JP3684797B2

JP3684797B2 - 気相成長方法および気相成長装置

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Publication number: JP3684797B2
Application number: JP33443797A
Authority: JP
Inventors: 厚司水谷; 片山　　雅之; 信衛伊藤; 服部　　正
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: JPH11168092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子を構成する薄膜やＬＳＩ用の高誘電薄膜などの薄膜を形成する気相成長方法、および気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気相成長方法を用いて、例えばエレクトロルミネッセンス素子の発光母材であるＳｒＳ（硫化ストロンチウム）やＳｒＧａ₂Ｓ₄（ストロンチウムチオガレート）、誘電体材料としてＳｒＴｉＯ₃（チタン酸ストロンチウム）等の薄膜を成膜する際には、Ｓｒ等のアルカリ土類金属の原料として、有機錯体が用いられる。これは、ハロゲン化物に比べてガス化温度が低く、２００℃程度でガス化が可能だからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、アルカリ土類金属の有機錯体を原料として気相成長を行うために、図１０に示す構成の原料ガス化室３００を反応炉外に設け、この原料ガス化室３００から原料ガスを反応炉内に供給し、反応炉内に配置された基板上に成膜を行うことを検討した。
【０００４】
この図１０に示す原料ガス化室３００は、原料ユニット加熱ボックス３０１を有し、その内部において、有機錯体の固体原料が充填された原料容器３０２を配管３０３、３０４に脱着可能に固定（接続）し、原料容器３０２内でガス化した原料をキャリアガスにより反応炉内に供給するようにしたものであって、３０５、３０６は手動遮断弁、３０７、３０８は遠隔操作が可能な遮断弁、３０９は原料容器３０２をバイパスしてキャリアガスを通過させるためのバイパスラインに設けられた遮断弁である。なお、上記した有機錯体は、水分に対して敏感で、空気に触れると直ちに分解するため、有機錯体の固体原料を原料容器内に充填する場合、原料容器を装置から取り外して、不活性ガス雰囲気下で行わねばならず、原料容器は取り扱いが可能な大きさにしている。
【０００５】
本発明者等が、図１０に示す原料ガス化室３００を用いて成膜を行ったところ、以下に示す問題があることが判明した。すなわち、成膜回数が多くなると原料容器３０２内の原料が少なくなるため、原料容器３０２を原料ユニット加熱ボックス３０１から取り外して原料容器３０２内に固体原料を充填し、再度、原料ユニット加熱ボックス３０１内に設置する必要があるが、この原料容器３０２の設置直後においては、原料の加熱温度が安定しないため、反応炉に原料ガスを安定して供給することができず、成膜速度が安定しないという問題がある。
【０００６】
また、アルカリ土類金属の有機錯体のような原料は、分解温度が低いため、原料の加熱温度を上げてガス供給量を増加させるには限界があり、このため成膜速度を速くすることができないという問題もある。
本発明は上記問題に鑑みたもので、成膜速度を安定化させることを第１の目的とする。
【０００７】
また、反応炉へのガス供給量を増加させて成膜速度を向上させることを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、原料ガス化容器（１０２）内の液体原料をガス化して反応炉（１０）内に供給し、この反応炉（１０）内に配置された基板上に成膜を行う気相成長方法であって、固体原料が充填された原料充填容器（１１１）を原料ガス化容器（１０２）の上方に脱着可能に固定し、原料充填容器（１１１）内で充填された固体原料を液体原料にし、この液体原料を原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）内に重力を用いて随時充填し得るようにしたことを特徴としている。
【０００９】
このように原料ガス化容器（１０２）内に液体原料を随時充填し得るようにすることによって、原料ガス化容器（１０２）内の原料充填量をほぼ一定に保つようにすることができ、反応炉（１０）に原料ガスを安定して供給できるため、成膜速度を安定化させることができる。
