JP2003286573A - Thin-film depositing method, apparatus therefor, mixed- gas feeding device used in thin-film depositing method, and infrared gas analyzer used in thin-film depositing method - Google Patents
Thin-film depositing method, apparatus therefor, mixed- gas feeding device used in thin-film depositing method, and infrared gas analyzer used in thin-film depositing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ＰＺＴ系強誘電
体、ＰＬＺＴ系強誘電体、ＢａＳｒ系高誘電体やＣｕ系
高温超伝導体あるいはＧａＡｓ系のような化合物半導体
など有機金属を原料とした化学気相成長法による薄膜の
堆積方法とその装置および薄膜の堆積方法に用いる混合
ガス供給装置並びに薄膜の堆積方法に用いるＦＴＩＲガ
ス分析計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses an organic metal such as a PZT type ferroelectric substance, a PLZT type ferroelectric substance, a BaSr type high dielectric substance, a Cu type high temperature superconductor or a compound semiconductor such as a GaAs type raw material. The present invention relates to a method for depositing a thin film by chemical vapor deposition, an apparatus therefor, a mixed gas supply device used for the method for depositing a thin film, and an FTIR gas analyzer used for the method for depositing a thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 〕薄膜などのＰＺＴ系強誘電体薄膜を形成する手法
として、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；
有機金属化学気相成長）法による薄膜堆積方法が用いら
れるようになってきている。このＭＯＣＶＤ法を用いた
ＰＺＴ強誘電体薄膜を形成方法は、ＰＺＴ強誘電体薄膜
の主たる構成元素である、例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを
それぞれ含む有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚ
ｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 を
ソース原料としてそれぞれ収容した原料気化器にアルゴ
ンガスなどの不活性ガスをキャリアガスとして送り込ん
で、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む３つの有機金属ガ
スを生成し、これらの有機金属ガスをガス混合室で混合
した後、酸化剤としての酸素ガスを加えて有機金属混合
ガスとして適宜の温度に保持された反応室に供給し、こ
の有機金属混合ガスを、反応室に設けられた基板（例え
ば、Ｐｔ／ＳｉＯ2 ／ＳｉやＰｔ／ＭｇＯなど）の表面
上において成長させる手法である。2. Description of the Related Art In recent years, PZT [Pb (Zr, Ti)
O 3 ] As a method of forming a PZT-based ferroelectric thin film such as a thin film, MOCVD (Metal-Organic C
chemical Vapor Deposition;
A thin film deposition method based on a metal organic chemical vapor deposition method has come to be used. The method for forming a PZT ferroelectric thin film using the MOCVD method is an organic metal raw material Pb (C 11 H 19 O 2 ) containing Pb, Zr, and Ti, which are the main constituent elements of the PZT ferroelectric thin film. 2 , Z
by feeding as r (t-OC 4 H 9 ) 4, Ti (i-OC 3 H 7) 4 carrier gas an inert gas such as argon gas to the raw material vaporizer containing respectively as the source material, Pb, Zr, A reaction chamber in which three organometallic gases each containing Ti are generated, and these organometallic gases are mixed in a gas mixing chamber, and then oxygen gas as an oxidant is added to the mixture to maintain an appropriate temperature as the organometallic mixed gas. And the organic metal mixed gas is grown on the surface of a substrate (for example, Pt / SiO 2 / Si or Pt / MgO) provided in the reaction chamber.
【０００３】ところで、上記ＭＯＣＶＤ法によって形成
されたＰＺＴ強誘電体薄膜は、その組成が所定の化学量
論組成となっていることが要求されるが、従来の薄膜堆
積方法においては、次のようにして組成制御を行ってい
た。By the way, the PZT ferroelectric thin film formed by the MOCVD method is required to have a predetermined stoichiometric composition. In the conventional thin film deposition method, Then, the composition was controlled.
【０００４】すなわち、まず、前記原料気化器の温度
（加熱温度）を各有機金属原料ごとに設定し、それらの
温度における有機金属原料の蒸気圧からガス濃度を調べ
る。そして、化学量論組成になるように有機金属ガスの
濃度を決定する。そして、原料気化器の温度を微調整す
る。その状態で、各有機金属原料に対するキャリアガス
の流量を一定にして、３つの有機金属ガスを生成し、こ
れによって、適宜の基板上にＰＺＴ強誘電体薄膜を形成
してみる。That is, first, the temperature (heating temperature) of the raw material vaporizer is set for each organometallic raw material, and the gas concentration is examined from the vapor pressure of the organometallic raw material at those temperatures. Then, the concentration of the organometallic gas is determined so that it has a stoichiometric composition. Then, the temperature of the raw material vaporizer is finely adjusted. In that state, the flow rate of the carrier gas with respect to each organic metal raw material is made constant, three organic metal gases are generated, and thereby a PZT ferroelectric thin film is formed on an appropriate substrate.
【０００５】そして、前記ＰＺＴ強誘電体薄膜の組成
を、例えばエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）な
どの分析装置を用いて組成分析を行い、その結果に基づ
いて、不足元素の有機金属原料を収容した原料気化器の
温度と各キャリアガスの流量を再調節してＰＺＴ強誘電
体薄膜を再度形成し、この薄膜の組成を前記と同様の手
法で分析し、所定の化学量論組成であるか否かを確認す
る。このときの組成が所定の化学量論組成ではないとき
には、上記作業を繰り返す。Then, the composition of the PZT ferroelectric thin film is analyzed by using an analyzer such as an energy dispersive X-ray analyzer (EDX). The PZT ferroelectric thin film was formed again by re-adjusting the temperature of the raw material vaporizer containing the above and the flow rate of each carrier gas, and the composition of this thin film was analyzed by the same method as described above to obtain a predetermined stoichiometric composition. Check if there is. When the composition at this time is not a predetermined stoichiometric composition, the above-mentioned work is repeated.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の薄膜堆積方法においては、薄膜形成を行った後、この
薄膜の組成分析を行い、組成が所定の化学量論組成では
ないときには、有機金属ガスの発生条件を設定し直すと
いった、トライアンドエラー方式の作業を繰り返してい
るため、所定の組成の薄膜を得るのにかなりの時間を要
するといった問題がある。そして、薄膜形成を繰り返し
行うことにより有機金属原料が消費され、有機金属ガス
の蒸発量が変化して、所望の化学量論組成から外れてし
まう。つまり、再現性が悪いといった問題もある。As described above, in the conventional thin film deposition method, after forming a thin film, the composition of this thin film is analyzed, and when the composition is not a predetermined stoichiometric composition, Since the trial-and-error method work such as resetting the metal gas generation condition is repeated, there is a problem that it takes a considerable time to obtain a thin film having a predetermined composition. Then, by repeatedly forming the thin film, the organic metal raw material is consumed, the evaporation amount of the organic metal gas changes, and the desired stoichiometric composition is deviated. That is, there is also a problem that the reproducibility is poor.
【０００７】なお、上記課題は、ＰＺＴ強誘電体薄膜の
堆積のみならず、ＰＬＺＴ系強誘電体薄膜やＣｕ系高温
超伝導体薄膜あるいはＧａＡｓ系のような化合物半導体
など有機金属を原料とした化学気相成長法による薄膜の
堆積方法においても同様に生じているところである。The above problems are not limited to the deposition of the PZT ferroelectric thin film, but the chemistry using an organic metal such as a PLZT type ferroelectric thin film, a Cu type high temperature superconductor thin film or a compound semiconductor such as a GaAs type as a raw material. The same is occurring in the method of depositing a thin film by the vapor phase growth method.
【０００８】そこで、上述した課題を解決する薄膜堆積
方法として、この出願の出願人は、原料気化供給部にお
いて複数の有機金属ガスを各別に発生させ、これらの有
機金属ガスをガス混合室において混合した後、反応室内
に供給し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜
を堆積させるようにした薄膜堆積方法において、前記ガ
ス混合室内に供給される複数の有機金属ガスの混合状態
を、前記ガス混合室または反応室のいずれかに設けられ
ているＦＴＩＲガス分析計を用いて測定し、この測定結
果に基づいて前記有機金属ガスの流量を個々に調整する
薄膜堆積方法を特許出願している〔特願２０００−５１
８２３号（特開２００１−２３４３４８号）〕。Therefore, as a thin film deposition method for solving the above-mentioned problems, the applicant of the present application generates a plurality of organometallic gases separately in the raw material vaporization supply section and mixes these organometallic gases in a gas mixing chamber. After that, in a thin film deposition method of supplying into the reaction chamber and depositing a thin film on a substrate provided in this reaction chamber, a mixed state of a plurality of organometallic gases supplied into the gas mixing chamber, Patented for a thin film deposition method in which measurement is performed using an FTIR gas analyzer provided in either the gas mixing chamber or the reaction chamber, and the flow rate of the organometallic gas is individually adjusted based on the measurement result. [Japanese Patent Application 2000-51
823 (JP 2001-234348 A)].
【０００９】上記のように、例えば、ガス混合室におい
て複数の有機金属ガスの混合状態を測定する場合におい
ては、各有機金属ガスどうしで反応が進み、中間体や多
量体が生成された状態をモニターすることができ、反応
室に供給される有機金属混合ガスの状態を測定すること
ができる。つまり、インラインにおいて供給されるガス
の状態を把握することができるので、堆積によって形成
される薄膜の組成を正確かつ容易に制御することができ
る。したがって、ガスの濃度（状態）に応じて、原料気
化器の温度、キャリアガスの流量やガス混合時の温度を
制御することができるので、目的とする組成を有する薄
膜を再現性よく得ることができる。As described above, for example, in the case of measuring the mixed state of a plurality of organometallic gases in the gas mixing chamber, the reaction progresses between the respective organometallic gases and the state in which the intermediate or multimer is produced is confirmed. It can be monitored, and the state of the organometallic mixed gas supplied to the reaction chamber can be measured. That is, since the state of the gas supplied in-line can be grasped, the composition of the thin film formed by deposition can be controlled accurately and easily. Therefore, the temperature of the raw material vaporizer, the flow rate of the carrier gas, and the temperature at the time of gas mixing can be controlled according to the gas concentration (state), so that a thin film having the desired composition can be obtained with good reproducibility. it can.
