JP2004273693A5

JP2004273693A5 -

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Publication number: JP2004273693A5
Application number: JP2003061392A
Authority: JP
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2023-03-07

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】原料液供給部及び気化部を有する気化システムと混合器と反応室と排気システムとを備えた膜製造装置において、該気化システムと混合器と反応室と排気システムとのそれぞれが配管で接続されて配置されていること、該気化部の内部に温度制御された気化部材を設けたこと、該混合器に原料ガス及び反応ガス導入用配管をそれぞれのガス導入口が互いに対向するように設け、その内部に下流側に向かって凸状になっている２次曲線形状を有する仕切り板を設けて混合器内を２つの空間に仕切り、そして該仕切り板の所定の位置にガス吹き出し口を設けて、該原料ガスと反応ガスとが該混合器内で均一に混合され、得られる成膜ガスが配管を介して該混合器から該反応室のガスヘッドへと導入されるように構成したこと、該反応室と該排気システムとの間に圧力調整バルブを設けたこと、装置の所定の箇所にパーティクル捕獲器を配置したこと、また、該パーティクル捕獲器が反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないような温度範囲に制御される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項２】原料液供給部及び気化部を有する気化システムと混合器と反応室と排気システムとを備えた膜製造装置において、該気化システムと混合器と反応室と排気システムとのそれぞれが配管で接続されて配置されており、該気化部の内部に温度制御された気化部材を設けて、この気化部材により原料液を気化させる際の気化効率を上げると共に、該原料液が気化する際に発生するパーティクルを気化部内に留め置くように構成したこと、該混合器には、重量の異なる原料ガス及び反応ガスを導入するための二つの配管がそれぞれのガス導入口が互いに対向するように設けられ、また、その内部には下流側に向かって凸状になっている２次曲線形状を有する仕切り板が設けられ、この仕切り板により、混合器の内部を、容積に差が出るように、該原料ガスと反応ガスとを攪拌・混合するための空間と攪拌・混合されて得られた混合ガスを拡散させる空間との２つの空間に仕切り、該仕切り板には、該それぞれのガス導入口を結ぶ直線の鉛直方向の所定位置に所定の大きさの一つのガス吹き出し口を設けて、該２つの空間の間に圧力差を生じせしめ、該ガス吹き出し口を介して混合ガスを一方の空間から他方の空間へと拡散せしめて、均一に混合された混合ガスである成膜ガスが配管を介して該混合器から該反応室のガスヘッドへと導入されるように構成したこと、該反応室と該排気システムとの間に圧力調整バルブを設けたこと、該気化部内から混合器を経て反応室内に載置される基板に至るまでのガス経路において発生するパーティクルを捕獲するために、装置の所定の箇所にパーティクル捕獲器を配置したこと、また、該パーティクル捕獲器が反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないような温度範囲に制御される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項３】請求項１又は２において、該パーティクル捕獲器が、該気化部内、該混合器内、及び該反応室の上部に設置したガスヘッド内の少なくとも一カ所に配置され、このパーティクル捕獲器及び気化部内の気化部材が反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないような温度範囲に制御される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、該気化部内で気化した原料ガスの一部が核となり発生／成長したパーティクルを反応室内へ持ち込まないようにするため、該パーティクル捕獲器が該気化部から下流側のガス経路に配置され、このパーティクル捕獲器が反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないような温度範囲に制御される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項５】請求項４において、該パーティクル捕獲器が、該気化部と混合器との間の配管、該混合室と反応室との間の配管、及び該混合室と排気システムとの間の配管の少なくとも一カ所に配置され、このパーティクル捕獲器が反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないような温度範囲に制御される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、該原料液供給部にパーティクル洗浄・除去用溶媒の供給部を併設し、この溶媒を該気化部内で気化させ、この気化させた溶媒ガスを配管に流して、該気化部から該反応室までの装置各所で発生しかつ装置各所に付着したパーティクルを洗浄・除去できるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかにおいて、該原料液供給部にパーティクル洗浄・除去用溶媒の供給部を併設し、この溶媒を該気化部内で気化させ、この気化させた溶媒ガスを配管に流して、該パーティクル捕獲器に捕獲されたパーティクルを洗浄・除去できるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項８】請求項７において、該パーティクル捕獲器が、気化部内、該気化部と混合器との間の配管、該混合器内、該混合室と反応室との間の配管、該混合室と排気システムとの間の配管、及び該反応室の上部に設置したガスヘッド内の少なくとも一カ所に配置されたものであり、該気化部内で原料液が気化する際に発生するパーティクル、該気化部内で気化した原料ガスの一部が核となり発生／成長するパーティクル、原料ガスと反応ガスとが混合器内で接触した際に発生するパーティクル、ガスヘッド内のパーティクルを捕獲し、そしてこれらのパーティクル捕獲器に捕獲されたパーティクルを該気化させた溶媒ガスを流して洗浄・除去できるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項９】請求項７において、該気化部内で原料液が気化する際に発生したパーティクルや、該気化した原料ガスの一部が核となり発生／成長したパーティクルや、該気化した原料ガスと反応ガスとが該混合器内で接触した際に発生したパーティクルが該気化部、混合器、ガスヘッド及び配管の内部に付着した場合に、該気化させた溶媒ガスを流して付着したパーティクルを洗浄・除去できるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料を用いた、Ｃｕ、Ａｌのメタル配