JP2005064264A - Thin film formation method, and particle number evaluating method - Google Patents

Thin film formation method, and particle number evaluating method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film formation method capable of decreasing the number of particles on a substrate, and a particle number evaluating method. <P>SOLUTION: In a process of introducing film formation gas and forming a film by CVD, a temperature in a route to the inside of a shower head at the upper place of a reaction chamber from the system including a vaporization system is set at a temperature which is not lower than a vaporization temperature but not higher than a decomposition temperature of at least one of materials and where the number of particles generated during the film formation process reaches the minimum. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜製造方法及びパーティクル数の評価方法に関し、特に、MOCVD等のCVD法により薄膜を製造する際にパーティクル数を低減できる薄膜製造方法及びパーティクル数の評価方法に関する。   The present invention relates to a thin film manufacturing method and a particle number evaluation method, and more particularly to a thin film manufacturing method and a particle number evaluation method capable of reducing the number of particles when a thin film is manufactured by a CVD method such as MOCVD.

従来から、CVD法による成膜方法、特に有機金属化合物からなる液体または固体の原料を気化し、基板上で反応させて成膜するMOCVD(有機金属化学的気相成長)成膜方法においては、半導体素子に対する高い集積化の要求を満足するために、原料の析出及び分解により発生するパーティクル(ダスト)をいかに低減させるかが重大な問題であった。このために、CVD装置の構成、原料種、気化方法など様々な角度からパーティクル数低減の試みがなされてきたが、いまだ問題解決には至っていない。   Conventionally, in a film formation method by a CVD method, particularly a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) film formation method in which a liquid or solid raw material composed of an organometallic compound is vaporized and reacted on a substrate to form a film, In order to satisfy the demand for high integration of semiconductor elements, how to reduce particles (dust) generated by deposition and decomposition of raw materials has been a serious problem. For this reason, attempts have been made to reduce the number of particles from various angles such as the structure of the CVD apparatus, the raw material species, and the vaporization method, but the problem has not yet been solved.

また、パーティクル数の測定について、熱CVD法では、高温成膜によるモフォロジー荒れとパーティクルとの識別の困難さやその効果が曖昧なことから、確固とした測定法が確立されていない。   Regarding the measurement of the number of particles, in the thermal CVD method, since it is difficult to discriminate between morphology roughness and particles due to high-temperature film formation and the effect thereof, a firm measurement method has not been established.

本発明の課題は、CVD法により薄膜を製造する際のパーティクル評価法を確立することにより、原料、溶媒等の組み合わせや装置温度制御を最適化することで、基板上のパーティクル数を低減することのできる薄膜製造方法及びパーティクル数の評価方法を提供することにある。   The object of the present invention is to reduce the number of particles on the substrate by optimizing the combination of raw materials, solvents, etc. and the device temperature control by establishing a particle evaluation method when producing a thin film by the CVD method. An object of the present invention is to provide a method for producing a thin film and a method for evaluating the number of particles.

請求項1によれば、本発明の薄膜製造方法は、固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上で成膜させるCVD法による薄膜製造方法において、該気化システムを含めてこのシステムから反応室上部のシャワーヘッド内までの経路の温度を、該原料のうちの少なくとも一つの原料の気化温度以上でかつ分解温度より低い温度に設定して成膜することを特徴とする。成膜ガスの輸送経路の温度を特定の範囲に設定することにより、基板上のパーティクル数を低減することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the thin film manufacturing method of the present invention provides a film forming gas composed of a raw material gas obtained by vaporizing a liquid obtained by dissolving a solid raw material or a liquid raw material in a solvent using a vaporization system and a reactive gas through a shower head. In the thin film manufacturing method by the CVD method, which is introduced into the reaction chamber and deposited on the substrate heated above the decomposition temperature of the raw material gas, the route from this system to the inside of the shower head above the reaction chamber, including the vaporization system The film is formed by setting the temperature at a temperature higher than the vaporization temperature of at least one of the raw materials and lower than the decomposition temperature. By setting the temperature of the deposition gas transport path within a specific range, the number of particles on the substrate can be reduced.

請求項2によれば、経路の温度を、成膜プロセス中に発生するパーティクルの数が極小となる温度に設定し、成膜することを特徴とする。
請求項3によれば、単一の原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの原料を含む成膜ガスを基板上に流し、その時に基板上に生成するパーティクルの数が極小となる温度又はその近傍に経路の温度を設定し、成膜することを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, the film is formed by setting the temperature of the path to a temperature at which the number of particles generated during the film forming process is minimized.
According to claim 3, while changing the substrate temperature stepwise within the temperature range from near the vaporization temperature to the decomposition temperature of a single raw material, a film forming gas containing this raw material is flowed over the substrate at each temperature, The film is formed by setting the temperature of the path at or near the temperature at which the number of particles generated on the substrate is minimized.

請求項4によれば、複数の原料の各原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの各原料を含む成膜ガスを基板上に流し、その時に基板上に生成する各原料のパーティクルの数の合計が極小となる温度又はその近傍に経路の温度を設定し、成膜することを特徴とする。   According to the fourth aspect of the present invention, the film forming gas containing each raw material at each temperature is placed on the substrate while gradually changing the substrate temperature within the temperature range from the vicinity of the vaporization temperature of each raw material to the decomposition temperature. The film is formed by setting the temperature of the path at or near the temperature at which the total number of particles of each raw material generated on the substrate is minimized.

請求項5によれば、複数の原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの複数原料を含む成膜ガスを基板上に流し、その時に基板上に生成するパーティクルの数が極小となる温度又はその近傍に経路の温度を設定し、成膜することを特徴とする。   According to claim 5, while changing the substrate temperature stepwise in the temperature range from near the vaporization temperature to the decomposition temperature of a plurality of raw materials, a film forming gas containing the plurality of raw materials is flowed on the substrate at each temperature, The film is formed by setting the temperature of the path at or near the temperature at which the number of particles generated on the substrate is minimized.

請求項6によれば、経路の少なくとも一部の温度を、パーティクルの数が極小となる基板温度の±30℃の範囲内に保持して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。   According to the sixth aspect of the present invention, the film is formed while maintaining the temperature of at least a part of the path within a range of ± 30 ° C. of the substrate temperature at which the number of particles is minimized. Out of this temperature range, the number of particles increases.

請求項7によれば、原料は、Pb、Zr、Ti、Ba、Sr、Ta、Bi、La、Ru、Ir、Ni、Mn、Pr、Si、Al、Hf、Mg、Caから選ばれた元素の少なくとも一種を含んでいることを特徴とする。
請求項8によれば、原料は有機金属化合物であることを特徴とする。
According to claim 7, the raw material is an element selected from Pb, Zr, Ti, Ba, Sr, Ta, Bi, La, Ru, Ir, Ni, Mn, Pr, Si, Al, Hf, Mg, and Ca. It contains at least one of the above.
According to claim 8, the raw material is an organometallic compound.

請求項9によれば、有機金属化合物は、Pb(thd) ((ビス(2,2,6,6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)鉛)、Zr(thd)((テトラキス(2,2,6, 6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)ジルコニウム)、Zr(dmhd)((テトラキス(2,6)ジメチル(3,5)ヘプタンジオネート)ジルコニウム)、Ti(i−PrO)(thd)((ビスイソプロポキシド)(ビス(2,2,6,6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)チタン)、Zr(MMP)((テトラキス(1)メトキシ(2)メチル(2)プロポキシ)ジルコニウム)、Ti(MMP)((テトラキス(1)メトキシ(2)メチル(2)プロポキシ)チタン)から選ばれた少なくとも一種の有機金属化合物であることを特徴とする。 According to claim 9, the organometallic compound is Pb (thd) 2 ((bis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) lead), Zr (thd) 4 (( Tetrakis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) zirconium), Zr (dmhd) 4 ((tetrakis (2,6) dimethyl (3,5) heptanedionate) zirconium), Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 ((bisisopropoxide) (bis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) titanium), Zr (MMP) 4 (( At least one organometallic compound selected from tetrakis (1) methoxy (2) methyl (2) propoxy) zirconium) and Ti (MMP) 4 ((tetrakis (1) methoxy (2) methyl (2) propoxy) titanium) It is characterized by being.

請求項10によれば、原料がPb(thd)又はZr(dmhd)である場合、経路の温度を210〜270℃に設定して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。
請求項11によれば、原料がTi(i−PrO)(thd)である場合、該経路の温度を180〜240℃に設定して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。
According to the tenth aspect, when the raw material is Pb (thd) 2 or Zr (dmhd) 4 , the film is formed by setting the temperature of the path to 210 to 270 ° C. Out of this temperature range, the number of particles increases.
According to the eleventh aspect, when the raw material is Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , the film is formed by setting the temperature of the path to 180 to 240 ° C. Out of this temperature range, the number of particles increases.

請求項12によれば、原料がZr(MMP)である場合、該経路の温度を170〜250℃に設定して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。
請求項13によれば、原料がTi(MMP)である場合、該経路の温度を160〜240℃に設定して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。
According to the twelfth aspect, when the raw material is Zr (MMP) 4 , the film is formed by setting the temperature of the path to 170 to 250 ° C. Out of this temperature range, the number of particles increases.
According to the thirteenth aspect, when the raw material is Ti (MMP) 4 , the film is formed by setting the temperature of the path to 160 to 240 ° C. Out of this temperature range, the number of particles increases.