また、原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）に液体原料を移し変えるようにしているため、原料ガス化容器（１０２）としては液体原料の表面積が大きくなるものを用いることが可能になり、この場合には、原料ガス化容器（１０２）内でガス化する量を多くすることができるため、成膜速度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明においては、原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）内に液体原料を充填するときに、原料充填容器（１１１）内の圧力と原料ガス化容器（１０２）内の圧力の差を解消することを特徴としている。従って、液体原料は重力方向に落下しやすくなり、原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）への充填を容易にすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明においては、原料ガス化容器（１０２）に遮断弁（１１３、１１４）付きの原料供給配管（１１２）が設けられており、有機錯体の固体原料が充填された原料充填容器（１１１）を原料供給配管（１１２）に脱着可能に固定し、原料充填容器（１１１）内で充填された固体原料を液体原料にし、遮断弁（１１３、１１４）を開状態にして液体原料を原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）内に随時充填し得るようにしたことを特徴としている。
【００１２】
この発明においても請求項１に記載の発明と同様の効果を奏し得る。
請求項４に記載の発明においては、原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）内に液体原料を充填する前に、原料供給配管（１１２）内を真空引きすることを特徴としている。従って、原料充填容器（１１１）から原料ガス化容器（１０２）内に液体原料を充填する際に、有機錯体の液体原料が空気などに触れて分解するなどの不具合をなくすことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明においては、原料充填容器（１１１）を原料供給配管（１１２）から取り外す前に、原料充填容器（１１１）から原料供給配管（１１２）を介して前記原料ガス化容器（１０２）にパージ用のガスを供給することを特徴としている。従って、原料供給配管（１１２）および遮断弁（１１３、１１４）内部に付着した原料が空気などに触れて分解し、その分解物が次回の充填に原料ガス化容器（１０２）内に充填されるのを防止することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明においては、原料ガス化容器（１０２）として偏平な容器を用い、この容器内で液体原料の表面を平坦化した状態でガス化を行うようにしたことを特徴としている。このような偏平な容器を用いることにより、その重力方向での熱分布を偏りを少なくすることができ、原料ガス化容器（１０２）内でガス化する量を一定にすることができるため、成膜速度を安定化させることができる。
【００１５】
請求項７乃至１５に記載の発明においては、上記した請求項１乃至６の気相成長方法を適切に実施できる気相成長装置を提供することができる。
なお、請求項１４に記載のように、原料ガス化容器（１０２）を複数の容器（１０２１〜１０２３）に分割したり、請求項１５に記載のように、原料ガス化容器（１０２）内を複数の部屋に分割するようにすれば、原料ガス化容器（１０２）内をキャリアガスが全体的に通過することになるため、反応炉（１０）に供給する原料ガスの供給量を増加させ、成膜速度を向上させることができる。
【００１６】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
この実施形態では、気相成長法を用いてセリウム添加の硫化ストロンチウム（ＳｒＳ：Ｃ_e）薄膜を形成するものを示している。
図２に気相成長装置の概略構成図を示す。気相成長装置は、反応炉１０と、この反応炉１０に対し排気を行う排気系、原料供給を行う原料供給系からなっている。
【００１８】
気相成長を行う場合、基板１１を、下向きに膜が形成できるように基板ホルダー１２にセットし、回転数を可変にできる基板回転機構１３により基板１１の中心を軸にして基板１１を回転させる。例えば、１５回転／分で基板１１を回転させる。また、基板加熱ヒータ１４によって基板ホルダー１２の背面から基板１１を加熱し、基板１０を例えば５００℃で加熱する。
【００１９】
排気系においては、膜形成前に反応炉１０内を高真空にするために、ターボ分子ポンプ１５およびロータリーポンプ１６を使用して、例えば５×１０^-7Ｔｏｒｒになるまで、真空引きを行う。また、薄膜形成中は、メカニカルブースターポンプ１７、ロータリーポンプ１８にてガスを排気し、反応炉１０内の圧力を例えば５Ｔｏｒｒになるように自動圧力制御器１９にて制御する。
【００２０】
反応炉１０内へのＳｒ原料ガスの供給は、流量調節器（ＭＦＣ）２０にて１３０ccm の流量に調節したキャリアガスにより、原料ガス化室１００内に発生したＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂（ジピバロイルメタン化ストロンチウム）の蒸気ガスを供給配管２１に輸送して行う。また、添加剤として用いるためのＣ_e原料ガスは、流量調節器２２にて６５ccm の流量に調節したキャリアガスにより、原料ガス化室２００内に発生したＣ_e（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₃（ジピバロイルメタン化セリウム）の蒸気ガスを供給配管２１に輸送して行う。また、ガス化原料である硫化水素（Ｈ₂Ｓ）の供給は、Ｈ₂Ｓボンベ２３から流量調整器２４を通して行う。上記したキャリアガスとしては、Ａｒ（アルゴン）等の不活性ガスあるいはＮ₂（窒素）などを用いることができる。
【００２１】
なお、原料ガス化室１００としては、後述する図１に示す構成のものを用い、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂の原料を原料ガス化室１００にて２４０±１℃に保温して、ガス化したＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を反応炉１０内に供給する。また、原料ガス化室２００としては、図１０に示すものを用いる。これは、Ｃｅは添加剤として用いるため、成膜回数が多くても原料容器を取り替える頻度が非常に少ないからである。この場合、固定原料であるＣ_e（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₃を原料容器に充填し、原料ガス化室２００にて１３０℃±１℃に保温し、ガス化したＣ_e（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₃を反応炉１０内に供給する。
【００２２】
このようにして基板１１上にＳｒＳ：Ｃ_e薄膜を形成することができる。
次に、Ｓｒ原料ガスを供給するための原料ガス化室１００について説明する。図１に、その模式的構成を示す。
原料ガス化室１００は、原料ユニット加熱ボックス１０１を有し、この原料ユニット加熱ボックス１０１内に、原料ガス化容器１０２が固定して設置されている。この原料ガス化容器１０２は、水平方向の断面積が一定（１．２×１０⁶ｍｍ²）で、深さが５０ｍｍの偏平の容器となっており、その中にＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂の液体原料が充填される。
【００２３】
この原料ガス化容器１０２の上部には、原料ガスを輸送するためのキャリアガスを導入および排出するための配管１０３、１０４が設置され、配管１０３、１０４には、手動遮断弁１０５、１０６および遠隔操作が可能な空気作動遮断弁１０７、１０８がそれぞれ設けられている。また、原料ガス化容器１０２をバイパスしてキャリアガスを通過させるためのバイパスライン１０９には、遮断弁１１０が設けられている。なお、原料ガス化容器１０２から配管１０４を通って原料ガスが反応炉１０内に供給される。
【００２４】
原料ガス化容器１０２の上方には、原料充填容器１１１が脱着可能に固定される。この原料充填容器１１１は、円柱と円錐をつなぎ合わせた形状となっており、円錐の頂点には原料供給配管１１２が接続される。なお、原料充填容器１１１は、内容積２．５×１０⁵ｍｍ³で、その中に常温で固体の有機錯体であるＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂が充填される。そして、この原料充填容器１１１内でその固体原料は液体原料にされ、この液体原料は原料供給配管１１２を通って原料ガス化容器１０２内に充填される。
【００２５】
また、原料充填容器１１１と原料ガス化容器１０２を接続する原料供給配管１１２には、原料供給遮断弁１１３と原料導入遮断弁１１４が取り付けられており、原料ガス化容器１０２と原料充填容器１１１の圧力調整ライン１１５には、圧力抜き遮断弁１１６、１１７が取り付けられている。また、遮断弁１１３と１１４の間の配管、および遮断弁１１６と１１７の間の配管を真空に引くための配管１１８には、遮断弁１１９、１２０が取り付けられている。
【００２６】
さらに、原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２に、不活性ガスまたはＮ₂ガスを導入するためのパージガスライン１２１が設けられており、このパージガスライン１２１にはパージガス遮断弁１２２が取り付けられている。
なお、原料ユニット加熱ボックス１０１は、２６０℃までの温度で±１℃の精度で加熱し、温度を保持できるようになっており、この原料ユニット加熱ボックス１０１の上下左右前後の面のうち１ヶ所または２ヶ所に、複数個の空気強制循環器１２３が設置され、原料ユニット加熱ボックス１０１内の温度を均一化させるようにしている。
