JP4404674B2 - Thin film manufacturing equipment - Google Patents

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本発明は、薄膜製造装置に関し、特に加熱した触媒体に反応ガスを接触させて活性化させ、この活性化させた反応ガスおよび原料ガスから成る成膜ガスを反応室内の基板に到達させることにより薄膜を形成させる薄膜製造装置に関する。 The present invention relates to a thin film production equipment, in particular by contacting the heated catalyst to the reaction gas by activating, to reach the film forming gas consisting of the reaction gas and the material gas is the activation in the reaction chamber of the substrate It relates to thin film fabrication equipment for forming a thin film by.

近年、化学気相成長法による薄膜製造装置のうち、高集積度化、高機能化が要求される半導体デバイスに好適な薄膜を製造する装置として、触媒体を用いた装置(触媒体CVD装置)が注目されている。この触媒体CVD装置は、加熱した触媒体に反応ガスを接触させて活性化させ、この活性化された反応ガスおよび原料ガスから成る成膜ガスを反応室内に保持された基板に到達させることにより薄膜を形成させる装置である。従って、基板の熱のみによって反応を生じさせる熱CVD装置に比べて、加熱された触媒体によって活性化された反応ガスを反応室に導入することで、基板を加熱させる必要がなくなり、基板の温度を低く維持することができ、また、プラズマCVD装置で問題となるプラズマによる基板へのダメージがないという点で優れている。   In recent years, among thin-film manufacturing apparatuses using chemical vapor deposition, an apparatus using a catalyst body (catalyst CVD apparatus) as an apparatus for manufacturing a thin film suitable for a semiconductor device that requires high integration and high functionality. Is attracting attention. This catalytic CVD apparatus is activated by bringing a reaction gas into contact with a heated catalyst body, and causing a film forming gas composed of the activated reaction gas and source gas to reach a substrate held in a reaction chamber. An apparatus for forming a thin film. Therefore, it is not necessary to heat the substrate by introducing the reaction gas activated by the heated catalyst body into the reaction chamber as compared with the thermal CVD apparatus that causes the reaction only by the heat of the substrate, and the temperature of the substrate. Is excellent in that the substrate is not damaged by the plasma, which is a problem in the plasma CVD apparatus.

しかし、この触媒体CVD装置を使用しても、加熱された触媒体の輻射により、基板が加熱され、基板の温度が上昇するという問題が生じていた。   However, even when this catalyst CVD apparatus is used, there is a problem that the substrate is heated by the radiation of the heated catalyst and the temperature of the substrate rises.

そこで、従来、この問題を解決する方法および装置として、触媒体が所定の高温に維持されるまでは、触媒体と基板との間の光学的に遮蔽される位置にシャッターを設ける方法および装置が提案されていた(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, conventionally, as a method and apparatus for solving this problem, there is a method and apparatus for providing a shutter at an optically shielded position between the catalyst body and the substrate until the catalyst body is maintained at a predetermined high temperature. (For example, refer patent document 1).

また、反応室内で、触媒体を触媒体収納容器の内部空間に配置し、触媒体収納容器の基板に対抗する面、すなわちシャワープレートによって、触媒体から基板への輻射を遮蔽させる装置も提案されていた(例えば、特許文献2参照。)。   In addition, a device is also proposed in which a catalyst body is arranged in the internal space of the catalyst body storage container in the reaction chamber and the radiation from the catalyst body to the substrate is shielded by a surface facing the substrate of the catalyst body storage container, that is, a shower plate. (For example, refer to Patent Document 2).

ところで、反応室内では、導入された反応ガスが加熱された触媒体と接触し成膜するが、基板の搬入および搬出時には成膜ガスの導入を停止し、触媒体の加熱を中止する。このため、基板の搬入および搬出後成膜処理を再開した直後では、ガス量の変化と触媒体温度の変化が生じる。   By the way, in the reaction chamber, the introduced reaction gas comes into contact with the heated catalyst body to form a film, but when the substrate is carried in and out, the introduction of the film formation gas is stopped and the heating of the catalyst body is stopped. For this reason, a change in gas amount and a change in catalyst body temperature occur immediately after restarting the film forming process after carrying in and out the substrate.

さらに、搬入および搬出時の触媒体の加熱を継続し、触媒体温度の変化を低減したとしても、成膜時と搬入および搬出時との圧力には差があり、触媒体が失う熱量が異なるため圧力(ガス量)変化のために触媒体の温度変化が生じる。   Furthermore, even if heating of the catalyst body during carry-in and carry-out is continued and the change in the temperature of the catalyst body is reduced, there is a difference in the pressure during film formation and during carry-in and carry-out, and the amount of heat lost by the catalyst body is different. Therefore, the temperature of the catalyst body changes due to the change in pressure (gas amount).

触媒体は、例えばタングステン粉末を焼結し、金属製の圧縮機で圧縮成型して製造される。このとき圧縮機表面に存在する鉄やニッケルなどの重金属も触媒体に混入される。この重金属が、触媒体を高温に加熱する途上で蒸発し、成膜ガスの導入の初期段階でこれが基板に到達して薄膜中に取り込まれ、安定した薄膜の生成に支障をきたすという問題があった。   The catalyst body is manufactured, for example, by sintering tungsten powder and compression molding with a metal compressor. At this time, heavy metals such as iron and nickel existing on the compressor surface are also mixed into the catalyst body. This heavy metal evaporates in the course of heating the catalyst body to a high temperature, and at the initial stage of the introduction of the film forming gas, it reaches the substrate and is taken into the thin film, thereby hindering the formation of a stable thin film. It was.

そこで、従来、この問題を解決するために、反応ガスを導入する前の触媒体温度を成膜時に維持されるべき温度以上の高温に維持し、重金属の放出を成膜時前に生じさせ、成膜時には薄膜中への上記重金属の混入をおさえるように構成された装置が提案されていた(例えば、特許文献3参照。)。   Therefore, conventionally, in order to solve this problem, the catalyst body temperature before introducing the reaction gas is maintained at a temperature higher than the temperature to be maintained at the time of film formation, and heavy metal is released before the film formation, There has been proposed an apparatus configured to suppress the mixing of the heavy metal into the thin film during film formation (see, for example, Patent Document 3).

触媒体CVD装置では、反応室内に触媒体が配置されている。従って、この触媒体を加熱する電極部(電力供給源)付近のやや温度が低くなった部分は、原料ガスに曝される環境にあった。   In the catalyst body CVD apparatus, a catalyst body is disposed in a reaction chamber. Therefore, the part where the temperature was slightly lowered in the vicinity of the electrode part (power supply source) for heating the catalyst body was exposed to the source gas.

例えば、シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしてシランと水素の混合ガスが用いられるが、触媒体がこの原料ガスのシランと反応してシリコン化合物を生成することがある(シリサイド化)。このシリサイド化は、熱により瞬時に原料ガスを表面から吹き飛ばすことができない上記温度の低くなった部分から進行する。その結果、触媒体の抵抗値を下げたり、パーティクルの発生源になるという不都合があった。   For example, when a silicon film is formed, a mixed gas of silane and hydrogen is used as a source gas, but the catalyst body may react with the silane of the source gas to generate a silicon compound (silicidation). This silicidation proceeds from the portion where the temperature is low, where the source gas cannot be blown off from the surface instantaneously by heat. As a result, there is a disadvantage that the resistance value of the catalyst body is lowered or a particle generation source is obtained.