【００１０】また、反応室において複数の有機金属ガス
の混合状態を測定する場合においては、上記ガス混合室
における測定の場合に奏する効果に加えて、より実際の
成膜に近い状態で複数の有機金属ガスの混合状態をモニ
ターすることができるとともに、気相中の生成反応をモ
ニターすることができるといった効果がある。In addition, in the case of measuring the mixed state of a plurality of organic metal gases in the reaction chamber, in addition to the effect obtained in the case of the measurement in the gas mixing chamber, a plurality of organic metal gases in a state closer to the actual film formation can be obtained. There is an effect that the mixed state of the metal gas can be monitored and the production reaction in the gas phase can be monitored.
【００１１】このように、上記特許出願に係る発明によ
れば、薄膜の形成に用いられる複数の有機金属ガスの混
合状態（混合比や濃度）を直接モニターすることができ
るので、薄膜の組成をより正確かつ短時間で分析するこ
とができ、所望の組成の薄膜を再現性よくかつ効率的に
形成することができる。As described above, according to the invention of the above-mentioned patent application, it is possible to directly monitor the mixed state (mixing ratio or concentration) of a plurality of organometallic gases used for forming a thin film. The analysis can be performed more accurately and in a short time, and a thin film having a desired composition can be reproducibly and efficiently formed.
【００１２】しかしながら、上記特許出願後における更
なる研究により、次のようなことが分かるに至った。す
なわち、前記有機金属ガスは、液状の有機金属原料をそ
れぞれ収容した容器を加熱するとともに、この容器にア
ルゴンなどの不活性ガスを導入し、これをバブリングす
ることにより生成される。However, further research after the above patent application revealed the following. That is, the organometallic gas is generated by heating a container in which each of the liquid organometallic raw materials is stored, introducing an inert gas such as argon into the container, and bubbling the inert gas.
【００１３】そして、前記容器内の有機金属原料が少な
くなり、原料交換（原料ボトル交換）直前には、図３
（Ａ）において符号ａで示すように、有機金属ガスの発
生が低下し、原料ボトル交換直後には、図３（Ａ）にお
いて符号ｂで示すように、大きく上昇し、その後、定常
の発生状態となる。なお、図中の符号ｃで示す縦線は原
料ボトル交換時点を示している。また、前記バブリング
によって発生する有機金属ガスは、不活性ガスの導入量
が一定であっても、図３（Ｂ）に示すように、その発生
量や濃度が変動している。Then, the amount of the organic metal raw material in the container becomes small, and immediately before the raw material exchange (raw material bottle exchange), the
As indicated by the symbol a in (A), the generation of the organometallic gas is reduced, and immediately after the material bottle is replaced, it is greatly increased as indicated by the symbol b in FIG. Becomes The vertical line indicated by the symbol c in the figure indicates the time point when the raw material bottle is replaced. Further, as shown in FIG. 3 (B), the amount and concentration of the organometallic gas generated by the bubbling vary even when the amount of the inert gas introduced is constant.
【００１４】さらに、前記有機金属原料中にときとして
不純物が混入し、これに起因して有機金属ガス中に異物
が混入してしまうというようなことがある。すなわち、
上述のように、原料ボトル交換を行った後、有機金属ガ
スを連続的に発生させるが、原料ボトル交換直後の初期
においては、図４において符号ｄで示すスペクトルにお
ける符号ｐで示すように、９２０ｃｍ-1近傍に小さいピ
ークが見られ、これは前記初期段階に発生する有機金属
ガス中に含まれる不純物を示している。そして、前記交
換から時間が経過すると、同図において符号ｅで示すス
ペクトルのようにピークが消滅し、前記不純物の発生が
なくなる。Further, impurities are sometimes mixed into the organic metal raw material, and as a result, foreign matter may be mixed into the organic metal gas. That is,
As described above, after exchanging the raw material bottles, the organometallic gas is continuously generated, but in the initial stage immediately after the exchanging the raw material bottles, as shown by the symbol p in the spectrum indicated by the symbol d in FIG. A small peak was observed near -1 , which indicates an impurity contained in the organometallic gas generated in the initial stage. Then, after a lapse of time from the exchange, the peak disappears as shown by a spectrum e in the figure, and the generation of the impurities disappears.
【００１５】しかしながら、上述した特許出願の手法に
おいては、薄膜の形成に用いられる複数の有機金属ガス
の混合状態（混合比や濃度）を直接モニターするように
しているだけであるので、上述の個々の有機金属ガスの
発生量や濃度の変化（変動）や、原料ボトル交換直後な
どにおいて生ずる不純物など有機金属原料中の異物の混
入により有機金属ガス中の異物の検出など、混合される
前の有機金属ガス個々の発生状態やそれに対応する有機
金属原料個々の状態については確認することができず、
成膜プロセスで用いる有機金属ガス供給側の監視が必ず
しも十分ではなく、その点において改良する余地が残さ
れていた。However, in the method of the above-mentioned patent application, the mixed state (mixing ratio or concentration) of a plurality of organometallic gases used for forming a thin film is only directly monitored, and therefore the above-mentioned individual Change (fluctuation) in the amount and concentration of the organometallic gas, and detection of foreign matter in the organometallic gas due to mixing of foreign matter in the organometallic raw material such as impurities generated immediately after replacing the raw material bottle. It is not possible to confirm the generation state of each metal gas or the corresponding state of each organometallic raw material,
Monitoring of the supply side of the organometallic gas used in the film forming process is not always sufficient, and there is room for improvement in that respect.
【００１６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、成膜プロセスで用いる有機金属
ガスの混合状態のみならず、個々の有機金属原料の状態
や有機金属ガスの発生状態など有機金属ガス供給側の監
視を確実に行うことができるようにして、所望の組成の
薄膜を再現性よくかつ効率的に形成することができる薄
膜堆積方法とその装置および薄膜堆積方法に用いる混合
ガス供給装置並びに薄膜堆積方法に用いる赤外線ガス分
析計を提供することである。The present invention has been made in view of the above matters, and its purpose is not only the mixed state of the organometallic gas used in the film forming process, but also the state of individual organometallic raw materials and the organometallic gas. (EN) A thin film deposition method and apparatus and a thin film deposition method capable of reliably forming a thin film having a desired composition with high reliability by monitoring the organometallic gas supply side such as the generation state. It is an object of the present invention to provide a mixed gas supply device used and an infrared gas analyzer used in a thin film deposition method.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、原料気化供給部におい
て各別に発生した複数の有機金属ガスを、前記原料気化
供給部に接続された有機金属ガスラインから混合した状
態で反応室に供給し、この反応室内に設けられている基
板上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法におい
て、赤外線ガス分析計を用いて前記有機金属ガスを各別
に測定するようにしている。In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply section are connected to the raw material vaporization supply section. In a thin film deposition method in which a mixed state is supplied from an organometallic gas line to a reaction chamber, and a thin film is deposited on a substrate provided in the reaction chamber, the organometallic gas is used by using an infrared gas analyzer. I measure it separately.
【００１８】そして、請求項３に記載の発明では、原料
気化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガス
を、前記原料気化供給部に接続された有機金属ガスライ
ンから混合した状態で反応室に供給し、この反応室内に
設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄
膜堆積装置において、前記有機金属ガスを各別に測定す
る赤外線ガス分析計を設けたことを特徴とする薄膜堆積
装置。According to the third aspect of the invention, the reaction chamber is mixed with a plurality of organometallic gases generated in the raw material vaporizing and supplying section from the organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section. And a thin film deposition apparatus for depositing a thin film on a substrate provided in the reaction chamber, wherein an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided. apparatus.
【００１９】また、請求項４に記載の発明では、原料気
化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガス
を、前記原料気化供給部に接続された有機金属ガスライ
ンから混合した状態で反応室に供給し、この反応室内に
設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄
膜堆積装置において、前記有機金属ガスを各別に測定す
る赤外線ガス分析計を設け、その測定結果に基づく制御
信号を出力するようにしている。Further, in the invention as set forth in claim 4, a plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporizing and supplying section are mixed from the organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section, and the reaction chamber is mixed. In the thin film deposition apparatus for depositing a thin film on the substrate provided in this reaction chamber, an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided, and a control signal based on the measurement result is provided. Is output.
【００２０】さらに、請求項５に記載の発明では、原料
気化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガス
を、前記原料気化供給部に接続された有機金属ガスライ
ンから混合した状態で反応室に供給し、この反応室内に
設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄
膜堆積装置において、前記有機金属ガスラインとは別
に、前記原料気化供給部において発生した有機金属ガス
を導出するベントラインを設け、このベントラインに前
記有機金属ガスを各別に測定する赤外線ガス分析計を設
けている。Further, in the invention as set forth in claim 5, the plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporizing and supplying section are mixed from the organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section, and the reaction chamber is mixed. In the thin film deposition apparatus configured to deposit a thin film on the substrate provided in the reaction chamber, the organometallic gas generated in the raw material vaporization supply section is discharged separately from the organometallic gas line. A vent line is provided, and an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided on the vent line.
【００２１】そして、請求項６に記載の発明では、原料
気化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガス
を、前記原料気化供給部に接続された有機金属ガスライ
ンから混合した状態で反応室に供給し、この反応室内に
設けられている基板上に薄膜を堆積させるようにした薄
膜堆積装置において、前記有機金属ガスラインに流路切
換え手段を介して並列的なガスラインを接続し、このガ
スラインに前記有機金属ガスを各別に測定する赤外線ガ
ス分析計を設けている。[0021] In the invention according to claim 6, a plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporizing and supplying section are mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section, and the reaction chamber is mixed. In a thin film deposition apparatus for depositing a thin film on a substrate provided in this reaction chamber, a parallel gas line is connected to the organometallic gas line via a flow path switching means, An infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided in the gas line.