請求項14によれば、原料がPb(thd)、Zr(dmhd)、及びTi(i−PrO)(thd)からなる複数原料、又はPb(thd)、Zr(MMP)、及びTi(MMP)からなる複数原料であり、この複数原料を同時に気化する場合、該経路の温度を190〜250℃に設定して成膜することを特徴とする。この温度範囲を外れるとパーティクル数の発生が増加する。
請求項15によれば、溶媒として、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン及びメチルシクロヘキサンから選ばれた少なくとも一種の溶媒を用いることを特徴とする。
According to the fourteenth aspect, a plurality of raw materials whose raw materials are Pb (thd) 2 , Zr (dmhd) 4 , and Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , or Pb (thd) 2 , Zr (MMP) 4 , And Ti (MMP) 4 , and when the plurality of raw materials are vaporized simultaneously, the film is formed by setting the temperature of the path to 190 to 250 ° C. Out of this temperature range, the number of particles increases.
According to claim 15, at least one solvent selected from hexane, cyclohexane, ethylcyclohexane and methylcyclohexane is used as the solvent.

請求項16によれば、パーティクル数を低減するためにシャワーヘッドの一次側に200mmφ以上の大口径のディスクタイプフィルターを取り付けた構造をもつシャワーヘッドを介して反応室内に成膜ガスを導入して成膜することを特徴とする。大口径のフィルターを取り付けることにより、パーティクル数の減少が達成され得る。
請求項17によれば、反応室上方から反応室側壁に沿って排気方向に不活性ガスフローを行って低パーティクル数の状態が持続するようして成膜することを特徴とする。
According to claim 16, in order to reduce the number of particles, a film forming gas is introduced into the reaction chamber through a shower head having a structure in which a large-diameter disk type filter of 200 mmφ or more is attached to the primary side of the shower head. It is characterized by forming a film. By attaching a large diameter filter, a reduction in the number of particles can be achieved.
According to the seventeenth aspect of the present invention, an inert gas flow is performed in the exhaust direction along the side wall of the reaction chamber from above the reaction chamber to form a film so as to maintain a low particle number state.

請求項18によれば、本発明のパーティクル数の評価方法は、固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、
(1)基板温度を単一の原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度で成膜ガスをウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、
(2)この測定された各パーティクル数のうち極小のパーティクル数が得られる基板温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてこのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とする。
According to the eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the number of particles, in which a film forming gas composed of a raw material gas obtained by vaporizing a solid raw material or a liquid obtained by dissolving a liquid raw material in a solvent using a vaporization system and a reaction gas In the method for evaluating the number of particles generated during transportation from the vaporization system to the reaction chamber when a film is formed by CVD on a substrate heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the source gas through the reaction chamber ,
(1) While gradually changing the substrate temperature from near the vaporization temperature of a single raw material to near the decomposition temperature, a deposition gas is flowed over the wafer at each temperature, and the number of particles on the wafer at that time is measured.
(2) A substrate temperature at which a minimum number of particles can be obtained from the measured number of particles is selected, and the number of particles at that temperature is being transported from this system into the reaction chamber, including the vaporization system for the film forming gas. It is characterized in that the number of particles generated in the film is set, and the film is formed by setting the transport route to this temperature.

請求項19によれば、固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した複数の原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、(1)各原料について、基板温度を各原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度でこの各原料ガスを含む成膜ガスをそれぞれウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、(2)各原料について測定されたパーティクル数の合計のうち極小のパーティクル数が得られる温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてこのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とする。   According to the nineteenth aspect, a film forming gas composed of a plurality of source gases and a reaction gas obtained by evaporating a liquid obtained by dissolving a solid source or a liquid source in a solvent using a vaporization system is introduced into the reaction chamber via the shower head. In the method for evaluating the number of particles generated during transport from the vaporization system to the reaction chamber when forming a film by CVD on a substrate heated above the decomposition temperature of the source gas, (1) For each source, While gradually changing the substrate temperature from near the vaporization temperature of each raw material to near the decomposition temperature, each film-forming gas containing each raw material gas is flowed over the wafer at each temperature, and the number of particles on the wafer at that time is measured. (2) The temperature at which the minimum number of particles is obtained is selected from the total number of particles measured for each raw material, and the number of particles at that temperature is determined as the vaporization cis of the film forming gas. Including arm and the number of particles that occurs during transport to the reaction chamber from the system, and carrying out film formation by setting the path of the transport at this temperature.

請求項20によれば、固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した複数の原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、(1)複数の原料を同時に気化し、基板温度を原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度でこの複数の原料ガスを含む成膜ガスをウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、(2)測定されたパーティクル数が極小となる温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてこのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とする。   According to the twentieth aspect, a film forming gas composed of a plurality of source gases obtained by vaporizing a liquid obtained by dissolving a solid source or a liquid source in a solvent using a vaporization system and a reaction gas is introduced into the reaction chamber via the shower head. In the method for evaluating the number of particles generated during transport from the vaporization system to the reaction chamber when a film is formed by CVD on a substrate heated above the decomposition temperature of the source gas, (1) At the same time, while vaporizing and gradually changing the substrate temperature from near the vaporization temperature of the raw material to near the decomposition temperature, a film-forming gas containing a plurality of raw material gases is flowed over the wafer at each temperature, and the number of particles on the wafer at that time is determined. (2) Select a temperature at which the measured number of particles is minimized, and determine the number of particles at that temperature from this system to the reaction chamber, including the vaporization system for the film forming gas. And number of particles generated in transmission, and performing film deposition by setting the path of the transport at this temperature.

請求項21によれば、原料は、Pb、Zr、Ti、Ba、Sr、Ta、Bi、La、Ru、Ir、Ni、Mn、Pr、Si、Al、Hf、Mg、Caから選ばれた元素の少なくとも一種を含んでいることを特徴とする。
請求項22によれば、原料が有機金属化合物であることを特徴とする。
請求項23によれば、有機金属化合物が、Pb(thd)、Zr(thd)、Zr(dmhd)、Ti(i−PrO)(thd)、Zr(MMP)、Ti(MMP)から選ばれた少なくとも一種の有機金属化合物であることを特徴とする。
According to claim 21, the raw material is an element selected from Pb, Zr, Ti, Ba, Sr, Ta, Bi, La, Ru, Ir, Ni, Mn, Pr, Si, Al, Hf, Mg, Ca It contains at least one of the above.
According to Claim 22, the raw material is an organometallic compound.
According to claim 23, the organometallic compound comprises Pb (thd) 2 , Zr (thd) 4 , Zr (dmhd) 4 , Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , Zr (MMP) 4 , Ti ( MMP) is at least one organometallic compound selected from 4 .

本発明によれば、気化システムを含めてこのシステムから反応室までの経路の温度を規定することにより、CVD成膜プロセスにおいてパーティクル発生が低減した薄膜製造方法及びパーティクル数の評価方法を達成することができる。   According to the present invention, by defining the temperature of the path from this system to the reaction chamber including the vaporization system, a thin film manufacturing method and a particle number evaluation method in which particle generation is reduced in the CVD film forming process are achieved. Can do.

以下、本発明に係わる薄膜製造方法を実施するための装置について、図1に示す薄膜製造装置の概略の配置・構成図を参照して説明する。   Hereinafter, an apparatus for carrying out the thin film manufacturing method according to the present invention will be described with reference to a schematic arrangement / configuration diagram of the thin film manufacturing apparatus shown in FIG.

この薄膜製造装置は、真空排気システム1に圧力調整バルブ1aを介して接続された反応室2と、反応室の上部に設けられたガスヘッド3に成膜ガス配管4により離間して接続された混合器5と、混合器5に原料ガス配管6により接続された気化システム7とを有している。気化システム7から反応室2までのガス配管・各種バルブ・混合器・ガスヘッドを含む装置構成物には気化した原料ガスが液化/析出/成膜しない温度に保つために、ヒータ等の加熱手段や熱交換器が設けられている。気化システム7と混合器5との間の配管6にはバルブV1が、また、気化システム7と排気システム1との間の配管8にはバルブV2が設けられ、これにより気化システム7、混合器5、排気システム1を遮断できるように構成されている。これは、気化システム7、混合器5及び排気システム1の構成要素の各々のメンテナンスサイクルが異なるため、大気開放により成膜に悪影響を及ぼす水分等の物質がこれら構成要素に付着するのを避けることが目的である。1つの構成要素を大気開放してメンテナンスしている場合に、他の2つの構成要素をも大気開放することなく、真空を保持しうるように構成されている。   This thin film manufacturing apparatus is connected to a reaction chamber 2 connected to the vacuum exhaust system 1 via a pressure regulating valve 1a and a gas head 3 provided on the upper portion of the reaction chamber, separated by a film forming gas pipe 4. It has a mixer 5 and a vaporization system 7 connected to the mixer 5 by a raw material gas pipe 6. In order to keep the vaporized source gas at a temperature at which the vaporized source gas is not liquefied / deposited / deposited on the apparatus components including the gas pipe, various valves, mixer, and gas head from the vaporization system 7 to the reaction chamber 2, heating means such as a heater And a heat exchanger. The pipe 6 between the vaporization system 7 and the mixer 5 is provided with a valve V1, and the pipe 8 between the vaporization system 7 and the exhaust system 1 is provided with a valve V2, whereby the vaporization system 7 and the mixer 5. The exhaust system 1 can be shut off. This is because the maintenance cycles of the components of the vaporization system 7, the mixer 5 and the exhaust system 1 are different, so that substances such as moisture that adversely affect film formation due to release to the atmosphere are avoided from adhering to these components. Is the purpose. When maintenance is performed with one component open to the atmosphere, the vacuum can be maintained without releasing the other two components to the atmosphere.

