JP2000223481A - 半導体の製造方法 - Google Patents

半導体の製造方法

Info

Publication number
JP2000223481A
JP2000223481A JP11024277A JP2427799A JP2000223481A JP 2000223481 A JP2000223481 A JP 2000223481A JP 11024277 A JP11024277 A JP 11024277A JP 2427799 A JP2427799 A JP 2427799A JP 2000223481 A JP2000223481 A JP 2000223481A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
raw material
liquid
temperature control
temperature
liquid source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11024277A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitsugu Tsutsumi
芳紹 堤
Yoshio Okamoto
良雄 岡本
Hideki Tomioka
秀起 富岡
Akira Okawa
章 大川
Toshio Ando
敏夫 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11024277A priority Critical patent/JP2000223481A/ja
Publication of JP2000223481A publication Critical patent/JP2000223481A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】多成分系の強誘電体膜を成膜するための液体又
は液化原料を用いる場合でも、原料の供給系部品を高圧
対応構造とすることなく、装置の安全性を確保する。 【解決手段】容器５内にウェハ４を配置し、成膜用の液
体原料２７１〜２７３を気化ノズル２１１〜２１３で微
粒化して容器５内に供給し、ウェハ４表面に到達する前
に気化させ、その気化した原料２７１〜２７３をウェハ
４表面に供給することによりウェハ４上に半導体素子用
のＢＳＴ薄膜を形成する半導体の製造方法において、液
体原料２７１〜２７３の温度を、その供給経路のうち気
化ノズル２１１〜２１３までの部分において沸点未満と
なるように冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体原料又は液化
原料を用いて基板上に半導体素子用の薄膜を形成する半
導体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造においては、基板上に半導
体素子用の薄膜を形成するが、その原料としては、気体
原料のみならず、液体原料又は固体原料を液化した液化
原料を用いることができる。このような原料を用いて薄
膜形成を行う半導体製造方法に関する公知技術として
は、例えば、特開平１０−１３５１９５号公報に記載の
方法がある。
【０００３】この方法は、真空容器内のヒータに加熱さ
れたサセプタ上にウェハを設置しておく一方、タンク内
に貯留されたTEOS(Si(OC2H5)4)やペントキシタンタル等
の液体原料を、供給管を介して真空容器上部に取り付け
た気化ノズルに導き、この気化ノズルで液体原料を気化
して真空容器内に供給し、ウェハ上に成膜を行うもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体の集積度
が増す傾向にあり、トランジスタ及びコンデンサからな
るメモリのセルサイズの小型化が要請されている。その
ためには、コンデンサの小型化を図るのが有効である。
このとき、コンデンサの容量Ｃは、絶縁膜の厚さｄに反
比例し、絶縁膜の面積Ｓと誘電体の誘電率εとに比例す
る。したがって、小型化を図る際には、厚さｄが大きく
なり面積Ｓが小さくなるため、そのままではコンデンサ
の容量Ｃが低下する。そこで、小型化を図った場合でも
同一の容量を確保するために、誘電体として、非常に大
きな誘電率εを備えた物質を採用する方向にある。その
ような物質として、例えばＢＳＴ（＝(Ba,Sr)TiO3、誘
電率 300[F/m]）等の多成分系の強誘電体膜を用いる構
成が既に提唱されている。
【０００５】ところが、上記ＢＳＴ等の多成分系の強誘
電体膜の成膜に対し上記特開平１０−１３５１９５号公
報の構造を適用しようとする場合、以下のような不都合
が生じる。すなわち、例えば、ＢＳＴの膜を成膜しよう
とする場合、液体原料として、Ba(DPM)2（但しDPM＝dip
ivaloymethanato：C11H19O2、以下同様）、Sr(DPM)2、、
及びTiO(DPM)2をTHF(tetrahydrofuran；C4H8O、以下同
