and the first and second electrodes 21,
A plasma discharge is generated between the substrates 22 to form a thin film on the substrate 101.

【0034】その後、得られた薄膜を、700℃の常圧
の酸素雰囲気中で1時間の熱処理を行う。その結果、例
えば100nmの厚さのSrx Biy Ta2.0 w
(ただし、x、y、wは、0.6≦x≦1.2、1.7
≦y≦2.5、w=9±d、0≦d≦1.0とする)が
得られた。そしてスパッタリングにより上記Srx Bi
y Ta2.0 w 膜上に上部電極となる白金膜を例えば1
00nmの厚さに形成する。その後、725℃の酸素雰
囲気中で1時間の熱処理を行う。
Thereafter, the obtained thin film is subjected to a heat treatment for one hour in an oxygen atmosphere at a normal pressure of 700 ° C. As a result, for example, a 100 nm thick Sr x Bi y Ta 2.0 O w film (where x, y, and w are 0.6 ≦ x ≦ 1.2, 1.7)
≦ y ≦ 2.5, w = 9 ± d, and 0 ≦ d ≦ 1.0). Then, the above Sr x Bi by sputtering
A platinum film to be an upper electrode is formed on the y Ta 2.0 O w
It is formed to a thickness of 00 nm. Thereafter, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 725 ° C. for one hour.

【0035】上記のようにして形成した強誘電体キャパ
シタのP−Vヒステリシスを測定したところ、2Pr=
10μC/cm2 〜22μC/cm2 、2Ec=100
kV/cm〜150kV/cmという良好なる値が得ら
れた。
The PV hysteresis of the ferroelectric capacitor formed as described above was measured.
10μC / cm 2 ~22μC / cm 2 , 2Ec = 100
Good values of kV / cm to 150 kV / cm were obtained.

【0036】次に、本発明の薄膜製造装置に係わる第2
の実施の形態を、図4の概略構成断面図によって説明す
る。図4では、前記図1によって示した構成部品と同様
のものには同一符号を付与して示す。
Next, a second thin film manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
Will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0037】図4に示すように、第2の薄膜製造装置2
では、反応室11内の下部側に第1の電極21が設置さ
れ、反応室11内の上部側に第2の電極22が設置さ
れ、上記第1の電極21に13.56MHzの高周波を
印加する高周波電源31が接続されているとともに、上
記基板101が保持される第2の電極22に例えば25
0kHzの低周波を印加する低周波電源33が接続され
ている。この構成では、第1の電極21に排気口23が
形成される。また第1の電極21の側周および下面側に
はシールド板32が設置される。このように、低周波電
源33を接続したことにより、第1、第2の電極21、
22間に均一なプラズマとコントロール可能な低エネル
ギーのイオンボンバードメントを発生させることで、膜
のステップカバリッジ、膜のストレス、膜密度等の膜質
が改善される。
As shown in FIG. 4, the second thin film manufacturing apparatus 2
In the first embodiment, a first electrode 21 is provided on a lower side in the reaction chamber 11, a second electrode 22 is provided on an upper side in the reaction chamber 11, and a high frequency of 13.56 MHz is applied to the first electrode 21. The high-frequency power supply 31 is connected to the second electrode 22 on which the substrate 101 is held.
A low frequency power supply 33 for applying a low frequency of 0 kHz is connected. In this configuration, an exhaust port 23 is formed in the first electrode 21. Further, a shield plate 32 is provided on the side periphery and the lower surface of the first electrode 21. As described above, by connecting the low-frequency power supply 33, the first and second electrodes 21 and
By generating uniform plasma and controllable low-energy ion bombardment between the layers 22, film quality such as film step coverage, film stress, and film density are improved.

【0038】その他の構成は前記第1の実施の形態で説
明したのと同様であり、第2の電極22の内部には保持
される基板101を加熱する加熱器41が内蔵されてい
る。また上記反応室11の側壁には、この反応室11内
に噴き出し口を設けたもので、気化器(図示せず)によ
り気化させた薄膜の原料となる原料ガスを上記第1、第
2の電極21、22の各電極面に対してほぼ平行な方向
に噴き出すことができる複数(例えば4つ)のノズル1
2(12a〜12d)(ただしノズル12bは図示せ
ず)が点対称となるように反応室11の側壁11Sに設
置されている。これらノズル12には、原料ガスを供給
するガス供給系(図示せず)が接続されている。このノ
ズル12によってガス供給部より導入される原料ガスが
上記第1の電極21と第2の電極22との間にかつ電極
面に対してほぼ平行に供給されるようになっている。
The other structure is the same as that described in the first embodiment. A heater 41 for heating the substrate 101 held inside the second electrode 22 is built in. The side wall of the reaction chamber 11 is provided with a blow-out port in the reaction chamber 11 so that a raw material gas to be a raw material of a thin film vaporized by a vaporizer (not shown) is supplied to the first and the second. A plurality of (for example, four) nozzles 1 that can be ejected in a direction substantially parallel to each electrode surface of the electrodes 21 and 22
2 (12a to 12d) (the nozzle 12b is not shown) is installed on the side wall 11S of the reaction chamber 11 so as to be point-symmetric. These nozzles 12 are connected to a gas supply system (not shown) for supplying a source gas. The material gas introduced from the gas supply unit by the nozzle 12 is supplied between the first electrode 21 and the second electrode 22 and substantially parallel to the electrode surface.

【0039】このように、ノズル12は加熱器41の輻
射熱を受けにくい離れた位置に設置されていることか
ら、ノズル12が過度に加熱されることがなくなるの
で、ノズル12ではパーティクルが発生しにくくなる。
As described above, since the nozzle 12 is installed at a remote position where it is hard to receive the radiant heat of the heater 41, the nozzle 12 is not excessively heated. Become.

【0040】上記ノズル12、上記気化器およびその気
化器から上記ノズル12に至る配管にも、前記説明した
のと同様なる加熱手段(図示せず)を設けることが好ま
しい。
The nozzle 12, the vaporizer, and the piping from the vaporizer to the nozzle 12 are preferably provided with the same heating means (not shown) as described above.

【0041】また上記排気口23には、図示はしない
が、排気装置、バルブ等が設けられた排気系が接続され
ている。それによって、上記ノズル12より供給された
原料ガスは第1、第2の電極21、22間を通り上記排
気口23により排気されるようになる。このように、原
料ガスが流れることから、たとえ、ノズル12が加熱さ
れて、そのノズル12でパーティクルが発生したとして
も、原料ガスの流れにそってパーティクルも流れるの
で、基板101上にパーティクルが降り注ぐことはな
い。
Although not shown, the exhaust port 23 is connected to an exhaust system provided with an exhaust device, a valve, and the like. As a result, the source gas supplied from the nozzle 12 passes through the space between the first and second electrodes 21 and 22 and is exhausted by the exhaust port 23. As described above, since the source gas flows, even if the nozzle 12 is heated and particles are generated in the nozzle 12, the particles also flow along the flow of the source gas, so that the particles fall on the substrate 101. Never.

【0042】さらに上記第2の電極22は、電極間隔を
一定に保つ状態に、すなわち、電極の中心を通り電極面
に垂直なZ軸周り(例えば矢印イ方向)に自転する構成
であってもよい。例えば、第2の電極22の上部側中心
に回動軸26を設け、その回動軸26を回動させる駆動
部(図示せず)を設けることにより、第2の電極22を
自転させる構成を実現できる。
Furthermore, the second electrode 22 may be configured to keep the electrode interval constant, that is, to rotate around the Z axis passing through the center of the electrode and perpendicular to the electrode surface (for example, in the direction of arrow A). Good. For example, a configuration in which a rotating shaft 26 is provided at the center of the upper side of the second electrode 22 and a driving unit (not shown) for rotating the rotating shaft 26 is provided, so that the second electrode 22 rotates on its own axis. realizable.

【0043】次に、本発明の薄膜製造装置に係わる第3
の実施の形態を、図5の概略構成断面図によって説明す
る。図5では、前記図1によって示した構成部品と同様
のものには同一符号を付与して示す。
Next, the third embodiment of the thin film manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0044】図5に示すように、第3の薄膜製造装置3
は、前記図1によって説明した薄膜製造装置において、
第1の電極21にシャワーノズル43を設けたものであ
り、その他の構成は、前記第1の薄膜製造装置1と同様
である。
As shown in FIG. 5, a third thin film manufacturing apparatus 3
Is a thin film manufacturing apparatus described with reference to FIG.
The shower nozzle 43 is provided on the first electrode 21, and the other configuration is the same as that of the first thin film manufacturing apparatus 1.

【0045】すなわち、その反応室11の内部には第1
の電極21と第2の電極22とが対向する状態に設置さ
れている。上記第1の電極21にはRF(例えば13.
56MHz)パワーを印加するための高周波電源31が
接続されている。さらに第1の電極21の側周および上
部側(第2の電極22とは反対側)を囲むようにシール
ド板32が設置されている。
That is, the first inside of the reaction chamber 11
The electrode 21 and the second electrode 22 face each other. The first electrode 21 has an RF (for example, 13.
A high frequency power supply 31 for applying power (56 MHz) is connected. Further, a shield plate 32 is provided so as to surround the side periphery and the upper side (the side opposite to the second electrode 22) of the first electrode 21.