以下、上記各構成要素について詳細に説明する。
反応室2には、成膜対象物である基板を載置するための、基板加熱手段を有する基板ステージ2−1が配設されており、この加熱された基板上にガスヘッド3から成膜ガスが導入される。基板との反応に使用されなかった余剰の成膜ガスや、基板との反応により生じた成膜ガスとの副生成物ガスや、反応物ガスが排気システム1により排気される。ガスヘッド3は適度に加熱され、導入ガスが液化/析出/成膜しない温度に保たれている。
Hereafter, each said component is demonstrated in detail.
In the reaction chamber 2, a substrate stage 2-1 having a substrate heating unit for placing a substrate as a film formation target is disposed, and a film is formed on the heated substrate from the gas head 3. Gas is introduced. Excess film forming gas that has not been used for the reaction with the substrate, by-product gas with the film forming gas generated by the reaction with the substrate, and the reactant gas are exhausted by the exhaust system 1. The gas head 3 is appropriately heated and maintained at a temperature at which the introduced gas is not liquefied / deposited / formed.

この反応室2の上部に設けられたガスヘッド3には、図2に示す別の薄膜製造装置について以下説明するように、成膜ガス中に存在するパーティクルを捕獲するためのフィルターとしてのパーティクル捕獲器が配設されていてもよい。このパーティクル捕獲器は、ガスヘッドのシャワーホール直前に設けられ、反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しない温度に適切に調整されていることが望ましい。
上記排気システム1と反応室2との間に設けられた圧力調整バルブ1aにより、様々な成膜圧力条件に容易に対応することが出来る。
The gas head 3 provided in the upper part of the reaction chamber 2 has a particle trap as a filter for capturing particles present in the film forming gas, as will be described below for another thin film manufacturing apparatus shown in FIG. A vessel may be provided. The particle trap is preferably provided immediately before the shower hole of the gas head, and is appropriately adjusted to a temperature at which a specific vaporized source element necessary for the reaction is not attached or trapped.
Various film forming pressure conditions can be easily accommodated by the pressure regulating valve 1a provided between the exhaust system 1 and the reaction chamber 2.

混合器5は、バルブV1が設けられている配管6により気化システム7に接続されると共に、バルブV3及び熱交換器9、次いでマスフローコントローラ(図示せず)を介してそれぞれ二つのガス源(例えば、反応ガス源:不活性ガス源)にも連結されている。混合器5内で均一に混合された成膜ガスは、バルブが設けられている配管4を経てガスヘツド3に導入され、反応室2内において層流になることなく基板ステージ2−1上に載置された成膜対象物表面に供給される。この反応ガス源には、反応ガス源以外にキャリアガス等の不活性ガス(例えば、N等)の供給系も接続されており、各供給系は、弁要素の調節によって、反応ガスやキャリアガスをガス源から流量調節器、熱交換器を経て、混合器5へと配管により搬送するように構成されている。反応ガスには、原料ガスに合わせたガス、例えば、還元反応の際はH等、窒化反応の際はNH等、酸化反応の際はO等がある。原料ガスは、有機金属化合物等を有機溶媒に溶解した原料液を気化して得たガスである。 The mixer 5 is connected to the vaporization system 7 by a pipe 6 provided with a valve V1, and two gas sources (for example, via a valve V3 and a heat exchanger 9, and then a mass flow controller (not shown)) (for example, , Reactive gas source: inert gas source). The film forming gas uniformly mixed in the mixer 5 is introduced into the gas head 3 through a pipe 4 provided with a valve, and is placed on the substrate stage 2-1 without becoming a laminar flow in the reaction chamber 2. It is supplied to the surface of the deposited film formation object. In addition to the reaction gas source, an inert gas (for example, N 2 ) supply system is connected to the reaction gas source, and each supply system is controlled by adjusting a valve element. The gas is transported from the gas source to the mixer 5 via a flow rate controller and a heat exchanger. Examples of the reaction gas include a gas suitable for the source gas, for example, H 2 in the reduction reaction, NH 3 in the nitridation reaction, O 2 in the oxidation reaction, and the like. The source gas is a gas obtained by vaporizing a source solution obtained by dissolving an organometallic compound or the like in an organic solvent.

混合器5では、反応ガス源から供給される適度に加熱された反応ガスと、気化システム7により生じ、液化/析出/成膜しない温度に保たれた配管6を経て送られる原料ガスとが導入・混合され、成膜ガス(反応ガス+原料ガス)が得られる。この原料ガスは、1種類の又は複数の種類のガスが混じったガスである。かくして得られた成膜ガスは、配管4を経て反応室2内に導入される。   In the mixer 5, the appropriately heated reaction gas supplied from the reaction gas source and the raw material gas generated by the vaporization system 7 and sent through the pipe 6 maintained at a temperature at which liquefaction / deposition / film formation is not introduced are introduced. -A film forming gas (reaction gas + source gas) is obtained by mixing. This source gas is a gas in which one kind or a plurality of kinds of gases are mixed. The film forming gas thus obtained is introduced into the reaction chamber 2 through the pipe 4.

この配管4及び6はVCR継手で接続されており、一部の配管各継手のVCRガスケットは、ただのリングではなく穴のところがパーティクル捕獲器となっているVCR型パーティクル捕獲器であることが望ましい。このVCR型パーティクル捕獲器のある継手部は、原料ガスが液化/析出しない温度よりも高く設定・保持され、かつ、反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないようにすることが望ましい。   The pipes 4 and 6 are connected by a VCR joint, and the VCR gasket of each joint of some pipes is preferably a VCR type particle trap in which a hole is not a ring but a particle trap. . The joint with this VCR type particle trap is set and maintained at a temperature higher than the temperature at which the source gas is not liquefied / deposited, and does not attach or trap the specific vaporized source elements necessary for the reaction. desirable.

混合器5と反応室2との間の成膜ガスラインには、成膜ガスの切替えを行うバルブが混合器5の2次側に設けてあってもよい。このバルブの下流側は、反応室2に接続されている。成膜時は、このバルブを開け、成膜終了後にこのバルブを閉じる。   In the film forming gas line between the mixer 5 and the reaction chamber 2, a valve for switching the film forming gas may be provided on the secondary side of the mixer 5. The downstream side of this valve is connected to the reaction chamber 2. During film formation, this valve is opened, and this valve is closed after film formation is completed.

気化システム7には、原料供給部7aと気化部(図示せず)とが接続されている。この気化システムは、加圧ガス(例えば、Heガス等の不活性ガス)により液体・固体原料を有機溶媒に溶解した原料液A、B、Cを加圧・搬送し、圧送された原料液のそれぞれの流量を各液体流量制御器で制御して、気化部に運ぶように構成されている。気化部は、流量の制御された原料液を効率よく気化させ、気化して得られた原料ガスを混合器5へ供給することができるように構成されている。この気化部では、液体原料が1種の場合は単液を、液体原料が複数の場合は複数の原料液を混合して気化させることができる。原料液を気化させる際は、原料液の液滴を気化させるだけでなく、液滴にガスを当てたり、物理的な振動を与えたり又は超音波を当てたりして、気化部の壁面に設けたノズルを介して更に細かい液粒として気化部内に導入して気化させ、気化効率を上げることが好ましい。気化部の内部には、液滴又は液粒が、効率良く気化すべき箇所で極力気化することができるように、かつ、後述するパーティクル捕獲器による液粒気化負荷の軽減のために、Al等の熱伝導の良い材料で作製された気化部材が配置されることが好ましい。また、気化部の内部には、原料液が気化する際に発生する残渣を元とするパーティクルを気化部外に出さないためや、少量流れ来る液滴が気化器外に真空により吸い込まれることなく気化できるようにするために、パーティクル捕獲器を設けてもよい。この気化部材とパーティクル捕獲器においては、これらに接触した液滴、細かい液粒が確実に気化できるように、かつ、反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しないように、適切な温度に気化条件が保たれていることが好ましい。なお、この気化システム7は、図1に示すように、原料用の溶媒Dを有し、その流量を流量制御器で制御して気化部へ導入し、気化部で気化させ、この溶媒ガスを作ることが可能なように構成されていてもよい。   A raw material supply unit 7 a and a vaporization unit (not shown) are connected to the vaporization system 7. This vaporization system pressurizes and conveys raw material liquids A, B, and C obtained by dissolving a liquid / solid raw material in an organic solvent with a pressurized gas (for example, an inert gas such as He gas), Each flow rate is controlled by each liquid flow rate controller so as to be conveyed to the vaporization section. The vaporizing section is configured to efficiently vaporize the raw material liquid whose flow rate is controlled and supply the raw material gas obtained by the vaporization to the mixer 5. In this vaporization section, when there is only one liquid raw material, a single liquid can be mixed, and when there are a plurality of liquid raw materials, a plurality of raw material liquids can be mixed and vaporized. When vaporizing the raw material liquid, not only vaporize the liquid droplets of the raw material liquid, but also apply gas to the liquid droplets, apply physical vibrations, or apply ultrasonic waves to the vaporization part wall surface. It is preferable to introduce vaporization into the vaporization part as finer liquid particles through the nozzle and vaporize it to increase the vaporization efficiency. Inside the vaporization unit, Al or the like is used so that the droplets or liquid particles can be vaporized as much as possible at the locations where vaporization should be efficiently performed, and to reduce the liquid vaporization load by the particle trap described later. It is preferable to arrange a vaporizing member made of a material having good thermal conductivity. In addition, inside the vaporization unit, particles based on the residue generated when the raw material liquid is vaporized are not discharged out of the vaporization unit, and a small amount of liquid droplets are not sucked out of the vaporizer by vacuum. In order to be able to vaporize, a particle trap may be provided. In this vaporization member and particle trap, appropriate droplets and fine liquid particles that are in contact with these vaporizers can be properly vaporized, and appropriate vaporizer elements that are necessary for the reaction are not attached or captured. It is preferable that vaporization conditions are maintained at the temperature. As shown in FIG. 1, the vaporization system 7 has a raw material solvent D, the flow rate of which is controlled by a flow rate controller, introduced into the vaporization unit, vaporized by the vaporization unit, and this solvent gas is removed. You may be comprised so that it can make.