そこで、従来、上記温度の低くなった部分との間に隙間を設け、かつ、触媒体に接触しないように形成されたカバーでこの温度の低くなった部分を覆っている。例えば、上記シリコン膜を形成する場合は、水素ガスを上記カバー内に導入し、このカバーを経由して反応室内に導入するようにし、この水素ガスによってシランガスがカバー内に侵入しないようにしたガスパージ機構を設けた装置が提案されていた(例えば、特許文献4参照。)。
特開2000−299313(請求項1の記載) 特開平11−54441(請求項1の記載) 特開2000−277501(請求項1の記載) 特開2002−93723(請求項1の記載)
Therefore, conventionally, a gap is provided between the portion where the temperature is lowered and the portion where the temperature is lowered is covered with a cover formed so as not to contact the catalyst body. For example, when forming the silicon film, a hydrogen gas is introduced into the cover and introduced into the reaction chamber via the cover, and the gas purge prevents the silane gas from entering the cover by the hydrogen gas. An apparatus provided with a mechanism has been proposed (see, for example, Patent Document 4).
JP-A 2000-299313 (claim 1) JP-A-11-54441 (claim 1) JP-A-2000-277501 (claim 1) JP-A-2002-93723 (claim 1)

しかし、上記シャッターやシャワープレートで触媒体の輻射を防ぐことはできても、原料ガスが触媒体と接し、パーティクルを発生させるという問題が生じていた。   However, even though the shutter and the shower plate can prevent the radiation of the catalyst body, there has been a problem that the raw material gas comes into contact with the catalyst body and generates particles.

また、原料ガス導入前に、触媒体温度を成膜時よりも高温に維持することにより、成膜時の触媒体温度の低下を一定値以下に抑えることができても、触媒体温度が変化することに変わりはなく、結局、この触媒体温度の変化によって、安定性のある薄膜の形成に支障が生じていた。   In addition, by maintaining the temperature of the catalyst body higher than that at the time of film formation before introducing the raw material gas, even if the decrease in the temperature of the catalyst body at the time of film formation can be suppressed to a certain value or less, the catalyst body temperature changes. In the end, the change in the temperature of the catalyst body hindered the formation of a stable thin film.

触媒体を加熱する電極部(電力供給源)付近のやや温度が低くなった部分のシリサイド化を防止するためには、上記ガスパージ機構は有効ではあるが、電極の数だけガスパージ機構が必要であり、また、電極が複数ある場合は、パージ用のガスを各カバーに均等に配分する分配機構も必要になり、装置が複雑になるという不都合があった。   The above gas purge mechanism is effective to prevent silicidation in the part where the temperature is slightly lowered near the electrode part (power supply source) for heating the catalyst body. However, as many gas purge mechanisms as the number of electrodes are required. In addition, when there are a plurality of electrodes, a distribution mechanism that evenly distributes the purge gas to each cover is required, which has the disadvantage that the apparatus becomes complicated.

すなわち、上記各問題の発生は、触媒体が、基板と同じ反応室内に設けられ、原料ガスに曝されるということに起因する。   That is, the occurrence of each of the above problems is caused by the catalyst body being provided in the same reaction chamber as the substrate and exposed to the source gas.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、触媒体の基板への輻射を防ぐとともに、触媒体に温度変化があっても成膜に影響を与えない簡易な機構の薄膜製造装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, it prevents the radiation to the substrate of the catalyst body, even if the temperature changes in the catalyst body to provide a thin film production equipment of simple mechanism that does not affect the film This is the issue.

上記課題を解決するために、本発明にかかる薄膜製造装置は、加熱した触媒体に反応ガスを接触させて活性化させ、この活性化させた反応ガスおよび原料ガスから成る成膜ガスにより、基板に対して成膜処理を行う反応室を備えた薄膜製造装置において、反応ガス供給系を備えた触媒体収納容器と、上記触媒体収納容器から独立して設けられ、原料ガス供給系および不活性ガス供給系を備えた反応室と、上記反応室から余剰の成膜ガスおよび反応副生成物ガスを排気する排気系とを更に備え、上記触媒体収納容器と上記反応室と上記排気系と三方弁を介して連結し、上記触媒体収納容器の内部空間が、反応ガスの出口に向かって次第に狭くなるように形成され、この次第に狭くなるように形成された箇所に上記触媒体を配置したことを特徴とする。 In order to solve the above problem, thin-film manufacturing equipment according to the present invention comprises contacting a reactant gas to the heated catalyst by activating, by a deposition gas comprising the reaction gas and the material gas is the activation, In a thin film manufacturing apparatus including a reaction chamber for performing a film formation process on a substrate, a catalyst body storage container provided with a reaction gas supply system and a catalyst gas storage system provided independently of the catalyst body storage container are provided. a reaction chamber with an active gas supply system further comprises an exhaust system for exhausting excess deposition gas and the reaction by-product gases from said reaction chamber, said catalyst container and the reaction chamber and the exhaust system and Are connected to each other through a three-way valve, and the internal space of the catalyst body storage container is formed so as to gradually narrow toward the outlet of the reaction gas, and the catalyst body is disposed at a place where the space is gradually narrowed. characterized in that it was To.

この構成によれば、触媒体が収納された触媒体収納容器と反応室とをバルブにより別個独立して設けてあるので、加熱した触媒体と原料ガスとを接触させずに薄膜を形成させることができる。また、触媒体収納容器の内部空間が、反応ガスの出口に向かって次第に狭くなるように形成され、この次第に狭くなるように形成された箇所に上記触媒体を配置したため、反応ガスと加熱した触媒体とを高頻度で接触させることができる。 According to this configuration, the catalyst body storage container in which the catalyst body is stored and the reaction chamber are separately provided by the valve, so that a thin film can be formed without contacting the heated catalyst body and the source gas. Can do. In addition, the internal space of the catalyst body storage container is formed so as to be gradually narrowed toward the outlet of the reaction gas, and the catalyst body is disposed at the portion formed so as to be gradually narrowed. The medium can be contacted with high frequency.

なお、上記触媒体収納容器からバルブまたは三方弁を介して反応室の反応ガスの導入口までを、活性化させたガスの失活を低減させる材料、例えば石英、高々純度Alの高純度セラミック等の材料で構成することが望ましい。 A material that reduces the deactivation of the activated gas from the catalyst body storage container to the reaction gas introduction port of the reaction chamber through a valve or a three-way valve, such as quartz, high purity Al 2 O 3 It is desirable to be made of a material such as a purity ceramic.

上記触媒体収納容器内の触媒体の温度変化を抑え、触媒体を適温で待機させるために、温度変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして、触媒体を加熱する電力を調整することもできる。   In order to suppress the temperature change of the catalyst body in the catalyst body storage container and make the catalyst body stand by at an appropriate temperature, the temperature change is detected and converted into a signal, and this signal is fed back to the control computer to heat the catalyst body. The power can also be adjusted.

