JPH10509939A - 有機金属気相エピタキシを用いた金属酸化物成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ここで述べられた本方法および装置は、均一で再現性のある高温超伝導体（ＨＴＳ）薄膜を含む多成分系金属酸化薄膜の制御された成長を可能とする。本方法および装置は、反応チャンバ、または分析チャンバ、または双方に導入される金属含有分子の気体の流量および圧力の制御を可能とする。反応チャンバへのガス流は、基板上への金属酸化物の堆積を可能とし、それにより、基板上に、ＨＴＳ薄膜を含む多成分系金属酸化物薄膜の成長を可能にする。分析チャンバへのガス流は、ガスの組成分析を可能にする。上記装置は、また、組成分析の結果に基づいて、反応チャンバ中への気相の流れおよび圧力の調整を可能とする。本発明の一の見地では、加熱マントルが、上記装置全体の実質的に均一な加熱を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 有機金属気相エピタキシを用いた金属酸化物成長装置発明の分野 本発明は、高温超電導体（ＨＴＳ）のような多成分系金属酸化膜を含む金属酸 化膜の成長に関する。特に、本発明は、有機金属気相エピタキシ（ＯＭＶＰＥ） を用いた金属酸化物および多成分系金属酸化膜の製造のための改良された方法お よび装置に関する。背景 金属酸化物は、一般に、金属および酸素の双方を含む化合物である（例えば、 ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃およびＺｒＯ₂）。多成分系金属酸化物は、２またはそ れ以上の異なる金属を含む金属酸化物である。多成分系金属酸化物の例としては 、ＨｇＢａＣｕＯ、ＹＢａＣｕＯ、ＢｉＳｒＣａＣｕＯ、ＴｌＣａＢａＣｕＯ、 ペロブスカイトＡＢＯ₃（ここで、ＡおよびＢは、Ｌａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔ ｉ等を含む：例えば、ＬａＡｌＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＣａＺｒＯ₃お よびＢａＺｒＯ₃）およびＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＳｒＡｌＴａＯ₆、ＳｒＡｌＮｂＯ₆の ような他の化合物が含まれる。一定の多成分系金属酸化物は、超伝導体であり、 いくつかは高温超伝導体である。金属酸化物および多成分系金属酸化物は、その 上に超伝導体膜を成長させる基板として使用できる。 超伝導は、試料片が十分低温に冷却された場合、その電気抵抗が０になる金属 および合金の状態を呼ぶ。試料片が、通常の電気抵抗状態から超伝導状態に遷移 する温度は、臨界温度（Ｔｃ）として知られる。 近年まで、公知の超伝導材料のＴｃは、液体ヘリウムおよび高価な装置の使用 により得られた。しかしながら、１９８６年３０ＫのＴｃを有する超伝導材料が 報告された。例えば、ベドノルズおよびミュラーのＢａ−Ｌａ−Ｃｕ−Ｏ系の高 Ｔｃ超伝導の可能性(64、Z.Phys.B-Condensed Matter 189(1986))参照。上記報告 以来、高い臨界温度を有する超伝導材料が発見された。現在、大気圧下で７７Ｋ である液体窒素の沸点を越える高い臨界温度を有する超伝導材料が発表されつつ ある。 銅とともに、バリウムやイットリウムのようなアルカリ土類材料および希土類 の組み合わせからなる超伝導化合物が、約７７Ｋを越える温度で、超伝導を示す ことが見つけられた。例えば、ウーらの、常圧での新しい混晶Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ− Ｏ化合物系の９３Ｋにおける超伝導(58、Phys.Rev.Lett.908(1987))参照。加えて 、ビスマスを含む高温超伝導化合物が発表された。例えば、マエダの、希土類を 含まない新しい高いＴｃ酸化物超伝導体(37、J.App.Phys.L209(1988))および、シ ューらの、希土類を含まないＢｉ−Ａｌ−Ｃａ−Ｂｒ−Ｃｕ−Ｏ化合物系の１１ ４Ｋ以上での超伝導(60、Phys.Rev.Lett.941(1988))参照。更に、タリウムを含む 超伝導化合物が、９０Ｋから（現在までの最高臨界温度である）１２３Ｋの臨界 温度を有することが発見された。例えば、コレン、ギュプタおよびベースマンの 、54、Appl.Phys.Lett.1920(1989)参照。それらの超伝導化合物すべては、多成分 系金属酸化物である。 これらの高温超伝導体（ＨＴＳ）は、多くの形態で準備される。初期の形態は バルク材料で準備され、超伝導状態および層の存在を測定するには十分であった 。更に近年は、様々な基板上の薄膜として準備され、これは実用超伝導デバイス を形成するのに有用であることがわかった。薄膜ＨＴＳが成長される基板は、金 属酸化物でよい。加えて、薄膜ＨＴＳおよびそれが成長される基板双方が多成分 系金属酸化物でも良い。 多くの結晶成長技術が、薄膜の高温超伝導化合物の成長に適用された。それら のうち最も優れているのは、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）、オフ軸（ｏ ｆｆ ａｘｉｓ）およびオン軸（ｏｎ ａｘｉｓ）スパッタ技術、分子線エピタ キシ（ＭＢＥ）および有機金属気相エピタキシ（ＯＭＶＰＥ）である。 パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）は、初期のデポジション技術の１つであ る。例えば、ディジカンプらの、パルスレーザ蒸着方式の高Ｔｃバルク材料を用 いたＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物超伝導体の提供(51、Appl.Phys.Lett.619(1987))参照 。 加えて、ＰＬＤは、特に、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_{7- δ}高温超伝導化合物において、最も 成功したデポジション技術である。例えば、ハブラーらの、パルスレーザデポジ ション(17、MRS Bulletin、No.2、26(1992))参照。ＰＬＤは、２インチより大きい ウエハ上に高品質の膜を形成するために用いられるが、ユーザは、レーザビーム とターゲット材料との相互作用による膜欠陥の除去を行うことができない。加え て、一度ターゲットを特別な組成に調整すると、結果としての膜組成を調整する 唯一の方法は、新しいターゲットを調整する方法のみである。 オフ軸およびオン軸スパッタ技術でも、２インチより大きいウエハ上に良好な 薄膜の超伝導体を形成できる。例えば、ニューマンらの、広い領域での低周波表 面抵抗を有するＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_{7- δ}超伝導膜(57、App1.Phys.Lett.520(1990))お よびポッペらの、改良された微細構造および低減された周波数損失を有する低抵 抗エピタキシャルＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇薄膜(71、J.Appl.Phys.5572(1992))参照。スパ ッタは、比較的単純なその場成長技術であり、ノンデポジション関連膜欠陥の殆 ど無い膜を形成するために用いることができる。しかしながら、オン軸スパッタ では、ＰＬＤと同じように、成長膜の組成は、新しいターゲットの調整によって のみ可能である。オフ軸スパッタでは、複数のターゲットが利用できるが、首尾 一貫した活性組成の制御は証明されていない。また、オン軸およびオフ軸スパッ タのいずれも、膜成長速度が極めて遅い。 単に普通の品質の膜を形成するために多くの年月がかかった後、分子線エピタ キシ（ＭＢＥ）が、近年、世界で最高の膜を形成するために用いられるようにな った。例えば、ハンフリーらの、多層化のためのＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇薄膜の最適化( 27、IEEE Transactions on Magnetics 1357(1991))参照。それらの改良された結 果のための鍵は、質量分析装置を用いた成長膜の実時間組成制御の採用である。 しかしながら、すべてのＭＢＥ堆積工程でそうであるように、高圧の酸素ガスの 使用（ＨＴＳ材料はすべて酸化物）が困難であり、最高の品質の膜を形成するた めには、結果として工程の厳密な増加をしいることとなる。 有機金属気相エピタキシ（ＯＭＶＰＥ）は、金属酸化物および多成分系金属酸 化物膜の成長のための技術である。この基本技術による膜成長は、ＯＭＶＰＥに 加えて、化学気相成長（ＣＶＤ）、気相エピタキシ（ＶＰＥ）、有機金属ＣＶＤ （ＭＯＣＶＤ）、およびプラズマ増幅ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）等を含む多くの名前 により知られている。明瞭のために、本明細書を通して、ＯＭＶＰＥを用いる。 ＭＢＥの場合に似て、ＯＭＶＰＥでも、単に普通の品質の膜を形成するために 多くの年月がかかった。初期の仕事は、高温における比較的小さな面積への堆積 に関するものである。例えば、ヤマネらの、化学気相成長によるＳｒＴｉＯ₃基 板上に形成されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導膜の(53 Appl.Phys.Lett.1548(1988 ))参照。ＯＭＶＰＥは、より低い温度での広い面積のウエハ（３インチ）に発展 した。例えば、チャーンらの、プラズマ増幅有機金属化学気相成長によりＬａＡ ｌＯ₃基板上へのＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_{7- δ}薄膜の成長(58 Appl.Phys.Lett.185(1991)) 参照。ＯＭＶＰＥは、更に、新しい開始材料形状および大面積（４インチ）の堆 積に発展した。例えば、ヒスケスらの、低周波表面抵抗ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇の単一 ソース有機金属化学気相成長(59、Appl.Phys.Lett.606(1991))参照。有機金属前 駆体を用いた仕事の困難性、特にそれらの極端に低い蒸気圧、および気相に変え るために必要な昇温時の予想できない分解が、今日まですべての研究者を悩ませ 、形成された膜の品質を制限してきた。このようにＯＭＶＰＥ工程の固有の特長 、即ち、昇圧下での酸素との互換性、大変広い堆積面積への拡大能力、事実上成 長関連欠陥の無い膜形成の能力にもかかわらず、現在まで、ＨＴＳ材料の成長へ の適用は、一般に有用な前駆体化合物の低い化学特性により妨げられて来た。 基本的なＯＭＶＰＥ技術は、加熱された基板ウエハに接近した金属含有化合物 の気相の流れを含み、これにより、多くのガス分子が、上記ウエハの表面に付着 する。昇温されたウエハ表面へコンタクトにより、特定のガスが基板と反応し、 成分の金属原子および非金属原子に分解する。この金属原子は、上記表面で固相 として結合する（即ち、成長膜となる）。非金属原子は、気相中に残り、排出さ れる。この一般的な工程の多くの変形は、異なったガス圧力での操作、異なった 型の金属含有化合物の使用、金属化合物を分解させるための非熱的エネルギ源（ 例えば、レーザ光、無線周波または直流プラズマ、フラッシュランプ、および化 学的に励起または活性化された分子種を用いた分解）の追加を含む。 金属酸化物および多成分系金属酸化膜の成長のためのＯＭＶＰＥの使用は、他 の方法（例えばレーザアブレーション）を越えた多くの長所を有する。ＯＭＶＰ Ｅでは、広い領域上へのそのような膜の成長が可能であり、測定しうる（即ち、 同時に複数のウエハを覆うために用いることが可能である）。しかしながら、大 きな問題が、この分野の研究者を妨害する。最も大きい問題の１つは、特に、多 成分系化合物金属酸化膜の再現性である。例えば、ＨＴＳ膜は複合材料であり、 膜内の均一性、すべての膜組成の再現性、のような所望の結果を得るためには高 度に制御される必要がある。 ＯＭＶＰＥ中の気相の組成を制御する最初の試みは成功せず、ＯＭＶＰＥ中の 多成分系金属酸化物膜の成長および組成は、均一性がなく、再現性が無かった。 先に述べたように、質量分析が閉ループの組成測定、およびＨＴＳ化合物のＭ ＢＥ成長のフィードバックのために用いられた。質量分析は、ＭＢＥ工程で用い られる高真空環境に特に適している。加えて、質量分析は、微量な材料、特に興 味のあるキャリアガス中で大幅に希釈された場合の材料の測定のための大変広い ダイナミックレンジを有する。しかしながら、ＯＭＶＰＥへの適用においては、 ＯＭＶＰＥが、典型的にはＭＢＥよりかなり高い圧力で操作されるため、成功す る操作のために、質量分析装置のヘッドに近接した圧力を適当に低減することが 必要である。組成をその場分析し、ＨＴＳ材料の堆積のためにＯＭＶＰＥ工程の ソースフラックスを制御するための大変単純なアプローチが、石英結晶デポジシ ョン速度モニタを組み入れて開発された。例えば、デュレイらの、複合酸化膜の パルス有機金属ビームエピタキシ(59 Appl.Phys.Lett.1503(1991))参照。組成フ ィードバック制御が行われ、多くの異なった材料が測定された後の石英結晶モニ タのメモリ効果が現れ、幅広い適用のための、絶対の精度が現れなかった。加え て、上記仕事で用いられる大変低い成長速度は、デポジション工程中の石英結晶 の過負荷の問題を避けることができる。もし、石英結晶の交換が、材料の付着に より、デポジション中に必要となった場合、再校正の必要性が、一致した組成測 定および制御の可能性を実質的に不可能にする。III−Ｖ族半導体化合物のＯＭ ＶＰＥデポジション中において、超音波組成モニタおよびフィードバック技術は 経済的に 有益で、成功して用いられる。例えば、バトラらの、ＭＯＶＰＥリアクタの超音 波セルにより測定されたトリメチルガリウム分圧の変化(94 J.Cryst.Growth 481 (1989))、およびデンバーらの、第３ブチルフォスフィン（ＴＢＰ）を用いたＭ ＯＣＶＤにより成長した３５ＧＨｚ ｆｍａｘ ＪＦＥＴ(29 Electronics Lett .372(1993))参照。比較的高い圧力（Ｐ≧２００ｔｏｒｒ）の高揮発性有機金属 前駆体化合物（例えばトリメチルガリウム）の測定および制御が全く成功する一 方、この系は、ＨＴＳ薄膜の堆積中に必要とされる有機金属化合物の使用には用 いられていない。特に、ＨＴＳ ＯＭＶＰＥ用の完全なガス分配システムは、有 機金属前駆体化合物の極めて低い揮発性ゆえに、２００℃以上の温度、可能な限 り低い圧力（例えば１−１００ｔｏｒｒ）で操作されなければならないことが知 られている。最適条件を除いて、これは、組成測定および制御のための超音波セ ンサの使用を妨げる。 高品質金属酸化膜の成長のためのＯＭＶＰＥの使用が望まれるにもかかわらず 、現在まで不十分な成功しか達成できていない。発明の概要 本発明は、ＯＭＶＰＥを用いた、ＨＴＳ化合物を含む金属酸化物および多成分 系金属酸化物の制御された成長のための装置および方法を提供する。本装置は、 気相への分子の導入の制御を可能にすることにより、気相制御のためのガス分配 システムを含む。本装置では、温度、流量、および気相の圧力の測定およびフィ ードバックが可能である。本装置は、低揮発性の前駆体化合物の使用を容易にす るために、特別にデザインされている。一の好ましい具体例では、装置は、ガス 材料の組成分析にための質量分析を含む。 更に、特に、本装置は、フィードバックループシステムを含み、これにより、 気相に関係する組成情報が、例えばコンピュータのようなコントローラに入り、 コントローラは、代わりに、システムの圧力、流量、温度を調整し、所望の気相 の組成が得られる。 それゆえに、本発明の本質的な目的は、ＯＭＶＰＥを用いた金属酸化物および 多成分系金属酸化物の成長制御のための装置および方法を提供することである。 本発明の更なる本質的な目的は、金属酸化物および多成分系金属酸化物の均一 な膜成長を可能にすることである。 本発明の、追加の目的は、金属酸化物および多成分系金属酸化物の膜の再現性 のある成長を可能とすることである。図面の簡単な説明 図１は、本発明にかかる典型的な装置のブロックダイアグラムを示す。 図２は、本発明にかかる一般的な全体のシステムのブロックダイアグラムを示 す。好ましい具体例の詳細な説明 表した方法および装置は、均一で再現性のある金属酸化物および多成分系金属 酸化物薄膜の制御された成長を可能にする。そのような多成分系金属酸化物薄膜 の例としては、高温超電導薄膜（ＨＴＳ）があげられる。 一般に、本発明は、方法および装置を含み、それは、（基板上への堆積、それ ゆえに金属酸化物または多成分系金属酸化物薄膜の成長を可能にする）反応チャ ンバ中に、または（組成分析を可能にする）分析チャンバ中に、または双方に導 入される金属含有分子の気相の流れおよび圧力の制御を可能にする。本装置では 、また、実時間の組成分析の結果に基づいた反応チャンバ中への気相の流量、圧 力、および温度の調整も可能である。 再現性のある多成分系金属酸化物薄膜の堆積を得るためには、気相の組成およ び気相中の分子のあるソースであるいくつかの材料の分解の双方を制御しなけれ ばならない。もし、気相の組成が制御できなければ、それは一貫した再現性がな く、その気相から成長されるいかなる金属酸化物または多成分系金属酸化物薄膜 も一貫した再現性がない。同様に、もし、気相のソースである材料の分解が制御 できなければ、気相の組成も制御できない。 ＯＭＶＰＥ中の気相組成の制御の必要性は、低揮発性有機金属ソースを用いた 場合、固相組成の維持のために最も重要である。気相の組成は、時間の関数とし て制御できなければならず、それにより金属酸化物膜の成長および組成が均一で 再現性を有する。本発明の方法および装置は、均一で再現性のある金属酸化物お よび多成分系金属酸化物薄膜の制御された成長を可能にする。 図１に示すように、本発明の装置は、基本的に不活性ガスソース２、酸化性ソ ース４、および少なくとも１の固体ソース６からなる。固体ソース６は、固体ソ ースマスフローコントローラ８により流量が制御され、圧力調整ニードルバルブ １０およびバラトロン圧力コントローラ１１により圧力が制御され、固体ソース オーブン１２、により温度が制御され、これらのすべては、薄膜成長中に調整し てもよい。一般に、そのような調整は、（以下で述べる）分析チャンバでの組成 測定に基づいて行われる。本発明の装置は、それぞれが、適当な流量、圧力およ び温度制御を伴った１以上の固体ソース６を含むことが好ましい。 酸化性ソース４は、上記固体ソースマスフローコントローラ８へのＯ₂または Ｎ₂Ｏガスを供給することが好ましい。このように、酸化性ガス４からの流れは 、固体ソースマスフローの制御を可能とする。 不活性ガスソースは、Ｎ₂またはＡｒガス流を供給することが好ましい。不活 性ガス流は、バランスマスフローコントローラ１４およびベントマスフローコン トローラ１６を通った流れを供給するために分割されることが好ましい。バラン ス不活性ガス流はシステムに不活性ガスを供給し、システムの反応チャンバ２２ とベント２４との間の圧カバランスを可能とし、差動バラトロンチャンバベント 圧力コントローラ１７の使用を通すことが好ましい。ベント不活性ガス流は、不 活性ガスを、バルブ１８がベント２４に不活性ガスの流量バランススイッチング を供給できるように、またはリアクタ２２をパージできるように、バルブ１８に 供給される。 固体ソース６は、蒸発されて、堆積のために加熱された基板ウエハに運ばれる 金属含有化合物を供給することが好ましい。金属含有化合物は、イットリウム、 バリウム、銅の２、２、６、６−テトラメチル１、３、５−ヘプタネディアネイ ト（ＴＨＤ）複合体を含むことが好ましい。それらの金属含有化合物は、すべて 室温で固体で比較的不揮発性である。バッヘンシュミットらの、５ Ｊ．Ｓｕｐ ．，Ｎｏ．２（１９９２）参照。金属含有化合物は、低圧（約１−１００ｔｏｒ ｒ）、昇温（約１００−２５０℃）、高流速（約１００−２０００ｓｃｃｍ）で 蒸発させられるのが好ましい。一度、金属含有化合物が蒸発したら、酸化剤ソー ス４からのガス流が、蒸発した化合物を、バルブ１８、分析機２０（好ましくは 、デュアルステージマススペクトログラフ）、または双方に運ぶ。 バルブ１８での気相の金属含有化合物は、ベント２４とリアクタ２２の間の流 量バランス手段に接続されても良い。リアクタ２２は、気相金属化合物が接触し 、それにより化合物中の金属原子を基板上の固相として組み込むために分解され るように、加熱された基板ウエハを含むことが好ましい。キャリア流は、それか ら、取り込まれない材料を、スクラバーベント２４を通して、装置外に運び出し ても良い。装置は、バイパスライン２５を含み、該バイパスライン２５は、バル ブ１８からバイパスでリアクタ２２に流れ、スクラバー２４および装置外に直接 流れることが可能であることが好ましい。 上述のように、気相の金属含有化合物が装置外に運ばれるのを可能とするため に、装置は加熱マントル２６を備え、該加熱マントル２６は、原理的に、気相の 金属含有化合物が通る装置のすべてのラインおよび構成部分の均一な加熱（即ち 、＋／−２℃）を可能とすることが好ましい。加熱マントル２６は、金属含有化 合物が凝縮する”ｃｏｌｄ−ｓｐｏｔ”を備える。加えて、上述のように、気相 の金属含有化合物が流れるパイプを特に通って、装置は、速い流速（例えば、約 １００−２０００ｓｃｃｍ）に適用されることが好ましい。それゆえに、パイプ ２８（固体ソース１０からバルブ１８）およびパイプ３０（バルブ１８かたリア クタ２２）は、典型的には、直径が約０．２５から１．００インチと、直径０． ３７５から１．００インチであることが好ましい。 図１に示すように、本装置は、（加熱マントル２６内に配置されるのが好まし い）第１ステージチャンバ３２および、（加熱マントル２６内に配置されないの が好ましい）第２ステージチャンバ３４からなるデュアルステージマススペクト ロメータ２０を含むことが好ましい。上述のそれぞれのチャンバ３２、３４は、 １０００：１のアパーチャー３６、を有し、該アパーチャー３６は、ガスライン ２８中の１−１００ｔｏｒｒの圧力を、第２ステージチャンバ３４中のおおよそ １０^-6ｔｏｒｒに適宜減圧することが好ましい。マススペクトロメータ２０は、 コントロールソース４４に気相の組成分析を提供するのが好ましい。コントロー ルソースは、また、システム全体の流量、圧力、温度に関する情報を提供し、流 量、圧力、温度または他の状態を調整するのに用いられ、これらは、マススペク トロメータ２０による組成分析により提供される。 また、図１に示すように、本装置は、ターボ分子ポンプ３８および２つのロー タリ翼ポンプ４０ａ、４０ｂを含むことが好ましい。ポンプ３８および４０ｂは 、上記マススペクトロメータ２０を低圧（例えば、好ましくは１０^-5−１０^-6ｔ ｏｒｒ）で操作可能にする。加えて、ポンプ４０ａは、ガスがシステムから排出 される前に清浄にするスクラバ２４および４２ａおよびｂを通してメインシステ ムからガス流を引き出す。 本発明の他の具体例では、本装置は、多くの固体ソース６を含む。各固体ソー ス６は、マニフォールド（図示せず）に流れ込み、該マニフォールドは、マスス ペクトロメータ２０への流量制御を可能とし、独立した前駆体分子の分離した分 析が行われる。上記マニフォールドは、分析するガスの選択を可能とする。例え ば、各固体ソースからのガスは、分離されて、または混合されて分析される。 本発明の具体例について示し述べたが、本発明の視点から出発することなく、 多くの変形を行うことが可能であり、そのような変形および均等の全てが、本発 明によりカバーされる。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年４月２０日 【補正内容】 請求の範囲 ２．ガス流を受け入れる上記分析機が、質量分析機を含む請求項５に記載の装置 。 ３．更に、均一に加熱し、上記固体ソースから下流の管で運ばれるすべての工程 の温度を制御し、前駆体が上記反応チャンバに到達する前に凝縮するのを防止す る加熱容器を含む請求項５に記載の装置。 ４．更に、金属酸化膜組成を維持するために、上記反応チャンバ中のガス組成の 閉ループ実時間調整を含む請求項５の装置。 ５．基板上に多成分系金属酸化膜の組成制御された堆積を可能にする装置におい て、該装置が、 夫々が、金属含有化合物固体を保持し、ガス流量コントローラ、温度コントロ ーラおよび圧力コントローラを含み、上記金属含有化合物固体を気相中に制御し て蒸発させ、反応チャンバおよび組成分析機の少なくとも１つに対して上記気相 の流れを可能にする１以上の固体ソースと、 加熱された基板を保持し、上記気相のガス流を受け入れ、上記加熱された基板 が上記気相の分解および上記気相中の上記金属の上記基板上への堆積を可能とす る上記反応チャンバと、 上記気相のガス流を受け入れ、上記気相の組成を分析するための気相組成分析 装置と、 上記組成分析装置からの上記気相の組成に関する情報を受け、上記固体ソース の上記ガス流量コントローラ、上記温度コントローラおよび上記圧力コントロー ラの少なくとも１つの調整を通して上記気相の上記組成を制御するためのコント ローラとを含む装置。 ６．上記金属含有化合物固体の蒸発が、約１−１００ｔｏｒｒの気圧、約１００ −２００℃の温度、および約１００−２０００ｓｃｃｍのガス流量で起きる請求 項５の装置。 ７．上記気相組成分析機が、上記反応チャンバに導入されるに先立って、気相の ガス流を受け入れることができるように接続される請求項５の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニルソン，ブー・ユィー・エル アメリカ合衆国93111カリフォルニア州 サンタ・バーバラ、ユニバーシティ・ドラ イブ 5129番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板上に多成分系金属酸化膜の組成制御された堆積を可能にする装置におい て、該装置が、 上記基板を保持し、ガス流を受け入れるリアクタと、 受け入れたガス流の気相組成分析機と、 制御されたソース温度、圧力、および上記リアクタおよび上記分析機へのガス 流量を提供するための１またはそれ以上のソースオーブンとを含む装置。 ２．ガス流を受け入れる上記分析機が、質量分析機を含む請求項１に記載の装置 。 ３．更に、均一に加熱し、上記ソースオーブンから下流の管で運ばれるすべての 工程の温度を制御し、前駆体が上記リアクタに到達する前に凝縮するのを防止す る加熱容器を含む請求項１に記載の装置。 ４．更に、金属酸化膜組成を維持するために、導入ガス組成の閉ループ実時間調 整を含む請求項１の装置。