様)に溶解させたものを用いることが考えられる。この
とき、Ba(DPM)2、Sr(DPM)2およびTiO(DPM)2を溶解してい
るTHFの沸点が大気圧下では６６℃と低いため、気化ノ
ズルからこの液体原料が真空容器内に供給されるとき、
溶媒であるTHFは瞬時に気化し、溶質であるBa(DPM)2、Sr
(DPM)2およびTiO(DPM)2の大部分が析出してウェハ上方
から粉体状に落下することとなり、成膜を行うことがで
きない。
【０００６】一方、このようなＢＳＴ用の液体原料の特
殊な物性に対応し、上記のような不都合を回避できる従
来技術として、例えば、「電子材料」（１９９７年８
月）Ｐ３４〜３７に開示のように、上記Ba(DPM)2、Sr(DP
M)2およびTiO(DPM)2を溶解させたTHFを気化器に導く供
給系に加圧ポンプを設け、この加圧ポンプでTHFを加圧
して例えば１７kg/cm2程度の高圧とすることにより、TH
Fの沸点を上昇させて上記析出を防止するものである。
【０００７】しかしながら、この方法では、新たに以下
のような課題が生じる。すなわち、高圧となった上記液
体原料を気化器に供給する構造となることから、供給系
における加圧ポンプと気化器とをつなぐ配管やバルブ等
の部品は、通常のものを用いることはできず、高圧対応
の強固な構造のものを用いなくてはならず、装置構造の
複雑化・大型化やコスト増大を招く。また、仮想的にこ
れらの部品にわずかな漏れが発生した場合を想定する
と、高圧かつ引火性のある上記液体原料が装置の周辺に
飛散することとなる。このとき、漏れ部分は通常微細な
開口面積のことが多いため、液体原料はこの微細な開口
部から高圧で大気圧下へ噴出することになり、非常に微
細な液滴となって飛散し、高圧のためその飛散量は多量
となる。また、微細な液滴である液体原料は引火の可能
性が高くなり、安全性の面から好ましいとはいえない。
このとき、安全性を確保するためには、それらの部品類
の漏れ試験を定期的に行わねばならず、この漏れ試験の
ためには装置を停止する必要があるため、生産性が低下
するという課題もある。
【０００８】なお、以上は、多成分系の強誘電体膜の例
としてＢＳＴを成膜する場合を例にとって説明したが、
他の多成分系の強誘電体膜を成膜する場合にも、ほぼ同
様の課題が生じる。
【０００９】本発明の目的は、多成分系の強誘電体膜を
成膜するための液体又は液化原料を用いる場合でも、原
料の供給系部品を高圧対応構造とすることなく、装置の
安全性を確保できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、容器内に基板を配置し、成膜用の
液体原料又は固体原料を液化した液化原料のうち少なく
とも一部を微粒化機構で微粒化して前記容器内に供給
し、前記基板表面に到達する前に気化させ、その気化し
た原料を前記基板表面に供給することにより前記基板上
に半導体素子用の薄膜を形成する半導体の製造方法にお
いて、原料温度調節機構を用いて、前記少なくとも一部
の液体原料又は液化原料の温度を、その供給経路のうち
少なくとも前記微粒化機構までの部分において沸点未満
となるように制御する。本発明においては、原料温度調
節機構として例えば冷却手段を用いることによって、微
粒化機構までの原料を冷却し、その温度を沸点未満とな
るように制御する。これにより、多成分系の強誘電体膜
を成膜するための液体原料を用いる場合でも、原料を加
圧して高圧とすることで沸点となるのを防止する従来構
造と異なり、原料供給系部品に高圧対応の強固な構造の
ものを用いる必要がなくなる。したがって、装置構造の
複雑化・大型化やコスト増大を防止できる。また、仮想
的にそれらの部品にわずかな漏れが発生した場合でも、
高圧液滴が飛散する従来構造と異なり、液滴は低圧であ
り飛散量も少量で済むので、装置の安全性を確保するこ
とができる。
【００１１】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記原料温度調節機構として、前記液体原料又は液化原
料を冷却する冷却機構を用いる。
【００１２】（３）上記目的を達成するために、また本
発明は、容器内に基板を配置し、成膜用の液体原料又は
固体原料を液化した液化原料のうち少なくとも一部を微
粒化機構で微粒化して前記容器外で気化させ、その気化
した原料を前記容器内に導入し前記基板表面に供給する
ことにより前記基板上に半導体素子用の薄膜を形成する
半導体の製造方法において、原料温度調節機構を用い
て、前記少なくとも一部の液体原料又は液化原料の温度
を、その供給経路のうち少なくとも前記微粒化機構まで
の部分において沸点未満となるように制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
及び図２を参照して説明する。
【００１４】図１は、本実施形態による半導体製造装置
の構成を表す概略構成図である。この半導体装置は、減
圧気相化学蒸着によって半導体用のＢＳＴ薄膜製造を行
うものであり、液体原料としては、３つの成分を用い
る。すなわち、Ba(DPM)2をTHFに溶解させたもの（以
