JP2773893B2 - 混合物薄膜形成装置 - Google Patents
混合物薄膜形成装置Info
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- JP2773893B2 JP2773893B2 JP1071293A JP7129389A JP2773893B2 JP 2773893 B2 JP2773893 B2 JP 2773893B2 JP 1071293 A JP1071293 A JP 1071293A JP 7129389 A JP7129389 A JP 7129389A JP 2773893 B2 JP2773893 B2 JP 2773893B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、混合物薄膜形成装置に関し、例えば酸化
物高温超電導薄膜のように、比較的高温でガス化する原
料を用いて薄膜形成を実現する装置に関するものであ
る。
物高温超電導薄膜のように、比較的高温でガス化する原
料を用いて薄膜形成を実現する装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 従来、この種の装置として、例えば特公昭64−2668号
公報に示されているように、150〜200℃の高温になって
ガス化する原料を用いた場合、熱伝導ロス等により冷却
部分に原料が析出する現象が発生することが指摘されて
いる。この文献では、反応管へのガス導入部を問題に
し、ガス導入部の熱伝導ロスによる冷却を防ぐ方法につ
いて提案されている。このように単一原料を用いる場合
には、このガス導入部までのガス経路は簡単であり、ガ
ス導入部以外、温度に対してそれほど注意を払う必要は
生じなかった。
公報に示されているように、150〜200℃の高温になって
ガス化する原料を用いた場合、熱伝導ロス等により冷却
部分に原料が析出する現象が発生することが指摘されて
いる。この文献では、反応管へのガス導入部を問題に
し、ガス導入部の熱伝導ロスによる冷却を防ぐ方法につ
いて提案されている。このように単一原料を用いる場合
には、このガス導入部までのガス経路は簡単であり、ガ
ス導入部以外、温度に対してそれほど注意を払う必要は
生じなかった。
一方、GaAs薄膜形成用に代表される化合物薄膜形成装
置は、例えば特開昭63−90121号公報に示されているよ
うに、そのガス供給系のガス経路は非常に複雑である。
このような、複雑な経路をとる理由は次のようなもので
ある。
置は、例えば特開昭63−90121号公報に示されているよ
うに、そのガス供給系のガス経路は非常に複雑である。
このような、複雑な経路をとる理由は次のようなもので
ある。
即ち、固体原料を用いてその昇華してガス化したもの
を反応ガスとして使用する場合、そのガスの供給量をマ
スフローコントローラ等で制御されたキャリヤガスと呼
ばれる不活性ガスの流量で制御する。従って、実質の反
応ガスを制御するためには、一定のキャリアガス体積に
含まれる反応ガス量を一定に保つ必要がある。このため
には、固体から昇華して発生するガス量の経時変化をな
くすことが重要であり、そのために、昇華槽内のガス圧
力を一定に保つような工夫がなされている。
を反応ガスとして使用する場合、そのガスの供給量をマ
スフローコントローラ等で制御されたキャリヤガスと呼
ばれる不活性ガスの流量で制御する。従って、実質の反
応ガスを制御するためには、一定のキャリアガス体積に
含まれる反応ガス量を一定に保つ必要がある。このため
には、固体から昇華して発生するガス量の経時変化をな
くすことが重要であり、そのために、昇華槽内のガス圧
力を一定に保つような工夫がなされている。
また、昇華槽にキャリアガスを導入する瞬間のいわゆ
る非定常時には、昇華の状態が不安定であるので、反応
室を通らない、いわゆる捨てラインを持ち、初期には反
応ガスを捨てラインに流し、定常状態に達してから始め
て反応ガスを反応室へ導入する方法が一般的である。ま
た、このような昇華性固体原料を２種類以上用いる場合
には、そのガスの切換えが損失時間なく瞬時に行なえる
ように、ブロックバルブと呼ばれるデッドスペースの小
さな一体型選択バルブを用いて行なれるようになり、安
定なガス供給が実現されるようになってきた。
る非定常時には、昇華の状態が不安定であるので、反応
室を通らない、いわゆる捨てラインを持ち、初期には反
応ガスを捨てラインに流し、定常状態に達してから始め
て反応ガスを反応室へ導入する方法が一般的である。ま
た、このような昇華性固体原料を２種類以上用いる場合
