JP3391829B2 - Chemical vapor deposition method and apparatus using liquid raw material - Google Patents

Chemical vapor deposition method and apparatus using liquid raw material

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置又は光磁気デ
ィスク等の記憶装置或いはフラットパネルディスプレイ
等に用いられる金属膜、半導体膜或いは絶縁膜等の各種
堆積膜を形成する為の化学気相堆積法及び装置に関し、
特に液体状の原料を用いる化学気相堆積法及び装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to chemical vapor deposition for forming various deposited films such as metal films, semiconductor films or insulating films used in storage devices such as semiconductor devices or magneto-optical disks, or flat panel displays. Regarding law and equipment,
In particular, it relates to a chemical vapor deposition method and apparatus using a liquid raw material.

【0002】[0002]

【背景技術の説明】化学気相堆積法(CVD法)やその
為の装置(CVD装置)を用いて形成する堆積膜には、
大きく分類すると金属膜、半導体膜及び絶縁膜の3つが
ある。
Description of the Background Art A deposited film formed using a chemical vapor deposition method (CVD method) or an apparatus therefor (CVD apparatus) is
There are three major categories: metal film, semiconductor film, and insulating film.

【0003】この中で、まず半導体膜の場合には欠陥が
少なく均一な膜が得られる成膜法が望まれている。一
方、絶縁膜においては均一な膜が望まれるのは勿論であ
るが、加えて段差被覆性に優れた成膜方法が望まれる。
なぜなら多くの絶縁膜は集積回路(IC)における配線
間の絶縁や凹凸のある表面の保護に用いられるからであ
る。
Among them, in the case of a semiconductor film, first of all, there is a demand for a film forming method capable of obtaining a uniform film with few defects. On the other hand, it is needless to say that a uniform film is desired for the insulating film, but in addition, a film forming method excellent in step coverage is desired.
This is because many insulating films are used for insulation between wirings in an integrated circuit (IC) and protection of a surface having irregularities.

【0004】更に、金属膜の場合も上述した絶縁膜同様
に均一性と段差被覆性に優れた成膜方法が望まれる。金
属膜はIC配線材料に多く採用されるが、この場合は、
絶縁膜に形成されたコンタクトホールやスリーホールと
呼ばれる開孔を介して上下の配線を接続する為に開孔に
おける段差被覆性が要求されるからである。
Further, also in the case of a metal film, a film forming method which is excellent in uniformity and step coverage like the above-mentioned insulating film is desired. Metal films are often used for IC wiring materials. In this case,
This is because step coverage in the openings is required to connect the upper and lower wirings through the openings called contact holes and three holes formed in the insulating film.

【0005】こうしたCVD法に用いられるCVD装置
の従来例を図8に模式的に示す。
A conventional example of a CVD apparatus used for such a CVD method is schematically shown in FIG.

【0006】図8において、403は石英管等で形成さ
れた反応室であり、内部には成膜すべき基板409を複
数配置し支持する基板ホルダー410が複数設けられて
いる。
In FIG. 8, reference numeral 403 is a reaction chamber formed of a quartz tube or the like, and a plurality of substrate holders 410 for arranging and supporting a plurality of substrates 409 to be film-formed are provided therein.

【0007】又、408は排気管であり、メカニカルブ
ースターポンプ等からなる主ポンプ404と、ロータリ
ーポンプ等からなる補助ポンプ405に接続されてお
り、ここから反応室403内を排気する。
An exhaust pipe 408 is connected to a main pump 404 such as a mechanical booster pump and an auxiliary pump 405 such as a rotary pump, and exhausts the reaction chamber 403 from here.

【0008】一方、ガスの供給系としては、液体原料を
バブリングする為のバブリング機構付のボンベ(バブラ
ー)402、バブリング用のキャリアガスを導入する為
のガス管406、弁401、反応室403内に気化した
原料を導入する為のガス管407が設けられている。
On the other hand, as a gas supply system, a cylinder (bubbler) 402 with a bubbling mechanism for bubbling a liquid raw material, a gas pipe 406 for introducing a carrier gas for bubbling, a valve 401, and a reaction chamber 403. A gas pipe 407 for introducing the vaporized raw material is provided.

【0009】このような従来のCVD装置では、最も一
般的な成膜を行う限りは充分な性能を発揮するものの、
最近要求される微細加工や大面積化に優れたCVD法に
は適さないことがある。
Although such a conventional CVD apparatus exhibits sufficient performance as long as the most general film formation is performed,
It may not be suitable for the CVD method which has recently been required for fine processing and large area.

【0010】即ち、いかなるCVD法にも適用できると
いう汎用性に乏しい一面があった。
That is, there is a general lack of versatility that it can be applied to any CVD method.

【0011】この問題につき一例を挙げて説明する。An example of this problem will be described.

【0012】最近、VLSIやULSIと呼ばれる高い
集積度の半導体装置の配線材料にスパッタリング法では
なくCVD法を用いたアルミニウムが注目されている。
特に有機化合物として有機アルミニウムを使用したCV
D法では、絶縁物と導電体の間で、堆積条件が大きく異
なり、導電体又は半導体上のみにアルミニウムを堆積さ
せる選択堆積が可能ということが報告されるようになっ
た。この、アルミニウムの選択堆積は、微細な集積回路
を作製する場合、極めて有用なもので、特に、開孔の深
さ−穴径比(アスペクト比)が1を越えるような場合
は、代替技術のスパッタリング法では実現できないよう
な、アルミニウムの配線を可能にしている。スパッタリ
ング法で、開孔のアスペクト比が大きくなった場合、何
故断線するかについて図9を用いて説明する。図9で、
201は単結晶シリコン基体、202は二酸化硅素等の
絶縁膜、203はアルミニウム等の配線材料である。
Recently, attention has been paid to aluminum using a CVD method instead of a sputtering method as a wiring material of a highly integrated semiconductor device called VLSI or ULSI.
Especially CV using organoaluminum as organic compound
It has been reported that in the D method, the deposition conditions greatly differ between the insulator and the conductor, and selective deposition in which aluminum is deposited only on the conductor or the semiconductor is possible. This selective deposition of aluminum is extremely useful when manufacturing a fine integrated circuit, and is an alternative technique when the depth-hole diameter ratio (aspect ratio) exceeds 1, in particular. It enables aluminum wiring that cannot be realized by the sputtering method. The reason why the wire breaks when the aspect ratio of the opening is increased by the sputtering method will be described with reference to FIG. In Figure 9,
Reference numeral 201 is a single crystal silicon substrate, 202 is an insulating film such as silicon dioxide, and 203 is a wiring material such as aluminum.

【0013】(a)はアスペクト比が小さい場合の配線
の様子を示しており、(b)はアスペクト比が1を越え
る大きい場合の配線の様子を示している。
(A) shows the state of wiring when the aspect ratio is small, and (b) shows the state of wiring when the aspect ratio exceeds 1 and is large.

【0014】上記スパッタリング法では凹部204や空
隙205が形成されるのに対して、図9の(C)に示さ
れているようにCVD法による選択体積では、開孔中に
完全にアルミニウム303が充填され、断線する確率は
極めて低くなる。
While the recesses 204 and the voids 205 are formed by the above-mentioned sputtering method, as shown in FIG. 9C, in the selected volume by the CVD method, aluminum 303 is completely contained in the opening. The probability of being filled and breaking is extremely low.

【0015】ここで、301はシリコン基板、302は
二酸化硅素等絶縁膜、303はCVD法によって堆積さ
せたアルミニウム等の金属材料、304はスパッタ法も
しくはCVD法によって堆積させたアルミニウムの配線
である。
Here, 301 is a silicon substrate, 302 is an insulating film such as silicon dioxide, 303 is a metal material such as aluminum deposited by a CVD method, and 304 is an aluminum wiring deposited by a sputtering method or a CVD method.

【0016】このように、微細な半導体装置の配線の作
製方法を図8のCVD装置で行う場合には水素等のキャ
リアガスCGSを減圧弁401で減圧し、バブラー40
2に輸送する。アルミニウムの選択堆積が可能な材料ガ
スとしては、ジメチルアルミニウムハイドライド(DM
AH)やトリイソブチルアルミニウム(TIBA)など
常温で液体状態になっているものが多い。そのためバブ
ラー402内で発泡を生じさせる工程即ちバブリングが
行われ、キャリアガスとDMAH等有機アルミニウムの
飽和蒸気とからなる混合ガスが反応室403内に導入さ
れることになる。混合ガスは、加熱された半導体基体4
09上で、熱分解し、該基体との表面反応によりアルミ
ニウムが基体上に堆積される。
As described above, when the fine semiconductor device wiring is manufactured by the CVD apparatus shown in FIG. 8, the carrier gas CGS such as hydrogen is decompressed by the decompression valve 401 and the bubbler 40 is depressurized.
Transport to 2. As a material gas capable of selectively depositing aluminum, dimethyl aluminum hydride (DM
Many of them are in a liquid state at room temperature, such as AH) and triisobutylaluminum (TIBA). Therefore, a step of causing foaming in the bubbler 402, that is, bubbling is performed, and a mixed gas composed of a carrier gas and a saturated vapor of organic aluminum such as DMAH is introduced into the reaction chamber 403. The mixed gas is the heated semiconductor substrate 4
On 09, pyrolysis occurs and aluminum is deposited on the substrate by surface reaction with the substrate.

【0017】そして反応室403での末反応ガスは、主
ポンプ404及び補助ポンプ405を用いて外部に排気
される。
The unreacted reaction gas in the reaction chamber 403 is exhausted to the outside by using the main pump 404 and the auxiliary pump 405.

【0018】しかしながら、安定して選択堆積が行われ
ていた実験用のCVD装置を量産用のCVD装置に移行
するなどといった装置環境の変更があると、今まで得ら
れていた選択性が失われる等の問題が生じることがあっ
た。
However, if there is a change in the equipment environment such as a change from the experimental CVD apparatus in which stable selective deposition is carried out to the mass production CVD apparatus, the selectivity obtained up to now is lost. Such problems may occur.

【0019】このことは金属膜のみならず、半導体膜に
おいては欠陥の増加、絶縁膜では段差被覆性の低下等が
生じるという事態になる。
This means that not only the metal film but also the semiconductor film will have more defects and the insulating film will have lower step coverage.

【0020】本発明者らの知見によれば詳しい理由は後
述するが従来のCVD装置の構成では次のような点に汎
用性を乏しくする原因があることが判明した。
According to the knowledge of the present inventors, although the detailed reason will be described later, it has been found that the conventional CVD apparatus has the following reasons that make versatility poor.

【0021】1つは、原料となる液状の化合物とその他
のガスとの混合比の制御性が良くないということであ
る。
One is that the controllability of the mixing ratio of the liquid compound as the raw material and the other gas is not good.

【0022】2つ目は、バブラー近傍の温度変化によっ
て化合物の混合化が変わってしまうということである。
The second is that the mixing of compounds is changed by the temperature change near the bubbler.

【0023】3つ目は、バブラー中の残量によって、化
合物の混合比が変わってしまうということである。
Thirdly, the mixing ratio of the compounds changes depending on the remaining amount in the bubbler.

【0024】(発明の目的)本発明の目的は、環境条件
の変化や操作パラメータの変化が存在しても、安定して
良質の堆積膜を形成することのできる化学気相堆積法及
び装置を提供することにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition method and apparatus capable of stably forming a high-quality deposited film even in the presence of changes in environmental conditions and operating parameters. To provide.

【0025】本発明の別の目的は操作性、量産性に優
れ、製造する各種デバイスの製造コストを低くできる化
学気相堆積法及び装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition method and apparatus which are excellent in operability and mass productivity and can reduce the manufacturing cost of various devices to be manufactured.

【0026】本発明の更に別の目的は、大面積に亘って
均一で且つ望ましくない欠陥が少なく、段差被覆性に優
れた堆積膜を形成することのできる化学気相堆積法及び
装置を提供することにある。本発明の目的を達成する為
の構成は、反応室と、該反応室内を排気する排気手段
と、該反応室内に基体を保持する為の基体保持手段と、
該反応室内に原料ガスを導入する導入手段と、を具備す
る化学気相堆積装置において、前記導入手段は、液体状
の原料物質の供給量を所望の量に設定する第1の設定手
段と、該第1の設定手段より下流側に設けられ液体状の
原料物質を気化させる気化器と、該気化器より上流側に
設けられ該気化器内に導入する前記原料物質とは異なる
ガスの量を所望の量に設定する第2の設定手段と、該気
化器内に配された気化した原料物質と前記ガスとの混合
ガスを反応室に導入する開孔を有する板状部材と、該気
化器内に原料物質を液滴として噴射する噴射手段と、を
有しており、該板状部材には該気化器内の温度を一定に
保つ為の発熱体が設けられていることを特徴とする化学
気相堆積装置である。
Still another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition method and apparatus capable of forming a deposited film which is uniform over a large area and has few undesirable defects and excellent step coverage. Especially. The structure for achieving the object of the present invention is: a reaction chamber, an exhaust unit for exhausting the reaction chamber, and a substrate holding unit for holding a substrate in the reaction chamber,
In a chemical vapor deposition apparatus comprising: an introduction unit that introduces a raw material gas into the reaction chamber, the introduction unit includes a first setting unit that sets a supply amount of a liquid source material to a desired amount, A vaporizer provided downstream of the first setting means for vaporizing a liquid raw material and a vaporizer provided upstream of the vaporizer and introduced into the vaporizer have different gas amounts. Second setting means for setting a desired amount, a plate-shaped member having an opening for introducing a mixed gas of the vaporized raw material and the gas arranged in the vaporizer into the reaction chamber, and the vaporizer And a jetting means for jetting the raw material as droplets therein, and the plate member is provided with a heating element for keeping the temperature inside the vaporizer constant. It is a chemical vapor deposition apparatus.

【0027】又、本発明の目的を達成する別の構成は、
反応室と、該反応室を排気する排気手段と、該反応室内
に基体を保持する為の基体保持手段と、該反応室内に原
料ガスを導入する導入手段と、を有する装置を用いて該
基体上に薄膜を堆積させる化学気相堆積法において、原
料物質を液体状態で計量した後、気化器内に液滴として
供給し、該原料物質とは異なるガスを計量した後、該気
化器内に供給し、該気化器内で液滴状の原料物質を加熱
された板状部材に接触させて気化させると共に該ガスと
混合し、該気化器内の混合ガスを該板状部材に設けられ
た開孔を介して該反応室に導入することを特徴とする化
学気相堆積法である。
Another structure for achieving the object of the present invention is as follows.
A reaction chamber, using an exhaust means for exhausting the reaction chamber, a substrate holding means for holding a substrate in the reaction chamber, and introducing means for introducing a material gas into the reaction chamber, the device having the
In a chemical vapor deposition method that deposits a thin film on a substrate,
The liquid substance is weighed in liquid state, and then it is dropped into the vaporizer as droplets.
After supplying and measuring a gas different from the raw material,
Supply into the vaporizer and heat the raw material in droplet form in the vaporizer
And vaporize it by contacting with the plate member
The mixed gas in the vaporizer is mixed and provided in the plate member.
To the reaction chamber through an open hole
It is a science vapor deposition method.

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】以下、本発明の実施例について述べる前
に、本発明をなすにあたり、見い出された技術事項につ
いて説明する。
Before describing the embodiments of the present invention, the technical matters found in the present invention will be described below.

【0031】例えば、DMAHと水素とを用いたCVD
法により選択堆積を行なう場合に、開孔の形成された絶
縁膜を有する半導体基体表面上では次の2の反応が進行
し得る。 2Al(CH32H+H2→2Al+4CH4…(1) 2Al(CH32H→2Al+2CH4+C26
(2)
For example, CVD using DMAH and hydrogen
When selective deposition is carried out by the method, the following 2 reactions may proceed on the surface of the semiconductor substrate having the insulating film having the openings. 2Al (CH 3 ) 2 H + H 2 → 2Al + 4CH 4 (1) 2Al (CH 3 ) 2 H → 2Al + 2CH 4 + C 2 H 6 ...
(2)

【0032】この場合、反応が(1)のように進行すれ
ば、半導体表面と絶縁体表面との間における選択性が確
保される。しかしながら(2)のような単純な熱分解反
応が進行すると、半導体と絶縁体間で選択性が完全には
得られないことがある。この原因は、混合ガス中のDM
AHと水素のモル比率が堆積状態に対して重大な影響を
与えていることである。
In this case, if the reaction proceeds as in (1), the selectivity between the semiconductor surface and the insulator surface is secured. However, if the simple thermal decomposition reaction as in (2) proceeds, the selectivity between the semiconductor and the insulator may not be completely obtained. The cause is DM in the mixed gas
That is, the molar ratio of AH and hydrogen has a significant influence on the deposition state.

【0033】この問題を避けるためには、水素を過剰に
混入すれば良いかと思われたが、水素をある量を越えて
過剰に供給すると、反応室での反応が供給律速状態に陥
入り「開孔の口径によって堆積速度が異なる。」「アル
ミニウムの埋込み形状が図10に示すようにファセット
面を持つような形になり、平坦な埋込みをそ外する。」
などの問題点が出てくる。結局、DMAHと水素との混
合比を最適に制御しないと、半導体製造業者としての商
業的成功に結び付くCVD法にはならない。以下、最適
な混合比について検討してみる。
In order to avoid this problem, it seems that it is sufficient to mix hydrogen in excess. However, if hydrogen is supplied in excess over a certain amount, the reaction in the reaction chamber falls into a supply rate-determining state. The deposition rate varies depending on the aperture diameter. "" The aluminum embedding shape has a facet surface as shown in FIG. 10, and the flat embedding is removed. "
There are problems such as. After all, unless the mixing ratio of DMAH and hydrogen is optimally controlled, a CVD method that leads to commercial success as a semiconductor manufacturer cannot be achieved. The optimum mixing ratio will be examined below.

【0034】DMAHと水素の場合におけるモル混合比
はバブラーの出口におけるDMAHの飽和蒸気圧と水素
の分圧との比で決定される。即ち、
The molar mixing ratio in the case of DMAH and hydrogen is determined by the ratio of the saturated vapor pressure of DMAH and the partial pressure of hydrogen at the bubbler outlet. That is,

【0035】[0035]

【外1】 DMAHは温度で一意的に決まってしまい、室温では高々
1〜2torr程度である。
[Outer 1] P DMAH is uniquely determined by the temperature, and is about 1 to 2 torr at room temperature.

【0036】[0036]

【外2】 は減圧弁で制御できるが、制御精度は減圧弁の精度によ
ってほぼ決る。PDMAH
[Outside 2] Can be controlled by the pressure reducing valve, but the control accuracy is almost determined by the accuracy of the pressure reducing valve. P DMAH and

【0037】[0037]

【外3】 の比を数倍に制御したい場合に、[Outside 3] If you want to control the ratio of

【0038】[0038]

【外4】 は〜10torr程度となり、減圧弁は数torr単位
の圧力を制御する必要がある。しかしながら現在の減圧
弁の技術では、これは非常に困難である。
[Outside 4] Is about 10 torr, and the pressure reducing valve needs to control the pressure in several torr units. However, with current pressure reducing valve technology, this is very difficult.

【0039】上記(3)のように、モル混合比はPDMAH
によって変わるが、PDMAHは単に飽和蒸気圧なので温度
によって変わってしまう。DMAHの飽和蒸気圧の温度
依存性を図11に示す。
As in (3) above, the molar mixing ratio is P DMAH
It depends on the temperature, because P DMAH is just saturated vapor pressure. FIG. 11 shows the temperature dependence of the saturated vapor pressure of DMAH.

【0040】このように、PDMAHは温度に対して指数的
に変化する。一方、水素は室温で気体なので温度変化で
Thus, P DMAH changes exponentially with temperature. On the other hand, hydrogen is a gas at room temperature, so temperature changes

【0041】[0041]

【外5】 は指数的に変化しない。つまり、バブラー近傍の温度変
化で、モル混合比が大きく変化することになる。
[Outside 5] Does not change exponentially. In other words, the molar mixing ratio changes greatly with changes in temperature near the bubbler.

【0042】又、バブラー出口での水素分圧Also, the hydrogen partial pressure at the bubbler outlet

【0043】[0043]

【外6】 は、バブラー入口の水素圧力と一致せず、[Outside 6] Does not match the hydrogen pressure at the bubbler inlet,

【0044】[0044]

【外7】 なる関係がある。ここで、[Outside 7] There is a relationship. here,

【0045】[0045]

【外8】 ρ:有機金属の比重 h:バブリングノズルの口からボンベ液面までの距離 c:圧力換算定数 この場合レギュレータで制御できる変数は[Outside 8] ρ: Specific gravity of organic metal h: Distance from bubbling nozzle port to cylinder liquid level c: Pressure conversion constant In this case, the variable that can be controlled by the regulator is

【0046】[0046]

【外9】 のみだが、装置使用に従い、hの値は小さくなるので、[Outside 9] However, since the value of h becomes smaller as the device is used,

【0047】[0047]

【外10】 は変化していく。この結局[Outside 10] Is changing. After all this

【0048】[0048]

【外11】 を一定に保つには[Outside 11] To keep constant

【0049】[0049]

【外12】 をバブラー内の液残留によって補正してやる必要があ
る。しかしながら、これは装置構成上大きな困難を伴う
技術である。以上詳述したように、従来のCVD法装置
では広いはん用性と最適の堆積条件を得るためには、原
料ガスの制御性が充分なものとはいい難かったである。
[Outside 12] Needs to be corrected by the liquid remaining in the bubbler. However, this is a technique with great difficulty in terms of device configuration. As described above in detail, it has been difficult to say that the conventional CVD method has sufficient controllability of the raw material gas in order to obtain wide versatility and optimum deposition conditions.

【0050】本発明によれば、有機金属などの常温で液
体状態にある原料物質を、液体状態の段階で計量して供
給量を制御した後、振動子やベンチュリ手段などを用い
て粒子又は気化させ、反応前に加熱して、反応室に気体
として送り込む構成にすることにより、原料物質の飽和
蒸気圧の変動に影響されることなく、高精度でキャリア
ガスや他の反応ガスとの混合比を制御することが可能と
なる。
According to the present invention, a raw material such as an organic metal which is in a liquid state at room temperature is metered in a liquid state and the supply amount is controlled, and thereafter, particles or vaporized by using a vibrator or a venturi means. By heating it before the reaction and feeding it into the reaction chamber as a gas, the mixing ratio with the carrier gas or other reaction gas can be accurately measured without being affected by the fluctuation of the saturated vapor pressure of the raw material. Can be controlled.

【0051】本発明によれば、これにより、あらゆるC
VD法が適切に行われるようになる。
According to the invention, this allows any C
The VD method can be performed properly.

【0052】金属膜以外では、例えば化合物半導体の場
合には元素の組成比を良好にコントロールでき均一な半
導体膜やハンドギャップの制御された半導体膜の形成が
容易になる。又、絶縁膜の場合には、SixOyやSi
xNyにおけるxやyの制御が容易になり、誘電率が均
一な大面積の膜が容易に形成できるようになる。
Other than the metal film, for example, in the case of a compound semiconductor, the composition ratio of elements can be well controlled, and a uniform semiconductor film or a semiconductor film with a controlled hand gap can be easily formed. In the case of an insulating film, SixOy or Si
It is easy to control x and y in xNy, and it is possible to easily form a large-area film having a uniform dielectric constant.

【0053】しかも、大量の原料輸送が可能となり、大
面積の基板や多数の基板上への均一な膜の形成が高堆積
速度で容易に行われるようになる。
In addition, a large amount of raw material can be transported, and a uniform film can be easily formed on a large area substrate or a large number of substrates at a high deposition rate.

【0054】(好適な実施態様の説明)本発明の好適な
実施態様は原料物質を液体状態で計量し、所望の混合比
を得る為の原料物質の供給量を所望の量に設定すべく制
御する制御手段と、該制御手段より下流側即ち反応室側
に設けられた気化手段と、を導入手段として有するCV
D装置、及び該装置を用いて、原料物質液体状態で計量
して、供給量を所望の量に設定した後、該気化手段内に
導入してほぼ100%気化させるものである。
(Description of preferred embodiments) In a preferred embodiment of the present invention, the raw materials are metered in a liquid state and controlled so as to set the supply amount of the raw materials to obtain a desired mixing ratio to a desired amount. CV having, as introduction means, a control means for controlling and a vaporization means provided on the downstream side of the control means, that is, on the reaction chamber side
The apparatus D and the apparatus are used to measure the raw material liquid in a liquid state, set the supply amount to a desired amount, and then introduce the same into the vaporizing means to vaporize it to almost 100%.

【0055】そして、本発明に用いられるCVD用の原
料物質としては、CVD装置の使用環境において液体の
ものが用いられる。より好ましくは、常圧常温(例えば
10〜30℃)において液体のものである。
As the CVD source material used in the present invention, a liquid material is used in the environment in which the CVD apparatus is used. More preferably, it is a liquid at normal pressure and normal temperature (for example, 10 to 30 ° C.).

【0056】具体的にはトリメリルアルミニウム(TM
A)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブ
チルアルミニウム(TiBA)、ジメチルアルミニウム
ハイドライド(DMAH)、ジエチルアルミニウムハイ
ドライド(DEAH)、モノメチルアルミニウムハイド
ライド(MMAH)、トリエチルインジウム(TEI
n)、トリメチルインジウム(TMIn)、トリエチル
ガリウム(TEGa)、トリメチルガリウム(TMG
a)、ジメチル亜鉛(DMZn)トリクロールシラン
(SiHCl3)、シリコンテトラクロライド(SiC
4)、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)、
フルオロトリエトキララン(FOTES)、POC
3、BBr3、Sn(CH34等が挙げられる。
Specifically, trimeryl aluminum (TM
A), triethyl aluminum (TEA), triisobutyl aluminum (TiBA), dimethyl aluminum hydride (DMAH), diethyl aluminum hydride (DEAH), monomethyl aluminum hydride (MMAH), triethyl indium (TEI).
n), trimethylindium (TMIn), triethylgallium (TEGa), trimethylgallium (TMG)
a), dimethylzinc (DMZn) trichlorosilane (SiHCl 3 ), silicon tetrachloride (SiC
l 4 ), tetraethyl orthosilicate (TEOS),
Fluorotrietoxylan (FOTES), POC
l 3, BBr 3, Sn ( CH 3) 4 and the like.

【0057】とりわけ、有機金属化合物は常温常圧下に
おける蒸気圧が比較的低く大量輸送が難しいので、本発
明によるCVD法に好適に用いられる。
In particular, the organometallic compound has a relatively low vapor pressure at room temperature and atmospheric pressure and is difficult to mass-transport, so that it is preferably used in the CVD method according to the present invention.

【0058】そして上記原料物質と混合される反応ガス
としてはH2,O3,NH3,NO,N2等があり、必要に
応じてAr等の不活性ガスが用いられる。
H 2 , O 3 , NH 3 , NO, N 2 and the like are used as the reaction gas mixed with the above-mentioned raw material, and an inert gas such as Ar is used if necessary.

【0059】勿論、化合物膜の形成や導電型の制御を行
う場合には周知のドーピング用ガス例えばPH3,As
3,BF3,B26,SiH4,Si26が併せて用い
られる。
Of course, when forming a compound film or controlling the conductivity type, well-known doping gases such as PH 3 and As are used.
H 3 , BF 3 , B 2 H 6 , SiH 4 , and Si 2 H 6 are used together.

【0060】本発明により形成される堆積膜は、金属膜
としてのAl,In,Ga,Zn,Sn等化合物半導体
膜としてのGaAs,GaAlAs,InP,ZnS
e,ZnSeTe等、Si,SiGe又、酸化膜として
のSiO,SiON,SnO,InSnO,ZnO,Z
nAlO,室化膜としてのInN,AlN,SiN,B
N等である。
The deposited film formed by the present invention includes Al, In, Ga, Zn, Sn as a metal film, GaAs, GaAlAs, InP, ZnS as a compound semiconductor film.
e, ZnSeTe, etc., Si, SiGe, or SiO, SiON, SnO, InSnO, ZnO, Z as an oxide film
nAlO, InN, AlN, SiN, B as a chambering film
N, etc.

【0061】又、液体状の原料物質を複数種類用いる場
合、例えばTMGとTMAとを用いてGaAlAs膜を
形成するような場合には、制御手段と気化手段とをそれ
ぞれ2つづつ一つの反応室に対して設けることにより、
GaAlAs膜のような化合物の組成比を精密に制御す
ることができる。
When a plurality of liquid source materials are used, for example, when a GaAlAs film is formed using TMG and TMA, two control means and two vaporization means are provided in each reaction chamber. By providing for
It is possible to precisely control the composition ratio of a compound such as a GaAlAs film.

【0062】次に、本発明に用いられる気化手段のより
好ましい構成について説明する。気化手段に導入されて
きた液体状の原料物質は気化手段でほぼ100%気化さ
せることが望ましく、その為にはまず液体を液滴(ここ
で言う液滴とはミストのような液体の微粒子をも含む)
としての気化手段の気化室内に導入する。
Next, a more preferable structure of the vaporizing means used in the present invention will be described. It is desirable that the liquid source material introduced into the vaporizing means is vaporized by the vaporizing means to be almost 100%. For that purpose, first, the liquid is made into liquid droplets (the liquid droplets referred to here are fine particles of liquid such as mist). Also included)
It is introduced into the vaporizing chamber of the vaporizing means.

【0063】又、気化手段においては原料ガスの流れる
方向に沿って気化室内の圧力が段階的に又は連続的に低
くなることが望ましい。
Further, in the vaporizing means, it is desirable that the pressure in the vaporizing chamber be lowered stepwise or continuously along the flow direction of the raw material gas.

【0064】更には、気化室の温度を反応室内の基板温
度より低く且つ気化手段までの液体状の原料物質の供給
系の温度より高い温度に保つことが望ましい。
Furthermore, it is desirable to keep the temperature of the vaporization chamber at a temperature lower than the substrate temperature in the reaction chamber and higher than the temperature of the liquid source material supply system up to the vaporization means.

【0065】更に別の気化手段としては、液体状の原料
物質を液滴化して気化を促進するものであって、微細な
開口より加圧された液体状の原料物質を噴射させる噴射
ヘッドや可変ベンチュリ機構等の液体噴射手段が挙げら
れる。可変ベンチュリ機構の場合は原料物質の供給量を
液体の状態で計量し制御する制御手段を兼ねている。
As still another vaporizing means, a liquid source material is made into liquid droplets to promote vaporization, and a jet head or a variable head for jetting the liquid source material pressurized from a fine opening is used. A liquid ejecting means such as a venturi mechanism may be used. In the case of the variable venturi mechanism, it also serves as control means for measuring and controlling the supply amount of the raw material substance in a liquid state.

【0066】気化器内で圧力差ないしは圧力勾配を作り
出す為には圧力変更手段としてのガスの流路に開孔を有
する板状部材を少なくとも1枚配することにより該開孔
を通じてガスが反応室内に導入されるように構成するこ
とが望ましい。そして板状部材を複数配置してには開孔
の口径が上流側から下流側に向かうにつれて小さくなる
ように設計すればなお好ましいものとなる。
In order to create a pressure difference or a pressure gradient in the vaporizer, at least one plate-shaped member having an opening is arranged in the gas flow passage as the pressure changing means, and the gas is supplied through the opening to the reaction chamber. It is desirable to be configured so as to be introduced into. It is even more preferable to arrange a plurality of plate-like members so that the aperture diameter becomes smaller from the upstream side toward the downstream side.

【0067】一方、気化器内のガスの温度を一定に保つ
ように、気化器には加熱手段を設けることが望ましい。
このような加熱手段としては発熱抵抗体やランプ等があ
り、それらは気化器の内側又は外側に設けられる。とり
わけ気化器内のガスの強度を均一にする為には気化器内
部に発熱体を設けることが最適である。
On the other hand, it is desirable to provide heating means in the vaporizer so as to keep the temperature of the gas in the vaporizer constant.
Examples of such heating means include a heating resistor and a lamp, which are provided inside or outside the vaporizer. Especially, in order to make the strength of the gas in the vaporizer uniform, it is optimal to provide a heating element inside the vaporizer.

【0068】上述した圧力条件や温度条件は用いる原料
物質や装置の規模の大小に応じて適宜設定される為に、
液体噴射手段や圧力変更手段及び加熱手段を適宜組み合
わせて気化手段を構成することが望ましい。
Since the above-mentioned pressure conditions and temperature conditions are appropriately set according to the raw materials used and the scale of the apparatus,
It is desirable to configure the vaporizing means by appropriately combining the liquid ejecting means, the pressure changing means and the heating means.

【0069】そして、CVD装置が複雑な構成となるこ
とをできるだけ避けたい場合には加熱手段の構成を工夫
することが望ましい。なぜなら液体噴射手段や圧力変更
手段として精密な制御を行う為には装置構成が大がかり
なものになる為である。逆に、加熱手段は発熱体と温度
センサーとの配置と、発熱量の制御のみでかなり広範囲
にしかも精密に制御できる。
If it is desired to avoid the CVD apparatus from having a complicated structure, it is desirable to devise the structure of the heating means. This is because the device configuration becomes large in order to perform precise control as the liquid ejecting unit and the pressure changing unit. On the contrary, the heating means can be controlled in a fairly wide range and precisely only by arranging the heating element and the temperature sensor and controlling the calorific value.

【0070】具体的には、圧力変更手段としての板状部
材に発熱体を設け板状部材の面内温度分布が均一になる
ようにする。板状部材の開孔付近では圧力差により温度
が変動し易い為に開孔近くに発熱体を配置する。
Specifically, a heating element is provided on the plate member as the pressure changing means so that the in-plane temperature distribution of the plate member becomes uniform. Since the temperature tends to fluctuate near the opening of the plate member due to the pressure difference, the heating element is arranged near the opening.

【0071】更に、後述する実施例のように複数の板状
部材と液体噴射手段と組み合わせる場合には少なくとも
最も上流側の液体噴射口に近い位置にある板状部材に発
熱体を設けるようにする。なぜなら、原料物質が最も多
く気化し、他のガスと初めて混合される位置での温度制
御が重要だからである。
Further, when a plurality of plate-like members and liquid ejecting means are combined as in the embodiment described later, at least the plate-like member closest to the upstream liquid ejecting port is provided with the heating element. . This is because it is important to control the temperature at the position where most of the raw material is vaporized and mixed with other gas for the first time.

【0072】各位置の温度即ち、基板表面温度(Tsu
b)、液体状原料物質の供給系の温度(Tspy)、気
化器内の板状部材の温度(Teva)が具体的には Tsub>Teva>Tspy となるように温度条件を設定する。
The temperature at each position, that is, the substrate surface temperature (Tsu
b) The temperature condition is set so that the temperature (Tspy) of the liquid source material supply system and the temperature (Teva) of the plate-shaped member in the vaporizer are specifically Tsub>Teva> Tspy.

【0073】本発明に用いられる反応室は、石英等の絶
縁性反応管或いは金属製の反応管により形成でき、反応
管は内部に1つ以上の被成膜基体を収容できるものが用
いられる。
The reaction chamber used in the present invention can be formed by an insulating reaction tube such as quartz or a reaction tube made of metal, and the reaction tube is one that can accommodate one or more substrates for film formation therein.

【0074】又、排気手段としては、メカニカルブース
ターポンプ、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ
分子ポンプ等が単独或いは適宜組み合わせられて用いら
れる。
As the exhaust means, a mechanical booster pump, a rotary pump, an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, etc. may be used alone or in combination.

【0075】又、基体は反応室内に基板保持手段によ
り、被成膜面を上向き、下向き、横向き又は斜め上方或
いは斜め下方に向けて保持される。
Further, the substrate is held in the reaction chamber by the substrate holding means with the film formation surface facing upward, downward, sideways or diagonally upward or diagonally downward.

【0076】以上のようにして構成されるCVD装置に
対して後述するガス導入手段を付設すればよい。
A gas introducing means, which will be described later, may be attached to the CVD apparatus configured as described above.

【0077】[0077]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は本発明の実施例1によるCVD装置
を示す模式図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

【0078】101は液体状の原料物質を収容する容器
であり、一方の導管はArやN2 等の加圧用のガスを封
入したボンベ114に圧力コントローラー116を介し
て接続されている。
Reference numeral 101 denotes a container for containing a raw material substance in a liquid state, and one of the conduits is connected to a cylinder 114 containing a pressurizing gas such as Ar or N 2 through a pressure controller 116.

【0079】他方の導管は液体流量を検知して流量を高
精度で制御できる制御器102を介して反応室106の
上流側に接続されている。
The other conduit is connected to the upstream side of the reaction chamber 106 via a controller 102 capable of detecting the liquid flow rate and controlling the flow rate with high accuracy.

【0080】反応室106の上流側には別に気体流量制
御器としてのマスフローコントローラ103を介して、
ガスボンベ113に接続されている。
On the upstream side of the reaction chamber 106, a mass flow controller 103 as a gas flow rate controller is separately provided,
It is connected to the gas cylinder 113.

【0081】更に反応室106の上流側には加熱手段が
設けられており、該加熱手段は穴の開いた石英板109
と、加熱器105と加熱コントローラ115とを含んで
いる。そして、反応室106内は基板107を複数保持
する基板ホルダー108が設けられている。ここで基板
ホルダー108は基板107を加熱する為の抵抗加熱器
を含んでいる。
Further, a heating means is provided on the upstream side of the reaction chamber 106, and the heating means is a quartz plate 109 having a hole.
And a heater 105 and a heating controller 115. A substrate holder 108 that holds a plurality of substrates 107 is provided in the reaction chamber 106. Here, the substrate holder 108 includes a resistance heater for heating the substrate 107.

【0082】反応室106の下流側には排気装置112
が設けられており、原料物質の供給量と排気量とを制御
することにより反応室内部を所望の圧力に保持する。
An exhaust device 112 is provided downstream of the reaction chamber 106.
Is provided, and the inside of the reaction chamber is maintained at a desired pressure by controlling the supply amount and the exhaust amount of the raw material.

【0083】図2は図1の反応室106の上流側の気化
器(エバポレーター部)を拡大した模式図であり、複数
の開口120が設けられた石英板109が複数並んで配
されている。その上流には液体原料物質の導入手段とし
ての、ピエゾ振動子104が設けられた導入ヘッド12
1が配設されている。図3は該導入ヘッド121の模式
的断面図である。
FIG. 2 is an enlarged schematic view of the vaporizer (evaporator portion) on the upstream side of the reaction chamber 106 of FIG. 1, in which a plurality of quartz plates 109 having a plurality of openings 120 are arranged side by side. An introduction head 12 provided with a piezo oscillator 104 as an introduction means of the liquid source material upstream thereof.
1 is provided. FIG. 3 is a schematic sectional view of the introduction head 121.

【0084】ガラス製の導入管118は、接続体117
によって反応室106の上流の壁122に接続されてい
る。そのまわりには、ピエゾ振動子104が設けられ、
駆動回路111からのパルス信号電圧により振動する。
供給量が制御されつつ高圧で供給されてきた液体原料物
質は開口部123より吐出されて吐出途中でピエゾ振動
子104より受けた振動エネルギーにより液滴に分断さ
れる。この原理は周知のインクジェット技術と同様であ
る。
The glass introducing tube 118 is connected to the connecting member 117.
Is connected to the upstream wall 122 of the reaction chamber 106. A piezo oscillator 104 is provided around it,
It vibrates by the pulse signal voltage from the drive circuit 111.
The liquid source material, which is supplied at a high pressure while the supply amount is controlled, is ejected from the opening 123 and is divided into droplets by the vibration energy received from the piezoelectric vibrator 104 during the ejection. This principle is similar to the well-known inkjet technology.

【0085】こうして噴射された原料物質の液滴は、加
熱器105により加熱され、更には石英板109に当た
って気化する。加熱温度や石英板109と開口123の
距離や位置、またはボンベ113より導入されるガスの
圧力や流量は、最も効率よく液滴が気化するように調整
される。又、119はオペレーションパネル、メモリー
及びマイクロコンピュータを含む制御回路であり、液体
流量制御器102、マスフローコントローラー103、
加熱コントローラー115の動作を制御する。従って、
操作者はこの制御回路119を操作することにより最適
の堆積条件を容易に設定することができる。
The droplets of the raw material substance thus ejected are heated by the heater 105 and further hit the quartz plate 109 to be vaporized. The heating temperature, the distance and position between the quartz plate 109 and the opening 123, and the pressure and flow rate of the gas introduced from the cylinder 113 are adjusted so that the droplets are vaporized most efficiently. Reference numeral 119 is a control circuit including an operation panel, a memory, and a microcomputer, which includes a liquid flow rate controller 102, a mass flow controller 103,
It controls the operation of the heating controller 115. Therefore,
The operator can easily set the optimum deposition conditions by operating the control circuit 119.

【0086】又本実施例では気化手段の構成要素として
使用した石英板109の替わりに、絶縁性のセラミック
板も使用できる。
Further, in this embodiment, an insulating ceramic plate can be used instead of the quartz plate 109 used as a constituent element of the vaporizing means.

【0087】又本実施例では、液体原料の圧送にガスを
使用したが、マイクロポンプの使用も可能である。
Further, in this embodiment, gas was used for the pressure feed of the liquid raw material, but it is also possible to use a micro pump.

【0088】(実施例2)図4は本発明の実施例2によ
るCVD装置を示す模式図である。反応室5内の基板の
配置や排気装置は図1に示したものと同じである。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic view showing a CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The arrangement of the substrates in the reaction chamber 5 and the exhaust device are the same as those shown in FIG.

【0089】キャリアガス2はマスフローコントローラ
21及びバルブ22を経て、ガス導入管23へ送られる
様配管されている。液状の原料物質11はタンク1に収
容されており、タンク上部の一端はガス導入管23のベ
ンチュリ前へ開口して下部の一端はガス導入管23のベ
ンチュリ部分へ開口し、原料を噴出するスロート32を
形成している。ガス導入管には液体状の原料物質の供給
量制御手段と原料ガスの導入手段とを兼ねる絞りベンチ
ュリ3が設けられており、絞り弁31と絞り調整機構3
3とで構成される。
The carrier gas 2 is piped so as to be sent to the gas introduction pipe 23 via the mass flow controller 21 and the valve 22. The liquid source material 11 is contained in the tank 1. One end of the upper part of the tank is opened to the front of the venturi of the gas introduction pipe 23 and one end of the lower part is opened to the venturi part of the gas introduction pipe 23 to eject the raw material. 32 is formed. The gas introduction pipe is provided with a throttling venturi 3 which serves both as a supply amount control means of liquid raw material and a raw material gas introducing means, and a throttle valve 31 and a throttle adjusting mechanism 3
3 and 3.

【0090】以上の構成により、キャリアガスはガス導
入管23に送られた後、絞り弁31により流路をせばめ
られ、導入管23内の圧力に対し、スロート部の圧力が
下がり、圧力差ΔPを生ずる。この圧力差により、原料
11は吸引され、スロート32部より液滴状となって噴
出しキャリアガスとの混合ガスが形成される。
With the above structure, the carrier gas is sent to the gas introducing pipe 23, and then the flow path is narrowed by the throttle valve 31, so that the pressure in the throat portion is reduced with respect to the pressure in the introducing pipe 23, and the pressure difference ΔP. Cause Due to this pressure difference, the raw material 11 is sucked, becomes droplets from the throat 32 portion, and is jetted to form a mixed gas with the carrier gas.

【0091】ここで、ρc 、ρs をそれぞれキャリアガ
ス及び原料の比重、Acをベンチュリ部のキャリアガス
流路の開口面積、Asをスロート部原料流路の開口面
積、又hを原料の液面高さとスロート先端高さの差、と
すると、ベルヌーイの定理によりキャリアガス流量Gc
と原料流量Gsとの混合比Rは次の様になる。
Here, ρ c and ρ s are the specific gravities of the carrier gas and the raw material, Ac is the opening area of the carrier gas flow passage in the venturi portion, As is the opening area of the throat raw material flow passage, and h is the liquid of the raw material. If the difference between the surface height and the height of the throat tip is, the carrier gas flow rate Gc is determined by Bernoulli's theorem.
The mixing ratio R of the raw material flow rate Gs is as follows.

【0092】[0092]

【外13】 [Outside 13]

【0093】ここでCc及びCsはキャリアガス及び原
料の流量係数と呼ばれるもので、それぞれのレイノルズ
数及び流路形状などによる定数である。従って液面高さ
の差h0であれば、混合比RはRocAc/Asとな
り流路の面積比、すなわち、メカニカルな絞り調整機構
33のみにより安定して制御可能となる。
Here, Cc and Cs are called flow coefficients of the carrier gas and the raw material, and are constants depending on the Reynolds number and the shape of the channel. Accordingly, if the difference h ~ 0 of liquid level, the mixing ratio R is RocAc / As next flow area ratio, i.e., a stable controllable only by mechanical aperture adjustment mechanism 33.

【0094】一方流量はキャリアガスのマスフローコン
トローラ21で制御可能となる。
On the other hand, the flow rate can be controlled by the mass flow controller 21 for the carrier gas.

【0095】液滴状原料と、キャリアガスとの混合ガス
は図4のエバポレータ部4に送られる。エバポレータ4
はガス流を整流するための複数の板41と加熱機構42
とで構成される。
The mixed gas of the droplet-shaped raw material and the carrier gas is sent to the evaporator section 4 of FIG. Evaporator 4
Is a plurality of plates 41 and a heating mechanism 42 for rectifying the gas flow.
Composed of and.

【0096】板は図5に示す様に多数の貫通孔を配置し
た石英板或いは絶縁性セラミック等を配置したものであ
る。このエバポレータ4で、混合ガスは加熱され、原料
が気化し、整流されて、反応室5へ均一に原料が輸送さ
れる、エバポレータの加熱温度は飽和蒸気圧の大きなな
るべく高温で、かつ原料の熱分解温度より低いことが望
ましい。反応室5は、やはり加熱機構6を有し、基板
(不図示)が配置され、基板表面にて原料は熱分解し、
堆積膜を堆積させる。また反応室は前述したようにメカ
ニカルブースタポンプ、ロータリーポンプ等により排気
される。
As shown in FIG. 5, the plate is a quartz plate having a large number of through holes, an insulating ceramic, or the like. In the evaporator 4, the mixed gas is heated, the raw material is vaporized and rectified, and the raw material is uniformly transported to the reaction chamber 5. The heating temperature of the evaporator is as high as possible in which the saturated vapor pressure is high, and the heat of the raw material is high. It is preferably lower than the decomposition temperature. The reaction chamber 5 also has a heating mechanism 6, a substrate (not shown) is arranged, and the raw material is thermally decomposed on the surface of the substrate,
Deposit a deposited film. The reaction chamber is evacuated by the mechanical booster pump, the rotary pump, etc. as described above.

【0097】(実施例3)図6は本発明の実施例3によ
るCVD装置を説明する為の模式図であり、図4に示し
た実施例2における原料ガスを導入する部分の構成を更
に改良したものである。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a CVD apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and further improves the structure of the portion for introducing the source gas in Embodiment 2 shown in FIG. It was done.

【0098】実施例2と異なる部分についてのみ詳述す
る。
Only the part different from the second embodiment will be described in detail.

【0099】本実施例は前述の実施例2に液面制御方法
を採用したもので、原料タンク1中にフロート13を設
けてある。フロート13はニードルバルブ12に連結し
て居り、液面の高低によりニードルバルブの開度が制御
される。原料11はニードルバルブを通じてタンクへ導
入される。本例ではフロート等の可動部が多く、発塵が
問題となり易いために、摩擦部の少ない例えば、電気的
接点による液面センサーや光学式の液面センサーと電磁
バルブ等の組み合わせにより、液面制御を行うことも可
能である。
In this embodiment, the liquid level control method is adopted in the above-mentioned second embodiment, and the float 13 is provided in the raw material tank 1. The float 13 is connected to the needle valve 12, and the opening of the needle valve is controlled by the height of the liquid surface. The raw material 11 is introduced into the tank through a needle valve. In this example, there are many moving parts such as floats, and dust generation is likely to be a problem.Therefore, there are few friction parts.For example, by combining a liquid level sensor with electrical contacts or an optical liquid level sensor with an electromagnetic valve, the liquid level It is also possible to control.

【0100】以上の方法により、さらに混合比の制御性
が良くなる。
By the above method, the controllability of the mixing ratio is further improved.

【0101】(実施例4)本実施例は図2や図5に示し
たエバポレータ部を改良したものであり、均一な温度分
布をもつガス流を形成することのできる構成である。
(Embodiment 4) This embodiment is an improvement of the evaporator portion shown in FIGS. 2 and 5, and has a structure capable of forming a gas flow having a uniform temperature distribution.

【0102】前述した実施例では、エバポレータ部を例
えば80℃に保持する為に、エバポレータ部の外に付設
された加熱器105を用いていた。
In the above-mentioned embodiment, the heater 105 attached to the outside of the evaporator portion is used in order to keep the evaporator portion at 80 ° C., for example.

【0103】そして、エバポレータ部内のガスの温度を
均一に保持しないと成膜が良好に行われ難い。
Further, unless the temperature of the gas in the evaporator section is kept uniform, it is difficult to form the film well.

【0104】図12はエバポレータ部内の温度と気化さ
れた原料ガスの輸送効率との相関を示すグラフである。
液体状の原料物質として有機アルミニウムを用いる場合
エバポレータ部内の温度が100℃以下40℃以上であ
れば、液体状の原料物質がほぼ100%気化し反応室内
に輸送される。
FIG. 12 is a graph showing the correlation between the temperature inside the evaporator and the transportation efficiency of the vaporized source gas.
When organoaluminum is used as the liquid raw material, if the temperature inside the evaporator is 100 ° C. or lower and 40 ° C. or higher, almost 100% of the liquid raw material is vaporized and transported into the reaction chamber.

【0105】温度が40℃未満であると完全に気化せず
に液滴としてエバポレータ部に残留し易くなり、温度が
100℃より高くなると、約0.1%程度の原料ガスが
エバポレータ部内で分解しAlが析出してくる。析出し
てきたAlは石英板の開孔を塞ぎ原料ガスの流れを防げ
るので0.1%という分解率以上に輸送効率を下げる結
果となる。
When the temperature is lower than 40 ° C., it is not completely vaporized and tends to remain as droplets in the evaporator portion. When the temperature is higher than 100 ° C., about 0.1% of the raw material gas is decomposed in the evaporator portion. Then Al begins to precipitate. Precipitated Al blocks the openings of the quartz plate and prevents the flow of the raw material gas, so that the transport efficiency is lowered beyond the decomposition rate of 0.1%.

【0106】このことが成膜にどのような影響を与える
かを示すのが図13である。図13はエバポレータ部内
の温度と得られるAl膜の堆積速度の相関を示すもので
ある。
FIG. 13 shows how this affects the film formation. FIG. 13 shows the correlation between the temperature inside the evaporator and the deposition rate of the obtained Al film.

【0107】図1に示すCVD装置において液体状のD
MAHの流量とH2 ガスの流量とを計量してモル比で
1:1になるように調整し単結品S:ウエハー上へのA
lの堆積速度を測定した結果を、エバポレータ部内の温
度に対してプロットしたものである。
Liquid D in the CVD apparatus shown in FIG.
The flow rate of MAH and the flow rate of H 2 gas are measured and adjusted so that the molar ratio is 1: 1. Single component S: A on the wafer
The result of measuring the deposition rate of 1 is plotted against the temperature in the evaporator part.

【0108】図13では、エバポレータ部内の温度を8
0℃とした時のAlの堆積速度を1とした相対値で示し
てある。図より明らかなように温度が60℃未満である
とDMAHの蒸気圧が低くなり過ぎて反応が律速されて
堆積速度は極端に低くなってしまう。一方、温度が10
0℃を越えると輸送効率の低下が原因で堆積速度が高く
ならない。
In FIG. 13, the temperature inside the evaporator is set to 8
It is shown as a relative value with the Al deposition rate at 0 ° C. as 1. As is clear from the figure, when the temperature is lower than 60 ° C., the vapor pressure of DMAH becomes too low and the reaction is rate-limited, so that the deposition rate becomes extremely low. On the other hand, the temperature is 10
When the temperature exceeds 0 ° C, the deposition rate does not increase due to the decrease in transport efficiency.

【0109】つまり、エバポレータ部内の温度を精密に
制御することが液体状の原料を気化させた後にCVDを
行う方法において重要となる。
That is, precise control of the temperature inside the evaporator is important in the method of performing CVD after vaporizing the liquid material.

【0110】しかも、この温度制御はガスを流している
状態で精密に制御しなければならないことが判明した。
Moreover, it has been found that this temperature control must be precisely controlled while the gas is flowing.

【0111】図14は、エバポレータ部内に配された石
英板109の面内温度分布を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the in-plane temperature distribution of the quartz plate 109 arranged in the evaporator section.

【0112】図14の白丸印はガスを流さない状態(初
期状態)での石英板の温度分布を示し、黒丸印はガスを
流した状態(動作状態)での温度分布を示している。図
14より明らかなように石英板109の開孔120付近
ではガスが滞留せずに流れる為温度が初期の設定温度よ
りかなり低くなっている。これは、新しいガスが順次供
給される為に開孔120付近で熱をうばい温度を低下さ
せているからである。このような面内温度分布は石英板
の開孔の大きさによって変化する。一般的に開孔が大き
く、石英板に対して開孔の占める割合が大きい程、面内
温度分布も大きくなる。しかしながら、装置内の圧力条
件及びガスの供給量を満足する為には最も上流側の開孔
を小さくすることができない。
The white circles in FIG. 14 show the temperature distribution of the quartz plate when no gas is flowing (initial state), and the black circles are the temperature distribution when gas is flowing (operating state). As is clear from FIG. 14, since the gas flows without staying in the vicinity of the opening 120 of the quartz plate 109, the temperature is considerably lower than the initial set temperature. This is because the new gas is sequentially supplied, so that heat is generated in the vicinity of the opening 120 to lower the temperature. Such in-plane temperature distribution changes depending on the size of the opening of the quartz plate. Generally, the larger the openings and the larger the ratio of the openings to the quartz plate, the larger the in-plane temperature distribution. However, the aperture on the most upstream side cannot be made small in order to satisfy the pressure condition and gas supply amount in the apparatus.

【0113】図15は上述した面内温度分布と得られた
Al膜の選択堆積の良し悪しとの相関をとったものであ
る。
FIG. 15 shows the correlation between the above-mentioned in-plane temperature distribution and the quality of the selective deposition of the obtained Al film.

【0114】このように面内温度分布が大きい程選択堆
積時の選択性が悪くなる。
As such, the larger the in-plane temperature distribution, the worse the selectivity during selective deposition.

【0115】本実施例はこのような面内温度分布が小さ
くなるようにエバポレータ部の構成を改良したものであ
る。
In this embodiment, the structure of the evaporator portion is improved so that such in-plane temperature distribution becomes smaller.

【0116】図16は本実施例によるエバポレータ部を
示す模式図である。
FIG. 16 is a schematic view showing the evaporator portion according to this embodiment.

【0117】本実施例においては、図2や図5に示す複
数の石英板の代わりに温度調整可能なバッフル板アッセ
ンブリ600を用いる。
In this embodiment, a temperature-adjustable baffle plate assembly 600 is used instead of the plurality of quartz plates shown in FIGS.

【0118】図17はアッセンブル600の構成部品を
示すものでありホルダー601に大きさの異なる3つの
石英製バッフル板602、603、604を組み込み、
ホルダー601の反対側には更に一枚のバッフル板63
0を密着させて取り付ける。
FIG. 17 shows the components of the assembly 600, in which three quartz baffle plates 602, 603 and 604 of different sizes are incorporated in the holder 601.
Another baffle plate 63 is provided on the opposite side of the holder 601.
Attach 0 closely.

【0119】3つのバッフル板602、603、604
間にはホルダー601に取付けられた状態で狭い空間が
形成される。
Three baffle plates 602, 603, 604
A narrow space is formed between them while being attached to the holder 601.

【0120】図18は図17のXX’方向から見たホル
ダー601の平面図である。ホルダーには複数の溝が形
成されており、そこには独立して発熱量が制御されるヒ
ーター620、621、623が図18のように面内の
異なる位置に埋込まれている。又、4ケ所に熱電対62
4、625、626が埋込まれており、面内温度分布を
検知できるようになっている。又、中心には開孔611
が複数設けられている。
FIG. 18 is a plan view of the holder 601 seen from the XX 'direction in FIG. A plurality of grooves are formed in the holder, and heaters 620, 621, 623 whose heat generation amounts are independently controlled are embedded in the holder at different positions in the plane as shown in FIG. There are also thermocouples 62 in 4 places.
4, 625 and 626 are embedded so that the in-plane temperature distribution can be detected. Also, an opening 611 is formed in the center.
Are provided in plural.

【0121】図19は図18と反対側からホルダー60
1を見た平面図である。
FIG. 19 shows a holder 60 from the side opposite to that of FIG.
It is the top view which looked at 1.

【0122】同様に図20はバッフル板602を図21
はバッフル板603を図22はバッフル板604をそれ
ぞれ示す平面図である。
Similarly, FIG. 20 shows the baffle plate 602 as shown in FIG.
Is a plan view showing the baffle plate 603, and FIG. 22 is a plan view showing the baffle plate 604.

【0123】ホルダー601へのバッフル板602、6
03、604の取り付け状態においては、開孔612と
開孔613は互いに重なり合わない位置に設けられる。
同様に開孔613と開孔614とは互いに重なり合わな
いように固定される。
Baffle plates 602 and 6 to the holder 601
In the attached state of 03 and 604, the opening 612 and the opening 613 are provided at positions where they do not overlap each other.
Similarly, the opening 613 and the opening 614 are fixed so as not to overlap each other.

【0124】又、3つのバッフル板のうち開孔612の
口径が最も大きく、開孔614の口径が最も小さい。
又、開孔率もバッフル板602のものが最も大きく、バ
ッフル板604の開孔率が最も小さい。
Of the three baffle plates, the aperture 612 has the largest diameter and the aperture 614 has the smallest diameter.
The baffle plate 602 has the highest aperture ratio, and the baffle plate 604 has the lowest aperture ratio.

【0125】本実施例によれば、ホルダー内の発熱ヒー
ターに通電する電流を熱電対による検出温度を基にして
約80℃の均一な面内温度分布(図14の白丸印)に調
整した後、ガスを流した結果、図14の×印に示すよう
な面内温度分布を得ることができる。
According to the present embodiment, after adjusting the current applied to the heating heater in the holder to a uniform in-plane temperature distribution of about 80 ° C. (white circles in FIG. 14) based on the temperature detected by the thermocouple. As a result of flowing the gas, it is possible to obtain an in-plane temperature distribution as shown by the mark X in FIG.

【0126】そして、更に通電量を若干増やせばほぼ白
丸印に近い面内温度分布を得ることができる。
Then, if the energization amount is slightly increased, an in-plane temperature distribution almost close to a white circle can be obtained.

【0127】従って、本実施例によればエバポレータ部
内の温度を60℃乃至100℃の範囲内の所定の温度に
面内温度を±1%程の均一に保持し、ほぼ100%の輸
送効率と最大の堆積速度を達成することができ、しかも
選択性に優れたAl膜を形成することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the in-plane temperature is kept uniform within ± 1% at a predetermined temperature within the range of 60 ° C. to 100 ° C., and the transportation efficiency is almost 100%. The maximum deposition rate can be achieved, and an Al film having excellent selectivity can be formed.

【0128】以上説明した様にCVD装置において、キ
ャリアガスの流路に絞り可変ベンチュリを設け、これに
より液体状の原料物質の供給量を制御し、少なくとも液
体状の原料物質を液滴状にした後、加熱整流機構により
気化させ、キャリアガスとの混合ガスを反応室に導入す
る様構成することにより、以下の様な効果を生ずる。
As described above, in the CVD apparatus, a variable venturi is provided in the carrier gas flow path to control the supply amount of the liquid source material, and at least the liquid source material is made into a droplet shape. After that, it is vaporized by the heating rectifying mechanism and the mixed gas with the carrier gas is introduced into the reaction chamber, whereby the following effects are produced.

【0129】飽和蒸気圧の低い液体状の原料物質が効率
良く反応室に輸送され、膜の堆積速度が向上する。
The liquid raw material having a low saturated vapor pressure is efficiently transported to the reaction chamber, and the film deposition rate is improved.

【0130】キャリアガスと原料物質との混合比の制御
性が向上する気化はエバポレータで行われ、原料タンク
付近の温度変化があっても、原料濃度に影響しない。
Vaporization for improving the controllability of the mixing ratio of the carrier gas and the raw material is performed by an evaporator, and even if there is a temperature change near the raw material tank, the raw material concentration is not affected.

【0131】結局は膜の平坦性、均一性に優れた堆積が
可能となる。
Eventually, the film can be deposited with excellent flatness and uniformity.

【0132】また、これまで述べた本発明の原料物質の
導入方法においては、キャリアガスの1つの流路に1つ
の可変ベンチュリを設けているが、キャリアガスの流路
を分割し、複数のガス導入管それぞれに複数の可変ベン
チュリを設け、原料の噴出を複数並列に行わせる構成も
可能である。複数の混合ガス経路は、エバポレータ前で
1つにまとめてもよいし、各回路においてエバポレータ
が構成されていても良い。
Further, in the above-described method of introducing the raw material of the present invention, one variable venturi is provided in one flow path of the carrier gas, but the flow path of the carrier gas is divided into a plurality of gases. A configuration is also possible in which a plurality of variable venturis are provided in each of the introduction pipes and a plurality of raw materials are ejected in parallel. The plurality of mixed gas paths may be integrated into one before the evaporator, or the evaporator may be configured in each circuit.

【0133】(実験例1)以下、図1に示したCVD装
置を用いて堆積膜の形成を行う例について説明する。
(Experimental Example 1) An example of forming a deposited film using the CVD apparatus shown in FIG. 1 will be described below.

【0134】液体状の原料ガスとしては、DMAHを用
いた。まず、成膜手順について、その概略を説明する。
DMAH was used as the liquid source gas. First, the outline of the film forming procedure will be described.

【0135】不活性ガスとしてのアルゴンでバブラー1
01内を加圧し液体のまま液体流量制御器102側へ圧
送する。この時アルゴンの圧力は約0.5気圧(380
torr)に設定することが望ましい。
Bubbler 1 with Argon as Inert Gas
The inside of 01 is pressurized and is sent as a liquid to the liquid flow rate controller 102 side under pressure. At this time, the pressure of argon is about 0.5 atm (380
It is desirable to set to torr).

【0136】微小液体流量計102は市販品が用いられ
る。本例に用いられるに好適な最大制御流量0.2cc
程度のものは、ガス状態で500cc程度に担当する。
微小液体流量計102で流量制御されたDMAHはピエ
ゾ振動子104の所まで圧送され、ここで1〜50KH
zぐらいの振動エネルギーを加えられる。この結果、粒
子径10〜50μm程度の粒子が霧状になってDMAH
は反応室106の上流にある前段気化室に噴射される。
噴射されたDMAHは、ここで予備加熱され、穴の開い
た石英板109に当たり、ここで気化する。図2に示す
矢印のように穴の部分120を介して気化された原料物
質が反応室に導入されていく。ここで石英板は前段加熱
器105によって約80℃に保たれているのでDMAH
が反応室に入る時には完全に気化する。
A commercially available product is used as the micro liquid flow meter 102. Maximum control flow rate 0.2 cc suitable for use in this example
Some of them are in charge of about 500 cc in the gas state.
The DMAH whose flow rate is controlled by the micro liquid flow meter 102 is pressure-fed to the piezoelectric vibrator 104, where 1 to 50 KH.
Vibration energy of about z can be applied. As a result, particles with a particle size of 10 to 50 μm are atomized and become DMAH.
Is injected into the upstream vaporization chamber upstream of the reaction chamber 106.
The injected DMAH is preheated here, hits the perforated quartz plate 109, and vaporizes here. As shown by the arrow in FIG. 2, the vaporized source material is introduced into the reaction chamber through the hole portion 120. Here, since the quartz plate is kept at about 80 ° C. by the pre-heater 105, DMAH
Completely vaporizes when enters the reaction chamber.

【0137】一方、水素に関しては、マスフローコント
ローラ103で流量制御され、石英板109の所まで圧
送される。ここで、DMAHと混合され、DMAH同様
反応室に導入される。
On the other hand, the flow rate of hydrogen is controlled by the mass flow controller 103, and the hydrogen is pressure-fed to the quartz plate 109. Here, it is mixed with DMAH and introduced into the reaction chamber like DMAH.

【0138】反応室106内では各基体107毎に対応
して加熱器108が設置されており、基体107表面で
熱分解を起こさせる。この反応は主に前出の反応式
(1)に基づく反応による。半導体と絶縁体との表面を
有する基板上では十分な選択性を奏し、図の(c)に示
したような埋込み状態を得ることができる。
In the reaction chamber 106, a heater 108 is installed corresponding to each substrate 107 and causes thermal decomposition on the surface of the substrate 107. This reaction is mainly based on the above-mentioned reaction formula (1). Sufficient selectivity is exhibited on the substrate having the surfaces of the semiconductor and the insulator, and the embedded state as shown in FIG. 7C can be obtained.

【0139】代表的堆積条件として、水素を500SC
CM、DMAHの液体流量を0.04cc、反応室の圧
力1.2torr、基体加熱温度を260℃〜350℃
より好ましくは270℃とすると良好な堆積が行われ
る。この条件によれば、平坦性、膜質に優れたアルミニ
ウムの堆積が可能になる。以上の手順に従って、後述す
るように基板上に堆積膜を形成した。
As a typical deposition condition, hydrogen is used at 500 SC
The liquid flow rate of CM and DMAH is 0.04 cc, the pressure of the reaction chamber is 1.2 torr, and the substrate heating temperature is 260 ° C to 350 ° C.
More preferable temperature is 270 ° C. for good deposition. According to this condition, it is possible to deposit aluminum having excellent flatness and film quality. According to the above procedure, a deposited film was formed on the substrate as described later.

【0140】まず基体の用意をした。基体としては、低
抵抗の単結晶Siウエハ上に一辺が0.5μm乃至2.
0μmの口径の1000個の開孔の設けられた絶縁膜が
形成されたものを用意した。その一部には、エッチング
により溝1410を形成してある。
First, the substrate was prepared. As a substrate, one side of a low resistance single crystal Si wafer is 0.5 μm to 2.
There was prepared an insulating film having 1000 openings with a diameter of 0 μm. A groove 1410 is formed in a part of it by etching.

【0141】図7の(A)はこの基体の一部分を示す模
式図である。ここで1401は伝導性基体としての単結
晶シリコン基体、1402は絶縁膜(層)としての熱酸
化シリコン膜である。1403及び1404は開孔(露
出部)であり、それぞれ口径が異なる。1410はSi
の露出した溝である。
FIG. 7A is a schematic view showing a part of this substrate. Here, 1401 is a single crystal silicon substrate as a conductive substrate, and 1402 is a thermal silicon oxide film as an insulating film (layer). Reference numerals 1403 and 1404 denote openings (exposed portions) having different diameters. 1410 is Si
It is an exposed groove.

【0142】次に、この基体を10個反応室106内の
加熱ヒーター付基体ホルダー108上に載置した。
Next, ten of these substrates were placed on the substrate holder 108 with a heater in the reaction chamber 106.

【0143】そして以下の条件で混合ガスを反応室に導
入してAlを選択的に開孔内に堆積させた。
Then, the mixed gas was introduced into the reaction chamber under the following conditions to selectively deposit Al in the openings.

【0144】[0144]

【表1】 [Table 1]

【0145】これで、得られた膜は開孔部内のみに形成
されており、単結晶Alからなるものであった。
Thus, the obtained film was formed only in the opening and was made of single crystal Al.

【0146】次いで、周知のスパッタリング法にて上記
基体上にAl膜1406を形成し、(D)に示すように
パターニングして配線を形成した。
Then, an Al film 1406 was formed on the above-mentioned substrate by a well-known sputtering method and patterned as shown in (D) to form wiring.

【0147】こうして得られた開孔内のAl1405と
スパッタリングにより形成されたAl膜1406との接
触状態を調べる為にテスターにより、配線のオープン・
ショートの検査を行った。その結果1000個所の開孔
を有する基板全てにおいて不良個所は1つも見られなか
った。
In order to check the contact state between the Al 1405 in the opening thus obtained and the Al film 1406 formed by sputtering, the wiring was opened and opened by a tester.
We inspected for shorts. As a result, no defective part was found in all the substrates having 1000 openings.

【0148】(比較例1)CVD装置として図8に示し
た装置を用いて、上記実験例1と同じ手順、同じ条件で
Al膜の形成を行った。但し、比較例1の場合には水素
でDMAHのバブリングを行った。
Comparative Example 1 Using the apparatus shown in FIG. 8 as a CVD apparatus, an Al film was formed under the same procedure and under the same conditions as in Experimental Example 1 above. However, in the case of Comparative Example 1, DMAH was bubbled with hydrogen.

【0149】こうして得られた、それぞれ1000個の
開孔を有する基板10枚のオープン・ショート検査を行
ったところ、3枚の基板において、それぞれ数個所から
数十個所のコンタクト不良(オープン不良)が見られ
た。
When an open / short test was conducted on 10 substrates each having 1000 holes thus obtained, contact defects (open defects) at several to several tens of spots were found on each of the three substrates. I was seen.

【0150】(実験例2)実験例1と同様に1000個
所の開孔を有する基板(Siウエハー)を用意し、図4
に示すCVD装置を用いて実験例1と同様にAl膜を形
成した。
(Experimental Example 2) A substrate (Si wafer) having 1000 holes was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, and FIG.
An Al film was formed in the same manner as in Experimental Example 1 using the CVD apparatus shown in FIG.

【0151】Alの堆積工程における条件は以下の通り
である。
The conditions in the Al deposition process are as follows.

【0152】[0152]

【表2】 [Table 2]

【0153】こうして得られた、それぞれ1000個の
開孔を有する基板10枚のオープン・ショート検査を行
ったところ、1枚の基板において、数ケ所の不良が見ら
れただけであった。
When an open / short test was conducted on 10 substrates each having 1000 holes thus obtained, only a few defects were found on one substrate.

【0154】(実験例3)基板として、実験例1でAl
膜を形成したもの(図7の(D))を用いて、図1に示
すCVD装置を用いて該基板上に絶縁膜を形成した。
(Experimental Example 3) As the substrate, Al in Experimental Example 1 was used.
An insulating film was formed on the substrate by using the film-formed product ((D) of FIG. 7) using the CVD apparatus shown in FIG.

【0155】まず、実験前に該CVD装置を分解洗浄及
びベーキングを行った。
First, before the experiment, the CVD apparatus was decomposed and washed and baked.

【0156】原料物質としてTEOSを、反応ガスとし
てオゾン(O3 )を用いたCVD法により厚さ1μm程
度の薄い酸化シリコン膜を形成した。
A thin silicon oxide film having a thickness of about 1 μm was formed by a CVD method using TEOS as a raw material and ozone (O 3 ) as a reaction gas.

【0157】得られた酸化シリコン膜を観察したところ
厚さ1μmと薄いにもかかわらず、優れた段差被覆性を
示していた。
Observation of the obtained silicon oxide film showed that it was excellent in step coverage although it was as thin as 1 μm.

【0158】(実験例4)実験例3同様にTEOSとO
3 とを用いたCVD法により、実験例2で得られたAl
膜の形成された基板上に酸化シリコン膜を形成した。
(Experimental Example 4) Similarly to Experimental Example 3, TEOS and O were used.
The 3 and CVD method using, as obtained in Experimental Example 2 Al
A silicon oxide film was formed on the substrate on which the film was formed.

【0159】用いたCVD装置は図4に示すものに、実
験例3同様プラズマ発生用の電極を配設した装置とし
た。
The CVD apparatus used was the one shown in FIG. 4 in which electrodes for plasma generation were arranged as in Experimental Example 3.

【0160】得られた酸化シリコン膜は実験例3と同様
に優れた段差被覆性を示していた。
The obtained silicon oxide film showed excellent step coverage as in Experimental Example 3.

【0161】[0161]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、原料物質を液体状態で計量することにより原料物質
の供給量を高精度で制御した後、気化させて反応室内に
輸送することにより、温度変動やボンベの液残量に影響
されることなく、精密な供給量制御を行うことができ
る。従って、成膜パラメータの制御が容易となりはん用
性が増大する。
As described above, according to the present invention, the supply amount of the raw material is controlled with high accuracy by measuring the raw material in a liquid state, and then vaporized and transported into the reaction chamber. As a result, precise supply amount control can be performed without being affected by temperature fluctuations and the amount of liquid remaining in the cylinder. Therefore, the control of the film forming parameters becomes easy and the versatility increases.

【0162】また、本発明によれば、室温では極めて低
い蒸気圧しか持たない原料物質であっても大量輸送が可
能となり、堆積速度を向上させて処理スピードを高める
ことができる。
Further, according to the present invention, even a raw material having a very low vapor pressure at room temperature can be transported in a large amount, and the deposition rate can be improved and the processing speed can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1によるCVD装置全体の模式
図。
FIG. 1 is a schematic diagram of an entire CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すCVD装置の気化器の部分を拡大し
て示す模式図。
2 is an enlarged schematic view showing a vaporizer portion of the CVD apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示すCVD装置の噴射ヘッドの部分を拡
大して示す模式図。
FIG. 3 is an enlarged schematic view showing a portion of an ejection head of the CVD apparatus shown in FIG.

【図4】本発明の実施例2によるCVD装置の模式図。FIG. 4 is a schematic diagram of a CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示すCVD装置の気化器の部分を拡大し
て示す模式図。
5 is an enlarged schematic view of a vaporizer portion of the CVD apparatus shown in FIG.

【図6】本発明の実施例3によるCVD装置のベンチュ
リ機構を示す模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a Venturi mechanism of a CVD apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明による化学気担堆積法を用いた堆積膜形
成の手順を示す模式図。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a procedure for forming a deposited film using the chemical vapor deposition method according to the present invention.

【図8】従来のCVD装置の一例を示す模式図。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a conventional CVD apparatus.

【図9】形成された堆積膜の状態を示す模式図。FIG. 9 is a schematic view showing a state of a deposited film formed.

【図10】形成された堆積膜の状態を示す模式図。FIG. 10 is a schematic diagram showing a state of a deposited film formed.

【図11】原体状の原料物質の一例の温度と蒸気圧の関
係を示すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between temperature and vapor pressure of an example of a raw material substance in a conformal form.

【図12】エバーポレータ部内の温度と原料ガスの輸送
効率との関係を示す線図。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the temperature in the evaporator section and the efficiency of raw material gas transport.

【図13】エバーポレータ部内の温度と堆積速度の関係
をの示す線図。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the temperature in the evaporator section and the deposition rate.

【図14】石英板の面内温度分布を説明する為の線図。FIG. 14 is a diagram for explaining in-plane temperature distribution of a quartz plate.

【図15】石英板の面内温度分布と選択性との関係を示
す線図。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between in-plane temperature distribution of a quartz plate and selectivity.

【図16】本発明の実施例4によるCVD装置のエバー
ポレータ部を示す模式図。
FIG. 16 is a schematic diagram showing an evaporator section of a CVD apparatus according to Example 4 of the present invention.

【図17】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the quartz plate assembly of Example 4.

【図18】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the quartz plate assembly of Example 4.

【図19】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the quartz plate assembly of Example 4.

【図20】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the quartz plate assembly of Example 4.

【図21】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the quartz plate assembly of Example 4.

【図22】実施例4の石英板アッセンブリの構成を説明
する為の模式的断面図。
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the quartz plate assembly of Example 4.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−130820(JP,A) 特開 平1−246366(JP,A) 特開 平3−126872(JP,A) 特開 平5−106047(JP,A) 特開 平1−119674(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-130820 (JP, A) JP-A-1-246366 (JP, A) JP-A-3-126872 (JP, A) JP-A-5- 106047 (JP, A) JP-A-1-119674 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/56 H01L 21/205

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応室と、該反応室内を排気する排気手
段と、該反応室内に基体を保持する為の基体保持手段
と、該反応室内に原料ガスを導入する導入手段と、を具
備する化学気相堆積装置において、前記導入手段は、液
体状の原料物質の供給量を所望の量に設定する第1の設
定手段と、該第1の設定手段より下流側に設けられ液体
状の原料物質を気化させる気化器と、該気化器より上流
側に設けられ該気化器内に導入する前記原料物質とは異
なるガスの量を所望の量に設定する第2の設定手段と、
該気化器内に配された、気化した原料物質と前記ガスと
の混合ガスを反応室に導入する開孔を有する板状部材
と、該気化器内に原料物質を液滴として噴射する噴射手
段と、を有しており、 該板状部材には該気化器内の温度を一定に保つ為の発熱
体が設けられていることを特徴とする化学気相堆積装
置。
1. A reaction chamber, an exhaust unit for exhausting the reaction chamber, a substrate holding unit for holding a substrate in the reaction chamber, and an introducing unit for introducing a source gas into the reaction chamber. In the chemical vapor deposition apparatus, the introduction means includes a first setting means for setting a supply amount of the liquid source material to a desired amount, and a liquid source provided downstream of the first setting means. A vaporizer for vaporizing the substance, and second setting means provided upstream of the vaporizer for setting a desired amount of gas different from the raw material introduced into the vaporizer to a desired amount,
A plate-shaped member disposed in the vaporizer, the plate-shaped member having an opening for introducing a mixed gas of the vaporized raw material and the gas into a reaction chamber, and an injection unit for ejecting the raw material as droplets into the vaporizer. And a heating element for keeping the temperature inside the vaporizer constant, which is provided on the plate-shaped member.
【請求項2】 前記板状部材は複数設けられており、そ
のうちの少なくとも1つに前記発熱体が設けられている
ことを特徴とする請求項に記載の化学気相堆積装置。
2. The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of the plate-shaped members are provided, and at least one of the plate-shaped members is provided with the heating element.
【請求項3】 前記板状部材には更に温度センサが設け
られていることを特徴とする請求項に記載の化学気相
堆積装置。
3. The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 , wherein the plate-shaped member is further provided with a temperature sensor.
【請求項4】 前記板状部材には、前記開孔が複数設け
られていることを特徴とする請求項に記載の化学気相
堆積装置。
4. The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 , wherein the plate-shaped member is provided with a plurality of the openings.
【請求項5】 前記板状部材は複数設けられており、各
板状部材には該部材毎に大きさの異なる複数の開孔が設
けられていることを特徴とする請求項に記載の化学気
相堆積装置。
Wherein said plate-like member is provided with a plurality, of claim 1, wherein a plurality of apertures having different sizes for each the member in the plate members are provided Chemical vapor deposition equipment.
【請求項6】 反応室と、該反応室を排気する排気手段
と、該反応室内に基体を保持する為の基体保持手段と、
該反応室内に原料ガスを導入する導入手段と、を有する
装置を用いて該基体上に薄膜を堆積させる化学気相堆積
法において、原料物質を液体状態で計量した後、気化器
内に液滴として供給し、該原料物質とは異なるガスを計
量した後、該気化器内に供給し、該気化器内で液滴状の
原料物質を加熱された板状部材に接触させて気化させる
と共に該ガスと混合し、該気化器内の混合ガスを該板状
部材に設けられた開孔を介して該反応室に導入すること
を特徴とする化学気相堆積法。
6. A reaction chamber, an exhaust means for exhausting the reaction chamber, and a substrate holding means for holding a substrate in the reaction chamber,
In a chemical vapor deposition method in which a thin film is deposited on the substrate using an apparatus having an introducing means for introducing a raw material gas into the reaction chamber, a raw material is measured in a liquid state, and then a droplet is deposited in a vaporizer. As a raw material, and after measuring a gas different from the raw material, it is fed into the vaporizer, and the liquid raw material in the vaporizer is contacted with a heated plate-shaped member to be vaporized and A chemical vapor deposition method characterized by mixing with a gas and introducing the mixed gas in the vaporizer into the reaction chamber through an opening provided in the plate-shaped member.
【請求項7】 前記板状部材には発熱体が設けられてお
り該板状部材の温度を均一に保持することを特徴とする
請求項に記載の化学気相堆積法。
7. The chemical vapor deposition method according to claim 6 , wherein the plate-shaped member is provided with a heating element to keep the temperature of the plate-shaped member uniform.
【請求項8】 前記原料物質の計量時の温度をT1、前
記板状部材の温度をT2、前記基体を加熱する温度をT
3、とするときT1<T2<T3を満たすことを特徴と
する請求項に記載の化学気相堆積法。
8. The temperature at the time of measuring the raw material is T1, the temperature of the plate member is T2, and the temperature for heating the substrate is T.
The chemical vapor deposition method according to claim 7 , wherein T1 <T2 <T3 is satisfied when 3.
【請求項9】 前記原料物質として有機アルミニウム、
前記ガスとして水素ガスを用いて、前記板状部材の温度
を60℃乃至100℃の範囲内とすることを特徴とする
請求項に記載の化学気相堆積法。
9. Organic aluminum as the raw material,
The chemical vapor deposition method according to claim 7 , wherein hydrogen gas is used as the gas, and the temperature of the plate-shaped member is set in a range of 60 ° C to 100 ° C.
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