JP2006111949A - Film deposition system and film deposition method of silicon oxide thin film by cvd process - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition system and a film deposition method of a silicon oxide thin film where, in the film deposition of a silicon oxide thin film by a CVD (Chemical Vapor Deposition) process performed as the blending ratio of a gaseous mixture is changed, the time till the flow rates of an organic silicone gas and a gas having oxidizing power reach prescribed ones during film deposition is made short, thus the blending ratio of the gaseous mixture fed into a film deposition chamber is made to rapidly reach a prescribed set value, and film deposition under the gaseous mixture in the prescribed blending ratio is performed in a short time. <P>SOLUTION: The flow rates of gases fed from each of a plurality of mask flow controllers for feeding an organic silicone compound gas and/or a gas having oxidizing power at fixed flow rates are individually set, and further, the organic silicone compound gas and/or the gas having oxidizing power in the fixed flow rates fed from any of the mass flow controllers is selectively fed into a film deposition chamber by change valves, thus a silicon oxide thin film is deposited. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラスチック容器等の三次元中空容器、プラスチックカップ、プラスチックトレー、紙容器、紙カップ、紙トレー、ガラス瓶、その他中空のプラスチック成形品等の表面にCVD法(化学蒸着法)により酸化珪素薄膜を成膜するための成膜装置及び成膜方法に関する。   The present invention provides a silicon oxide thin film formed on a surface of a three-dimensional hollow container such as a plastic container, a plastic cup, a plastic tray, a paper container, a paper cup, a paper tray, a glass bottle, and other hollow plastic molded articles by a CVD method (chemical vapor deposition method). The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film.

近年、プラスチック容器等の三次元中空容器表面に薄膜を成膜し、容器のガスバリア性、水蒸気バリア性、表面の濡れ性等を向上させる試みがなされている。これらの機能性薄膜を容器表面に成膜する方法としては、プロセスガスの化学反応を利用したプラズマ助成式CVD法による成膜方法がある。具体的には、特許文献1に示されているように、容器の外形とほぼ相似形の中空部を有する外部電極と、容器の内部形状とほぼ相似形の内部電極の間に容器を設置し、容器表面に成膜を行う方法や、また特許文献2に示されているように、外部電極と内部電極をともに容器の表面からほぼ一定の距離にあるように配置し、容器表面に成膜を行う方法等である。   In recent years, attempts have been made to improve the gas barrier property, water vapor barrier property, surface wettability, and the like of a container by forming a thin film on the surface of a three-dimensional hollow container such as a plastic container. As a method of forming these functional thin films on the surface of the container, there is a film forming method by a plasma assisted CVD method using a chemical reaction of a process gas. Specifically, as shown in Patent Document 1, a container is installed between an external electrode having a hollow portion that is substantially similar to the outer shape of the container and an internal electrode that is approximately similar to the inner shape of the container. A method of forming a film on the surface of the container, and as disclosed in Patent Document 2, the external electrode and the internal electrode are both arranged at a substantially constant distance from the surface of the container, and the film is formed on the surface of the container. It is a method of performing.

これらの成膜方法によって成膜される機能性薄膜としては種々のものがあるが、その中には酸化珪素からなる薄膜がある。この薄膜を上記したCVD法により成膜する場合には、有機シリコーンガスと酸素等の酸化力を有するガスの混合ガスを用いることが一般的であり、有機シリコーンガスと酸化力を有するガスの流量及びその配分比率を適宜に組み合わせることにより酸化珪素薄膜の性質を様々に変化させている。   There are various functional thin films formed by these film forming methods, and among these, there are thin films made of silicon oxide. When forming this thin film by the above-mentioned CVD method, it is common to use a mixed gas of an organic silicone gas and a gas having an oxidizing power such as oxygen, and the flow rate of the organic silicone gas and a gas having an oxidizing power. The properties of the silicon oxide thin film are variously changed by appropriately combining the distribution ratios.

例えば、特許文献3に開示の成膜方法においては、原料ガスとなる有機シリコーンガスと酸化力を有するガスの流量及びその配分比率を適宜に組み合わせ、容器内面に炭素原子の比率が高い組成の部分と炭素原子の比率が低い組成の部分とが層状に連続して存在するように酸化珪素薄膜を形成させることにより、この薄膜によって高いバリア性が確保できるようにすると共に、容器が変形した場合においても一旦成膜された薄膜のバリア性が劣化しないようにしている。   For example, in the film forming method disclosed in Patent Document 3, a portion of a composition having a high carbon atom ratio on the inner surface of the container is appropriately combined with a flow rate and a distribution ratio of an organic silicone gas serving as a source gas and a gas having oxidizing power. By forming a silicon oxide thin film so that a portion having a composition with a low carbon atom ratio is continuously present in a layered manner, a high barrier property can be secured by this thin film, and the container is deformed In addition, the barrier property of the thin film once formed is prevented from deteriorating.