また、上記触媒体収納容器内の圧力の変化を抑えるために、圧力制御装置により、圧力変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして触媒体収納容器内の圧力異常を監視することもできる。   Further, in order to suppress the pressure change in the catalyst body storage container, the pressure control device senses the pressure change and converts the signal, and feeds back this signal to the control computer to correct the pressure abnormality in the catalyst body storage container. It can also be monitored.

反応ガス、原料ガス、不活性ガスを所定の流量で単体もしくは混合して反応室に導入させ、または時間差を設けて反応室に導入させるには、原料ガス供給系と反応ガス供給系と不活性ガス供給系とにガス流量制御装置を接続するとともに、上記各ガス供給系を自己以外のガス供給系にも接続して混合ガス供給系を形成し、各混合ガス供給系もガス流量制御装置でガス流量を制御できるように構成すればよい。   In order to introduce the reaction gas, source gas, and inert gas into the reaction chamber alone or mixed at a predetermined flow rate, or to introduce them into the reaction chamber with a time difference, the source gas supply system, the reaction gas supply system, and the inert gas A gas flow control device is connected to the gas supply system, and each gas supply system is also connected to a gas supply system other than itself to form a mixed gas supply system. Each mixed gas supply system is also a gas flow control device. What is necessary is just to comprise so that a gas flow rate can be controlled.

従って、例えば、原料ガス供給系と不活性ガス供給系とを接続して上記混合ガス供給系を形成し、原料ガスと不活性ガスとを単体でまたは混合して反応室に供給するためには、この混合ガス供給系にガス流量制御装置を接続すればよい。   Therefore, for example, in order to connect the source gas supply system and the inert gas supply system to form the mixed gas supply system, and supply the source gas and the inert gas alone or mixed to the reaction chamber A gas flow rate control device may be connected to the mixed gas supply system.

また、反応ガス供給系と不活性ガス供給系とを接続して上記混合ガス供給系を形成し、反応ガスと不活性ガスとを単体でまたは混合して触媒体収納容器に供給するためには、この混合ガス供給系にガス流量制御装置を接続すればよい。   In order to connect the reaction gas supply system and the inert gas supply system to form the mixed gas supply system, and supply the reaction gas and the inert gas alone or mixed to the catalyst body storage container A gas flow rate control device may be connected to the mixed gas supply system.

触媒体収納容器を介して反応ガス供給系から活性化された反応ガスを反応室に供給する際に、この反応ガスと原料ガスまたは不活性ガスの少なくともいずれか一方とを時間差を設け、同時に供給しないようにしてもよい。   When supplying the reaction gas activated from the reaction gas supply system to the reaction chamber via the catalyst container, the reaction gas and at least one of the raw material gas and the inert gas are provided with a time difference and supplied simultaneously. You may make it not.

以上の説明からも明らかなとおり、本発明にかかる薄膜製造装置および薄膜製造方法は、触媒体を触媒体収納容器に収納し、反応室と独立させたため、加熱された触媒体の輻射により、基板が加熱されることがなくなり、安定した薄膜の形成が可能になった。   As is clear from the above description, the thin film manufacturing apparatus and the thin film manufacturing method according to the present invention store the catalyst body in the catalyst body storage container and are independent of the reaction chamber, so that the substrate is generated by the radiation of the heated catalyst body. Is no longer heated, and a stable thin film can be formed.

また、触媒体を触媒体収納容器に収納して反応室と独立させることによって、原料ガスを触媒体に接触させることなく、反応室に導入することができるので、触媒体と原料ガスとが接触して生じるパーティクルの発生を抑えることができるようになった。   Also, by storing the catalyst body in the catalyst body storage container and making it independent of the reaction chamber, the source gas can be introduced into the reaction chamber without contacting the catalyst body, so that the catalyst body and the source gas are in contact with each other. It is now possible to suppress the generation of particles.

成膜処理の初期段階から最終段階までほぼ一定の温度、一定の圧力で反応ガスを反応室に導入できるので、安定した薄膜の形成が可能になった。   Since the reaction gas can be introduced into the reaction chamber at a substantially constant temperature and a constant pressure from the initial stage to the final stage of the film formation process, a stable thin film can be formed.

上記触媒体収納容器およびバルブを石英、高々純度Alの高純度セラミックなど、失活を低減させる材料を使用して構成することによって、活性化した反応ガスを効率よく基板に到達させることができるようになった。 By configuring the catalyst body storage container and valve using a material that reduces deactivation, such as quartz, high-purity Al 2 O 3 high-purity ceramic, and the like, the activated reaction gas can efficiently reach the substrate. Can now.

さらに、原料ガス供給系と反応ガス供給系と不活性ガス供給系とにガス流量制御装置を接続するとともに、上記各ガス供給系を自己以外のガス供給系にも接続し混合ガス供給系を形成して、各混合ガス供給系にもガス流量制御装置を接続することによって、最適に活性化させたガスを所定のタイミングで反応室に導入することができるので、様々なバリエーションの薄膜を効率よく量産することが可能になった。   In addition, a gas flow rate control device is connected to the source gas supply system, the reaction gas supply system, and the inert gas supply system, and the above gas supply systems are also connected to other gas supply systems to form a mixed gas supply system. By connecting a gas flow rate control device to each mixed gas supply system, it is possible to introduce the optimally activated gas into the reaction chamber at a predetermined timing. Mass production is now possible.

図1を参照して、1は本発明にかかる薄膜製造装置の反応室である。反応室1内には、内壁の上面にガスを均一に基板に到達させるためのシャワーヘッド2が設けられている。反応室1内において、シャワーヘッド2と対向する位置に、基板ホルダー3がある。薄膜は、搬入装置(図示せず)で基板を基板ホルダー3上に載置し、原料ガス供給系4からバルブ41を介して、反応室1内に原料ガスを導入し、シャワーヘッド2を通って基板に原料ガスを到達させることにより製造される。不活性ガスも不活性ガス供給系5からバルブ51を介して、反応室1内に導入される。   Referring to FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reaction chamber of a thin film manufacturing apparatus according to the present invention. In the reaction chamber 1, a shower head 2 is provided on the upper surface of the inner wall for allowing the gas to uniformly reach the substrate. In the reaction chamber 1, there is a substrate holder 3 at a position facing the shower head 2. For the thin film, the substrate is placed on the substrate holder 3 by a carry-in device (not shown), the raw material gas is introduced into the reaction chamber 1 from the raw material gas supply system 4 through the valve 41, and passes through the shower head 2. The raw material gas is made to reach the substrate. An inert gas is also introduced into the reaction chamber 1 from the inert gas supply system 5 through the valve 51.

なお、上記原料ガス生成方法は、例えば固体または液体の有機金属材料をガス化する方法などがある。すなわち、この有機金属材料が、固体の場合は、固体を加熱液化した後、気化器へ送り気化する方法やバブリングシステムへ送り発泡化する方法、固体を直接昇華する方法がある。液体の場合は、液体を気化器へ送り気化する方法やバブリングシステムへ送り発泡化する方法がある。   Examples of the source gas generation method include a method of gasifying a solid or liquid organometallic material. That is, when the organometallic material is a solid, there are a method of heating and liquefying the solid and then sending it to a vaporizer, a method of sending it to a bubbling system and foaming, and a method of sublimating the solid directly. In the case of a liquid, there are a method of sending a liquid to a vaporizer and a method of sending it to a bubbling system and a method of foaming.

