JP2000034572A - Apparatus for forming vapor-deposited thin film - Google Patents

Apparatus for forming vapor-deposited thin film

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JP2000034572A
JP2000034572A JP10213456A JP21345698A JP2000034572A JP 2000034572 A JP2000034572 A JP 2000034572A JP 10213456 A JP10213456 A JP 10213456A JP 21345698 A JP21345698 A JP 21345698A JP 2000034572 A JP2000034572 A JP 2000034572A
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Japan
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raw material
liquid metal
thin film
metal raw
gas
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JP10213456A
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Hideaki Nojiri
英章 野尻
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for forming a vapor-deposited thin film capable of controlling the composition of an oxide thin film, making dense the bonding between a metal atom and oxygen atom and lowering growth temp. SOLUTION: The apparatus for forming a vapor-deposited thin film by feeding vaporized liquid metal raw materials to a reaction chamber by a carrier gas and reacting the vapor with a reaction gas to form the vapor-deposited thin film on a substrate, is equipped with a plurality of vaporizers for vaporizing a plurality of liquid metal raw materials, at independent temps., a plurality of transport pipes for transporting vaporized liquid metal raw materials from the vaporizers by a carrier gas, a chamber for reacting the vaporized liquid metal raw materials transported through the transport pipes with a reaction gas to form a deposited film on the substrate, a plasma source for converting the reaction gas into plasma and supplying the plasma to the reaction chamber and a high speed rotary heating mechanism, which is used for forming the deposited film while heating and rotating the substrate at high speed in the reaction chamber.

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】本発明は蒸着薄膜作製装置に
関し、特に液体有機金属材料を用いた化学気相堆積(C
VD:Chemical Vapor Deposit
ion)法と電子サイクロトロン共鳴(ECR:Ele
ctron Cyclotron Resonanc
e)法を組み合わせて各種酸化物薄膜を形成する蒸着薄
膜作製装置に関するものである。
The present invention relates to an apparatus for producing a vapor-deposited thin film, and more particularly to a chemical vapor deposition (C) method using a liquid organometallic material.
VD: Chemical Vapor Deposit
ion) method and electron cyclotron resonance (ECR: Ele)
ctron Cyclotron Resonance
The present invention relates to a vapor deposition thin film manufacturing apparatus for forming various oxide thin films by combining the methods e).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ペロブスカイト構造酸化物である
強誘電体材料の高い誘電率を利用した高集積度DRAM
や、自発分極特性を利用した不揮発性RAMの開発が盛
んになっている。これら、ペロブスカイト構造酸化物薄
膜の形成方法としては、ゾル−ゲル法、スパッタ法、C
VD法などが挙げられるが、組成の制御、段差被覆性、
均一性などの面からCVD法が最も優れた成膜方法であ
る。
2. Description of the Related Art Recently, a highly integrated DRAM utilizing a high dielectric constant of a ferroelectric material which is a perovskite structure oxide.
Also, non-volatile RAMs utilizing spontaneous polarization characteristics have been actively developed. These perovskite structure oxide thin films are formed by a sol-gel method, a sputtering method,
VD method, etc., but control of composition, step coverage,
The CVD method is the most excellent film forming method in terms of uniformity and the like.

【0003】図5は従来、最も一般的な液体金属原料を
用いたMOCVD装置の概略を示す模式図である。この
ような装置の詳細は、例えば化学工学編、CVDハンド
ブック、226〜227頁(1991年、朝倉書店発
行)に記載されている。図5において、a,bは別々の
材料に関するものを示す事とする。101はアルゴンな
どの希釈ガスライン、102a,bはマスフローコント
ローラ、103a,bは液体原料容器兼バブラー、10
4は加熱ヒータ、105は原料ガス輸送管、106は反
応室、107は加熱機構、108は基板、109は反応
ガス輸送管、110は排気系、111は除害ラインであ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of a conventional MOCVD apparatus using the most common liquid metal raw material. Details of such an apparatus are described in, for example, Chemical Engineering, CVD Handbook, pp. 226-227 (published by Asakura Shoten in 1991). In FIG. 5, a and b indicate those relating to different materials. 101 is a dilution gas line such as argon, 102a and 102b are mass flow controllers, 103a and 103b are liquid material containers and bubblers,
4 is a heater, 105 is a source gas transport tube, 106 is a reaction chamber, 107 is a heating mechanism, 108 is a substrate, 109 is a reactive gas transport tube, 110 is an exhaust system, and 111 is a detoxification line.