【0046】上記第1の電極21には、この第1の電極
21の下面よりガスを噴き出す複数のガス噴き出し孔4
4を形成したシャワーノズル43が形成されている。そ
のシャワーノズル43によってガス供給部(図示せず)
より導入されるアルゴン等のキャリアガス〔例えばアル
ゴン(Ar)、ヘリウム(He)等の希ガス〕もしくは
酸素(O2 )、窒素(N2 )、塩素(Cl2 )、塩化ホ
ウ素(BCl3 )、トリフルオロメタン(CHF3 )、
フッ化エタン(C2 6 )等の有機金属以外の原料ガス
が上記第1の電極21と第2の電極22との間に供給さ
れるようになっている。上記ガスのうち、塩素(C
2 )、塩化ホウ素(BCl3 )、トリフルオロメタン
(CHF3 )、フッ化エタン(C2 6 )等のガスはク
リーニングガスとして反応室11の内部をクリーニング
する際に用いることもできる。
The first electrode 21 has a plurality of gas ejection holes 4 for ejecting gas from the lower surface of the first electrode 21.
4 is formed. A gas supply unit (not shown) by the shower nozzle 43
Carrier gas [e.g., a rare gas such as argon (Ar) or helium (He)] or oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), chlorine (Cl 2 ), or boron chloride (BCl 3 ). , Trifluoromethane (CHF 3 ),
A source gas other than the organic metal such as ethane fluoride (C 2 F 6 ) is supplied between the first electrode 21 and the second electrode 22. Of the above gases, chlorine (C
l 2 ), boron chloride (BCl 3 ), trifluoromethane (CHF 3 ), ethane fluoride (C 2 F 6 ) and the like can be used as a cleaning gas when cleaning the inside of the reaction chamber 11.

【0047】一方、上記第2の電極22には、第1の電
極21と対向する面に、成膜が行われる基板101が載
置される載置部(図示せず)が形成されている。例えば
上記載置部は基板101をクランプするクランプ機構に
より構成されている。もしくは、低温(例えば450℃
以下)成膜を行うものでああれば、静電チャックにより
構成されたものであってもよい。
On the other hand, a mounting portion (not shown) for mounting the substrate 101 on which a film is to be formed is formed on a surface of the second electrode 22 facing the first electrode 21. . For example, the placement unit described above is configured by a clamp mechanism that clamps the substrate 101. Alternatively, a low temperature (for example, 450 ° C.
The following may be constituted by an electrostatic chuck as long as the film is formed.

【0048】また第2の電極22の内部には、第2の電
極22上に載置される基板101を加熱するための加熱
器41が設置されている。この加熱器41は、前記第1
の実施の形態で説明したのと同様の構成のものである。
A heater 41 for heating the substrate 101 mounted on the second electrode 22 is provided inside the second electrode 22. The heater 41 is connected to the first
It has the same configuration as that described in the embodiment.

【0049】なお、第2の電極22には、低周波電力
(例えば250kHz)を印加する低周波電源(図示せ
ず)を接続してもよい。
The second electrode 22 may be connected to a low-frequency power supply (not shown) for applying low-frequency power (for example, 250 kHz).

【0050】上記反応室11の側壁には、この反応室1
1内に噴き出し口を設けたもので、気化器(図示せず)
により気化させた薄膜の原料となる原料ガスを上記第
1、第2の電極21、22の各電極面に対してほぼ平行
な方向に噴き出すことができる複数(例えば4つ)のノ
ズル12(12a〜12d)(ただしノズル12bは図
示せず)が点対称となるように反応室11の側壁11S
に設置されている。上記ノズル12は、例えば前記図2
によって説明したような構成のものからなり、これらノ
ズル12には、原料ガスを供給するもので気化器を備え
たガス供給系(図示せず)が接続されている。このノズ
ル12によってガス供給系より導入される原料ガスが上
記第1の電極21と第2の電極22との間にかつ電極面
に対してほぼ平行に供給されるようになっている。
On the side wall of the reaction chamber 11, the reaction chamber 1
1 with an outlet in it, a vaporizer (not shown)
(E.g., four) nozzles 12 (12a) capable of injecting a raw material gas as a raw material of a thin film vaporized in a direction substantially parallel to the respective electrode surfaces of the first and second electrodes 21 and 22. To 12d) (note that the nozzle 12b is not shown) so that the side wall 11S of the reaction chamber 11 is point-symmetric.
It is installed in. The nozzle 12 is, for example, as shown in FIG.
These nozzles 12 are connected to a gas supply system (not shown) for supplying a raw material gas and having a vaporizer. The material gas introduced from the gas supply system is supplied by the nozzle 12 between the first electrode 21 and the second electrode 22 and substantially parallel to the electrode surface.

【0051】このように、ノズル12は加熱器41の輻
射熱を受けにくい離れた位置に設置されていることか
ら、ノズル12が過度に加熱されることがなくなるの
で、ノズル12ではパーティクルが発生しにくくなる。
As described above, since the nozzle 12 is installed at a remote position where it is hard to receive the radiant heat of the heater 41, the nozzle 12 is not excessively heated. Become.

【0052】上記ノズル12、気化器およびその気化器
からノズル12に至る配管には、前記第1の実施の形態
で説明したのと同様の加熱手段(図示せず)を設けるこ
とが好ましい。
The nozzle 12, the vaporizer, and the piping from the vaporizer to the nozzle 12 are preferably provided with the same heating means (not shown) as described in the first embodiment.

【0053】上記第2の電極22の中央部には、上記第
1、第2の電極21、22間に供給された原料ガスを排
気する排気口23が形成されている。この排気口23に
は、図示はしないが、排気装置、バルブ等が設けられた
排気系が接続されている。それによって、上記ノズル1
2より供給された原料ガスは第1、第2の電極21、2
2間を通り上記排気口23により排気されるようにな
る。このように、原料ガスが流れることから、たとえ、
ノズル12が過度に加熱されて、そのノズル12でパー
ティクルが発生したとしても、原料ガスの流れにそって
パーティクルも流れるので、基板101上にパーティク
ルが降り注ぐことはない。
An exhaust port 23 for exhausting the source gas supplied between the first and second electrodes 21 and 22 is formed at the center of the second electrode 22. Although not shown, an exhaust system provided with an exhaust device, a valve, and the like is connected to the exhaust port 23. Thereby, the nozzle 1
The raw material gas supplied from the first and second electrodes 21 and 2
The air is exhausted by the exhaust port 23 passing between the two spaces. As described above, since the source gas flows,
Even if the nozzles 12 are excessively heated and particles are generated in the nozzles 12, the particles also flow along the flow of the source gas, so that the particles do not fall on the substrate 101.

【0054】さらに、第1の電極21にシャワーノズル
43が形成されているので、このシャワーノズル43よ
りガスを噴き出すことにより、反応生成物が第1の電極
21の表面に付着することが抑制される。そのため、第
1の電極21の電極面より基板101上にパーティクル
が降り注ぐことが抑制されるので、クリーニングの頻度
を低減することが可能になる。
Further, since the shower nozzle 43 is formed on the first electrode 21, by blowing gas from the shower nozzle 43, the reaction products are prevented from adhering to the surface of the first electrode 21. You. Therefore, particles are prevented from falling onto the substrate 101 from the electrode surface of the first electrode 21, so that the frequency of cleaning can be reduced.

【0055】また、前記第1の実施の形態で説明したの
と同様に、上記第2の電極22は、電極間隔を一定に保
つ状態に、すなわち、電極の中心を通り電極面に垂直な
Z軸周り(例えば矢印ア方向)に自転する構成であって
もよい。例えば、第2の電極22の下部側中心に回動軸
24を設け、その回動軸24の内部に、排気口23に連
続する排気経路25を形成する。さらに回動軸24を回
動させる駆動部(図示せず)を設けることにより、第2
の電極22を自転させる構成を実現できる。
Further, as described in the first embodiment, the second electrode 22 is kept in a state where the distance between the electrodes is kept constant, that is, the Z electrode which passes through the center of the electrode and is perpendicular to the electrode surface. It may be configured to rotate around an axis (for example, in the direction of arrow A). For example, a rotation shaft 24 is provided at the lower center of the second electrode 22, and an exhaust path 25 continuous with the exhaust port 23 is formed inside the rotation shaft 24. Further, by providing a driving unit (not shown) for rotating the rotating shaft 24, the second
Can be realized.

【0056】上記説明したような第3の薄膜製造装置3
では、ノズル12より第1、第2の電極21、22間に
原料ガスを供給し、それと同時にシャワーノズル43よ
り例えばアルゴンガスを噴き出させる。そして、高周波
電源31によりRFパワーを印加して電極間に放電プラ
ズマを発生させ、供給された原料ガスを放電プラズマに
より分解して、その分解物を第2の電極22上に設置し
た基板101上に堆積することで薄膜を形成する。
The third thin film manufacturing apparatus 3 as described above
Then, the raw material gas is supplied between the first and second electrodes 21 and 22 from the nozzle 12, and at the same time, for example, argon gas is blown out from the shower nozzle 43. Then, RF power is applied by the high-frequency power source 31 to generate discharge plasma between the electrodes, the supplied raw material gas is decomposed by the discharge plasma, and the decomposed product is placed on the substrate 101 placed on the second electrode 22. To form a thin film.

【0057】次に、薄膜製造方法の実施の形態を、一例
として、上記第3の薄膜製造装置を用いて強誘電体のS
rBi2 Ta2 9 薄膜を作製する場合で説明する。
Next, as an example of the embodiment of the thin film manufacturing method, a ferroelectric material S
The case where an rBi 2 Ta 2 O 9 thin film is formed will be described.

【0058】シリコン基板上に熱酸化膜のSiO2 膜を
例えば300nmの厚さに成膜した後、スパッタリング
によりチタン膜を例えば30nmの厚さに形成し、さら
にその上にキャパシタの下部電極となる白金膜を例えば
200nmの厚さに形成する。このように成膜した基板
101を上記説明した第3の薄膜製造装置3の反応室1
1内に設置されている第2の電極22上に載置する。そ
の時の基板設置部となる第2の電極22は、加熱器41
により、例えば550℃〜650℃程度に加熱されてい
る。
After a thermal oxide film of SiO 2 is formed to a thickness of, for example, 300 nm on a silicon substrate, a titanium film is formed to a thickness of, for example, 30 nm by sputtering, and further serves as a lower electrode of a capacitor. A platinum film is formed to a thickness of, for example, 200 nm. The substrate 101 thus formed is placed in the reaction chamber 1 of the third thin film manufacturing apparatus 3 described above.
It is placed on the second electrode 22 installed in the first electrode 22. At this time, the second electrode 22 serving as the substrate installation portion is
Is heated to, for example, about 550 ° C. to 650 ° C.