反応室1に反応ガス供給系6から、バルブ61を介して反応ガスを導入するとき、反応ガスを活性化させるために、電源などにより加熱した触媒体(図示せず)に接触させる必要がある。しかしながら、反応室1内部で触媒体を加熱すると、加熱された触媒体の輻射により、基板が加熱され、安定した薄膜の製造を阻害するなどの不具合が生じる。   When the reaction gas is introduced into the reaction chamber 1 from the reaction gas supply system 6 via the valve 61, it is necessary to contact a catalyst body (not shown) heated by a power source or the like in order to activate the reaction gas. . However, when the catalyst body is heated inside the reaction chamber 1, the substrate is heated by the radiation of the heated catalyst body, causing problems such as inhibiting the production of a stable thin film.

そこで、触媒体を反応室1から独立して設置させるために、触媒体収納容器7を設け、反応ガス供給路62で触媒体収納容器7と反応室1とを連結し、この反応ガス供給路71に上記バルブ61を介在させればよい。このような構成にすれば、加熱された触媒体の熱が基板に到達することはなく、また、触媒体も原料ガスに接触することはなく、安定した薄膜の製造が可能になる。   Therefore, in order to install the catalyst body independently from the reaction chamber 1, the catalyst body storage container 7 is provided, the catalyst body storage container 7 and the reaction chamber 1 are connected by the reaction gas supply path 62, and the reaction gas supply path is provided. The valve 61 may be interposed in 71. With such a configuration, the heat of the heated catalyst body does not reach the substrate, and the catalyst body does not come into contact with the raw material gas, so that a stable thin film can be manufactured.

基板の搬入/搬出時のときは、反応室1内へのガスの導入を停止し、副生成物や余剰ガスを排気しなければならない。そこで、反応室1から圧力調整バルブ8を介して排気系9にこれらのガスを排気する。このとき反応室1内では、ガス量、圧力が変化し、触媒体収納容器7内の触媒体温度も変化する。触媒体温度が変化すると、安定成膜に支障をきたす。そこで、触媒体収納容器7と排気系9とをガス排気路64で連結してバルブ63を介在させ、反応室1内の副生成物や余剰ガスを排気するときは、バルブ61を閉め、バルブ63を開けばよい。このように構成すれば、反応室1内の副生成物や余剰ガスの排気が、触媒体収納容器7内の触媒体温度に影響を与えない。   At the time of loading / unloading the substrate, the introduction of the gas into the reaction chamber 1 must be stopped and the by-products and surplus gas must be exhausted. Therefore, these gases are exhausted from the reaction chamber 1 to the exhaust system 9 via the pressure adjustment valve 8. At this time, in the reaction chamber 1, the gas amount and pressure change, and the catalyst body temperature in the catalyst body storage container 7 also changes. If the temperature of the catalyst body changes, it will hinder stable film formation. Therefore, when the catalyst body storage container 7 and the exhaust system 9 are connected by the gas exhaust path 64 and the valve 63 is interposed to exhaust the by-product and excess gas in the reaction chamber 1, the valve 61 is closed and the valve 61 is closed. 63 can be opened. With this configuration, the exhaust of by-products and excess gas in the reaction chamber 1 does not affect the catalyst body temperature in the catalyst body storage container 7.

ところで、上記の通り、基板の搬入/搬出時には、反応室1内へのガスの導入を停止するため、基板の搬入および搬出後成膜処理を再開した直後では、ガス量の変化と触媒体温度の変化が生じ、安定した薄膜の生成に支障をきたす。   By the way, as described above, since the introduction of gas into the reaction chamber 1 is stopped at the time of loading / unloading the substrate, the change in gas amount and the catalyst body temperature immediately after restarting the film formation after loading / unloading the substrate. Changes, which hinders the production of a stable thin film.

そこで、触媒体収納容器7内の温度変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして触媒体を加熱する電力を調整する温度調整装置(図示せず)と触媒体収納容器7内の圧力変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして触媒体収納容器7内の圧力異常を監視する圧力制御装置(図示せず)とを設けることにより、触媒体収納容器7内のガス量と触媒体温度とを最適な状態に維持し、成膜の初期段階から活性化された反応ガスを安定して供給することができるようにした。この場合、触媒体収納容器7に覗き窓(図示せず)を設けてモニタするようにしてもよい。   Therefore, a temperature adjustment device (not shown) for adjusting the electric power for heating the catalyst body by sensing the temperature change in the catalyst body storage container 7 and converting the signal and feeding back this signal to the control computer, and the catalyst body storage container 7 is provided with a pressure control device (not shown) for detecting a pressure change in the catalyst body container 7 by sensing a pressure change in the body 7 and converting the signal and feeding back this signal to a control computer. The amount of gas in the storage container 7 and the temperature of the catalyst body are maintained in an optimum state so that the reaction gas activated from the initial stage of film formation can be stably supplied. In this case, a viewing window (not shown) may be provided in the catalyst body container 7 for monitoring.

すなわち、基板の搬入/搬出時に触媒体収納容器7と反応室1とを連結する反応ガス供給路62の間に介在させたバルブ61を閉めて、触媒体収納容器7内に反応ガス供給系6から反応ガスを導入し、上記温度調整装置および圧力制御装置を利用して最適状態を維持し、新しい基板が搬入された後、バルブ61を開いて直ちに活性化された反応ガスを反応室1内に導入することができる。   That is, the valve 61 interposed between the reaction gas supply path 62 connecting the catalyst body storage container 7 and the reaction chamber 1 when loading / unloading the substrate is closed, and the reaction gas supply system 6 is placed in the catalyst body storage container 7. The reaction gas is introduced into the reaction chamber 1 and the optimum state is maintained by using the temperature adjusting device and the pressure control device. After a new substrate is loaded, the valve 61 is opened to immediately activate the activated reaction gas in the reaction chamber 1. Can be introduced.

図2は、不活性ガス供給系5と反応ガス供給系6とを接続させて混合ガス供給系を構成させた例である。   FIG. 2 is an example in which a mixed gas supply system is configured by connecting an inert gas supply system 5 and a reaction gas supply system 6.

反応ガス供給系6は、反応ガスの供給口からガス流量制御装置601を介して触媒体収納容器7に接続されている。不活性ガス供給系5は、不活性ガスの供給口からガス流量制御装置501を介して反応室1に接続されている。さらに、不活性ガス供給口から枝路を設け、ガス流量制御装置602を介して反応ガス供給系6と接続することにより、反応ガス及び不活性ガスの混合ガス供給系が構成され、触媒体収納容器7に接続されている。なお、ガス流量制御装置501と不活性ガス供給系5との間には、ベントガス経路502が設けられ、このベントガス経路502に取り付けられたバルブを開けることで、シャワーヘッド2からダウンフローによりパーティクルの舞い上がりを防ぎつつ反応室1をベントすることができる。   The reaction gas supply system 6 is connected to the catalyst body storage container 7 via a gas flow rate control device 601 from a reaction gas supply port. The inert gas supply system 5 is connected to the reaction chamber 1 through a gas flow rate controller 501 from an inert gas supply port. Further, by providing a branch from the inert gas supply port and connecting to the reaction gas supply system 6 via the gas flow rate control device 602, a mixed gas supply system of the reaction gas and the inert gas is configured, and the catalyst body is accommodated. It is connected to the container 7. A vent gas path 502 is provided between the gas flow control device 501 and the inert gas supply system 5, and a valve attached to the vent gas path 502 is opened, so that the particle flow is reduced by the down flow from the shower head 2. The reaction chamber 1 can be vented while preventing soaring.

図1では、不活性ガス供給系5は、反応室1にのみ接続されていたが、図2では、上記のとおり、不活性ガス供給系5は、反応ガス供給系6とともに触媒体収納容器7にも接続されている。このように構成することにより、単体のガス供給系としては、反応ガス供給系6から反応ガスを触媒体収納容器7に導入し、不活性ガス供給系5から不活性ガスを反応室1に導入することができ、混合ガス供給系としては、ガス流量制御装置602を介して反応ガス供給系6に不活性ガスも供給できるようにし、反応ガスと不活性ガスの混合ガスを触媒体収納容器7に導入することができる。   In FIG. 1, the inert gas supply system 5 is connected only to the reaction chamber 1. However, in FIG. 2, as described above, the inert gas supply system 5 together with the reaction gas supply system 6 is a catalyst body container 7. Also connected to. With this configuration, as a single gas supply system, the reaction gas is introduced from the reaction gas supply system 6 into the catalyst body container 7 and the inert gas is introduced into the reaction chamber 1 from the inert gas supply system 5. As the mixed gas supply system, an inert gas can also be supplied to the reaction gas supply system 6 via the gas flow rate control device 602, and the mixed gas of the reaction gas and the inert gas is supplied to the catalyst body container 7. Can be introduced.

さらに、上記各ガス流量制御装置により、それぞれのガスを同時または時間差を設けて導入することもできる。   Further, the respective gas flow rate control devices can introduce the respective gases simultaneously or with a time difference.

図2では、不活性ガス供給系5と反応ガス供給系6とを接続させて触媒体収納容器7に単体もしくは混合のガスを供給する例を示したが、原料ガス供給系4と不活性ガス供給系5とを接続させて反応室1に単体もしくは混合のガスを供給するようにしてもよく、さらに、不活性ガス供給系5を原料ガス供給系4と反応ガス供給系6との双方に接続し、反応室1または触媒体収納容器7に単体もしくは混合のガスを供給させるようにしてもよい。   Although FIG. 2 shows an example in which the inert gas supply system 5 and the reaction gas supply system 6 are connected to supply a single or mixed gas to the catalyst body storage container 7, the raw material gas supply system 4 and the inert gas are shown. The supply system 5 may be connected to supply a single or mixed gas to the reaction chamber 1, and the inert gas supply system 5 is connected to both the raw material gas supply system 4 and the reaction gas supply system 6. They may be connected to supply a single or mixed gas to the reaction chamber 1 or the catalyst body storage container 7.

ガス供給系を上記のような構成にすることにより、要求する薄膜の処理量や膜質等によって、単体のガスを導入するか、混合ガスを導入するか、あるいは複数のガスを同時に導入するか、時間差を設けて導入するか、さらには、成膜中にガス排気時間をいれるか等の選択が可能になる。   By configuring the gas supply system as described above, depending on the required thin film throughput or film quality, a single gas is introduced, a mixed gas is introduced, or a plurality of gases are introduced simultaneously, It is possible to select whether to introduce with a time difference, or to enter a gas exhaust time during film formation.

従って、最適に活性化させた反応ガスを任意のタイミングで反応室に導入することができるので様々なバリエーションの薄膜を効率よく量産することが可能になる。   Accordingly, the reaction gas that is optimally activated can be introduced into the reaction chamber at an arbitrary timing, so that thin films with various variations can be efficiently mass-produced.

なお、上記ガス供給系の構成は、触媒体CVD装置のほか、触媒体原子層堆積装置(触媒体ALD装置)においても利用可能である。   The configuration of the gas supply system can be used not only in a catalyst CVD apparatus but also in a catalyst atomic layer deposition apparatus (catalyst ALD apparatus).

ここで、触媒体ALD装置を用いて、時間差を設け各ガスを導入して成膜を行うプロセスの例を説明する。   Here, an example of a process of forming a film by introducing each gas with a time difference using a catalyst body ALD apparatus will be described.

まず、反応室1に原料ガス供給系4を通じて原料ガスを供給し、シャワーヘッド2を使用して基板に原料ガスを到達させる。次に、反応室1にパージガスとして、不活性ガス供給系5から不活性ガスを導入し、反応室1内のガスを圧力調整バルブ8から排気系9に排気する。続いて、反応ガス供給系6から触媒体収納容器7内に反応ガスを導入し、この反応ガスを加熱した触媒体に接触させることにより活性化させる。バルブ61を開いて、上記活性化させた反応ガスを反応室1内に導入し、基板上で成膜を行う。成膜後、反応室1内にパージガスとして再び不活性ガス供給系5から不活性ガスを導入し、反応室1内のガスを圧力調整バルブ8から排気系9に排気する。このようなプロセスを繰り返すことにより、カバレジがよく不純物の少ない薄膜を形成することが可能になる。   First, the source gas is supplied to the reaction chamber 1 through the source gas supply system 4, and the source gas reaches the substrate using the shower head 2. Next, an inert gas is introduced from the inert gas supply system 5 as a purge gas into the reaction chamber 1, and the gas in the reaction chamber 1 is exhausted from the pressure adjustment valve 8 to the exhaust system 9. Subsequently, the reaction gas is introduced from the reaction gas supply system 6 into the catalyst body container 7 and activated by bringing the reaction gas into contact with the heated catalyst body. The valve 61 is opened, the activated reaction gas is introduced into the reaction chamber 1, and film formation is performed on the substrate. After the film formation, an inert gas is again introduced from the inert gas supply system 5 as a purge gas into the reaction chamber 1, and the gas in the reaction chamber 1 is exhausted from the pressure adjustment valve 8 to the exhaust system 9. By repeating such a process, it is possible to form a thin film with good coverage and few impurities.

図3は、図1で示したバルブ61およびバルブ63に代えて、触媒体収納容器7と反応ガス供給路62およびガス排気路64とを連結する三方弁65の側断面図である。   FIG. 3 is a side sectional view of a three-way valve 65 that connects the catalyst body storage container 7, the reaction gas supply path 62, and the gas exhaust path 64 in place of the valve 61 and the valve 63 shown in FIG.

図3のa)を参照して、651は、三方弁65の上下駆動部652を収納する弁箱である。弁箱651の側面には、触媒体収納容器7で活性化された反応ガスの導入口651aが開口されている。反応ガスの導入口651aに対向する位置には、活性化された反応ガスを反応ガス供給路62を介して反応室1に送り出す送出口651bが弁箱651の側面に開口されている。また、弁箱651の底面は、触媒体収納容器7の余剰ガスなどをガス排気路64を介して排気系9に排出するために、排気口651cが開口されている。   Referring to a) of FIG. 3, reference numeral 651 denotes a valve box that houses the vertical drive unit 652 of the three-way valve 65. On the side surface of the valve box 651, an inlet 651a for the reactive gas activated in the catalyst body storage container 7 is opened. A delivery port 651 b through which the activated reaction gas is sent to the reaction chamber 1 through the reaction gas supply path 62 is opened on the side surface of the valve box 651 at a position facing the reaction gas inlet 651 a. Further, an exhaust port 651c is opened on the bottom surface of the valve box 651 in order to discharge excess gas or the like in the catalyst body storage container 7 to the exhaust system 9 through the gas exhaust path 64.

上下駆動部652のやや上部の幅方向には、活性化された反応ガスの導入口651aと送出口651bとをつなぐガス流路652aが貫通されている。また、上下駆動部652のやや下部には、反応ガスの導入口651aと排気口651cとをつなぐガス流路652bが形成されている。なお、反応ガスの導入口651aは、弁箱651の側面に開口され、排気口651cは、弁箱651の底面に開口されているため、ガス流路652bは、屈曲させて形成されている。   A gas flow path 652a that connects the activated reaction gas inlet 651a and the outlet 651b is penetrated in the width direction slightly above the vertical drive unit 652. Further, a gas flow path 652b that connects the reaction gas introduction port 651a and the exhaust port 651c is formed slightly below the vertical drive unit 652. The reaction gas introduction port 651a is opened on the side surface of the valve box 651, and the exhaust port 651c is opened on the bottom surface of the valve box 651. Therefore, the gas flow path 652b is formed to be bent.

上下駆動部652は、弁箱651の内壁に沿って長手方向に摺動する。図3のa)では、ガス流路652aが、反応ガスの導入口651aおよび送出口651bよりも上部に位置し、ガス流路652bは、導入口651aよりも下部に位置しているため、反応ガスは、触媒体収納容器7から、反応室1および排気系9のいずれにも流出していない状態である。   The vertical drive unit 652 slides in the longitudinal direction along the inner wall of the valve box 651. In FIG. 3 a), the gas flow path 652a is located above the reaction gas introduction port 651a and the delivery port 651b, and the gas flow path 652b is located below the introduction port 651a. The gas is in a state where it does not flow out of the reaction chamber 1 and the exhaust system 9 from the catalyst body storage container 7.

図3のb)では、a)のときよりも上下駆動部652を下方に摺動し、反応ガスの導入口651aと送出口651bとが、ガス流路652aを介して連通しているため、触媒体収納容器7で活性化された反応ガスは、ガス流路652aを経由して反応室1に導入される。   In b) of FIG. 3, the vertical drive unit 652 slides downward as compared with the case of a), and the reaction gas introduction port 651a and the delivery port 651b communicate with each other via the gas flow path 652a. The reaction gas activated in the catalyst body storage container 7 is introduced into the reaction chamber 1 via the gas flow path 652a.

なお、触媒体収納容器7から三方弁65(またはバルブ61)を介してガス供給路62までをたとえば石英、高々純度Al等の高純度セラミックを材料として形成すれば、ガスの失活を低減することができ、効率的な成膜処理ができる。 If the high-purity ceramic such as quartz or high purity Al 2 O 3 is formed from the catalyst body storage container 7 to the gas supply path 62 via the three-way valve 65 (or valve 61) as a material, the gas is deactivated. And an efficient film formation process can be performed.

図4の(a)を参照して、7は、触媒体収納容器である。触媒体収納容器7は、円筒形の金属製の水冷チャンバ71にフランジ72を接合することによって構成されている。フランジ72の略中央には、反応ガスの導入口721が開口されている。フランジ72が接合されている側と反対側の金属製の水冷チャンバ71の側面には、活性化された反応ガスの出口711が開口されている。   With reference to (a) of FIG. 4, 7 is a catalyst body storage container. The catalyst body storage container 7 is configured by joining a flange 72 to a cylindrical metal water cooling chamber 71. In the approximate center of the flange 72, a reaction gas inlet 721 is opened. An activated reaction gas outlet 711 is opened on the side surface of the metal water cooling chamber 71 opposite to the side to which the flange 72 is joined.

金属製の水冷チャンバ71の内部には、石英製内壁73が嵌入されている。この石英製内壁73の内部は、円柱形の空間が形成されている。この円柱形の空間は、途中から反応ガスの出口711方向に向かって截頭円錐形状に次第に狭く形成され、出口711に連通している。   A quartz inner wall 73 is fitted in the metal water cooling chamber 71. A cylindrical space is formed inside the quartz inner wall 73. This columnar space is gradually narrowed in a frustoconical shape from the middle toward the reaction gas outlet 711 and communicates with the outlet 711.

石英製内壁73の内部の形状は、円柱形と截頭円錐形状を組み合わせた上記形状に限定されるものではなく、活性化された反応ガスの出口711の方向に向かって次第に狭くなるように形成された形状であればよい。従って、例えば、活性化された反応ガスの出口711を先端部とする截頭錐体形状に形成したもの、円筒形と半球または截頭錐体とを結合した形状であって、半球または截頭錐体の先端部に活性化された反応ガスの出口711を開口したものなどでもよい。   The internal shape of the quartz inner wall 73 is not limited to the above-mentioned shape combining a cylindrical shape and a frustoconical shape, and is formed so as to become gradually narrower in the direction of the activated reaction gas outlet 711. Any shape may be used. Therefore, for example, a shape in which the activated reaction gas outlet 711 is formed in a truncated cone shape having a tip portion, a shape in which a cylindrical shape and a hemisphere or truncated cone are combined, and the hemisphere or the truncated cone is formed. The thing which opened the exit 711 of the activated reactive gas at the front-end | tip part of a cone may be used.

石英製内壁73の導入口721側は、円形の石英プレート74を介在させることによってフランジ72とは遮断されている。従って、金属製の水冷チャンバ71の内部空間は、出口711を除いて石英製内壁73と石英プレート74とで囲まれた状態になっている。   The inlet 721 side of the quartz inner wall 73 is cut off from the flange 72 by interposing a circular quartz plate 74. Accordingly, the internal space of the metal water-cooled chamber 71 is surrounded by the quartz inner wall 73 and the quartz plate 74 except for the outlet 711.

なお、内壁材として石英を利用したのは、上記のとおり反応ガスの失活を低減させるためであり、失活を低減させる効果がある素材ならば、石英に限定されるものではない。例えば、石英以外では、高々純度Al等の高純度セラミックなどが考えられる。 The reason why quartz is used as the inner wall material is to reduce the deactivation of the reaction gas as described above, and is not limited to quartz as long as the material has an effect of reducing the deactivation. For example, other than quartz, high purity ceramics such as high purity Al 2 O 3 can be considered.