【0004】次に動作について説明する。加熱ヒータ1
04により液体原料の入ったバブラー103a,bは所
望の温度に加熱され、マスフローコントローラ102
a,bから流量制御された希釈ガスがバブラー103
a,bにそれぞれ供給されると、バブラー103a,b
内の液体原料中でバブリングすることにより、液体原料
の一部が気化し、所望の温度における飽和蒸気圧に相当
する原料ガスが希釈ガスとともに原料ガス輸送管105
を介して反応室106ヘ供給される。反応室106へ供
給された原料ガスは加熱機構107により加熱された基
板108表面で反応ガス輸送管109から供給された酸
素などの酸化剤と反応して基板108上に薄膜を堆積す
る。堆積に寄与しない液体原料および反応ガスは排気系
110を通じて除害ライン111へ排気される。
Next, the operation will be described. Heater 1
04, the bubblers 103a, 103b containing the liquid raw materials are heated to a desired temperature.
Diluent gas whose flow rate is controlled from a and b is bubbler 103
a and b are respectively supplied to the bubblers 103a and 103b.
By bubbling in the liquid raw material inside, a part of the liquid raw material is vaporized, and the raw material gas corresponding to the saturated vapor pressure at a desired temperature is mixed with the diluent gas in the raw material gas transport pipe 105.
Is supplied to the reaction chamber 106 via the The source gas supplied to the reaction chamber 106 reacts on the surface of the substrate 108 heated by the heating mechanism 107 with an oxidizing agent such as oxygen supplied from the reaction gas transport pipe 109 to deposit a thin film on the substrate 108. The liquid raw material and the reaction gas that do not contribute to the deposition are exhausted to the abatement line 111 through the exhaust system 110.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の酸化物を作製す
るCVD装置は、上記の様に液体原料を同一の温度制御
機構内に構成しており、更に反応性ガスは原料と同時に
供給される酸素ガスを用いていたが、このような手法で
酸化物を形成する場合、基板表面での熱エネルギーのみ
で分解した金属原子と酸素原子が結合して酸化物を形成
する。
In a conventional CVD apparatus for producing an oxide, a liquid material is formed in the same temperature control mechanism as described above, and a reactive gas is supplied simultaneously with the material. Although oxygen gas has been used, when an oxide is formed by such a method, a metal atom and an oxygen atom that are decomposed only by heat energy on a substrate surface are bonded to form an oxide.

【0006】しかし、酸素ガスだけでは酸化力が弱い為
に結晶中の酸素欠損を生じて薄膜の特性を劣化させるな
どの問題点があった。また、基板上に均一に薄膜を成膜
させるには、原材料を供給するノズルの設計などが難し
く酸化物薄膜を均一に成膜できないなどの問題点もあっ
た。
However, there is a problem in that the oxygen gas alone has a weak oxidizing power, so that oxygen deficiency in the crystal is generated to deteriorate the characteristics of the thin film. In addition, in order to uniformly form a thin film on a substrate, there is a problem in that it is difficult to design a nozzle for supplying a raw material, and it is not possible to form an oxide thin film uniformly.

【0007】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、酸化物薄膜の組成制
御を行なうことができ、金属原子と酸素原子との結合が
密になり成長温度を低温化できる蒸着薄膜作製装置を提
供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and can control the composition of an oxide thin film so that the bonding between metal atoms and oxygen atoms becomes dense. It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing a vapor-deposited thin film capable of lowering the growth temperature.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、気化さ
せた液体金属原料をキャリアガスにより反応室に供給し
て反応ガスと反応させて基板上に成膜する蒸着薄膜作製
装置において、複数の液体金属原料を独立な温度で気化
させる為の複数の気化器と、該複数の気化器からキャリ
アガスにより気化させた液体金属原料を輸送する複数の
輸送管と、該複数の輸送管により輸送された気化させた
液体金属原料を反応ガスと反応させ基板上に成膜する反
応室と、該反応室に反応ガスをプラズマ化して供給する
為のプラズマ源と、該反応室で基板を加熱高速回転させ
ながら成膜する加熱高速回転機構を有することを特徴と
する蒸着薄膜作製装置である。
That is, the present invention relates to a vapor deposition thin film producing apparatus for supplying a vaporized liquid metal raw material to a reaction chamber with a carrier gas and reacting with the reaction gas to form a film on a substrate. A plurality of vaporizers for vaporizing the liquid metal raw material at independent temperatures, a plurality of transport pipes for transporting the liquid metal raw material vaporized by the carrier gas from the plurality of vaporizers, and transport by the plurality of transport pipes A reaction chamber for reacting the vaporized liquid metal raw material with a reaction gas to form a film on a substrate, a plasma source for converting the reaction gas into plasma and supplying the reaction chamber to the reaction chamber, and heating the substrate in the reaction chamber at a high speed An evaporated thin film manufacturing apparatus characterized by having a heating high-speed rotation mechanism for forming a film while rotating.

【0009】前記気化器が、液体原料を気化させる為に
細孔径が10ミクロン以下の細孔ブロックを有すること
が好ましい。前記プラズマ源が電子サイクロトロン共鳴
により反応ガスのプラズマを生成することが好ましい。
前記プラズマ源が電子サイクロトロン共鳴によりプラズ
マを生成させる為に必要な磁気コイルが発生する発散磁
界により反応性プラズマガスを基板に供給することが好
ましい。
Preferably, the vaporizer has a pore block having a pore diameter of 10 μm or less in order to vaporize the liquid raw material. It is preferable that the plasma source generates a plasma of a reaction gas by electron cyclotron resonance.
It is preferable that the plasma source supplies a reactive plasma gas to the substrate by a divergent magnetic field generated by a magnetic coil necessary for generating plasma by electron cyclotron resonance.