【0059】そして反応室11内にBi(C
6 5 3 、Sr(THD)2 ・テトラグリム、Ta
(i−OC3 7 4 THDの各有機金属を所定の濃度
でTHF(テトラヒドロフラン)溶媒中に溶解した液体
ソースを所定の割合で混合し、その混合液を200℃に
保持した気化器(図示せず)内でガス化する。そしてガ
ス化した混合気体をキャリアガスのアルゴン(例えば流
量を200sccmとする)とともに反応室11の方向
に搬送し、反応室11の前段で酸素(例えば流量を20
0sccmとする)を混合して、反応室11内に導入す
る。それと同時に、第1の電極21に設けられたシャワ
ーノズル27よりアルゴン(例えば流量を100scc
mとする)を導入する。そして反応室11内が13.3
Pa〜40.0Pa程度になるように排気し、RF電源
31より印加するRFパワーを300Wに設定して、第
1、第2の電極21、22間にプラズマ放電を発生させ
て、基板101上に薄膜を形成させる。
Then, Bi (C
6 H 5) 3, Sr ( THD) 2 · tetraglyme, Ta
A liquid source obtained by dissolving each organic metal of (i-OC 3 H 7 ) 4 THD at a predetermined concentration in a THF (tetrahydrofuran) solvent is mixed at a predetermined ratio, and the mixed solution is kept at 200 ° C. in a vaporizer ( (Not shown). Then, the gasified mixed gas is conveyed in the direction of the reaction chamber 11 together with the carrier gas of argon (for example, the flow rate is set to 200 sccm), and oxygen (for example, a flow rate of 20
0 sccm) and introduce it into the reaction chamber 11. At the same time, a shower nozzle 27 provided on the first electrode 21 supplies argon (for example, with a flow rate of 100 scc).
m). And the inside of the reaction chamber 11 is 13.3.
The gas is evacuated to about Pa to 40.0 Pa, the RF power applied from the RF power supply 31 is set to 300 W, and a plasma discharge is generated between the first and second electrodes 21 and 22, and the To form a thin film.

【0060】第1の電極21側のシャワーノズル43よ
りからアルゴンガスが噴き出しているために、有機金属
ガスが基板加熱用の加熱器31の輻射熱で加熱された第
1の電極21で分解付着して、パーティクルを発生する
問題が解決されるとともに、絶縁膜が第1の電極21の
表面に付着するために、プラズマ放電が不安定になる問
題も解消されて、長時間にわたって安定した成膜が可能
になる。
Since the argon gas is blown out from the shower nozzle 43 on the first electrode 21 side, the organic metal gas is decomposed and adheres on the first electrode 21 heated by the radiant heat of the heater 31 for heating the substrate. As a result, the problem of generating particles is solved, and the problem that the plasma discharge becomes unstable because the insulating film adheres to the surface of the first electrode 21 is also solved. Will be possible.

【0061】その後、得られた薄膜を、650℃の常圧
の酸素雰囲気中で1時間の熱処理を行う。その結果、例
えば100nmの厚さのSrx Biy Ta2.0 w
(ただし、x、y、wは、0.6≦x≦1.2、1.7
≦y≦2.5、w=9±d、0≦d≦1.0とする)が
得られた。そしてスパッタリングにより上記Srx Bi
y Ta2.0 w 膜上に上部電極となる白金膜を例えば1
00nmの厚さに形成する。その後、700℃の酸素雰
囲気中で1時間の熱処理を行う。
After that, the obtained thin film is subjected to a heat treatment for one hour in an oxygen atmosphere at 650 ° C. and normal pressure. As a result, for example, a 100 nm thick Sr x Bi y Ta 2.0 O w film (where x, y, and w are 0.6 ≦ x ≦ 1.2, 1.7)
≦ y ≦ 2.5, w = 9 ± d, and 0 ≦ d ≦ 1.0). Then, the above Sr x Bi by sputtering
A platinum film to be an upper electrode is formed on the y Ta 2.0 O w
It is formed to a thickness of 00 nm. Thereafter, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 700 ° C. for one hour.

【0062】上記のようにして形成した強誘電体キャパ
シタのP−Vヒステリシスを測定したところ、2Pr=
10μC/cm2 〜20μC/cm2 、2Ec=100
kV/cm〜150kV/cmという良好なる値が得ら
れた。
The PV hysteresis of the ferroelectric capacitor formed as described above was measured.
10μC / cm 2 ~20μC / cm 2 , 2Ec = 100
Good values of kV / cm to 150 kV / cm were obtained.

【0063】次に、本発明の薄膜製造装置に係わる第4
の実施の形態を、図6の概略構成断面図によって説明す
る。図6では、前記図1によって示した構成部品と同様
のものには同一符号を付与して示す。
Next, the fourth embodiment relating to the thin film manufacturing apparatus of the present invention
Will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0064】図6に示すように、第4の薄膜製造装置4
は、前記図1によって説明した薄膜製造装置において、
第1の電極21に冷却器47を設けた構成のものであ
り、その他の構成は、前記第1の薄膜製造装置1と同様
である。
As shown in FIG. 6, a fourth thin film manufacturing apparatus 4
Is a thin film manufacturing apparatus described with reference to FIG.
This is a configuration in which a cooler 47 is provided on the first electrode 21, and the other configuration is the same as that of the first thin film manufacturing apparatus 1.

【0065】すなわち、第4の薄膜製造装置4はプラズ
マCVD装置であり、その反応室11の内部には第1の
電極21と第2の電極22とが対向する状態に設置され
ている。上記第1の電極21にはRF(例えば13.5
6MHz)パワーを印加するための高周波電源31が接
続されている。さらに第1の電極21の側周および上部
側(第2の電極22とは反対側)を囲むようにシールド
板32が設置されている。
That is, the fourth thin film manufacturing apparatus 4 is a plasma CVD apparatus, and the first electrode 21 and the second electrode 22 are installed inside the reaction chamber 11 so as to face each other. The first electrode 21 has an RF (eg, 13.5).
(6 MHz) A high frequency power supply 31 for applying power is connected. Further, a shield plate 32 is provided so as to surround the side periphery and the upper side (the side opposite to the second electrode 22) of the first electrode 21.

【0066】上記第1の電極21には、この第1の電極
21の内部には、その電極面を冷却する冷却器47が備
えられている。この冷却器47は、第1の電極21内に
形成した冷媒の流路48と上記冷媒の流路48に冷媒を
循環させる冷媒供給源(図示せず)とからなっている。
上記冷媒には、例えば水、アンモニア等の通常の冷媒を
用いることが可能である。
The first electrode 21 is provided with a cooler 47 for cooling the electrode surface inside the first electrode 21. The cooler 47 includes a coolant flow path 48 formed in the first electrode 21 and a coolant supply source (not shown) for circulating the coolant through the coolant flow path 48.
As the refrigerant, it is possible to use a normal refrigerant such as, for example, water or ammonia.

【0067】一方、上記第2の電極22には、第1の電
極21と対向する面に、成膜が行われる基板101が載
置される載置部(図示せず)が形成されている。例えば
上記載置部は基板101をクランプするクランプ機構に
より構成されている。もしくは、低温(例えば450℃
以下)成膜を行うものでああれば、静電チャックにより
構成されたものであってもよい。
On the other hand, a mounting portion (not shown) for mounting the substrate 101 on which a film is to be formed is formed on a surface of the second electrode 22 facing the first electrode 21. . For example, the placement unit described above is configured by a clamp mechanism that clamps the substrate 101. Alternatively, a low temperature (for example, 450 ° C.
The following may be constituted by an electrostatic chuck as long as the film is formed.

【0068】また第2の電極22の内部には、第2の電
極22上に載置される基板101を加熱するための加熱
器41が設置されている。この加熱器41には、前記第
1の実施の形態で説明したのと同様の構成のものを用い
ることができる。
Further, a heater 41 for heating the substrate 101 mounted on the second electrode 22 is provided inside the second electrode 22. As the heater 41, a heater having the same configuration as that described in the first embodiment can be used.

【0069】なお、第2の電極22には、低周波電力
(例えば250kHz)を印加する低周波電源(図示せ
ず)を接続してもよい。
The second electrode 22 may be connected to a low-frequency power supply (not shown) for applying low-frequency power (for example, 250 kHz).

【0070】上記反応室11の側壁には、この反応室1
1内に噴き出し口を設けたもので、気化器(図示せず)
により気化させた薄膜の原料となる原料ガスを上記第
1、第2の電極21、22の各電極面に対してほぼ平行
な方向に噴き出すことができる複数(例えば4つ)のノ
ズル12(12a〜12d)(ただしノズル12bは図
示せず)が点対称となるように反応室11の側壁11S
に設置されている。上記ノズル12は、例えば前記図2
によって説明したような構成のものからなり、これらノ
ズル12には、原料ガスを供給するもので気化器を備え
たガス供給系(図示せず)が接続されている。このノズ
ル12によってガス供給系より導入される原料ガスが上
記第1の電極21と第2の電極22との間にかつ電極面
に対してほぼ平行に供給されるようになっている。
The reaction chamber 1 is placed on the side wall of the reaction chamber 11.
1 with an outlet in it, a vaporizer (not shown)
(E.g., four) nozzles 12 (12a) capable of injecting a raw material gas as a raw material of a thin film vaporized in a direction substantially parallel to the respective electrode surfaces of the first and second electrodes 21 and 22. To 12d) (note that the nozzle 12b is not shown) so that the side wall 11S of the reaction chamber 11 is point-symmetric.
It is installed in. The nozzle 12 is, for example, as shown in FIG.
These nozzles 12 are connected to a gas supply system (not shown) for supplying a raw material gas and having a vaporizer. The material gas introduced from the gas supply system is supplied by the nozzle 12 between the first electrode 21 and the second electrode 22 and substantially parallel to the electrode surface.