図4の(b)は、図4の(a)のA−A線における石英プレート74の断面図である。石英プレート74には、中心を通る直線上で中心から等距離に離れた開口部741が2つ設けられている。この2つの開口部741には、石英製のコマ742がそれぞれ挿入されている。   FIG. 4B is a cross-sectional view of the quartz plate 74 taken along the line AA in FIG. The quartz plate 74 is provided with two openings 741 that are equidistant from the center on a straight line passing through the center. Quartz pieces 742 are inserted into the two openings 741, respectively.

石英製のコマ742は、それぞれ中央に孔742aが設けられ、周方向にはスリット742bが設けられている。   Each of the quartz pieces 742 has a hole 742a in the center and a slit 742b in the circumferential direction.

フランジ72の外側から、フランジ72を貫通し、石英製のコマ742の孔742aを通って、石英製内壁73の内部空間に電流導入端子75が貫通している。この電流導入端子75の先端には、やや大き目のナット76が取り付けられており、このナット76でワイヤー状の触媒体77が固定されている。触媒体77は、石英製内壁73が截頭円錐形状に形成されている空間内でこの截頭円錐形状に合わせて螺旋状に形成されている。   From the outside of the flange 72, the current introduction terminal 75 passes through the flange 72, passes through the hole 742 a of the quartz piece 742, and passes through the internal space of the quartz inner wall 73. A slightly larger nut 76 is attached to the tip of the current introduction terminal 75, and a wire-shaped catalyst body 77 is fixed by the nut 76. The catalyst body 77 is formed in a spiral shape in accordance with the frustoconical shape in a space where the quartz inner wall 73 is formed in the frustoconical shape.

触媒体77を反応ガスの出口711方向に向かって次第に狭くなっている箇所や反応ガスの出口711付近のガス流速が早い箇所に配置すれば、より高頻度で反応ガスと加熱された触媒体77とを接触させることができる。   If the catalyst body 77 is disposed at a location where the reaction gas outlet 711 gradually narrows toward the reaction gas outlet 711 or at a location where the gas flow velocity near the reaction gas outlet 711 is high, the catalyst body 77 heated with the reaction gas more frequently. Can be contacted.

触媒体77の形状は、所定温度に達する電力を大きくしないようにするためには、抵抗値を上げる必要がある。従って、断面積は小さいほうがよい。一方、反応ガスができるだけ高頻度で触媒体77に接触することができるようにするためには、触媒体77の表面積を多くとる必要がある。そこで、例えば、触媒体77の形状は、螺旋形状にすることが好ましい。このときこの螺旋形状は、円形または三角形や四角形などの多角形でもよい。   The shape of the catalyst body 77 needs to increase the resistance value so as not to increase the electric power reaching the predetermined temperature. Therefore, it is better that the cross-sectional area is small. On the other hand, in order to allow the reaction gas to contact the catalyst body 77 as frequently as possible, it is necessary to increase the surface area of the catalyst body 77. Therefore, for example, the shape of the catalyst body 77 is preferably a spiral shape. At this time, the spiral shape may be a circle or a polygon such as a triangle or a rectangle.

上記螺旋形状は、触媒体77の巻きに対して水平方向の寸法が、反応ガスの出口711に向かって小さくなるように形成すれば、活性化された反応ガスの出口方向711に向かって次第に狭くなるように形成された石英製内壁73の内部空間に触媒体77を収納しやすい。   If the spiral shape is formed so that the dimension in the horizontal direction with respect to the winding of the catalyst body 77 becomes smaller toward the outlet 711 of the reactive gas, the spiral shape becomes gradually narrower toward the outlet direction 711 of the activated reactive gas. The catalyst body 77 can be easily accommodated in the internal space of the quartz inner wall 73 formed as described above.

この場合、螺旋形状の触媒体77の巻きに対して水平方向の寸法は、本実施の形態では、1巻きごとに小さくなるように形成しているが、複数巻きごとに小さくなるように形成してもよい。   In this case, the dimension in the horizontal direction with respect to the winding of the spiral-shaped catalyst body 77 is formed so as to be reduced for each turn in the present embodiment, but is formed so as to be reduced for every plurality of turns. May be.

石英製内壁73と触媒体77との間に形成される空間に反応ガスが流入し、加熱された触媒体77と反応ガスとの接触の確率の低下を防ぐためには、触媒体77の形状を触媒体収納容器7内で反応ガスが流れる空間形状と略同様の形状に形成すればよい。   In order to prevent the reaction gas from flowing into the space formed between the quartz inner wall 73 and the catalyst body 77 and reducing the probability of contact between the heated catalyst body 77 and the reaction gas, the shape of the catalyst body 77 is changed. What is necessary is just to form in the shape substantially the same as the space shape in which the reaction gas flows in the catalyst body storage container 7. FIG.

以下、この触媒体77の触媒体収納容器7に反応ガスを導入して活性化させるプロセスを説明する。   Hereinafter, a process for introducing and activating the reaction gas into the catalyst body storage container 7 of the catalyst body 77 will be described.

電流導入端子75に電源(図示せず)から電流を流して触媒体77に通電し、触媒体77を加熱する。次に、反応ガス系(図示せず)から導入口721に反応ガスを導入する。導入された反応ガスは、石英プレート74の略中央にあたり、流速が低下し、石英プレート74とフランジ72との間の空間に拡散して流速が均等になる。流速が均等になった反応ガスは、石英製のコマ742のスリット742bを通って石英製内壁73で囲まれた空間内に導入される。スリット742bから上記空間内に導入された反応ガスは、ナット76に当たることにより、上記空間内で拡散する。拡散した反応ガスは、加熱された触媒体77に接触し、活性化されて出口711から反応室(図示せず)に導入される。参考までに、図4の(a)で反応ガスの流れを矢印で示した。   A current is supplied from a power source (not shown) to the current introduction terminal 75 to energize the catalyst body 77 to heat the catalyst body 77. Next, a reactive gas is introduced into the inlet 721 from a reactive gas system (not shown). The introduced reaction gas hits substantially the center of the quartz plate 74, and the flow velocity is reduced. The reaction gas is diffused into the space between the quartz plate 74 and the flange 72, and the flow velocity becomes uniform. The reaction gas having a uniform flow velocity is introduced into the space surrounded by the quartz inner wall 73 through the slit 742 b of the quartz piece 742. The reaction gas introduced into the space from the slit 742b hits the nut 76 and diffuses in the space. The diffused reaction gas comes into contact with the heated catalyst body 77, is activated, and is introduced into the reaction chamber (not shown) from the outlet 711. For reference, the flow of the reaction gas is indicated by an arrow in FIG.

なお、金属製の水冷チャンバ71に覗き窓(図示せず)を設けてモニタし、モニタ温度信号を制御コンピュータ(図示せず)にフィードバックし、触媒体を加熱する電源の電源パワーを調整してもよい。   A metal water cooling chamber 71 is provided with a viewing window (not shown) for monitoring, and a monitor temperature signal is fed back to a control computer (not shown) to adjust the power source power of the power source for heating the catalyst body. Also good.