2種類の原料ガスの流量を変化させて成膜を行う際の原料ガス流量のコントロール方法としては、それぞれのガス流量をコントロールするために用いられるマスフローコントローラーの設定値を成膜中に変化させるという方法があり、一般に広く用いられている。しかし、マスフローコントローラーの流量制御は、流れているガス流量を測定し、その測定値を元にフィードバック制御にてマスフローコントローラー内のバルブの開度を調整することにより行われるため、流量設定値を成膜中に変えたとしても、実際の流量がその設定値に達するまでに時間を要するため、流量設定値に対応する所定組成の薄膜部分を得るまでには時間を要するようになり、結果として薄膜全体を成膜するのにかかる時間が長くなっていた。
特開平8−53117号公報 特開平8−175528号公報 特開2004−124134号公報
As a method of controlling the raw material gas flow rate when film formation is performed by changing the flow rates of two kinds of raw material gases, the setting value of the mass flow controller used to control the respective gas flow rates is changed during film formation. There is a method, and it is generally used widely. However, the flow control of the mass flow controller is performed by measuring the flow rate of the flowing gas and adjusting the opening of the valve in the mass flow controller by feedback control based on the measured value. Even if it is changed in the film, it takes time for the actual flow rate to reach its set value, so it takes time to obtain a thin film portion having a predetermined composition corresponding to the flow rate set value. It took a long time to form the whole film.
JP-A-8-53117 JP-A-8-175528 JP 2004-124134 A

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、原料ガスの配分比率を変化させながら行うCVD法による酸化珪素薄膜の成膜において、成膜中に有機シリコーンガスと酸化力を有するガスの流量が所定の流量に達するまでの時間を短くなるように
することにより、成膜チャンバー内に供給する原料ガスの配分比率が所定設定値に迅速に到達するようにし、所定配分比率の原料ガスの下での成膜が短時間で行えるようにした、酸化珪素薄膜の成膜装置及び成膜方法を提供することを課題とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and in the formation of a silicon oxide thin film by a CVD method while changing the distribution ratio of the source gas, the organic silicone gas and the oxidizing power are formed during the film formation. By reducing the time until the flow rate of the gas having the predetermined flow rate is reached, the distribution ratio of the source gas supplied into the film forming chamber quickly reaches the predetermined set value, and the predetermined distribution ratio It is an object of the present invention to provide a silicon oxide thin film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film under a raw material gas in a short time.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、請求項1に記載の発明は、少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、有機シリコーン化合物ガスを定流量で供給するためのマスフローコントローラーを複数個有し、かつこれらのマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置である。   The present invention has been made to solve such a problem, and the invention according to claim 1 changes the gas distribution ratio by using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power. An apparatus for depositing a silicon oxide thin film on the surface of a container by a CVD method, having a plurality of mass flow controllers for supplying an organosilicon compound gas at a constant flow rate, and of these mass flow controllers A film-forming apparatus for a silicon oxide thin film by a CVD method, characterized in that a switching valve is provided for supplying a constant flow rate organosilicon compound gas sent from one into the film-forming chamber. is there.

また、請求項2に記載の発明は、少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、酸化力を有するガスを定流量で供給するためのマスフローコントローラーを複数個有し、かつこれらのマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置である。   According to the second aspect of the present invention, a silicon oxide thin film is formed on the surface of a container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing a gas distribution ratio. A plurality of mass flow controllers for supplying a gas having oxidizing power at a constant flow rate, and a constant flow oxidizing power sent from one of these mass flow controllers. This is a silicon oxide thin film deposition apparatus by a CVD method, in which a switching valve is provided for allowing a gas to be supplied into the deposition chamber.

さらにまた、請求項3に記載の発明は、少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、有機シリコーン化合物ガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーと酸化力を有するガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーを有し、かつ複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブと複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置である。   Furthermore, in the invention described in claim 3, a silicon oxide thin film is formed on the surface of the container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing the gas distribution ratio. An apparatus for forming a membrane having a plurality of mass flow controllers for supplying an organosilicon compound gas at a constant flow rate and a plurality of mass flow controllers for supplying a gas having oxidizing power at a constant flow rate; and A switching valve for allowing a constant flow rate organosilicon compound gas supplied from one of the plurality of mass flow controllers to be supplied into the film forming chamber and one of the plurality of mass flow controllers. Switching to be able to supply the gas having a constant flow rate of oxidizing power into the deposition chamber It is the film forming apparatus of the silicon oxide film by the CVD method, characterized in that the valve is installed.

さらにまた、請求項4に記載の発明は、少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための成膜方法において、有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスのそれぞれを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーのそれぞれから送られてくるガス流量を個別に設定すると共に、複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガス及び/または複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを切り替えバルブの切り替えにより成膜チャンバー内に選択して供給することにより、混合ガスの配分比率を変化させながら酸化珪素薄膜を成膜するようにしたことを特徴とする酸化珪素薄膜の成膜方法である。   Furthermore, in the invention described in claim 4, a silicon oxide thin film is formed on the surface of the container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing the gas distribution ratio. In the film forming method for forming a film, individually setting the gas flow rate sent from each of a plurality of mass flow controllers for supplying each of the organic silicone compound gas and the gas having oxidizing power at a constant flow rate, Switch between a constant flow rate organosilicon compound gas sent from one of the mass flow controllers and / or a constant flow rate oxidizing gas sent from one of the mass flow controllers. By selecting and supplying into the deposition chamber by switching the valve, the distribution ratio of the mixed gas can be adjusted. A method of forming a silicon oxide thin film characterized in that so as to deposit a silicon oxide film while reduction.

本発明は、原料ガスの配分比率を変化させながら行うCVD法による酸化珪素薄膜の成膜において、成膜中の原料ガスの配合比率の変更をマスフローコントローラーと切り替えバルブとの協同で行うことで、成膜中に有機シリコーンガスと酸化力を有するガスの流量が所定の流量に達するまでの時間が短くなり、成膜チャンバー内における原料ガスの配分比率が所定設定値に迅速に到達するようになるため、所期の組成部分が層状に変化して存
在する酸化珪素薄膜の成膜が短時間で行えるようになる。
In the present invention, in the formation of the silicon oxide thin film by the CVD method while changing the distribution ratio of the source gas, by changing the mixing ratio of the source gas during the film formation in cooperation with the mass flow controller and the switching valve, During the film formation, the time until the flow rate of the organic silicone gas and the gas having oxidizing power reaches a predetermined flow rate is shortened, and the distribution ratio of the source gas in the film formation chamber quickly reaches the predetermined set value. Therefore, it is possible to form a silicon oxide thin film in which a desired composition portion is changed into a layer shape in a short time.

以下、本発明を図面を参照にして詳細に説明する。図1は、プラスチック容器の内面に酸化珪素薄膜を成膜するために用いる、本発明のCDV法による酸化珪素薄膜の成膜装置の一例を示す概略説明図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a silicon oxide thin film forming apparatus according to the CDV method of the present invention used for forming a silicon oxide thin film on the inner surface of a plastic container.

この装置は、大略的には、成膜チャンバー17と、この成膜チャンバー17内に少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを供給するためのガス導入管7と、有機シリコーン化合物ガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラー11、12と、酸化力を有するガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラー13、14と、マスフローコントローラー11、12のそれぞれから送られてくる原料ガス(有機シリコーン化合物ガス)の一方だけをガス供給管7を経由して成膜チャンバー17内に供給するための切り替えバルブ15と、マスフローコントローラー13、14のそれぞれから送られてくる原料ガス(酸化力を有するガス)の一方だけをガス供給管7を経由して成膜チャンバー17内に供給するための切り替えバルブ16と、原料ガスを貯蔵しておくための原料ガス貯蔵部9、10と、複数の原料ガス輸送管19、19・・・とから構成されている。   This apparatus generally includes a film formation chamber 17, a gas introduction pipe 7 for supplying a mixed gas containing at least an organic silicone compound gas and a gas having an oxidizing power into the film formation chamber 17, and an organic silicone. A plurality of mass flow controllers 11 and 12 for supplying compound gas at a constant flow rate, a plurality of mass flow controllers 13 and 14 for supplying gas having oxidizing power at a constant flow rate, and mass flow controllers 11 and 12 respectively. Are sent from a switching valve 15 for supplying only one of the source gases (organosilicone compound gas) sent from the inside of the film forming chamber 17 via the gas supply pipe 7 and the mass flow controllers 13 and 14, respectively. Only one of the incoming raw material gases (gas having oxidizing power) passes through the gas supply pipe 7 It comprises a switching valve 16 for supplying the membrane chamber 17, source gas storage units 9, 10 for storing source gas, and a plurality of source gas transport pipes 19, 19. .

成膜チャンバー17は、内部に薄膜を成膜しようとする容器1が収容できるだけの筒状のスペースを持ち、導電性材料よりなる外部電極2と、その外部電極2の一方の開口端に配置されている天蓋3と、もう一方の開口端に配置されている底蓋5とからなると共に、底蓋5の一部には排気口4が設けられ、さらには成膜チャンバー17の内部の適正な位置には容器1を配置するための容器保持部6が絶縁体により設けられている。そして、中空管であるガス導入管7が成膜チャンバー17の内部に挿入、配置されていて、その先端の混合ガス吐出口8から少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを所定の配合比率で含む混合ガスが容器1の内部に供給されるようになっている。また、成膜チャンバー17内を真空にするため、この排気口4を介して真空ポンプ(図示せず)が設置されている。   The film forming chamber 17 has a cylindrical space that can accommodate the container 1 in which a thin film is to be formed, and is disposed at the external electrode 2 made of a conductive material and one open end of the external electrode 2. And a bottom cover 5 disposed at the other opening end, and an exhaust port 4 is provided in a part of the bottom cover 5. In the position, a container holding portion 6 for arranging the container 1 is provided by an insulator. A gas introduction tube 7 which is a hollow tube is inserted and arranged in the film forming chamber 17, and at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power are mixed from the mixed gas discharge port 8 at the tip thereof with a predetermined composition. A mixed gas contained in a ratio is supplied into the container 1. In addition, a vacuum pump (not shown) is installed through the exhaust port 4 in order to evacuate the film forming chamber 17.

このような構成の成膜装置においては、原料ガス貯蔵部9に貯蔵してある有機シリコーン化合物ガスがガス輸送管を介してマスフローコントローラー11、12へと送られ、原料ガス貯蔵部10に貯蔵してある有機シリコーン化合物ガスがガス輸送管を介してマスフローコントローラー13、14へと送られる。各マスフローコントローラー11、12、13、14は内部のバルブの開度がそれぞれ適宜のものに調整してあり、マスフローコントローラー11、12からはバルブの開度に応じた一定流量の有機シリコーン化合物ガスがガス輸送管を介して切り替えバルブ15のところまで送られ、マスフローコントローラー13、14からはバルブの開度に応じた一定流量の酸化力を有するガスがガス輸送管を介して切り替えバルブ16のところまで送られてくる。   In the film forming apparatus having such a configuration, the organosilicon compound gas stored in the source gas storage unit 9 is sent to the mass flow controllers 11 and 12 through the gas transport pipe and stored in the source gas storage unit 10. The organic silicone compound gas is sent to the mass flow controllers 13 and 14 through the gas transport pipe. Each mass flow controller 11, 12, 13, 14 has an internal valve opening adjusted to an appropriate one, and from the mass flow controllers 11, 12, an organic silicone compound gas at a constant flow rate corresponding to the valve opening is obtained. Gas having a constant flow rate of oxidizing power corresponding to the opening of the valve is sent from the mass flow controllers 13 and 14 to the switching valve 16 via the gas transport pipe. Will be sent.

すると、切り替えバルブ15ではバルブの切り替えによりマスフローコントローラー11、12の何れかから送られてくる所定流量の有機シリコーン化合物ガスの一方を、また切り替えバルブ16ではバルブの切り替えによりマスフローコントローラー13、14の何れかから送られてくる所定流量の酸化力を有するガスの一方をガス導入管7に向かって送り込むように制御される。   Then, in the switching valve 15, one of a predetermined flow rate of the organosilicon compound gas sent from either of the mass flow controllers 11, 12 by switching the valve, and in the switching valve 16, which of the mass flow controllers 13, 14 is switched by switching the valve. Control is performed so as to feed one of the gases having a predetermined flow rate of oxidizing power sent from the head toward the gas introduction pipe 7.

このような制御のもと、例えば容器1表面に、炭素原子の比率が高い組成の部分と炭素原子の比率が低い組成の部分とが層状に連続して存在するように酸化珪素薄膜を成膜するような場合には、マスフローコントローラー11の流量設定は多めにし、マスフローコントローラー12の流量設定は少なめにしておき、成膜中に切り替えバルブ15を所定のタ
イミングで瞬時に切り替えることにより、原料ガスの供給に係わるマスフローコントローラーの切り替えを行い、容器1内に供給される混合ガス中の有機シリコーン化合物ガスの配合比率を短時間で変化させ、結果として炭素原子の比率の高い組成の部分と炭素原子比率の低い組成の部分とが層状に連続して積層されてなる酸化珪素薄膜が短時間で成膜できるようになる。これは、混合ガス中の有機シリコーン化合物ガスの比率が高ければ炭素原子を多く含む組成の部分が得られ、逆に有機シリコーン化合物の比率が低ければ炭素原子の少ない部分が得られるので、酸化珪素薄膜の成膜中に有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスのガス配分比率を適宜に変えることにより、炭素原子の比率が高い組成の部分と炭素原子の比率が低い組成の部分とが層状に連続して存在する酸化珪素薄膜が形成されるという現象を利用したものである。
Under such control, for example, a silicon oxide thin film is formed on the surface of the container 1 so that a portion having a high carbon atom ratio and a portion having a low carbon atom ratio are continuously present in layers. In such a case, the flow rate setting of the mass flow controller 11 is increased, the flow rate setting of the mass flow controller 12 is decreased, and the switching valve 15 is switched instantaneously at a predetermined timing during film formation, so that Switch the mass flow controller related to the supply, change the compounding ratio of the organosilicon compound gas in the mixed gas supplied into the container 1 in a short time, and as a result, the composition part with a high carbon atom ratio and the carbon atom ratio It is possible to form a silicon oxide thin film in which a portion having a low composition is continuously laminated in a layered manner in a short time. This is because, if the ratio of the organosilicon compound gas in the mixed gas is high, a part having a composition containing a large amount of carbon atoms can be obtained, and conversely, if the ratio of the organosilicon compound is low, a part having few carbon atoms can be obtained. By appropriately changing the gas distribution ratio between the organic silicone compound gas and the gas having oxidizing power during the formation of the thin film, a portion having a high carbon atom ratio and a portion having a low carbon atom ratio are layered. This utilizes the phenomenon that a continuously existing silicon oxide thin film is formed.

したがって、成膜する酸化珪素薄膜の厚さ方向における組成を次第に変化させて成膜するには、有機シリコーン化合物ガスの流量を一定にしておいて酸化力のあるガスの流量を変化させても、あるいは酸化力のあるガスの流量を一定にしておいて有機シリコーン化合物のガス流量を変化させるようにしてもよい。   Therefore, in order to form a film by gradually changing the composition in the thickness direction of the silicon oxide thin film to be formed, even if the flow rate of the oxidizing gas is changed while the flow rate of the organosilicon compound gas is kept constant, Alternatively, the gas flow rate of the organic silicone compound may be changed while keeping the flow rate of the gas having oxidizing power constant.

実際の成膜においては、成膜チャンバー17内を一定の真空度にした後、ガス導入管の混合ガス吐出口8より混合ガスを前記したよう調整しながら供給しつつ外部電極2に高周波電力を印加し、ボトル1内のガスをプラズマ化させ、容器の内面に所定の組成部分が層状に変化して存在する酸化珪素薄膜を効率的に形成することができる。   In actual film formation, after the inside of the film formation chamber 17 is kept at a certain degree of vacuum, high-frequency power is supplied to the external electrode 2 while supplying the mixed gas from the mixed gas discharge port 8 of the gas introduction pipe while adjusting the gas as described above. When applied, the gas in the bottle 1 is turned into plasma, and a silicon oxide thin film in which a predetermined composition portion changes into a layer shape on the inner surface of the container can be efficiently formed.

この際に使用される有機シリコーン化合物ガスとしては、例えば1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等のガスの中から適宜のものを選択することができる。この中では1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンのガスが好ましい。ただし、本発明において用いることのできる有機シリコーン化合物ガスとしては、これらの有機シリコーン化合物ガスに限定されるものではなく、アミノシラン、シラザン等のガスも用いることができる。   Examples of the organic silicone compound gas used in this case include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethoxysilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, In gases such as trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane An appropriate one can be selected from the above. Of these, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, and octamethylcyclotetrasiloxane are preferred. However, the organic silicone compound gas that can be used in the present invention is not limited to these organic silicone compound gases, and gases such as aminosilane and silazane can also be used.

また、酸化力を有するガスとしてはたとえば酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、オゾン等が使用できる。以下、本発明の実施例を以下に説明する。   As the gas having oxidizing power, for example, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, ozone and the like can be used. Examples of the present invention will be described below.

図1に示す成膜装置の成膜チャンバー17に設置されている容器保持部6に、容量が500mlのポリエチレンテレフタレート製中空容器1をセットした。次に、マスフローコントローラー11(MFC11)、マスフローコントローラー12(MFC12)、マスフローコントローラー21(MFC21)の流量を表1に示すようにそれぞれ設定すると共に、切り替えバルブ15を切り替えることにより原料ガス貯蔵部9に貯蔵されているヘキサメチルジシロキサンのガスを、また切り替えバルブ16を介しては原料ガス貯蔵部10に貯蔵されている酸素ガスを、下記のようにコントロールしながら成膜チャンバー17内に供給し、酸化珪素薄膜の成膜を行った。   A hollow container 1 made of polyethylene terephthalate having a capacity of 500 ml was set in the container holding part 6 installed in the film forming chamber 17 of the film forming apparatus shown in FIG. Next, the flow rates of the mass flow controller 11 (MFC 11), the mass flow controller 12 (MFC 12), and the mass flow controller 21 (MFC 21) are set as shown in Table 1, and the switching valve 15 is switched so that the source gas storage unit 9 The stored hexamethyldisiloxane gas, and the oxygen gas stored in the source gas storage unit 10 via the switching valve 16 are supplied into the film forming chamber 17 while being controlled as follows. A silicon oxide thin film was formed.

混合ガスをガス導入管7のガス吐出口8から供給して行った成膜時間は全体で5秒間であったが、その間、ヘキサメチルジシロキサンのガスについては成膜開始から2秒間はマスフローコントローラー11(MFC11)を介して供給し、その後は切り替えバルブ15を切り替えてからマスフローコントローラー12(MFC12)を介して3秒間供給し
た。また、酸素ガスについては、切り替えバルブ16を切り替えることなくマスフローコントローラー21(MFC21)を介して5秒間の供給を行った。また、成膜時に外部電極2に印加した高周波電力は400ワットであった。
The film formation time when the mixed gas was supplied from the gas discharge port 8 of the gas introduction pipe 7 was 5 seconds in total, but during that time, the gas flow of hexamethyldisiloxane was a mass flow controller for 2 seconds from the start of film formation. 11 (MFC11), and then the switching valve 15 was switched and then supplied via the mass flow controller 12 (MFC12) for 3 seconds. In addition, oxygen gas was supplied for 5 seconds via the mass flow controller 21 (MFC 21) without switching the switching valve 16. Further, the high frequency power applied to the external electrode 2 during film formation was 400 watts.

マスフローコントローラー11(MFC11)、マスフローコントローラー21(MFC21)、マスフローコントローラー22(MFC22)の流量を表1に示すようにそれぞれ設定すると共に、切り替えバルブ15を介しては原料ガス貯蔵部9に貯蔵されているヘキサメチルジシロキサンのガスを、また切り替えバルブ16を切り替えることにより原料ガス貯蔵部10に貯蔵されている酸素ガスを、下記のようにコントロールしながらガス導入管7から成膜チャンバー17内に供給し、酸化珪素薄膜の成膜を行った。   The flow rates of the mass flow controller 11 (MFC 11), the mass flow controller 21 (MFC 21), and the mass flow controller 22 (MFC 22) are set as shown in Table 1 and stored in the source gas storage unit 9 via the switching valve 15. The oxygen gas stored in the source gas storage unit 10 is supplied from the gas introduction pipe 7 into the film forming chamber 17 while being controlled as follows by switching the gas of hexamethyldisiloxane and switching the switching valve 16. Then, a silicon oxide thin film was formed.

混合ガスをガス導入管7のガス吐出口8から供給して行った成膜時間は全体で5秒間であったが、その間、ヘキサメチルジシロキサンのガスについては切り替えバルブ15を切り替えることなくマスフローコントローラー11(MFC11)を介して5秒間の供給を行い、酸素ガスについては成膜開始から2秒間は供給せず、2秒経過後に替えバルブ16を切り替えることによりマスフローコントローラー21(MFC21)から3秒間の供給を行った。それ以外は実施例1と同様の条件であった。   The film formation time performed by supplying the mixed gas from the gas discharge port 8 of the gas introduction pipe 7 was 5 seconds as a whole. During this time, the mass flow controller was used for the hexamethyldisiloxane gas without switching the switching valve 15. 11 (MFC11) is supplied for 5 seconds, oxygen gas is not supplied for 2 seconds from the start of film formation, and the changeover valve 16 is switched after 2 seconds for 3 seconds from the mass flow controller 21 (MFC21). Supply was made. The other conditions were the same as in Example 1.

マスフローコントローラー11(MFC11)、マスフローコントローラー12(MFC12)、マスフローコントローラー22(MFC22)の流量を表1に示すようにそれぞれ設定すると共に、切り替えバルブ15を切り替えることにより原料ガス貯蔵部9に貯蔵されているヘキサメチルジシロキサンのガスを、また切り替えバルブ16を切り替えることにより原料ガス貯蔵部10に貯蔵されている酸素ガスを、下記のようにコントロールしながらガス導入管7から成膜チャンバー17内に供給し、酸化珪素薄膜の成膜を行った。   The flow rates of the mass flow controller 11 (MFC 11), the mass flow controller 12 (MFC 12), and the mass flow controller 22 (MFC 22) are set as shown in Table 1 and stored in the source gas storage unit 9 by switching the switching valve 15. The oxygen gas stored in the source gas storage unit 10 is supplied from the gas introduction pipe 7 into the film forming chamber 17 while being controlled as follows by switching the hexamethyldisiloxane gas and the switching valve 16. Then, a silicon oxide thin film was formed.

混合ガスをガス導入管7のガス吐出口8から供給して行った成膜時間は全体で5秒間であったが、その間、ヘキサメチルジシロキサンのガスについては成膜開始から2秒間はマスフローコントローラー11(MFC11)から供給し、その後に切り替えバルブ15を切り替えることによって今度はマスフローコントローラー12(MFC12)から3秒間の供給を行った。   The film formation time when the mixed gas was supplied from the gas discharge port 8 of the gas introduction pipe 7 was 5 seconds in total, but during that time, the gas flow of hexamethyldisiloxane was a mass flow controller for 2 seconds from the start of film formation. 11 (MFC11), and then the switching valve 15 is switched to supply the massflow controller 12 (MFC12) for 3 seconds.

一方、酸素ガスについては成膜開始から2秒間は供給せず、2秒経過後に替えバルブ16を切り替えることによりマスフローコントローラー22(MFC22)から3秒間の供給を行った。それ以外は実施例1と同様の条件であった。   On the other hand, oxygen gas was not supplied for 2 seconds from the start of film formation, and was supplied from the mass flow controller 22 (MFC 22) for 3 seconds by switching the replacement valve 16 after 2 seconds had elapsed. The other conditions were the same as in Example 1.

実施例1と同様の成膜装置を用い、マスフローコントローラー12(MFC12)とマスフローコントローラー22(MFC22)並びに各切り替えバルブ15、16は使用せず、マスフローコントローラー11(MFC11)とマスフローコントローラー21(MFC21)のみを使用し、マスフローコントローラー11(MFC11)からはヘキサメチルジシロキサンのガスを成膜開始から2秒間は10SCCMで供給した後、さらに3秒間は2SCCMで供給すると共に、それと同時に、マスフローコントローラー21(MFC21)からは酸素ガスを5秒間成膜チャンバー17内に供給しながら、比較のための実施例4に係る成膜を行った。マスフローコントローラー11(MFC11)における流量の制御は、流れているガス流量を測定し、その測定値を元にフィードバック制御にてマスフローコントローラー11(MFC11)のバルブの開度を調整することにより行った。   Using the same film forming apparatus as in Example 1, the mass flow controller 12 (MFC 12), the mass flow controller 22 (MFC 22), and the switching valves 15 and 16 are not used, and the mass flow controller 11 (MFC 11) and the mass flow controller 21 (MFC 21). The mass flow controller 11 (MFC11) supplied hexamethyldisiloxane gas at 10 SCCM for 2 seconds from the start of film formation and then at 2 SCCM for 3 seconds, and at the same time, the mass flow controller 21 ( While the oxygen gas was supplied from the MFC 21) into the film forming chamber 17 for 5 seconds, film formation according to Example 4 for comparison was performed. Control of the flow rate in the mass flow controller 11 (MFC11) was performed by measuring the flow rate of the flowing gas and adjusting the valve opening of the massflow controller 11 (MFC11) by feedback control based on the measured value.

以上のようにしてなされた実施例1乃至4に係る成膜によって得られた酸化珪素薄膜中の炭素、珪素、酸素の合計の原子数の中の炭素原子の比率を厚み方向で測定した。結果を図2に示す。実施例1〜3に係る酸化珪素薄膜は、ヘキサメチルジシロキサンのガスの流量を変化させた時点から薄膜中の炭素原子の比率が厚み方向にガス流量の変化に対応して急激に変化していたが、実施例4に係る酸化珪素薄膜は、ヘキサメチルジシロキサンのガスの流量を切り替えに伴って急激に変化するのではなく、なだらかに変化しているだけであった。   The ratio of carbon atoms in the total number of atoms of carbon, silicon, and oxygen in the silicon oxide thin film obtained by the film formation according to Examples 1 to 4 performed as described above was measured in the thickness direction. The results are shown in FIG. In the silicon oxide thin films according to Examples 1 to 3, the ratio of carbon atoms in the thin film changed rapidly in response to the change in gas flow rate from the time when the gas flow rate of hexamethyldisiloxane was changed. However, the silicon oxide thin film according to Example 4 did not change abruptly as the gas flow rate of hexamethyldisiloxane was changed, but only changed gently.

Figure 2006111949
Figure 2006111949

本発明のCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置の一例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows an example of the film-forming apparatus of the silicon oxide thin film by CVD method of this invention. 各実施例における酸化珪素薄膜の厚さ方向における炭素原子の配分比率と膜厚の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the distribution ratio of the carbon atom in the thickness direction of the silicon oxide thin film in each Example, and the relationship of a film thickness.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・容器
2・・・外部電極
3・・・天蓋
4・・・排気口
5・・・底蓋
6・・・容器保持部品
7・・・ガス導入管
8・・・混合ガス吐出口
9、10・・・原料ガス貯蔵部
11、12、13、14・・・マスフローコントローラー
15、16・・・切り替えバルブ
17・・・成膜チャンバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container 2 ... External electrode 3 ... Canopy 4 ... Exhaust port 5 ... Bottom cover 6 ... Container holding component 7 ... Gas introduction pipe 8 ... Mixed gas discharge port 9, 10 ... Raw material gas storage 11, 12, 13, 14 ... Mass flow controllers 15, 16 ... Switching valve 17 ... Deposition chamber

Claims (4)

少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、有機シリコーン化合物ガスを定流量で供給するためのマスフローコントローラーを複数個有し、かつこれらのマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置。   An apparatus for forming a silicon oxide thin film on the surface of a container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing a gas distribution ratio, the organosilicon compound A plurality of mass flow controllers for supplying gas at a constant flow rate, and a constant flow rate organosilicon compound gas sent from one of these mass flow controllers can be supplied into the film forming chamber. An apparatus for forming a silicon oxide thin film by a CVD method, characterized in that a switching valve is provided. 少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、酸化力を有するガスを定流量で供給するためのマスフローコントローラーを複数個有し、かつこれらのマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置。   An apparatus for forming a silicon oxide thin film on the surface of a container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing the gas distribution ratio. A plurality of mass flow controllers for supplying the gas having a constant flow rate, and a gas having a constant flow oxidizing power sent from one of these mass flow controllers can be supplied into the film forming chamber. An apparatus for forming a silicon oxide thin film by a CVD method, characterized in that a switching valve is provided for the purpose of CVD. 少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための装置であって、有機シリコーン化合物ガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーと酸化力を有するガスを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーを有し、かつ複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブと複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを成膜チャンバー内に供給できるようにするための切り替えバルブが設置されていることを特徴とするCVD法による酸化珪素薄膜の成膜装置。   An apparatus for forming a silicon oxide thin film on the surface of a container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organosilicon compound gas and a gas having an oxidizing power while changing a gas distribution ratio, the organosilicon compound It has a plurality of mass flow controllers for supplying gas at a constant flow rate and a plurality of mass flow controllers for supplying gas having oxidizing power at a constant flow rate, and is sent from one of the plurality of mass flow controllers. A gas having a constant flow rate of oxidizing power sent from one of a plurality of mass flow controllers and a switching valve for enabling a constant flow rate of organosilicon compound gas to be supplied into the film forming chamber. A switching valve is installed to enable supply to the film formation chamber. Film forming apparatus of the silicon oxide film by CVD that. 少なくとも有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスを含む混合ガスを用いてガスの配分比率を変化させながらCVD法により容器の表面に酸化珪素薄膜を成膜するための成膜方法において、有機シリコーン化合物ガスと酸化力を有するガスのそれぞれを定流量で供給するための複数個のマスフローコントローラーのそれぞれから送られてくるガス流量を個別に設定すると共に、複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の有機シリコーン化合物ガス及び/または複数個のマスフローコントローラーの内の一つから送られてくる定流量の酸化力を有するガスを切り替えバルブの切り替えにより成膜チャンバー内に選択して供給することにより、混合ガスの配分比率を変化させながら酸化珪素薄膜を成膜するようにしたことを特徴とする酸化珪素薄膜の成膜方法。   In a film forming method for forming a silicon oxide thin film on the surface of a container by a CVD method using a mixed gas containing at least an organic silicone compound gas and a gas having oxidizing power while changing the gas distribution ratio, A gas flow rate is individually set from each of a plurality of mass flow controllers for supplying a gas and a gas having oxidizing power at a constant flow rate, and is sent from one of the plurality of mass flow controllers. A constant flow rate organosilicon compound gas and / or a constant flow rate oxidizing gas sent from one of a plurality of mass flow controllers is selected in the deposition chamber by switching the switching valve. By supplying the silicon oxide thin film, the distribution ratio of the mixed gas is changed. Method of forming a silicon oxide thin film characterized in that there was Unishi.
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