【0071】このように、ノズル12は加熱器41の輻
射熱を受けにくい離れた位置に設置されていることか
ら、ノズル12が過度に加熱されることがなくなるの
で、ノズル12ではパーティクルが発生しにくくなる。
As described above, since the nozzle 12 is installed at a remote position where it is hard to receive the radiant heat of the heater 41, the nozzle 12 is not excessively heated. Become.

【0072】上記ノズル12、気化器およびその気化器
からノズル12に至る配管には、前記第1の実施の形態
で説明したのと同様の加熱手段(図示せず)を設けるこ
とが好ましい。
The nozzle 12, the vaporizer, and the pipe from the vaporizer to the nozzle 12 are preferably provided with the same heating means (not shown) as described in the first embodiment.

【0073】上記第2の電極22の中央部には、上記第
1、第2の電極21、22間に供給された原料ガスを排
気する排気口23が形成されている。この排気口23に
は、図示はしないが、排気装置、バルブ等が設けられた
排気系が接続されている。それによって、上記ノズル1
2より供給された原料ガスは第1、第2の電極21、2
2間を通り上記排気口23により排気されるようにな
る。このように、原料ガスが流れることから、たとえ、
ノズル12が過度に加熱されて、そのノズル12でパー
ティクルが発生したとしても、原料ガスの流れにそって
パーティクルも流れるので、基板101上にパーティク
ルが降り注ぐことはない。
An exhaust port 23 for exhausting the raw material gas supplied between the first and second electrodes 21 and 22 is formed at the center of the second electrode 22. Although not shown, an exhaust system provided with an exhaust device, a valve, and the like is connected to the exhaust port 23. Thereby, the nozzle 1
The raw material gas supplied from the first and second electrodes 21 and 2
The air is exhausted by the exhaust port 23 passing between the two spaces. As described above, since the source gas flows,
Even if the nozzles 12 are excessively heated and particles are generated in the nozzles 12, the particles also flow along the flow of the source gas, so that the particles do not fall on the substrate 101.

【0074】また、前記第1の実施の形態で説明したの
と同様に、上記第2の電極22は、電極間隔を一定に保
つ状態に、すなわち、電極の中心を通り電極面に垂直な
Z軸周り(例えば矢印ア方向)に自転する構成であって
もよい。例えば、第2の電極22の下部側中心に回動軸
24を設け、その回動軸24の内部に、排気口23に連
続する排気経路25を形成する。さらに回動軸24を回
動させる駆動部(図示せず)を設けることにより、第2
の電極22を自転させる構成を実現できる。
As described in the first embodiment, the second electrode 22 is kept in a state in which the distance between the electrodes is kept constant, that is, the Z electrode which passes through the center of the electrode and is perpendicular to the electrode surface. It may be configured to rotate around an axis (for example, in the direction of arrow A). For example, a rotation shaft 24 is provided at the lower center of the second electrode 22, and an exhaust path 25 continuous with the exhaust port 23 is formed inside the rotation shaft 24. Further, by providing a driving unit (not shown) for rotating the rotating shaft 24, the second
Can be realized.

【0075】上記説明したような第4の薄膜製造装置4
では、ノズル12より第1、第2の電極21、22間に
原料ガスを供給し、それと同時に冷却器47により第1
の電極21の電極面を冷却する。そして、高周波電源3
1によりRFパワーを印加して電極間に放電プラズマを
発生させ、供給された原料ガスを放電プラズマにより分
解して、その分解物を第2の電極22上に設置した基板
101上に堆積することで薄膜を形成する。
The fourth thin film manufacturing apparatus 4 as described above
Then, the raw material gas is supplied between the first and second electrodes 21 and 22 from the nozzle 12, and at the same time, the first gas is supplied by the cooler 47.
The electrode surface of the electrode 21 is cooled. And the high frequency power supply 3
(1) Applying RF power to generate discharge plasma between the electrodes, decompose the supplied source gas by the discharge plasma, and deposit the decomposed product on the substrate 101 provided on the second electrode 22 To form a thin film.

【0076】上記説明したように、第1の電極21に冷
却器47が備えられているので、第1の電極21は冷却
器47によって例えば50℃〜250℃の所望の温度に
冷却される。そのため、第2の電極22内に設置された
加熱器41からの輻射熱により加熱される第1の電極2
1面で有機金属ガスが分解して付着し、パーティクルを
発生することが解消される。それとともに、第1の電極
21の表面に絶縁膜が付着するため、プラズマ放電が不
安定になる問題も解消され、長時間にわたって安定した
成膜が可能になる。よって、第1の電極21の電極面よ
り基板101上にパーティクルが降り注ぐことが抑制さ
れるので、クリーニングの頻度を低減することが可能に
なる。
As described above, since the first electrode 21 is provided with the cooler 47, the first electrode 21 is cooled by the cooler 47 to a desired temperature of, for example, 50 ° C. to 250 ° C. Therefore, the first electrode 2 heated by the radiant heat from the heater 41 installed in the second electrode 22
It is possible to prevent the organic metal gas from decomposing and adhering on one surface to generate particles. At the same time, since the insulating film adheres to the surface of the first electrode 21, the problem that the plasma discharge becomes unstable is solved, and a stable film formation can be performed for a long time. Therefore, particles are prevented from falling from the electrode surface of the first electrode 21 onto the substrate 101, so that the frequency of cleaning can be reduced.

【0077】次に、薄膜製造方法の実施の形態を、一例
として、上記第4の薄膜製造装置4を用いて強誘電体の
SrBi2 Ta2 9 薄膜を作製する場合で説明する。
Next, an embodiment of a thin film manufacturing method will be described by way of example in which a ferroelectric SrBi 2 Ta 2 O 9 thin film is manufactured using the fourth thin film manufacturing apparatus 4 described above.

【0078】シリコン基板上に熱酸化膜のSiO2 膜を
例えば300nmの厚さに成膜した後、スパッタリング
によりチタン膜を例えば30nmの厚さに形成し、さら
にその上にキャパシタの下部電極となる白金膜を例えば
200nmの厚さに形成する。このように成膜した基板
101を上記説明した第3の薄膜成膜装置3の反応室1
1の内部に設置された第2の電極22上に設置する。そ
の時の基板設置部となる第2の電極22は、加熱器41
によって550℃〜650℃程度に加熱されている。
After a SiO 2 film as a thermal oxide film is formed on a silicon substrate to a thickness of, for example, 300 nm, a titanium film is formed to a thickness of, for example, 30 nm by sputtering, and further thereon becomes a lower electrode of a capacitor. A platinum film is formed to a thickness of, for example, 200 nm. The substrate 101 thus formed is placed in the reaction chamber 1 of the third thin film forming apparatus 3 described above.
It is installed on the second electrode 22 installed inside the device 1. At this time, the second electrode 22 serving as the substrate installation portion is
To about 550 ° C to 650 ° C.

【0079】そして、Bi(C6 5 3 、Sr(TH
D)2 ・テトラグリム、Ta(i−OC3 7 4 TH
Dの各有機金属を所定の濃度でTHF(テトラヒドロフ
ラン)溶媒中に溶解した液体ソースを所定の割合で混合
し、その混合液を200℃に保持した気化器(図示せ
ず)内でガス化する。そしてガス化した混合気体をキャ
リアガスのアルゴン(例えば流量を200sccmとす
る)とともに反応室11方向に搬送し、反応室11の前
段で酸素(例えば流量を200sccmとする)を混合
して、反応室11の内部に導入する。それと同時に、第
1の電極21内に備えた冷却器47により、第1の電極
21の電極面が50℃〜250℃の所望の温度になるよ
うに冷却されている。そして反応室11内が13.3P
a〜40.0Pa程度になるように排気し、RF電源3
1により300WのRFパワーを印加して、第1、第2
の電極21、22間にプラズマ放電を発生させて、基板
101上に薄膜を形成させる。
Then, Bi (C 6 H 5 ) 3 , Sr (TH
D) 2・ tetraglyme, Ta (i-OC 3 H 7 ) 4 TH
A liquid source in which each organic metal of D is dissolved in a THF (tetrahydrofuran) solvent at a predetermined concentration is mixed at a predetermined ratio, and the mixture is gasified in a vaporizer (not shown) maintained at 200 ° C. . The gasified gas mixture is conveyed in the direction of the reaction chamber 11 together with a carrier gas of argon (for example, at a flow rate of 200 sccm), and mixed with oxygen (for example, at a flow rate of 200 sccm) in a stage preceding the reaction chamber 11. 11 is introduced. At the same time, the cooler 47 provided in the first electrode 21 cools the electrode surface of the first electrode 21 to a desired temperature of 50C to 250C. And the inside of the reaction chamber 11 is 13.3P
a to about 40.0 Pa, and the RF power supply 3
1 to apply 300 W of RF power to the first and second
A plasma discharge is generated between the electrodes 21 and 22 to form a thin film on the substrate 101.

【0080】上記のように、冷却器47により第1の電
極21を冷却することにより、第2の電極22内に設置
された加熱器41からの輻射熱により加熱される第1の
電極21面で有機金属ガスが分解して付着し、パーティ
クルを発生することが解消される。それとともに、第1
の電極21の表面に絶縁膜が付着するため、プラズマ放
電が不安定になる問題も解消され、長時間にわたって安
定した成膜が可能になる。
As described above, the first electrode 21 is cooled by the cooler 47, so that the first electrode 21 is heated by the radiant heat from the heater 41 installed in the second electrode 22. It is possible to prevent the organic metal gas from decomposing and attaching to generate particles. With it, the first
Since the insulating film adheres to the surface of the electrode 21, the problem that the plasma discharge becomes unstable is also solved, and the film can be stably formed for a long time.