上記したように、本発明で用いる薄膜製造装置は、好ましくは円筒形状の反応室2を有しており、この反応室の内部には、シリコンウェハー等の基板が載置される円筒形状の基板ステージ2−1が設けられている。この基板ステージには、基板を加熱するための加熱手段が組み込まれている。また、反応室2は、基板ステージ2−1を反応室の成膜位置と反応室下方の基板搬送位置との間で昇降自在に構成するための手段を備えていてもよい。反応室2上側の中央部には、基板ステージ2−1に対向してガスヘッド3が設けられ、パーティクルの除去された成膜ガスがガスヘッド3から基板の中央部に向かって噴出されるように構成されている。   As described above, the thin film manufacturing apparatus used in the present invention preferably has a cylindrical reaction chamber 2, and a cylindrical substrate on which a substrate such as a silicon wafer is placed inside the reaction chamber. A stage 2-1 is provided. The substrate stage incorporates a heating means for heating the substrate. Further, the reaction chamber 2 may include means for configuring the substrate stage 2-1 to be movable up and down between the film formation position of the reaction chamber and the substrate transfer position below the reaction chamber. A gas head 3 is provided in the central portion on the upper side of the reaction chamber 2 so as to face the substrate stage 2-1, so that the film forming gas from which particles are removed is ejected from the gas head 3 toward the central portion of the substrate. It is configured.

ところで、MOCVD法等のCVD法により基板上に薄膜を製造する場合、原料ガスがある温度以下に低下すると、原料ガスがパーティクルとして析出し、反応室内での成膜ダストの原因ともなる。そのため、従来から、反応ガス用配管にガス温度調節手段である熱交換器を設けたり、また、原料ガスの析出を防止するため、反応室2の外壁や基板ステージ2−1にヒータ等の加熱手段を設けている。   Incidentally, when a thin film is produced on a substrate by a CVD method such as the MOCVD method, when the source gas is lowered below a certain temperature, the source gas is precipitated as particles, which may cause film formation dust in the reaction chamber. Therefore, conventionally, a heat exchanger, which is a gas temperature adjusting means, is provided in the reaction gas pipe, and the outer wall of the reaction chamber 2 and the substrate stage 2-1 are heated by a heater or the like in order to prevent the deposition of the source gas. Means are provided.

次に、パーティクル数を低減するためにシャワーヘッドの一次側に200mmφ以上の大口径のディスクタイプフィルターを取り付けた構造をもつシャワーヘッドを介して反応室内に成膜ガスを導入して成膜すること、反応室上方から反応室側壁に沿って排気方向に不活性ガスフローを行って低パーティクル数の状態が持続するようして成膜することについて、図2の装置を参照して説明する。図2中、図1と同じ構成要素には同じ参照符号を付けてある。   Next, in order to reduce the number of particles, film formation is performed by introducing a film forming gas into the reaction chamber through a shower head having a structure in which a large-diameter disk type filter of 200 mmφ or more is attached to the primary side of the shower head. An explanation will be given with reference to the apparatus of FIG. 2 about forming a film in such a manner that an inert gas flow is performed in the exhaust direction along the side wall of the reaction chamber from above the reaction chamber to maintain the low particle number state. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

この装置には、反応室2の上部に設けられたガスヘッド3に、成膜ガス中に存在するパーティクルを捕獲するためのフィルターとしてのパーティクル捕獲器P1が配設されている。このパーティクル捕獲器は、ガスヘッドのシャワーホール直前に設けられ、反応に必要な特定の気化した原料元素を付着・捕獲しない温度に適切に調整されている。
また、図2に示すように、反応室上部のガスヘッド3の周りには、低パーティクル数の状態を維持するために、不活性ガス等を流すことができるように、ガスリングである不活性ガスフロー手段2−3を設けてある。
In this apparatus, a particle trap P1 as a filter for capturing particles present in the film forming gas is disposed in a gas head 3 provided in the upper part of the reaction chamber 2. This particle trap is provided immediately before the shower hole of the gas head, and is appropriately adjusted to a temperature at which specific vaporized raw material elements necessary for the reaction are not attached and trapped.
Further, as shown in FIG. 2, an inert gas gas ring is provided around the gas head 3 in the upper part of the reaction chamber so that an inert gas or the like can be flowed in order to maintain a low particle number state. Gas flow means 2-3 is provided.

不活性ガスをガスヘッドの周りに設けたガスフロー手段2−3へ流す配管10にはバルブV4が設けられている。この配管の一方の端には、熱交換器11、次いで二つの流量制御システムを介してそれぞれガス源(例えば、不活性ガス源:反応ガス源)が接続されており、また、他方の端には反応室2が接続されている。この配管10の任意の箇所に、成膜ガス配管4に接続されているガス配管が接続されていてもよい。そのため、反応室2内に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流すことが可能であるので、反応室内にその内壁に沿って排気方向に不活性ガスを均等にフローすることができ、低パーティクル状態を維持できると共に、プロセス・基板に対応した反応ガス昇温又は不活性ガス昇温又は任意の比率の不活性ガスと反応ガスの混合ガス昇温が可能である。また、非成膜時に、この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と圧力調整バルブ1aとにより、基板の搬送時や昇温時等にも、反応室内の圧力を常に成膜時と同様の圧力に一定に保つことができる。   A valve V4 is provided in the pipe 10 for flowing an inert gas to the gas flow means 2-3 provided around the gas head. A gas source (for example, an inert gas source: a reactive gas source) is connected to one end of the pipe via a heat exchanger 11 and then two flow control systems, and the other end is connected to the other end. Is connected to the reaction chamber 2. A gas pipe connected to the film forming gas pipe 4 may be connected to an arbitrary portion of the pipe 10. Therefore, since it is possible to flow an inert gas or a reaction gas or a mixed gas of an inert gas and a reaction gas in an arbitrary ratio into the reaction chamber 2, the reaction chamber is inert in the exhaust direction along the inner wall thereof. The gas can flow evenly, maintain a low particle state, and the reaction gas temperature rise or inert gas temperature rise corresponding to the process / substrate or the mixed gas temperature rise of any ratio of inert gas and reaction gas Is possible. Further, at the time of non-film formation, the inert gas or the reaction gas or a mixed gas of an inert gas and a reaction gas in an arbitrary ratio and the pressure adjusting valve 1a are used to react even when the substrate is transported or when the temperature is raised. The indoor pressure can always be kept constant at the same pressure as during film formation.

従って、圧力変化による基板温度変化が少なく、安定した成膜が行える他、圧力変化による膜へのストレスを軽減でき、基板ステージ2−1等の高温部に成膜された膜の剥れを抑制し、メンテナンスサイクルを延ばすことができる。
上記と同様に混合器5に接続されている反応ガス配管にも、反応ガス源と不活性ガス源とが流量制御システムと共に接続されており、成膜時には、反応ガスのみ又は反応ガスと不活性ガスとを任意の比率で混合器に導入でき、混合器内で原料ガスと均一に混合ができる。
Therefore, the substrate temperature change due to the pressure change is small and stable film formation can be performed, and the stress to the film due to the pressure change can be reduced, and the peeling of the film formed on the high temperature part such as the substrate stage 2-1 is suppressed. The maintenance cycle can be extended.
Similarly to the above, the reaction gas pipe connected to the mixer 5 is also connected to the reaction gas source and the inert gas source together with the flow rate control system. At the time of film formation, only the reaction gas or the reaction gas and the inert gas are inert. The gas can be introduced into the mixer at an arbitrary ratio, and the raw material gas can be uniformly mixed in the mixer.

また、基板を所定の温度まで加熱するために基板ステージ2−1に加熱手段を組み込んだ場合、基板の上方で熱対流が発生し得るが、上記ガスフロー手段2−3から噴射される不活性ガスの強制的な整流作用により、スリーブ部材2−2と反応室2の内壁面との間の間隙を通過して下方空間に排気される排ガスを、スリーブ部材2−2の周囲からより確実に等方排気ができるようになる。これにより、上方空間での乱流、対流及び熱対流を防止できる。   Further, when a heating means is incorporated in the substrate stage 2-1 to heat the substrate to a predetermined temperature, heat convection may occur above the substrate, but the inertness injected from the gas flow means 2-3. Due to the forced rectification action of the gas, the exhaust gas exhausted into the lower space through the gap between the sleeve member 2-2 and the inner wall surface of the reaction chamber 2 is more reliably discharged from the periphery of the sleeve member 2-2. Isotropic exhaust will be possible. Thereby, turbulent flow, convection and thermal convection in the upper space can be prevented.

図2に示す薄膜製造装置の場合、MOCVD法において原料ガスがパーティクルとして析出しないように、不活性ガスフロー手段2−3から噴出される不活性ガスの温度を調節するために、上記したように、ガス配管10に温度調節手段である熱交換器11を設けてある。   In the case of the thin film manufacturing apparatus shown in FIG. 2, as described above, in order to adjust the temperature of the inert gas ejected from the inert gas flow means 2-3 so that the source gas does not precipitate as particles in the MOCVD method. The gas pipe 10 is provided with a heat exchanger 11 which is a temperature adjusting means.

上記した図1及び2の薄膜製造装置を用いれば、原料源としてPt、Ir、Ru等を含む有機金属化合物、例えば、液体原料としてPb(DPM)、Zr(DMHD)、Ti(i−PrO)(DPM)を用いて強誘電体膜PZTのCVD成膜や、このPZTにLa、Sr、Ca、Al等の添加元素を加えたCVD成膜や、液体原料としてBa(DPM)、Sr(DPM)、Ti(i−PrO)(DPM)を用いて強誘電体膜BSTのCVD成膜を行うことができると共に、Cu、Al等のメタル配線用途を主とした薄膜や、TiN、TaN、ZrN、VN、NbN、Al等のバリア用途を主とした薄膜や、その他にSBT、STO等の誘電体薄膜及びこの誘電体にLa、Sr、Ca、Al等の添加元素を加えた膜をCVD法により製造することができる。 1 and 2 described above, an organic metal compound containing Pt, Ir, Ru or the like as a raw material source, for example, Pb (DPM) 2 , Zr (DMHD) 4 , Ti (i− CVD deposition of the ferroelectric film PZT using PrO) 2 (DPM) 2 , CVD film formation in which additive elements such as La, Sr, Ca, Al, etc. are added to this PZT, and Ba (DPM) as a liquid source 2 , Sr (DPM) 2 , Ti (i-PrO) 2 (DPM) 2 can be used for CVD formation of the ferroelectric film BST and mainly used for metal wiring such as Cu and Al Thin films, thin films mainly used for barriers such as TiN, TaN, ZrN, VN, NbN, Al 2 O 3 , and other dielectric thin films such as SBT, STO, etc., and La, Sr, Ca, Al Films with added elements such as It can be produced.

以下、図1に示す薄膜製造装置を用いて、MOCVD法により金属酸化物薄膜を形成する実施例について説明する。   Hereinafter, an example in which a metal oxide thin film is formed by MOCVD using the thin film manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described.

本実施例ではMOCVD法による強誘電体PZT薄膜の製造例を挙げる。
PZTの原料ガスと反応ガスである酸素ガス(O)とを混合する場合について、原料A、B及びC(各原料は、Pb、Zr、Tiをそれぞれ含んだ有機金属化合物3種類の組み合わせたものである)及びその設定流量、反応ガス、キャリアガス、並びに基板温度、反応室圧力等の条件を以下の通りにして成膜した。
In this embodiment, an example of manufacturing a ferroelectric PZT thin film by MOCVD will be described.
In the case of mixing PZT source gas and oxygen gas (O 2 ), which is a reaction gas, raw materials A, B, and C (each source material is a combination of three types of organometallic compounds each containing Pb, Zr, and Ti) And the set flow rate, reaction gas, carrier gas, substrate temperature, reaction chamber pressure, and other conditions were as follows.

(原料) (濃度) (設定流量)
A:
Pb(thd)2/THF 0.3mol/L 0.5mL/min
Zr(dmhd)4/THF 0.3mol/L 0.5mL/min
Ti(i-PrO)2(thd)2/THF 0.3mol/L 0.5mL/min
フラッシュ用溶媒:THF(テトラヒドロフラン) 0.5ml/min
(Raw material) (Concentration) (Set flow rate)
A:
Pb (thd) 2 / THF 0.3mol / L 0.5mL / min
Zr (dmhd) 4 / THF 0.3mol / L 0.5mL / min
Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 / THF 0.3mol / L 0.5mL / min
Flash solvent: THF (tetrahydrofuran) 0.5ml / min

B:
Pb(thd)2/CHX 0.3mol/L 0.5mL/min
Zr(dmhd)4/THF 0.3mol/L 0.5mL/min
Ti(i-PrO)2(thd)2/THF 0.3mol/L 0.5mL/min
フラッシュ用溶媒:CHX(シクロヘキサン) 0.5ml/min
B:
Pb (thd) 2 / CHX 0.3mol / L 0.5mL / min
Zr (dmhd) 4 / THF 0.3mol / L 0.5mL / min
Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 / THF 0.3mol / L 0.5mL / min
Flash solvent: CHX (cyclohexane) 0.5ml / min

C:
Pb(thd)2/ECHX 0.3mol/L 0.5mL/min
Zr(MMP)4/ECHX 0.3mol/L 0.5mL/min
Ti(MMP)4/ECHX 0.3mol/L 0.5mL/min
フラッシュ用溶媒:ECHX(エチルシクロヘキサン) 0.5ml/min
    C:
        Pb (thd)2/ ECHX                 0.3mol / L 0.5mL / min
        Zr (MMP)Four/ ECHX                0.3mol / L 0.5mL / min
        Ti (MMP)Four/ ECHX 0.3mol / L 0.5mL / min
      Solvent for flash: ECHX (ethylcyclohexane) 0.5ml / min

反応ガス(O2)流量:1250sccm
キャリアガス(N2):300sccm
Reaction gas (O 2 ) flow rate: 1250sccm
Carrier gas (N 2 ): 300sccm

基板温度:160〜310℃(但し、本来の成膜温度は500〜650℃程度であるが、本実施例ではこの基板温度で行った。これは、成膜が基板上で起こるとパーティクル数を測定できないので、成膜しない温度に設定して行ったものである。この低温側は基板上への析出の増加で決まる。)
反応室圧力:668Pa
基板:8インチSi基板
Substrate temperature: 160 to 310 ° C. (However, the original film formation temperature is about 500 to 650 ° C., but in this embodiment, it was performed at this substrate temperature. This is because the number of particles is reduced when film formation occurs on the substrate. (Because it cannot be measured, it was set at a temperature at which no film was formed. This low temperature side is determined by an increase in deposition on the substrate.)
Reaction chamber pressure: 668 Pa
Substrate: 8 inch Si substrate

成膜圧力は、圧力調整バルブや不活性ガスや反応ガス等により常に5Pa程度に調圧した。また、成膜室(反応室)、気化器、各配管の温度は、加熱して250℃を維持した。基板(ウェハ)は、これを載置する基板ステージの加熱により160〜310℃に維持した。さらに、成膜室に反応ガス1250sccmを予め流し、APCで圧力を668Paに調圧しておいた。   The film forming pressure was always adjusted to about 5 Pa using a pressure adjusting valve, an inert gas, a reactive gas, or the like. Moreover, the temperature of the film formation chamber (reaction chamber), the vaporizer, and each pipe was heated and maintained at 250 ° C. The substrate (wafer) was maintained at 160 to 310 ° C. by heating the substrate stage on which it was placed. Further, a reaction gas of 1250 sccm was flowed in advance into the film formation chamber, and the pressure was adjusted to 668 Pa with APC.

図1に示す装置を用いて、以下のようにしてパーティクル実験を行い、基板温度とパーティクル数との関係を検討した。
まず、各成膜室内へ基板を載置して、上記各フラッシュ用溶媒を5分間フローしてフラッシングした。このフラッシング処理を3枚の基板を用いてそれぞれ繰り返した。3枚目の基板がフラッシング確認用基板であり、この基板上のパーティクルの数が50個以下になっていればフラッシング完了と判断して、次の工程に進んだ。この場合、50個を超えていた場合は、50個以下になるまでフラッシングを続行した。
Using the apparatus shown in FIG. 1, a particle experiment was conducted as follows, and the relationship between the substrate temperature and the number of particles was examined.
First, a substrate was placed in each film formation chamber, and each of the above flash solvents was flushed for 5 minutes. This flushing process was repeated using three substrates. The third substrate is a flushing confirmation substrate. If the number of particles on the substrate is 50 or less, it is determined that the flushing is completed, and the process proceeds to the next step. In this case, when it exceeded 50, flushing was continued until it became 50 or less.

次いで、原料A、B、Cのそれぞれについて、各構成成分を気化したガスを単独で5分間フローして成膜した。この成膜工程を3枚の基板を用いてそれぞれ繰り返した。3枚目の基板が測定用基板である。この成膜工程を全ての構成成分について、同様の成膜条件で繰り返した。この場合、液体原料を入れたシリンダーからなる原料供給部から各液体原料の各成分を気化システム内に導入して気化し、気化して得た原料ガスを混合器内へ輸送して、混合器内で反応ガスと混ぜ、シャワーヘッドを通して反応室内に載置された基板上へ導入し、成膜した。また、基板ステージ表面以外の気化器等の気化システムから排気システムまでの経路は、オイル循環システムやブロックヒーター等で原料の析出(再結晶)や分解(成膜)が起こらない250℃に温度コントロールした。かくして得られた結果を図2〜4に示す。   Next, for each of the raw materials A, B, and C, a gas obtained by vaporizing each constituent component was independently flowed for 5 minutes to form a film. This film forming process was repeated using three substrates. The third substrate is a measurement substrate. This film forming process was repeated for all components under the same film forming conditions. In this case, each component of each liquid raw material is introduced into the vaporization system from the raw material supply unit consisting of a cylinder containing the liquid raw material, vaporized, and the vaporized raw material gas is transported into the mixer, Then, it was mixed with the reaction gas, introduced into a substrate placed in the reaction chamber through a shower head, and formed into a film. In addition, the path from the vaporization system such as the vaporizer other than the substrate stage surface to the exhaust system is temperature controlled at 250 ° C. where precipitation (recrystallization) or decomposition (film formation) does not occur in the oil circulation system or block heater. did. The results thus obtained are shown in FIGS.

図3〜5では、横軸に各原料成分をフローした時の基板温度、縦軸にその時のパーティクル(0.2μm以上)の個数を取っている。基板温度を変えていくとパーティクル数に変化が見られ、ある基板温度で各々その個数に極小を持っていることが分かる。   3 to 5, the horizontal axis represents the substrate temperature when each raw material component is flowed, and the vertical axis represents the number of particles (0.2 μm or more) at that time. As the substrate temperature is changed, the number of particles changes, and it can be seen that the number of particles has a minimum at a certain substrate temperature.

パーティクルの出現は、大きく3つに大別される。第一番目に、原料ガスが基板に到達前、特にシャワーヘッドより上流側から流れてくるパーティクルであり、第二番目に、原料ガスが基板に到達した際、基板温度が低い為にその場で析出が起こってしまいパーティクルになってしまったケースであり、そして第三番目に、原料ガスが基板に到達した際、基板温度が高い為にその場で分解が起こってしまいそれにより発生する膜又は粉をパーティクルとして検知してしまうケースである。本来、基板温度は成膜が起こる高温(通常、500℃以上)に保持されている為、第一番目と第三番目のケースが支配的である。しかし、本実験では、「分解した膜」ではなく、上流から流れてくる粉体であるので、第一番目の起源にのみ着目した。なお、基板温度が低くてそこで析出が起こってしまうのも好ましくない。   The appearance of particles is roughly divided into three. The first is particles that flow before the source gas reaches the substrate, especially from the upstream side of the shower head. Second, when the source gas reaches the substrate, the temperature of the substrate is low, so This is a case where precipitation has occurred and it has become particles, and third, when the source gas reaches the substrate, the substrate temperature is high, so that decomposition occurs on the spot and the film generated thereby or This is a case where powder is detected as particles. Originally, since the substrate temperature is maintained at a high temperature (typically 500 ° C. or higher) at which film formation occurs, the first and third cases are dominant. However, in this experiment, it was not the “decomposed membrane” but the powder flowing from the upstream, so we focused only on the first origin. In addition, it is not preferable that the substrate temperature is low and precipitation occurs there.

本実験で用いた原料の気化温度及び分解温度を表1に示す。

Figure 2005064264
Table 1 shows the vaporization temperature and decomposition temperature of the raw materials used in this experiment.
Figure 2005064264

表1において、気化温度は、不活性ガス雰囲気真空中50%気化時の温度であり、分解温度は、加熱分解が50%進んだ時の温度である。表1から、Ti(i-PrO)2(thd)2を例にとると、150℃で気化した原料が210℃では分解してしまうことが分かる。測定パーティクル個数に極小をもっている本実験で得られた結果は、まさに、気化温度以下での析出現象、分解温度以上での分解・成膜現象を基板温度を振ることで再現したものであり、極小値こそがシャワーヘッドより上流部で検知したい真のパーティクル数の値に近いといえる。 In Table 1, the vaporization temperature is the temperature at the time of 50% vaporization in an inert gas atmosphere vacuum, and the decomposition temperature is the temperature at which the thermal decomposition proceeds 50%. From Table 1, it can be seen that when Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 is taken as an example, the raw material vaporized at 150 ° C. decomposes at 210 ° C. The results obtained in this experiment, which has a minimum number of particles to be measured, are the reproduction of the precipitation phenomenon below the vaporization temperature and the decomposition / film formation phenomenon above the decomposition temperature by changing the substrate temperature. It can be said that the value is close to the true number of particles to be detected upstream from the shower head.

図6に上記で測定した各々の原料/溶媒における極小パーティクル数を比較して示す。図6から明らかなように、極小パーティクル数を比較すると、どの原料ガス(Pb、Zr、Tiをそれぞれ含有している原料ガス)においても原料系AよりもB、Cの方がパーティクル数が少ないことが分かる。
図7に各原料ガスの極小パーティクルの和を各原料系ごとに比べて示す。図7から明らかなように、原料系A→原料系B→原料系Cと順番にパーティクル数が少なくなっていることが分かる。
FIG. 6 shows a comparison of the minimum number of particles in each raw material / solvent measured above. As is clear from FIG. 6, when the number of extremely small particles is compared, the number of particles in B and C is smaller than that in source system A in any source gas (source gas containing Pb, Zr, and Ti, respectively). I understand that.
FIG. 7 shows the sum of the minimum particles of each source gas compared to each source system. As can be seen from FIG. 7, the number of particles decreases in the order of the raw material system A → the raw material system B → the raw material system C.

原料系A、B、Cで使用した溶媒が異なるので、上記の結果が溶媒自身のパーティクル数の値を反映している可能性もあるので、各原料系で用いた溶媒のみをフローさせ、基板温度も同様に変えて実験を行った時の結果を図8に示す。図8から明らかなように、上記した原料ガスによるパーティクル数の結果は、使用した溶媒のパーティクルの結果に起因するものではなく、原料そのもの性質又は原料と溶媒との何らかの相互作用により決まってくることが示唆される。   Since the solvents used in the raw material systems A, B, and C are different, the above result may reflect the value of the number of particles of the solvent itself, so that only the solvent used in each raw material system is flowed, and the substrate FIG. 8 shows the results when the experiment was conducted while changing the temperature in the same manner. As is clear from FIG. 8, the result of the number of particles by the raw material gas described above is not caused by the result of the particles of the solvent used, but is determined by the nature of the raw material itself or some interaction between the raw material and the solvent. Is suggested.

反応室内へ導入する原料ガスとして、各原料A、B、Cを構成する3種の構成原料を同時に気化したものをそれぞれ反応室内へフローしたことを除いて、実施例1記載の成膜プロセスを繰り返し、基板上にPZT薄膜を製造した。   The film formation process described in Example 1 was performed except that the raw material gas introduced into the reaction chamber was flowed into the reaction chamber by vaporizing three types of constituent materials constituting each of the raw materials A, B, and C at the same time. Repeatedly, a PZT thin film was produced on the substrate.

図9に上記成膜の際の基板温度とパーティクル数との関係を示し、図10に各原料系における極小パーティクル数を比較して示す。図9では、横軸に各原料ガスをフローした時の基板温度、縦軸にその時のパーティクル(0.2μm以上)の個数を取っている。基板温度を変えていくとパーティクル数に変化が見られ、ある基板温度で各々その個数に極小を持っていることが分かる。   FIG. 9 shows the relationship between the substrate temperature and the number of particles during the film formation, and FIG. 10 shows a comparison of the minimum number of particles in each raw material system. In FIG. 9, the horizontal axis represents the substrate temperature when each source gas flows, and the vertical axis represents the number of particles (0.2 μm or more) at that time. As the substrate temperature is changed, the number of particles changes, and it can be seen that the number of particles has a minimum at a certain substrate temperature.

図7と図10とを比較すると、ほぼ同様の結果が得られている。このことは、例えばカクテル溶液などで単元ずつのフローパーティクルを見ることが出来ない場合でも、基板温度を振ったこのパーティクル測定法で対応可能なことを示している。   When FIG. 7 and FIG. 10 are compared, almost the same result is obtained. This indicates that even when the flow particles of each unit cannot be seen with a cocktail solution or the like, for example, this particle measurement method in which the substrate temperature is varied can be used.

本実施例では、基板温度の決定と最適配管温度の導出のために、実施例1記載のパーティクル測定法における原料系B及び原料系Cについて、実施例1に記載の成膜プロセスを繰り返した。   In this example, the film forming process described in Example 1 was repeated for the raw material system B and the raw material system C in the particle measurement method described in Example 1 in order to determine the substrate temperature and derive the optimum piping temperature.

この成膜プロセスにおいて、基板温度は、実施例1で求めた原料系B及びCの構成成分それぞれでパーティクルが極小値となる温度に予めセットしておいた。次に、気化器から反応室までの間の配管等の温度を180℃から280℃まで順次変化させて成膜した。配管温度と得られたパーティクル数との関係を図11(原料系B)、図12(原料系C)に示す。   In this film forming process, the substrate temperature was set in advance to a temperature at which particles were minimized in each of the constituent components of the raw material systems B and C obtained in Example 1. Next, a film was formed by sequentially changing the temperature of the piping between the vaporizer and the reaction chamber from 180 ° C. to 280 ° C. The relationship between the piping temperature and the number of particles obtained is shown in FIG. 11 (raw material system B) and FIG. 12 (raw material system C).

これらの図から明らかなように、原料系B、原料系Cにおいて、配管温度をそれぞれ210〜270℃、190〜250℃の間に制御することによって、3種の構成成分合計のパーティクル数を極小にすることが出来る。   As is clear from these figures, in the raw material system B and the raw material system C, the total number of particles of the three components is minimized by controlling the piping temperature between 210-270 ° C. and 190-250 ° C., respectively. Can be made.

図1の装置にフィルター及び不活性ガスフロー手段を設けた図2のMOCVD装置を用いて以下の実験を行った。その結果、パーティクル低減がさらに図れた。   The following experiment was conducted using the MOCVD apparatus of FIG. 2 in which a filter and an inert gas flow means were provided in the apparatus of FIG. As a result, particle reduction was further achieved.

反応室2の上部に設けられたガスヘッド3内のシャワーヘッドの一次側にパーティクル捕獲器である大口径(250mmφ)のディスクタイプフィルターのみを図1に追加して設けた図2の装置を用い、原料系Bを用いて実施例1の成膜プロセスを実施した。比較のために、フィルターを設けていない図1の装置を用いて同様な成膜プロセスを実施した。図13に示すように、フィルターを設けた装置により、原料系Bを用いて生成したパーティクルの数が減少し、特に最も量の多かったTi含有原料の場合のパーティクル数について、平均50個以下に抑えることが出来た。   The apparatus of FIG. 2 in which only a large-diameter (250 mmφ) disk type filter as a particle trap is provided on the primary side of the shower head in the gas head 3 provided in the upper part of the reaction chamber 2 is used. The film formation process of Example 1 was performed using the raw material system B. For comparison, a similar film formation process was performed using the apparatus of FIG. 1 without a filter. As shown in FIG. 13, the number of particles generated using the raw material system B is reduced by the apparatus provided with the filter, and the average number of particles in the case of the Ti-containing raw material with the largest amount is 50 or less on average. I was able to suppress it.

次に、反応室2の内壁面に沿って不活性ガスを反応室内に均等に導入する不活性ガスフロー手段2−3のみを図1の装置に追加して設けてある図2の装置を用いて、実施例1の成膜プロセスを実施した。この手段2−3を介して反応室側壁に沿って排気方向にダウンフローされる不活性ガスの作用により、例えば窒素1000sccmをダウンフローすることにより、図14に示すように、ダウンフローしなかった場合と比較して、1000枚のウェハを連続処理してもパーティクル数の上昇は見られず、1000枚を超えてもパーティクル数の上昇は観察されなかった。しかし、ダウンフローしなかった場合には、600〜700枚程度を超えた時点でパーティクル数の上昇が観察された。   Next, only the inert gas flow means 2-3 for introducing the inert gas evenly into the reaction chamber along the inner wall surface of the reaction chamber 2 is used in addition to the apparatus of FIG. Then, the film forming process of Example 1 was performed. Due to the action of an inert gas that flows down along the reaction chamber side wall through this means 2-3 in the exhaust direction, for example, 1000 sccm of nitrogen did not flow down, as shown in FIG. Compared to the case, no increase in the number of particles was observed even when 1000 wafers were continuously processed, and no increase in the number of particles was observed when the number exceeded 1000. However, when the flow did not flow down, an increase in the number of particles was observed when the number exceeded about 600 to 700 sheets.

本発明の薄膜製造方法及びパーティクル数の評価方法は、実際にパーティクルを低減することができるので、微細化の進む半導体産業におけるCVD法による成膜プロセスにおいて有効に利用できる。   Since the thin film manufacturing method and the particle number evaluation method of the present invention can actually reduce particles, it can be effectively used in a film forming process by a CVD method in the semiconductor industry where miniaturization is progressing.

本発明に係わる薄膜製造方法を実施するための第一の装置の概略配置・構成図。1 is a schematic arrangement / configuration diagram of a first apparatus for carrying out a thin film manufacturing method according to the present invention. 本発明に係わる薄膜製造方法を実施するための第二の装置の概略配置・構成図。The schematic arrangement | positioning / block diagram of the 2nd apparatus for enforcing the thin film manufacturing method concerning this invention. 図1の装置を用いて原料Aの構成成分をフローした時の基板温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the substrate temperature when the component of the raw material A is flowed using the apparatus of FIG. 1, and the number of particles. 図1の装置を用いて原料Bの構成成分をフローした時の基板温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the substrate temperature when the component of the raw material B is flowed using the apparatus of FIG. 1, and the number of particles. 図1の装置を用いて原料Cの構成成分をフローした時の基板温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the substrate temperature when the component of the raw material C is flowed using the apparatus of FIG. 1, and the number of particles. 図1の装置を用いた時の原料系A、B、Cのそれぞれの各構成成分の極小パーティクル数を示すグラフ。The graph which shows the number of the minimum particles of each component of each of raw material system A, B, C when the apparatus of FIG. 1 is used. 図1の装置を用いた時の原料系A、B、Cのそれぞれの各構成成分の極小パーティクル数の和を示すグラフ。The graph which shows the sum of the minimum particle number of each component of each of the raw material system A, B, and C when using the apparatus of FIG. 図1の装置を用いて原料系A、B、Cで用いた溶媒のみをフローした時の基板温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the substrate temperature and the number of particles when only the solvent used by raw material system A, B, and C is flowed using the apparatus of FIG. 図1の装置を用いて原料系A、B、Cのそれぞれの構成成分を同時に気化したものをフローした時の基板温度とパーティクル数との関係を示素グラフ。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the substrate temperature and the number of particles when a material obtained by simultaneously vaporizing the constituent components of the raw material systems A, B, and C is flowed using the apparatus of FIG. 1. 図1の装置を用いた時の原料系A、B、Cにおける極小パーティクル数を比較して示すグラフ。The graph which compares and shows the number of the minimum particles in raw material system A, B, C when the apparatus of FIG. 1 is used. 図1の装置を用いて原料系Bの構成成分をフローした時の配管温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between piping temperature when the component of the raw material system B is flowed using the apparatus of FIG. 1, and the number of particles. 図1の装置を用いて原料系Cの構成成分をフローした時の配管温度とパーティクル数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the piping temperature when the component of the raw material system C is flowed using the apparatus of FIG. 1, and the number of particles. 図2の装置でフィルターのみを備えた装置を用いて原料系Bをフローした時のパーティクル数を、フィルターを備えていない装置の場合と比較して示すグラフ。The graph which shows the number of particles when the raw material type | system | group B is flowed using the apparatus provided only with the filter in the apparatus of FIG. 2 compared with the case of the apparatus which is not equipped with a filter. 図2の装置で不活性ガスフロー手段のみを備えた装置を用いて原料系Bの各構成成分をフローした時のウェハ処理枚数を、この手段を備えていない装置の場合と比較して示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the number of wafers processed when each component of the raw material system B is flowed using an apparatus having only an inert gas flow means in the apparatus of FIG. 2 in comparison with an apparatus not equipped with this means. .

符号の説明Explanation of symbols

1 真空排気システム 1a 圧力調整バルブ
2 反応室 2−1 基板ステージ
3 ガスヘッド 4 成膜ガス配管
5 混合器 6 原料ガス配管
7 気化システム 7a 原料供給部
8 配管 9 熱交換器
10 配管 11 熱交換器
A、B、C 原料液 V1〜V4 バルブ
P1 パーティクル捕獲器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum exhaust system 1a Pressure adjustment valve 2 Reaction chamber 2-1 Substrate stage 3 Gas head 4 Deposition gas piping 5 Mixer 6 Raw material gas piping 7 Evaporation system 7a Raw material supply part 8 Piping 9 Heat exchanger 10 Piping 11 Heat exchanger A, B, C Raw material liquid V1-V4 Valve P1 Particle trap

Claims (23)