【００２７】
また、原料ユニット加熱ボックス１０１は、その前面が開閉できるようになっており、これによって原料充填容器１１１を原料ユニット加熱ボックス１０１内に脱着可能に設置することができる。
次に、上記構成を用いて、原料を充填する方法について説明する。
まず、常温で固体のＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を予めアルゴン雰囲気下において原料充填容器１１１内に原料充填口１１１ａから充填する。そして、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂が充填された原料充填容器１１１を、原料ユニット加熱ボックス１０１内の所定の位置に設置し、配管１１２、１１５、１２１と接続する。このとき、原料ユニット加熱ボックス１０１内の各遮断弁を閉状態にしておく。
【００２８】
この後、原料充填容器１１１と原料ガス化容器１０２を連結する配管１１２、１１３における遮断弁１１３と１１４の間、および遮断弁１１６と１１７の間の空気を抜くため、ガス抜き遮断弁１１９、１２０を開放し、１Ｔｏｒｒ以下になるまで真空引きを行う。真空度の確認は、図示しない圧力計にて確認する。この真空引き後、ガス抜き遮断弁１１９、１２０を閉じて、上記した真空状態を維持する。
【００２９】
次に、原料ユニット加熱ボックス１０１内を２０５±１℃に加熱保持する。固体のＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂の融点は、おおよそ２００℃であるため、原料ユニット加熱ボックス１０１内を上記した加熱温度にすることによって、原料充填容器１１１内に充填したＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を液化することができる。
この後、原料ガス化容器１０２の圧力抜き遮断弁１１６と１１７を開放する。このことにより原料ガス化容器１０２内の圧力と原料充填容器１１１内の圧力が等しくなり、原料は重力方向に落下しやすくなる。そして、原料ガス化容器１０２の原料導入遮断弁１１４、および原料充填容器１１１の原料供給遮断弁１１３を開放し、原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２内に液体原料を重力により移動させる。その際、図３に示すように、原料ガス化容器１０２内の原料注入管１１２ａの先端を尖らせることによって、効率よく液体原料を原料ガス化容器１０２内に充填することができる。
【００３０】
このようにしてＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂の液体原料を原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２内に充填することができる。
なお、成膜を行う前までに、原料充填容器１１１に固体原料を数回（例えば３回）充填し、それを液化して原料ガス化容器１０２内に移し変え、原料ガス化容器１０２内の液体原料の充填量を所定量にしておく。そして、充填した液体原料を、再度２２０℃に加熱して、液体原料の表面を平坦化する。
【００３１】
この後、原料ユニット加熱ボックス１０１内を２４０±１℃に保温して、ガス化したＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を反応炉１０内に供給し、図２に示す気相成長装置を用いて基板１１上にＳｒＳ：Ｃｅ薄膜を形成する。
なお、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を反応炉１０内に供給することによって、原料ガス化容器１０２内の液体原料は消費されていくが、遮断弁１１３、１１４の開閉操作によって原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２内に随時充填することができ、原料ガス化容器１０２内の原料充填量をほぼ一定に保つようにすることができる。なお、遮断弁１１３、１１４は、手動操作で開閉するものの他、遠隔操作によって開閉するようにすることもできる。
【００３２】
ここで、Ｓｒ原料を反応炉１０に供給する原料ガス化室１００として、図１に示す構成のものを用いた場合（以下、実施形態の場合という）と、図１０に示すものを用いた場合（以下、比較例の場合という）の成膜速度の比較検討を行った結果を図４に示す。なお、原料ガス化室１００以外の構成は、図１に示すものと同じである。
【００３３】