【0081】その後、得られた薄膜を、650℃の常圧
の酸素雰囲気中で1時間の熱処理を行う。その結果、例
えば100nmの厚さのSrx Biy Ta2.0 w
(ただし、x、y、wは、0.6≦x≦1.2、1.7
≦y≦2.5、w=9±d、0≦d≦1.0とする)が
得られた。そしてスパッタリングにより上記Srx Bi
y Ta2.0 w 膜上に上部電極となる白金膜を例えば1
00nmの厚さに形成する。その後、700℃の酸素雰
囲気中で1時間の熱処理を行う。
Thereafter, the obtained thin film is subjected to a heat treatment for one hour in an oxygen atmosphere at 650 ° C. and normal pressure. As a result, for example, a 100 nm thick Sr x Bi y Ta 2.0 O w film (where x, y, and w are 0.6 ≦ x ≦ 1.2, 1.7)
≦ y ≦ 2.5, w = 9 ± d, and 0 ≦ d ≦ 1.0). Then, the above Sr x Bi by sputtering
A platinum film to be an upper electrode is formed on the y Ta 2.0 O w
It is formed to a thickness of 00 nm. Thereafter, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 700 ° C. for one hour.

【0082】上記のようにして形成した強誘電体キャパ
シタのP−Vヒステリシスを測定したところ、2Pr=
10μC/cm2 〜20μC/cm2 、2Ec=100
kV/cm〜150kV/cmという良好なる値が得ら
れた。
The PV hysteresis of the ferroelectric capacitor formed as described above was measured.
10μC / cm 2 ~20μC / cm 2 , 2Ec = 100
Good values of kV / cm to 150 kV / cm were obtained.

【0083】次に、本発明に係わる薄膜製造装置の第5
の実施の形態を、図7のブロック図によって説明する。
図7では、第1〜第4の薄膜製造装置を代表して第2の
薄膜製造装置のガスラインの一例について説明する。
Next, the fifth embodiment of the thin film manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
FIG. 7 illustrates an example of a gas line of the second thin film manufacturing apparatus as a representative of the first to fourth thin film manufacturing apparatuses.

【0084】図7に示すように、まず第2の薄膜製造装
置2の反応室11へのガス供給系50を以下に説明す
る。
As shown in FIG. 7, first, a gas supply system 50 to the reaction chamber 11 of the second thin film manufacturing apparatus 2 will be described below.

【0085】反応室11には、気化器51より原料ガス
を供給する配管52が反応室11の側壁に設けたノズル
(図示せず)に接続されている。この配線52には、気
化器51側より、気化器51の排気系90に分岐する三
方向バルブ53が設置され、さらに反応室11を通さず
反応室11の排気系70に直接接続する配管78を分岐
する三方向バルブ54が設置されている。上記気化器5
1には原料ガスを供給する液体供給ポンプ55が接続さ
れている。またキャリアガスを導入するための配管56
が接続されている。この配管56には開閉バルブ57が
設置されている。さらに三方向バルブ54と反応室11
との間の配管52には反応室11に酸素を供給するため
の配線58が接続されている。この配線58には開閉バ
ルブ59が設置されている。
In the reaction chamber 11, a pipe 52 for supplying a source gas from a vaporizer 51 is connected to a nozzle (not shown) provided on a side wall of the reaction chamber 11. The wiring 52 is provided with a three-way valve 53 that branches from the vaporizer 51 side to the exhaust system 90 of the vaporizer 51, and furthermore, a pipe 78 that is directly connected to the exhaust system 70 of the reaction chamber 11 without passing through the reaction chamber 11. Are provided. The vaporizer 5
1 is connected to a liquid supply pump 55 for supplying a source gas. A pipe 56 for introducing a carrier gas is also provided.
Is connected. An open / close valve 57 is installed in the pipe 56. Further, the three-way valve 54 and the reaction chamber 11
A line 58 for supplying oxygen to the reaction chamber 11 is connected to the pipe 52 between the first and second lines. An open / close valve 59 is provided on the wiring 58.

【0086】また、反応室11内に設置される第1の電
極(図示せず)に形成されているシャワーノズル(図示
せず)に、例えばアルゴン(Ar)、ヘリウム(He)
等の希ガス、もしくは酸素(O2 )、窒素(N2 )、塩
素(Cl2 )、塩化ホウ素(BCl3 )、トリフルオロ
メタン(CHF3 )、フッ化エタン(C2 6 )等を供
給する配管61が接続されている。この配管61には開
閉バルブ62が設置されている。
Further, for example, argon (Ar), helium (He) is applied to a shower nozzle (not shown) formed on a first electrode (not shown) installed in the reaction chamber 11.
Supply rare gases such as oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), chlorine (Cl 2 ), boron chloride (BCl 3 ), trifluoromethane (CHF 3 ), ethane fluoride (C 2 F 6 ) Pipe 61 is connected. An open / close valve 62 is installed in the pipe 61.

【0087】次に反応室11の排気系70を以下に説明
する。反応室11内の第2の電極(図示せず)に設けた
排気口(図示せず)には、第1の排気管71が接続され
ている。この第1の排気管71には、反応室11側よ
り、コンダクタンスバルブ72、トラップ73、開閉バ
ルブ74、ターボ分子ポンプ75、開閉バルブ76、ロ
ータリーポンプもしくはブースターポンプからなる排気
ポンプ77が直列にかつ順に設けられている。したがっ
て、この排気系の排気装置は、上記ターボ分子ポンプ7
5およびロータリーポンプもしくはブースターポンプか
らなる排気ポンプ77とにより構成されている。
Next, the exhaust system 70 of the reaction chamber 11 will be described below. A first exhaust pipe 71 is connected to an exhaust port (not shown) provided in a second electrode (not shown) in the reaction chamber 11. An exhaust pump 77 composed of a conductance valve 72, a trap 73, an on-off valve 74, a turbo molecular pump 75, an on-off valve 76, a rotary pump or a booster pump is connected in series with the first exhaust pipe 71 from the reaction chamber 11 side. They are provided in order. Therefore, the exhaust system of this exhaust system is provided with the turbo molecular pump 7.
5 and an exhaust pump 77 composed of a rotary pump or a booster pump.

【0088】前記配管78は、反応室11とコンダクタ
ンスバルブ72との間の第1の排気管71に接続されて
いる。また開閉バルブ74とターボ分子ポンプ75との
間の第1の排気管71より排気ポンプ77に直接接続す
る配管79が分岐されている。この配管79には開閉バ
ルブ80が設置されている。また開閉バルブ80と排気
ポンプ77の間の配管79より配管81が分岐されてい
て、その配管81の端部にはリークバルブ82が設置さ
れている。また配管81より分岐して排気ポンプ77の
排気側の第1の排気管71に接続される配管83が設け
られている。この配管83には開閉バルブ84が設置さ
れている。
The pipe 78 is connected to a first exhaust pipe 71 between the reaction chamber 11 and the conductance valve 72. Further, a pipe 79 directly connected to the exhaust pump 77 is branched from a first exhaust pipe 71 between the opening / closing valve 74 and the turbo molecular pump 75. An open / close valve 80 is provided in the pipe 79. A pipe 81 is branched from a pipe 79 between the on-off valve 80 and the exhaust pump 77, and a leak valve 82 is provided at an end of the pipe 81. Further, a pipe 83 branched from the pipe 81 and connected to the first exhaust pipe 71 on the exhaust side of the exhaust pump 77 is provided. An open / close valve 84 is provided in the pipe 83.

【0089】さらに、反応室11には、上記開閉バルブ
76と排気ポンプ77との間の第1の排気管71に接続
する第2の排気管85が設けらている。この第2の排気
管85には開閉バルブ86が設置され、その開閉バルブ
86と反応室11との間の第2の排気管85より配管8
7が分岐されていて、その配管87の端部にはリークバ
ルブ88が設置されている。
Further, the reaction chamber 11 is provided with a second exhaust pipe 85 connected to the first exhaust pipe 71 between the opening / closing valve 76 and the exhaust pump 77. An opening / closing valve 86 is installed in the second exhaust pipe 85, and a pipe 8 is connected through the second exhaust pipe 85 between the opening / closing valve 86 and the reaction chamber 11.
7 is branched, and a leak valve 88 is installed at an end of the pipe 87.

【0090】次に、気化器51の排気系90について説
明する。気化器51より反応室11側に設けた三方向バ
ルブ53より分岐して、第3の排気管91が接続されて
いる。この第3の排気管91には、3方向バルブ53側
より順に、コンダクタンスバルブ92、トラップ93、
排気装置となる排気ポンプ(例えばドライポンプ)94
が直列に設置されている。
Next, the exhaust system 90 of the vaporizer 51 will be described. A third exhaust pipe 91 is connected to a branch from a three-way valve 53 provided on the reaction chamber 11 side from the vaporizer 51. In the third exhaust pipe 91, a conductance valve 92, a trap 93,
Exhaust pump (eg, dry pump) 94 serving as an exhaust device
Are installed in series.

【0091】上記説明したガスラインは、一例であっ
て、その他の構成のガスラインであっても、上記薄膜製
造装置の反応室11に接続することは可能である。
The above-described gas line is an example, and any other gas line can be connected to the reaction chamber 11 of the above-mentioned thin film manufacturing apparatus.

【0092】なお、第1の電極にシャワーノズルが形成
されていない薄膜製造装置では、反応室11にクリーニ
ングガスを供給する上記配管61を直接説明してもよ
い。
In a thin film manufacturing apparatus in which a shower nozzle is not formed on the first electrode, the pipe 61 for supplying a cleaning gas to the reaction chamber 11 may be directly described.

【0093】次に、上記ガスラインの標準的な操作手順
の一例を以下に説明する。
Next, an example of a standard operation procedure of the gas line will be described below.

【0094】まず、全ての開閉バルブは閉じた状態にし
ておき、成膜を行う基板(図示せず)を反応室11内の
加熱器(図示せず)が設けられた第2の電極(図示せ
ず)上に載置する。その基板を加熱器により所定の温度
に加熱する。
First, all open / close valves are kept closed, and a substrate (not shown) on which a film is to be formed is connected to a second electrode (not shown) provided with a heater (not shown) in the reaction chamber 11. (Not shown). The substrate is heated to a predetermined temperature by a heater.

【0095】その状態で開閉バルブ59を開いて反応室
11の内部に酸素(O2 )ガスを導入し、それととも
に、開閉バルブ74、開閉バルブ76を開いてターボ分
子ポンプ75および排気ポンプ77を動作させ、さらに
コンダクタンスバルブ72を調整することにより反応室
11内を所定の圧力に保持する。そして、高周波電源
(図示せず)より高周波電力を印加して電極間にプラズ
マ放電を発生させる。
In this state, the opening / closing valve 59 is opened to introduce oxygen (O 2 ) gas into the reaction chamber 11. At the same time, the opening / closing valve 74 and the opening / closing valve 76 are opened to turn on the turbo molecular pump 75 and the exhaust pump 77. The inside of the reaction chamber 11 is maintained at a predetermined pressure by operating and further adjusting the conductance valve 72. Then, a high-frequency power is applied from a high-frequency power supply (not shown) to generate a plasma discharge between the electrodes.

【0096】それと同時に、液体供給ポンプ55を動作
させて有機金属を溶解した原料溶液を気化器51に供給
し、それを気化器51で気化させる。そして開閉バルブ
56を開いて気化器51にキャリアガスを供給し、同時
に三方向バルブ53を気化器排気系90側に開き、その
キャリアガスとともに原料ガスを排気する。
At the same time, the raw material solution in which the organic metal is dissolved is supplied to the vaporizer 51 by operating the liquid supply pump 55, and the raw material solution is vaporized by the vaporizer 51. Then, the carrier gas is supplied to the vaporizer 51 by opening the opening / closing valve 56, and at the same time, the three-way valve 53 is opened to the vaporizer exhaust system 90 side to exhaust the raw material gas together with the carrier gas.

【0097】その後、プラズマ放電が安定してから、三
方向バルブ53、54を気化器51と反応室11とが連
通する状態に開き、キャリアガスとともに原料ガスを反
応室11方向に搬送し、反応室11の直前で配管58に
より供給される酸素(O2 )ガスを混合して、その混合
ガスを反応室11内に導入する。そして、原料ガスと酸
素はプラズマ放電により分解され、その分解物が基板上
に堆積して薄膜を形成する。
Thereafter, after the plasma discharge is stabilized, the three-way valves 53 and 54 are opened so that the vaporizer 51 and the reaction chamber 11 communicate with each other. Oxygen (O 2 ) gas supplied by a pipe 58 is mixed immediately before the chamber 11, and the mixed gas is introduced into the reaction chamber 11. Then, the source gas and oxygen are decomposed by the plasma discharge, and the decomposed product deposits on the substrate to form a thin film.

【0098】基板上に薄膜が所定の膜厚に成膜されたと
きに、三方向バルブ53、54を操作して、反応室11
内への原料ガスの供給を停止することにより成膜を終了
する。それとともに、高周波電力の印加を停止してプラ
ズマ放電を停止させる。それとともに液体供給ポンプ5
5の動作を停止して、また開閉バルブ57、59を閉じ
てキャリアガスおよび酸素(O2 )の供給を停止する。
When a thin film is formed to a predetermined thickness on the substrate, the three-way valves 53 and 54 are operated to operate the reaction chamber 11.
The film formation is terminated by stopping the supply of the source gas into the inside. At the same time, the application of the high frequency power is stopped to stop the plasma discharge. Liquid supply pump 5
The operation of Step 5 is stopped, and the opening and closing valves 57 and 59 are closed to stop the supply of the carrier gas and oxygen (O 2 ).

【0099】その後、反応室11内のガスを排気した
後、開閉バルブ74、86を閉じて、排気装置を停止す
る。そしてリークバルブ88を開いて反応室11内に例
えば窒素をパージし、リークバルブ88を閉じる。その
後、反応室11より基板を取り出す。
Thereafter, after the gas in the reaction chamber 11 is exhausted, the open / close valves 74 and 86 are closed, and the exhaust device is stopped. Then, the leak valve 88 is opened to purge, for example, nitrogen into the reaction chamber 11, and the leak valve 88 is closed. After that, the substrate is taken out of the reaction chamber 11.

【0100】反応室11より基板を取り出した後、開閉
バルブ74、86を開き、排気装置を稼働させて反応室
11内を排気する。そして、上記説明した手順を繰り返
すことにより、成膜を行う。
After the substrate is taken out of the reaction chamber 11, the open / close valves 74 and 86 are opened, and the inside of the reaction chamber 11 is evacuated by operating the exhaust device. Then, a film is formed by repeating the above-described procedure.

【0101】また、成膜後、反応室11内をクリーニン
グする場合には、開閉バルブ62を開いて、配管61よ
りクリーニングガスを反応室11内に導入するとともに
高周波電力を印加して反応室11内をプラズマエッチン
グすることでクリーニングを行う。クリーニング後は、
高周波電力の印加を停止するとともに開閉バルブ62を
閉じてクリーニングガスの供給を停止し、排気装置によ
り反応室11内を真空引きする。上記クリーニングガス
には、一例として、希ガス(アルゴンガスもしくはヘリ
ウムガス)と、塩素ガス、塩化ホウ素ガス、トリフルオ
ロメタンガス、フッ化エタンガスのうちの少なくとも1
種のガスとを混合したものを用いる。
When the inside of the reaction chamber 11 is to be cleaned after film formation, the opening / closing valve 62 is opened, a cleaning gas is introduced into the reaction chamber 11 from the pipe 61, and high-frequency power is applied to apply a high-frequency power. Cleaning is performed by plasma etching the inside. After cleaning,
The application of the high-frequency power is stopped, and the opening and closing valve 62 is closed to stop the supply of the cleaning gas. As an example, the cleaning gas includes a rare gas (argon gas or helium gas) and at least one of chlorine gas, boron chloride gas, trifluoromethane gas, and ethane fluoride gas.
A mixture of seed gases is used.

【0102】また、気化器51内のガスを排気するとき
は、三方向バルブ53を気化器51と気化器の排気系9
0とが連通するように開き、排気ポンプ(ドライポン
プ)94を稼働することにより、気化器51内のガスを
排出することができる。さらに、定期的に気化器51を
溶媒ガスにより洗浄する場合には、気化器51に洗浄用
の溶媒ガスを供給するとともに気化器の排気系90に接
続された排気ポンプ(ドライポンプ)94により気化器
51内を排気すればよい。
When the gas in the vaporizer 51 is exhausted, the three-way valve 53 is connected to the vaporizer 51 and the exhaust system 9 of the vaporizer.
The gas in the carburetor 51 can be discharged by opening so that 0 communicates and operating the exhaust pump (dry pump) 94. Further, when the vaporizer 51 is periodically cleaned with the solvent gas, a solvent gas for cleaning is supplied to the vaporizer 51 and vaporized by an exhaust pump (dry pump) 94 connected to an exhaust system 90 of the vaporizer. The inside of the vessel 51 may be evacuated.

【0103】次に、上記図7によって説明した薄膜製造
装置を用いて、強誘電体のSrBi2 Ta2 9 薄膜を
作製した。その詳細を以下に説明する。
Next, a ferroelectric SrBi 2 Ta 2 O 9 thin film was manufactured using the thin film manufacturing apparatus described with reference to FIG. The details will be described below.

【0104】シリコン基板上に熱酸化膜のSiO2 膜を
例えば300nmの厚さに成膜した後、スパッタリング
によりチタン膜を例えば30nmの厚さに形成し、さら
にその上にキャパシタの下部電極となる白金膜を例えば
200nmの厚さに形成する。このように成膜した基板
を上記図7によって説明した薄膜成膜装置の反応室11
内の第2の電極上に設置する。その時の基板設置部とな
る第2の電極は加熱器により200℃〜450℃程度に
加熱されている。
After a SiO 2 film as a thermal oxide film is formed on a silicon substrate to a thickness of, for example, 300 nm, a titanium film is formed to a thickness of, for example, 30 nm by sputtering, and further thereon becomes a lower electrode of a capacitor. A platinum film is formed to a thickness of, for example, 200 nm. The substrate on which the film was formed in this manner was used for the reaction chamber 11 of the thin film forming apparatus described with reference to FIG.
Is placed on the second electrode. At this time, the second electrode serving as the substrate installation portion is heated to about 200 ° C. to 450 ° C. by the heater.

【0105】そしてBi(C6 5 3 、Sr(TH
D)2 ・テトラグリム、Ta(i−OC3 7 4 TH
Dの各有機金属を所定の濃度でTHF(テトラヒドロフ
ラン)溶媒中に溶解した液体ソースを所定の割合で混合
し、その混合液を液体供給ポンプ55により200℃に
保持した気化器51に導入し、その気化器51内でガス
化する。そしてガス化した混合気体を気化器51に導入
されるキャリアガスのアルゴン(例えば流量を200s
ccmとする)とともに、気化器51から気化器の排気
系90に流れるように3方向バルブ53を開く。その
時、気化器の排気系90の排気ポンプ94は稼働してい
る。そのため、まず、混合気体はキャリアガスとともに
排気される。
Then, Bi (C 6 H 5 ) 3 and Sr (TH
D) 2・ tetraglyme, Ta (i-OC 3 H 7 ) 4 TH
A liquid source in which each organic metal of D is dissolved in a THF (tetrahydrofuran) solvent at a predetermined concentration is mixed at a predetermined ratio, and the mixed solution is introduced into a vaporizer 51 maintained at 200 ° C. by a liquid supply pump 55, It is gasified in the vaporizer 51. Then, the gasified mixed gas is introduced into a vaporizer 51 by using a carrier gas of argon (for example, a flow rate of 200 s).
ccm), and the three-way valve 53 is opened so as to flow from the vaporizer 51 to the exhaust system 90 of the vaporizer. At that time, the exhaust pump 94 of the exhaust system 90 of the vaporizer is operating. Therefore, first, the mixed gas is exhausted together with the carrier gas.

【0106】一方、開閉バルブ59を開いて反応室11
に酸素(例えば流量を200sccmとする)を導入す
る。そして反応室11内が13.3Pa〜40.0Pa
程度になるように排気し、RFパワー(13.56MH
z)を300Wに設定して、第1、第2の電極間にプラ
ズマ放電を発生させて、安定したRFプラズマ放電が点
灯した状態で10秒〜10分間保持する。
On the other hand, opening and closing valve 59 opens reaction chamber 11.
(For example, the flow rate is set to 200 sccm). And the inside of the reaction chamber 11 is 13.3 Pa to 40.0 Pa
And RF power (13.56 MH)
z) is set to 300 W, a plasma discharge is generated between the first and second electrodes, and a state where a stable RF plasma discharge is lit is maintained for 10 seconds to 10 minutes.

【0107】その後、気化器51と反応室11とが連通
するように三方向バルブ53、54を動作させて、原料
ガスをアルゴンキャリアガスとともに反応室11方向に
搬送し、反応室11の直前で配管58により供給される
酸素ガスを混合し、その混合ガスを反応室11内に導入
する。そして、原料ガスと酸素とはプラズマ放電により
分解され、その分解物が基板上に堆積してSrBi2
2 9 薄膜が形成される。
Thereafter, the three-way valves 53 and 54 are operated so that the vaporizer 51 and the reaction chamber 11 communicate with each other, and the raw material gas is transported in the direction of the reaction chamber 11 together with the argon carrier gas. The oxygen gas supplied through the pipe 58 is mixed, and the mixed gas is introduced into the reaction chamber 11. Then, the source gas and oxygen are decomposed by plasma discharge, and the decomposed product is deposited on the substrate to form SrBi 2 T
a 2 O 9 thin film is formed.

【0108】所定の膜厚のSrBi2 Ta2 9 薄膜が
形成される所要時間に到達した段階で三方向バルブ5
3、54を操作して、反応室11内への原料ガスの供給
を停止することにより成膜を終了する。その後、液体原
料の供給、酸素の供給、RFパワーの供給を停止するよ
うに各開閉バルブを操作するととも液体供給ポンプ55
の作動を停止する。このような手順で成膜することで、
成膜開始時にプラズマが消滅したり不安定になることが
防止される。
When the required time for forming the SrBi 2 Ta 2 O 9 thin film of a predetermined thickness has been reached, the three-way valve 5
The film formation is completed by operating 3 and 54 to stop the supply of the source gas into the reaction chamber 11. Thereafter, the respective opening / closing valves are operated to stop the supply of the liquid raw material, the supply of oxygen, and the supply of the RF power, and the liquid supply pump
Stop the operation of. By forming a film in such a procedure,
Disappearance or instability of plasma at the start of film formation is prevented.

【0109】上記図7では、一例として前記図5により
説明した第3の薄膜製造装置のガスラインを説明した
が、このガスラインは、前記図1により説明した第1の
薄膜製造装置1、前記図4により説明した第2の薄膜製
造装置2、前記図6により説明した第4の薄膜製造装置
4にも同様に適用することが可能である。
In FIG. 7, the gas line of the third thin film manufacturing apparatus described with reference to FIG. 5 has been described as an example, but this gas line is connected to the first thin film manufacturing apparatus 1 described with reference to FIG. The same can be applied to the second thin film manufacturing apparatus 2 described with reference to FIG. 4 and the fourth thin film manufacturing apparatus 4 described with reference to FIG.

【0110】また、前記図5により説明した第3の薄膜
製造装置3において、第1の電極21に、シャワーノズ
ル43と、前記図6により説明した冷却器47とを併設
してもよい。また前記第1、第3、第4の薄膜製造装置
1、3、4において、基板101が載置される第2の電
極22に低周波電源を接続してもよい。
Further, in the third thin film manufacturing apparatus 3 described with reference to FIG. 5, a shower nozzle 43 and a cooler 47 described with reference to FIG. In the first, third, and fourth thin film manufacturing apparatuses 1, 3, and 4, a low-frequency power supply may be connected to the second electrode 22 on which the substrate 101 is mounted.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の薄膜製造
装置によれば、第1の電極面および第2の電極面に対し
てほぼ平行な方向に原料ガスを噴き出すノズルを備え、
かつ前記第1の電極のほぼ中央部もしくは前記第2の電
極のほぼ中央部に反応室内のガスが排気される排気口を
備えているので、ノズルより反応室内に供給された原料
ガスは第1、第2の電極面にほぼ平行に流れ、排気口よ
り排出される。そのため、第1、第2の電極間に、均一
な原料ガスの流れを作りだすことができる。また、ノズ
ルが電極間より離れた位置に設置されていることから、
プラズマ放電の影響を受けて加熱されにくくなるので、
原料ガス中の組成が変化するのを回避することができ
る。よって、プラズマ放電により原料ガスガスを分解す
ることで、均一で高品質な酸化物薄膜を大面積の基板上
に形成することが可能になる。
As described above, according to the thin film manufacturing apparatus of the present invention, there is provided a nozzle for ejecting a source gas in a direction substantially parallel to the first electrode surface and the second electrode surface,
In addition, since an exhaust port through which gas in the reaction chamber is exhausted is provided at a substantially central portion of the first electrode or a substantially central portion of the second electrode, the source gas supplied into the reaction chamber from the nozzle is the first gas. Flows almost parallel to the second electrode surface and is discharged from the exhaust port. Therefore, a uniform source gas flow can be created between the first and second electrodes. In addition, since the nozzle is installed at a position further away from the electrode,
Because it is difficult to heat under the influence of plasma discharge,
A change in the composition of the source gas can be avoided. Therefore, by decomposing the raw material gas by plasma discharge, a uniform and high-quality oxide thin film can be formed over a large-sized substrate.

【0112】さらに、たとえノズルでパーティクルが発
生しても原料ガスとともに排気口に流れ、基板上にパー
ティクルが落下することがなくなる。そのため、歩留り
の向上が図れ、生産性の向上、生産コストの低減が図れ
る。
Further, even if particles are generated at the nozzle, the particles flow to the exhaust port together with the raw material gas, so that the particles do not fall on the substrate. Therefore, the yield can be improved, the productivity can be improved, and the production cost can be reduced.

【0113】基板を載置する電極に対向する電極にシャ
ワーノズルを備えた薄膜製造装置によれば、このシャワ
ーノズル27よりガスを噴き出すことにより、反応生成
物が電極表面に付着するのを抑制することができる。そ
のため、電極面より基板上にパーティクルが降り注ぐこ
とが抑制されるので、クリーニングの頻度を低減するこ
とが可能になる。
According to the thin film manufacturing apparatus having the shower nozzle on the electrode opposite to the electrode on which the substrate is mounted, the gas is blown out from the shower nozzle 27 to suppress the reaction product from adhering to the electrode surface. be able to. For this reason, particles are prevented from falling onto the substrate from the electrode surface, so that the frequency of cleaning can be reduced.

【0114】加熱器を備えた電極に対向する電極に冷却
器を備えた薄膜製造装置によれば、冷却機により電極が
冷却されるので、プラズマ放電のエネルギーにより基板
に対向する電極表面の加熱を抑制することができる。そ
のため、特定の分解しやすい有機金属のみが電極表面で
分解することがなくなるため、析出する膜組成が変動す
ることがなくなり、所望の組成の成膜が可能になる。そ
の結果、精密に膜組成を制御することが可能になり、高
品質な膜を形成することが可能になる。また、冷却器を
備えた電極表面にパーティクルが付着しにくくなるの
で、基板上に直接パーティクルが落下することもなくな
り、歩留りの向上が図れる。
According to the thin film manufacturing apparatus having the cooler on the electrode facing the electrode having the heater, the electrode is cooled by the cooler, so that the surface of the electrode facing the substrate is heated by the energy of the plasma discharge. Can be suppressed. Therefore, only a specific easily decomposable organic metal does not decompose on the electrode surface, so that the composition of the deposited film does not change, and a film having a desired composition can be formed. As a result, the composition of the film can be precisely controlled, and a high-quality film can be formed. Further, since particles hardly adhere to the surface of the electrode provided with the cooler, the particles do not directly fall on the substrate, and the yield can be improved.

【0115】本発明の薄膜製造方法によれば、第1、第
2の電極間の側方より第1、第2の電極面に対してほぼ
平行な方向に原料ガスを噴き出し、かつ第1の電極のほ
ぼ中央部もしくは第2の電極のほぼ中央部より原料ガス
を排気するので、原料ガスは第1、第2の電極面にほぼ
平行に流れることができる。そのため、第1、第2の電
極間に、均一な原料ガスの流れを作りだすことができ
る。よって、プラズマ放電により原料ガスガスを分解す
ることで、均一で高品質な酸化物薄膜を大面積の基板上
に形成することが可能になる。
According to the thin film manufacturing method of the present invention, the source gas is blown from the side between the first and second electrodes in a direction substantially parallel to the surfaces of the first and second electrodes, and Since the source gas is exhausted from a substantially central portion of the electrode or a substantially central portion of the second electrode, the source gas can flow substantially parallel to the first and second electrode surfaces. Therefore, a uniform source gas flow can be created between the first and second electrodes. Therefore, by decomposing the raw material gas by plasma discharge, a uniform and high-quality oxide thin film can be formed over a large-sized substrate.

【0116】さらに、たとえ原料ガス中にパーティクル
が発生しても、パーティクルは原料ガスとともに排気さ
れ、基板上にパーティクルが落下することはない。その
ため、歩留りの向上が図れ、生産性の向上、生産コスト
の低減が図れる。
Further, even if particles are generated in the source gas, the particles are exhausted together with the source gas, and the particles do not fall on the substrate. Therefore, the yield can be improved, the productivity can be improved, and the production cost can be reduced.