下、第一液体原料）、Sr(DPM)2をTHFに溶解させたもの
（以下、第二液体原料）、TiO(DPM)2をTHFに溶解させた
もの（以下、第三液体原料）の３つである。以下、成膜
手順を、順を追って説明する。
【００１５】（１）成膜準備 まず、真空排気配管６１及び真空排気バルブ６２を介し
て、真空容器５を真空排気部６にて真空排気する。排気
された気体は、排気配管６３を介してガス処理部７へ送
られ、所定の処理が施される。真空状態は、真空容器５
に接続された真空計１１によってモニターする。
【００１６】次に、ガス供給部８からの不活性ガスをガ
ス供給管８１およびガス供給バルブ８２を経て真空容器
５に導入する。その後、不活性ガスの供給を停止し、再
度真空容器５を真空排気部６にて真空排気する。この真
空排気及び不活性ガスの導入を数回繰り返して、真空容
器５内のガス置換を行う。
【００１７】次に、第一ゲートバルブ９２を開いて、予
備室９中に保持されたウェハ４をウェハハンドラ９１を
用いて、ヒータ３で所定温度（成膜条件により異なるが
例えば約５００℃）に加熱されたサセプタ３上に搬入す
る。そして、再度真空容器５内のガス置換を行う。
【００１８】（２）成膜 ガス置換終了後、第一液体原料２７１、第二液体原料２
７２、第三液体原料２７３および酸素や必要に応じて不
活性ガスを供給して成膜を行う。具体的には、以下のよ
うである。
【００１９】（２−Ａ）第一液体原料 第一液体原料タンク２５１中の第一液体原料２７１は、
第一液体原料送出供給部２８１からの第一液体原料送出
用ガス配管２６１を経て供給される低圧のガス（例えば
１kg/cm2)にて加圧される。低圧で加圧された第一液体
原料２７１は、第一液体原料供給管２３１および第一液
体原料供給バルブ２２１を経て、第一気化ノズル２１１
へ供給される。第一気化ノズル２１１は、断続するパル
スで第一液体原料２７１を真空容器５内に噴霧し、例え
ば約２０μm程度の微細な液滴を生成する。形成された
液滴はサセプタ３からの熱でウェハ４に到達する前に完
全に気化する。
【００２０】このとき、真空容器５内に配置されたサセ
プタ３から第一気化ノズル２１１への輻射による温度上
昇で、第一気化ノズル２１１から第一液体原料供給管２
３１や第一液体原料供給バルブ２２１に向かって熱伝導
が生じる。しかしながら、以下に説明するような冷却方
法によって、それらの内部を通過する第一液体原料２７
１の主成分であるTHFの温度上昇が防止され、その温度
が沸点未満に維持されるようになっている。
【００２１】すなわち、第一液体原料供給管２３１およ
び第一液体原料供給バルブ２２１は、第一液体原料温度
調節槽５１内に配置されており、第一気化ノズル２１１
は、気化ノズル温度調節槽５０に接している。それら第
一液体原料温度調節槽５１及び気化ノズル温度調節槽５
０内は、流体たとえば水で満たされており、第一液体原
料温度調節槽５１は第一液体原料供給管温度調節第一配
管４１１および第一液体原料供給管温度調節第二配管４
２１を介して、気化ノズル温度調節槽５０は気化ノズル
温度調節第一配管４１および気化ノズル温度調節第二配
管４２を介して、それぞれ液体原料調節部４０に接続さ
れている。
【００２２】液体原料調節部４０は、流体の温度を調節
する機能を備えており、流体は、液体原料調節部４０→
第一液体原料供給管温度調節第一配管４１１→第一液体
原料温度調節槽５１→第一液体原料供給管温度調節第二
配管４２１→液体原料調節部４０、若しくは、液体原料
調節部４０→気化ノズル温度調節第一配管４１→気化ノ
ズル温度調節槽５０→気化ノズル温度調節第二配管４２
→液体原料調節部４０という閉ループを循環し、液体原
料調節部４０でその温度を調節され、温度が略一定に保
たれるようになっている。
【００２３】液体原料調節部４０における温度調節は、
例えば以下のようにして行う。すなわち、第一液体原料
供給管温度調節槽５１内の温度を、図１中Ａ部拡大図で
ある図２に示される第一気化ノズル温度検出器７１によ
り測定し、所定の温度より高い場合には、流体の循環量
を増大させたりまたは流体の温度自体を低下させること
により第一液体原料供給管温度調節槽５１及び気化ノズ
ル温度調節槽５０内を流れる流体の温度を低下させ、検
出値が所定の温度となるようにする。
【００２４】以上のような温度制御の結果、第一液体原
料供給管２３１、第一液体原料供給バルブ２２１、及び
第一気化ノズル２１１内の第一液体原料２７１は、その
温度がTHFの沸点未満に保持され、溶媒であるTHFと溶質
であるBa(DPM)2との分離が防止される。
【００２５】（２−Ｂ）第二液体原料 第二液体原料２７２についても第一液体原料２７１の場
合とほぼ同様である。すなわち、第二液体原料タンク２
５２中の第二液体原料２７２は、第二液体原料送出供給
部２８２から第二液体原料送出用ガス配管２６２を経て
供給される低圧のガス（１kg/cm2)にて加圧され、第二
液体原料供給管２３２および第二液体原料供給バルブ２
２２を経て、第二気化ノズル２１２へ供給される。第二
供給ノズル２１２は、第二液体原料２７２を真空容器５
内に噴霧して微細な液滴を生成し、液滴はウェハ４に到
達する前に完全に気化する。
【００２６】第二液体原料供給管２３２および第二液体
原料供給バルブ２２２は、第二液体原料温度調節槽５２
内に配置され、第二気化ノズル２１２は、気化ノズル温
度調節槽５０に接している。この第二液体原料温度調節
槽５２は第一液体原料温度調節槽５１と同様、流体で満
たされており、第二液体原料供給管温度調節第一配管４
１２および第二液体原料供給管温度調節第二配管４２２
を介して、液体原料調節部４０に接続されている。ま
た、特に詳細を図示しないが、第一気化ノズル温度検出
器７１と同様の第二気化ノズル温度検出器が設けられて
おり、液体原料温度調節部４０は、この検出器の温度検
出結果にも基づき、流体の温度の調整を行う。
【００２７】以上の温度制御の結果、第二液体原料供給
管２３２、第二液体原料供給バルブ２２２、及び第二気
化ノズル２１２内の第二液体原料２７２は、その温度が
THFの沸点未満に保持され、溶媒であるTHFと溶質である
Sr(DPM)2との分離が防止される。
【００２８】（２−Ｃ）第三液体原料 第三液体原料２７３についても上記第二液体原料２７１
と同様である。すなわち、第三液体原料タンク２５３中
の第三液体原料２７３は、第三液体原料送出供給部２８
３から第三液体原料送出用ガス配管２６３を経て供給さ
れる低圧のガス（１kg/cm2)にて加圧され、第三液体原
料供給管２３３および第三液体原料供給バルブ２２３を
経て、第三気化ノズル２１３へ供給される。第三供給ノ
ズル２１３は、第三液体原料２７３を真空容器５内に噴
霧して微細な液滴を生成し、液滴はウェハ４に到達する
前に完全に気化する。
【００２９】第三液体原料供給管２３３および第三液体
原料供給バルブ２２３は、第三液体原料温度調節槽５３
内に配置され、第三気化ノズル２１３は、気化ノズル温
度調節槽５０に接している。この第三液体原料温度調節
槽５３は第一液体原料温度調節槽５１及び第二液体原料
温度調節槽５２と同様、流体で満たされており、第三液
体原料供給管温度調節第一配管４１３および第三液体原
料供給管温度調節第二配管４２３を介して、液体原料調
節部４０に接続されている。また、特に詳細を図示しな
いが、第一気化ノズル温度検出器７１と同様の第三気化
ノズル温度検出器が設けられており、液体原料温度調節
部４０は、この検出器の温度検出結果にも基づき、流体
の温度の調整を行う。
【００３０】以上の温度制御の結果、第三液体原料供給
管２３３、第三液体原料供給バルブ２２３、及び第三気
化ノズル２１３内の第三液体原料２７３は、その温度が
THFの沸点未満に保持され、溶媒であるTHFと溶質である
TiO(DPM)2との分離が防止される。
【００３１】（２−Ｄ）以上のようにして、第一液体原
料２７１、第二液体原料２７２、第三液体原料２７３、
および酸素は、真空容器５内に配置されたサセプタ３上
のウェハ４上の空間で均一に混合し、ウェハ４近傍で熱
分解を起こし、ＢＳＴ膜となってウェハ４上に堆積す
る。
【００３２】（３）成膜終了後 成膜終了後、ガス置換を行い、サセプタ３上のウェハ４
を予備室９中に置かれたウェハ４と交換する。所定個数
のウェハ４の成膜が終了したら、予備室第二ゲートバル
ブ９３を開いて新たなウェハ４を搬入する。
【００３３】なお、真空容器５の壁面には、図示しない
管路が配管されており、内部を流体が流されている。こ
の管路は、壁面温度制御用第一配管１０１及び壁面温度
制御用第二配管１０２を介して、壁面温度制御部１０に
接続されており、流体は、壁面温度制御部１０によって
所定の温度に調整される。これにより、上記した手順が
行われる間、真空容器５の壁面温度は適宜所望の温度に
調整されるようになっている。
【００３４】以上が本実施形態における減圧気相化学蒸
着装置の製造のサイクルである。
【００３５】なお、上記構成において、第一気化ノズル
２１１、第二気化ノズル２１２、及び第三気化ノズル２
１３が微粒化機構を構成する。また、液体原料調節部４
０、気化ノズル温度調節槽５０、気化ノズル温度調節第
一配管４１、気化ノズル温度調節第二配管４２、気化ノ
ズル温度検出器７１等、第一液体原料温度調節槽５１、
第一液体原料供給管温度調節第一配管４１１、第一液体
原料供給管温度調節第二配管４２１、第二液体原料温度
調節槽５２、第二液体原料供給管温度調節第一配管４１
２、第二液体原料供給管温度調節第二配管４２２、第三
液体原料温度調節槽５３、第三液体原料供給管温度調節
第一配管４１３、及び第三液体原料供給管温度調節第二
配管４２３が、液体原料又は液化原料を冷却する冷却機
構を構成し、また少なくとも一部の液体原料又は液化原
料の温度を、その供給経路のうち少なくとも微粒化機構
までの部分において沸点未満となるように制御する原料
温度調節機構をも構成する。
【００３６】次に、本実施形態の作用を比較例を参照し
つつ説明する。
【００３７】本実施形態の比較例による半導体製造装置
の構成を表す概略構成図を図３に示す。図１と共通の部