【0010】前記加熱高速回転機構の回転数が500〜
2000rpmの範囲であることが好ましい。前記複数
の気化器からキャリアガスにより気化させた液体金属原
料を反応室へ輸送する個々の輸送管の先端が基板近傍上
で動径方向に一列に配置されていることが好ましい。
The number of rotations of the heating high-speed rotation mechanism is 500 to
It is preferably in the range of 2000 rpm. It is preferable that the tips of the individual transport pipes for transporting the liquid metal raw material vaporized by the carrier gas from the plurality of vaporizers to the reaction chamber are arranged in a row in the radial direction near the substrate.

【0011】前記気化器の原料供給側に三方バルブを設
けて気化器への液体金属原料の供給を制御する事で連続
的に組成を急峻に変えられることが好ましい。前記液体
金属原料を供給する側に三方バルブを設け、一方を液体
金属原料に、もう一方を金属原料を液化させている溶媒
のみが収容されている溶媒タンクに接続して気化器側に
溶媒を流すことができることが好ましい。
It is preferable that a three-way valve is provided on the raw material supply side of the vaporizer to control the supply of the liquid metal raw material to the vaporizer so that the composition can be continuously sharply changed. A three-way valve is provided on the side that supplies the liquid metal raw material, one is connected to the liquid metal raw material, and the other is connected to a solvent tank containing only the solvent that liquefies the metal raw material, and the solvent is supplied to the vaporizer side. Preferably, it can be flowed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の蒸着薄膜作製装置は、気
化させた液体金属原料をキャリアガスにより反応室に供
給して反応ガスと反応させて基板上に成膜する蒸着薄膜
作製装置において、複数の液体金属原料を独立な温度で
気化させる為の複数の気化器と、該複数の気化器からキ
ャリアガスにより気化させた液体金属原料を輸送する複
数の輸送管と、該複数の輸送管により輸送された気化さ
せた液体金属原料を反応ガスと反応させ基板上に成膜す
る反応室と、該反応室に反応ガスをプラズマ化して供給
する為のプラズマ源と、該反応室で基板を加熱高速回転
させながら成膜する加熱高速回転機構を有することを特
徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to the present invention is an apparatus for producing a vapor-deposited thin film, wherein a vaporized liquid metal material is supplied to a reaction chamber by a carrier gas and reacted with the reaction gas to form a film on a substrate. A plurality of vaporizers for vaporizing the plurality of liquid metal raw materials at independent temperatures, a plurality of transport pipes for transporting the liquid metal raw material vaporized by the carrier gas from the plurality of vaporizers, and the plurality of transport pipes A reaction chamber for reacting the transported vaporized liquid metal raw material with a reaction gas to form a film on a substrate, a plasma source for converting the reaction gas into a plasma to be supplied to the reaction chamber, and heating the substrate in the reaction chamber It has a heating high-speed rotation mechanism for forming a film while rotating at high speed.

【0013】この様に、本発明における蒸着薄膜作製装
置は、気化器を個別構成としており、液体金属原料ごと
に適した温度で気化させる為に組成ズレがなく従来の装
置のような原料の変質や劣化もなく、また液体金属原料
同士が混合する事もないことから原料濃度を一定に保て
るので、厳密な組成の薄膜が形成できる。
As described above, in the apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to the present invention, the vaporizer has a separate structure, and the vaporization is performed at a temperature suitable for each liquid metal raw material. Since the raw material concentration can be kept constant since the liquid metal raw materials do not mix with each other and there is no deterioration, a thin film having a strict composition can be formed.

【0014】また、液体金属原料を気化させる為に気化
器内部に細孔ブロックを用いる事で、原料配管系の詰ま
りが阻止でき、気化器内部での残査が少ない効率の良い
気化が可能となる。気化された原料ガスは個別のガスノ
ズルで基板上に供給されるので従来の気化器内部での温
度差による析出なども無く、ガスノズルを基板の回転方
向に対して動径ベクトル方向に並列し、且つ基板を高速
に回転する事で基板上での原料ガスの分布を均一にする
事ができる。
Also, by using a pore block inside the vaporizer to vaporize the liquid metal raw material, clogging of the raw material piping system can be prevented, and efficient vaporization with less residue inside the vaporizer can be realized. Become. Since the vaporized source gas is supplied onto the substrate by a separate gas nozzle, there is no precipitation due to a temperature difference inside the conventional vaporizer, and the gas nozzle is arranged in the radial vector direction with respect to the rotation direction of the substrate, and By rotating the substrate at a high speed, the distribution of the source gas on the substrate can be made uniform.

【0015】また、反応ガスを電子サイクロトロン共鳴
(ECR)によりプラズマ化し、ガスプラズマを基板へ
磁界の流れに乗せて供給するのでプラズマによる基板の
エッチングも無く、従来よりも酸化効率を高くできるの
で良質で緻密な酸化物薄膜を低温で成膜できる。ECR
を用いた場合は数mTorr〜10-4ないしは10-5
orrの範囲でプラズマを生成出来ることから成膜速度
を反応室の真空度でも制御する事ができる。
In addition, since the reaction gas is converted into plasma by electron cyclotron resonance (ECR) and the gas plasma is supplied to the substrate with the flow of a magnetic field, the substrate is not etched by the plasma, and the oxidation efficiency can be increased as compared with the prior art, so that good quality can be obtained. Thus, a dense oxide thin film can be formed at a low temperature. ECR
Is used, several mTorr to 10 -4 or 10 -5 T
Since plasma can be generated in the range of orr, the film formation rate can be controlled even by the degree of vacuum in the reaction chamber.

【0016】また、気化器の直前に三方バルブを設けて
気化器への液体金属原料の供給を原料収容容器へ変更す
る仕組みにしておくことで、多層薄膜を作製する際に気
化器への液体金属原料の供給圧力変化を与える事なく組
成の異なる薄膜を作製でき、かつ急峻な組成変化を持つ
薄膜作製ができる。また成膜中の成膜速度制御も安定し
て行えるようになる。更に液体金属原料を回収できるの
で原料効率の高い成膜装置となる。
Further, by providing a three-way valve immediately before the vaporizer to change the supply of the liquid metal raw material to the vaporizer to the raw material storage container, the liquid to be supplied to the vaporizer when a multilayer thin film is produced. Thin films having different compositions can be produced without giving a change in the supply pressure of the metal raw material, and a thin film having a sharp composition change can be produced. In addition, the film forming speed can be stably controlled during the film forming. Further, since a liquid metal raw material can be recovered, a film forming apparatus with high raw material efficiency can be obtained.

【0017】また、液体マスフローコントローラと液体
金属原料容器との間に三方バルブを設け、バルブの一方
を原料容器へ、もう一方を溶媒タンクヘ接続しておくこ
とで成膜後に液体マスフローコントローラ内部および原
料供給ライン、気化器内部を溶媒で洗浄する事が可能と
なり、残留した液体金属原料を押し流すことで残留原料
によるライン、気化器、ノズル内の原料の固化を防ぐこ
とができる。
A three-way valve is provided between the liquid mass flow controller and the liquid metal raw material container, and one of the valves is connected to the raw material container and the other is connected to the solvent tank, so that the inside of the liquid mass flow controller and the raw material can be formed after film formation. The supply line and the inside of the vaporizer can be washed with the solvent, and the solidification of the raw material in the line, the vaporizer, and the nozzle due to the residual raw material can be prevented by flushing the remaining liquid metal raw material.

【0018】[0018]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0019】実施例1 次に、本発明による一実施例を図について説明する。図
1は本発明の蒸着薄膜作製装置の一実施例の構造を示す
模式図である。同図1において原料供給は1系統のみを
記載しているが、図中の添字a,b,cは別々の原料供
給がある事を指している。1は液体金属原料容器2を加
圧する為のガスライン、3は液体マスフローコントロー
ラ、4(4a,b,c)は液体原料供給ライン、5a,
b,cは別々の液体原料気化器に対応している。6a,
b,cはキャリアガス供給用マスフローコントローラ、
7はキャリアガス、8a,b,cは別々の気化器からの
ガスノズルで基板11の動径方向に並列される位置に構
成される。9は反応室、11は基板10を高速加熱回転
させる為の機構、12は反応室の圧力を調整する為のバ
リアブルバルブあるいはプレッシャーコントローラで、
13はTMP(ターボモレキュラポンプ)、14は補助
ポンプである。15はプラズマを作製する為のプラズマ
室、16はサイクロトロン共鳴を起こさせる為の磁気コ
イル、17はマイクロ波発生器、18はマイクロ波導波
管である。19は反応ガス用マスフローコントローラ、
20は反応ガスラインである。21は温度検出センサー
(不図示)により気化器5を一定温度に加熱する加熱ヒ
ータを示す。なお、31から41はバルブを示してい
る。
Embodiment 1 Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of an embodiment of the apparatus for producing a deposited thin film of the present invention. Although only one system is shown in FIG. 1 for supplying raw materials, the subscripts a, b, and c in the figure indicate that there are separate raw material supplies. 1 is a gas line for pressurizing the liquid metal material container 2, 3 is a liquid mass flow controller, 4 (4a, b, c) is a liquid material supply line, 5a,
b and c correspond to different liquid source vaporizers. 6a,
b and c are mass flow controllers for supplying carrier gas,
Reference numeral 7 denotes a carrier gas, and reference numerals 8a, b, and c denote gas nozzles from separate vaporizers, which are arranged at positions parallel to each other in the radial direction of the substrate 11. 9 is a reaction chamber, 11 is a mechanism for heating and rotating the substrate 10 at high speed, 12 is a variable valve or pressure controller for adjusting the pressure of the reaction chamber,
13 is a TMP (turbo molecular pump) and 14 is an auxiliary pump. Reference numeral 15 denotes a plasma chamber for producing plasma, 16 denotes a magnetic coil for causing cyclotron resonance, 17 denotes a microwave generator, and 18 denotes a microwave waveguide. 19 is a mass flow controller for a reaction gas,
20 is a reaction gas line. Reference numeral 21 denotes a heater for heating the vaporizer 5 to a constant temperature by a temperature detection sensor (not shown). Incidentally, reference numerals 31 to 41 indicate valves.

【0020】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0021】気化器5は加熱ヒータ21により220℃
程度の温度に設定して加熱した後、バルブ32を開けて
液体原料容器2を加圧する。容器から押し出された液体
金属原料はバルブ33、35、37を通して液体マスフ
ローコントローラ3へ供給される。液体マスフローコン
トローラ3の流量をlsccmに設定し、液体原料ライ
ン4を通じて気化器5aへlsccmに制御された液体
金属原料が送られる。
The vaporizer 5 is heated to 220 ° C. by the heater 21.
After setting the temperature to about the temperature and heating, the valve 32 is opened to pressurize the liquid raw material container 2. The liquid metal raw material extruded from the container is supplied to the liquid mass flow controller 3 through valves 33, 35, and 37. The flow rate of the liquid mass flow controller 3 is set to 1 sccm, and the liquid metal source controlled to 1 sccm is sent to the vaporizer 5 a through the liquid source line 4.

【0022】気化器5aの内部は図2に示す様な構造で
あり、加圧された液体原料209は供給ライン4との接
続部205を介してノズル201から細孔ブロック20
2に吹き付けられる。細孔ブロック202は外部の加熱
ヒータ21により加熱されている為、細孔ブロック20
2に接触した液体原料209は瞬時に気化する。気化し
た液体金属原料は混合室204内部が反応室9により減
圧されているので、細孔ブロック202を抜けて混合室
204に引き込まれる。気化器をこのような構成とする
事で内部の細孔ブロックが液体金属原料を瞬時に気化さ
せる事ができ、液状や粒子状の成分が反応室へ輸送され
ることもない。気化した液体金属原料は混合室204で
キャリアガスマスフロー6aで100sccmに制御さ
れたキャリアガス208と混合され気化ガス210とし
て、反応室9にあるガスノズル8aへ搬送される。気化
ガス210は図1に示すようにガスノズル8aを介して
基板11の表面へ吹き付けられる。
The inside of the vaporizer 5a has a structure as shown in FIG. 2, and the pressurized liquid raw material 209 is supplied from the nozzle 201 through the connection part 205 to the supply line 4 from the nozzle 201.
It is sprayed on 2. Since the pore block 202 is heated by the external heater 21, the pore block 20
The liquid raw material 209 in contact with 2 evaporates instantaneously. Since the inside of the mixing chamber 204 is depressurized by the reaction chamber 9, the vaporized liquid metal raw material is drawn into the mixing chamber 204 through the pore block 202. With such a configuration of the vaporizer, the internal pore block can instantaneously vaporize the liquid metal raw material, and liquid or particulate components are not transported to the reaction chamber. The vaporized liquid metal raw material is mixed with the carrier gas 208 controlled at 100 sccm by the carrier gas mass flow 6a in the mixing chamber 204, and is conveyed to the gas nozzle 8a in the reaction chamber 9 as the vaporized gas 210. The vaporized gas 210 is blown onto the surface of the substrate 11 via the gas nozzle 8a as shown in FIG.

【0023】一方、反応ガスである酸素プラズマは電子
サイクロトロン共鳴により生成される。これは、参考文
献:S.Matsuo and Y.Adachi:J
pn.J.Appl.Phys.,21,L4(198
2)に詳しく記載されている。本実施例では反応ガス2
0として酸素ガスをガスマスフロー19で30sccm
に流量を設定してプラズマ室15に流し、反応室9内の
真空度をプレッシャーコントロールバルブ12により
0.01Torrに制御した。
On the other hand, oxygen plasma as a reaction gas is generated by electron cyclotron resonance. This is described in the reference: S.M. Matsuo and Y. Adachi: J
pn. J. Appl. Phys. , 21, L4 (198
It is described in detail in 2). In this embodiment, the reaction gas 2
Oxygen gas was set to 0 and gas mass flow 19 was 30 sccm.
Then, the flow rate was set in the plasma chamber 15 and the degree of vacuum in the reaction chamber 9 was controlled to 0.01 Torr by the pressure control valve 12.

【0024】次に、マイクロ波発振器(発振周波数;
2.45GHz)17を100Wに設定してマイクロ波
を発振させ導波管18を介してプラズマ室15に導波す
る。導波管18によって導かれたマイクロ波は空洞共振
器となっている石英製プラズマ室15で磁気コイル16
から875Gaussの磁界を印加されて電子サイクロ
トロン共鳴を起こし酸素プラズマが生成される。発生し
た酸素プラズマは磁気コイル16の発散磁界により基板
10に照射される。このようにして気化ガス210と酸
素プラズマが基板10上に照射される。この時、基板1
0は加熱回転機構11により550℃に加熱され、且つ
1000rpmで回転させているので原料は基板上に層
流を形成して基板10の表面に均一な組成の酸化物薄膜
が形成される。
Next, a microwave oscillator (oscillation frequency;
(2.45 GHz) 17 is set to 100 W and a microwave is oscillated and guided to the plasma chamber 15 via the waveguide 18. The microwave guided by the waveguide 18 is applied to a magnetic coil 16 in a quartz plasma chamber 15 serving as a cavity resonator.
875 Gauss is applied to generate electron cyclotron resonance to generate oxygen plasma. The generated oxygen plasma is applied to the substrate 10 by the divergent magnetic field of the magnetic coil 16. Thus, the substrate 10 is irradiated with the vaporized gas 210 and the oxygen plasma. At this time, the substrate 1
0 is heated to 550 ° C. by the heating and rotating mechanism 11 and is rotated at 1000 rpm, so that the raw material forms a laminar flow on the substrate and an oxide thin film having a uniform composition is formed on the surface of the substrate 10.

【0025】実施例2 本発明の第2の実施例について図3を用いて説明する。
実施例1と重複する個所は説明を省略する。これは、気
化器5と液体マスフローコントローラ3の間の原料ライ
ン4に三方バルブ47を設けたものである。
Embodiment 2 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The description of the same parts as in the first embodiment will be omitted. This is provided with a three-way valve 47 in the raw material line 4 between the vaporizer 5 and the liquid mass flow controller 3.

【0026】三方バルブのうちバルブ42を原料ライン
4に、バルブ43を気化器5に接続する。そして残りの
バルブ44を液体収容容器48に接統しておく。動作と
しては、この液体金属原料ライン4を使用して成膜する
時にはバルブ44を閉止し、バルブ42、43を開放し
て気化器5aに液体金属原料を供給する。多層薄膜成膜
時に別の液体金属原料もしくは同じ液体金属原料でも組
成を急峻に変化させたい時には、バルブ43を閉止して
バルブ44と収容容器48のバルブ45、46を同時に
開放して液体金属原料を収容容器48に回収する。そし
て再度液体金属原料2を使用して薄膜を作製する時には
バルブ44を閉止してバルブ43を開放することで液体
金属原料がスムースに気化器5aに輸送することができ
る。
The valve 42 is connected to the raw material line 4 and the valve 43 is connected to the vaporizer 5 among the three-way valves. Then, the remaining valve 44 is connected to the liquid container 48. As an operation, when forming a film using this liquid metal raw material line 4, the valve 44 is closed and the valves 42 and 43 are opened to supply the liquid metal raw material to the vaporizer 5a. When it is desired to rapidly change the composition of another liquid metal material or the same liquid metal material during the formation of a multilayer thin film, the valve 43 is closed and the valve 44 and the valves 45 and 46 of the container 48 are simultaneously opened to open the liquid metal material. Is collected in the storage container 48. When a thin film is formed using the liquid metal raw material 2 again, the valve 44 is closed and the valve 43 is opened so that the liquid metal raw material can be smoothly transported to the vaporizer 5a.

【0027】これにより、気化器への供給圧力変化なく
原料の切り替えが可能となり、多層薄膜作製時に別の材
料の成膜もしくは組成を急峻に変化させるような薄膜が
作製することが容易となる。
As a result, it is possible to switch the raw material without changing the supply pressure to the vaporizer, and it is easy to form a thin film in which a different material is formed or the composition is sharply changed when a multilayer thin film is formed.

【0028】実施例3 本発明の第3の実施例について図4を用いて説明する。
実施例1と重複する個所は説明を省略する。これは通常
の成膜時には溶媒容器52側のバルブ54は閉止されて
おり、液体金属原料はバルブ37を経て液体マスフロー
コントローラ3、三方バルブ47を介して気化器5へ供
給される。
Embodiment 3 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The description of the same parts as in the first embodiment will be omitted. During normal film formation, the valve 54 on the solvent container 52 is closed, and the liquid metal raw material is supplied to the vaporizer 5 via the valve 37 via the liquid mass flow controller 3 and the three-way valve 47.

【0029】成膜を終了後はバルブ32、33、35を
開けた状態で液体マスフローコントローラ3のバルブ3
7を閉止し、次に液体原料容器2を加圧しているバルブ
31を閉止してバルブ34を徐々に開けて原料容器内の
圧力を大気圧に戻す。こうする事でバルブ37まで充填
されている液体金属原料が原料容器2に戻る。原料容器
が大気圧になったらバルブ32、34、35を閉止して
溶媒容器52のバルブ53、54、55を開けて溶媒容
器52を加圧する。この時液体マスフローコントローラ
3は全開にしバルブ42、44、45、46を開ける事
で溶媒は液体マスフローコントローラ3と供給ライン4
の中の液体金属原料を三方バルブ47を介して押し流す
ことになり、液体マスフローコントローラ3と供給ライ
ン4および三方バルブ47を洗浄することができる。
After the film formation is completed, the valves 32, 33 and 35 are opened and the valve 3 of the liquid mass flow controller 3 is opened.
7, the valve 31 for pressurizing the liquid source container 2 is then closed, and the valve 34 is gradually opened to return the pressure in the source container to atmospheric pressure. In this way, the liquid metal raw material filled up to the valve 37 returns to the raw material container 2. When the pressure of the raw material container reaches the atmospheric pressure, the valves 32, 34 and 35 are closed, and the valves 53, 54 and 55 of the solvent container 52 are opened to pressurize the solvent container 52. At this time, the liquid mass flow controller 3 is fully opened and the valves 42, 44, 45, 46 are opened so that the solvent is supplied to the liquid mass flow controller 3 and the supply line 4.
The liquid metal raw material in the inside is flushed through the three-way valve 47, so that the liquid mass flow controller 3, the supply line 4, and the three-way valve 47 can be cleaned.

【0030】更に基板10を反応室9より取り出した後
でバルブ44を閉止してバルブ43を開けて溶媒を気化
器5へ流すことで気化器およびガスノズル8も洗浄する
ことができる。このような溶媒を流すことで時間経過と
共に変質、固化してガスライン、気化器、ノズルなどの
詰まりを発生する可能性のある液体金属原料を除去する
事ができる。
After the substrate 10 is taken out of the reaction chamber 9, the valve 44 is closed, the valve 43 is opened, and the solvent flows into the vaporizer 5, so that the vaporizer and the gas nozzle 8 can also be cleaned. By flowing such a solvent, it is possible to remove a liquid metal raw material that is likely to deteriorate and solidify with the passage of time and to cause clogging of a gas line, a vaporizer, a nozzle, and the like.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
による蒸着薄膜作製装置では、気化器を構成原子ごとに
設ける事で組成制御が厳密に行えるようになった。また
反応ガスに酸素ガスあるいはオゾンを用いた場合よりも
酸素プラズマを用いる事で熱分解した構成原子と酸素原
子との結合が密になり成長温度を低温化することが可能
となった。更に気相成長中への薄膜への酸素の補給に有
効で且つ薄膜構造の改善に有効であった。
As is clear from the above description, in the apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to the present invention, the composition can be strictly controlled by providing a vaporizer for each constituent atom. Also, by using oxygen plasma as compared with the case where oxygen gas or ozone is used as the reaction gas, the bond between the thermally decomposed constituent atoms and the oxygen atoms becomes denser, and the growth temperature can be lowered. Further, it was effective in replenishing oxygen to the thin film during vapor phase growth and effective in improving the thin film structure.

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

【図1】本発明の蒸着薄膜作製装置の一実施例の構造を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of an embodiment of the apparatus for producing a deposited thin film of the present invention.

【図2】本発明に使用している気化器の内部を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the inside of a vaporizer used in the present invention.

【図3】本発明の蒸着薄膜作製装置の他の実施例の構造
を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing the structure of another embodiment of the apparatus for producing a deposited thin film of the present invention.

【図4】本発明の蒸着薄膜作製装置の他の実施例の構造
を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing the structure of another embodiment of the apparatus for producing a deposited thin film of the present invention.

【図5】従来のCVD装置の構造を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing the structure of a conventional CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51 ガスライン 2 液体金属原料容器 3 液体マスフローコントローラ 4 液体金属原料供給ライン 5a,b,c 気化器 6 キャリアガス用マスフローコントローラ 7、208 キャリアガス 8a,b,c ガスノズル 9、106 反応室 10、108基板 11 加熱回転機構 12 プレッシャコントロールバルブ 13 TMP 14 補助ポンプ 15 プラズマ室 16 磁気コイル 17 マイクロ波発振器 18 導波管 19 反応ガス用マスフローコントローラ 20 反応ガスライン 21、104 加熱ヒータ 31〜41、42〜46、53〜55 バルブ 47 三方バルブ 48 液体収容容器 51 加圧ライン 52 溶媒容器 101 希釈ガスライン 102 マスフローコントローラ 103 液体金属原料容器兼バブラー 105 原料ガス供給管 107 加熱機構 109 反応ガス輸送管 110 排気系 111 除害ライン 201 ノズル 202 細孔ブロック 203 ブロック押さえ 204 混合室 205 液体原料ライン接続部 206 キャリアガスライン接続部 207 気化ガスライン接続部 209 液体金属原料 210 気化ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51 Gas line 2 Liquid metal raw material container 3 Liquid mass flow controller 4 Liquid metal raw material supply line 5a, b, c Vaporizer 6 Mass flow controller for carrier gas 7, 208 Carrier gas 8a, b, c Gas nozzle 9, 106 Reaction chamber 10 , 108 substrate 11 heating rotation mechanism 12 pressure control valve 13 TMP 14 auxiliary pump 15 plasma chamber 16 magnetic coil 17 microwave oscillator 18 waveguide 19 reaction gas mass flow controller 20 reaction gas line 21, 104 heating heater 31-41, 42 -46, 53-55 Valve 47 Three-way valve 48 Liquid storage container 51 Pressurization line 52 Solvent container 101 Dilution gas line 102 Mass flow controller 103 Liquid metal raw material container and bubbler 105 Raw material gas supply pipe 10 Heating mechanism 109 Reaction gas transport pipe 110 Exhaust system 111 Abatement line 201 Nozzle 202 Pore block 203 Block holder 204 Mixing chamber 205 Liquid raw material line connection 206 Carrier gas line connection 207 Vaporized gas line connection 209 Liquid metal raw material 210 Vaporization gas

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気化させた液体金属原料をキャリアガス
により反応室に供給して反応ガスと反応させて基板上に
成膜する蒸着薄膜作製装置において、複数の液体金属原
料を独立な温度で気化させる為の複数の気化器と、該複
数の気化器からキャリアガスにより気化させた液体金属
原料を輸送する複数の輸送管と、該複数の輸送管により
輸送された気化させた液体金属原料を反応ガスと反応さ
せ基板上に成膜する反応室と、該反応室に反応ガスをプ
ラズマ化して供給する為のプラズマ源と、該反応室で基
板を加熱高速回転させながら成膜する加熱高速回転機構
を有することを特徴とする蒸着薄膜作製装置。
In a vapor deposition thin film producing apparatus for supplying a vaporized liquid metal raw material to a reaction chamber by a carrier gas and reacting with the reaction gas to form a film on a substrate, a plurality of liquid metal raw materials are vaporized at independent temperatures. A plurality of vaporizers, a plurality of transport pipes for transporting the liquid metal raw material vaporized by the carrier gas from the plurality of vaporizers, and a reaction between the vaporized liquid metal raw material transported by the plurality of transport pipes. A reaction chamber for reacting with a gas to form a film on a substrate, a plasma source for supplying a reaction gas to the reaction chamber in the form of plasma, and a heating high-speed rotating mechanism for heating and rotating the substrate in the reaction chamber to form a film An apparatus for producing a vapor-deposited thin film, comprising:
【請求項2】 前記気化器が、液体原料を気化させる為
に細孔径が10ミクロン以下の細孔ブロックを有する請
求項1記載の蒸着薄膜作製装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the vaporizer has a pore block having a pore diameter of 10 μm or less for vaporizing a liquid raw material.
【請求項3】 前記プラズマ源が電子サイクロトロン共
鳴により反応ガスのプラズマを生成する請求項1記載の
蒸着薄膜作製装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the plasma source generates plasma of a reaction gas by electron cyclotron resonance.
【請求項4】 前記プラズマ源が電子サイクロトロン共
鳴によりプラズマを生成させる為に必要な磁気コイルが
発生する発散磁界により反応性プラズマガスを基板に供
給する請求項1または3記載の蒸着薄膜作製装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the plasma source supplies a reactive plasma gas to the substrate by a divergent magnetic field generated by a magnetic coil necessary for generating plasma by electron cyclotron resonance.
【請求項5】 前記加熱高速回転機構の回転数が500
〜2000rpmの範囲である請求項1記載の蒸着薄膜
作製装置。
5. The rotation speed of the heating high-speed rotation mechanism is 500.
2. The apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to claim 1, wherein the thickness is in the range of 2,000 rpm.
【請求項6】 前記複数の気化器からキャリアガスによ
り気化させた液体金属原料を反応室へ輸送する個々の輸
送管の先端が基板近傍上で動径方向に一列に配置されて
いる請求項1記載の蒸着薄膜作製装置。
6. The tip of each transport pipe for transporting a liquid metal raw material vaporized by a carrier gas from the plurality of vaporizers to a reaction chamber is arranged in a row in a radial direction near a substrate. The apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to the above.
【請求項7】 前記気化器の原料供給側に三方バルブを
設けて気化器への液体金属原料の供給を制御する事で連
続的に組成を急峻に変えられる請求項1記載の蒸着薄膜
作製装置。
7. An apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to claim 1, wherein a three-way valve is provided on the raw material supply side of the vaporizer to control the supply of the liquid metal raw material to the vaporizer so that the composition can be continuously sharply changed. .
【請求項8】 前記液体金属原料を供給する側に三方バ
ルブを設け、一方を液体金属原料に、もう一方を金属原
料を液化させている溶媒のみが収容されている溶媒タン
クに接続して気化器側に溶媒を流すことができる請求項
1記載の蒸着薄膜作製装置。
8. A three-way valve is provided on the side for supplying the liquid metal raw material, one of which is connected to a liquid metal raw material and the other is connected to a solvent tank containing only a solvent for liquefying the metal raw material for vaporization. The apparatus for producing a vapor-deposited thin film according to claim 1, wherein the solvent can be flowed to the vessel side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009507346A (en) * 2005-09-09 2009-02-19 フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Steam cutting method and torch for the same
JP2014099441A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Mes Afty Corp Thin film formation device

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JP2009507346A (en) * 2005-09-09 2009-02-19 フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Steam cutting method and torch for the same
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