固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上で成膜させるCVD法による薄膜製造方法において、該気化システムを含めてこのシステムから反応室上部のシャワーヘッド内までの経路の温度を、該原料のうちの少なくとも一つの原料の気化温度以上でかつ分解温度より低い温度に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   A film-forming gas consisting of a raw material gas and a reaction gas, which is obtained by evaporating a liquid obtained by dissolving a solid raw material or a liquid raw material in a solvent using a vaporization system, is introduced into a reaction chamber through a shower head and heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material gas. In a thin film manufacturing method using a CVD method for forming a film on a formed substrate, the temperature of a path from this system to the inside of the shower head at the top of the reaction chamber, including the vaporization system, is determined by vaporizing at least one of the raw materials. A method for producing a thin film, comprising forming a film at a temperature higher than the temperature and lower than the decomposition temperature. 請求項1において、該経路の温度を、成膜プロセス中に発生するパーティクルの数が極小となる温度に設定し、成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   2. The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein the film is formed by setting the temperature of the path to a temperature at which the number of particles generated during the film forming process is minimized. 請求項1又は2において、単一の原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの原料を含む成膜ガスを基板上に流し、その時に基板上に生成するパーティクルの数が極小となる温度又はその近傍に該経路の温度を設定し、成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   In claim 1 or 2, while gradually changing the substrate temperature in the temperature range from near the vaporization temperature of the single raw material to near the decomposition temperature, a film forming gas containing this raw material is flowed over the substrate at each temperature, A thin film manufacturing method characterized in that the film is formed by setting the temperature of the path at or near the temperature at which the number of particles generated on the substrate is minimized. 請求項1又は2において、複数の原料の各原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの各原料を含む成膜ガスをそれぞれ基板上に流し、その時に基板上に生成する各原料のパーティクルの数の合計が極小となる温度又はその近傍に該経路の温度を設定し、成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   3. The film-forming gas containing each raw material at each temperature is changed to a substrate while the substrate temperature is stepped in a temperature range from near the vaporization temperature of each raw material to near the decomposition temperature. A method for producing a thin film, characterized in that the film is formed by setting the temperature of the path at or near the temperature at which the total number of raw material particles generated on the substrate at that time is minimized. 請求項1又は2において、複数の原料の気化温度付近から分解温度付近までの温度範囲内で段階的に基板温度を振りながら、各温度でこの複数原料を含む成膜ガスを基板上に流し、その時に基板上に生成するパーティクルの数が極小となる基板温度又はその近傍に該経路の温度を、設定し、成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   In claim 1 or 2, while gradually changing the substrate temperature in the temperature range from near the vaporization temperature of the plurality of raw materials to near the decomposition temperature, a film forming gas containing the plurality of raw materials is flowed on the substrate at each temperature, A thin film manufacturing method characterized in that the film temperature is set at or near the substrate temperature at which the number of particles generated on the substrate is minimized. 請求項1〜5のいずれかにおいて、該経路の少なくとも一部の温度を、パーティクルの数が極小となる温度の±30℃の範囲内に保持して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   6. The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the film is formed while maintaining the temperature of at least a part of the path within a range of ± 30 ° C. that is a temperature at which the number of particles is minimized. . 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料が、Pb、Zr、Ti、Ba、Sr、Ta、Bi、La、Ru、Ir、Ni、Mn、Pr、Si、Al、Hf、Mg、Caから選ばれた元素の少なくとも一種を含んでいることを特徴とする薄膜製造方法。   In any one of Claims 1-6, this raw material is from Pb, Zr, Ti, Ba, Sr, Ta, Bi, La, Ru, Ir, Ni, Mn, Pr, Si, Al, Hf, Mg, Ca. A thin film manufacturing method comprising at least one selected element. 請求項7において、該原料が有機金属化合物であることを特徴とする薄膜製造方法。   8. The thin film manufacturing method according to claim 7, wherein the raw material is an organometallic compound. 請求項8において、該有機金属化合物が、Pb(thd) ((ビス(2,2,6,6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)鉛)、Zr(thd)((テトラキス(2,2,6, 6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)ジルコニウム)、Zr(dmhd)((テトラキス(2,6)ジメチル(3,5)ヘプタンジオネート)ジルコニウム)、Ti(i−PrO)(thd)((ビスイソプロポキシド)(ビス(2,2,6,6)テトラメチル(3,5)ヘプタンジオネート)チタン)、Zr(MMP)((テトラキス(1)メトキシ(2)メチル(2)プロポキシ)ジルコニウム)、Ti(MMP)((テトラキス(1)メトキシ(2)メチル(2)プロポキシ)チタン)から選ばれた少なくとも一種の有機金属化合物であることを特徴とする薄膜製造方法。 9. The organometallic compound according to claim 8, wherein the organometallic compound is Pb (thd) 2 ((bis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) lead), Zr (thd) 4 ((tetrakis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) zirconium), Zr (dmhd) 4 ((tetrakis (2,6) dimethyl (3,5) heptanedionate) zirconium), Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 ((bisisopropoxide) (bis (2,2,6,6) tetramethyl (3,5) heptanedionate) titanium), Zr (MMP) 4 ((tetrakis (1) at least one organometallic compound selected from methoxy (2) methyl (2) propoxy) zirconium), Ti (MMP) 4 ((tetrakis (1) methoxy (2) methyl (2) propoxy) titanium) A method for producing a thin film, comprising: 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料がPb(thd)又はZr(dmhd)である場合、該経路の温度を210〜270℃に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。 The thin film according to any one of claims 1 to 6, wherein when the raw material is Pb (thd) 2 or Zr (dmhd) 4 , the temperature of the path is set to 210 to 270 ° C. Production method. 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料がTi(i−PrO)(thd)である場合、該経路の温度を180〜240℃に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。 The thin film according to any one of claims 1 to 6, wherein when the raw material is Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , the film is formed by setting the temperature of the path to 180 to 240 ° C. Production method. 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料がZr(MMP)である場合、該経路の温度を170〜250℃に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。 The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein when the raw material is Zr (MMP) 4 , the film is formed at a temperature of 170 to 250 ° C. 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料がTi(MMP)である場合、該経路の温度を160〜240℃に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。 The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein when the raw material is Ti (MMP) 4 , the film is formed by setting the temperature of the path to 160 to 240 ° C. 請求項1〜6のいずれかにおいて、該原料がPb(thd)、Zr(dmhd)、及びTi(i−PrO)(thd)からなる複数原料、又はPb(thd)、Zr(MMP)、及びTi(MMP)からなる複数原料であり、この複数原料を同時に気化する場合、該経路の温度を190〜250℃に設定して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。 7. The raw material according to claim 1, wherein the raw material is a plurality of raw materials consisting of Pb (thd) 2 , Zr (dmhd) 4 , and Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , or Pb (thd) 2 , Zr. (MMP) 4, and Ti (MMP) are a plurality feedstock consisting of 4, to vaporize the plurality feedstock simultaneously, thin film characterized by depositing by setting the temperature of the pathway to 190 to 250 ° C. production Method. 請求項1〜14のいずれかにおいて、該溶媒として、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン及びメチルシクロヘキサンから選ばれた少なくとも一種の溶媒を用いることを特徴とする薄膜製造方法。   15. The thin film manufacturing method according to claim 1, wherein at least one solvent selected from hexane, cyclohexane, ethylcyclohexane and methylcyclohexane is used as the solvent. 請求項1〜15のいずれかにおいて、パーティクル数を低減するためにシャワーヘッドの一次側に200mmφ以上の大口径のディスクタイプフィルターを取り付けた構造をもつシャワーヘッドを介して反応室内に成膜ガスを導入して成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   In any one of Claims 1-15, in order to reduce the number of particles, film-forming gas is injected into the reaction chamber through the shower head having a structure in which a large-diameter disk type filter of 200 mmφ or more is attached to the primary side of the shower head. A thin film manufacturing method characterized by introducing and forming a film. 請求項1〜16のいずれかにおいて、反応室上方から反応室側壁に沿って排気方向に不活性ガスフローを行って低パーティクル数の状態が持続するようして成膜することを特徴とする薄膜製造方法。   The thin film according to any one of claims 1 to 16, wherein an inert gas flow is performed in the exhaust direction along the side wall of the reaction chamber from above the reaction chamber so as to maintain a low particle number state. Production method. 固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、
(1)基板温度を単一の原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度で成膜ガスをウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、
(2)この測定された各パーティクル数のうち極小のパーティクル数が得られる基板温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてそのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とするパーティクル数の評価方法。
A film-forming gas consisting of a raw material gas and a reaction gas, which is obtained by evaporating a liquid obtained by dissolving a solid raw material or a liquid raw material in a solvent using a vaporization system, is introduced into a reaction chamber through a shower head and heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material gas. In the method for evaluating the number of particles generated during transportation from the vaporization system to the reaction chamber when forming a film by CVD on a formed substrate,
(1) While gradually changing the substrate temperature from near the vaporization temperature of a single raw material to near the decomposition temperature, a deposition gas is flowed over the wafer at each temperature, and the number of particles on the wafer at that time is measured.
(2) A substrate temperature at which a minimum number of particles can be obtained is selected from the measured number of particles, and the number of particles at that temperature is being transported from the system into the reaction chamber including the vaporization system of the film forming gas. A method for evaluating the number of particles, characterized in that film formation is performed by setting the number of particles generated at a predetermined temperature and setting the transport route to this temperature.
固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した複数の原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、
(1)各原料について、基板温度を各原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度でこの各原料ガスを含む成膜ガスをそれぞれウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、
(2)各原料について測定されたパーティクル数の合計のうち極小のパーティクル数が得られる温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてこのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とするパーティクル数の評価方法。
A deposition gas composed of a plurality of source gases and reaction gases obtained by vaporizing a liquid obtained by dissolving a solid source or a liquid source in a solvent using a vaporization system is introduced into a reaction chamber through a shower head, and exceeds the decomposition temperature of the source gas. In the method for evaluating the number of particles generated during transportation from the vaporization system to the reaction chamber when a film is formed on the substrate heated by the CVD method,
(1) For each source, the film forming gas containing each source gas is caused to flow on the wafer at each temperature while the substrate temperature is gradually changed from around the vaporization temperature of each source to near the decomposition temperature. Measure the number of particles
(2) The temperature at which the minimum number of particles is obtained is selected from the total number of particles measured for each raw material, and the number of particles at that temperature is transferred from this system into the reaction chamber including the vaporization system for the film forming gas. A method for evaluating the number of particles, characterized in that the number of particles generated during transportation is set, and the film is formed by setting the transportation route to this temperature.
固体原料又は液体原料を溶媒に溶かした液体を気化システムを用いて気化した複数の原料ガスと反応ガスとからなる成膜ガスをシャワーヘッドを介して反応室内に導入し、原料ガスの分解温度以上に加熱された基板上でCVD法により成膜する際の、該気化システムから反応室までの輸送中に発生するパーティクル数の評価方法において、
(1)複数の原料を同時に気化し、基板温度を原料の気化温度付近から分解温度付近まで段階的に振りながら、各温度でこの複数の原料ガスを含む成膜ガスをウェハ上に流し、その時のウェハ上のパーティクル数を測定し、
(2)測定されたパーティクル数が極小となる温度を選び、その温度でのパーティクル数を該成膜ガスの気化システムを含めてこのシステムから反応室内への輸送中に発生するパーティクル数とし、該輸送の経路をこの温度に設定して成膜を行うことを特徴とするパーティクル数の評価方法。
A deposition gas composed of a plurality of source gases and reaction gases obtained by vaporizing a liquid obtained by dissolving a solid source or a liquid source in a solvent using a vaporization system is introduced into a reaction chamber through a shower head, and exceeds the decomposition temperature of the source gas. In the method for evaluating the number of particles generated during transportation from the vaporization system to the reaction chamber when a film is formed on the substrate heated by the CVD method,
(1) A plurality of raw materials are vaporized at the same time, and a film-forming gas containing the plurality of raw material gases is allowed to flow over the wafer at each temperature while gradually changing the substrate temperature from near the vaporization temperature of the raw materials to near the decomposition temperature. Measure the number of particles on the wafer,
(2) The temperature at which the measured number of particles is minimized is selected, and the number of particles at that temperature is set as the number of particles generated during transportation from this system into the reaction chamber, including the vaporization system of the film forming gas, A method for evaluating the number of particles, characterized in that film formation is performed with the transport route set to this temperature.
請求項18〜20のいずれかにおいて、該原料が、Pb、Zr、Ti、Ba、Sr、Ta、Bi、La、Ru、Ir、Ni、Mn、Pr、Si、Al、Hf、Mg、Caから選ばれた元素の少なくとも一種を含んでいることを特徴とするパーティクル数の評価方法。   In any one of Claims 18-20, this raw material is from Pb, Zr, Ti, Ba, Sr, Ta, Bi, La, Ru, Ir, Ni, Mn, Pr, Si, Al, Hf, Mg, and Ca. A method for evaluating the number of particles, comprising at least one selected element. 請求項21において、該原料が有機金属化合物であることを特徴とするパーティクル数の評価方法。   The particle number evaluation method according to claim 21, wherein the raw material is an organometallic compound. 請求項22において、該有機金属化合物が、Pb(thd)、Zr(thd)、Zr(dmhd)、Ti(i−PrO)(thd)、Zr(MMP)、Ti(MMP)から選ばれた少なくとも一種の有機金属化合物であることを特徴とするパーティクル数の評価方法。 23. The organic metal compound according to claim 22, wherein the organometallic compound includes Pb (thd) 2 , Zr (thd) 4 , Zr (dmhd) 4 , Ti (i-PrO) 2 (thd) 2 , Zr (MMP) 4 , Ti (MMP). ) A method for evaluating the number of particles, which is at least one organometallic compound selected from 4 .
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