分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】図３において、この比較例による半導体製
造装置は、図１に示したものと同様の構造において、前
述した「電子材料」（１９９７年８月）Ｐ３４〜３７に
開示の技術思想を適用し、Ba(DPM)2、Sr(DPM)2およびTiO
(DPM)2を溶解させたTHFを気化器に導く供給系に加圧ポ
ンプを設け、この加圧ポンプでTHFを加圧して例えば１
７kg/cm2程度の高圧とすることにより、THFの沸点を上
昇させて溶質の析出を防止するようにしたものである。
【００３９】すなわち、第一液体原料２７１は、第一液
体原料タンク２５１から第一液体原料供給配管２３１、
第一液体原料供給バルブ２２１を経て、第一液体原料供
給ポンプ３１１に吸込まれる。この第一液体原料供給ポ
ンプ３１１内で、第一液体原料２７１は加圧されて１７
kg/cm2の圧力とされ、第一液体原料供給ポンプ配管３３
１及び第一液体原料供給ポンプバルブ３２１を経て第一
液体原料気化器３４１に供給される。この第一液体原料
気化器３４１内で気化された第一液体原料２７１は、液
体原料の液体への凝縮を防止するため第一液体原料気化
器配管加熱ヒータ３７１にて高温に加熱された第一液体
原料気化器配管３６１及び第一液体原料気化器バルブ３
５１を経て、液体原料の液体への凝縮を防止するためシ
ャワーヘッド加熱ヒータ３０１で高温に加熱されたシャ
ワーヘッド３００内に導入される。
【００４０】一方、第二液体原料２７２も同様に、第二
液体原料タンク２５２から第二液体原料供給配管２３
２、第二液体原料供給バルブ２２２を経て、第二液体原
料供給ポンプ３１２に吸込まれて１７kg/cm2に加圧さ
れ、第二液体原料供給ポンプ配管３３２及び第二液体原
料供給ポンプバルブ３２２を経て第二液体原料気化器３
４２内で気化された後、第二液体原料気化器配管加熱ヒ
ータ３７２で加熱された第二液体原料気化器配管３６２
及び第二液体原料気化器バルブ３５２を経て、シャワー
ヘッド３００内に導入される。
【００４１】第三液体原料２７３も同様に、第三液体原
料タンク２７３から第三液体原料供給配管２３３、第三
液体原料供給バルブ２２３を経て第三液体原料供給ポン
プ３１３で加圧され、第三液体原料供給ポンプ配管３３
３及び第三液体原料供給ポンプバルブ３２３を経て第三
液体原料気化器３４３で気化された後、第三液体原料気
化器配管加熱ヒータ３７３で加熱された第三液体原料気
化器配管３６３及び第三液体原料気化器バルブ３５３を
経て、シャワーヘッド３００内に導入される。
【００４２】また酸素および必要に応じて不活性ガスが
ガス供給部８からガス供給管８１およびガス供給バルブ
８２を経てシャワーヘッド３００内に供給される。
【００４３】シャワーヘッド３００内に導入された気化
された第一液体原料２７１、第二液体原料２７２、第三
液体原料２７３および酸素等のガスは、シャワーヘッド
３００内で混合し真空容器５内に供給され、熱分解反応
してウェハ４上にＢＳＴ薄膜が堆積される。
【００４４】上記の比較例の構成では、第一〜第三液体
原料供給ポンプ３１１，３１２，３１３で高圧となった
第一〜第三液体原料２７１，２７２，２７３を第一〜第
三液体原料気化器３４１，３４２，３４３に供給する構
造となることから、供給ポンプ３１１，３１２，３１３
と気化器３４１，３４２，３４３とをつなぐ第一〜第三
液体原料供給ポンプ配管３３１，３３２，３３３や第一
〜第三液体原料供給ポンプバルブ３２１，３２２，３２
３等の部品は、通常のものを用いることはできず、高圧
対応の強固な構造のものを用いなくてはならず、装置構
造の複雑化・大型化やコスト増大を招く。また、仮想的
にこれらの部品にわずかな漏れが発生した場合を想定す
ると、高圧かつ引火性のある上記第一〜第三液体原料２
７１，２７２，２７３が装置の周辺に飛散することとな
る。このとき、漏れ部分は通常微細な開口面積のことが
多いため、液体原料２７１〜２７３はこの微細な開口部
から高圧で大気圧下へ噴出することになり、非常に微細
な液滴となって飛散し、高圧のためその飛散量は多量と
なる。また、微細な液滴である液体原料は引火の可能性
が高くなり、安全性の面から好ましいとはいえない。こ
のとき、安全性を確保するためには、それらの部品類の
漏れ試験を定期的に行わねばならず、この漏れ試験のた
めには装置を停止する必要があるため、生産性が低下す
るという課題もある。
【００４５】これに対して、図１に示した本実施形態に
よる半導体製造装置においては、上記比較例のように高
圧力で沸点を上げることでTHFを沸点未満に維持するの
ではなく、第一〜第三液体原料供給管２３１，２３２，
２３３、第一〜第三液体原料供給バルブ２２１，２２
２，２２３、及び第一〜第三気化ノズル２１１，２１
２，２１３を冷却することによってTHFの温度上昇を防
止し沸点未満に維持する。これにより、上記構造と異な
り、原料供給系において低圧状態のままで原料気化部分
（気化ノズル２１１〜２１３）まで搬送することがで
き、部品に高圧対応の強固な構造のものを一切用いる必
要がなくなるので、装置構造の複雑化・大型化やコスト
増大を防止できる。また、仮想的にそれらの部品にわず
かな漏れが発生した場合でも、高圧液滴が飛散する従来
構造と異なり、液滴は低圧であり飛散量も少量で済むの
で、装置の安全性を確保することができる。
【００４６】また、成膜の行われる真空容器５内で液体
原料の気化を行えるため、比較例のように、気化後に液
体原料が凝縮しないように加熱するための高温配管を設
ける必要がなくなる。
【００４７】なお、上記実施形態においては、液体燃料
の冷却用に水を用いたが、水以外の液体冷媒、あるいは
場合によっては気体でもよいことは言うまでもない。こ
れらの場合も同様の効果を得る。
【００４８】また、上記実施形態においては、ＢＳＴの
膜を成膜するための原料として、Ba(DPM)2をTHFに溶解
させた第一液体原料、Sr(DPM)2をTHFに溶解させた第二
液体原料、TiO(DPM)2をTHFに溶解させた第三液体原料を
用いたが、これに限られず、他のものでもよい。また、
薄膜もＢＳＴに限られるものではなく、他の多成分系の
強誘電体膜の成膜に本発明を適用することもできる。さ
らに、液体原料を用いる場合に限られるものでもなく、
固体を液化した原料や、固体を溶媒に溶解させた原料を
用いてもよい。また、化学蒸着による成膜に限られるも
のでもなく、他の成膜方法にも適用可能である。それら
の場合も、同様の効果を得ることは言うまでもない。
【００４９】また、上記実施形態においては、気化ノズ
ル周辺の構造を図２に示す構造としたが、これに限られ
ず、他の構造としてもよい。そのような変形例を図４及
び図５にそれぞれ示す。
【００５０】図４は、第一気化ノズル２１１周辺の構成
の変形例を表す図である。この変形例は、装置周辺の気
体との熱交換も用いることでTHFの温度を沸点未満に維
持する効果をさらに促進したものである。すなわち、第
一液体原料供給管２３１の周囲に配置された第一液体原
料温度調節槽５１の周囲の気体からの熱交換を促進する
ために、第一液体原料温度調節槽５１の周方向複数箇所
に液体原料温度調節槽熱交換突起２１を設け、また気化
ノズル温度調節槽５０の上部にも、周辺の気体からの熱
交換を促進するための気化ノズル温度調節槽熱交換突起
２２を設ける。
【００５１】このようにすることにより、第一液体原料
温度調節槽５１内および気化ノズル温度調節槽５０内の
流体以外にもフィン効果による放熱冷却が積極的に行わ
れるので、冷却効果をさらに向上することができる。あ
るいは、同一の冷却効果を得る場合には、冷却用流体の
循環量または、温度の制限を軽減することができる。
【００５２】なお、第一気化ノズル２２１以外の第二気
化ノズル２１２及び第三気化ノズル２１３でも同様の構
成をとることで同様の効果が得られる。また装置周辺の
気体との熱交換の促進に、何等かの手段で気流を発生さ
せれば一層熱交換の効果が増大する。
【００５３】図５は、第一気化ノズル２１１周辺の構成
の他の変形例を表す図である。この変形例は、第一〜第
三液体原料温度調節槽５１，５２，５３を省略して第一
〜第三液体原料供給管２３１，２３２，２３３の液冷を
廃止し、これに代わってそれら第一〜第三液体原料供給
管２３１，２３２，２３３の空冷を行うものである。
【００５４】すなわち、第一液体原料供給管２３１の外
壁面周方向複数箇所に、装置周辺の気体との熱交換を促
進するための液体原料供給配管温度調節熱交換突起２５
を設け、また第一気化器２１１上部にも同様に装置周辺
の気体との熱交換を促進するための気化ノズル温度調節
熱交換突起２４を設けたものである。
【００５５】これらの突起により装置周辺の気体との熱
交換が促進されるので、上記実施形態と同様、液体原料
は、THFの沸点未満にその温度を維持される。
【００５６】なお、この場合も、上記変形例と同様、装
置周辺の気体との熱交換のさらなる促進に、何等かの手
段で気流を発生させれば一層熱交換の効果が増大する。
また、第一気化ノズル２２１以外の第二気化ノズル２１
２及び第三気化ノズル２１３でも同様の構成をとること
で同様の効果が得られる。
【００５７】なお、以上説明した実施形態及び変形例で
は、液体原料の微粒化及び気化が成膜を行う真空容器５
内で行われる場合の例であったが、これに限られない。
すなわち、液体原料の微粒化及び気化が真空容器５内以
外の空間内で別途行われる場合であっても、本発明の考
え方を応用し、液体原料又は液化原料が気化ノズルに供
給される配管に対しそれらの原料の沸点未満となるよう
に冷却することにより、同様の効果を得ることができ
る。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、原料温度調節機構を用
いて、少なくとも一部の液体原料又は液化原料の温度
を、その供給経路のうち少なくとも微粒化機構までの部
分において沸点未満となるように制御するので、多成分
系の強誘電体膜を成膜するための液体又は液化原料を用
いる場合でも、原料の供給系部品を高圧対応構造とする
ことなく、装置の安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体製造装置の構
成を表す概略構成図である。
【図２】図１中Ａ部拡大図である。
【図３】比較例による半導体製造装置の構成を表す概略
構成図である。
【図４】第一気化ノズル周辺の構成の変形例を表す図で
ある。
【図５】第一気化ノズル周辺の構成の他の変形例を表す
図である。
【符号の説明】
２１ 液体原料温度調節槽熱交換突起（冷却機
構、原料温度調節機構） ２２ 気化ノズル温度調節槽熱交換突起（冷却
機構、原料温度調節機構） ２４ 気化ノズル温度調節熱交換突起（冷却機
構、原料温度調節機構） ２５ 液体原料供給配管温度調節熱交換突起
（冷却機構、原料温度調節機構） ４０ 液体原料温度調節部（冷却機構、原料温
度調節機構） ４１ 気化ノズル温度調節第一配管（冷却機
構、原料温度調節機構） ４２ 気化ノズル温度調節第二配管（冷却機
構、原料温度調節機構） ５０ 気化ノズル温度調節槽（冷却機構、原料
温度調節機構） ５１ 第一液体原料温度調節槽（冷却機構、原
料温度調節機構） ５２ 第二液体原料温度調節槽（冷却機構、原
料温度調節機構） ５３ 第三液体原料温度調節槽（冷却機構、原
料温度調節機構） ７１ 第一気化ノズル温度検出器（冷却機構、
原料温度調節機構） ２１１ 第一気化ノズル（微粒化機構） ２１２ 第二気化ノズル（微粒化機構） ２１３ 第三気化ノズル（微粒化機構） ４１１ 第一液体原料供給管温度調節第一配管
（冷却機構、原料温度調節機構） ４１２ 第二液体原料供給管温度調節第一配管
（冷却機構、原料温度調節機構） ４１３ 第三液体原料供給管温度調節第一配管
（冷却機構、原料温度調節機構） ４２１ 第一液体原料供給管温度調節第二配管
（冷却機構、原料温度調節機構） ４２２ 第二液体原料供給管温度調節第二配管
（冷却機構、原料温度調節機構） ４２３ 第三液体原料供給管温度調節第二配管
（冷却機構、原料温度調節機構）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富岡 秀起 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 大川 章 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 安藤 敏夫 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA01 EA03 JA10 KA25 KA26 KA41 5F045 AA06 AB31 AC07 AC11 AD09 BB20 EC09 EF01 EJ01 5F058 BC03 BF04 BF22 BF29 BF55 BG02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】容器内に基板を配置し、成膜用の液体原料
    又は固体原料を液化した液化原料のうち少なくとも一部
    を微粒化機構で微粒化して前記容器内に供給し、前記基
    板表面に到達する前に気化させ、その気化した原料を前
    記基板表面に供給することにより前記基板上に半導体素
    子用の薄膜を形成する半導体の製造方法において、 原料温度調節機構を用いて、前記少なくとも一部の液体
    原料又は液化原料の温度を、その供給経路のうち少なく
    とも前記微粒化機構までの部分において沸点未満となる
    ように制御することを特徴とする半導体の製造方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の半導体の製造方法におい
    て、前記原料温度調節機構として、前記液体原料又は液
    化原料を冷却する冷却機構を用いることを特徴とする半
    導体の製造方法。
  3. 【請求項３】容器内に基板を配置し、成膜用の液体原料
    又は固体原料を液化した液化原料のうち少なくとも一部
    を微粒化機構で微粒化して前記容器外で気化させ、その
    気化した原料を前記容器内に導入し前記基板表面に供給
    することにより前記基板上に半導体素子用の薄膜を形成
    する半導体の製造方法において、 原料温度調節機構を用いて、前記少なくとも一部の液体
    原料又は液化原料の温度を、その供給経路のうち少なく
    とも前記微粒化機構までの部分において沸点未満となる
    ように制御することを特徴とする半導体の製造方法。
JP11024277A 1999-02-01 1999-02-01 半導体の製造方法 Pending JP2000223481A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11024277A JP2000223481A (ja) 1999-02-01 1999-02-01 半導体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11024277A JP2000223481A (ja) 1999-02-01 1999-02-01 半導体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000223481A true JP2000223481A (ja) 2000-08-11

Family

ID=12133715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11024277A Pending JP2000223481A (ja) 1999-02-01 1999-02-01 半導体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000223481A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000345345A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Mitsubishi Electric Corp Ｃｖｄ装置およびｃｖｄ装置用気化装置
WO2020165990A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000345345A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Mitsubishi Electric Corp Ｃｖｄ装置およびｃｖｄ装置用気化装置
WO2020165990A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置
JPWO2020165990A1 (ja) * 2019-02-14 2021-02-18 株式会社日立ハイテク 半導体製造装置
US11380523B2 (en) 2019-02-14 2022-07-05 Hitachi High-Tech Corporation Semiconductor manufacturing apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6282368B1 (en) Liquid feed vaporization system and gas injection device
JP3831165B2 (ja) 液体運送装置
US9159548B2 (en) Semiconductor processing system including vaporizer and method for using same
US6454860B2 (en) Deposition reactor having vaporizing, mixing and cleaning capabilities
JP3390517B2 (ja) 液体原料用ｃｖｄ装置
US6635114B2 (en) High temperature filter for CVD apparatus
US6470144B1 (en) Vaporizer for chemical vapor deposition apparatus, chemical vapor deposition apparatus, and semiconductor device manufactured thereby
EP0808916B1 (en) Vaporizer apparatus
KR101118900B1 (ko) 기화 장치 및 반도체 처리 시스템
US20060070575A1 (en) Solution-vaporization type CVD apparatus
TW200846080A (en) Vaporizer and semiconductor processing system
KR20010050122A (ko) 산화 금속막 형성 방법 및 그 장치
KR20040078643A (ko) 증기를 증착실에 공급하는 방법 및 화학 증착 기화기
US20040011292A1 (en) Single-wafer-processing type CVD apparatus
JP4309630B2 (ja) 原料気化器及び成膜処理装置
JP2000223481A (ja) 半導体の製造方法
JPH038330A (ja) 液状半導体形成材料気化供給装置
KR20010092651A (ko) 액체원료 기화장치, 반도체장치 및 반도체장치의 제조방법
US6966951B2 (en) Apparatus of manufacturing a semiconductor device
JPH03126872A (ja) 液状半導体形成材料気化供給装置
KR100425672B1 (ko) 복합산화물박막제조용화학기상증착장치
JPH11335845A (ja) 液体原料気化装置
JPWO2002058129A1 (ja) 強誘電体薄膜、金属薄膜又は酸化物薄膜及びその製造方法、製造装置並びに該薄膜を用いた電子・電気デバイス
JP2003197613A (ja) 基板処理装置
KR19980042608A (ko) 액체원료 기화시스템 및 가스 분사 장치