また、石英製内壁73の内部空間の圧力をモニタする圧力計を導入口721付近に取り付け(図示せず)、モニタした圧力信号を装置制御コンピュータにフィードバックし、圧力の異常を監視するようにしてもよい。   In addition, a pressure gauge for monitoring the pressure in the inner space of the quartz inner wall 73 is mounted near the inlet 721 (not shown), and the monitored pressure signal is fed back to the apparatus control computer to monitor the pressure abnormality. Also good.

以上のような反応ガスの供給方法を用いることにより、反応室1と触媒体収納容器7とを別個独立に設置させて、触媒体77と基板との間が離れても、従来よりも多くの活性化された反応ガスを生成することができる。   By using the reaction gas supply method as described above, even if the reaction chamber 1 and the catalyst body storage container 7 are installed separately and the catalyst body 77 and the substrate are separated from each other, more than the conventional case. An activated reaction gas can be generated.

本発明によれば、加熱した触媒体に反応ガスを接触させて活性化する処理を反応室と別個独立して行うことができるので、薄膜製造の分野、特に化学気相成長法を用いた薄膜製造の分野で、安定かつ高効率な薄膜製造装置として適用できる。     According to the present invention, the process of bringing the reaction gas into contact with the heated catalyst body for activation can be performed independently of the reaction chamber, so that the field of thin film production, particularly thin films using chemical vapor deposition, can be used. It can be applied as a stable and highly efficient thin film manufacturing apparatus in the field of manufacturing.

本発明にかかる薄膜製造装置の模式図Schematic diagram of thin film manufacturing apparatus according to the present invention ガス供給系の接続例を示す図Diagram showing connection example of gas supply system 三方弁の側断面図Cross-sectional view of three-way valve 触媒体収納容器の側断面図Side cross-sectional view of catalyst body storage container

符号の説明Explanation of symbols

1 反応室
2 シャワーヘッド
3 基板ホルダー
4 原料ガス供給系
5 不活性ガス供給系
6 反応ガス供給系
7 触媒体収納容器
8 圧力調整バルブ
9 排気系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Shower head 3 Substrate holder 4 Raw material gas supply system 5 Inert gas supply system 6 Reaction gas supply system 7 Catalyst body storage container 8 Pressure adjustment valve 9 Exhaust system

Claims (9)

加熱した触媒体に反応ガスを接触させて活性化させ、この活性化させた反応ガスおよび原料ガスから成る成膜ガスにより、基板に対して成処理を行う反応室を備えた薄膜製造装置において、
反応ガス供給系を備えた触媒体収納容器と
上記触媒体収納容器から独立して設けられ、原料ガス供給系および不活性ガス供給系を備えた反応室と、
上記反応室から余剰の成膜ガスおよび反応副生成物ガスを排気する排気系とを更に備え、
上記触媒体収納容器と上記反応室と上記排気系と三方弁を介在させて連結し、
上記触媒体収納容器の内部空間が、反応ガスの出口に向かって次第に狭くなるように形成され、この次第に狭くなるように形成された箇所に上記触媒体を配置したことを特徴とする薄膜製造装置。
Contacting the reaction gas to the heated catalyst by activating, by a deposition gas comprising the reaction gas and the raw material gases fed this activation, the thin-film deposition apparatus having a reaction chamber for deposition process on the substrate ,
A catalyst body storage container equipped with a reaction gas supply system ;
A reaction chamber provided independently of the catalyst body storage container and provided with a raw material gas supply system and an inert gas supply system;
An exhaust system for exhausting excess film forming gas and reaction byproduct gas from the reaction chamber,
And the catalyst storage container and the reaction chamber and the exhaust system by Zaisa through the three-way valve connected,
A thin film production characterized in that the internal space of the catalyst body storage container is formed so as to become gradually narrower toward the outlet of the reaction gas, and the catalyst body is arranged at a place formed so as to become gradually narrower. apparatus.
上記触媒体収納容器から三方弁を介して反応室の反応ガス導入口までが、活性化させたガスの失活を低減させる材料で構成されていることを特徴とする請求項1記載の薄膜製造装置。 Until the reaction gas inlet of the reaction chamber through the or al three-way valve the catalyst container is, according to claim 1, characterized in that it is made of a material that reduces the deactivation of the gas was activated Thin film manufacturing equipment. 活性化させたガスの失活を低減させる上記材料が石英、または高々純度Al等の高純度セラミックであることを特徴とする請求項記載の薄膜製造装置。 Thin film manufacturing apparatus according to claim 2, wherein said material to reduce the deactivation of the gas was activated quartz, or at most high-purity ceramic such purity Al 2 O 3. 上記触媒体自体の温度または触媒体収納容器内の温度変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして触媒体を加熱する電力調整装置を備えたことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 A power adjustment device is provided, which detects a temperature change of the catalyst body itself or a temperature change in the catalyst body storage container, converts the signal, feeds back the signal to a control computer, and heats the catalyst body. thin film manufacturing apparatus according to any one of claims 3 to 1. 上記触媒体収納容器内の圧力変化を感知して信号変換し、この信号を制御コンピュータにフィードバックして触媒体収納容器内の圧力異常を監視する圧力制御装置を設けたことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 A pressure control device is provided, which detects a pressure change in the catalyst body storage container, converts the signal and feeds back the signal to a control computer to monitor a pressure abnormality in the catalyst body storage container. thin film manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4. 原料ガス供給系と反応ガス供給系と不活性ガス供給系とにガス流量制御装置を接続したことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 Thin film production apparatus according to the raw material gas supply system and the reactive gas supply system and the inert gas supply system from claim 1, characterized in that connected to the gas flow control device to one of claims 5. 上記各ガス供給系を自己以外のガス供給系にも接続して混合ガス供給系を形成し、各混合ガス供給系もガス流量制御装置でガス流量を制御できるように構成したことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 Each gas supply system is connected to a gas supply system other than itself to form a mixed gas supply system, and each mixed gas supply system is also configured to control a gas flow rate with a gas flow rate control device. thin-film deposition apparatus according to any one of claims 1 to 6. 原料ガス供給系と不活性ガス供給系とを接続して上記混合ガス供給系を形成し、原料ガスと不活性ガスとを単体でまたは混合して反応室に供給するために、この混合ガス供給系にガス流量制御装置を接続したことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 This mixed gas supply system is used to connect the raw material gas supply system and the inert gas supply system to form the mixed gas supply system, and supply the raw material gas and the inert gas alone or mixed to the reaction chamber. thin-film deposition apparatus as claimed in any one of claims 7, characterized in that connected to the gas flow control device to the system. 反応ガス供給系と不活性ガス供給系とを接続して上記混合ガス供給系を形成し、反応ガスと不活性ガスとを単体でまたは混合して触媒体収納容器に供給するために、この混合ガス供給系にガス流量制御装置を接続したことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の薄膜製造装置。 The reaction gas supply system and the inert gas supply system are connected to form the mixed gas supply system, and this mixture is used to supply the reaction gas and the inert gas alone or as a mixture to the catalyst body storage container. gas supply system thin film manufacturing apparatus according to claims 1, characterized in that connected to the gas flow control device to one of claims 8 to.
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