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

【図1】本発明の薄膜製造装置に係わる第1の実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a thin film manufacturing apparatus according to the present invention.

【図2】薄膜製造装置のノズルの一例を示す図であり、
(1)は平面図、(2)は左側面図、(3)は右側面
図、(4)は平面中央縦断面図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a nozzle of a thin film manufacturing apparatus;
(1) is a plan view, (2) is a left side view, (3) is a right side view, and (4) is a plane central longitudinal sectional view.

【図3】反応室におけるノズルの配置を示す概略構成断
面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the arrangement of nozzles in a reaction chamber.

【図4】本発明の薄膜製造装置に係わる第2の実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a second embodiment according to the thin film manufacturing apparatus of the present invention.

【図5】本発明の薄膜製造装置に係わる第3の実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a third embodiment according to the thin film manufacturing apparatus of the present invention.

【図6】本発明の薄膜製造装置に係わる第4の実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment according to the thin film manufacturing apparatus of the present invention.

【図7】本発明の薄膜製造装置に係わる第5の実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment relating to the thin film manufacturing apparatus of the present invention.

【図8】従来の薄膜製造装置を示す概略構成断面図であ
る。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a conventional thin film manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の薄膜製造装置、11…反応室、12…ノズ
ル、21…第1の電極、22…第2の電極、23…排気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st thin film manufacturing apparatus, 11 ... reaction chamber, 12 ... nozzle, 21 ... 1st electrode, 22 ... 2nd electrode, 23 ... exhaust port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯辺 千春 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4K030 AA11 AA16 BA01 BA04 BA18 BA42 BA46 BB12 CA04 CA12 DA03 EA06 EA11 FA03 GA06 HA04 JA03 KA05 KA18 KA22 KA23 KA25 LA01 5F045 AA04 AB31 AC03 AC05 AC07 AC11 AC14 AC15 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 DP04 EB06 EE02 EF03 EF05 EF20 EG02 EH14 EJ02 EK05 EM10 HA16 5F058 BA11 BB10 BC03 BD05 BF06 BF27 BF29 BF54 BF55 BF62 BF73 BG03 BH03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Chiharu Isobe 6-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) 4K030 AA11 AA16 BA01 BA04 BA18 BA42 BA46 BB12 CA04 CA12 DA03 EA06 EA11 FA03 GA06 HA04 JA03 KA05 KA18 KA22 KA23 KA25 LA01 5F045 AA04 AB31 AC03 AC05 AC07 AC11 AC14 AC15 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 DP04 EB06 EE02 EF03 EF05 EF20 EG02 EH14 EJ02 EK05 BF10 BF10 BF10 BF10 BF10 BF10 BF10 BG03 BH03

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応室の内部に対向する状態に配置され
た第1の電極と第2の電極との間にプラズマ放電を発生
させて薄膜を成膜する薄膜製造装置において、 前記反応室内に噴き出し口を設けたもので前記対向する
第1の電極面および前記第2の電極面に対してほぼ平行
な方向に、前記薄膜を成膜するための原料ガスを噴き出
すノズルと、 前記第1の電極のほぼ中央部もしくは前記第2の電極の
ほぼ中央部に形成したもので前記反応室内のガスが排気
される排気口とを備えたことを特徴とする薄膜製造装
置。
An apparatus for producing a thin film by generating a plasma discharge between a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other inside a reaction chamber. A nozzle for providing a discharge port and discharging a raw material gas for forming the thin film in a direction substantially parallel to the opposed first electrode surface and the second electrode surface; An exhaust port formed at substantially the center of the electrode or substantially at the center of the second electrode to exhaust the gas in the reaction chamber.
【請求項2】 前記ノズルに該ノズルを加熱するための
加熱手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の薄膜
製造装置。
2. The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein said nozzle is provided with a heating means for heating said nozzle.
【請求項3】 前記第1の電極および前記第2の電極の
うち基板が設置される電極の内部に加熱器を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の薄膜製造装置。
3. The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a heater is provided inside an electrode of the first electrode and the second electrode on which a substrate is installed.
【請求項4】 前記加熱器を備えた電極に対向する電極
の内部に冷却器を備えたことを特徴とする請求項3記載
の薄膜製造装置。
4. The thin film manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a cooler is provided inside the electrode facing the electrode provided with the heater.
【請求項5】 前記第1の電極および前記第2の電極の
うち基板が設置される電極に対向する電極に複数のガス
噴き出し孔を備えたシャワーノズルを形成したことを特
徴とする請求項3記載の薄膜製造装置。
5. A shower nozzle having a plurality of gas ejection holes formed on an electrode of the first electrode and the second electrode opposite to an electrode on which a substrate is provided. The thin film manufacturing apparatus according to the above.
【請求項6】 前記第1の電極および前記第2の電極の
うち基板が設置される電極に、電極間隔を一定に保つ状
態で自転させる駆動部を設けたことを特徴とする請求項
1記載の薄膜製造装置。
6. A drive unit for rotating one of the first electrode and the second electrode, on which a substrate is provided, while keeping a constant electrode interval. Thin film manufacturing equipment.
【請求項7】 前記反応室に排気管を介して接続された
排気装置と、 前記反応室と前記排気装置との間の前記排気管に設けた
コンダクタンスバルブとを備え、 前記コンダクタンスバルブと前記排気装置との間の前記
排気管に設けたもので反応ガスおよび未反応ガスをトラ
ップするためのトラップを備えたことを特徴とする請求
項1記載の薄膜製造装置。
7. An exhaust device connected to the reaction chamber via an exhaust pipe, and a conductance valve provided in the exhaust pipe between the reaction chamber and the exhaust device, wherein the conductance valve and the exhaust gas 2. The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a trap provided on the exhaust pipe between the apparatus and the apparatus to trap a reactive gas and an unreacted gas.
【請求項8】 前記ノズルのガス供給側に配管を介して
接続された気化器を備えたことを特徴とする請求項1記
載の薄膜製造装置。
8. The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a vaporizer connected to a gas supply side of the nozzle via a pipe.
【請求項9】 前記気化器および前記気化器と前記ノズ
ルとを接続する配管に加熱手段を備えたことを特徴とす
る請求項8記載の薄膜製造装置。
9. The thin-film manufacturing apparatus according to claim 8, further comprising heating means for the vaporizer and a pipe connecting the vaporizer and the nozzle.
【請求項10】 前記反応室内に薄膜を形成するための
原料ガスを供給する気化器に排気管を介して接続された
排気装置と、 前記気化器と前記排気装置との間の前記排気管に設けた
コンダクタンスバルブとを備えたことを特徴とする請求
項1記載の薄膜製造装置。
10. An exhaust device connected via an exhaust pipe to a vaporizer for supplying a source gas for forming a thin film in the reaction chamber, and an exhaust device between the vaporizer and the exhaust device. The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a conductance valve provided.
【請求項11】 反応室の内部に対向する状態に配置さ
れた第1の電極と第2の電極との間にプラズマ放電を発
生させて薄膜を成膜する薄膜製造方法において、 前記第1の電極と第2の電極との間の側方より、前記第
1の電極面および前記第2の電極面に対してほぼ平行な
方向に、前記薄膜を成膜するための原料ガスを供給する
とともに、 前記第1の電極のほぼ中央部もしくは前記第2の電極の
ほぼ中央部より前記原料ガスを排気することを特徴とす
る薄膜製造方法。
11. A method for producing a thin film by generating a plasma discharge between a first electrode and a second electrode disposed in a state facing the inside of a reaction chamber, wherein the first Supplying a source gas for forming the thin film from a side between the electrode and the second electrode in a direction substantially parallel to the first electrode surface and the second electrode surface; A method of manufacturing the thin film, wherein the source gas is exhausted from a substantially central part of the first electrode or a substantially central part of the second electrode.
【請求項12】 前記原料ガスは所定の温度に加熱した
状態で前記反応室に供給されることを特徴とする請求項
11記載の薄膜製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the raw material gas is supplied to the reaction chamber while being heated to a predetermined temperature.
【請求項13】 前記第1の電極および前記第2の電極
のうち基板が設置される電極を加熱することを特徴とす
る請求項11記載の薄膜製造方法。
13. The method of manufacturing a thin film according to claim 11, wherein an electrode of the first electrode and the second electrode on which a substrate is installed is heated.
【請求項14】 前記加熱される電極に対向する電極を
冷却することを特徴とする請求項13記載の薄膜製造方
法。
14. The method according to claim 13, wherein an electrode facing the heated electrode is cooled.
【請求項15】 前記第1の電極および前記第2の電極
のうち基板が設置される電極に対向する電極の複数か所
よりガスを噴き出すことを特徴とする請求項13記載の
薄膜製造方法。
15. The thin film manufacturing method according to claim 13, wherein a gas is blown from a plurality of positions of the first electrode and the second electrode facing the electrode on which the substrate is provided.
【請求項16】 前記第1の電極および前記第2の電極
のうち基板が設置される電極を、電極間隔を一定に保つ
状態で自転させることを特徴とする請求項11記載の薄
膜製造方法。
16. The method of manufacturing a thin film according to claim 11, wherein, of the first electrode and the second electrode, an electrode on which a substrate is installed is rotated while keeping a constant electrode interval.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7331821B2 (en) * 2002-08-15 2008-02-19 3M Innovative Properties Company Electrical connector
JP2008211249A (en) * 2008-05-16 2008-09-11 Hitachi Kokusai Electric Inc Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
US7666793B2 (en) 2002-03-26 2010-02-23 Sony Corporation Method of manufacturing amorphous metal oxide film and methods of manufacturing capacitance element having amorphous metal oxide film and semiconductor device
KR100946159B1 (en) * 2007-08-24 2010-03-11 주식회사 케이씨텍 Atomic Layer Deposition Device
CN102230167A (en) * 2007-12-26 2011-11-02 三星Led株式会社 Chemical vapor deposition apparatus

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