JPH05106047A - 化学気相成長装置 - Google Patents
化学気相成長装置Info
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- JPH05106047A JPH05106047A JP26624791A JP26624791A JPH05106047A JP H05106047 A JPH05106047 A JP H05106047A JP 26624791 A JP26624791 A JP 26624791A JP 26624791 A JP26624791 A JP 26624791A JP H05106047 A JPH05106047 A JP H05106047A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成で
き、安価で高性能な化学気相成長装置を得る。 【構成】 液体ＴＥＯＳ８を圧送する加圧装置を、ベロ
ーズ２２を有する容積式ポンプとしてのベローズタンク
２１によって構成する。ベローズタンク２１の液室に、
材料タンク７と、真空ポンプ２７とを連通した。液体Ｔ
ＥＯＳ８は前記液室を真空排気した状態でベローズタン
ク２１に導入され、液室の容積を変えて圧送される。液
体ＴＥＯＳ８が圧送時に他の気体に触れないので、圧力
低下に伴なう気泡の発生を防ぐことができ、安定した条
件の元で薄膜を形成できる。
き、安価で高性能な化学気相成長装置を得る。 【構成】 液体ＴＥＯＳ８を圧送する加圧装置を、ベロ
ーズ２２を有する容積式ポンプとしてのベローズタンク
２１によって構成する。ベローズタンク２１の液室に、
材料タンク７と、真空ポンプ２７とを連通した。液体Ｔ
ＥＯＳ８は前記液室を真空排気した状態でベローズタン
ク２１に導入され、液室の容積を変えて圧送される。液
体ＴＥＯＳ８が圧送時に他の気体に触れないので、圧力
低下に伴なう気泡の発生を防ぐことができ、安定した条
件の元で薄膜を形成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスで
使用する化学気相成長装置に関し、特に常温で液体であ
るアルコラート（金属とアルコールの塩）系液体反応材
料を気化させたガスを用いて半導体ウエハに膜を生成す
る化学気相成長装置に関するものである。
使用する化学気相成長装置に関し、特に常温で液体であ
るアルコラート（金属とアルコールの塩）系液体反応材
料を気化させたガスを用いて半導体ウエハに膜を生成す
る化学気相成長装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の化学気相成長装置の反応
ガス供給系は図５および図６に示すように構成されてい
た。
ガス供給系は図５および図６に示すように構成されてい
た。
【０００３】図５は従来の化学気相成長装置を示す概略
構成図、図６は従来の化学気相成長装置に使用する液体
マスフローコントローラの断面図である。なお、図５で
は、アルコラート系液体ソースとしてテトラエトキシシ
ラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4以下、ＴＥＯＳと略す］、
キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反応させるガスにＯ
3 ガスを用いた化学気相成長装置の例を示している。
構成図、図６は従来の化学気相成長装置に使用する液体
マスフローコントローラの断面図である。なお、図５で
は、アルコラート系液体ソースとしてテトラエトキシシ
ラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4以下、ＴＥＯＳと略す］、
キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反応させるガスにＯ
3 ガスを用いた化学気相成長装置の例を示している。
【０００４】図５および図６において、１は化学気相成
長装置の本体としての反応チャンバー、２はこの反応チ
ャンバー１内の加熱ステージ３に載置固定された半導体
ウエハである。
長装置の本体としての反応チャンバー、２はこの反応チ
ャンバー１内の加熱ステージ３に載置固定された半導体
ウエハである。
【０００５】４は前記反応チャンバー１の上部に設けら
れたガスヘッドで、このガスヘッド４は、後述する気化
器やオゾン発生器に接続されており、それらの装置から
供給されるガスを混合する混合室を内蔵すると共に、前
記半導体ウエハ２に前記混合ガスを均一に吹き付ける複
数個のガス噴出口（図示せず）を備えている。
れたガスヘッドで、このガスヘッド４は、後述する気化
器やオゾン発生器に接続されており、それらの装置から
供給されるガスを混合する混合室を内蔵すると共に、前
記半導体ウエハ２に前記混合ガスを均一に吹き付ける複
数個のガス噴出口（図示せず）を備えている。
【０００６】５は与えられるＯ2 ガスの流量を計量する
質量流量計（以下、ＭＦＣという）、６は供給されたＯ
2 を無声放電などにより一部Ｏ3 に変えるオゾン発生器
で、このオゾン発生器６は前記ガスヘッド４に接続され
ている。
質量流量計（以下、ＭＦＣという）、６は供給されたＯ
2 を無声放電などにより一部Ｏ3 に変えるオゾン発生器
で、このオゾン発生器６は前記ガスヘッド４に接続され
ている。
【０００７】７は内部に液体ＴＥＯＳ８が溜められた材
料タンクである。この材料タンク７は、密閉構造とされ
ており、上部空間をＮ2 ガスで加圧することによって出
口配管７ａから液体ＴＥＯＳ８が圧力をもって吐出され
るように構成されている。
料タンクである。この材料タンク７は、密閉構造とされ
ており、上部空間をＮ2 ガスで加圧することによって出
口配管７ａから液体ＴＥＯＳ８が圧力をもって吐出され
るように構成されている。
【０００８】９は前記材料タンク７から圧送された液体
ＴＥＯＳ８の質量流量を正確に測量して送り出す液体マ
スフローコントローラ、１０は気化器である。この気化
器１０は、前記液体マスフローコントローラ９から一定
量正確に測量して送り出された液体ＴＥＯＳ８を、加熱
すると共にキャリアーＮ2 を混ぜることによって気化さ
せるように構成されている。
ＴＥＯＳ８の質量流量を正確に測量して送り出す液体マ
スフローコントローラ、１０は気化器である。この気化
器１０は、前記液体マスフローコントローラ９から一定
量正確に測量して送り出された液体ＴＥＯＳ８を、加熱
すると共にキャリアーＮ2 を混ぜることによって気化さ
せるように構成されている。
【０００９】また、この気化器１０と前記ガスヘッド４
とを連通する配管１０ａは、気化したＴＥＯＳ８が再液
化しないように不図示のヒーターによって加熱される。
とを連通する配管１０ａは、気化したＴＥＯＳ８が再液
化しないように不図示のヒーターによって加熱される。
【００１０】このように構成された化学気相成長装置を
用いる薄膜形成は、以下のようにして行なわれる。材料
タンク８内の液体ＴＥＯＳ８はＮ2 ガスの圧力により液
体マスフローコントローラ９に圧送される。
用いる薄膜形成は、以下のようにして行なわれる。材料
タンク８内の液体ＴＥＯＳ８はＮ2 ガスの圧力により液
体マスフローコントローラ９に圧送される。
【００１１】液体マスフローコントローラ９は図６に示
すような構造とされており、流れる液体の質量流量に応
じて熱が奪われる現象を利用して液体ＴＥＯＳの質量流
量を正確に計量する質量流量計１１を内蔵すると共に、
開口率を可変できるコントロールバルブ１２を内蔵し、
流量を正確に計量供給するように構成されている。
すような構造とされており、流れる液体の質量流量に応
じて熱が奪われる現象を利用して液体ＴＥＯＳの質量流
量を正確に計量する質量流量計１１を内蔵すると共に、
開口率を可変できるコントロールバルブ１２を内蔵し、
流量を正確に計量供給するように構成されている。
【００１２】図５において、液体マスフローコントロー
ラ９によって正確に計量供給された液体ＴＥＯＳ８は、
気化器１０で一定温度に加熱されると共に、キャリアー
Ｎ2を加えられ十分に気化される。そして、ＴＥＯＳガ
スを含んだＮ2 ガスとなり、配管１０ａを通ってガスヘ
ッド４に送り込まれる。
ラ９によって正確に計量供給された液体ＴＥＯＳ８は、
気化器１０で一定温度に加熱されると共に、キャリアー
Ｎ2を加えられ十分に気化される。そして、ＴＥＯＳガ
スを含んだＮ2 ガスとなり、配管１０ａを通ってガスヘ
ッド４に送り込まれる。
【００１３】また、オゾン発生器６には、ＭＦＣ５で正
確に計量されたＯ2 ガスが供給され、一部Ｏ3 に変えら
れ同じくガスヘッド４へ送り込まれる。
確に計量されたＯ2 ガスが供給され、一部Ｏ3 に変えら
れ同じくガスヘッド４へ送り込まれる。
【００１４】以上のようにしてガスヘッド４にＴＥＯＳ
を含んだＮ2 ガス，Ｏ3 を含んだＯ2 ガスが供給混合さ
れ、加熱保持された半導体ウエハ２に前記混合ガスが吹
き付けられて化学気相成長により薄膜が形成される。
を含んだＮ2 ガス，Ｏ3 を含んだＯ2 ガスが供給混合さ
れ、加熱保持された半導体ウエハ２に前記混合ガスが吹
き付けられて化学気相成長により薄膜が形成される。
【００１５】薄膜を各ウエハにおいて同じように形成す
るためには、供給する反応ガス（ＴＥＯＳおよびＯ3 濃
度）を一定に保つ必要がある。Ｏ3 については供給する
Ｏ2流量およびオゾン発生器６の放電パワーを一定に保
てばよい。ＴＥＯＳのガス流量を一定に保つには、液体
マスフローコントローラ９により液体ＴＥＯＳ８を正確
に計量供給する必要がある。
るためには、供給する反応ガス（ＴＥＯＳおよびＯ3 濃
度）を一定に保つ必要がある。Ｏ3 については供給する
Ｏ2流量およびオゾン発生器６の放電パワーを一定に保
てばよい。ＴＥＯＳのガス流量を一定に保つには、液体
マスフローコントローラ９により液体ＴＥＯＳ８を正確
に計量供給する必要がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の化学
気相成長装置においては、以下に述べる問題点があっ
た。上述した通り、材料タンク８内の液体ＴＥＯＳ８は
Ｎ2 ガスの圧力によって液体マスフローコントローラ９
へ圧送されるが、液体マスフローコントローラ９内部の
抵抗により圧送圧力はある程度高圧に設定しなければな
らない。
気相成長装置においては、以下に述べる問題点があっ
た。上述した通り、材料タンク８内の液体ＴＥＯＳ８は
Ｎ2 ガスの圧力によって液体マスフローコントローラ９
へ圧送されるが、液体マスフローコントローラ９内部の
抵抗により圧送圧力はある程度高圧に設定しなければな
らない。
【００１７】すなわち、圧送時に液体ＴＥＯＳ８に圧送
用のＮ2 ガスが溶け込み、液体マスフローコントローラ
９内のコントロールバルブ１２を通過し圧力が低下した
ときに、液体に溶け込めるガスの量は圧力に比例するた
め、溶け込んだＮ2 ガスが溶け込めず気泡となって発生
する。その状態を図６に示す。
用のＮ2 ガスが溶け込み、液体マスフローコントローラ
９内のコントロールバルブ１２を通過し圧力が低下した
ときに、液体に溶け込めるガスの量は圧力に比例するた
め、溶け込んだＮ2 ガスが溶け込めず気泡となって発生
する。その状態を図６に示す。
【００１８】図６に示すように発生した細かい気泡１３
は液体マスフローコントローラ９内のコントロールバル
ブ１２直後の管壁面に付着したり継手の隙間に溜まった
りし、ある程度の大きさになると液体に押し流されて気
化器１０へ向かう。
は液体マスフローコントローラ９内のコントロールバル
ブ１２直後の管壁面に付着したり継手の隙間に溜まった
りし、ある程度の大きさになると液体に押し流されて気
化器１０へ向かう。
【００１９】このように気化器１０に供給される液体Ｔ
ＥＯＳ８に大きな気泡１４が含まれることにより気泡１
４が気化器１０に供給される間は液体ＴＥＯＳ８の供給
がなくなる。すなわち、気化したＴＥＯＳのガス流量が
変動し、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成できな
くなってしまい、歩留り低下の原因となっていた。
ＥＯＳ８に大きな気泡１４が含まれることにより気泡１
４が気化器１０に供給される間は液体ＴＥＯＳ８の供給
がなくなる。すなわち、気化したＴＥＯＳのガス流量が
変動し、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成できな
くなってしまい、歩留り低下の原因となっていた。
【００２０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、反応ガスを安定して供給することができ、もっ
て各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成できる化学気
相成長装置を提供するものである。
もので、反応ガスを安定して供給することができ、もっ
て各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成できる化学気
相成長装置を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る化学気
相成長装置は、液体反応材料を圧送する加圧装置を容積
式ポンプによって構成し、この加圧装置の液室に、液体
反応材料タンクと、真空排気用真空装置とを連通したも
のである。
相成長装置は、液体反応材料を圧送する加圧装置を容積
式ポンプによって構成し、この加圧装置の液室に、液体
反応材料タンクと、真空排気用真空装置とを連通したも
のである。
【００２２】第２の発明に係る化学気相成長装置は、気
化器と液体反応材料タンクとの間の液体通路に液体反応
材料の流量を測定する流量計を介装すると共に、加圧装
置に前記流量計での測定値に応じて加圧力を調節する制
御手段を設け、かつ前記気化器の液体反応材料導入口
に、液体反応材料の流量を制限する固定オリフィスを設
けたものである。
化器と液体反応材料タンクとの間の液体通路に液体反応
材料の流量を測定する流量計を介装すると共に、加圧装
置に前記流量計での測定値に応じて加圧力を調節する制
御手段を設け、かつ前記気化器の液体反応材料導入口
に、液体反応材料の流量を制限する固定オリフィスを設
けたものである。
【００２３】
【作用】第１の発明に係る化学気相成長装置によれば、
液体反応材料は加圧装置の液室を真空排気した状態で加
圧装置内に導入され、液室の容積を変えることによって
圧送されるから、液体反応材料が圧送時に他の気体に触
れることがなくなる。
液体反応材料は加圧装置の液室を真空排気した状態で加
圧装置内に導入され、液室の容積を変えることによって
圧送されるから、液体反応材料が圧送時に他の気体に触
れることがなくなる。
【００２４】第２の発明に係る化学気相成長装置によれ
ば、液体反応材料を圧送するときの加圧力が制御手段に
よって調節され、圧力低下により固定オリフィスの下流
側で発生する気泡は留まることなく気化器へ導かれる。
ば、液体反応材料を圧送するときの加圧力が制御手段に
よって調節され、圧力低下により固定オリフィスの下流
側で発生する気泡は留まることなく気化器へ導かれる。
【００２５】
【実施例】以下、第１の発明の一実施例を図１によって
詳細に説明する。図１は第１の発明に係る化学気相成長
装置を示す概略構成図である。同図において前記図５で
説明したものと同一もしくは同等部材については、同一
符号を付し詳細な説明は省略する。
詳細に説明する。図１は第１の発明に係る化学気相成長
装置を示す概略構成図である。同図において前記図５で
説明したものと同一もしくは同等部材については、同一
符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２６】図１に示した実施例は、液体ソースとして
テトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 以下、Ｔ
ＥＯＳと略す］、キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反
応させるガスにＯ3 ガスを用いた化学気相成長装置の例
を示している。
テトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 以下、Ｔ
ＥＯＳと略す］、キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反
応させるガスにＯ3 ガスを用いた化学気相成長装置の例
を示している。
【００２７】図１において、２１は液体ＴＥＯＳ８を気
化器１０へ圧送するための容積式ポンプとしてのベロー
ズタンクである。このベローズタンク２１は、密閉のま
ま内容積を増減できる構造のベローズ２２と、このベロ
ーズ２２を伸縮させて内圧を上昇させることのできるエ
アシリンダー２３とから構成されている。
化器１０へ圧送するための容積式ポンプとしてのベロー
ズタンクである。このベローズタンク２１は、密閉のま
ま内容積を増減できる構造のベローズ２２と、このベロ
ーズ２２を伸縮させて内圧を上昇させることのできるエ
アシリンダー２３とから構成されている。
【００２８】そして、このベローズタンク２１と液体マ
スフローコントローラ９とを連通する配管には、バルブ
２４が介装されている。また、このベローズタンク２１
内の液室には、バルブ２５を介して材料タンク７が連通
されると共に、バルブ２６を介して真空ポンプ２７が連
通されている。
スフローコントローラ９とを連通する配管には、バルブ
２４が介装されている。また、このベローズタンク２１
内の液室には、バルブ２５を介して材料タンク７が連通
されると共に、バルブ２６を介して真空ポンプ２７が連
通されている。
【００２９】なお、材料タンク７の上部空間には、従来
のような高圧をもってＮ2 ガスが供給されてはおらず、
材料タンク７内の液体ＴＥＯＳ８が外気に触れるのを防
ぐために比較的低い圧力をもってＮ2 ガスが満たされて
いる。
のような高圧をもってＮ2 ガスが供給されてはおらず、
材料タンク７内の液体ＴＥＯＳ８が外気に触れるのを防
ぐために比較的低い圧力をもってＮ2 ガスが満たされて
いる。
【００３０】このように構成された化学気相成長装置を
用いる薄膜形成は、以下のようにして行なわれる。先
ず、ベローズタンク２１のベローズ２２を伸ばして密閉
のまま内容積を最大状態にしておく。そして、材料タン
ク７とベローズタンク２１の間のバルブ２５と、ベロー
ズタンク２１と液体マスフローコントローラ９との間の
バルブ２４とを閉じると共に、ベローズタンク２１と真
空ポンプ２７との間のバルブ２６を開け、真空ポンプ２
７を作動させてベローズタンク２１内を真空排気する。
用いる薄膜形成は、以下のようにして行なわれる。先
ず、ベローズタンク２１のベローズ２２を伸ばして密閉
のまま内容積を最大状態にしておく。そして、材料タン
ク７とベローズタンク２１の間のバルブ２５と、ベロー
ズタンク２１と液体マスフローコントローラ９との間の
バルブ２４とを閉じると共に、ベローズタンク２１と真
空ポンプ２７との間のバルブ２６を開け、真空ポンプ２
７を作動させてベローズタンク２１内を真空排気する。
【００３１】次に、バルブ２５を開けると共にバルブ２
６を閉じ、材料タンク７内の液体ＴＥＯＳ８をベローズ
タンク２１に送る。ベローズタンク２１は真空排気され
ているため、材料タンク７内が大気圧であったとしても
液体ＴＥＯＳ８はベローズタンク２１へ送られてその内
部を満たすようになる。
６を閉じ、材料タンク７内の液体ＴＥＯＳ８をベローズ
タンク２１に送る。ベローズタンク２１は真空排気され
ているため、材料タンク７内が大気圧であったとしても
液体ＴＥＯＳ８はベローズタンク２１へ送られてその内
部を満たすようになる。
【００３２】ベローズタンク２１が液体ＴＥＯＳ８で満
たされた後、バルブ２５を閉じると共にバルブ２４を開
け、エアシリンダー２３によりベローズ２２を縮めるよ
うにして液体ＴＥＯＳ８に圧力を加える。このようにす
ることによって、液体ＴＥＯＳ８はベローズタンク２１
から液体マスフローコントローラ９へ圧送されることに
なる。圧送圧力はエアシリンダー２３での加圧力によっ
て調節され、液体ＴＥＯＳ８を、高圧の液体を接触させ
ることなく圧送することができる。
たされた後、バルブ２５を閉じると共にバルブ２４を開
け、エアシリンダー２３によりベローズ２２を縮めるよ
うにして液体ＴＥＯＳ８に圧力を加える。このようにす
ることによって、液体ＴＥＯＳ８はベローズタンク２１
から液体マスフローコントローラ９へ圧送されることに
なる。圧送圧力はエアシリンダー２３での加圧力によっ
て調節され、液体ＴＥＯＳ８を、高圧の液体を接触させ
ることなく圧送することができる。
【００３３】液体マスフローコントローラ９では、液体
ＴＥＯＳ８の質量流量を正確に計量すると共に開口率を
可変できるバルブにより液体ＴＥＯＳ８の流量を正確に
コントロールして気化器５へ供給する。
ＴＥＯＳ８の質量流量を正確に計量すると共に開口率を
可変できるバルブにより液体ＴＥＯＳ８の流量を正確に
コントロールして気化器５へ供給する。
【００３４】液体ＴＥＯＳ８が液体マスフローコントロ
ーラ９内のコントロールバルブを通過すると圧力が大気
圧まで低下するが、上述した通り液体ＴＥＯＳ８を高圧
の気体を接触させることなく圧送しているため、液体Ｔ
ＥＯＳ８に溶け込んでいる気体は少なく、圧力低下時に
気泡となって発生することはない。
ーラ９内のコントロールバルブを通過すると圧力が大気
圧まで低下するが、上述した通り液体ＴＥＯＳ８を高圧
の気体を接触させることなく圧送しているため、液体Ｔ
ＥＯＳ８に溶け込んでいる気体は少なく、圧力低下時に
気泡となって発生することはない。
【００３５】気化器１０で気化されたＴＥＯＳは、従来
と同様にしてＮ2ガスや、Ｏ3 を含んだＯ2 ガスと混合
され、半導体ウエハ２に吹き付けられる。
と同様にしてＮ2ガスや、Ｏ3 を含んだＯ2 ガスと混合
され、半導体ウエハ２に吹き付けられる。
【００３６】多数の半導体ウエハ２に成膜し、液体ＴＥ
ＯＳ８を消費しベローズ２３が縮みきると、成膜を停止
し前述したシーケンスで再び液体ＴＥＯＳ８をベローズ
タンク２１に導入する。通常、液体ＴＥＯＳ８の消費量
は多くて数ｃｃ／分であるので、例えば、内容積を１リ
ットル分増減できる浩三のベローズタンクであると、数
百分は成膜を停止することなく半導体ウエハを処理でき
る。
ＯＳ８を消費しベローズ２３が縮みきると、成膜を停止
し前述したシーケンスで再び液体ＴＥＯＳ８をベローズ
タンク２１に導入する。通常、液体ＴＥＯＳ８の消費量
は多くて数ｃｃ／分であるので、例えば、内容積を１リ
ットル分増減できる浩三のベローズタンクであると、数
百分は成膜を停止することなく半導体ウエハを処理でき
る。
【００３７】なお、前記実施例では容積式ポンプとして
ベローズ２２を使用した構造のポンプを採用したが、本
発明はそのような限定にとらわれることなく、密閉のま
ま内容積を増減できる構造のポンプであれば同図のよう
なものでも使用することができる。例えば図２に示すよ
うなＯリングなどのシール材を用いたピストン構造のポ
ンプでもよい。
ベローズ２２を使用した構造のポンプを採用したが、本
発明はそのような限定にとらわれることなく、密閉のま
ま内容積を増減できる構造のポンプであれば同図のよう
なものでも使用することができる。例えば図２に示すよ
うなＯリングなどのシール材を用いたピストン構造のポ
ンプでもよい。
【００３８】図２は容積式ポンプの他の実施例を示す断
面図である。同図において前記図１で説明したものと同
一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な
説明は省略する。
面図である。同図において前記図１で説明したものと同
一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な
説明は省略する。
【００３９】図２において、２８はポンプ本体としての
シリンダ、２９は前記シリンダ２８内に上下動自在に嵌
挿されたピストンである。また、２９ａはピストン２９
の外周部に装着されたＯリング、３０はピストン駆動装
置としてのエアシリンダーである。このようにピストン
構造のポンプとしても前記実施例と同等の効果が得られ
る。
シリンダ、２９は前記シリンダ２８内に上下動自在に嵌
挿されたピストンである。また、２９ａはピストン２９
の外周部に装着されたＯリング、３０はピストン駆動装
置としてのエアシリンダーである。このようにピストン
構造のポンプとしても前記実施例と同等の効果が得られ
る。
【００４０】次に、第２の発明に係る化学気相成長装置
を図３および図４によって説明する。図３は第２の発明
に係る化学気相成長装置を示す概略構成図、図４は第２
の発明に係る化学気相成長装置に使用する気化器の断面
図である。これらの図において前記図１で説明したもの
と同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳
細な説明は省略する。
を図３および図４によって説明する。図３は第２の発明
に係る化学気相成長装置を示す概略構成図、図４は第２
の発明に係る化学気相成長装置に使用する気化器の断面
図である。これらの図において前記図１で説明したもの
と同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳
細な説明は省略する。
【００４１】図３に示した実施例は、液体ソースとして
テトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 以下、Ｔ
ＥＯＳと略す］、キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反
応させるガスにＯ3 ガスを用いた化学気相成長装置の例
を示している。
テトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 以下、Ｔ
ＥＯＳと略す］、キャリアガスにＮ2 ガス、ＴＥＯＳ反
応させるガスにＯ3 ガスを用いた化学気相成長装置の例
を示している。
【００４２】図３において、３１は材料タンク７から気
化器１０へ圧送される液体ＴＥＯＳ８の質量流量を正確
に計量する液体マスフローメーター、３２はこの液体マ
スフローメーター３１と気化器１０との間に介装された
バルブである。
化器１０へ圧送される液体ＴＥＯＳ８の質量流量を正確
に計量する液体マスフローメーター、３２はこの液体マ
スフローメーター３１と気化器１０との間に介装された
バルブである。
【００４３】３３は密閉構造の材料タンク７へ一定量の
圧送用Ｎ2 ガスを供給するためのＭＦＣ、３４は前記液
体マスフローメーター３１での測定値に応じて材料タン
ク７内のＮ2 ガス圧力を逃がし、材料タンク７から圧送
される液体ＴＥＯＳ８の流量を調節するための可変リリ
ーフバルブである。本実施例では、この可変リリーフバ
ルブ３４が制御手段を構成している。
圧送用Ｎ2 ガスを供給するためのＭＦＣ、３４は前記液
体マスフローメーター３１での測定値に応じて材料タン
ク７内のＮ2 ガス圧力を逃がし、材料タンク７から圧送
される液体ＴＥＯＳ８の流量を調節するための可変リリ
ーフバルブである。本実施例では、この可変リリーフバ
ルブ３４が制御手段を構成している。
【００４４】すなわち、材料タンク７内へのＮ2 ガスの
流入量を一定にし、可変リリーフバルブ３４を開けてＮ
2 ガスを逃がすことによって、材料タンク７内の圧力が
低下し、逆に閉じると材料タンク７内の圧力は圧送用気
体の供給圧力の範囲で上昇することになる。
流入量を一定にし、可変リリーフバルブ３４を開けてＮ
2 ガスを逃がすことによって、材料タンク７内の圧力が
低下し、逆に閉じると材料タンク７内の圧力は圧送用気
体の供給圧力の範囲で上昇することになる。
【００４５】本実施例で使用する気化器１０は図４のよ
うに構成されている。気化器１０内には液体ＴＥＯＳ８
を速やかに気化させるため、熱伝導性の高い金属球３５
が多数個装填されており、ヒーター３６で加熱すると共
にキャリアーＮ2 を導入する構造とされている。
うに構成されている。気化器１０内には液体ＴＥＯＳ８
を速やかに気化させるため、熱伝導性の高い金属球３５
が多数個装填されており、ヒーター３６で加熱すると共
にキャリアーＮ2 を導入する構造とされている。
【００４６】また、この気化器１０における液体ＴＥＯ
Ｓ８の入口には固定オリフィス３７が形成されており、
材料タンク７からの液体ＴＥＯＳ８の流量をその固定オ
リフィス３７で絞り込むように構成されている。なお、
固定オリフィス３７の径は、液体ＴＥＯＳ８の必要流量
と液体材料タンク７での圧送圧力によって決定される。
Ｓ８の入口には固定オリフィス３７が形成されており、
材料タンク７からの液体ＴＥＯＳ８の流量をその固定オ
リフィス３７で絞り込むように構成されている。なお、
固定オリフィス３７の径は、液体ＴＥＯＳ８の必要流量
と液体材料タンク７での圧送圧力によって決定される。
【００４７】このように構成された化学気相成長装置を
用いる薄膜形成は、以下のようにして行われる。先ず、
液体マスフローメーター３１と気化器１０との間のバル
ブ３２を開け、液体ＴＥＯＳ８を流し始める。液体ＴＥ
ＯＳ８の質量流量を液体マスフローメーター３１で正確
に計量し、目標の流量より実流量が多ければ可変リリー
フバルブ３４を開けて材料タンク７内の圧力を低下さ
せ、流量を減らす。
用いる薄膜形成は、以下のようにして行われる。先ず、
液体マスフローメーター３１と気化器１０との間のバル
ブ３２を開け、液体ＴＥＯＳ８を流し始める。液体ＴＥ
ＯＳ８の質量流量を液体マスフローメーター３１で正確
に計量し、目標の流量より実流量が多ければ可変リリー
フバルブ３４を開けて材料タンク７内の圧力を低下さ
せ、流量を減らす。
【００４８】また逆に、目標の流量より実流量が少なけ
れば可変リリーフバルブ１９を閉じて材料タンク７内の
圧力を上昇させ、流量を増やす。このようにして正確に
計量し質量流量を正確にコントロールされた液体ＴＥＯ
Ｓ８は、気化器１０の入口の固定オリフィス３７を通過
した後は圧力が低下する。そして、圧力が低下すると、
前述したように溶け込んでいた圧送用気体が気泡となっ
て発生するが、固定オリフィス直後が気化器１０である
ため、発生した細かい気泡は溜まることがない。すなわ
ち、液体ＴＥＯＳ８は円滑に気化され一定の濃度のＴＥ
ＯＳガスを供給できるようになる。
れば可変リリーフバルブ１９を閉じて材料タンク７内の
圧力を上昇させ、流量を増やす。このようにして正確に
計量し質量流量を正確にコントロールされた液体ＴＥＯ
Ｓ８は、気化器１０の入口の固定オリフィス３７を通過
した後は圧力が低下する。そして、圧力が低下すると、
前述したように溶け込んでいた圧送用気体が気泡となっ
て発生するが、固定オリフィス直後が気化器１０である
ため、発生した細かい気泡は溜まることがない。すなわ
ち、液体ＴＥＯＳ８は円滑に気化され一定の濃度のＴＥ
ＯＳガスを供給できるようになる。
【００４９】以上のように、正確に計量された液体ＴＥ
ＯＳ８は、気化器１０で一定温度に加熱されると共にキ
ャリアーＮ2 を加えられ十分に気化され、ＴＥＯＳを含
んだＮ2 ガスとなり、配管１０ａによりガスヘッド４に
送り込まれる。なお、配管１０ａは気化した材料が再液
化しないように不図示のヒーターによって加熱される。
ＯＳ８は、気化器１０で一定温度に加熱されると共にキ
ャリアーＮ2 を加えられ十分に気化され、ＴＥＯＳを含
んだＮ2 ガスとなり、配管１０ａによりガスヘッド４に
送り込まれる。なお、配管１０ａは気化した材料が再液
化しないように不図示のヒーターによって加熱される。
【００５０】また、オゾン発生器６には、ＭＦＣ１で正
確に計量されたＯ2 ガスが供給され、一部Ｏ3 に変えら
れ同じくガスヘッド４へ送り込まれる。
確に計量されたＯ2 ガスが供給され、一部Ｏ3 に変えら
れ同じくガスヘッド４へ送り込まれる。
【００５１】以上のようにしてガスヘッド４に正確な分
量のＴＥＯＳを含んだＮ2 ガス、Ｏ3 を含んだＯ2 ガス
が供給混合され、加熱保持された半導体ウエハ２に前記
混合ガスが吹き付けられ、化学気相成長により半導体ウ
エハ２に薄膜が形成される。
量のＴＥＯＳを含んだＮ2 ガス、Ｏ3 を含んだＯ2 ガス
が供給混合され、加熱保持された半導体ウエハ２に前記
混合ガスが吹き付けられ、化学気相成長により半導体ウ
エハ２に薄膜が形成される。
【００５２】なお、本実施例では材料タンク７での圧送
圧力を調節する手段として、材料タンク７内への気体の
流入量は一定にし可変リリーフバルブ３４によりガスを
逃がす方法としたが、本発明はそのような限定にとらわ
れることなく、例えばシリンダーによって圧力を加え、
そのシリンダーでの発生力を変化させる構造としてもよ
い。
圧力を調節する手段として、材料タンク７内への気体の
流入量は一定にし可変リリーフバルブ３４によりガスを
逃がす方法としたが、本発明はそのような限定にとらわ
れることなく、例えばシリンダーによって圧力を加え、
そのシリンダーでの発生力を変化させる構造としてもよ
い。
【００５３】また、図１および図２で示した第１の発明
の実施例や、図３および図４で示した第２の発明の実施
例では、液体反応材料としてＴＥＯＳ（テトラエトキシ
シラン）を使用したが、気化させて反応させる液体材料
であれば、どのようなものでも使用することができる。
膜中に不純物をドーピングするための液体材料、例えば
正燐酸トリメチル［ＰＯ（ＯＣＨ3）3略称ＴＭＰ］、ほ
う酸トリメチル［Ｂ（ＯＣＨ3）3略称ＴＭＯＢ］などで
もよい。さらに、キャリアガスおよび圧送用ガスにＮ2
ガスを使用したが、化学気相成長に適した不活性ガスで
あればどのようなものでもよい。さらにまた、反応材料
と反応させるガスをＯ3 ガスとしたが、その必要はな
く、液体ソースに応じてＯ2 ガスやＮＯ2 ガスなど多く
が考えられ、ウエハ温度によっては不要の場合も考えら
れる。
の実施例や、図３および図４で示した第２の発明の実施
例では、液体反応材料としてＴＥＯＳ（テトラエトキシ
シラン）を使用したが、気化させて反応させる液体材料
であれば、どのようなものでも使用することができる。
膜中に不純物をドーピングするための液体材料、例えば
正燐酸トリメチル［ＰＯ（ＯＣＨ3）3略称ＴＭＰ］、ほ
う酸トリメチル［Ｂ（ＯＣＨ3）3略称ＴＭＯＢ］などで
もよい。さらに、キャリアガスおよび圧送用ガスにＮ2
ガスを使用したが、化学気相成長に適した不活性ガスで
あればどのようなものでもよい。さらにまた、反応材料
と反応させるガスをＯ3 ガスとしたが、その必要はな
く、液体ソースに応じてＯ2 ガスやＮＯ2 ガスなど多く
が考えられ、ウエハ温度によっては不要の場合も考えら
れる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る化
学気相成長装置は、液体反応材料を圧送する加圧装置を
容積式ポンプによって構成し、この加圧装置の液室に、
液体反応材料タンクと、真空排気用真空装置とを連通し
たため、液体反応材料は加圧装置の液室を真空排気した
状態で加圧装置内に導入され、液室の容積を変えること
によって圧送されるから、液体反応材料が圧送時に他の
気体に触れることがなくなる。
学気相成長装置は、液体反応材料を圧送する加圧装置を
容積式ポンプによって構成し、この加圧装置の液室に、
液体反応材料タンクと、真空排気用真空装置とを連通し
たため、液体反応材料は加圧装置の液室を真空排気した
状態で加圧装置内に導入され、液室の容積を変えること
によって圧送されるから、液体反応材料が圧送時に他の
気体に触れることがなくなる。
【００５５】したがって、圧力低下に伴なう気泡の発生
を防ぐことができる。このため、チャンバー内に常に一
定量の反応材料を含んだキャリアガスを供給することが
でき、安定した条件の元で薄膜を形成できる。この結
果、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成でき、歩留
り向上が実現できる。
を防ぐことができる。このため、チャンバー内に常に一
定量の反応材料を含んだキャリアガスを供給することが
でき、安定した条件の元で薄膜を形成できる。この結
果、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成でき、歩留
り向上が実現できる。
【００５６】第２の発明に係る化学気相成長装置は、気
化器と液体反応材料タンクとの間の液体通路に液体反応
材料の流量を測定する流量計を介装すると共に、加圧装
置に前記流量計での測定値に応じて加圧力を調節する制
御手段を設け、かつ前記気化器の液体反応材料導入口
に、液体反応材料の流量を制限する固定オリフィスを設
けたため、液体反応材料を圧送するときの加圧力が制御
手段によって調節され、圧力低下により固定オリフィス
の下流側で発生する気泡は留まることなく気化器へ導か
れる。
化器と液体反応材料タンクとの間の液体通路に液体反応
材料の流量を測定する流量計を介装すると共に、加圧装
置に前記流量計での測定値に応じて加圧力を調節する制
御手段を設け、かつ前記気化器の液体反応材料導入口
に、液体反応材料の流量を制限する固定オリフィスを設
けたため、液体反応材料を圧送するときの加圧力が制御
手段によって調節され、圧力低下により固定オリフィス
の下流側で発生する気泡は留まることなく気化器へ導か
れる。
【００５７】したがって、気泡の発生した液体反応材料
を速やかに気化させることができるから、チャンバー内
に常に一定量の反応材料を含んだキャリアガスを供給す
ることができ、安定した条件の元で薄膜を形成できる。
この結果、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成で
き、歩留り向上が実現できる。
を速やかに気化させることができるから、チャンバー内
に常に一定量の反応材料を含んだキャリアガスを供給す
ることができ、安定した条件の元で薄膜を形成できる。
この結果、各半導体ウエハに同じ厚みで薄膜を形成で
き、歩留り向上が実現できる。
【図１】第１の発明に係る化学気相成長装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】容積式ポンプの他の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】第２の発明に係る化学気相成長装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図４】第２の発明に係る化学気相成長装置に使用する
気化器の断面図である。
気化器の断面図である。
【図５】従来の化学気相成長装置を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】従来の化学気相成長装置に使用する液体マスフ
ローコントローラの断面図である。
ローコントローラの断面図である。
１ 反応チャンバー ７ 材料タンク ８ 液体ＴＥＯＳ ９ 液体マスフローコントローラ １０ 気化器 ２１ ベローズタンク ２７ 真空ポンプ ３１ 液体マスフローメーター ３４ 可変リリーフバルブ ３７ 固定オリフィス
Claims (2)
- 【請求項１】 液体反応材料タンクから加圧装置によっ
て圧送された液体反応材料が流量調節弁を通って気化器
に供給され、この気化器で気化されて反応チャンバーに
導かれる化学気相成長装置において、前記加圧装置を容
積式ポンプによって構成し、この加圧装置の液室に、液
体反応材料タンクと、真空排気用真空装置とを連通した
ことを特徴とする化学気相成長装置。 - 【請求項２】 液体反応材料が加圧装置によって液体反
応材料タンクから気化器に圧送され、この気化器で気化
されて反応チャンバーに導かれる化学気相成長装置にお
いて、前記気化器と液体反応材料タンクとの間の液体通
路に液体反応材料の流量を測定する流量計を介装すると
共に、前記加圧装置に前記流量計での測定値に応じて加
圧力を調節する制御手段を設け、かつ前記気化器の液体
反応材料導入口に、液体反応材料の流量を制限する固定
オリフィスを設けたことを特徴とする化学気相成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26624791A JPH05106047A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26624791A JPH05106047A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 化学気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106047A true JPH05106047A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17428320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26624791A Pending JPH05106047A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05106047A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013023700A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-04 | Lintec Co Ltd | 気化器及び該気化器を備えた液体原料気化供給装置 |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP26624791A patent/JPH05106047A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013023700A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-04 | Lintec Co Ltd | 気化器及び該気化器を備えた液体原料気化供給装置 |
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