JPH10273780A - Cvd装置 - Google Patents

Cvd装置

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JPH10273780A
JPH10273780A JP8127097A JP8127097A JPH10273780A JP H10273780 A JPH10273780 A JP H10273780A JP 8127097 A JP8127097 A JP 8127097A JP 8127097 A JP8127097 A JP 8127097A JP H10273780 A JPH10273780 A JP H10273780A
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JP
Japan
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raw material
vaporizer
solution
supply
solvent
Prior art date
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Pending
Application number
JP8127097A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Sawato
義規 沢渡
Michimasa Yoshino
通正 吉野
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.)
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Publication date
Application filed by Japan Oxygen Co Ltd, Nippon Sanso Corp filed Critical Japan Oxygen Co Ltd
Priority to JP8127097A priority Critical patent/JPH10273780A/ja
Publication of JPH10273780A publication Critical patent/JPH10273780A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給開始時における原料の無駄を無くすこと
ができるとともに、原料を安定した状態で反応室に供給
することができるCVD装置を提供する。 【解決手段】 溶液原料Aを加熱気化させて反応室3に
供給する気化器7に、溶液原料を供給する溶液原料供給
経路12と、該溶液原料と同程度の蒸発熱を有する代替
溶媒Bを供給する代替溶媒供給経路13とを流路切換弁
14を介して切換え可能に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CVD(ケミカル
ベーパーデポジション)装置に関し、詳しくは、固体原
料を溶媒に溶解した溶液を原料として用いるCVD装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】CVD装置における薄膜生成原料として
固体原料を用いる際には、固体原料を直接加熱するとと
もに該固体原料にキャリヤガスを接触させ、気化した原
料蒸気をキャリヤガスで搬送して反応室に供給する方法
と、固体原料を溶媒に溶解させて溶液(溶液原料)と
し、この溶液原料を気化器内で加熱して気化させ、これ
をキャリヤガスで搬送して反応室に供給する方法とが知
られている。
【0003】固体原料を直接加熱する方法では、原料供
給量を増やすために固体原料を200℃前後の高温に加
熱しているため、熱によって重合や分解が進んでしまう
ことがあった。また、固体原料の蒸気をキャリヤガスに
同伴させて反応室に供給するので、キャリヤガスと固体
原料とを効率よく接触させる必要があるが、接触状態が
経時的に変化してしまうので、再現性よく薄膜を作製す
ることが困難であった。
【0004】一方、溶液状態とした原料を用いる方法
は、固体原料を直接加熱する方法に比べて、原料を高温
に保持する必要がないため、熱による原料の変質が抑え
られ、成膜速度も向上することが知られており、比較的
大径の基板上にも均一な薄膜を作製することができるの
で、8インチ以上の基板に薄膜を形成する際に好適に用
いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の溶液原料を用い
る場合は、反応室に供給する前に気化器で溶液原料を加
熱して気化させる必要があり、溶液原料を効率よく気化
させるために様々な形式の気化器が用いられている。
【0006】しかし、いずれの形式の気化器を用いた場
合でも、溶液原料の供給開始時に、空の気化器内に溶液
原料を流入させると、溶液原料の蒸発によって気化器の
温度が低下してしまうことに変わりはない。この温度低
下は、気化器に設けられている温度調節機構によって徐
々に回復するが、このときの温度変化に伴い、溶液原料
の気化量も、その温度における蒸気圧に従って変化し、
気化器から流出する原料の量も変動することになる。し
たがって、気化器の温度が安定し、溶液原料の気化量が
一定になるまでの間は、原料を反応室に供給することが
できず、高価な原料を捨てることになる。
【0007】また、原料供給中に、気化器内の所定の気
化ポイントより手前で溶媒のみが蒸発してしまうと、そ
こに固体原料が析出することになる。同様に、溶液原料
の供給を停止するため、気化ポイントより上流側の弁を
閉じると、この弁から気化ポイントまでの間に残った溶
液原料から溶媒のみが先に気化し、固体原料が流路中に
析出してしまう。
【0008】このように固体原料が析出すると、安定し
た気化状態が得られなくなり、反応室への原料供給量が
変動して成膜操作に影響を与えることがある。また、次
に送られてくる溶液原料中に析出した固体原料が溶解
し、原料濃度が高くなってしまうこともあった。さら
に、固体原料の析出量が多い場合は、流路が閉塞されて
液体原料の供給を行えなくなることもある。
【0009】そこで本発明は、供給開始時における原料
の無駄を無くすことができるとともに、原料を安定した
状態で反応室に供給することができるCVD装置を提供
することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のCVD装置は、溶液原料を気化器で加熱気
化させて反応室に供給し、所定温度に加熱された基板上
に薄膜を作製するCVD装置において、前記気化器に、
前記溶液原料を供給する経路と、該溶液原料と同程度の
蒸発熱を有する代替溶媒を供給する経路とを切換え可能
に接続したことを特徴としている。
【0011】さらに、本発明は、前記気化器が、複数枚
積層した円盤間から前記溶液原料を滲出させる形式のも
のであり、前記積層した円盤の締付け力を調節する手段
を備えていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のCVD装置の一
形態例を示す系統図である。このCVD装置は、基板1
を加熱するヒーター2を備えた反応室3と、この反応室
3に薄膜生成原料を供給する原料供給系4とにより形成
されている。この原料供給系4には、固体原料を溶媒に
溶解した溶液原料Aを入れる溶液原料容器5と、該溶液
原料容器5内の溶液原料を供給するためのポンプ6と、
溶液原料を加熱して気化させる気化器7と、気化器7で
気化した原料蒸気を搬送するためのキャリヤガスを流量
制御器8を介して供給するキャリヤガス供給経路9と、
前記溶液原料Aと同程度の蒸発熱を有する代替溶媒Bを
入れる代替溶媒容器10と、該代替溶媒容器10内の代
替溶媒を供給するためのポンプ11とが設けられてお
り、前記溶液原料容器5からポンプ6を経て気化器7に
至る溶液原料供給経路12と、代替溶媒容器10からポ
ンプ11を経て気化器7に至る代替溶媒供給経路13と
は、気化器7の上流に設けられた流路切換弁14に切換
え可能な状態で接続されている。通常、この原料供給系
4は、薄膜の生成に必要な原料の種類に応じて複数系統
設けられている。
【0013】また、反応室3の直前には、原料の一つで
ある酸素を流量制御器15を介して供給するための酸素
供給経路16と、キャリヤガスに同伴された原料蒸気と
酸素とを混合するための混合器17とが設けられてお
り、各原料供給系4から供給される原料蒸気は、混合器
17で酸素と混合した状態で反応室3内に供給される。
さらに、各原料供給系4には、原料供給ラインと排気ラ
インとを切換えるための切換弁18a,18bと排気管
19とが設けられ、反応室3には排気ポンプ20が接続
されている。
【0014】前記気化器7は、中心部に液流路を有する
円盤(ディスク)21を複数枚積層し、各ディスク同士
の接触面間からディスク外周に液を滲出させ、この滲出
した液を気化させる形式のものであって、気化器7の外
周には、気化器内を所定温度に加熱するための温度調節
機構を備えたヒーター(図示せず)が設けられている。
すなわち、気化器7に流入した液は、ディスク中央部を
流れて各ディスク間から所定温度に保持されているディ
スク外周に滲出し、ここで全量が気化するとともに、キ
ャリヤガス供給経路9から供給されるキャリヤガスに同
伴されて気化器7から流出する。
【0015】また、この気化器7には、コイルバネ22
と調節ボルト23とからなるディスク接触圧(締付け
力)調節手段が設けられており、ディスク21の締付け
力を、調節ボルト23のねじ込み量を調節してコイルバ
ネ22の弾発力を調節することにより行えるように形成
されている。
【0016】このように形成したCVD装置で薄膜を作
製する際には、まず、切換弁18a,18bを排気ライ
ン側に切換えた状態で、気化器7を所定温度に加熱する
とともに、前記流路切換弁14を代替溶媒供給経路13
側に切換え、気化器7に代替溶媒を所定流量で供給す
る。気化器7では、代替溶媒の気化によって気化器7内
の温度が一旦低下するが、周知の温度調節機構の作用で
次第に温度が上昇し、あらかじめ設定された温度で安定
した状態となるので、この状態で流路切換弁14を溶液
原料供給経路12側に切換えて溶液原料の供給を開始す
る。このとき、気化器7は、溶液原料と同程度の蒸発熱
を有する代替溶媒が気化している状態で温度が安定して
いるので、代替溶媒の気化から溶液原料の気化に切替わ
っても気化器7内の温度が変動することはなく、安定し
た状態で原料の供給を開始することができる。したがっ
て、排気ラインから排出される原料の量を大幅に低減さ
せることができる。なお、実際の成膜開始は、切換弁1
8a,18bを原料供給ライン側に切換え開閉すること
により行われる。
【0017】さらに、成膜操作を終了するときには、流
路切換弁14を代替溶媒供給経路13側に切換えて気化
器7に代替溶媒を供給することにより、流路切換弁14
からディスク21の外周の気化ポイントまでの間の流路
を代替溶媒で洗浄することができるので、溶液原料中の
溶媒のみが気化して固体原料が流路に析出することを防
止できる。これにより、次の成膜操作の開始をスムーズ
に行うことができる。
【0018】また、成膜操作を一時的に停止する場合
も、流路切換弁14を代替溶媒供給経路13側に切換え
ておくことにより、気化器7を所定温度で安定した状態
のまま保持しておくことができるので、成膜操作の再開
に要する時間を短縮できるとともに、原料の無駄な排出
を抑えることができる。さらに、この操作を適宜行うこ
とにより、流路切換弁14からディスク21の外周の気
化ポイントまでの流路を洗浄することができるので、原
料の供給を常に安定した状態で行うことができる。
【0019】特に、流路切換弁14から気化器7に至る
配管を細くかつ短くしておくことにより、代替溶媒Bと
溶液原料Aとの供給切換えを極めて短時間で行うことが
でき,原料の無駄を更に低減することができるととも
に、洗浄操作も簡単に行うことができる。
【0020】なお、この代替溶媒による上記各作用は、
気化器7の形式にかかわらず発揮することができるの
で、各種形式の気化器を用いたCVD装置に適用するこ
とができる。
【0021】また、CVD装置における気化器では、気
化ポイントより手前で溶媒のみが気化することを防止
し、気化ポイントで溶媒と固体原料とが同時にかつ全量
が気化するように、気化器の温度や気化ポイントの表面
積、溶液の圧力等を調整する必要がある。しかしなが
ら、気化器7での溶液原料の気化の様子は、溶媒の種
類、溶液の濃度、溶液の流量、気化器の温度等によって
異なり、正確に気化ポイントにおいて溶媒と固体原料と
を同時に気化させるためには、溶液の圧力を随時調節す
る必要がある。例えば、溶液の圧力が低いと気化ポイン
トが上流側に移動してディスク内の温度の低い部分で気
化が始まる状態となり、固体原料が析出し易くなる。逆
に高くし過ぎるとポンプ等の負担が大きくなり、所定流
量を維持するのが困難になる。
【0022】したがって、前述のように、気化器7にデ
ィスク締付け力調節手段を設けておくことにより、ディ
スク間から滲出する溶液の圧力を調節することが可能と
なり、溶媒の種類や溶液の流量等に応じた最適な圧力に
設定することができ、溶液原料の気化ポイントをディス
ク21の外周部に確実に位置させることができる。な
お、溶液の圧力は、前記溶液原料供給経路12に圧力計
Pを設けておくことにより確認することができる。
【0023】また、コイルバネ22と調節ボルト23と
で締付け力を調節するように形成することにより、締付
け力を外部から無段階で調節することができ、コイルバ
ネ22の強さや調節ボルト23のストロークを適当に選
択することにより、ディスク21を略完全に締付けた状
態から、気化器内の圧力に応じた減圧状態までの範囲で
の圧力調節が可能となり、溶媒や固体原料の種類及び気
化温度、溶液の濃度や粘度、溶液の流量、気化器の温
度、気化器内の圧力等の各種操作条件に応じた幅広い範
囲での圧力調節が可能となる。
【0024】すなわち、成膜操作の終了時に、ディスク
21を最大限に締付けておくことにより、ディスク21
より上流側に溶液原料を閉じ込めておくことができるの
で、溶液原料から溶媒のみが気化することを防止でき、
溶液原料の濃度変化を抑えることができるとともに、固
体原料の析出も防止できる。
【0025】また、前記代替溶媒で気化器7内を洗浄す
る場合には、ディスク21を緩めて圧力を下げるように
しておくことにより、ディスク部分に残存する固体原料
の分圧が下がって気化し易くなるので、洗浄効果を一層
向上させることができる。
【0026】なお、本発明で使用できる上記固体原料と
しては、Ba(DPM)2 ,Sr(DPM)2 ,Ti
(OiPr)2 (DPM)2 ,Ti(OMe)2 (DP
M)2,Cu(DPM)2 ,Ca(DPM)2 ,Bi
(C6 5 3 ,Bi{(C6 5 )CH3 3 ,Y
(DPM)3 ,Ba(HFA)2 ,Sr(HFA)2
Cu(HFA)2 ,Ca(HFA)2 等のβ−ジケトネ
ート金属錯体や、この他、シクロペンタジエニル,フェ
ニル化合物及びその誘導体等を挙げることができ、これ
らの固体原料を溶解する溶媒としては、ジエチルアミ
ン,トリエチルアミン,エチレンジアミン,ピリジン,
ビピリジル,ジエチルエーテル,テトラヒドロフラン等
を挙げることができる。なお、前記DPMはジピバロイ
ルメタン、HFAはヘキサフロオロアセチルアセトネー
ト、OiPrはイソプロポキシをそれぞれ示す。
【0027】また、このような固体原料を用いて得られ
る薄膜としては、BST(Ba,Sr)TiO3 、Y1
(SrBi2 Ti2 9 )、PZT(Pb(Zr,T
i)O3 )、Bi4 Ti3 12等の各種高誘電体や強誘
電体、Bi−Sr−Ca−Cu−O系、Y−Ba−Cu
−O系等の超電導体酸化物薄膜がある。
【0028】そして、前記代替溶媒には、前記固体原料
を溶解した溶媒と同じものの他、蒸発熱が溶液原料と同
程度であれば、各種溶媒、例えばアセトンやエタノール
等を用いることができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のCVD装
置によれば、溶液原料を加熱して気化させる気化器を安
定した状態で運転することができ、原料の無駄を低減で
きるとともに、得られる薄膜の膜質や膜厚の安定化が図
れ、再現性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のCVD装置の一形態例を示す系統図
である。
【符号の説明】
1…基板、3…反応室、4…原料供給系、5…溶液原料
容器、6…ポンプ、7…気化器、8…流量制御器、9…
キャリヤガス供給経路、10…代替溶媒容器、11…ポ
ンプ、12…溶液原料供給経路、13…代替溶媒供給経
路、14…流路切換弁、16…酸素供給経路、17…混
合器、21…ディスク、22…コイルバネ、23…調節
ボルト、A…溶液原料、B…代替溶媒

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶液原料を気化器で加熱気化させて反応
    室に供給し、所定温度に加熱された基板上に薄膜を作製
    するCVD装置において、前記気化器に、前記溶液原料
    を供給する経路と、該溶液原料と同程度の蒸発熱を有す
    る代替溶媒を供給する経路とを切換え可能に接続したこ
    とを特徴とするCVD装置。
  2. 【請求項2】 前記気化器は、複数枚積層した円盤間か
    ら前記溶液原料を滲出させる形式のものであり、前記積
    層した円盤の締付け力を調節する手段を備えていること
    を特徴とする請求項1記載のCVD装置。
JP8127097A 1997-03-31 1997-03-31 Cvd装置 Pending JPH10273780A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009170800A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Tokyo Electron Ltd 気化原料供給装置、成膜装置及び気化原料供給方法
JPWO2016203594A1 (ja) * 2015-06-18 2018-01-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 金属酸化膜の成膜方法

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