JPH06163414A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH06163414A
JPH06163414A JP30742092A JP30742092A JPH06163414A JP H06163414 A JPH06163414 A JP H06163414A JP 30742092 A JP30742092 A JP 30742092A JP 30742092 A JP30742092 A JP 30742092A JP H06163414 A JPH06163414 A JP H06163414A
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JP
Japan
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liquid source
pressure
gas
liquid
pressure container
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Withdrawn
Application number
JP30742092A
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English (en)
Inventor
Takayuki Oba
隆之 大場
Shige Hara
樹 原
Hisaya Suzuki
寿哉 鈴木
Nobuhiro Misawa
信裕 三沢
Katsumi Kagami
克己 各務
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06163414A publication Critical patent/JPH06163414A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体ソースを熱分解,酸化反応,または還元
反応させて,半導体基板上に半導体,金属,酸化物,窒
化物,シリサイドなどの薄膜を堆積するCVD(化学気
相成長)装置に関し,処理室に安定して液体ソースを供
給できるようにして,均一な薄膜を再現性良く形成でき
るようにする。 【構成】 液体ソース1を収容する圧力容器2内へ与圧
ガス3を導入して,圧力容器2の圧力を高めると共に,
圧力容器2内の余剰ガス4を外部に放出して,圧力容器
2内の圧力を一定に保つ。液体ソース1は,液体ソース
輸送管7により,処理室11の近傍まで,液体のまま直
接輸送される。処理室11の近傍まで輸送された液体ソ
ース1は,気化・分離器8において,キャリアガス9に
より単分子または複数分子に気化または分離され,処理
室11へ導入されて,ウェハ14上に薄膜を堆積する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,半導体製造装置,特に
液体ソースを用いるCVD( Chemical Vapor Depositi
on;化学気相成長 )装置に関する。
【0002】半導体装置の製造には,半導体基板上に,
半導体,金属,酸化物,窒化物,シリサイドなどの各種
の薄膜を堆積する必要がある。これらの薄膜には,高い
機能性および量産性が求められる。
【0003】半導体基板上へ薄膜を堆積する方法とし
て,液体ソースを用いたCVD法があるが,これには,
多様な液体ソースが利用される。このため,液体ソース
を処理室まで安定して輸送することが,重要になってい
る。
【0004】
【従来の技術】液体ソースを用いるCVD装置の処理室
への液体ソースの輸送方法として,従来,図5に示す3
通りの方法がとられていた。
【0005】図中,31は圧力容器,32は液体ソー
ス,33はキャリアガス輸送管,34はソースガス輸送
管,35は与圧ガス輸送管,36は圧力計,37は液体
ソース輸送管,38はマスフローコントローラ(MF
C),39は気化器である。
【0006】以下,従来の液体ソースの輸送方法を説明
する。 図5(a)に示す方法 圧力容器31に収容された液体ソースB32は,自然気
化あるいは外部からの加熱により気化して蒸気の状態で
圧力容器31内に充満している。液体ソースB32が蒸
気の状態で充満している圧力容器31内へ,キャリアガ
ス輸送管33によりキャリアガスAを導入する。
【0007】すると,圧力容器31内では,液体ソース
B32の蒸気とキャリアガスAとが混合されて,A+B
というソースガスができる。このソースガスA+Bを,
ソースガス輸送管34により,処理室まで輸送する。
【0008】 図5(b)に示す方法 圧力容器31に収容された液体ソースB32中に,キャ
リアガス輸送管33が挿入されている。この状態で,キ
ャリアガス輸送管33にキャリアガスAを導入すると,
液体ソースB32がバブリングされて,圧力容器31内
にA+Bというソースガスができる。このソースガスA
+Bを,ソースガス輸送管34により,処理室まで輸送
する。
【0009】 図5(c)に示す方法 与圧ガス輸送管35から圧力容器31内に与圧ガスを導
入すると,圧力容器31内の圧力が高まり,圧力容器3
1に収容された液体ソースB32は,液体ソース輸送管
37中に液体のままの状態で導入される。
【0010】液体ソース輸送管37中に導入された液体
ソースB32は,マスフローコントローラ(MFC)3
8により流量を調節された後,気化器39により気化さ
れ,蒸気の状態で処理室に導入される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の液体ソースの輸
送方法には,次の問題があった。 液体ソースB32の蒸気とキャリアガスAとを混合
させて,ソースガスA+Bを作り,このソースガスA+
Bを処理室まで輸送する,図5(a)および(b)に示
す方法では,ソースガスA+Bの輸送過程で液化が生じ
てしまい,安定に輸送することができなくなる。
【0012】 キャリアガスAにより液体ソースB3
2をバブリングする,図5(b)に示す方法では,突沸
が生じ,ソースガスA+Bを安定に輸送することができ
なくなる。
【0013】 液体ソースB32を,処理室の近傍の
気化器39まで,液体状態のままで輸送する,図5
(c)に示す方法では,マスフローコントローラ(MF
C)38に詰まりが生じ,液体ソースB32を安定に輸
送することができなくなる。
【0014】本発明は,上記の問題点を解決して,処理
室に安定して液体ソースを供給することができるように
して,均一な薄膜を再現性良く形成することのできる,
半導体製造装置,特に液体ソースを用いるCVD装置を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明は,次のように構成する。液体ソースを熱
分解または酸化反応もしくは還元反応させて,半導体基
板上に半導体,金属,酸化物,窒化物,シリサイドなど
の薄膜を堆積する化学気相成長装置であって,液体ソー
スを収容する圧力容器と,該圧力容器内へ与圧ガスを導
入して,該圧力容器内の圧力を高める与圧手段と,前記
圧力容器内の余剰ガスを外部に放出して,圧力容器内の
圧力を一定に保つ圧力調節手段と,圧力容器内の液体ソ
ースを処理室の近傍まで,液体のまま直接輸送する手段
と,処理室の近傍まで輸送された液体ソースを,キャリ
アガスにより単分子または複数分子に気化または分離す
る気化・分離器とを含むように構成する。
【0016】
【作用】本発明に係る液体ソースを用いる化学気相成長
装置では,圧力容器に収容された液体ソースを処理室の
近傍まで,液体のまま「直接」輸送するようにしてい
る。「直接」の意味は,液体ソースの輸送過程に,マス
フローコントローラ(MFC)などの制御機器を設けな
い,ということである。
【0017】液体ソースの流量の制御は,圧力容器内へ
与圧ガスを導入して,圧力容器内の圧力を高める与圧手
段と,圧力容器内の余剰ガスを外部に放出して,圧力容
器内の圧力を一定に保つ圧力調節手段とで行う。
【0018】以上のように構成することにより,本発明
によれば,液体ソースを液体状態のままで,輸送量に変
動をきたすことなく,一定の流量で処理室の近傍まで輸
送することが可能になる。その結果,均一な薄膜を再現
性良く形成することができるようになる。
【0019】
【実施例】図1は,本発明の一実施例を示す図である。
図中,1は液体ソース,2は圧力容器,3は与圧ガス,
4は余剰ガス,5は圧力計,6はマスフローコントロー
ラ(MFC),7は液体ソース輸送管,8は気化・分離
器,9はキャリアガス,10はマスフローコントローラ
(MFC),11は処理室,12はステージ,13はヒ
ータ,14はウェハである。
【0020】以下,図1を用いて,本発明に係る液体ソ
ースを用いるCVD装置の動作を説明する。圧力容器2
に液体ソース1が収容されている。圧力容器2には,与
圧ガス3が導入され,圧力容器2内の圧力を高める。圧
力容器2内の圧力が高まると,液体ソース1は,液体ソ
ース輸送管7により液体状態のまま気化・分離器8へ輸
送される。この輸送過程においては,障害となるものが
何も無いから,液体ソース1は,安定に輸送される。
【0021】液体ソース1の流量は,圧力容器2内の圧
力を調節することにより行われる。すなわち,与圧ガス
3により圧力容器2内の圧力を高め,圧力容器2内の圧
力が高くなり過ぎると,余剰ガス4として圧力容器2外
へ逃がす。圧力容器2外へ逃がす余剰ガス4の流量は,
マスフローコントローラ(MFC)6により制御され
る。マスフローコントローラ(MFC)6による制御
は,与圧ガスの圧力を計測する圧力計5と連動して行わ
れるので,圧力容器2内の圧力は,常に一定の値に保た
れる。
【0022】与圧ガス3は,液体ソース1と反応しない
ものの中から選択される。すなわち,He,Ar,X
e,N2 などが用いられる。液体ソース輸送管7により
気化・分離器8まで輸送された液体ソース1は,気化・
分離器8において,マスフローコントローラ(MFC)
10により流量を制御されたキャリアガス9により,単
分子または複数分子に気化または分離される。キャリア
ガス9としては,He,Ar,Xe,N2 ,H2 などが
用いられる。
【0023】気化・分離器8により単分子または複数分
子に気化または分離された液体ソースは,処理室11へ
導入され,ステージ12上に載置されたウェハ14の表
面に薄膜を堆積する。
【0024】次に,図2を用いて,本発明で用いる気化
・分離器の例を説明する。図中,21は本体,22は液
体ソース輸送管,23はノズル,24はキャリアガス輸
送管,25はガス導出口である。
【0025】気化・分離器本体21の一方の一部(図の
右側)は,くびれてキャリアガス輸送管24を形成して
おり,他方の一部(図の下側)は,くびれてガス導出口
を形成している。また,本体21の上部には,液体ソー
ス輸送管22の先端を構成するノズル23が挿通されて
いる。
【0026】以下,図2に示す気化・分離器の動作を説
明する。キャリアガス輸送管24から本体21内へ導入
されたキャリアガスがノズル23の周囲を高速度で流れ
ると,ノズル23の先端部は減圧される。すると,ノズ
ル23の先端の開口部から,液体ソースが単分子あるい
は複数分子に気化または分離して放出される。ノズル2
3の先端の開口部から放出された液体ソースは,キャリ
アガスの流れに乗って,本体21の下方に設けられたガ
ス導出口25から処理室へ導入される。
【0027】次に,本発明に係る液体ソースを用いるC
VD装置を用いて,実際に成膜した場合の例を説明す
る。図3は,成膜速度と成膜回数との関係を示す図であ
る。図中,○は本発明に係る装置によるものであり,×
は従来の装置によるものである。
【0028】図3から,従来の装置では成膜回数を重ね
るに従って成膜速度が低下するの対して,本発明の装置
では成膜回数を重ねても成膜速度がほとんど変化しない
ことが分かる。このことは,本発明の装置が長期使用可
能であることを示している。
【0029】図4は,膜厚とキャリアガス流量(圧力容
器における圧力)との関係を示す図である。図4から,
従来の装置ではキャリアガス流量が増大するとある膜厚
で飽和してしまうのに対して,本発明の装置では膜厚
は,圧力容器における圧力に比例することが分かる。本
発明の装置の圧力容器における圧力は,従来の装置のキ
ャリアガス流量に相当するものであるから,従来の装置
では処理室に供給される液体ソースの量を増大させて
も,ある値以上においては成膜に寄与しない,というこ
とを示しており,それに対して,本発明の装置では処理
室に供給される液体ソースの量に比例して成膜が行われ
る,ということを示している。
【0030】次に,図1に示す装置を用いた成膜の具体
例を説明する。 (1)TiSi2 の成膜 以下の条件で成膜を行った。
【0031】液体ソース :TiCl4 圧力容器圧力 :1〜2kg/cm2 基板温度 :100〜700℃ キャリアガス :H2 キャリアガス流量:10〜1000cc/min 以上の条件で,Si基板上にTiSi2 を成膜したとこ
ろ,均一なTiSi2膜を再現性良く得ることができ
た。
【0032】(2)Alの成膜 以下の条件で成膜を行った。 液体ソース :DMAH( Dimethylalminun hydri
de ) 圧力容器圧力 :2〜10kg/cm2 基板温度 :−100〜400℃ キャリアガス :H2 キャリアガス流量:10〜200cc/min 以上の条件で,Si基板上にAlを成膜したところ,均
一なAl膜を再現性良く得ることができた。
【0033】以上,本発明に係る液体ソースを用いるC
VD装置による成膜の具体例を説明したが,本発明の装
置では,Si,Al,Cu,Ti,W,Ta,Mo,A
uなどの金属の堆積,またはこれらの金属の酸化物,窒
化物,硫化物,またはシリサイドの堆積を行うことがで
きる。
【0034】また,液体ソースとしては,Si,Al,
Cu,Ti,W,Ta,Mo,Auなどの金属の錯体,
有機化合物,またはハロゲン化物を用いることができ
る。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば,液体ソースを用いるC
VD装置において,処理室に液体ソースを安定して供給
することが可能になるので,均一な薄膜を再現性良く形
成することができる。
【0036】したがって,本発明によれば,高機能で多
様な薄膜を形成することが可能になり,超LSIなどの
半導体デバイスの製造に有用である。また,本発明に係
る液体ソースを用いるCVD装置は,長期使用が可能で
あることから,半導体装置の製造において,高い量産性
および設備コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明で用いる気化・分離器の例を示す図であ
る。
【図3】成膜速度と成膜回数との関係を示す図である。
【図4】膜厚とキャリアガス流量(圧力容器における圧
力)との関係を示す図てある。
【図5】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 液体ソース 2 圧力容器 3 与圧ガス 4 余剰ガス 5 圧力計 6 マスフローコントローラ(MFC) 7 液体ソース輸送管 8 気化・分離器 9 キャリアガス 10 マスフローコントローラ(MFC) 11 処理室 12 ステージ 13 ヒータ 14 ウェハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三沢 信裕 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 各務 克己 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体ソースを熱分解または酸化反応もし
    くは還元反応させて,半導体基板上に半導体,金属,酸
    化物,窒化物,シリサイドなどの薄膜を堆積する化学気
    相成長装置であって,液体ソースを収容する圧力容器
    と,該圧力容器内へ与圧ガスを導入して,該圧力容器内
    の圧力を高める与圧手段と,前記圧力容器内の余剰ガス
    を外部に放出して,圧力容器内の圧力を一定に保つ圧力
    調節手段と,圧力容器内の液体ソースを処理室の近傍ま
    で,液体のまま直接輸送する手段と,処理室の近傍まで
    輸送された液体ソースを,キャリアガスにより単分子ま
    たは複数分子に気化または分離する気化・分離器とを含
    むことを特徴とする半導体製造装置。
JP30742092A 1992-11-18 1992-11-18 半導体製造装置 Withdrawn JPH06163414A (ja)

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JP30742092A JPH06163414A (ja) 1992-11-18 1992-11-18 半導体製造装置

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JP30742092A JPH06163414A (ja) 1992-11-18 1992-11-18 半導体製造装置

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JPH06163414A true JPH06163414A (ja) 1994-06-10

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JP30742092A Withdrawn JPH06163414A (ja) 1992-11-18 1992-11-18 半導体製造装置

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JP (1) JPH06163414A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100353210B1 (ko) * 1997-02-06 2002-10-19 지멘스 악티엔게젤샤프트 표면상의층제조방법
KR100455224B1 (ko) * 2002-02-06 2004-11-06 주성엔지니어링(주) 기화기

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100353210B1 (ko) * 1997-02-06 2002-10-19 지멘스 악티엔게젤샤프트 표면상의층제조방법
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