には、そのガスの切換えが損失時間なく瞬時に行なえる
ように、ブロックバルブと呼ばれるデッドスペースの小
さな一体型選択バルブを用いて行なれるようになり、安
定なガス供給が実現されるようになってきた。
上記のような従来の化合物薄膜形成装置は、室温にお
いて充分蒸気圧のとれる、例えばトリメチルガリウムの
ような昇華性原料等を用いる時を念頭において開発され
てきており、供給系、特に昇華槽以外の部分の温度制御
については、それほど注意が払われていなかった。
いて充分蒸気圧のとれる、例えばトリメチルガリウムの
ような昇華性原料等を用いる時を念頭において開発され
てきており、供給系、特に昇華槽以外の部分の温度制御
については、それほど注意が払われていなかった。
一方、最近発見された酸化物高温超電導体の薄膜形成
用の原料は、室温付近では殆んどガス化せず、ガス化す
るためには、100℃もしくはそれ以上の温度を必要とす
る。従って、このような原料をガスとして安定に反応室
へ供給するためには、その供給系がガス化温度以上に保
持されている必要があるばかりでなく、そのガス化温度
は原料によって違い、それぞれの原料を適当なガス圧が
取れる温度に独立に制御し、かつ従来のように安定なガ
ス供給を実現する必要がある。
用の原料は、室温付近では殆んどガス化せず、ガス化す
るためには、100℃もしくはそれ以上の温度を必要とす
る。従って、このような原料をガスとして安定に反応室
へ供給するためには、その供給系がガス化温度以上に保
持されている必要があるばかりでなく、そのガス化温度
は原料によって違い、それぞれの原料を適当なガス圧が
取れる温度に独立に制御し、かつ従来のように安定なガ
ス供給を実現する必要がある。
従って、化合物薄膜形成装置においては、昇華槽ばか
りでなく、昇華槽以外の供給系部分もきっちりと温度制
御をする必要がある。
りでなく、昇華槽以外の供給系部分もきっちりと温度制
御をする必要がある。
しかし、バルブ、特に一体型バルブと単なる配管部分
との熱容量差は大きく、例えば両者を同一制御するとそ
こで大きな温度差が生じ、供給系内に制御不能な温度分
布が生じ、供給系内で析出が生じる等により、安定なガ
ス供給ができないという問題点があった。
との熱容量差は大きく、例えば両者を同一制御するとそ
こで大きな温度差が生じ、供給系内に制御不能な温度分
布が生じ、供給系内で析出が生じる等により、安定なガ
ス供給ができないという問題点があった。
この発明は上記のような従来のものの問題点に鑑みて
なされたもので、高温でガス化する原料を用いる場合で
も安定なガス供給ができる混合物薄膜形成装置を提供す
ることを目的としている。
なされたもので、高温でガス化する原料を用いる場合で
も安定なガス供給ができる混合物薄膜形成装置を提供す
ることを目的としている。
この発明に係る混合物薄膜形成装置は、異なる温度
（T1,T2）でそれぞれガス化する異なる原料を用いる混
合物薄膜形成装置において、温度制御（T1）された、第
１の原料を入れた第１の昇華槽と、温度制御（T2）され
た、第１の原料ガスを引き出す第１導出管と、上記第１
昇華槽とは別個に温度制御（T3）された、第２の原料を
入れた第２昇華槽と、上記第２昇華槽とは別個に温度制
御（T4）された、第２の原料ガスを引き出す第２導出管
と、それぞれのガス量を制御する第1,第２の流量制御部
と、それぞれ引き出された原料ガスを混合する、独立に
温度制御（T5）されたガス混合部を有するガス供給系
と、混合されたガスが析出することのないように独立に
温度制御（T6）されたガス輸送系と、輸送されてきたガ
スから薄膜を堆積させる反応室および排気系とを備え、
T1＜T3＜T5≦T6かつT2＜T4≦T5≦T6かつT1≠T2を満足す
るように温度制御状態が設定されていることを特徴とす
るものである。
（T1,T2）でそれぞれガス化する異なる原料を用いる混
合物薄膜形成装置において、温度制御（T1）された、第
１の原料を入れた第１の昇華槽と、温度制御（T2）され
た、第１の原料ガスを引き出す第１導出管と、上記第１
昇華槽とは別個に温度制御（T3）された、第２の原料を
入れた第２昇華槽と、上記第２昇華槽とは別個に温度制
御（T4）された、第２の原料ガスを引き出す第２導出管
と、それぞれのガス量を制御する第1,第２の流量制御部
と、それぞれ引き出された原料ガスを混合する、独立に
温度制御（T5）されたガス混合部を有するガス供給系
と、混合されたガスが析出することのないように独立に
温度制御（T6）されたガス輸送系と、輸送されてきたガ
スから薄膜を堆積させる反応室および排気系とを備え、
T1＜T3＜T5≦T6かつT2＜T4≦T5≦T6かつT1≠T2を満足す
るように温度制御状態が設定されていることを特徴とす
るものである。
この発明におけるガス供給系では、それぞれの昇華
槽，導出管，およびガス混合部を独立に温度制御するよ
うな構成を採ったので、供給系内に制御不可能な温度分
布が生じることをなくすように作用する。また、ガス化
温度の低い原料を用いる第１の昇華槽および第１の導出
管は、ガス混合部まで適切な温度勾配が形成できるよう
に作用する。
槽，導出管，およびガス混合部を独立に温度制御するよ
うな構成を採ったので、供給系内に制御不可能な温度分
布が生じることをなくすように作用する。また、ガス化
温度の低い原料を用いる第１の昇華槽および第１の導出
管は、ガス混合部まで適切な温度勾配が形成できるよう
に作用する。
以下、この発明の実施例を図について説明する。図面
は本発明の一実施例による混合物薄膜形成装置を示し、
図において、１は第１の昇華槽、２は第２の昇華槽、３
は第１のガスを導出する第１導出管、４は第２導出管、
５はガス混合部、６は混合されたガスを輸送する輸送
系、７は反応室、８は排気系、9,10はそれぞれ第１の昇
華槽，第２の昇華槽に入っている、例えばY3（C11H
19O2）2,Cu2（C11H19O2）２等の原料より発生するガス
の供給量を制御するガス流量制御部、11〜16はそれぞれ
独立に動作する温度調整部を示す。またA,Bはそれぞれ
ガス化温度T1,T2（T1＜T2）の第1,第２の原料を示す。
は本発明の一実施例による混合物薄膜形成装置を示し、
図において、１は第１の昇華槽、２は第２の昇華槽、３
は第１のガスを導出する第１導出管、４は第２導出管、
５はガス混合部、６は混合されたガスを輸送する輸送
系、７は反応室、８は排気系、9,10はそれぞれ第１の昇
華槽，第２の昇華槽に入っている、例えばY3（C11H
19O2）2,Cu2（C11H19O2）２等の原料より発生するガス
の供給量を制御するガス流量制御部、11〜16はそれぞれ
独立に動作する温度調整部を示す。またA,Bはそれぞれ
ガス化温度T1,T2（T1＜T2）の第1,第２の原料を示す。
次に動作について説明する。流動制御部９によって流
量制御されたキャリアガスは温度制御部11でT1に温度制
御された第１の昇華槽１に入り、ここで中に入っている
第１の原料Ａのガス化成分を引きつれて温度制御部13に
よってT3（T1＜T3）に温度調整された第１導出管３に運
びこまれ、さらに温度制御部15によってT5（T3＜T5）に
温度調整されたガス混合部５に達する。
量制御されたキャリアガスは温度制御部11でT1に温度制
御された第１の昇華槽１に入り、ここで中に入っている
第１の原料Ａのガス化成分を引きつれて温度制御部13に
よってT3（T1＜T3）に温度調整された第１導出管３に運
びこまれ、さらに温度制御部15によってT5（T3＜T5）に
温度調整されたガス混合部５に達する。
同じように、流量制御部10によって流量調整されたキ
ャリアガスは温度制御部12でT2（T1＜T2）に調整された
第２の昇温槽２でその中に入っている第２の原料Ｂのガ
ス化成分を引きつれて温度制御部14でT4（T2≦T4≦T5）
に温度調整された第２の導出管４を経てガス混合部５に
達する。
ャリアガスは温度制御部12でT2（T1＜T2）に調整された
第２の昇温槽２でその中に入っている第２の原料Ｂのガ
ス化成分を引きつれて温度制御部14でT4（T2≦T4≦T5）
に温度調整された第２の導出管４を経てガス混合部５に
達する。
ガス混合部５に達した２つのガスはここで混合され
て、温度制御部16でT6（T5≦T6）に温度調整されたガス
輸送系６を経て反応室７に送られ、反応室でシリコンウ
エハ,MgO,YsZ等の基板7a上に所定の混合物膜を形成した
後、残さガスが排気系８を経て排ガス処理設備に送られ
る。
て、温度制御部16でT6（T5≦T6）に温度調整されたガス
輸送系６を経て反応室７に送られ、反応室でシリコンウ
エハ,MgO,YsZ等の基板7a上に所定の混合物膜を形成した
後、残さガスが排気系８を経て排ガス処理設備に送られ
る。
このように、ガス化温度の高い（T2）原料Ｂが通ると
ころの第２導出管4,ガス混合部5,ガス輸送系６の温度は
それぞれT4,T5,T6とT2以上の温度に調整できるので、途
中で析出したりすることはない。又、ガス化温度の低い
（T1）原料Ａは高い温度（T5）に調整されたガス混合部
５に行く前にT1とT5との間の温度（T3）に調整できる第
１導出管３を通るので、T5とT1との温度差が大きくても
安定な温度分布を形成できる。
ころの第２導出管4,ガス混合部5,ガス輸送系６の温度は
それぞれT4,T5,T6とT2以上の温度に調整できるので、途
中で析出したりすることはない。又、ガス化温度の低い
（T1）原料Ａは高い温度（T5）に調整されたガス混合部
５に行く前にT1とT5との間の温度（T3）に調整できる第
１導出管３を通るので、T5とT1との温度差が大きくても
安定な温度分布を形成できる。
又、ガス混合部がそのガス混合を十分に行なうため、
あるいは、いわゆるガスの捨てラインを持つガス選択機
能を有するために、熱容量が大きい物を使用していて
も、ここを単独で温度調整しているので、温度調整不良
等の問題が発生する心配もない。
あるいは、いわゆるガスの捨てラインを持つガス選択機
能を有するために、熱容量が大きい物を使用していて
も、ここを単独で温度調整しているので、温度調整不良
等の問題が発生する心配もない。
なお、上記実施例においては、２つの昇華性原料を用
いているが、３つ以上の系においても同様な考えで実施
することができる。
いているが、３つ以上の系においても同様な考えで実施
することができる。
また、温度ブロックの構成は基本的なものだけを示し
ており、例えば途中の配管が複雑もしくは昇華槽とガス
混合部の温度差が大きくて、導出管部分を２分以上して
制御する必要があるような場合にはそれを妨げるもので
はない。
ており、例えば途中の配管が複雑もしくは昇華槽とガス
混合部の温度差が大きくて、導出管部分を２分以上して
制御する必要があるような場合にはそれを妨げるもので
はない。
また、例えば図中の導出管４と輸送系６とが熱容量が
ほぼ等しく、かつ設定温度も同じ場合に、その温度制御
部のコントローラや検出部を兼用することを妨げるもの
ではない。
ほぼ等しく、かつ設定温度も同じ場合に、その温度制御
部のコントローラや検出部を兼用することを妨げるもの
ではない。
また、キャリアガスの流量調整でガス流量を制御せ
ず、昇華槽から出てきたガスを直接制御するような昇華
槽と導出管との間に流量制御部があるようなタイプで
も、それぞれの流量制御部を独立の温度制御ブロックと
考えれば、適用可能である。
ず、昇華槽から出てきたガスを直接制御するような昇華
槽と導出管との間に流量制御部があるようなタイプで
も、それぞれの流量制御部を独立の温度制御ブロックと
考えれば、適用可能である。
更に、ガス混合部が、反応ガスを反応室へ輸送する出
口と、反応ガスを排気系へ直接輸送する出口とを持ち、
かつそれぞれ引き出された原料ガスを混合して反応室へ
輸送したり、第１のガスのみを反応室へ輸送し、第２の
ガスは直接排気系へ輸送したりする選択機能を持つもの
で構成することにより、反応中に混合状態を変え、性質
の異なった層状混合物も形成可能なように構成してもよ
いことは言うまでもない。、なお、この場合選択機能部
は熱容量が大きくなるので別途温度制御する必要があ
る。
口と、反応ガスを排気系へ直接輸送する出口とを持ち、
かつそれぞれ引き出された原料ガスを混合して反応室へ
輸送したり、第１のガスのみを反応室へ輸送し、第２の
ガスは直接排気系へ輸送したりする選択機能を持つもの
で構成することにより、反応中に混合状態を変え、性質
の異なった層状混合物も形成可能なように構成してもよ
いことは言うまでもない。、なお、この場合選択機能部
は熱容量が大きくなるので別途温度制御する必要があ
る。
以上のように、この発明に係る混合物薄膜形成装置に
よれば、ガス供給系の温度制御を、ガスの経路に合わせ
てブロックに分け、それぞれ独立に温度制御が可能な構
成を採ったので、ガス化温度の違う２種類の原料を用い
ても、その供給系の途中で析出したりすることなく、安
定に混合ガスを供給できるようになり、その結果、反応
室において再現性良く、所望の混合薄膜ガスが形成でき
る効果がある。
よれば、ガス供給系の温度制御を、ガスの経路に合わせ
てブロックに分け、それぞれ独立に温度制御が可能な構
成を採ったので、ガス化温度の違う２種類の原料を用い
ても、その供給系の途中で析出したりすることなく、安
定に混合ガスを供給できるようになり、その結果、反応
室において再現性良く、所望の混合薄膜ガスが形成でき
る効果がある。
図面はこの発明の一実施例による混合物薄膜形成装置を
示すブロック構成図である。 図において、1,2は昇華槽、3,4は導出管、５はガス混合
部、６は輸送系、７は反応室、８はガス輸送系、9,10は
ガス流量調整部、11〜16は温度調整部である。
示すブロック構成図である。 図において、1,2は昇華槽、3,4は導出管、５はガス混合
部、６は輸送系、７は反応室、８はガス輸送系、9,10は
ガス流量調整部、11〜16は温度調整部である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 39/24 Ｈ０１Ｌ 39/24 Ｂ // Ｈ０１Ｂ 12/06 Ｈ０１Ｂ 12/06 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C01B 13/14 H01B 13/00,12/06 H01L 39/24,21/205 C04B 41/87
Claims (1)
- 【請求項１】異なる温度（T1,T2）でそれぞれガス化す
る異なる原料を用いる混合物薄膜形成装置において、 温度制御（T1）された、第１の原料を入れた第１の昇華
槽と、 温度制御（T2）された、第１の原料ガスを引き出す第１
導出管と、 上記第１昇華槽とは別個に温度制御（T3）された、第２
の原料を入れた第２昇華槽と、 上記第２昇華槽とは別個に温度制御（T4）された、第２
の原料ガスを引き出す第２導出管と、 それぞれのガス量を制御する第1,第２の流量制御部と、 それぞれ引き出された原料ガスを混合する、独立に温度
制御（T5）されたガス混合部を有するガス供給系と、 混合されたガスが析出することのないように独立に温度
制御（T6）されたガス輸送系と、 輸送されてきたガスから薄膜を堆積させる反応室および
排気系とを備え、 T1＜T3＜T5≦T6かつ T2＜T4≦T5≦T6かつ T1≠T2 を満足するように温度制御状態が設定されていることを
特徴とする混合物薄膜形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1071293A JP2773893B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 混合物薄膜形成装置 |
| US07/801,627 US5186120A (en) | 1989-03-22 | 1991-12-04 | Mixture thin film forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1071293A JP2773893B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 混合物薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250977A JPH02250977A (ja) | 1990-10-08 |
| JP2773893B2 true JP2773893B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=13456490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1071293A Expired - Lifetime JP2773893B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 混合物薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773893B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4236324C1 (ja) * | 1992-10-28 | 1993-09-02 | Schott Glaswerke, 55122 Mainz, De | |
| DE10005820C1 (de) * | 2000-02-10 | 2001-08-02 | Schott Glas | Gasversorungsvorrichtung für Precursoren geringen Dampfdrucks |
| US7651583B2 (en) * | 2004-06-04 | 2010-01-26 | Tokyo Electron Limited | Processing system and method for treating a substrate |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1071293A patent/JP2773893B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02250977A (ja) | 1990-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |