TW486524B - Vaporizing device for CVD source materials and CVD apparatus employing the same - Google Patents

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(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 - 線·

-I I 獨524 A7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 另一方面’也有考慮採用Pt或Ru作為彼等半導體晶 片所含組件的電極材料，及使用銅作為線路材料取代傳統 所用的Is以期減少因低電阻所致延遲之發生（以達到操作 速度之快速性）。 彼等電容器材料所需的特性為呈現高電容率的薄膜且 漏電流小者，同時對於強介電性材料另外要求彼等要呈現 極化特性。亦即，只要用到有高電容率的材料，就要求其 形成具有最小厚度且也將其漏電流調定到最小。一般而 否’係將發展標的設定為根據Si〇2轉化率不大於1奈米（ηιη) 之膜厚度，及在施加1·65伏的電壓時不大於1〇·8安/平方 公分級次的漏電流密度。 對於電極材料更要求對組合使用的介電性材料呈現出 低反應性且要能夠容易地加工；而對線路材料更要求呈現 出比傳統所用紹更小之電阻率（resistivity)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，針對在以步進方式安排在DRAM電容器或強介 電記憶晶胞（memory cell)所含電極上方形成薄膜之目的而 言，或反過來，對於在彼等薄膜上方形成電極或線路而言， 以加工觀點看來顯著有利點在於膜的形成可透過CVD方 法實施，其中可促成材料對具複雜形狀的基底材料呈現有 利的黏著性及可促成大量生產。 從這些事實看來，已有考慮使用作為電容器材料以及 強介電性材料的氣化鈕，锆酸鈦酸（PZT)，锆酸鈦酸錯鋼 (PLZT)，鈦酸锶（ST)，鈦酸銳(BT)，鈦酸鋇-勰（BST)或鈕 酸锶-鉍（SBT)透過CVD膜形成方法來形成氧化物組介電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 311265 486524 A7 ~~---— B7____— — 五、發明說明（3 ) 性膜。再者，氧化物膜所用金屬電極的材料可為扒或Ru， 氧化物組導電電極所用材料可為Ru〇24SrRu〇3,且線路 用材料可為Cu。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於最有利者為使用CVD法來形成臈，已開發出各種 CVD來源材料用以利用彼等材料實施cvd膜形成操作， 其中有許多種係呈液體或固體狀態，且於固體來源材料的 情況中’係在溶於適當溶劑之後以來源材料溶液的形式使 用。 例如，曰本未審查專利公報第158328/1994號揭示出 CVD源材料，其中係將習用的固體來源材料溶解在四氫咲 喃（THF)有機溶劑内以獲得一溶液，藉此使氣化特性與組 成控制性獲得顯著地改良，且日本未審查專利公報第 310444/1994號更揭示出一種CVD裝置。 -線- 不過，雖然經由在上述CVD裝置中使用上述傳統來源 材料溶液可以達到頗為有利的氣化特性及組成控制性，但 該氣化裝置所具不足性能使其不可能避免在氣化器或其喷 嘴内產生未氣化殘渣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中亦呈現出一項缺點亦即彼等殘渣會以粒子形式到 達CVD反應器而在膜形成中引起缺陷，因而使膜形成操作 的可重複性惡化，及使氣化器連續操作時間的延長受阻， 由是導致記憶體製造產率的降低。 亦即，上述氣化裝置係經安排成使來源材料的氣化作 用（carburetion)係經由利用喷嘴將溶液或液體來源材料喷 佈到經加墊的氣化器内而實施的；不過，由於這種機制不 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3 311265

五、發明說明（4) 足所用，在到達氣化溫度之前，材料的熱滯後（thermal hysteresis)會促成鬆屑，使得其中一部份會因熱分解作用 而降解或形成寡聚物後才到達氣化器，由是促成未氣化殘 渣之產生。 另一方面，由於銅線路所用液體來源材料易於引起熱 分解’因此不可避免地會在氣化器内產生分解物。 如上文所討論者，溶液型或液體來源材料通常皆易於 促成熱分解，且分解程序主要決定於氣化裝置的性能。 本發明係經提出以解決這些主題，且其一目的為得到 一種CVD源材料用之氣化裝置，其能夠限制未氣化殘渣和 粒子之產生’且能達到該氣化裝置連續操作時間之延展及 在膜形成操作中減少缺陷之發生。 本發明的另一項目的為得到一種CVD裝置，其能夠經 由利用上述CVD源材料用之氣化裝置實施優良的膜形成 操作’由是改良記憶體或類似者之製造產率。 [發明概述] 根據本發明的第一種CVD源材料用之氣化裝置，包括 一氣化器用以經由加熱將導入的CVD源材料予以氣化；一 喷嘴其末端部份係經固定地連接到該氣化器，且其係用以 將該CVD源材料喷佈到該氣化器内；一冷卻機構同以冷卻 該喷嘴；及一熱導限制工具其係經連接到該喷嘴或該氣化 器的固定部份，或該固定部份的近處。 根據本發明的第二種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成使該第一種CVD源材料用之氣化裝置更包括一熱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公髮） 4 311265 486524 A7 -------______ 五、發明說明（5 ) 絕緣機構，用α將該氣化器與經冷卻的喷嘴熱隔絕開。 ^根據本發明的第三種CVD源材料用之氣化裝置，係經 女排成在該第一種或第二種CVD源材料用之氣化裝置 内，該熱導限制工具係經構造成擁有一壁厚度，該壁厚小 於經配置在該熱導限制工具周線的氣化器或喷嘴所且壁厚 度。 ’、 根據本發明的第四種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成使得在該第三種CVD源材料用之氣化裝置内，該熱 導限制工具係用金屬板形成者，其厚度小於該氣化器所具 壁厚度。 ^ 根據本發明的第五種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成於該等四種CVD源材料用之氣化裝置内該具有小 厚度的金屬板，至少有一部份壁表面係經用玻璃，陶瓷或 耐熱性塑膠予以覆蓋住。 根據本發明的第六種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成使得在該第一至第五種CVD源材料用之氣化裝置 中的任一種内，該喷嘴係經構造成使含有CVD源材料的氣 體與用以喷佈CVD源材料的喷佈氣體以分開的方式流入 之喷嘴。 根據本發明的第七種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成使得在該第六種CVD源材料用之氣化裝置内，該喷 嘴係經形成為同抽雙管構造，其包括一内管與一外管，其 中使該含CVD源材料的氣體流經一管而使喷佈CVD源材 料所用的喷佈氣體流經另一管。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 5 311265 486524 A7 五、發明說明（6 ) 根據本發明的第八種CVD源材料用之氣化裝置，係經 安排成使得在該第七種CVD源材料用之氣化裝置内，該同 轴雙管係由金屬，樹脂，或彼等的複合物所製成。 根據本發明的第九種c V D源材料用之氣化裝置，係經 安排成使得在該第八種CVD源材料用之氣化裝置内，該同 轴雙g的大端部份或讓CVD源材料流經的管係用樹脂形 成的。 根據本發明的第十種C V D源材料用之氣化I置，係經 安排成使得在該第八種CVD源材料用 < 氣化裝置内，該同 軸雙管的外管係用金屬形成者。 根據本發明的第十一種CVD源材料用之氣化裝置，係 經安排成使得在該第八種至第十種中任一㈣cvd源材 料用之氣化裝置内，該樹脂為氟系樹脂，聚醯亞胺或聚笨 并咪嗤。 根據本發明的第十二種CVD源材料用之氣化裝置，係 經安排成使得在該第一種至第十一種中任一種的cvd源 材料用之氣化裝置内，該噴嘴或該氣化器内壁的表面加裝 有一層鎳，鉻或其氧化物的塗覆臈；一包括作為主成分的 鎳或鉻的合金，或其氧化物之塗覆膜；一耐熱性樹脂的塗 覆膜，一全玻璃質塗覆臈；或一陶瓷塗覆膜。 、 根據本發明第十三種CVD源材料用之氣化裝置，係包 括一氣化器用以透過加熱將導入的CVD源材料予以氣 化，及一喷嘴用以將該CVD源材料噴佈到該氣化器内，其 中該喷嘴或該氣化器所含内壁的表面係經加裝有一錄，絡 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱) --^- Γ%先閱讀背面之>i音？事項再填寫本頁，> Ί^τ_ ，-線· A7 五、發明說明（7 ) 一— 或-氧化物的塗覆獏；一包括作為主成分的鎳或鉻的合金 或/、氧化物之塗覆臈；一耐熱性樹脂的塗覆臈；一全 質塗覆膜，或一陶瓷塗覆膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} —根據本發明的第十四種CVD裝置係包括上述第一種 至第十三種中任—種的CVD源材料氣化裝置；—供給部件 用以將該CVD源材料供給到該CVD源材料用之氣化裝 置；及一反應部件用以透過經該CVD源材料用之氣化裝置 所氣化的來源材料之反應在一基板上形成一膜。 [圖式之簡略說明] 第1圖為採用根據本發明第一具體例的CVD源材料用 之氣化裝置的CVD裝置之概示圖； 第2(a)至（c)圖為顯示出本發明裝置中在氣化器與噴 嘴之間的固定部件之放大圖的解說圖； 第3圖為採用根據本發明第二具體例的cvd源材料用 之氣化裝置的CVD装置之概示圖； 第4圖為採用根據本發明第三具體例的cvd源材料用 之氣化裝置的CVD裝置之概示圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖為採用根據本發明一具體例的cvd源材料用之 氣化裝置的CVD裝置之概示圖；及 第6圖為傳統CVD裝置之概示圖。 [詳細說明] 具體例1 第1圖為顯示出利用根據本發明第〆具體例CVD源材 料用之氣化裝置的CVD裝置的配置之概略圖。於該圖式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 7 311265 486524 A7 B7 五、發明說明（8 ) f靖先閱讀背面之注—項再填寫本頁} 中’數字1至3表示來源材料溶液，數字4至6表溶液供 給工具，數字7為喷嘴，且數字8表氣化器。該來源材料 溶液經透過喷嘴7喷佈到該氣化器8之内。數字9表一嘴 佈氣體供給管’數字1 7為，例如，一真空熱絕緣部件用為 熱絕緣機構，數字18為金屬阻件（bl〇ck)，數字19為冷卻 裝置’數字20為冷卻液體動途徑。該金屬阻件18，冷卻 裝置19和冷卻液體流動途徑2〇構成一冷卻機構。數字2ι 表一熱導限制工具，於其中該氣化器8和喷嘴7係透過該 熱導限制工具21彼此固定地連接著。 根據本發明的CVD源材料用之氣化裝置包括具有一 加熱壁表面之氣化器8及用以將溶液或液體形式的cvd 源材料喷佈到該氣化器8之内的喷嘴7 ,其中該噴嘴7係 透過該冷卻機構予以冷卻，且該熱導限制工具2 χ係經裝設 在該喷嘴7所具喷口尖端與該氣化器8的固定部份上，或 裝在靠近該喷嘴或氣化器的固定部份之處。本具體例之裝 置更經設計成透過熱絕緣機構1 7將該經冷卻的喷嘴7與該 氣化器8熱隔絕開。