【００２２】上記請求項１および３〜６に記載の発明に
おいては、複数の有機金属ガスの個々の状態（量や濃
度）を直接モニターすることができるので、成膜プロセ
スにおける原料供給側である原料気化供給部の信頼性が
高められる。そして、成膜プロセスに最適な条件をより
早く見出すことができるとともに、成膜プロセスの後戻
りがなくなり、高品位の成膜を短時間で達成することが
できる。In the invention described in claims 1 and 3 to 6, since the individual states (amounts and concentrations) of the plurality of organometallic gases can be directly monitored, it is on the raw material supply side in the film forming process. The reliability of the raw material vaporization and supply section is improved. Then, the optimum conditions for the film forming process can be found earlier, and there is no backtracking of the film forming process, so that high-quality film formation can be achieved in a short time.
【００２３】そして、特に請求項５に記載の発明におい
ては、上記効果に加えて、複数の有機金属ガスを混合し
た状態で反応室に供給しながら各有機金属ガスのそれぞ
れを個別にリアルタイムに測定することができるといっ
た効果をも奏する。In addition to the above effects, in particular, in the invention described in claim 5, each organometallic gas is individually measured in real time while being supplied to the reaction chamber in a state where a plurality of organometallic gases are mixed. There is also an effect that can be done.
【００２４】また、請求項６に記載の発明においては、
請求項５に記載の発明に比べて構成がより簡単になる。According to the invention of claim 6,
The configuration is simpler than that of the invention described in claim 5.
【００２５】そして、請求項２または７に記載してある
ように、赤外線ガス分析計として、複数の有機金属ガス
が各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設け
られた赤外光源および干渉計と、前記ガス室の他方に設
けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する赤外
線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計を用いた場
合、測定結果が吸収スペクトルとして得られるので、濃
度のみならず不純物の存在の有無をも確実にモニターす
ることができる。Further, as described in claim 2 or 7, as an infrared gas analyzer, a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are individually introduced and an infrared gas provided in one of the gas chambers are provided. When an FTIR gas analyzer equipped with a light source and an interferometer and an infrared detector provided on the other side of the gas chamber and detecting infrared light passing through the gas chamber is used, the measurement result is an absorption spectrum. Since it is obtained, it is possible to reliably monitor not only the concentration but also the presence or absence of impurities.
【００２６】さらに、原料気化供給部において各別に発
生した複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接
続された有機金属ガスラインから混合した状態で反応室
に供給し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜
を堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記有
機金属ガスラインとは別に、前記原料気化供給部におい
て発生した有機金属ガスを導出するベントラインを設
け、このベントラインに前記有機金属ガスを各別に測定
する赤外線ガス分析計を設け、その測定結果に基づく制
御信号を出力するようにしてもよい。Further, a plurality of organometallic gases separately generated in the raw material vaporizing and supplying section are supplied to the reaction chamber in a mixed state from the organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section, and provided in the reaction chamber. In the thin film deposition apparatus for depositing a thin film on a substrate, which is provided, apart from the organic metal gas line, a vent line for discharging the organic metal gas generated in the raw material vaporization supply section is provided, and this vent line is provided. An infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas may be provided and a control signal based on the measurement result may be output.
【００２７】また、原料気化供給部において各別に発生
した複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続
された有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に
供給し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を
堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記有機
金属ガスラインに流路切換え手段を介して並列的なガス
ラインを接続し、このガスラインに前記有機金属ガスを
各別に測定する赤外線ガス分析計を設け、その測定結果
に基づく制御信号を出力するようにしてもよい。Further, a plurality of organometallic gases separately generated in the raw material vaporizing and supplying section are supplied to the reaction chamber in a mixed state from the organometallic gas line connected to the raw material vaporizing and supplying section, and are provided in the reaction chamber. In a thin film deposition apparatus configured to deposit a thin film on a substrate, a parallel gas line is connected to the organometallic gas line via a flow path switching means, and each organometallic gas is connected to the gas line. An infrared gas analyzer for measurement may be provided and a control signal based on the measurement result may be output.
【００２８】さらに、請求項８に記載の発明では、原料
気化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガス
を、基板上に薄膜として堆積させるための反応室に、前
記原料気化供給部に接続された有機金属ガスラインから
混合した状態で供給する薄膜堆積方法に用いる混合ガス
供給装置において、前記有機金属ガスを各別に測定する
赤外線ガス分析計を設けている。Further, in the invention as set forth in claim 8, the raw material vaporization supply unit is connected to a reaction chamber for depositing a plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply unit on the substrate as thin films. In the mixed gas supply device used for the thin film deposition method for supplying the mixed state from the prepared organometallic gas line, an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided.
【００２９】上記請求項８に記載の発明によれば、薄膜
の形成に用いる複数の有機金属ガスを所定の流量で発生
させることができ、所定の組成の薄膜を再現性よく形成
することができる。そして、この場合も、請求項９に記
載してあるように、赤外線ガス分析計として、複数の有
機金属ガスが各別に導入されるガス室と、このガス室の
一方に設けられた赤外光源および干渉計と、前記ガス室
の他方に設けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検
出する赤外線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計
を用いることができ、濃度のみならず不純物の存在の有
無をも確実にモニターすることができる。According to the invention described in claim 8, a plurality of organometallic gases used for forming the thin film can be generated at a predetermined flow rate, and a thin film having a predetermined composition can be formed with good reproducibility. . Also in this case, as described in claim 9, as an infrared gas analyzer, a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are separately introduced, and an infrared light source provided in one of the gas chambers. And an interferometer, and an FTIR gas analyzer provided in the other of the gas chambers and provided with an infrared detector for detecting infrared light passing through the gas chamber can be used. The presence or absence can be reliably monitored.
【００３０】そして、請求項１０に記載の発明では、原
料気化供給部において各別に発生した複数の有機金属ガ
スを反応室内に導入し、この反応室内に設けられた基板
上に薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積方法に用いる
赤外線ガス分析計において、前記複数の有機金属ガスが
各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設けら
れた赤外光源と、前記ガス室の他方に設けられ、前記ガ
ス室内を通過する赤外光を検出する赤外線検出器とを備
えている。According to the tenth aspect of the present invention, a plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization and supply section are introduced into the reaction chamber, and a thin film is deposited on the substrate provided in the reaction chamber. In the infrared gas analyzer used in the thin film deposition method described above, a gas chamber into which the plurality of organometallic gases are separately introduced, an infrared light source provided in one of the gas chambers, and an infrared light source provided in the other of the gas chambers are provided. And an infrared detector for detecting infrared light passing through the gas chamber.
【００３１】上記請求項１０に記載の発明によれば、１
台の赤外線ガス分析計によって複数の有機金属ガスを各
別に測定することができる。そして、この場合も、請求
項１１に記載してあるように、赤外線ガス分析計とし
て、複数の有機金属ガスが各別に導入されるガス室と、
このガス室の一方に設けられた赤外光源および干渉計
と、前記ガス室の他方に設けられ、前記ガス室内を通過
する赤外光を検出する赤外線検出器とを備えてなるＦＴ
ＩＲガス分析計を用いることができ、この場合は、測定
結果が吸収スペクトルとして得られるので、多成分同時
分析が可能になり、濃度のみならず不純物の存在の有無
をも確実にモニターすることができる。According to the invention described in claim 10, 1
It is possible to separately measure a plurality of organometallic gases by the infrared gas analyzer of the table. And, also in this case, as described in claim 11, as an infrared gas analyzer, a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are separately introduced,
An FT including an infrared light source and an interferometer provided on one side of the gas chamber, and an infrared detector provided on the other side of the gas chamber and detecting infrared light passing through the gas chamber.
An IR gas analyzer can be used. In this case, the measurement results can be obtained as an absorption spectrum, which enables simultaneous multi-component analysis and can reliably monitor not only the concentration but also the presence or absence of impurities. it can.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１は、この発明の第１の実施
の形態を示し、薄膜の堆積方法を実施するための装置
（ＭＯＣＶＤ装置）の構成の一例を概略的に示すもの
で、このＭＯＣＶＤ装置は、例えばＰＺＴ強誘電体薄膜
を形成するための装置である。この図において、１は原
料気化供給部で、以下のように構成されている。すなわ
ち、２，３，４は原料気化器で、各原料気化器２〜４
は、ＰＺＴ強誘電体薄膜の主たる構成元素であるＰｂ、
Ｚｒ、Ｔｉをそれぞれ含む有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19
Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ 9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ
3 Ｈ7 ）4 を各別に収容している。各原料気化器２〜４
は、気化が良好に行われる最適の温度になるように加熱
・保温され、図示例においては、Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）
2 を収容した原料気化器２はオーブン２８（後述する）
内に収容され、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−
ＯＣ3 Ｈ7 ）4 をそれぞれ収容した原料気化器３，４に
は加熱・保温部３ａ，４ａが設けられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
It will be explained with reference to FIG. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
For showing thin film morphology and carrying out a thin film deposition method
What schematically shows an example of the configuration of (MOCVD device)
Then, this MOCVD apparatus is, for example, a PZT ferroelectric thin film.
Is a device for forming. In this figure, 1 is Hara
The gasification supply unit is configured as follows. Sanawa
Then, 2, 3 and 4 are raw material vaporizers, and each raw material vaporizer 2 to 4
Is Pb, which is a main constituent element of the PZT ferroelectric thin film,
Organometallic raw material Pb (C11H19
O2)2, Zr (t-OCFourH 9)Four, Ti (i-OC
3H7)FourAre housed separately. Each raw material vaporizer 2-4
Heated to the optimum temperature for good vaporization
・ It is kept warm and, in the example shown, Pb (C11H19O2)
2The raw material vaporizer 2 accommodating is an oven 28 (described later).
Housed inside, Zr (t-OCFourH9)Four, Ti (i-
OC3H7)FourIn the raw material vaporizers 3 and 4 respectively containing
Is provided with heating and heat retaining portions 3a and 4a.
【００３３】前記原料気化器２〜４には、それぞれ、例
えばアルゴンなどのキャリアガスを導入するためのキャ
リアガス導入ライン５および原料気化器２〜４において
有機金属原料が気化されて生成される、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔ
ｉをそれぞれ含む有機金属ガスを導出する発生ガス導出
流路６が接続されている。In the raw material vaporizers 2 to 4, carrier metal introduction lines 5 for introducing a carrier gas such as argon and raw material vaporizers 2 to 4 are vaporized to produce organometallic raw materials. Pb, Zr, T
A generated gas lead-out flow path 6 for leading out the organometallic gas containing i is connected.
【００３４】そして、前記各キャリアガス導入ライン５
には、それぞれ、開閉弁７，８、マスフローコントロー
ラ（ＭＦＣ）９および開閉弁１０がこの順で設けられて
おり、開閉弁１０の上流側にはアルゴンガスボンベ１１
が接続されている。この構成により、アルゴンガスボン
ベ１１内のアルゴンが流量制御されて原料気化器２〜４
に供給される。Then, each carrier gas introduction line 5
Are provided with on-off valves 7 and 8, a mass flow controller (MFC) 9 and an on-off valve 10 in this order, and an argon gas cylinder 11 is provided on the upstream side of the on-off valve 10.
Are connected. With this configuration, the flow rate of argon in the argon gas cylinder 11 is controlled, and the raw material vaporizers 2 to 4 are
Is supplied to.
【００３５】また、前記各発生ガス導出ライン６には、
それぞれ、開閉弁１２，１３が設けられ、開閉弁１３の
下流側の点Ａにおいて二つの流路６ａ，６ｂに分岐し、
各分岐流路６ａ，６ｂには開閉弁１４ａ，１４ｂが設け
られ、一方の分岐流路６ａの下流端は有機金属ガスライ
ン１５（後述する）に、他方の分岐流路６ｂの下流端は
ベントライン１６（後述する）に、それぞれ接続されて
いる。Further, in each of the generated gas outlet lines 6,
On-off valves 12 and 13 are provided, respectively, and are branched into two flow paths 6a and 6b at a point A on the downstream side of the on-off valve 13.
On-off valves 14a and 14b are provided in the respective branch flow paths 6a and 6b, the downstream end of one branch flow path 6a is a metal metal gas line 15 (described later), and the downstream end of the other branch flow path 6b is a vent. Each is connected to a line 16 (described later).
【００３６】１５，１６は前記原料気化器２〜４におい
てそれぞれ発生した有機金属ガスが流れる有機金属ガス
ライン、ベントラインである。これら両ガスライン１
５，１６は互いに並列的な関係にあり、それぞれの上流
側に開閉弁１７，１８が設けられ、これらの開閉弁１
７，１８の上流側は、ＭＦＣ１９を備えた流路２０を介
してアルゴンガスボンベ１１に接続されている。Reference numerals 15 and 16 are an organometallic gas line and a vent line through which the organometallic gas generated in each of the raw material vaporizers 2 to 4 flows. Both of these gas lines 1
5 and 16 are in a parallel relationship with each other, and on-off valves 17 and 18 are provided on the upstream side of the respective on-off valves 1.
The upstream sides of 7 and 18 are connected to an argon gas cylinder 11 via a flow path 20 equipped with an MFC 19.
【００３７】前記有機金属ガスライン１５の構成を説明
すると、この有機金属ガスライン１５には、既に説明し
たように、原料気化器２〜４にそれぞれ連なる発生ガス
導出ライン６の下流側の流路６ａが接続されているが、
さらに、この有機金属ガスライン１５には、上流側に酸
素ガスボンベ２１を備えた酸素ガス供給ライン２２が接
続されており、さらに、有機金属ガスライン１５の下流
側は反応室２９（後述する）のガス導入部２９ａに接続
されている。The structure of the organic metal gas line 15 will be described. In the organic metal gas line 15, as already described, the flow passages on the downstream side of the generated gas outlet line 6 connected to the raw material vaporizers 2 to 4 respectively. 6a is connected,
Further, an oxygen gas supply line 22 having an oxygen gas cylinder 21 on the upstream side is connected to the organometallic gas line 15, and the downstream side of the organometallic gas line 15 is connected to a reaction chamber 29 (described later). It is connected to the gas introduction unit 29a.
【００３８】前記酸素ガス供給ライン２２は、図示例で
は、その上流側に開閉弁２３およびＭＦＣ２４を備え、
その下流側は、発生ガス導出ライン６の下流側の流路６
ａが有機金属ガスライン１５に接続される３つ接続点よ
りそれぞれ下流においてこれらの接続点にそれぞれ対応
するようにして開閉弁２５を介して有機金属ガスライン
１５に接続されている。In the illustrated example, the oxygen gas supply line 22 is provided with an on-off valve 23 and an MFC 24 on the upstream side thereof,
The downstream side is the flow path 6 on the downstream side of the generated gas outlet line 6.
a is connected to the organic metal gas line 15 via the on-off valve 25 so as to correspond to these connection points downstream of the three connection points connected to the organic metal gas line 15.
【００３９】そして、上述のように、有機金属ガスライ
ン１５には、原料気化器２〜４においてそれぞれ発生し
た有機金属ガスと酸素ガス供給ライン２２によって供給
される酸素ガスとが流れ、この有機金属ガスライン１５
において、前記有機金属ガスおよび酸素ガスが混合さ
れ、その状態で反応室２９に供給される。Then, as described above, the organometallic gas generated in the raw material vaporizers 2 to 4 and the oxygen gas supplied by the oxygen gas supply line 22 flow through the organometallic gas line 15, and the organometallic gas flows. Gas line 15
In, the organometallic gas and oxygen gas are mixed and supplied to the reaction chamber 29 in that state.
【００４０】また、前記ベントライン１６には、既に説
明したように、原料気化器２〜４にそれぞれ連なる発生
ガス導出ライン６の下流側の流路６ｂが接続されている
が、その下流側は、反応室２９のガス導入部２９ａに接
続されるのではなく、反応室２９のガス導出部２９ｂに
接続される排気流路３３の開閉弁３５とフィルタ３６と
の間の点に接続されており、反応室２９をバイパスする
ように構成されている。そして、このベントライン１６
には、その途中に、ＦＴＩＲガス分析計４１（後述す
る）が設けられている。Further, as described above, the vent line 16 is connected to the flow path 6b on the downstream side of the generated gas outlet line 6 connected to the raw material vaporizers 2 to 4, respectively. , Is not connected to the gas introduction part 29a of the reaction chamber 29, but is connected to a point between the on-off valve 35 and the filter 36 of the exhaust passage 33, which is connected to the gas derivation part 29b of the reaction chamber 29. , The reaction chamber 29 is bypassed. And this vent line 16
An FTIR gas analyzer 41 (described later) is provided in the middle of the.
【００４１】さらに、２６は各キャリアガス導入ライン
５の開閉弁８とＭＦＣ９との間の点と、発生ガス導出ラ
イン６の開閉弁１３と分岐点６Ａとの間の点との間を接
続するパージガスラインで、このパージガスライン２６
には開閉弁２７が設けられている。また、２８はオーブ
ンで、原料気化供給部１に供給されるアルゴンガスや酸
素ガスの温度および各原料気化器２〜４において発生し
た有機金属ガスの温度を、それぞれ所定以上になるよう
にするためのものである。Further, 26 connects the point between the on-off valve 8 of each carrier gas introduction line 5 and the MFC 9 and the point between the on-off valve 13 of the generated gas derivation line 6 and the branch point 6A. In the purge gas line, this purge gas line 26
An on-off valve 27 is provided in the. Further, 28 is an oven for making the temperature of the argon gas or oxygen gas supplied to the raw material vaporization supply unit 1 and the temperature of the organometallic gas generated in each of the raw material vaporizers 2 to 4 above a predetermined level. belongs to.
【００４２】２９は有機金属ガスライン１５の下流側に
設けられる反応室で、その内部には、ＰＺＴ強誘電体薄
膜を形成するための基板３０を載置しこれを所定の温度
に加熱するように構成された基板載置台３１が設けられ
ている。なお、３２はプレヒータである。Reference numeral 29 is a reaction chamber provided on the downstream side of the organometallic gas line 15, in which a substrate 30 for forming a PZT ferroelectric thin film is placed and heated to a predetermined temperature. The substrate mounting table 31 configured as described above is provided. In addition, 32 is a preheater.
【００４３】３３は前記反応室２９の下流側のガス導出
部２９ｂに接続される排気流路で、この排気流路３３に
は、例えば圧力計３４、開閉弁３５、フィルタ３６，３
７、吸引用のメカニカルブースターポンプ３８、吸引用
のロータリポンプ３９およびアブゾーバ４０がこの順で
設けられ、アブゾーバ４０は適宜のガス回収装置（図示
していない）に接続されている。Reference numeral 33 denotes an exhaust passage connected to the gas outlet 29b on the downstream side of the reaction chamber 29. In the exhaust passage 33, for example, a pressure gauge 34, an on-off valve 35, filters 36, 3 are provided.
7. A mechanical booster pump 38 for suction, a rotary pump 39 for suction, and an absorber 40 are provided in this order, and the absorber 40 is connected to an appropriate gas recovery device (not shown).
【００４４】４１はベントライン１６に設けられる赤外
線ガス分析計としてのＦＴＩＲガス分析計である。すな
わち、ベントライン１６の下流側（オーブン２８を出た
適宜の箇所）に開閉弁４２が設けられ、この開閉弁４２
を挟む上流側の点および下流側の点にを結ぶようにして
分岐流路４３が設けられ、この分岐流路４３に開閉弁４
４，４５を介してＦＴＩＲガス分析計４１のガス室４６
が設けられている。このガス室４６は、いわゆるフロー
セルタイプに構成されている。そして、このガス室４６
の相対向する側壁に赤外線透過性の材料よりなる窓（図
示していない）が形成してあり、一方の窓の外側には、
赤外光源４７および干渉計４８が設けられ、赤外光ＩＲ
をガス室４６内に照射するようにしてあるとともに、他
方の窓の外側には、ガス室４６内を通過した赤外光ＩＲ
を検出する、例えば半導体検出器などの赤外線検出器４
９およびこの赤外線検出器４９の出力を適宜処理して測
定対象成分の濃度を演算する濃度演算部５０が設けられ
ている。Reference numeral 41 is an FTIR gas analyzer as an infrared gas analyzer provided in the vent line 16. That is, an opening / closing valve 42 is provided on the downstream side of the vent line 16 (at an appropriate position outside the oven 28).
A branch passage 43 is provided so as to connect the upstream side point and the downstream side point sandwiching the opening and closing valve 4.
The gas chamber 46 of the FTIR gas analyzer 41 through 4,45
Is provided. The gas chamber 46 is of a so-called flow cell type. And this gas chamber 46
A window (not shown) made of an infrared-transparent material is formed on the opposite side walls of the.
An infrared light source 47 and an interferometer 48 are provided, and infrared light IR
Is radiated into the gas chamber 46, and the infrared light IR that has passed through the gas chamber 46 is provided outside the other window.
For detecting infrared rays, such as a semiconductor detector 4
9 and a concentration calculator 50 for appropriately processing the output of the infrared detector 49 to calculate the concentration of the component to be measured.
【００４５】このように構成されたＦＴＩＲガス分析計
４１においては、開閉弁４２を閉じ、開閉弁４４，４５
を開いた状態では、ベントライン１６を排気流路３３方
向に流れる有機金属ガスはガス室４６を通過して排気流
路３３方向に流れる。そして、このとき、ガス室４６に
対して、赤外光ＩＲを干渉計４８を介して照射すると、
そのときの赤外線検出器４９の検出出力が濃度演算部５
０に入力される。そして、この濃度演算部５０において
前記出力を加算平均し、その加算平均出力を用いてイン
ターフェログラムをフーリエ変換し、さらに、このフー
リエ変換された出力に基づいて測定対象成分に関するス
ペクトル演算を行うことにより、前記有機金属ガスに含
まれる特定の成分についての吸収スペクトルに基づいて
その成分の濃度などを測定することができる。In the FTIR gas analyzer 41 configured as described above, the on-off valve 42 is closed and the on-off valves 44 and 45 are
In the open state, the organometallic gas flowing in the vent line 16 in the exhaust flow path 33 direction passes through the gas chamber 46 and flows in the exhaust flow path 33 direction. Then, at this time, when the gas chamber 46 is irradiated with infrared light IR through the interferometer 48,
The detection output of the infrared detector 49 at that time is the concentration calculation unit 5
Input to 0. Then, in the concentration calculation unit 50, the outputs are arithmetically averaged, the interferogram is Fourier-transformed using the arithmetic mean output, and further, spectrum calculation regarding the measurement target component is performed based on the Fourier-transformed output. Thereby, the concentration of the component can be measured based on the absorption spectrum of the specific component contained in the organometallic gas.
【００４６】なお、図示は省略しているが、上記ＭＯＣ
ＶＤ装置には、装置全体の各部を制御するパソコンなど
の制御部が設けられており、この制御部には、濃度演算
部５０の演算結果や圧力センサ３４の出力などが入力さ
れ、この制御部からは、前記入力等に基づいて、原料気
化器２〜４、オーブン２８などの温度制御部（図示して
いない）に対して温度制御信号を送出したり、反応室２
９における温度や圧力を調整するための信号や、開閉弁
やＭＦＣに各別に制御信号を送出する機能を備えてい
る。そして、前記制御信号としては、ＭＦＣによるキャ
リアガスの流量信号、反応室２９での堆積時間の制御信
号、異常が生じているときに成膜を止めさせるアラーム
信号や、反応室２９へのガス供給停止指令信号などがあ
る。Although not shown, the MOC
The VD device is provided with a control unit such as a personal computer that controls each unit of the entire device, and the calculation result of the concentration calculation unit 50 and the output of the pressure sensor 34 are input to this control unit. From the above, a temperature control signal is sent to a temperature control unit (not shown) such as the raw material vaporizers 2 to 4, the oven 28, or the reaction chamber 2 based on the input or the like.
It is provided with a signal for adjusting the temperature and pressure in 9 and a function for sending a control signal to each of the on-off valve and the MFC. As the control signal, a carrier gas flow rate signal by MFC, a deposition time control signal in the reaction chamber 29, an alarm signal for stopping film formation when an abnormality occurs, and gas supply to the reaction chamber 29. There is a stop command signal, etc.
【００４７】上述のように構成されたＭＯＣＶＤ装置に
おいて、ＰＺＴ強誘電体薄膜を基板２４上に形成するに
は、例えば、以下に示すように条件設定を行った。すな
わち、有機金属原料Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ
−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 をそれぞ
れ収容した原料気化器２〜４の温度は、それぞれ、１３
０℃、３０℃、３５℃とした。そして、各原料気化器２
〜４に供給されるキャリアガスの流量は、それぞれ、１
００ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分とした。ま
た、反応室２９内の圧力は、６６７Ｐａとし、基板３０
の温度は６００℃とした。In the MOCVD apparatus configured as described above, in order to form the PZT ferroelectric thin film on the substrate 24, the following conditions were set, for example. That is, the organometallic raw materials Pb (C 11 H 19 O 2 ) 2 and Zr (t
-OC 4 H 9 ) 4 and Ti (i-OC 3 H 7 ) 4 respectively containing raw material vaporizers 2 to 4 have a temperature of 13
The temperature was 0 ° C, 30 ° C, and 35 ° C. And each raw material vaporizer 2
The flow rate of the carrier gas supplied to 4 to 1 is 1 respectively.
It was set to 00 mL / min, 50 mL / min, and 50 mL / min. The pressure in the reaction chamber 29 is set to 667 Pa, and the substrate 30
Was set to 600 ° C.
【００４８】そして、吸引用のメカニカルブースターポ
ンプ３８およびロータリポンプ３９を動作させる。そし
て、３つの原料気化器２〜４内においては、Ｐｂ（Ｃ11
Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｔｉ（ｉ−
ＯＣ3 Ｈ7 ）4 といった有機金属原料が、それぞれ所定
温度に加熱されることにより気化し、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ
をそれぞれ含む有機金属ガスが発生する。Then, the mechanical booster pump 38 for suction and the rotary pump 39 are operated. Then, in the three raw material vaporizers 2 to 4, Pb (C 11
H 19 O 2) 2, Zr (t-OC 4 H 9) 4, Ti (i-
Organic metal raw materials such as OC 3 H 7 ) 4 are vaporized by being heated to a predetermined temperature, and Pb, Zr, Ti
Organometallic gas containing each is generated.
【００４９】前記状態で、各原料気化器２〜４に接続さ
れているキャリアガス導入ライン５における開閉弁７，
８，１０を開き、開閉弁２７を閉じるとともに、ＭＦＣ
９を制御してそのバルブを開く一方、各原料気化器２〜
４に接続されている発生ガス導出ライン６における開閉
弁１２，１３を開き、さらに、酸素ガス供給ライン２２
の開閉弁２３，２５を開くとともに、ＭＦＣ２４を制御
してそのバルブを開く。これにより、アルゴンガスボン
ベ１１からアルゴンガスがキャリアガスとして原料気化
器２〜４に供給され、原料気化器２〜４内の有機金属ガ
スが前記キャリアガスによって発生ガス導出ライン６に
導出される。このとき、発生ガス導出ライン６の下流側
の流路６ａにおける開閉弁１４ａのみが開いていると、
前記発生ガス流路６に導出された有機金属ガスは、前記
流路６ａを経て有機金属ガスライン１５に流入する。そ
して、この有機金属ガスライン１５に流入した有機金属
ガスは、互いに交じり合って有機金属混合ガスとなり、
このガスは有機金属ガスライン１５内を下流側に流れ
る。In the above state, the opening / closing valve 7 in the carrier gas introduction line 5 connected to each of the raw material vaporizers 2 to 4,
8 and 10 are opened, the on-off valve 27 is closed, and the MFC
9, while opening the valve, each raw material vaporizer 2
4, the open / close valves 12 and 13 in the generated gas outlet line 6 connected to the oxygen gas supply line 6 are opened, and the oxygen gas supply line 22
The opening / closing valves 23 and 25 of (1) are opened, and the MFC 24 is controlled to open the valves. As a result, the argon gas is supplied from the argon gas cylinder 11 to the raw material vaporizers 2 to 4 as a carrier gas, and the organometallic gas in the raw material vaporizers 2 to 4 is led to the generated gas leading line 6 by the carrier gas. At this time, if only the on-off valve 14a in the flow path 6a on the downstream side of the generated gas outlet line 6 is open,
The organometallic gas led to the generated gas channel 6 flows into the organometallic gas line 15 via the channel 6a. Then, the organometallic gases flowing into the organometallic gas line 15 are mixed with each other to form an organometallic mixed gas,
This gas flows downstream in the organometallic gas line 15.
【００５０】一方、酸素ガス供給ライン２２には、酸素
ガスボンベ２１からの酸素ガスが流れており、この酸素
ガスは有機金属ガスライン１５に複数の点（この実施の
形態では３か所）で供給され、有機金属ガスライン１５
内を流れる有機金属混合ガスに酸素が３回にわたって添
加されるので、有機金属混合ガスが酸素ガスと確実に混
じり合い、その状態で反応室２９に入る。そして、反応
室２９においては、基板３０が予め適宜の温度になるよ
うに加熱されており、前記有機金属混合ガスは酸素ガス
の存在下において基板３０上に堆積され、ＰＺＴ薄膜が
形成される。ここまでの作動は、従来のこの種のＭＯＣ
ＶＤ装置における作動と変わるところがない。On the other hand, the oxygen gas from the oxygen gas cylinder 21 flows through the oxygen gas supply line 22, and the oxygen gas is supplied to the organometallic gas line 15 at a plurality of points (three points in this embodiment). The metal-organic gas line 15
Since oxygen is added to the organometallic mixed gas flowing therein three times, the organometallic mixed gas is surely mixed with the oxygen gas and enters the reaction chamber 29 in that state. Then, in the reaction chamber 29, the substrate 30 is preheated to an appropriate temperature, and the organometallic mixed gas is deposited on the substrate 30 in the presence of oxygen gas to form a PZT thin film. The operation up to this point is based on the conventional MOC of this type.
There is no difference from the operation in the VD device.
【００５１】この実施の形態のＭＯＣＶＤ装置において
は、有機金属ガスライン１５とは別に、原料気化供給部
１において発生した複数の有機金属ガスを導出するベン
トライン１６を設け、このベントライン１６にＦＴＩＲ
ガス分析計４１を設け、このＦＴＩＲガス分析計４１を
用いて複数の有機金属ガスを各別または混合した状態で
測定できるようにしている。In the MOCVD apparatus of this embodiment, apart from the organic metal gas line 15, a vent line 16 for leading out a plurality of organic metal gases generated in the raw material vaporization supply unit 1 is provided, and the FTIR is provided in the vent line 16.
A gas analyzer 41 is provided, and the FTIR gas analyzer 41 can be used to measure a plurality of organometallic gases separately or in a mixed state.
【００５２】すなわち、前記原料気化器２〜４からの有
機金属ガスがそれぞれ発生ガス導出ライン６に導出され
ている状態において、各発生ガス導出ライン６の下流側
に設けられた開閉弁１４ｂのみを開状態にすると、前記
有機金属ガスは、流路６ｂを経てベントライン１６に流
入する。この場合、ベントライン１６には原料気化器２
〜４からの有機金属ガスが流れるので、上記有機金属ガ
スライン１５における場合と同様に、前記各有機金属ガ
スは互いに混じり合った有機金属混合ガスとなってベン
トライン１６を下流側に流れていく。That is, in a state in which the organometallic gas from each of the raw material vaporizers 2 to 4 is led to the generated gas outlet line 6, only the on-off valve 14b provided on the downstream side of each generated gas outlet line 6 is opened. In the open state, the organometallic gas flows into the vent line 16 via the flow path 6b. In this case, the raw material vaporizer 2 is connected to the vent line 16.
Since the organometallic gases from 4 to 4 flow, as in the case of the organometallic gas line 15, the organometallic gases become mixed organometallic gases and flow through the vent line 16 to the downstream side. .
【００５３】そして、ベントライン１６の下流側の開閉
弁４２を閉じ、開閉弁４４，４５を開状態にすると、前
記有機金属混合ガスは、ＦＴＩＲガス分析計４１のガス
室４６の一方の入口から入って他方の出口から出て行
き、開閉弁４２の下流側のベントライン１６を下流側に
流れていく。このとき、ガス室４６に対して赤外光ＩＲ
を干渉計４８を介して照射しておくと、上記第００４１
段落で説明したように、ＦＴＩＲガス分析計４１によっ
て、前記有機金属混合ガスの濃度やその混合状態をモニ
ターすることができる。When the on-off valve 42 on the downstream side of the vent line 16 is closed and the on-off valves 44 and 45 are opened, the organometallic mixed gas is supplied from one inlet of the gas chamber 46 of the FTIR gas analyzer 41. It enters, exits from the other outlet, and flows downstream through the vent line 16 on the downstream side of the on-off valve 42. At this time, infrared light IR is applied to the gas chamber 46.
Is irradiated through the interferometer 48, the above-mentioned 0041
As described in the paragraph, the FTIR gas analyzer 41 can monitor the concentration of the organic metal mixed gas and the mixed state thereof.
【００５４】この実施の形態のＭＯＣＶＤ装置では、上
記有機金属混合ガスの濃度やその混合状態のモニターに
加えて、有機金属ガスを個別にモニターできるようにし
た点に特徴がある。以下、これについて説明する。The MOCVD apparatus of this embodiment is characterized in that the metal organic gas can be individually monitored in addition to the concentration of the metal organic mixed gas and the mixed state thereof. This will be described below.
【００５５】すなわち、原料気化器２〜４からの有機金
属ガスがそれぞれ発生ガス導出ライン６に導出されてい
る状態において、例えば、原料気化器２に接続された発
生ガス導出ライン６における開閉弁１４ｂのみを所定時
間開状態にすると、原料気化器２において発生したＰｂ
を含む有機金属ガスのみがベントライン１６を流れ、こ
の有機金属ガスがＦＴＩＲガス分析計４１に供給され
て、その濃度が測定される。つまり、原料気化器２〜４
に接続されている発生ガス導出ライン６の開閉弁１４ｂ
を択一的に選択して所定時間開くことにより、原料気化
器２〜４において発生した有機金属ガスを択一的に測定
することができる。そして、前記開閉弁１４ｂのうちの
２つを選択して所定時間開くことにより、原料気化器２
〜４において発生した有機金属ガスのうちの２種の有機
金属ガスを混合した状態で測定することができる。That is, in a state where the organometallic gases from the raw material vaporizers 2 to 4 are respectively led to the generated gas outlet line 6, the on-off valve 14b in the generated gas outlet line 6 connected to the raw material vaporizer 2, for example. When only one is opened for a predetermined time, Pb generated in the raw material vaporizer 2
Only the organometallic gas containing is flowing through the vent line 16, this organometallic gas is supplied to the FTIR gas analyzer 41, and its concentration is measured. That is, the raw material vaporizers 2 to 4
On-off valve 14b of the generated gas outlet line 6 connected to the
By selectively selecting and opening for a predetermined time, the organometallic gas generated in the raw material vaporizers 2 to 4 can be selectively measured. Then, by selecting two of the on-off valves 14b and opening them for a predetermined time, the raw material vaporizer 2
It is possible to measure in a state in which two kinds of organometallic gases among the organometallic gases generated in 4 to 4 are mixed.
【００５６】上述のように、この実施の形態のＭＯＣＶ
Ｄ装置においては、ベントライン１６にＦＴＩＲガス分
析計４１を設けているので、原料気化器２〜４からの有
機金属ガスがそれぞれ発生ガス導出ライン６に導出され
ている状態において、各発生ガス導出ライン６の下流側
にそれぞれ設けられている開閉弁１４ａ，１４ｂを同時
に開状態とすることができ、この状態においては、前記
各有機金属ガスを有機金属ガスライン１５およびベント
ライン１６の双方に同時に流入させることができ、薄膜
形成のためのガス供給と有機金属ガスの測定のためのガ
ス供給とを同時に行うことができる。As described above, the MOCV of this embodiment is
In the device D, since the FTIR gas analyzer 41 is provided in the vent line 16, each generated gas is discharged in a state where the organometallic gas from the raw material vaporizers 2 to 4 is discharged to the generated gas discharge line 6, respectively. The on-off valves 14a and 14b respectively provided on the downstream side of the line 6 can be simultaneously opened, and in this state, the respective organometallic gases are simultaneously supplied to both the organometallic gas line 15 and the vent line 16. The gas can be made to flow in, and the gas supply for forming the thin film and the gas supply for measuring the organometallic gas can be performed at the same time.
【００５７】この場合、各発生ガス導出ライン６の下流
側にそれぞれ設けられている開閉弁１４ａを全て開状態
とし、原料気化器２〜４のうちの一つ、例えば原料気化
器２に接続された発生ガス導出ライン６の開閉弁１４ｂ
のみを開状態とし、他の原料気化器３，４に接続された
発生ガス導出ライン６の開閉弁１４ｂを閉状態とした場
合には、薄膜形成のためのガス供給と原料気化器２にお
いて発生するＰｂを含む有機金属ガスの測定のためのガ
ス供給を行うことができる。そして、前記複数（この場
合３つ）の開閉弁１４ｂのうち開状態にする一つの開閉
弁１４ｂを任意に設定することができ、さらに、３つの
うちの二つの開閉弁１４ｂの開状態の組み合わせも任意
に設定することができるので、薄膜形成のためのガス供
給と単一または複数の有機金属ガスの測定を同時に平行
して行うことができる。In this case, all the on-off valves 14a provided on the downstream side of the respective generated gas derivation lines 6 are opened and connected to one of the raw material vaporizers 2 to 4, for example, the raw material vaporizer 2. Open / close valve 14b of the generated gas discharge line 6
When only the open state is set and the on-off valve 14b of the generated gas outlet line 6 connected to the other raw material vaporizers 3 and 4 is closed, the gas is supplied for forming a thin film and the raw material vaporizer 2 generates the gas. It is possible to supply gas for the measurement of the organometallic gas containing Pb. One of the plurality of (three in this case) on-off valves 14b to be opened can be arbitrarily set, and two of the three on-off valves 14b can be combined in an open state. Can also be set arbitrarily, so that gas supply for thin film formation and measurement of a single or a plurality of organometallic gases can be simultaneously performed in parallel.
【００５８】さらに、薄膜形成に先立って、原料気化供
給部１の各原料気化器２〜４において所定の濃度の有機
金属ガスが発生しているかを確認することができる。す
なわち、原料気化器２〜４からの有機金属ガスがそれぞ
れ発生ガス導出ライン６に導出されている状態におい
て、発生ガス導出ライン６の下流側の開閉弁１４ａの全
てを閉じ、開閉弁１４ｂを適宜開状態にすることによ
り、前記有機金属ガスの一種または二種または全部（こ
の実施の形態では三種）をＦＴＩＲガス分析計４１に供
給することができ、有機金属ガスを単一の状態、二種の
混合状態、三種の混合状態でそれぞれ測定することがで
きる。Further, it is possible to confirm whether or not an organometallic gas having a predetermined concentration is generated in each of the raw material vaporizers 2 to 4 of the raw material vaporizing and supplying section 1 before forming the thin film. That is, in a state in which the organometallic gases from the raw material vaporizers 2 to 4 are respectively led to the generated gas outlet line 6, all the on-off valves 14a on the downstream side of the generated gas outlet line 6 are closed and the on-off valve 14b is appropriately opened. When in the open state, one or two or all (three in this embodiment) of the organometallic gas can be supplied to the FTIR gas analyzer 41, and the organometallic gas can be supplied in a single state or in two types. Can be measured in each of the mixed state of 3 and the mixed state of 3 types.
【００５９】上述のように、この実施の形態のＭＯＣＶ
Ｄ装置によれば、薄膜形成に用いられる複数の有機金属
ガスを、原料気化供給部１の各原料気化器２〜４におい
て発生させる場合、前記複数の有機金属ガスの発生状態
を個別に監視することができる。したがって、上記ＭＯ
ＣＶＤ装置によれば、原料気化器２〜４内における有機
金属原料の供給条件を、常時または必要なときに任意に
監視することができる。そして、例えば発生した有機金
属ガスにおける濃度の異常や有機金属ガス中に不純物が
混入していることが検出されたときには、アラームを発
生するとともに、薄膜形成のための工程を停止させるこ
とができる。また、原料気化器２〜４の有機金属原料の
残量が所定量以下になることが自動的に判断されるの
で、ボトル交換のための指令を発するようにすることが
できる。さらに、前記ボトル交換時の交換直後における
濃度や不純物の混入など有機金属ガスの初期的な変動を
監視し、その安定を客観的に判断することができ、成膜
条件の安定性のための指針を与えることができる。As described above, the MOCV of this embodiment is
According to the apparatus D, when a plurality of organic metal gases used for thin film formation are generated in each of the raw material vaporizers 2 to 4 of the raw material vaporization supply unit 1, the generation states of the plurality of organic metallic gases are individually monitored. be able to. Therefore, the MO
According to the CVD apparatus, the supply condition of the organometallic raw material in the raw material vaporizers 2 to 4 can be constantly monitored or arbitrarily monitored when necessary. Then, for example, when it is detected that the concentration of the generated organometallic gas is abnormal or that the organometallic gas contains impurities, an alarm can be generated and the step for forming the thin film can be stopped. Further, since it is automatically determined that the remaining amount of the organometallic raw material in the raw material vaporizers 2 to 4 is less than or equal to the predetermined amount, it is possible to issue a command for bottle replacement. Furthermore, it is possible to objectively judge the stability by monitoring the initial variation of the organic metal gas such as the concentration and the mixing of impurities immediately after the bottle replacement, and the guideline for the stability of the film forming conditions. Can be given.
【００６０】なお、上記ＭＯＣＶＤ装置においては、原
料気化供給部１にパージガスライン２６を設けているの
で、開閉弁８，１３を閉じる一方、開閉弁２７、１４
ａ，１４ｂを開くことにより、アルゴンガスボンベ１１
内のアルゴンガスを有機金属ガスライン１５やベントラ
イン１６に直接供給し、これらのガスライン１５，１６
やこれらの下流側にそれぞれ設けられる反応室２９やＦ
ＴＩＲガス分析計４１のガス室４６をパージすることが
できる。一つの薄膜形成やガス測定の終了後、前記開閉
弁１４，１４ｂを適宜開状態にすることにより、前記ガ
スライン１５，１６、反応室２９、ガス室４６内をクリ
ーンな状態にすることができる。また、前記ガス室４６
にアルゴンガスを供給する際、赤外光ＩＲをガス室４６
に照射し、そのときの赤外光ＩＲを赤外線検出器４９で
検出し、その出力を濃度演算部５０において信号処理す
ることにより、バックグラウンド値を得ることができ
る。Since the purge gas line 26 is provided in the raw material vaporization supply unit 1 in the MOCVD apparatus, the on-off valves 8 and 13 are closed while the on-off valves 27 and 14 are closed.
Argon gas cylinder 11 is opened by opening a and 14b.
The argon gas in the inside is directly supplied to the organometallic gas line 15 and the vent line 16, and these gas lines 15 and 16 are supplied.
And the reaction chambers 29 and F provided downstream of these
The gas chamber 46 of the TIR gas analyzer 41 can be purged. After the formation of one thin film or the measurement of gas, the open / close valves 14 and 14b are appropriately opened to clean the gas lines 15 and 16, the reaction chamber 29, and the gas chamber 46. . In addition, the gas chamber 46
When supplying argon gas to the
Then, the infrared light IR at that time is detected by the infrared detector 49, and the output thereof is subjected to signal processing in the concentration calculator 50, whereby the background value can be obtained.
【００６１】上述の実施の形態における薄膜堆積装置で
は、原料気化供給部１において発生した有機金属ガスが
流れる有機金属ガスライン１５とは別に、ベントライン
１６を有機金属ガスライン１５と並列的に設け、このベ
ントライン１６にＦＴＩＲガス分析計４１を設けていた
が、前記ベントライン１６を省略することもできる。以
下、これを第２の実施の形態として示す図２を参照しな
がら説明する。In the thin film deposition apparatus of the above-described embodiment, the vent line 16 is provided in parallel with the organic metal gas line 15 in addition to the organic metal gas line 15 through which the organic metal gas generated in the raw material vaporization supply section 1 flows. Although the FTIR gas analyzer 41 is provided in the vent line 16, the vent line 16 may be omitted. Hereinafter, this will be described with reference to FIG. 2 showing a second embodiment.
【００６２】図２に示すように、原料気化供給部１の各
原料気化器２〜４に接続される発生ガス導出ライン６の
下流側は分岐されてなく、開閉弁１４を介して有機金属
ガスライン１５に接続され、ベントライン１６は設けら
れてない。そして、有機金属ガスライン１５の下流側か
つ反応室２９の上流側であって、オーブン２８を出た有
機金属ガスライン１５に、適宜の間隔を隔てて、例えば
三方電磁弁よりなる流路切換え手段５１，５２が介装さ
れ、これら二つの三方電磁弁５１，５２に連なる流路５
３にＦＴＩＲガス分析計４１のガス室４６が連通接続さ
れている。他の構成は、図１における構成と同じであ
る。As shown in FIG. 2, the downstream side of the generated gas lead-out line 6 connected to each of the raw material vaporizers 2 to 4 of the raw material vaporization supply section 1 is not branched, and an organometallic gas is supplied via an on-off valve 14. It is connected to line 15 and vent line 16 is not provided. Then, a flow path switching means which is, for example, a three-way solenoid valve, is provided on the downstream side of the organic metal gas line 15 and on the upstream side of the reaction chamber 29 and at an appropriate interval to the organic metal gas line 15 exiting the oven 28. 51 and 52 are interposed, and the flow path 5 connected to these two three-way solenoid valves 51 and 52
The gas chamber 46 of the FTIR gas analyzer 41 is connected to the communication port 3. Other configurations are the same as those in FIG.
【００６３】この第２の実施の形態における薄膜堆積装
置においては、薄膜形成を行う場合には、三方電磁弁５
１，５２を介して原料気化供給部１と反応室２９とが連
通接続されるようにして、原料気化供給部１において発
生した有機金属ガスを反応室２９に供給するようにし、
前記有機金属ガスを個々または適宜混合した状態で測定
する場合には、三方電磁弁５１，５２を切換え制御し
て、三方電磁弁５１，５２を介して原料気化供給部１と
ＦＴＩＲガス分析計４１のガス室４６とが連通接続され
るようにして、原料気化供給部１において発生した有機
金属ガスをＦＴＩＲガス分析計４１に供給するのであ
る。In the thin film deposition apparatus according to the second embodiment, when the thin film is formed, the three-way solenoid valve 5
The raw material vaporization supply unit 1 and the reaction chamber 29 are connected to each other via 1, 52 to supply the organometallic gas generated in the raw material vaporization supply unit 1 to the reaction chamber 29.
When the organometallic gas is measured individually or in an appropriately mixed state, the three-way solenoid valves 51 and 52 are switched and controlled, and the raw material vaporization supply unit 1 and the FTIR gas analyzer 41 are controlled via the three-way solenoid valves 51 and 52. The organometallic gas generated in the raw material vaporization and supply unit 1 is supplied to the FTIR gas analyzer 41 so that the gas chamber 46 of FIG.
【００６４】この実施の形態においては、薄膜形成と有
機金属ガスの測定は、第１の実施の形態とは異なり、同
時に行うことができず、いずれか一方が択一的に行われ
ることとなる以外は、前記第１の実施の形態と同様に、
所定の薄膜形成や、有機金属ガスの測定を行うことがで
きる。そして、この実施の形態においては、ベントライ
ン１６を設けてなく、それに付随して構成部材も少なく
なるので、装置全体の構成が簡略化されるといった利点
がある。In this embodiment, unlike the first embodiment, the thin film formation and the measurement of the organic metal gas cannot be performed simultaneously, and either one of them is performed alternatively. Other than the above, similar to the first embodiment,
It is possible to form a predetermined thin film and measure the organometallic gas. Further, in this embodiment, since the vent line 16 is not provided and the number of constituent members is reduced accordingly, there is an advantage that the configuration of the entire apparatus is simplified.
【００６５】上述したいずれの実施の形態においても、
ＦＴＩＲガス分析計４１を用いて、個々の有機金属ガス
における濃度測定や不純物の混入などの検出を行うよう
にしていたが、このＦＴＩＲガス分析計４１に代えて、
非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）を用いるように
してもよい。すなわち、サンプルガス（この発明におい
ては、有機金属ガス）が流通的に供給されるガス室の一
方の窓側に赤外光源を設け、他方の窓側に測定用および
比較用の半導体検出器を並設してなる赤外線ガス分析計
を用いるのである。このような構成よりなる赤外線ガス
分析計においても個々の有機金属ガスの濃度測定を精度
よく行うことができる。In any of the above-mentioned embodiments,
The FTIR gas analyzer 41 was used to measure the concentration of each organometallic gas and the detection of impurities, but instead of the FTIR gas analyzer 41,
A non-dispersive infrared gas analyzer (NDIR) may be used. That is, an infrared light source is provided on one window side of a gas chamber to which a sample gas (in this invention, an organometallic gas) is supplied in a distributed manner, and a semiconductor detector for measurement and comparison is provided on the other window side in parallel. The infrared gas analyzer is used. Even in the infrared gas analyzer having such a configuration, the concentration of each organometallic gas can be accurately measured.
【００６６】この発明は、上記ＰＺＴ強誘電体薄膜の形
成に限られるものではなく、例えば、ＰＬＺＴ系強誘電
体、ＢａＳｒ系高誘電体やＣｕ系高温超伝導体あるいは
ＧａＡｓ系のような化合物半導体など有機金属を原料と
した化学気相成長法による薄膜の形成など、各種の薄膜
堆積に利用することができる。The present invention is not limited to the formation of the above-mentioned PZT ferroelectric thin film. For example, a PLZT type ferroelectric substance, a BaSr type high dielectric substance, a Cu type high temperature superconductor or a GaAs type compound semiconductor. It can be used for various thin film depositions such as formation of a thin film by a chemical vapor deposition method using an organic metal as a raw material.