図４において、縦軸はＳｒＳ：Ｃｅ薄膜の成膜速度、横軸はＳｒＳ：Ｃｅ薄膜の成膜回数を示している。また、図中の黒丸は実施形態の場合を示し、図中の白丸は比較例の場合を示し、図中の充填回数（１回、２回、３回）は、原料を充填した回数を示している。なお、この充填において、実施形態の場合には、原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２内に充填を行ったことを意味し、比較例の場合には、一旦、原料ユニット加熱ボックスから取り外し、内部を洗浄してから再度原料を充填し、原料ユニット加熱ボックス内に設置したことを意味している。この比較例の場合、原料容器内に原料が残っていても原料が少なくなるとガス供給量が変化するため、図４に示すタイミングで原料の充填を行うようにしている。
【００３４】
図４に示すように、両者の成膜速度を比較すると、実施形態の場合には、最初から最後（原料が無くなる直前）まで、原料の充填回数によらず成膜速度に変化がほとんどなかった。これに対し比較例の場合では、成膜速度が安定するまでに１０バッチ程度の成膜回数が必要であり、さらに充填毎に成膜が変化し、最大で２．５倍の違いが確認された。
【００３５】
従って、本実施形態の場合の方が、成膜を行う場合に、再現性および長期安定性に優れている。
また、本実施形態においては、原料ガス化容器１０２内を偏平容器としているため、その重力方向（容器の上部と下部）での熱分布を偏りを少なくすることができ、原料ガス化容器１０２内でのガス化量を一定にすることができる。
【００３６】
図５に、原料ガス化容器１０２の容器深さとＳｒＳ：Ｃ_e薄膜の成膜速度の関係を示す。この場合、水平方向の断面積を一定とし深さを２０ｍｍから１０ｍｍ刻みで１００ｍｍまで変化させた容器を準備し、それぞれの容器を用いて同じ条件で１０バッチずつＳｒＳ：Ｃ_e薄膜の成膜を行った結果を示している。
図中の黒丸は１０バッチ行った成膜における平均膜厚を示しており、黒丸の上の線は１０バッチ中の最大値、下の線は１０バッチ中の最小値を表している。原料ガス化容器１０２の深さが深くなると、容器内の温度分布が悪化し、Ｓｒ原料ガス供給量が変化し易くなる。その結果、ＳｒＳ：Ｃ_e薄膜成膜速度が不安定になる。図５の結果から、容器深さが５０ｍｍ以下であれば、安定して成膜できることが分かる。
【００３７】
なお、上記した実施形態において、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２に移し変える際、原料充填容器１１１と原料ガス化容器１０２の間の原料供給配管１１２、および遮断弁１１３、１１４を原料が通過するため、原料供給配管１１２および遮断弁１１３、１１４の内部にＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂が付着する。原料を付着させたまま大気に開放すると、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂の分解物が形成され、次回の充填時に分解物が原料と同時に、原料ガス化容器１０２内に充填されることになる。
【００３８】
このため、本実施形態では、原料充填容器１１１を原料ユニット加熱ボックス１０１から取り外す前に、Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂が分解されないパージガス、例えばＮ₂や不活性ガスにて、原料充填容器１１１と原料ガス化容器１０２の間の原料供給配管１１２、および遮断弁１１３、１１４をパージし、内面に付着した原料を除去するようにしている。
【００３９】
具体的には、開放状態にあった原料充填容器１１１の圧力抜き遮断弁１１７を閉じ、同時にガス抜き遮断弁１２０を開放する。次に、パージガス遮断弁１２５を開放し、パージガスライン１２１から、パージガスを原料充填容器１１１に５００cc／min 供給し、それを１時間継続した。
以上の操作により、原料充填容器１１１と原料ガス化容器１０２間の原料供給配管１１２および遮断弁１１３、１１４に残留したＳｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂を、完全に原料ガス化容器１０２内に移し変えることができる。
【００４０】
この後、パージガス遮断弁１２５を閉じて、パージガスの供給を停止し、次に遮断弁１１３、１１４、１１６、１１７を順に閉じ、最後に原料充填容器１１１を、配管１１２、１１５、１２１との間で接続を外し、原料ユニット加熱ボックス１０１から取り外す。
なお、上記した実施形態では、液体原料を原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２に重力だけで移動させるものを示したが、重力に加え他の力を作用させて原料を移動させるようにしてもよい。例えば、原料充填容器１１１を原料ガス化容器１０２に対して陽圧になるように圧力差をつけて原料を移動させる、あるいは原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２に不活性ガスまたはＮ₂ガスを流し、原料を押し出すようにして移動させるようにしてもよい。
【００４１】
また、ＳｒＳ：Ｃ_e薄膜成膜速度を向上させるためには、原料ガス化容器１０２から反応炉１０内への原料の供給量を増加させる必要がある。この場合、図６に示すように、原料ガス化容器１０２を複数に分割（図では１０２１、１０２２、１０２３の３つに分割）し、配管１０３から原料ガス化容器１０２１→１０２２→１０２３の方向にキャリアガスを導入して原料ガスを配管１０４から排出するようにすれば、効率よく原料ガスの排出ができるため、Ｓｒ原料の供給量を増加させることができる。
【００４２】
また、図７に示すように、分割した原料ガス化容器１０２１、１０２２、１０２３のそれぞの一端に配管１０３からキャリアガスを導入し、それぞれの他端から配管１０４に原料ガスを排出するようにしても、Ｓｒ原料の供給量が増加させることができる。なお、図６、図７に示す場合において、分割した原料ガス化容器１０２１、１０２２、１０２３のそれぞれの間は、図示しない配管で連通されており、原料充填容器１１１から原料ガス化容器１０２１、１０２２、１０２３のいずれか１つに液体原料が充填されるようになっている。
【００４３】
また、図８に示す原料ガス化容器１０２の平面図のように、原料ガス化容器１０２内をしきり１０２ａによって複数の部屋に分割し、原料ガス化容器１０２内の一端からキャリアガスを導入し、しきり１０２ａで区分けされた各部屋を通って原料ガス化容器１０２内の他端からキャリアガスを排出するようにしてもＳｒ原料の供給量が増加させることができる。この場合、原料ガス化容器１０２を円柱状にし、図９に示すようにしきり１０２ａを設けることもできる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に示すようなＳｒＳ薄膜等の２元素から形成される物質以外に、ＳｒＴｉＯ₃、ＣａＧａ₂Ｓ₄等の３元素からなる薄膜についても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる原料ガス化室の模式的構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる気相成長装置の概略構成図である。
【図３】図１中の原料ガス化容器の内部構成を示す図である。
【図４】図２に示す気相成長装置を用いて成膜を行った際の、成膜回数および原料充填回数に対する薄膜成膜速度の関係を示す図である。
【図５】図２に示す気相成長装置を用いて成膜を行った際の、原料ガス化容器１０２の深さに対する薄膜成膜速度の関係を示す図である。
【図６】図１に示す原料ガス化室１００の他の実施形態を示す図である。
【図７】図１に示す原料ガス化室１００のさらに他の実施形態を示す図である。
【図８】図１に示す原料ガス化容器１０２の他の実施形態を示す図である。
【図９】図１に示す原料ガス化容器１０２のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明者等が先に検討を行った原料ガス化室の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…反応炉、１１…基板、１２…基板ホルダー、１００…原料ガス化室、
１０１…原料ユニット加熱ボックス、１０２…原料ガス化容器、
１１１…原料充填容器。

Claims

原料ガス化容器（１０２）内の液体原料をガス化して反応炉（１０）内に供給し、この反応炉（１０）内に配置された基板上に成膜を行う気相成長方法であって、
固体原料が充填された原料充填容器（１１１）を前記原料ガス化容器（１０２）の上方に脱着可能に固定し、
前記原料充填容器（１１１）内で前記充填された固体原料を液体原料にし、
この液体原料を前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に重力を用いて随時充填し得るようにしたことを特徴とする気相成長方法。
前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に前記液体原料を充填するときに、前記原料充填容器（１１１）内の圧力と前記原料ガス化容器（１０２）内の圧力の差を解消することを特徴とする請求項１に記載の気相成長方法。
原料ガス化容器（１０２）内の液体原料をガス化して反応炉（１０）内に供給し、この反応炉（１０）内に配置された基板上に成膜を行う気相成長方法であって、
前記原料ガス化容器（１０２）には遮断弁（１１３、１１４）付きの原料供給配管（１１２）が設けられており、
有機錯体の固体原料が充填された原料充填容器（１１１）を前記原料供給配管（１１２）に脱着可能に固定し、
前記原料充填容器（１１１）内で前記充填された固体原料を液体原料にし、
前記遮断弁（１１３、１１４）を開状態にして前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に前記液体原料を随時充填し得るようにしたことを特徴とする気相成長方法。
前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に前記液体原料を充填する前に、前記原料供給配管（１１２）内を真空引きすることを特徴とする請求項３に記載の気相成長方法。
前記液体原料の充填後において前記原料充填容器（１１１）を前記原料供給配管（１１２）から取り外す前に、前記原料充填容器（１１１）から前記原料供給配管（１１２）を介して前記原料ガス化容器（１０２）にパージ用のガスを供給することを特徴とする請求項３又は４に記載の気相成長方法。
前記原料ガス化容器（１０２）は偏平な容器であって、この容器内で前記液体原料の表面を平坦化した状態で前記ガス化を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の気相成長方法。
原料ガス化室（１００）から液体原料の蒸気ガスを反応炉（１０）内に供給し、この反応炉（１０）内に配置された基板上に成膜を行う気相成長装置であって、
前記原料ガス化室（１００）は、
前記液体原料が充填される原料ガス化容器（１０２）と、
この原料ガス化容器（１０２）にキャリアガスを導入して前記液体原料の蒸気ガスを前記反応炉（１０）内に供給する手段（１０３〜１０８）と、
前記原料ガス化容器（１０２）に設けられた遮断弁（１１３、１１４）付きの原料供給配管（１１２）とを備え、
固体原料が充填された原料充填容器（１１１）が前記原料ガス化容器（１０２）の上方において前記原料供給配管（１１２）に脱着可能に固定されるようになっており、
前記原料充填容器（１１１）内で前記充填された固体原料を液体原料にし、前記遮断弁（１１３、１１４）を開いて前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に前記原料供給配管（１１２）を介し前記液体原料を重力を用いて随時充填し得るようにしたことを特徴とする気相成長装置。
前記原料充填容器（１１１）内の圧力と前記原料ガス化容器（１０２）内の圧力の差を解消する手段（１１５〜１１７）を備えたことを特徴とする請求項７に記載の気相成長装置。
前記圧力の差を解消する手段（１１５〜１１７）は、前記原料充填容器（１１１）と前記原料ガス化容器（１０２）の間に設けられた遮断弁（１１６、１１７）付きの配管（１１５）であることを特徴とする請求項８に記載の気相成長装置。
原料ガス化室（１００）から液体原料の蒸気ガスを反応炉（１０）内に供給し、この反応炉（１０）内に配置された基板上に成膜を行う気相成長装置であって、
前記原料ガス化室（１００）は、
前記液体原料が充填される原料ガス化容器（１０２）と、
この原料ガス化容器（１０２）にキャリアガスを導入して前記液体原料の蒸気ガスを前記反応炉（１０）内に供給する手段（１０３〜１０８）と、
前記原料ガス化容器（１０２）に設けられた遮断弁（１１３、１１４）付きの原料供給配管（１１２）とを備え、
有機錯体の固体原料が充填された原料充填容器（１１１）が前記原料供給配管（１１２）に脱着可能に固定されるようになっており、
前記原料充填容器（１１１）内で前記充填された固体原料を液体原料にし、前記遮断弁（１１３、１１４）を開いて前記原料充填容器（１１１）から前記原料ガス化容器（１０２）内に前記原料供給配管（１１２）を介して前記液体原料を随時充填し得るようにしたことを特徴とする気相成長装置。
前記原料供給配管（１１２）内を真空引きする手段（１１８〜１２０）を有することを特徴とする請求項１０に記載の気相成長装置。
前記原料充填容器（１１１）にパージガスを供給する手段（１２１、１２２）が設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の気相成長装置。
前記原料ガス化容器（１０２）は、偏平な容器であることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１つに記載の気相成長装置。
前記原料ガス化容器（１０２）は、前記液体原料が連通するように複数の容器（１０２１〜１０２３）に分割されており、前記キャリアガスが、分割された複数の容器（１０２１〜１０２３）を通過するようになっていることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１つに記載の気相成長装置。
前記原料ガス化容器（１０２）内が、複数の部屋に分割され、前記キャリアガスが、分割された複数の部屋を通過するようになっていることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１つに記載の気相成長装置。