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 尽必須特別提及者，在第1圖中，數字10表一來源材料 氣體供給管，數字11表反應氣體供給管，數字12表CVD 反應器，數字13表CVD氣體喷嘴，數字14表基材加熱用 之右熱器，數字15為一基板且數字16表排氣。 於上述具體例的CVD源材料用之氣化裝置中，裝在來 源材料容器内的溶液丨至3係從液體供給容器4至6透過 喷嘴7以需要量與來自噴佈氣體供給管9的惰性噴佈氣體 486524 A7 五、發明說明（9 ) 例如氮，氦或氬氣一起喷佈到經加熱的氣化器8之内使其 氣化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之後，經由通過來源材料氣體供給管1 〇將經氣化的來 源材料送到裝有基材加熱用的加熱器14之CVD反應器12 之内，並在CVD氣體喷嘴13之内與透過反應（氧化物）氣 體供給管11送來的反應氣體交相混合，使得在基板15之 上沈積成-CVD膜（介電性膜）。 於此時，喷嘴7係經利用該冷卻裝置19,冷卻液體流 動途徑20和該金屬阻件1 8所構成的冷卻機構予以冷卻， 使得在高達緊接在該連接部份前面一點處有一隨意溫度， 且噴佈來源材料溶液的末端部份係透過該熱導限制工具 21固定地連接到該氣化器8，使得該喷嘴7與該經加熱的 氣化器8彼此呈熱分隔狀態。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 必須提及者，由於本具體例的配置使得其中如第1圖 所示者，該經冷卻的喷嘴7係經由利用熱絕緣機構17而與 該氣化器8隔熱，因而該喷嘴7可與該經加熱的氣化器8 更可罪地熱分隔開，同時在設有該熱絕緣機構時，該喷嘴 7也可以利用該熱導限制卫具21與該經加熱的氣化器8隔 熱。依此，可以減少在氣化裝置内（氣化器或喷嘴内）未揮 發殘潰與粒子之產生，且由於該氣化裝置連續操作時間的 延長和膜形成缺陷之減少，可促成生產率之改良。 根據本發明的熱導限制工具21要能夠形成一區其展 現出比周圍氣化器8或噴嘴7的主體較為小的熱導率。第 2圖為顯示出於本發明中在氣化器8與喷嘴7之間的固定 本紙張尺度適用i W W冬姑伞…WS)A4規格（21〇 x 297公爱） 486524 A7 _ B7 五、發明說明（π>) 部份放大圖之解說圖，其中25表圖式中的固定部份。 第2 (a)圖為以放大狀況概略地顯示出第1圖所含一部 份之圖形，其係裝有該熱導限制工具21，具中該熱導限制 工具21係經示範為由一有小厚度的金屬板所形成，其比構 成氣化器8所具主體的金屬部份之壁厚度為薄。如圖式中 所示者，該熱導限制工具21係包括該固定部件與其係將該 氣化器與該喷嘴7固定地連接在一起者。於這種情況中， 該小厚度金屬板所具厚度須小於該氣化器8的壁厚度，且 其近似厚度須不大於約1毫米。金屬的利用使得可以實施 與氣化器或喷嘴的焊接而提供氣密性。 該熱導限制工具21可由如不銹鋼，鎳，鎳合金，鉑或 始合金製成的小厚度金屬板形成，·或由玻璃，陶瓷，耐熱 性塑膠彼等的組合所形成。 熱導可經由用玻璃，陶瓷或耐熱性塑膠塗覆小厚度金 屬板的至少一部份壁表面予以限制，且特別者經由塗覆小 厚度金屬板的内壁，可以達到防止經氧化氣體沈積黏附到 金屬板上之效用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 如第2(b)和（c)圖中所示者，經由在氣化器8的一部份 壁或喷嘴7主體上靠近在氣化器8與喷嘴7之間的固定部 份25處形成一缺口，因而形成一區使其比在固定部份25 周緣中的氣化器8之壁厚或喷嘴7的主體較為薄，如此， 該缺口即可作為熱導限制工具21。 此外’於如第2圖中所示採用於其中氣化器8和喷嘴 7不透過固定部份25相連接而是以均體形成的配置之情況 本紙張尺度綱中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 10 311265 486524 A7

五、發明說明（11) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中’經由將對應於熱導限制工具2 1的第2圖區所具壁厚形 成小於其周緣的厚度，也可以達到類似的效果。 用來將氣化器8與喷嘴7固定地連接起來之固定部件 25的固定’可經由透過焊接或鋼銲或經由利用墊圈來固定 予以完成。 根據本發明的冷卻機構，係包括一強制冷卻部件 (compulsory cooling portion)和一熱導冷卻部件，其係與該 強制冷卻部件和該喷嘴相接觸，其中該強制冷卻部件所含 冷卻工具除了循環冷卻液體之外，還經由透過熱管來冷 卻，使用Peltier元件進行熱電性冷卻或經由組合彼等來冷 卻而實施冷卻操作。 強制冷卻所達到的冷卻溫度係經設計成使喷嘴尖端附 近的來源材料所具溫度不高於100 °C，較佳者不高於6〇 C。若超過此溫度時，來源材料溶液會發生熱分解而形成 其券聚物’而在溫度低於來源材料所具冷凝點之情況中會 發生沈積。 再者’於來源材料溶液的情況中，該溫度須經設定到 就溶解度而言不會產生沈積現象之溫度。 此外，加裝如第1圖所示用來將經加熱的氣化器與經 冷卻的喷嘴予以熱隔離之熱絕緣機構係較佳者，係因其能 夠更可靠地維持住冷卻溫度之故。其更可達到以有效方式 在氣化器側上之加熱。 該熱絕緣機構可為經由使用除了上文所提透過真空的 熱絕緣機構以外的熱絕緣材料或彼等的組合來提供熱絕緣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 311265 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) - 訂： --線· 486524 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ' _ _________ - 五、發明說明（12 ) 作用。 具體例2 第3圖為顯示出利用柄 剁用根據本發明第二具體例的CVD 源材料用之氣化裝置的cVD驂罢％曰 裝置所具配置之概略圖，；^中 數字U表具有同轴雙管結構之噴嘴，共包括一内管與二外 e用以使3有CVD源材料的氣體及用以喷佈彼等〔Μ 源材料的噴佈氣體以分開的方式流入。 含有CVD源材料的翕辦β 幻孔體及用以噴佈彼等CVD源材料 的喷佈氣體中任-者，都可經安㈣流經該喷嘴23的内管 或外管，且可以使該CVD源材料和喷佈氣體分別流經内管 和外管，且可將一部份嘴佈氣體與該cvd源材料分配在一 起。 經由利用該喷嘴23,要喷佈到氣化器内的來源材料溶 液之液流可變小且均一，由‘ ； 由疋可用一有效且穩定的方式促 成氣化。結果，可減少未氣化殘渣和粒子的產生，且由於 该氣化裝置連續操作時間的延長和臈形成缺陷之減少，能 夠達到生產率之改良。 有關由内管和外管構成的雙管構造型噴嘴所用的材 料，雖然外管和内管兩者都可用金屬管例如不銹鋼管來形 成，不過，也可以採用展現出耐熱性和耐溶劑特性的樹脂 例如氟系樹脂，聚醯亞胺或聚苯并咪唑來取代金屬。 在只有該雙重管所含内管及/或外管的尖端部份或内 含CVD源材料的管係由上述樹脂管所形成之情況中，可以 σ思地限制來源材料溶液的黏者或其反應。 c請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) - ή^τ -線·

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 311265 A7 五、發明說明（13) 使3 CVD源材料的氣體和製備彼等cVD源材料所用 喷佈耽體以分隔方式流入所用的喷嘴，也可以安排成使得 促使個別氣體以分1¾ t 4M m h 方式Μ動的用的眾多管件之尖端部份 戈*裝成彼此罪近構成一噴霧構造。 具體例3 第4圖為顯示出使用根據本發明第三具體例的CVD 源材料用之氣化裝置的CVD裝置所具配置之概略圖，其中 數字24表一塗覆膜。此塗覆膜可以為鎳，鉻或其氧化物的 塗覆膜；含有鎳或鉻作為主成份的合金或其氧化物之塗覆 膜，耐熱性樹脂例如氟系素樹脂或聚醯亞胺系樹脂的塗覆 膜，全玻璃質例如石英，硼矽酸鹽玻璃，氟系玻璃，磷酸 鹽玻璃或陶瓷琺瑯之塗覆膜；或為陶瓷例如氧化鋁（礬土 石）’氮化矽，氮化鋁，碳化矽，氧化鈦或氮化鈦之塗覆膜， 且也可以為上述諸塗覆膜材料任一者經組合使用所形成的 膜。 雖然上述塗覆膜24於第4圖中係經形成在該氣化器8 的内壁之上，在氣化裝置内於喷嘴7或氣化器8的至少一 部份表面上加裝塗覆膜之舉可捉成減少在形成氣化裝置所 用材料的表面上產生未揮發殘渣與粒子，及達到因氣化裝 置連續操作時間的延長與膜形成缺陷的減少所致生產率之 改良。 不過，依塗覆材料與底下材料之間的關係而定，可能 造成彼等塗覆膜不能形成或呈現極端不良黏著性之情況， 致使需要依所用底下材料適當地選用塗覆材料。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^ 311265 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486524 A7

五、發明說明（I4) 於熱傳導不良的清況中，要將塗層厚度調小。而於有 利的情況中，該厚度也可為大者。 必須提及者，經由組合上述具體例、至3，例如，根 據具體例3在根據具體例i和2的氣化器和喷嘴之表面上 形成塗覆膜，可促成減少未揮發殘渣和粒子的產生及達到 因氣化裝置連續操作時間的延E鱼眩被 長/、膜/成缺陷的減少所致 生產率之改善。 至此要說明本發明具體實施例。 比較例1 第6圖為一概略圖顯示出使用傳統CVD源材料所用氣 化裝置的CVD裝置所用配置其中各部件係透過焊接與銅 焊連接起來。至此要解說利用上述裝置形成BST系介電膜 之情形。 將Ba，Sr和Ti個別來源材料1至3，經由將dpm(二 -三甲基乙醯基甲酸鹽）系來源材料溶在THF内製得各具 〇·1莫耳/升之密度，再透過液體供給工具4至6依所需量 以1至5毫升/分之流速與來自喷佈氣體供給管9的氮氣（流 速：300CCM)—起經由喷嘴7喷佈到經加熱到200至250 °C的氣化器8内使其氣化。由該喷嘴7和氣化器8所構成 的部件即形成CVD源材料用之氣化裝置。 將經氣化的源材料經由通過源材料氣體供應管1 0送 到CVD反應器12之内。於該CVD反應器12之内，該源 材料氣體會在CVD氣體喷嘴13内與從反應（氧化物）氣體 供給管11送來的反應氣體（氧氣）交混以在放置於加熱器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 311265 486524 A7

五、發明說明（15 ) 14上的基板15上形成一 BST系介電膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 不過，在上述氣化裝置中實施氣化約3〇分鐘時即開始 產生未氣化殘渣，且在約60分後因有經認為是由未氣化殘 渣所產生的粒子而開始產生膜缺陷。 實施例1 於一包括根據苐1圖所示本發明氣化裝置的C vd裝置 中，採用一不銹鋼管作為喷嘴7,採用具有約〇5毫米厚 度的小厚度不銹鋼板作為熱導限制工具21(第2(a)圖），使 用透過真空的熱絕緣作為熱絕緣機構17，且採用包括利用 冷卻液體（水）的循環之強制冷卻部件19, 2〇與由鋼金屬阻 件18所提供的熱導限制部件之配置作為冷卻機構。其餘配 置皆類似於比較例1所用者且亦依此形成BST系介電性 膜。 必須提及者，各部件都是透過適當的連接方法例如焊 接與銅焊予以連接起來。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更特別者，使用經由將DPM系源材料溶解在中 所得密度0.1莫耳/升的源材料溶液丨至3之個別Ba，Sr 和Ti溶液，分別以〇·ΐ至2毫升/分之流速，在5至2〇c>c 的喷嘴7冷卻溫度，300CCM的噴佈氣體（氮氣）流速和2〇〇 至250 C的氣化溫度下實施氣化以進行氣化試驗3〇〇分 鐘，並於相同期間進行臈形成試驗。 經發現在氣化器内只有極少量的殘渣產生且觀察到沒 有因所形成的BST介電膜中有粒子所致膜形成重複性之 減低（缺陷粒子的產生）。再者，由於氣化器連續操作時間 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蟹） 15 311265 486524 A7 -------- B7 五、發明說明（16) 的延伸導致週期性保養時間得以減少而使最後半導體記憶 體的產率得以獲得改良。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 於此方式中本發明氣化裝置中所產生的未氣化殘渣之 量能夠顯著減少的原因，經認為是在源材料溶液緊接在被 喷佈到經加熱的氣化器8中之前後將彼等保持在經冷卻狀 態’且在實施氣化時施加到源材料溶液的熱滯後係極為快 速者’由是難以形成展現出不良氣化特性的化合物氣化物 之前體與寡聚物。 此相異者’於上述比較例中施加到源材料溶液的熱滯 後係鬆他者’由是在噴佈前即產生溫度的大幅上升而致未 氣化殘潰易於產生。 •線· 再者，由於溶液密度愈高，氣化通常會變得更難，因 此加裝冷卻機構以冷卻噴嘴7的本發明氣化裝置，就更有 利於能夠在氣化之前限制溶液的蒸發及因而在喷佈之前限 制溶液濃度的增加。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖為顯示一 CVD裝置的配置之概略圖，其中包括 利用經由以Peltier元件22取代第1圖中的冷卻機構19， 20進行熱電性冷卻之本發明氣化裝置。於圖式中，數字22 表用以冷卻金屬阻件1 8之Peltier。 雖然用以形成B S T介電性膜的來源材料溶液之氣化 與膜形成結果皆於已闡述的實施例中顯示出，不過也可以 經由利用本實施例C VD源材料用之氣化裝置提供穩定且 長期的氣化，只要該CVD源材料溶液為下列溶液或液態材 料即可：以Ta烷氧化物源材料用為Ta氧化物，Cu複合源 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 311265 A7 五、發明說明（Π) 材料用於Cu線路，Τ 3 丄办 _Ta系或Pb-Zr-Ti系強電性好极 或各種陶瓷，金屬膜，金 電1*生材科 材料。 氧化物，玻璃或超導體等其它 請 實施例2 於一包括第3圖所示粝嫱士 化裝置的㈣裝置内，具有據：發：的CVD源材料用之氣 管和外管兩者都是用不錢重管結構的喷嘴23所含内 ^ Μ ^ ^ ^ ^ 鋼3形成的，其中CVD源材料係 女排成流經内管，而噴佈r vn、E , τ 經外管。 料CVD㈣制料料氣體係流 採用厚度約〇 5寮半沾键 #不銹鋼板作為類似於實施例 的”、、導限制工具2 1，利用一錄 料作為熱絕緣機構17,且採用體氣系樹脂熱絕緣材 強制冷卻部…和一不 冷卻液體(水則^ 不銹鋼金屬阻件所提供的熱導限 制部件所構成的配置作為A么 作為冷部機構。各部件的連接都是用 適备的連接方法例如料和鋼焊予以連接起來。 使用經由將職系源材料溶於THF t所得濃度（M 莫耳/升的Ru溶液作為源材料溶们，以5毫升/分的流速， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在5至2(TC的喷嘴冷卻溫度，15㈣m的噴佈氣體（氬氣） 流速，1，000CCM的反應氣體（氫氣）流速及18〇至2〇〇艺的 氣化溫度實施氣化以進行氣化試驗3〇〇分鐘，且於相同期 間内進行膜形成試驗，類似於實施例1的情況者。 經發現，經由採用該雙重管結構的噴嘴可將產生的殘 渣量相對於採用普通單管喷嘴者進一步減少。 未觀察到因所形成的Ru電極膜中含有粒子所致膜形 311265 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 486524 A7 _ _ B7 五、發明說明（18) 成操作重複性之減低（缺陷粒子產生）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，最後包括Ru電極膜或電子零件的半導體記憶 體之產率’可因該氣化器連續操作時間的延長而獲得改 良。 於採用根據本發明的有雙重管結構的喷嘴之氣化裝置 中，未氣化殘渣產生量可以減低之理由經認為是來自下述 事實，亦即透過該雙重管結構會在尖端部份形成一霧化構 造，由是使要噴佈出的來源材料溶液之液滴變小且均一， 且使相對於氣化器的喷佈面積因而增加，促成以更有效的 方式進行氣化。 雖然於所示範說明的實施例中係使（Vi)源材料流經内 管且使喷霧氣體流經外管，不過透過相反的安排使喷佈氣 體流經内管且使CVD材料流經外管也可以得到相似的效 果。另外，可以使喷佈氣體同時流經外管和内管兩者，使 得任一者可經安排成使來源材料與喷佈氣體以同時方式流 過。 實施例3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以類似於實施例2的方式實施Cu電極臈之膜形成試 驗，不同點在於使用經由溶解一 DPM來源材料於THF中 所得濃度0.1莫耳/升的Cu溶液作為來源材料溶液i。 經發現，類似於實施例2者，可以使殘渣產生量相對 於採用普遍單管喷嘴的氣化器者進一步減少，且未觀察到 因在所形成的Cu電極膜中有粒子所致膜形成操作重複性 之減低（缺陷粒子之產生）。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 311265 A7 五、發明說明（19 另外，包括Cu電極臈或電子零件的最後半導體記憶 體之產率，可因氣化器連接操作時間之延長而獲得改良。 實施你丨4 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 於包括第4圖所示根據本發明CVD用氣化裝置之 CVD裝置中，使用有2〇至1〇〇微米厚度的鎳塗層作為氣 化器8内表面上的塗覆膜24之CVD裝置，形成似系介 電膜。 氣化器8所用材料為不銹鋼，而喷嘴7係用鐵氟龍 (Teflon)管形成的。 更特別者，利用經由將DpM系源材料溶解在THF中 斤得/農度為G ·3莫耳/升的pb ’ Zr和Ti個別溶液作為源材 料/合液1至3，分別以5毫升/分的流速，於3〇〇CCM噴佈 氣體抓速和200 C氣化溫度實施氣化而進行3〇〇分鐘氣化 試驗及於相同期間的膜形成試驗。 結果發現在氣化器内的未氣化殘渣產生量可減低到約 為沒有加鎳塗覆膜24的情況中之一半量，如此可達到氣化 裝置連續操作時間之延長。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，可以使因所形成的PZT膜中有粒子所致膜形成 操作重複性的減低（缺陷粒子之產生）獲得減少。 在所示範說明的實施例所用氣化裝置中，未氣化殘渣 產生量可減少之理由經認為是來自下述事實，亦即不銹鋼 表面可促進來源材料的分解同時錄的分解程度為小者之 雖然所示範的實施例係有關採用鎳塗覆膜之情況，不 486524

五、發明說明（) 過經由利用鉻塗覆膜，鎳或鉻的氧化物之塗覆膜，含有鎳 或鉻作為主成分的合金或彼等的氧化物之塗覆臈，耐熱性 樹脂的塗覆膜，全玻璃質塗覆膜，或陶瓷塗覆臈，可能得 到相似的效果。 實施例5 使用經由將上述實施例1至3所述者組合所得之CVD 氣化裝置。根據第1圖來解說此CVD氣化裝置，第！圖的 喷嘴7改換成實施例2的喷嘴23(第3圖），且在氣化器8 的内表面形成一塗覆膜24及在喷嘴23的内表面形成一氧 化鉻層塗覆膜（未示出）。 更特定言之，利用經由將DPM系來源材料溶在THF 中分別得到的濃度0.1莫耳/升之個別Ba，Sr和Ti溶液作 為來源材料溶液1至3，且採用不銹鋼管作為雙重管結構 型喷嘴23的外管和内管，讓該等CVD源材料溶液流經内 管並使喷佈氣體同時流經外管和内管，且將喷佈氣體（氮氣） 的流速分別調定在200CCM。 個別源材料係以0 · 1至5毫升/分的流速在5至2 〇 °C的 噴嘴冷卻溫度和200至25(TC的氣化溫度進行氣化實施氣 化試驗300分鐘，且於相同期間進行膜形成試驗，類似於 實施例1者。 經發現在氣化器内只產生極端少量的殘渣且未觀察到 因在所形成的BST介電性膜中有粒子所致膜形成操作可 重複性之減低。再者，定期性維修時間可以因為氣化器連 績操作時間的延長而獲得減少，使得最後半導體記憶體的 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 311265 486524 A7 ____B7 五、發明說明（21 產率可為之改善。 根據本發明的第一種CVD源材料用之氣化裝置，其包 括-氣化器用以透過加熱將導入的CVD源材料予以氣 化，-喷嘴其末端部份係經固定地接著到該氣化器且其係 用以將該CVD源材料喷佈到該氣化器之内，—冷卻機構其 養 2用以〇卩該噴嘴’及—熱導限制工具其係經接著到該固 定部份，或接著到該㈣或該氣化近㈣定部份的一 口 Μτ7使用k種配置之下’可以達到使未氣化殘逢和粒子 的產生得以減少之效果，且可以達到因為氣化器連續操作 時間的延長與臈形成缺陷的減少所致產率之改善。、 根據本發明的第二種CVD源材料用之氣化裝置，係經 配置成使該第一種CVD源材料用之氣化裝置更包括一熱 、、邑緣機構用以將該氣化器與經冷卻的噴嘴熱隔絕開。使用 這種配置之下’可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以 減少之效果’且可以達到因為氣化器連續操作時間的延長 與膜形成缺陷的減少所致產率之改善。 根據本發明的第三種CVD源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第一種或第二種CVD源材料用之氣化裝置 中，該熱導限制工具係經構造成擁有一壁厚度其係小於配 置在該熱導限制工具周緣的該氣化器與該噴嘴所具之壁厚 度。使用這種配置之下，可以達到使未氣化殘渣和粒子的 產生得以減少之效果，且可以達到因為氣化器連續操作時 間的延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改善。 根據本發明的第四種CVD源材料用之氣化裝置，係經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ挪公爱 311265 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486524 A7 B7 五、發明說明（22 ) 配置成於該第三種CVD源材料用之氣化裝置中，該熱導限 制工具係由厚度小於該氣化器所具壁厚度的金屬板所形成 者。使用這種配置之下，可以達到使未氣化殘渣和粒^的 產生得以進一步減少之效果，且可以達到因為氣化器連續 操作時間的延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改蓋。 根據本發明的第五種C V D源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第四種CVD源材料用之氣化裝置中，於該小厚 度金屬板的壁表面上更覆蓋著玻璃，陶瓷或耐熱性塑膠。 使用這種配置之下，可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生 得以進一步減少之效果，且可以達到因為氣化器連續操作 時間的延長與臈形成缺陷的減少所致產率之改盖。 根據本發明的第六種CVD源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第一種至第五種甲任一種之CVD源材料用之 氣化裝置中’該喷嘴係經構造成使含有該CVD源材料的氣 體與用以喷佈該CVD源材料的氣體以分隔的方式流動。使 用這種配置，可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以進 一步減少之效果，且可以達到因為氧化器連續操作時間的 延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改善。 根據本發明的第七種CVD源材料用之氣化裝置，係經j 配置成於該第六種C VD源材料用之氣化裝置中，該噴嘴係 經形成為包括一内管和一外管之雙重管式結構，其中使含 有該CVD源材料的氣體流經該兩管中之一，且使用以噴佈 該CVD源材料的氣體流經該兩管中之另一管。使用這種配 置’可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以進一步減少 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 22 311265

;線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486524 A7 B7 五、發明說明（23 ) 之效果’且可以達到因為氣化器連續操作時間的延長與臈 形成缺陷的減少所致產率之改善。 、 根據本發明的第八種CVD源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第七種CVD源材料用之氣化裝置中，該雙重= 係由金屬、樹脂或彼等的複合物所製成者^使用這種配置: 可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以進一步減少之t 果，且可以達到因為氣化器連續操作時間的延長與臈形1 |寒 缺陷的減少所致產率之改善。 根據本發明的第九種C v D源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第八種CVD源材料用之氣化裝置中，該雙重管 的尖端部份或該CVD源材料經的該管中之任一者係由樹& 脂所形成者。使用這種配置，可以達到使未氣化殘渣和粒 子的產生得以進一步減少之效果，且可以達到因為氣化器 連續操作時間的延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改 善。 根據本發明的第十種CVD源材料用之氣化裝置，係經 配置成於該第八種CVD源材料用之氣化裝置中，該雙重管 的外管係由金屬所形成者。使用這種配置，該管可以容易 地製造，並可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以進一 步減少之效果，且可以達到因為氣化器連續操作時間的延 長與膜形成缺陷的減少所致產率之改善。 根據本發明的第十一種CVD源材料用之氣化裝置，係 經配置成於該第八種至第十種中任一種之CVD源材料用 之氣化裝置中，該樹脂為氟系樹脂，聚醯亞胺或聚苯并咪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 23 311265 24 24

五、發明說明（24 ) T。使用這種配置，可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生 仔以進一步減少之 > 生 以達到因為氣化器連續操作 時間的延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改善。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明的第十二種CVD源材料用之氣化裝置 产烕亥第一種至第七種中任-種之CVD源材料用 T氣化裝置中，該噴嘴的内壁表面或該氣化器内壁表面係 左形成有一鎳、鉻或其氧化物之塗覆膜，一含有作為主成 分的錄或鉻之合金或其氧化物之塗覆膜，一耐熱性樹脂塗 覆膜，-全玻璃質塗覆膜，或一陶竟塗覆臈。使用這種配 置，可以達到使未氣化殘渣和粒子的產生得以進一步減少 之效果，且可以達到因為氣化器連績操作時間的延長與膜 形成缺陷的減少所致產率之改善。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明的第十三種CVD源材料用之氣化裝置，係 經配置成於包括一氣化器用以透過加熱將導入的CVD源 材料予以氣化和一喷嘴用以將該CVD源材料喷佈該氣化 器之内的CVD源材料用之氣化裝置中，該喷嘴的内壁表面 或該氣化器内壁表面係經形成有一鎳、鉻或其氧化物之塗 覆膜，一含有作為主成分的鎳或鉻之合金或其氧化物之塗 覆膜，一耐熱性樹脂塗覆膜，一全玻璃質塗覆膜，或一陶 瓷塗覆膜。使用這種配置之下，可以達到使未氣化殘潰和 粒子的產生得以進一步減少之效果，且可以達到因為氣化 器連續操作時間的延長與膜形成缺陷的減少所致產率之改 善。 第十四種根據本發明的CVD裝置，係包括一上述第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 311265 486524 五、發明說明（25 ) 種至第十三種中任一種所i CVD源材料用之氣化裝置，一 供給部件用以將該CVD源材料供給到該CVD源材料用之 氣化裝置，及一反應部件用以透過經該CVD源材料用之氣 化裝置氣化過的該源材料之反應在一基板上形成一層。使 用這種配置’ T以實施有利的臈形成操作，且可以達到記 憶體或電子零件製造產率之改善。 [元件符號說明] ΊΙ — -^ ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — — — — — 1至3 來源材料溶液 4至6 溶液供給工具 7、23 喷嘴 8 氣化器 9 噴佈氣體供給管 10 來源材料氣體供給管 11 反應氣體供給管 12 CVD反應器 13 CVD氣體喷嘴 14 右熱器 15 基板 16 排氣 17 熱絕緣機構 18 金屬組件 19 冷卻裝置 20 冷卻液體動途徑 21 熱導限制工具 22 PELTIER 24 塗覆膜 25 固定部份 用 適 度 尺 張 紙 : _一‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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Claims (1)

1. ~、申請專利範圍 !· -種CVD源材料用之氣化裝置，其包括一氣化器用以 透過加熱將導入的CVD源材料予以氣化，一噴嘴复末 端部份係經固定地接著到該氣化器用以將該cvd源材 料噴佈到該氣化m _冷卻機構用以冷卻該喷嘴， 及-熱導限制工具而接連到該固定部份或接到該噴嘴 或該氣化器的該固定部份之近處。 2. 如申請專利範圍第！項之CVD源材料用之氣化裝置， ”中該裝置更包括—熱絕緣機構，用以將該氣化器與經 冷卻的噴嘴熱隔絕開。 3. 如申請專利範圍第2項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該熱導限制工具係經構造成擁有一壁厚度小於配 置在該熱^限制卫具周'緣的該氣化器或該喷嘴所具之 壁厚度。 4·如申明專利範圍第3項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該熱導限制工具係由厚度小於該氣化器壁厚度的 金屬板所形成者。 5·如申請專利範圍第4項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中於該小厚度金屬板的壁表面之至少一部份上覆蓋 著玻璃、陶竟、或耐熱性塑膠。 6·如申請專利範圍第2項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該喷嘴係經構造成為使含有該CVD源材料的氣體 與用以噴佈該CVD源材料的氣體以分隔的方式流動 7·如申請專利範圍第6項之cvd源材料用之氣化裝置， C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 場· 訂---------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺錢+關家標芈（UA)A4規格（210 X 297公爱） 26 311265 480^24

   申請專利範圍 λ、中該噴嘴係經形成為包括一内管和一外管之同軸雙 重&式二構，使含有該CVD源材料的氣體流經該兩管 中之&，並使用以噴佈該CVD源材料的氣體流經該 兩管中之另一管者。 8·如申請專利範圍第7項之CVD源材料用之氣化裝置， ’、中該同軸雙重管係由金屬、樹脂、或彼等的複合物 製成者。 9.如申請專利範圍第8項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該同軸雙重管的内管及/或外管所具尖端部份或該 CVD源材料流經的該管中之任一者係由樹脂所形成Λ 者.。 10·如申請專利範圍第8項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該同軸雙重管的外管係由金屬所形成者。 11·如申請專利範圍第2項之CVD源材料用之氣化裝置， 其中該噴嘴的内壁表面或該氣化器内壁表面係經加有 一鎳、鉻、或其氧化物之塗覆膜；一含有作為主成分的 錄或鉻之合金或其氧化物《塗覆m;一耐熱性樹脂塗覆 膜’ 一全玻璃質塗覆膜；或一陶瓷塗覆膜。 12·-種CVD源材料用之氣化裝置，其包括一氣化器用以 透過加熱將導入的CVD源材料予以氣化和_噴嘴用以 將該CVD源材料喷佈到該氣化器之内，其中該嘴嘴的 内壁表面或該氣化器内壁表面係經加有一鎳、鉻、或其 氧化物之塗覆膜；一含有作為主成分的鎳或鉻之合金或 其氧化物之塗覆膜；一耐熱性樹脂塗覆膜；一全玻璃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311265 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一一口、* ϋ .^1 -ϋ I ϋ I ϋ ϋ ki ϋ I ·ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ^1 —ί I I 27 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A87^s-~1___ 六、申請專利範圍 ——^ 一~ 塗覆獏；或一陶瓷塗覆膜。 13· 一種CVD裝置，其包括·· 、- CVD源材料用之氣化裝置，其包括_氣化器用 从透過加熱將導入的CVD源材料予以氣化，一噴嘴其 末端部份係經固；t地接著到該氣化器且其係用以將該、 CVD源材料喷佈到該氣化器之内，一冷卻機構其係用 从冷卻該喷嘴，及一熱導限制工具其係經接著到該固定 部份，或接著到該噴嘴或該氣化器的該固定部份之近 處，與一熱絕緣機構用以將該氣化器與經冷卻的喷嘴熱 隔絕開； 一供給部件用以將該C VD源材料供給到該C Vd源 材料用之氣化裝置； 及一反應部件用以透過經該CVD源材料用之氣化 裝置氣化過的該源材料之反應在一基板上形成一膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 麟· )°JI ϋ I I I I I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ .^1 ϋ —ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ^1 ϋ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4藏(21〇 χ 297公 28 311265