JPH05267182A - Chemical vapor deposition system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化学的気相成長装置
（ＣＶＤ装置）、より詳しくは、液体ないし固体（粉
体）の原料を用いてこれらの気化ないし昇華したガスを
キャリアガスにて反応チャンバへ導入する化学的気相成
長装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus (CVD apparatus), and more particularly to a liquid or solid (powder) raw material, which is vaporized or sublimated into a carrier gas. The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus introduced into a reaction chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を用い
て、金属、半導体および絶縁体の薄膜を形成することが
でき、半導体装置製造においても、Ｗ、Ｓｉ、SiO2など
種々のＣＶＤ薄膜が使用されさている。最近では、メモ
リーデバイスのキャパシタの誘電体層に高誘電率性のＰ
ＺＴ薄膜をＣＶＤ法で形成することが提案されているよ
うに、新たな材料のＣＶＤ形成が試みられている。この
ような材料（例えば、ＰＺＴ）をＣＶＤ形成するには、
その原料に液体ないし固体を用いて、気化ないし昇華さ
せたガスを反応チャンバに導入する必要がある。これら
の原料はガスから液化ないし固化し易い場合が多く、そ
れを防ぐために、配管（導入管）を高温（所定温度以
上）に保持するようになっている。2. Description of the Related Art Thin films of metals, semiconductors and insulators can be formed by using a chemical vapor deposition method (CVD method), and various kinds of CVD such as W, Si and SiO 2 can be used in manufacturing semiconductor devices. A thin film is used. Recently, a high dielectric constant P is used for a dielectric layer of a capacitor of a memory device.
As proposed to form a ZT thin film by a CVD method, CVD formation of a new material has been attempted. To form such a material (eg, PZT) by CVD,
It is necessary to introduce a vaporized or sublimated gas into the reaction chamber by using a liquid or solid as the raw material. In many cases, these raw materials are easily liquefied or solidified from gas, and in order to prevent this, the pipe (introduction pipe) is kept at a high temperature (above a predetermined temperature).
【０００３】また、新たな材料のＣＶＤ形成では、反応
を促進するために、基板を加熱することに加えて、紫外
光照射やＥＣＲプラズマを利用しており、ガス導入部は
反応チャンバの側壁周辺からチャンバ中央へ反応ガスを
噴射するようにしてある。例えば、図１および図２に示
すような、紫外光ランプＣＶＤ装置があり、この装置
は、排気系に繋がった反応チャンバ１と、該反応チャン
バ１の内部の中央部に基板７を担持する基板加熱ホルダ
ー２と、該反応チャンバ１の中央上方に設けられた反応
促進のエネルギー照射装置３である紫外光ランプ８と、
該反応チャンバ１の内部で側壁上部に取り付けられた環
状管であって、配置された前記基板に向けられた多数の
小さい噴射孔９を有するガス噴射リング４と、液体の気
化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガスによって反
応チャンバ１内に導入するために、ガス噴射リング４に
接続された導入管５と、からなる。反応チャンバ１の上
部は光を通す石英板１０で作られている。In addition, in the CVD formation of a new material, in addition to heating the substrate, ultraviolet light irradiation and ECR plasma are used in order to accelerate the reaction, and the gas introduction part is around the side wall of the reaction chamber. The reaction gas is injected from the chamber to the center of the chamber. For example, there is an ultraviolet lamp CVD apparatus as shown in FIGS. 1 and 2, and this apparatus has a reaction chamber 1 connected to an exhaust system and a substrate carrying a substrate 7 in the central portion inside the reaction chamber 1. A heating holder 2 and an ultraviolet light lamp 8 which is an energy irradiating device 3 for accelerating the reaction, which is provided above the center of the reaction chamber 1.
An annular tube mounted on the upper side wall inside the reaction chamber 1, having a gas injection ring 4 with a large number of small injection holes 9 directed to the arranged substrate, and a vaporized liquid gas or sublimation of a solid. An introduction pipe 5 connected to the gas injection ring 4 for introducing the gas into the reaction chamber 1 by the carrier gas. The upper part of the reaction chamber 1 is made of a quartz plate 10 that transmits light.
