JPH04214870A - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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JPH04214870A
JPH04214870A JP3066154A JP6615491A JPH04214870A JP H04214870 A JPH04214870 A JP H04214870A JP 3066154 A JP3066154 A JP 3066154A JP 6615491 A JP6615491 A JP 6615491A JP H04214870 A JPH04214870 A JP H04214870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
vapor deposition
chemical vapor
raw material
bubbler
Prior art date
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Pending
Application number
JP3066154A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Gomi
五味 秀樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to US07/853,618 priority patent/US5288325A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相成長装置に関
し、特に液体原料をバブリングにより気化し、原料ガス
を安定供給する供給系を有する化学気相成長装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の液体原料をバブリングにより気化
し、原料ガスを供給する供給系を有する化学気相成長装
置を図3に示す。バブリングガスをマスフローコントロ
ーラー31により、流量制御し、バブラー29内に導入
する。バブラー29内でバブリングにより気化された原
料ガスは、バブリングガスとともに、加熱された導入配
管40へ送られる。成膜時には切り換えバルブ33を開
け、膜形成を行なう反応部32へ導入する。
【0003】成膜を行なわない場合、33の切り換えバ
ルブを閉め、逆に34の切り換えバルブを開けて直接排
気している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この図3に示した様な
従来の化学気相成長装置では、33と34のバルブを切
り換えた時に、原料ガス流量が不安定になり、安定な膜
成長を行なうことができないという問題がある。
【0005】このバルブ切り換え時の液体ガス流量の不
安定性はバイパスラインと反応部のコンダクタンスの違
いにより、バブラー内の圧力が変動するという現象に起
因する。原理的には原料ガス流量QL は次式で与えら
れる。
【0006】 QL =QB ・PL /(PO −PL )ここでQ
B はバブリングガス流量、PL は液体原料の蒸気圧
、PO はバブラー内圧力である。バブリングガス流量
QB はマスフローコントローラーで制御されており、
また液体原料の蒸気圧PL は液体原料の温度をコント
ロールすることで制御される。しかし従来技術では、導
入配管側のコンダクタンスの変化によってバブラー内の
圧力POの変動が生じ、原料ガス流量QL が不安定と
なる。安定した原料ガス流量を得るためには、反応部側
の圧力の変化に伴うバブラー内圧力の変動を抑える必要
がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の化学気相成長装
置は、液体原料気化部内の圧力が反応部の圧力より高く
なる様に制御する構造を有する。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図1は本発明の第1の実施例で、液体原料としてTE
OS(テトラエチルオルソシリケイト)、酸化剤として
オゾンを用いて、シリコン酸化膜を形成する分散板型常
圧気相成長装置の概略図である。1はTEOSを気化す
るバブラー、2はTEOSを加熱するヒーターでTEO
Sの液温を65℃に保つ。TEOSのバブリングガスと
してN2 を用い、3のマスフローコントローラーで制
御し、バブラー1内へ導入する。バブラー内でバブリン
グされたTEOSの一部は気化し、TEOSとN2 の
混合ガスとして4導入配管へ送られる。
【0009】4導入配管には、コンダクタンスの小さな
オリフィス5を設け、導入配管4のコンダクタンスがバ
イパスライン6,ディスパージョンヘッド12のコンダ
クタンスよりも小さくなる様にする。これにより、バブ
ラー1の圧力をディスパージョンヘッド12,バイパス
ライン6の圧力よりも高くすることができる。
【0010】成膜前にはTEOS,N2 の混合ガスは
6のバイパスラインより直接排気管へ排出する。成膜時
には、切り換えバルブ15を閉じ、逆に切り換えバルブ
14を開けて、ディスパージョンヘッド12へTEOS
,N2 混合ガスを導入する。基板上でオゾンガスと反
応し、シリコン酸化膜の成膜を行なう。
【0011】なおTEOSの凝結を防止するために、バ
ブラーからオリフィスまでの配管温度は70℃、オリフ
ィスからディスパージョンヘッドまでの配管温度は80
℃にヒーターを用いて加熱制御する。
【0012】バイパスライン6からディスパージョンヘ
ッドへガスを切り換える際にコンダクタンスの差により
生ずる圧力変動はオリフィス5により、緩和されバブラ
ー1内の圧力変動はほとんど生じない。
【0013】この様にバブラー内の圧力変動が抑えられ
ることにより、成膜初期に起こるTEOSの不安定供給
が解消され、安定なシリコン酸化膜の成膜速度が得られ
る。形成されたSiO2 膜は厚さ方向に対して膜質が
均一である。
【0014】図2は本発明の第2の実施例で液体原料と
してTEOS(テトラエチルオルソシリケイト)、酸化
剤としてO2 を用いた場合のプラズマ気相成長装置の
概略図である。
【0015】17はTEOSを気化するバブラーであり
、TEOSは18の恒温槽によって37℃に保たれる。 TEOSのバブリングガスとしてHeを用い、19のマ
スフローコトローラーで制御し、バブラー17内へ導入
する。バブラー内でバブリングされたTEOSの一部は
気化し、TEOSとHeの混合ガスとして28導入配管
へ送られる。
【0016】成膜前に、TEOS,Heの混合ガスは、
23のマスフローコントローラーで制御されたO2 と
混合され、25のシャワー電極より反応室24内へ導入
される。He,O2 の設定流量は500SCCMであ
る。また反応室24内の圧力は9Torrに設定する。 バブラー17内の圧力は20圧力検知器によって検出し
、22の可変バルブにより制御する。バブラー17内圧
力は圧力コントローラー21によって反応室圧力より高
い20Torrに設定する。
【0017】成膜時には、シャワー電極に13.56M
Hz,500Wの高周波電力を印加する。高周波を印加
すると反応室24内の原料ガスが分解され体積膨張を起
こす。従って反応室内の圧力は瞬間的に約15Torr
まで増加し、その後反応室の圧力コントローラーによっ
て数秒後に設定圧力9Torrへ収束する。
【0018】バブラーの圧力制御系を有しない、従来の
バブリングシステムでは高周波印加時の圧力増加がバブ
ラーまで及び気化TEOS量が安定しないばかりか瞬間
的にバブラーの方が反応室より減圧状態になるため、原
料ガスが逆流してしまうという欠点を有していた。
【0019】しかし図2に示す本発明の気相成長装置で
は、バブラー17の圧力は、もともと20Torrに設
定しているため、原料ガスが逆流することはない。また
バブラー内の圧力変動の回復時間は反応室の圧力変動の
回復時間よりも速い。これにより、TEOSの安定供給
が実現できる。
【0020】図4は、本発明の第3の実施例で、液体原
料としてTEOS(テトラエチルオルソシリケイト)を
用い、液体原料ガス絶対流量制御器を用いた場合の化学
気相成長装置の概略図である。
【0021】バーブラー41の1次側,2次側配管内の
ガスの熱伝導率を熱伝導検出器46により検出し、2次
側でのTEOSガスの濃度を求める。この電気信号とバ
ブリングN2 ガスの流量(マスフローメーター44か
らの信号)より、常にTEOSガス流量が一定になる様
なN2 流量を算出し、流量制御器45によって、N2
 流量をコントロールする。この様な、液体原料ガス絶
対流量制御器を用いることにより、バブラー41内のT
EOS温度が変化しても常に一定なTEOSガスを導入
することができる。
【0022】しかしながらこの様な熱伝導を用いた制御
系は、圧力変動に対して制御不能となり瞬間的な圧力変
動に追従できないという欠点がある。
【0023】そこで本発明の特徴となるオリフィス48
を反応部43,バブラー41の間に設け、バブラー41
内の圧力が反応部43,バイパスライン51よりも高く
なる様にする。これにより、49,50の切り換えバル
ブを切り換えた時の圧力変動はバブラーまで達すること
がなく、液体原料ガス絶対流量制御器を効果的に用いる
ことができる。
【0024】なおあらかじめ反応部43のコンダクタン
スとバイパスライン51のコンダクタンスを等しくして
おくことにより、バブラー41内の圧力変動を更に抑え
ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明した様に本発明は、液体原料の
気化部の圧力を反応部の圧力より高くする構造を有して
いるので反応部側で生じる圧力変動は、気化部前で緩和
され、気化部内の圧力変動が抑制される。それにより、
液体原料ガスが安定供給され、安定な成膜速度,均一な
材質が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例で常圧気相成長法を用いた
場合の装置概略図である。
【図2】第2実施例でプラズマ気相成長法を用いた場合
の装置概略図である。
【図3】従来の気相成長装置の概略図である。
【図4】第3実施例の化学気相成長装置の概略図である

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  成膜用液体原料ガスをバブリングによ
    り気化する液体原料気化部と、基板への成膜を行なう反
    応部とを有する化学気相成長装置において、該液体原料
    気化部内の圧力が、反応部の圧力より高くなる様に制御
    することを特徴とする化学気相成長装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の化学気相成長装置にお
    いて、反応部と液体原料気化部の間の配管のコンダクタ
    ンスを小さくすることにより、液体原料気化部内の圧力
    を反応部圧力より高くすることを特徴とする化学気相成
    長装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の化学気相成長装置にお
    いて、液体原料気化部の圧力を検知し電気信号に変換す
    る圧力検知器と該電気信号によって、気化部と反応部の
    間の配管コンダクタンスを変化させる可変バルブを有し
    、この可変バルブを制御することにより、気化部の圧力
    を反応部圧力より高い応力で制御することを特徴とする
    化学気相成長装置。
JP3066154A 1990-05-08 1991-03-29 化学気相成長装置 Pending JPH04214870A (ja)

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JP3066154A JPH04214870A (ja) 1990-05-08 1991-03-29 化学気相成長装置
US07/853,618 US5288325A (en) 1991-03-29 1992-03-18 Chemical vapor deposition apparatus
KR1019920005045A KR100222344B1 (ko) 1991-03-29 1992-03-27 화학 기상 성장 장치

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JP2-118158 1990-05-08
JP11815890 1990-05-08
JP3066154A JPH04214870A (ja) 1990-05-08 1991-03-29 化学気相成長装置

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Effective date: 20000125