【００６７】[0067]
【発明の効果】この発明によれば、従来の手法とは異な
り、薄膜の形成に用いられる複数の有機金属ガスを個々
にモニターすることができる。その結果、成膜プロセス
における原料供給側の信頼性が高められる。そして、必
要に応じて、複数の有機金属ガスを適宜組み合わせた状
態でもモニターすることができるので、成膜プロセスの
最適な条件出しのための時間を短縮することができる。
また、成膜プロセスの後戻りが無くなる。したがって、
この発明によれば、薄膜の組成をより正確かつ短時間で
分析することができ、所望の組成の薄膜を再現性よくか
つ効率的に形成することができる。According to the present invention, unlike the conventional method, it is possible to individually monitor a plurality of organometallic gases used for forming a thin film. As a result, the reliability of the raw material supply side in the film forming process is improved. Further, if necessary, it is possible to monitor even in a state where a plurality of organic metal gases are properly combined, so that it is possible to shorten the time for obtaining the optimum conditions of the film forming process.
Further, there is no backtracking of the film forming process. Therefore,
According to the present invention, the composition of a thin film can be analyzed more accurately and in a short time, and a thin film having a desired composition can be formed with good reproducibility and efficiency.
【図１】この発明の薄膜堆積装置の構成の一例を概略的
に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a thin film deposition apparatus of the present invention.
【図２】この発明の薄膜堆積装置の他の構成例を概略的
に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing another configuration example of the thin film deposition apparatus of the present invention.
【図３】従来技術の欠点を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a drawback of the conventional technique.
【図４】従来技術の他の欠点を説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining another drawback of the conventional technique.
１…原料気化供給部、１５…有機金属ガスライン、１６
…ベントライン、２９…反応室、３０…基板、４１…Ｆ
ＴＩＲガス分析計、４６…ガス室、４７…赤外光源、４
８…干渉計、４９…赤外線検出器、５１，５２…流路切
換え手段、ＩＲ…赤外光。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Raw material vaporization supply part, 15 ... Organometallic gas line, 16
… Vent line, 29… Reaction chamber, 30… Substrate, 41… F
TIR gas analyzer, 46 ... Gas chamber, 47 ... Infrared light source, 4
8 ... Interferometer, 49 ... Infrared detector, 51, 52 ... Flow path switching means, IR ... Infrared light.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 剛司 千葉県流山市野々下６−613−18 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC03 CC12 DD12 EE01 EE10 EE12 FF10 HH01 4K030 AA11 AA14 BA01 BA18 BA22 BA42 EA01 FA10 JA06 KA39 LA15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Goji Asano 6-613-18 Nonoshita, Nagareyama City, Chiba Prefecture F term (reference) 2G059 AA01 BB01 CC03 CC12 DD12 EE01 EE10 EE12 FF10 HH01 4K030 AA11 AA14 BA01 BA18 BA22 BA42 EA01 FA10 JA06 KA39 LA15
Claims (11)
複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続され
た有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に供給
し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積
させるようにした薄膜堆積方法において、赤外線ガス分
析計を用いて前記有機金属ガスを各別に測定するように
したことを特徴とする薄膜堆積方法。1. A plurality of organometallic gases separately generated in a raw material vaporization supply unit are supplied to a reaction chamber in a state of being mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply unit, and provided in the reaction chamber. A thin film deposition method for depositing a thin film on a substrate, wherein the organometallic gas is separately measured using an infrared gas analyzer.
が各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設け
られた赤外光源および干渉計と、前記ガス室の他方に設
けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する赤外
線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計である請求
項１に記載の薄膜堆積方法。2. An infrared gas analyzer is provided with a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are separately introduced, an infrared light source and an interferometer provided in one of the gas chambers, and an other gas chamber. The thin film deposition method according to claim 1, which is an FTIR gas analyzer including an infrared detector that detects infrared light passing through the gas chamber.
複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続され
た有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に供給
し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積
させるようにした薄膜堆積装置において、前記有機金属
ガスを各別に測定する赤外線ガス分析計を設けたことを
特徴とする薄膜堆積装置。3. A plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply section are supplied to a reaction chamber in a state of being mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply section, and provided in the reaction chamber. A thin film deposition apparatus configured to deposit a thin film on a substrate, which is provided with an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas.
複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続され
た有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に供給
し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積
させるようにした薄膜堆積装置において、前記有機金属
ガスを各別に測定する赤外線ガス分析計を設け、その測
定結果に基づく制御信号を出力するようにしたことを特
徴とする薄膜堆積装置。4. A plurality of organometallic gases separately generated in the raw material vaporization supply section are supplied to a reaction chamber in a state of being mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply section, and provided in the reaction chamber. In the thin film deposition apparatus configured to deposit a thin film on a substrate, an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided, and a control signal based on the measurement result is output. Thin film deposition equipment.
複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続され
た有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に供給
し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積
させるようにした薄膜堆積装置において、前記有機金属
ガスラインとは別に、前記原料気化供給部において発生
した有機金属ガスを導出するベントラインを設け、この
ベントラインに前記有機金属ガスを各別に測定する赤外
線ガス分析計を設けたことを特徴とする薄膜堆積装置。5. A plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply section are supplied to a reaction chamber in a state of being mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply section, and provided in the reaction chamber. In the thin film deposition apparatus for depositing a thin film on a substrate, which is provided, apart from the organic metal gas line, a vent line for discharging the organic metal gas generated in the raw material vaporization supply section is provided, and this vent line is provided. An apparatus for depositing a thin film, comprising an infrared gas analyzer for measuring the organometallic gas separately.
複数の有機金属ガスを、前記原料気化供給部に接続され
た有機金属ガスラインから混合した状態で反応室に供給
し、この反応室内に設けられている基板上に薄膜を堆積
させるようにした薄膜堆積装置において、前記有機金属
ガスラインに流路切換え手段を介して並列的なガスライ
ンを接続し、このガスラインに前記有機金属ガスを各別
に測定する赤外線ガス分析計を設けたことを特徴とする
薄膜堆積装置。6. A plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply section are supplied to a reaction chamber in a state of being mixed from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply section, and provided in the reaction chamber. In a thin film deposition apparatus configured to deposit a thin film on a substrate, a parallel gas line is connected to the organometallic gas line via a flow path switching means, and each organometallic gas is connected to the gas line. A thin film deposition apparatus characterized by being provided with an infrared gas analyzer for measurement separately.
が各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設け
られた赤外光源および干渉計と、前記ガス室の他方に設
けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する赤外
線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計である請求
項３〜６のいずれかに記載の薄膜堆積装置。7. An infrared gas analyzer is provided with a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are individually introduced, an infrared light source and an interferometer provided in one of the gas chambers, and the other of the gas chambers. The thin film deposition apparatus according to any one of claims 3 to 6, which is an FTIR gas analyzer including an infrared detector that detects infrared light passing through the gas chamber.
複数の有機金属ガスを、基板上に薄膜として堆積させる
ための反応室に、前記原料気化供給部に接続された有機
金属ガスラインから混合した状態で供給する薄膜堆積方
法に用いる混合ガス供給装置において、前記有機金属ガ
スを各別に測定する赤外線ガス分析計を設けたことを特
徴とする薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置。8. A plurality of organometallic gases individually generated in the raw material vaporization supply unit are mixed into a reaction chamber for depositing a thin film on a substrate from an organometallic gas line connected to the raw material vaporization supply unit. A mixed gas supply device used for a thin film deposition method, wherein an infrared gas analyzer for individually measuring the organometallic gas is provided.
が各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設け
られた赤外光源および干渉計と、前記ガス室の他方に設
けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する赤外
線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計である請求
項８に記載の薄膜堆積方法に用いる混合ガス供給装置。9. An infrared gas analyzer is provided with a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are individually introduced, an infrared light source and an interferometer provided in one of the gas chambers, and the other of the gas chambers. 9. The mixed gas supply device used in the thin film deposition method according to claim 8, which is an FTIR gas analyzer including an infrared detector that detects infrared light passing through the gas chamber.
た複数の有機金属ガスを反応室内に導入し、この反応室
内に設けられた基板上に薄膜を堆積させるようにした薄
膜堆積方法に用いる赤外線ガス分析計において、前記複
数の有機金属ガスが各別に導入されるガス室と、このガ
ス室の一方に設けられた赤外光源と、前記ガス室の他方
に設けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する
赤外線検出器とを備えたことを特徴とする薄膜堆積方法
に用いる赤外線ガス分析計。10. An infrared gas used in a thin film deposition method, wherein a plurality of organometallic gases generated separately in a raw material vaporization supply unit are introduced into a reaction chamber, and a thin film is deposited on a substrate provided in the reaction chamber. In the analyzer, a gas chamber into which the plurality of organometallic gases are individually introduced, an infrared light source provided in one of the gas chambers, and a red light provided in the other of the gas chambers and passing through the gas chamber An infrared gas analyzer for use in a thin film deposition method, comprising an infrared detector for detecting external light.
スが各別に導入されるガス室と、このガス室の一方に設
けられた赤外光源および干渉計と、前記ガス室の他方に
設けられ、前記ガス室内を通過する赤外光を検出する赤
外線検出器とを備えてなるＦＴＩＲガス分析計である請
求項１０に記載の薄膜堆積方法に用いる赤外線ガス分析
計。11. An infrared gas analyzer is provided with a gas chamber into which a plurality of organometallic gases are individually introduced, an infrared light source and an interferometer provided in one of the gas chambers, and another gas chamber provided in the other of the gas chambers. The infrared gas analyzer for use in the thin film deposition method according to claim 10, wherein the infrared gas analyzer is an FTIR gas analyzer including an infrared detector that detects infrared light passing through the gas chamber.
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