線用途を主とした膜、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、Ａｌ_２Ｏ_３のバリア用途を主とした膜、並びにＰＺＴ、ＢＳＴ、ＳＢＴ、ＳＴＯの誘電体膜及びこの誘電体にＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌの添加元素を加えた膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が原料ガスの液化又は析出する温度よりも高くかつ成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１１】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料を用いた、Ｃｕ、Ａｌのメタル配線用途を主とした膜、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、Ａｌ_２Ｏ_３のバリア用途を主とした膜、並びにＰＺＴ、ＢＳＴ、ＳＢＴ、ＳＴＯの誘電体膜及びこの誘電体にＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌの添加元素を加えた膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度がパーティクル析出温度よりも２０℃以上高く成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１２】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料を用いた、ＰＺＴ誘電体膜又はＰＺＴにＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌの添加元素を加えた膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が２２５℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１３】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料を用いたＢＳＴ誘電体膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が２３０℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１４】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料を用いたＣｕメタル膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が１８０℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１５】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料のＰｂ(ＤＰＭ)_２、Ｚｒ(ＤＭＨＤ)_４、Ｔｉ(Ｏ−ｉＰｒ)_２(ＤＰＭ)_２を用いた、ＰＺＴ強誘電体膜又はＰＺＴにＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ａｌの添加元素を加えた膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が２２５℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１６】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料のＢａ(ＤＰＭ)_２、Ｓｒ(ＤＰＭ)_２、Ｔｉ(Ｏ−ｉＰｒ)_２(ＤＰＭ)_２を用いたＢＳＴ強誘電体膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が２３０℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１７】請求項１〜９のいずれかにおいて、液体原料のＣｕ(ＤＭＨＤ)_２を用いたＣｕメタル配線膜の製造装置で、該パーティクル捕獲器の温度が１８０℃以上で成膜温度よりも低く保持される手段を備えていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれかにおいて、該混合器におけるガス吹き出し口が、仕切り板の上流側の天井部分から下流側の底部までの鉛直距離の１／２に相当する位置に設けられていることを特徴とする膜製造装置。
【請求項１９】請求項１〜１８のいずれかにおいて、該成膜ガスの反応室への導入／非導入時に反応室内の圧力が変動しないように、該反応室と排気システムとの間に設けた圧力調整バルブによる常時の圧力制御と同時に、非成膜時にも成膜時と同量のガスを流せる構造とし、そして混合器の２次側に不活性ガス源と反応ガス源とを流量制御システムと共に接続し、不活性ガス又は反応ガス又は任意の比率の不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを反応室に導入できるようにして、該反応室内の圧力制御ができる構造としたことを特徴とする膜製造装置。
【請求項２０】請求項１９において、さらに該反応室にも不活性ガス源と反応ガス源とを流量制御システムと共に接続し、不活性ガス又は反応ガス又は任意の比率の不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを反応室へ導入し、これらのガスにより基板の昇温ができるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項２１】請求項１〜２０のいずれかにおいて、該混合器に接続された反応ガスの配管に反応ガス源と不活性ガス源とを流量制御システムと共に接続し、該混合器内で不活性ガス又は反応ガス又は任意の比率の不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを原料ガスと均一に混合できるように構成したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項２２】請求項１〜２１のいずれかにおいて、該気化部と混合器との間の配管及び該気化部と排気システムとの間の配管のそれぞれにガスの導入／非導入用バルブを設置したことを特徴とする膜製造装置。
【請求項２３】請求項１〜２２のいずれかに記載の膜製造装置を用いて膜を製造する方法であって、原料ガスと反応ガスとを攪拌・混合する工程と、該攪拌・混合されて得られた原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスを拡散させる工程と、パーティクルのほとんどない該拡散された成膜ガスを反応室へ導入して、真空中で成膜対象物上に膜を形成する工程と、膜形成の際に装置各所に配置されたパーティクル捕獲器の温度を所定の温度に保持して行う工程と、該気化部内から反応室の上部に設けられたガスヘッド内までの装置各所に付着し又は捕獲されたパーティクルを原料液の溶媒と同じ溶媒のガスにより洗浄・除去する工程とを有することを特徴とする膜製造方法。