【０００４】また、図３に示すような、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置があり、この場合には、紫外光ランプの代わ
りにＥＣＲプラズマ発生装置１１がＣＶＤ装置の上部に
取り付けられており、それ以外は紫外光ランプＣＶＤ装
置と同じ構造である。このＥＣＲプラズマ発生装置１１
は、プラズマ発生室１２と、それを取り巻くコイル１３
と、酸素（Ｏ2 ）の導入管１４と、マイクロ波の導波管
１５とからなる。Further, there is an ECR plasma CVD apparatus as shown in FIG. 3. In this case, an ECR plasma generator 11 is attached to the upper part of the CVD apparatus instead of an ultraviolet light lamp, and other than that, an ultraviolet ray lamp is used. It has the same structure as the optical lamp CVD device. This ECR plasma generator 11
Is a plasma generation chamber 12 and a coil 13 surrounding it.
And an oxygen (O 2 ) introducing pipe 14 and a microwave waveguide 15.
【０００５】この紫外光ランプＣＶＤ装置においては、
反応チャンバ１を排気し、ヒーター内蔵の加熱ホルダー
２で搭載した基板７を所定温度まで加熱し、紫外光ラン
プ８を照射した状態で、高温保持された導入管５によっ
て反応ガス（液体原料の気化ガスないし固体原料の昇華
ガス）をキャリアガスと共にガス噴射リング４に導く。
ガス噴射リング４の噴射孔９から反応ガスが中央に配置
された基板７に向けて流されて、基板の熱エネルギーお
よび紫外光のエネルギーによって所定の化学反応を起こ
して、基板７の上に薄膜（例えば、ＰＺＴ薄膜）を成長
させる（形成する）わけである。また、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置では、紫外光のエネルギーの代わりに酸素プ
ラズマを反応チャンバ１に流して化学反応を起こすわけ
である。In this ultraviolet light lamp CVD apparatus,
The reaction chamber 1 is evacuated, the substrate 7 mounted by the heating holder 2 with a built-in heater is heated to a predetermined temperature, and the reaction gas (vaporization of the liquid raw material is vaporized by the introduction tube 5 kept at a high temperature while the ultraviolet lamp 8 is being irradiated. A gas or a sublimation gas of a solid material) is introduced to the gas injection ring 4 together with a carrier gas.
The reaction gas is flown from the injection hole 9 of the gas injection ring 4 toward the substrate 7 arranged in the center, and a predetermined chemical reaction is caused by the thermal energy of the substrate and the energy of the ultraviolet light, and a thin film is formed on the substrate 7. That is, (for example, a PZT thin film) is grown (formed). Further, in the ECR plasma CVD apparatus, oxygen plasma is caused to flow into the reaction chamber 1 instead of the energy of ultraviolet light to cause a chemical reaction.
【０００６】これらの場合には、ガス噴射リング４の噴
射孔９からガス吹き出しは必ずしも均一にはならず、導
入管５近くの噴射孔９からのガス流量が反対側の噴射孔
９からのガス流量よりもかなり多くなって適切ではな
い。そこで、図４に示すような、ガス噴射リング４の内
部で導入管５の前方位置に分散板１８を配置することが
考えられる。このようにすれば、ガス噴射リング４全体
にもっと均一に反応ガスが送られ、ガス吹き出しも均一
化される。In these cases, the gas blown out from the injection hole 9 of the gas injection ring 4 is not always uniform, and the gas flow rate from the injection hole 9 near the introduction pipe 5 is the gas from the injection hole 9 on the opposite side. It is much more than the flow rate and not appropriate. Therefore, it is conceivable to dispose the dispersion plate 18 at the front position of the introduction pipe 5 inside the gas injection ring 4 as shown in FIG. By doing so, the reaction gas is sent to the entire gas injection ring 4 more uniformly, and the gas blowing is also made uniform.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図４のようなガス吹き
出しの均一化は、従来のＣＶＤ用ガスにおいては十分に
達成されるものであるが、新たなＣＶＤ形成で使用され
る反応ガスはこの分散板にて液化ないし固化することが
ある。液化ないし固化が一旦発生すると、どんどん進
み、噴射孔が詰まったり、均一なガス吹き出しとはなら
ない。The homogenization of gas blowing as shown in FIG. 4 is sufficiently achieved in the conventional CVD gas, but the reaction gas used in the new CVD formation is this. May liquefy or solidify on the dispersion plate. Once liquefaction or solidification occurs, it progresses steadily, the injection holes are clogged, and a uniform gas is not blown out.
【０００８】本発明の目的は、液化ないし固化し易いガ
スを反応チャンバへガス状態を維持して、噴射孔の閉塞
を招くことなく供給できるように従来のＣＶＤ装置を改
善した装置を提供することである。An object of the present invention is to provide an apparatus which is an improvement over the conventional CVD apparatus so that a gas which is easily liquefied or solidified can be supplied to the reaction chamber without causing a clogging of the injection hole. Is.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的が、下記要
素：排気系に繋がった反応チャンバと、該反応チャンバ
の内部の中央部に基板を担持する基板加熱ホルダーと、
該反応チャンバの中央上方に設けられた反応促進のエネ
ルギー照射装置と、該反応チャンバの内部で側壁上部に
取り付けられた円環状管であって、配置された基板に向
けられた多数の小さい噴射孔を有するガス噴射リング
と、液体の気化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガ
スによって反応チャンバ内に導入するために、ガス噴射
リングに接続された導入管と、からなる化学気相成長装
置において、導入管が前記ガス噴射リングに、リング接
線方向での配列で接続されていることを特徴とする化学
気相成長装置によって達成される。The above-mentioned object is to provide the following elements: a reaction chamber connected to an exhaust system, and a substrate heating holder for carrying a substrate in the central portion inside the reaction chamber.
An energy irradiation device for accelerating a reaction provided above the center of the reaction chamber, and an annular pipe attached to an upper portion of a side wall inside the reaction chamber, and having a large number of small injection holes directed to a substrate arranged therein. And a gas injection ring having a gas injection ring, and an introduction pipe connected to the gas injection ring for introducing a liquid vaporized gas or a solid sublimation gas into the reaction chamber by a carrier gas. A tube is connected to the gas injection ring in a ring tangential arrangement, which is achieved by a chemical vapor deposition apparatus.
【００１０】エネルギー照射装置が紫外光ランプあるい
はＥＣＲプラズマ発生装置であることは好ましい。It is preferable that the energy irradiation device is an ultraviolet lamp or an ECR plasma generator.
【００１１】[0011]
【作用】導入管からのガス流はガス噴射リング（円環状
パイプ）の中にスムーズに入り該リング内をそのまま進
行するので、ガス流が妨げられることはない。従って、
反応ガスを液化ないし固化する要因が従来よりも減っ
て、噴射孔の閉塞は生じないし、噴射孔全体にわたって
ほぼ均一にガスを吹き出すことができる。The gas flow from the introduction pipe smoothly enters the gas injection ring (annular pipe) and travels in the ring as it is, so that the gas flow is not obstructed. Therefore,
The factor of liquefying or solidifying the reaction gas is reduced as compared with the conventional case, the injection hole is not clogged, and the gas can be blown out substantially uniformly over the entire injection hole.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。本発明にかかる
ＣＶＤ装置は基本的には上述した従来のＣＶＤ装置と同
じ構造を有しており、本発明のポイントは、ガス噴射リ
ングと導入管との接続を、図５に示すように、導入管が
ガス噴射リングの円に対して接線方向で接続されている
ことである。即ち、導入管が従来はガス噴射リングの中
心に向かって配置されていたのに対し、本発明では導入
管はガス噴射リングの接線上に配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments of the present invention. The CVD apparatus according to the present invention basically has the same structure as the conventional CVD apparatus described above, and the point of the present invention is to connect the gas injection ring and the introduction pipe as shown in FIG. The introduction pipe is connected tangentially to the circle of the gas injection ring. That is, in the past, the introduction pipe was arranged toward the center of the gas injection ring, whereas in the present invention, the introduction pipe is arranged on the tangent line of the gas injection ring.
【００１３】従って、本発明のＣＶＤ装置はその縦断面
が従来ＣＶＤ装置の縦断面図（図１）と実質的に同じで
あり、装置構成としても先に説明したように、排気系に
繋がった反応チャンバ１と、該反応チャンバ１の内部の
中央部に基板７を担持する基板加熱ホルダー２と、該反
応チャンバ１の中央上方に設けられた反応促進のエネル
ギー照射装置３である紫外光ランプ８と、該反応チャン
バ１の内部で側壁上部に取り付けられた環状管であっ
て、配置された前記基板に向けられた多数の小さい噴射
孔９を有するガス噴射リング４と、液体の気化ガスまた
は固体の昇華ガスをキャリアガスによって反応チャンバ
１内に導入するために、ガス噴射リング４に接続された
導入管５と、からなる。そして、反応チャンバ１の上部
は光を通す石英板１０で作られている。Therefore, the vertical cross section of the CVD apparatus of the present invention is substantially the same as the vertical cross section of the conventional CVD apparatus (FIG. 1), and the apparatus configuration is connected to the exhaust system as described above. A reaction chamber 1, a substrate heating holder 2 for supporting a substrate 7 in the center of the reaction chamber 1, and an ultraviolet light lamp 8 provided as a reaction promoting energy irradiation device 3 provided above the center of the reaction chamber 1. A gas injection ring 4 having a large number of small injection holes 9 directed to the arranged substrate, which is an annular tube attached to the upper side wall inside the reaction chamber 1, and a liquid vaporized gas or solid. Introducing pipe 5 connected to gas injection ring 4 in order to introduce sublimation gas into the reaction chamber 1 by the carrier gas. The upper part of the reaction chamber 1 is made of a quartz plate 10 that allows light to pass therethrough.
【００１４】本発明にかかるＣＶＤ装置にて、基板（シ
リコンウエハーの熱酸化膜：SiO2膜）７の上にＰＺＴ薄
膜を次のようにして形成した。原料として（１）Pb(DP
M)2（固体）、（２）Zr(DPM)4（固体）および（３）Ti
(i-OC3H7)4（液体）を用意し、それぞれを１３５℃、１
６５℃および３０℃に保持して昇華ないし液化し、キャ
リアガスとして窒素（N2）ガスをそれぞれについて２０
０ccm 、１００ccm および１００ccm 流して、反応ガス
としてＣＶＤ装置へ導入した。これらガスを搬送する導
入管５はその温度を２００℃に維持した。そして、ＣＶ
Ｄ装置の少し手前にて導入管５に酸素ガス（Ｏ2 ：１毎
秒１リットル）を入れる。A PZT thin film was formed on the substrate (thermal oxide film of silicon wafer: SiO 2 film) 7 by the CVD apparatus according to the present invention as follows. As a raw material, (1) Pb (DP
M) 2 (solid), (2) Zr (DPM) 4 (solid) and (3) Ti
(i-OC 3 H 7 ) 4 (liquid) is prepared, and each is at 135 ℃, 1
The temperature is kept at 65 ° C and 30 ° C to sublimate or liquefy, and nitrogen (N 2 ) gas is used as a carrier gas for each 20
Flowing at 0 ccm, 100 ccm and 100 ccm, and introduced as a reaction gas into the CVD apparatus. The temperature of the introduction pipe 5 that conveys these gases was maintained at 200 ° C. And CV
Little oxygen gas introduction pipe 5 in front of the D device (O 2: 1 per 1 liter) add.
【００１５】ＣＶＤ装置はその反応チャンバ１の圧力を
２Torrに維持し、基板（シリコンウエハー）７を６００
℃に加熱し、反応チャンバ１の上部石英板１０を通して
紫外光ランプ８の紫外線を照射した。反応ガスは導入管
５からガス噴射リング４の中へ接線方向からスムーズに
送られ、噴射孔９から基板７へ反応ガスを均一に噴射し
た。基板の熱エネルギーと紫外光の光エネルギーによっ
て化学反応を起こして、ＰＺＴ薄膜を基板（熱酸化膜）
の上に厚さ１μｍで形成した。The CVD apparatus maintains the pressure of the reaction chamber 1 at 2 Torr, and the substrate (silicon wafer) 7 is set to 600.
It was heated to 0 ° C. and irradiated with the ultraviolet rays of the ultraviolet lamp 8 through the upper quartz plate 10 of the reaction chamber 1. The reaction gas was smoothly sent from the introduction pipe 5 into the gas injection ring 4 in the tangential direction, and the reaction gas was uniformly injected from the injection hole 9 to the substrate 7. The PZT thin film is used as a substrate (thermal oxide film) by causing a chemical reaction by the heat energy of the substrate and the light energy of ultraviolet light.
And a thickness of 1 μm.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＣＶ
Ｄ装置においては、液化ないし固化し易いガスを反応チ
ャンバへガス状態を維持して、噴射孔の閉塞を招くこと
なく、基板に向けてほぼ均一に噴射することができる。
このようにして、あらたな材料のＣＶＤ形成が従来と同
様に行える。As described above, the CV according to the present invention
In the device D, the gas that is easily liquefied or solidified can be maintained in the gas state in the reaction chamber and can be sprayed almost uniformly toward the substrate without causing the clogging of the spray hole.
In this way, the CVD formation of the new material can be performed in the same manner as the conventional method.
【図１】従来の紫外光ランプＣＶＤ装置の概略縦断面図
である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a conventional ultraviolet lamp CVD apparatus.
【図２】図１のＣＶＤ装置の線II−IIでの概略断面図で
ある。2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the CVD apparatus of FIG.
【図３】従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略縦断面
図である。FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of a conventional ECR plasma CVD apparatus.
【図４】従来のＣＶＤ装置の分散板付きガス噴射リング
の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of a gas injection ring with a dispersion plate of a conventional CVD apparatus.
【図５】本発明にかかるＣＶＤ装置のガス噴射リングの
概略断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view of a gas injection ring of a CVD apparatus according to the present invention.
１…反応チャンバ ２…基板加熱ホルダー ３…エネルギー照射装置 ４…ガス照射リング ５…導入管 ７…基板 ８…紫外光ランプ ９…噴射孔 １１…ＥＣＲプラズマ発生装置 １８…分散板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction chamber 2 ... Substrate heating holder 3 ... Energy irradiation device 4 ... Gas irradiation ring 5 ... Introduction tube 7 ... Substrate 8 ... Ultraviolet light lamp 9 ... Injection hole 11 ... ECR plasma generator 18 ... Dispersion plate
Claims (3)
バ（１）と、 該反応チャンバ（１）の内部の中央部に基板（７）を担
持する基板加熱ホルダー（２）と、 該反応チャンバ（１）の中央上方に設けられた反応促進
のエネルギー照射装置（３）と、 該反応チャンバ（１）の内部で側壁上部に取り付けられ
た円環状管であって、配置された前記基板に向けられた
多数の小さい噴射孔（９）を有するガス噴射リング
（４）と、 液体の気化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガスに
よって反応チャンバ（１）内に導入するために、前記ガ
ス噴射リング（４）に接続された導入管（５）と、から
なる化学気相成長装置において、前記導入管（５）が前
記ガス噴射リング（４）に、リング接線方向での配列で
接続されていることを特徴とする化学気相成長装置。1. The following elements: a reaction chamber (1) connected to an exhaust system, a substrate heating holder (2) carrying a substrate (7) in a central portion inside the reaction chamber (1), and the reaction chamber. An energy irradiation device (3) provided above the center of (1) for accelerating the reaction, and an annular tube attached to the upper side wall inside the reaction chamber (1), which is directed toward the arranged substrate. A gas injection ring (4) having a large number of small injection holes (9), and a gas injection ring (4) for introducing a liquid vaporized gas or a solid sublimation gas into the reaction chamber (1) by a carrier gas. In a chemical vapor deposition apparatus comprising an introduction pipe (5) connected to 4), the introduction pipe (5) is connected to the gas injection ring (4) in a ring tangential arrangement. Chemistry characterized by Phase growth apparatus.
ランプ（８）であることを特徴とする請求項１記載の製
造方法。2. The method according to claim 1, wherein the energy irradiation device (3) is an ultraviolet lamp (8).
プラズマ発生装置（１１）であることを特徴とする請求
項１記載の製造方法。3. The energy irradiating device (3) is an ECR.
A method according to claim 1, characterized in that it is a plasma generator (11).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6051392A JPH05267182A (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Chemical vapor deposition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6051392A JPH05267182A (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Chemical vapor deposition system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267182A true JPH05267182A (en) | 1993-10-15 |
Family
ID=13144473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6051392A Withdrawn JPH05267182A (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Chemical vapor deposition system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267182A (en) |
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-
1992
- 1992-03-17 JP JP6051392A patent/JPH05267182A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |