TWI273642B

TWI273642B - Film-forming apparatus and film-forming method

Info

Publication number: TWI273642B
Application number: TW092106991A
Authority: TW
Inventors: Hiroto Uchida; Takehito Jinbo; Takeshi Masuda; Masahiko Kajinuma; Takakazu Yamada
Original assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2007-02-11
Also published as: EP1354981B1; EP1354981A3; US8168001B2; EP1354981A2; US20030198741A1; KR20030083581A; KR101038405B1; TW200307993A

Description

1273642 (1) 玫、發明說明【發明所屬之技術領域】

本發明是有關於成膜裝置及成膜方法，特別是有關於欲實施像是有機金屬化學氣相沈積（MOC VD )法的CVD 法的成膜裝置及使用該成膜裝置所進行的金屬氧化物的成膜方法。【先前技術】爲了滿足對於近年半導體元件高積體化的要求，在利用MOCVD法的CVD法進行薄膜形成時，需要儘量減少包含於原料氣體中的異物微粒子或包含水份等的微少粒子。由以往爲了例如將該些粒子除去至ppt等級，提案一種將原料氣體通過具有高濾過特性的過濾構件後，導入至屬於真空室的成膜室（反應室）內。〔本發明欲解決的課題〕利用MOCVD法形成薄膜的時候，一般是將由氣化的原料氣體和反應氣體所形成的混合氣體（以下稱「成膜氣體」。），導入至屬於真空室的成膜室內，且在載置於配設在真空室內的載物台上的基板上，利用氣相化學反應進行成膜。在該成膜室的上面配設面對載物台並像是噴淋板的氣體頭部，在該氣體頭部附設有氣體混合室。於成膜時，供給到混合室中的原料氣體和反應氣體是當作所定混合比例的混合氣體，並透過氣體頭部被導入到排氣至所定 (3) 1273642 按照申請專利範圍第2項，配設在上述氣化室和該混合室之間的粒子陷阱是由慣性集麈式過濾網所形成’而配設在該混合室內的下流側的粒子陷阱是由多孔體過濾器所形成爲其特徵。按照申請專利範圍第3項，上述慣性集塵式過濾網是由在同一*方向開設多數個具有約45度傾斜角度而導入氣體的透孔的網目狀集塵網板所形成，該集塵式過濾網爲積層複數片該集塵網板的時候，是構成該互相鄰接的網板的透孔的傾斜角的方向爲交互90度交叉的狀態爲其特徵。按照申請專利範圍第4項，構成該慣性集塵式過濾的網目狀集塵網板是在其空間塡充從金屬，陶瓷及石英選出的塡充物爲其特徵。按照申請專利範圍第5項，上述多孔體過濾器是種金屬燒結過濾器爲最好的。作爲粒子陷阱並藉由採用如上述的慣性集塵式過濾網及多孔體過濾器，因爲壓力損失小、捕集量大、不會堵塞、可捕集乾式/濕式的粒子，所以導入至混合室內的原料氣體以及導入至成膜室內的混合氣體中幾乎不存在粒子。而像是金屬燒結過濾器的多孔體過濾器的壽命也會延長。按照申請專利範圍第6項，於上述成模裝置中，上述混合室係具有··具備有原料氣體導入管及反應氣體導入管的攪拌室、和擴散經由攪拌、混合該原料氣體及反應氣體所獲得的混合氣體的擴散室，且該原料氣體導入管及反應 -9 - (4) 1273642 氣體導入管的各個氣體導入口是互相向對而設置的’在該攪拌室和該擴散室之間’以該擴散室容積比該攪拌室容積大的方式設置隔板，在該隔板係在各個氣體導入口連成直線的垂直方向下側的所定位置設有一個氣體吹出口 ’構成透過該氣體吹出口’混合氣體從擾拌室往擴散室一起擴散爲其特徵。若使用上述混合室’將在攪拌室所攪拌、混合而獲得的混合氣體，從設置在隔板的所定位置的一個氣體吹出口向著擴散室擴散，就算在所導入的氣體的分子量大不相同的時候，不必使用容積大的混合室’也能均均地混合複數種氣體。因而在混合分子量大不相同的複數種氣體時，不必根據其流量或種類來改變混合室的容積。因此能毫不浪費的直接與混合室和下一工程的成膜室結合，在下一工程使用混合氣體時，均勻混合的氣體並不會再度回到亂流。導入至混合室的攪拌室的各氣體，會沿著具有如以下所述形狀的隔板的表面等移動而產生對流，其結果就能在攪拌室內效率良好且確實均勻地攪拌、混合所導入的混合氣體。而藉由調整上述氣體吹出口的位置及大小，就能以最適合的狀態來攪拌、混合所導入的各氣體，其結果就能成爲均勻的混合氣體而導入至擴散室。於上述混合室的攪拌室所攪拌、混合的混合氣體導入至擴散室時，經由起因於攪拌室和擴散室的容積之差所引起的擴散現象而自然擴散的緣故，而其後就能將來自擴散室均勻被混合的混合氣體效率良好的導入至成膜室內的關 -10- 1273642 C5) 係，混合氣體就不會成爲亂流。因而在不會因原料氣體及反應氣體的流量、種類而左右容積的混合室內，以很低的壓力均勻地混合該些氣體，且將均勻混合的混合氣體，透過氣體頭部而導入直接連結的成膜室內，藉此抑制混合氣體的亂流，就能提高形成在成膜對象物上的薄膜的膜質、膜厚分佈使其穩定化。按照申請專利範圍第7項，上述隔板是種對該混合室的底部而言具有凸狀的2次曲線形狀爲其特徵。藉此只要將具有所定曲面形狀的隔板配設在混合室內，就可極簡單的構成所希望的混合室。針對上述氣體吹出口，適當設定其位置及大小，藉此在攪拌室和擴散室之間設計壓力差，並藉此構成利用產生攪拌室內的強烈對流，均勻地混合重量不同的氣體，且混合氣體會擴散至具有從攪拌室擴張空間的擴散室內。按照申請專利範圍第8項，上述氣體吹出口是設置在相當於從該隔板周緣部分至其底部垂直距離的1 / 2的位置上爲最好的。藉此均勻混合的混合氣體可效率良好的自攪拌室向擴散室擴散。按照申請專利範圍第9項，於上述成膜裝置中，上述載物台周圍是以具有所定長度的圓筒形狀的套筒構件圍住，排氣是構成透過該套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙，不在形成該氣體頭部和載物台的第一空間內進行對流，而是從該第一空間往該載物台下方的第二空間進行排氣，而且載物台的高度位置是設定在該第一空間的容積比 -11 - (6) 1273642 連接真空排氣手段的該第二空間的容積還要大的位置上爲其特徵。按照申請專利範圍第1 0項所記載的成膜裝置，更將沿著該成膜室的內壁面將非活性氣體均等地導入成膜室內的氣環設置在成膜室上面爲其特徵。按照申請專利範圍第1 1項，上述套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙是設定在10mm以上（最好爲10〜 17mm)，而且該套筒構件的高度尺寸是設定在70mm以上爲最好的。將間隙、高度尺寸按照此種範圍做設定，膜厚分佈就能維持在所希望的値以內。如上所述，將所定尺寸的套筒構件設定在所定位置，並將成膜時的載物台位置設定成所定高度，且將非活性氣體導入用氣環設置在所定位置，藉此導入至混合室內的原料氣體以及導入至成膜室內的混合氣體中幾乎不含粒子，同時基板正上方的混合氣體可達成均勻的流入分佈、均勻的濃度分佈以及均勻的溫度分佈，其結果可在基板上形成具有均勻膜質及膜厚分佈的薄膜。按照申請專利範圍第1 2項，於上述成膜裝置中，設有具備用來連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的閥的旁通管線爲其特徵。按照申請專利範圍第1 3項，於上述成膜裝置中，配設在該混合室內下流側的粒子陷讲爲複數片的時候，設有具備用來連接最靠近該成膜室的粒子陷阱的一次側和二次側之間，或是最靠近該成膜室的粒子陷阱的二次側和處於 -12- (7) 1273642 上流的粒子陷阱的一次側之間的閥的旁通管線此時，在上流側的粒子陷阱不一定要設置同線。如上所述，配設粒子陷阱，並設置旁通管入至成膜室內的原料氣體的其他氣體類中幾乎同時能藉由裝置運轉時的壓力變動將自粒子陷子推向下流而流出。而關閉成膜後旁通管線閥真空吸引，藉此可從原料配管和成膜室同時進的排氣。其結果可提供形成具有良好膜質的薄置0 按照申請專利範圍第1 4項，於上述成膜設在旁通管線的閥爲可變閥爲其特徵。申請專利範圍第1 5項所記載的成膜方法用上述成膜裝置所進行的成膜方法，按照該成著成膜室流入原料氣體、反應氣體、載氣的氣時，將該氣體類以打開連接配設在該混合室內子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線的閥入後，關閉該閥，開始成膜爲其特徵。像這樣以打開旁通管線閥的狀態，並以所氣體類後關上該閥，藉此就不會瞬間在粒子陷和二次側之間產生很大的壓力差就可開始成膜藉由裝置運轉時的壓力變動將從粒子陷阱捲起下流而流出。按照申請專利範圍第1 6項，於上述成膜爲其特徵。樣的旁通管線，藉此導不含粒子，阱捲起的粒的狀態進行行殘留氣體膜的成膜裝裝置其中，，乃屬於使膜方法，對體類而成膜下流側的粒的狀態而流定條件流出阱的一次側。其結果可的粒子推向方法中，閥 -13- 1273642 · (8) 爲可變式閥，以打開該可變式閥的狀態而流入後，一邊慢慢的關閉該可變式閥一邊開始成膜爲其特徵。像這樣，旁通管線的閥爲可變閥，且一邊調節可變閥一邊流入氣類，就不會在粒子陷阱的一次側和二次側之間，產生瞬間很大的壓力變動。其結果粒子的產生會更加減少。按照申請專利範圍第1 7項，於上述成膜方法中，中斷成膜工程時，以打開用來連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線的閥的狀態，並保持流入該原料氣體以外的氣體類的狀態，接著實施成膜工程時，流入該原料氣體而開始成膜爲其特徵。藉由該方法，不會瞬間在粒子陷阱的一次側和二次側之間產生很大的壓力變動，就可開始成膜，粒子的產生會更加減少。再者，本發明的成膜方法對於達成例如半導體元件要求高積體化的金屬氧化物薄膜的表面形態的平滑化、提高結晶性、薄膜化、提昇對微細3次元構造的周圍附著性、基板的大面積化、成膜溫度的低溫化等之際是很有效的。【實施方式】以下針對有關本發明的成膜裝置的實施形態參照圖面做說明。按照有關本發明的成膜裝置之一實施形態，例如第1 圖所示，將氣化室1、網目狀集塵過濾網2及混合室3， -14- (9) 1273642 用保溫在所定溫度例如1 8 0〜2 6 0它的配管來連結，在混合室3連接原料氣體用配管4及反應氣體用配管（圖未示）的一端。該原料氣體用配管4的另一端連接在氣化室 1 ’將氣化以有機溶媒所稀釋的有機金屬所獲得的原料氣體經過集塵式過濾網2並導入到混合室內。來自混合室3 的混合氣體是透過所附設的氣體頭部一起導入到成膜室5 內。在混合室3的下流側，於氣體頭部的近傍配設有多孔體過濾器（圖未示）（以下取金屬燒結過濾器爲例做說明。），就能進一步過濾混合氣體。該金屬燒結過濾器可以不直接而要隔著間隔片重疊網目尺寸不同的多數過濾器來使用。網目狀集塵式過濾網2是配設在氣化室1和混合室3 之間，只要具有供除去原料氣體中的粒子作爲可控制溫度的粒子陷阱機能的構成即可。例如該集塵式過濾網2是由在多數同一方向開設具有約45度傾斜角度而導入氣體的透孔的網目狀集塵網板所形成，該集塵式過濾網爲屬於積層多數片集塵網板的時候，該互相鄰接的網板的透孔的傾斜角的方向構成交互9 0度交叉的狀態是最好的。作爲此種集塵網板例如可使用布引製作股份有限公司所製的 P AIRO-過濾網（註冊商標）等。而且在原料氣體用配管4設有加熱器等的加熱手段 4a是最好的。第1圖所示的集塵式過濾網2乃爲例如第2圖（a ) 及（b )所示被配置、構成的粒子陷阱，利用加熱器等的 -15- (10) 1273642 加熱手段Η，構成可與配管獨立的控制溫度。該粒子陷阱的配置、構成只要是能捕集粒子就可，並未特別限制。例如第2圖（a)所示，對著從供導入來自氣化室的原料氣體的入口 20向著供排出的出口 2 1的方向’亦即對著原料氣體的流動方向在垂直方向平行的積層多數片網板22。該網板22係構成因捕集粒子而被污染時’能從上方流入溶劑2 3，且將該溶劑自下方排出（排泄管24)而洗淨網板是最好的。並如第2圖（b )所示，也可構成將來自氣化室的原料氣體從下方的入口 20導入，並自上方的出口 21排出的。此時，網板22是對著原料氣體的流動方向，平行於垂直方向積層多數片。該網板22係構成在因捕集粒子而污染時，能從上方流入溶劑23，且將該溶劑自下方排出 (排泄管24 )而洗淨網板是最好的。再者，在積層的網板的最上層的上面，可以在出口 21的前方設置過濾器 25 〇就上述集塵式過濾網的材質而言，是考慮針對原料氣體的耐蝕性、機械特性及耐熱性（3 0 0 °C左右）等所決定。例如可從鎳或其合金（例如HASUTEROI (註冊商標）、INKONERU (註冊商標）等）、不銹鋼（316、 3 16L等）、鋁、鈦、陶瓷等選擇。本發明並如第3圖所示，在混合以有機溶媒所稀釋的有機金屬加以氣化而獲得的原料氣體和氧氣等的反應氣體的混合室的下方部分，配設有用以向著成膜室內的基板上 -16- 1273642 ' * (11) 導入混合氣體之像是噴淋板的氣體頭部。在該混合室內的下流側’於氣體頭部的近傍配設有作爲粒子陷阱的至少一個金屬燒結過濾器，該過濾器可控制溫度。該金屬燒結過濾器是加上利用上述集塵式過濾網除去來自原料氣體中的粒子’並進而除去存在於向著成膜室內的基板上所導入的混合氣體中的粒子，且形成具有良好膜質的薄膜。該金屬燒結過濾器是所謂的多孔體過濾器，但根據使用溫度範圍、所使用的氣類，除了金屬燒結過濾器以外，可爲由陶瓷、石英、氟代氫（樹脂）等多孔體材料所製成的過濾再者’上述金屬燒結過濾器是藉由來自外部的加熱乃至過濾架的加熱來控制溫度，也可以設定的比配管溫度更高溫。例如第3圖（a )所示的成膜裝置乃於連接在成膜室 3 〇而設的混合室31的攪拌室3 1 a的上部設有來自氣化室 (圖未示）的原料氣體用配管3 2以及來自反應氣體源的反應氣體用配管33，將在攪拌室所獲得的混合氣體擴散至擴散室3 1 b，從擴散室3 1 b經由板狀金屬燒結過濾器 36、氣體頭部34向成膜室內導入混合氣體地構成。該金屬燒結過濾器3 6是在混合室3 1內的下流側，而安裝於利用固定治具所安裝的支撐構件3 5上。該過濾器3 6雖然圖未示，但可利用加熱器等的加熱手段進行加熱。而金屬燒結過濾器的形狀，除了圖面所示的板狀以外，可爲筒狀，而且爲了增加過濾器的過濾面積，可以加工成摺疊狀（波 -17- 1273642 * (12) 浪）。而且也可以組合不同網目尺寸的多數個過濾器。而第3圖（b )所示的成膜裝置乃與第3圖（a )的情況同樣地，於連接在成膜室3 0而設的混合室3 1的攪拌室 31a的上部設有來自氣化室（圖未示）的原料氣體用配管 3 2以及來自反應氣體源的反應氣體用配管3 3，將在攪拌室所獲得的混合氣體擴散至擴散室3 1 b，從擴散室3 1 b經由氣體頭部3 4向成膜室內導入混合氣體地構成。在該混合室31內安裝有圓筒式的摺式金屬燒結過瀘器37。該過濾器3 7雖然圖面未示，但可利用加熱器等的加熱手段進行。就上述金屬燒結過濾器的材質而言，是考慮針對原料氣體或反應氣體的耐蝕性、機械特性及耐熱性而決定的。例如由鎳或其合金（例如HASUTEROI (註冊商標）、 INKONERU (註冊商標）等）、不銹鋼（316、316L等）等的金屬細線燒結體等中選出的。例如可使用由日本精線股份有限公司製的不銹鋼纖維所製成的過濾器。按照本發明，由集塵式過濾網及金屬燒結過濾器所製成的粒子陷阱是如上述地加以配置，藉此因爲壓力損失小、捕集量大、不會堵塞、可有效捕集乾式/濕式的粒子，所以導入至成膜室內的混合氣體中幾乎不存在粒子。而且金屬燒結過濾器壽命也比只是配設過濾器的情形相比還要長。如第1圖至第3圖所示，爲了防止粒子流入成膜室中，就設有粒子陷阱的成膜裝置而言，在成膜室透過氣體 -18- (13) 1273642 頭部開始流入原料氣體、反應氣體、載氣等氣體時，配在混合室內的粒子陷阱的一次側和二次側之間，會在瞬產生很大的壓力差。會因該壓力差在混合室內自粒子陷中捲起粒子，而引起向下流側流出，其結果發現在製造的初期晶圓的粒子數增加。而用該成膜裝置於每個晶圓開始成膜時，根據閥的或關’從原料氣體的排氣管線對成膜室進行切換，但此會有產生粒子的情形。藉此認爲會在粒子陷阱的一次側二次側之間因瞬間的壓力產生變動。於是’爲了更進一步減少尺寸〇.2μπι以上的粒子數’可以形成具有如以下所述構成的成膜裝置。按照有關本發明的成膜裝置的另一實施形態，例如 4圖所示’將氣化室4 1、網目狀集塵式過濾網42和混室4 3 ’以保溫在所定溫度例如i 8 〇〜2 6 〇 t的配管進行結’並在該混合室連接原料氣體用配管44以及氧氣等反應氣體用配管45的各一端。原料氣體用配管44的另端是連接在氣化室41，將以有機溶媒所稀釋的有機金經氣化而獲得的原料氣體，經由屬於粒子陷阱的集塵式濾網42導入至混合室43內。反應氣體用配管45另一連接在反應氣體鋼瓶、載氣鋼瓶，並將該些氣體導入至合室43內。在原料氣體用配管44及反應氣體用配管設有加熱器等的加熱手段或熱交換器是最好的。集塵式過爐網42是配設在氣化室41和混合室43 間’只要具有可供除去原料氣體中的粒子並控制溫度而設間阱桿開時和總第合連的屬過占山 m 混 4 5 之作 -19- (14) 1273642 爲粒子陷阴1機能的構造就可以。該集塵式過濾網可使用如上述者。集塵式過濾網42的配置、構成只要能捕集粒子就未特別限制。例如只要是如上述的第2圖（a )及（b )所示地被配置、構成的粒子陷阱就可以。該集塵式過濾網的材質也是如上述般。在混合如上述所導入的原料氣體或反應氣體等的氣類的混合室43內的下流側，配設有作爲粒子陷阱而可控制溫度的多孔體過濾器46a及46b (以下舉金屬燒結過濾器爲例做說明。），進一步過濾混合氣體，並導入至成膜室 47內。導入至混合氣體的成膜室47，是透過配設在直接連接於混合室43的成膜室上面像是噴淋板的氣體頭部 48 ° 該金屬燒結過濾器46a及46b，乃如上所述，加上利用集塵式過濾網42除去來自原料氣體的粒子，並進一步除去存在於向著成膜室47內的基板49上所導入的混合氣體中的粒子，且形成具有良好膜質的薄膜。作爲該金屬燒結過濾器可使用如上所述者。而且可形成如上所述地控制溫度，也可以設定的比配管溫度還要高溫。而該金屬燒結過濾器可爲一枚，且如第4圖所示也可使用2枚或更多枚。多數片時，可以直接或隔著間隔片重疊而使用網目尺寸不同的多數個過濾器。該金屬燒結過濾器是與說明第3圖（a )及（b )所示的成膜室情形者相同。 -20- (15) 1273642 更且上述成膜裝置，乃如第4圖所示，以連接著配設在混合室43內下流側的金屬燒結過濾器46a、46b的一次側和二次側之間地，設置具備有閥（V3 )的旁通管線 5 〇。金屬燒結過濾器爲多數片時，也可以連接最靠近成膜室47的過濾器的一次側和二次側之間地，設置具備有閥的旁通管線。如第4圖所示，在氣化室41連接著四種原料供給系統4 1 a、4 1 b、4 1 c及4 1 d，各個供給系統，是根據閥元件 (V20〜27 )的調節，原料從原料用容器利用He氣等經由流量調節器（FMC7〜10 )來輸送，利用N2氣等一起搬送至氣化室地被構成。在氣化室41所獲得的原料氣體是利用配管44經由集塵式過濾網42 —起搬送至混合室 43。在該混合室43連接著反應氣體（〇2)及載氣等的非活性氣體（N2 )的供給系統’各供給系統是根據閥元件 (V10〜13)的調節’將反應氣體、載氣從氣體鋼瓶經由流量調節器（MFC1〜4)、熱交換器，藉著配管45 —起搬送至混合室4 3地被構成。氣化室41和集塵式過濾網 42之間，在成膜室47及旁通管線50是介著冷阱52及無油乾式真空幫浦等的5 3而連接排氣處理系統5 1。在成膜室47並連接著排氣系統54，進行室內真空度的調節，更可在該排氣系統連接無油乾式真空幫浦等的真空幫浦 55。第4圖中，P1〜P6表示壓力計，VI〜V29表示閥元件，MFC 1〜MFC 10表示流量調節器。其次’可使用在本發明的上述成膜裝置的混合室之一 -21 - 1273642 (16) 實施形態參照第5圖及第6圖做說明。第5圖是模式性表示混合室的內部構成的斷面圖，第 6圖（a )是模式性表示第5圖的混合室內的攪拌室的內部構成的斷面圖，第6圖（b )是第5圖的模式性上面圖。第5圖及第6圖中，相同構成要素以相同參照圖號表不。再者，第6圖（a)及（b)中，實線及虛線以及中心線及假想線的箭頭線，是將反應氣體流及原料氣體流根據電腦模擬的流體解析結果傾向，與各個氣體的流動和氣體分佈有關而舉例表示者。如第5圖所示，混合室6 1乃具有所定大小的中空圓筒形狀，且由用以隔開攪拌室62、擴散室63以及攪拌室和擴散室之間的隔板64所構成，直接與使用所獲得的成膜氣體而欲進行下一個處理的成膜室（反應室）結合。在攪拌室62的上方部分安裝用來導入至少一種原料氣體的原料氣體導入管65以及反應氣體導入管66，該氣體導入 □ 65a及66a是互相面對面地進行配置。在隔板64係爲 7將混合由原料氣體和反應氣體所形成的成膜氣體從攪拌室62效率良好的導入至擴散室63，而在將氣體導入口 65a和66a連成直線的垂直方向下側，在相當於從隔板64 的周緣部分至其底部的垂直距離的1 / 2程度的位置，設置所定大小的一個氣體吹出口 67。該些原料氣體導入管65及反應氣體導入管66，乃如第5圖、第6圖（a)及第6圖（b)所示，在混合室61 的上側壁面，在配合隔板64的中央部分（變曲點近傍） -22- (17) 1273642 的位置，針對隔板64的中心點而安裝在對稱點的位置，氣體導入口 65a和66a是如上述地其氣體導入方向爲面對面地配置。於上述混合室6 1中，隔板64是形成具有2次曲線形狀的凹面狀隔間面的半球形狀，在安裝有原料氣體導入管 65及反應氣體導入管66的混合室的上方壁面側，其周緣沒有隙間地安裝。混合室61的內部，乃如上所述，經由隔板64分隔成攪拌室6 2和擴散室6 3，且構成擴散室的容積大於攪拌室的容積。上述混合室的情形下，攪拌室62的容積和擴散室63的容積之比並未特別限定，但由足以進行攪拌、混合和擴散的觀點來看，通常爲1 : 5〜1 : 2程度是最好的。如上述構成的混合室中，以令直接結合在此的成膜室內成爲真空的狀態，自原料氣體導入管65及反應氣體導入管66，分別透過氣體導入口 65a及66a，而將至少一種的原料氣體和反應氣體導入至混合室6 1的攪拌室62內。藉此如第6圖（a )及（b )所示，於攪拌室62內，原料氣流會因反應氣流被切斷，且在隔板64的表面，兩氣體也會沿著板64而流入，其結果會產生對流，原料氣體和反應氣體會被攪拌、混合。接著，如第5圖所示，由該混合的原料氣體和反應氣體所形成的成膜氣體，會透過氣體吹出口 67而圓滑的被導入、擴散至擴散室63內。如上所述’由於擴散室63的容積大於攪拌室62的容積’成膜氣體自攪拌室導入至擴散室內時，會因其容積差異而引起擴 -23- (18) 1273642 散現象，成爲均勻的混合氣體流而被導入、擴散。具備有上述混合室的成膜裝置係具有連接於真空系統的成膜室，在該成膜室內配設有用以支撐屬於成象物的基板的晶圓載物台。在成膜室的上面設有氣部，該氣體頭部是直接連接於安裝在成膜室上部的室。而且該混合室是透過成爲粒子陷阴1 (particle tr 的集塵式過濾網而連結在原料氣體的氣化系統，同時結在反應氣體源。如上所述，均勻混合的成膜氣體是鄰接配置在混合室，被直接連接的氣體頭部以最短距導入，不會在成膜室內形成亂流的供給到載置在晶圓台上的成膜對象物表面。按照上述混合室，將原料氣體與反應氣體在攪 62中進行攪拌、混合後，將該攪拌、混合所獲得的氣體擴散於擴散室63中，就算原料氣體和反應氣體子量在大不相同的情形下，還是能均勻的混合原料氣反應氣體，不需要像習知那樣使用容積很大的混合室而混合室的容積不會因成膜氣體的流量或種類而被左可以直接結合混合室和成膜室，均勻混合的成膜氣體再度形成亂流。使用上述混合室的情形下，設在隔板64的氣體口 67乃如第5圖、第6圖（a)及第6圖（b)所示設置在原料氣體導入管65的近傍，在該部分激起對成膜氣體，是透過氣體吹出口 67圓滑的導入至擴散: 內。再者，設置在隔板64的氣體吹出口 67也可以設排氣膜對體頭混合 ap ) 也連針對離被載物拌室成膜的分體和。因右，不會吹出，是流的 g 63 在反 -24- (19) 1273642 應氣體導入管66的近傍。而且如上所述，由於擴散室63 的容積大於攪拌室62的容積，成膜氣體自攪拌室導入至擴散室內時，會因其容積的差異而引起擴散現象，就可均勻的被混合。該均勻混合的成膜氣體是針對鄰接配置且直接連接的氣體頭部以最短距離被導入，不會在成膜室內形成亂流的供給到基板。按照本發明，在上述混合室61的情形下，未表示在第5圖中，但在該混合室內的下流側，如第4圖所示，設有金屬燒結過濾器，且在該過濾器的一次側和二次側之間配設具備有可爲可變閥的閥門的旁通管線。其次，針對有關本發明的成膜裝置的更另一實施形態，參照第7圖、第8圖（a )及第8圖（b )做說明。於第7圖中，成膜裝置70具有圓筒形狀的成膜室 7 1。在該成膜室的內部設有載置矽晶圓等的基板的圓筒形載物台72。在載物台72上組裝用來加熱基板的加熱手段 (圖未示）。該載物台並在成膜室71的成膜位置和成膜正下方的基板搬送位置之間，具備有昇降自如地構成載物台的手段。在成膜室7 1的下方兩處設有排氣孔73，在該排氣孔透過排氣管75來連接由蝸輪分子幫浦、回轉幫浦等的真空幫浦所構成的真空排氣手段74。在成膜室7 1上側的中央部面對著載物台72而設有氣體頭部76。在氣體頭部76的上流側設有可爲如第5圖所示的混合室的混合室77，在該混合室分別連接有一端連接在氣 -25- 1273642 (20) 化室78的原料氣體用配管79的另一端，以及一端連接在氣體源的反應氣體用配管80的另一端。而在第7圖所示的成膜裝置中，屬於第2圖所示的集塵式過濾網的集塵式過濾網8 1是設置在混合室7 7和氣化室7 8之間，而屬於第3圖所示的金屬燒結過濾器的金屬燒結過濾器82是在混合室77內的下流側並設置在氣體頭部76的近傍。藉由此種構成，在混合室77經由質量流調節器（圖未示）進行流量控制來供給原料氣體和反應氣體，且在混合室77 均勻的混合至所定混合比，除去粒子的混合氣體是從氣體頭部76向著基板的中央部而噴出。亦即原料氣體是從氣化室7 8經由集塵式過濾網8 1導入至混合室7 7，而混合氣體是經由金屬燒結過濾器82，從混合室77透過氣體頭部76導入至成膜室71內。按照本發明，雖然在上述混合室7 7的情形未表示於第7圖中’但在該混合室內的下流側，如第4圖所示，在金屬燒結過濾器82的一次側和二次側之間可以配設可變閥’也可以配設具備閥的旁通管線。可是藉由MOCVD法在基板上形成薄膜時，原料氣體降低到氣化溫度以下的時候，原料氣體會成爲粒子而析出’且在成膜室71內會是成爲成膜灰塵的原因。因此也可在原料氣體用配管79設置屬於溫度調節手段的熱交換器（圖未示）。而爲了防止原料氣體析出，也可在成膜室 7 1的外壁、載物台7 2設置像是加熱器的加熱手段。在此，於MOCVD製程中，對於基板上的薄膜的膜厚 -26 - (21) 1273642 分佈及組成分佈很均勻的同時提高其再現性，從基板的周圍對包括無益於製程的混合氣體等的排氣做等方排氣，並從氣體頭部76至真空排氣手段74的氣流變均勻是很重要的。因此，特別是氣體頭部76下方需要防止在載物台72 上方的第一空間7 1 a發生對流、亂流。因此，利用具有所定高度尺寸L的套筒構件8 3圍住載物台72的周圍。此時，以排氣透過形成套筒構件83和成膜室7 1內壁面的環狀間隙（I* )進行等方排氣的方式而設定成載物台下側的第二空間7 1 b的容積大於第一空間 7 1a。也能夠配合MOCVD製程來改變壓力條件地在排氣管7 5設置壓力調節閥7 5 a。如上所述，爲了將基板加熱到所定溫度，在載物台 72組裝加熱手段的時候’會在基板的上方發生熱對流。於是沿著成膜室7 1的內壁面’將非活性氣體均等導入至成膜室71內的氣環84，像圍住氣體頭部76地設置在成膜室7 1的上部。藉由從氣環84被噴射的非活性氣體的強制性整流作用，通過套筒構件83和成膜室7 1的內壁面之間的間隙，並將排氣至第二空間7 1 b的排氣，從套筒構件 83的周圍更確實的完成等方排氣。藉此防止在第一空間之亂流、對流及熱對流。再者’載物台72的成膜位置的第一空間的容積，例如可設定成2.8 L、第二空間的容積爲 13L 〇可是成膜室7 1內的載物台72的高度位置’乃如第8 圖（a)所示，從氣體頭部76至載物台72的距離很長的 -27- (22) 1273642 話，不會排氣，會在成膜室7 1上方的角隅部發生對流 C。另一方面，如第8圖（b)所示，從氣體頭部76至載物台72的距離很短的話，自氣體頭部76被噴出的混合氣體會在基板被反射，並且會在成膜壁71上方的角隅部發生對流C。因此，在成膜位置的氣體頭部76和載物台72 的距離，是構成設定在很雖發生此種對流C的距離。而將用來將基板搬送到載物台72的基板搬送口設置在臨近第一空間71a的位置上，卻會在基板搬送口周邊發生亂流。因此，載物台72則是在載物台72附設有能在成膜室7 1上側的成膜位置和下側的基板搬送位置之間自如昇降的昇降手段（圖未示）。並配合基板搬送位置在成膜室71設置基板搬送口86(第7圖）。第7圖所示的成膜裝置的情況下，可於MOCVD法中’以原料氣體不會成爲粒子而析出地來調節從氣環84 被噴出的非活性氣體的溫度的方式，在通過氣環84的氣體配管85設置屬於溫度調節手段的熱交換器85a。如上所述，於本發明的成膜裝置上設有粒子陷阱、旁 S管線’而最好具備配設有特定形狀隔板的混合室，於混合室的攪拌室進行攪拌、混合而獲得的成膜氣體導入至擴散室時’會經由起因於攪拌室和擴散室的容積差異引起的擴散現象而自然地擴散。更好是設有套筒構件、氣環。因 lit使用該些成膜裝置，就能以非常簡單的構成形成具有良好膜質的薄膜。亦即沒有粒子，且均勻混合的成膜氣體可以接導入至成膜室內的緣故，成膜氣體不會形成亂流，就 -28- (23) 1273642 能提昇及穩定化所形成的薄膜的膜質及腰厚分佈。於本發明中，並不限於上述實施形態，可做各種變更。例如於隔板方面，於上述中是使用半球形的隔板，但該隔板的曲率、形狀（例如圓柱形、立方體形、圓錐形）、大小等能配合使用的氣類、製程做適當的設計變更。而且就連設置在隔板的氣體吹出口的位置、形狀也可以構成原料氣體和反應氣體被攪拌、混合後均勻導入至擴散室的程度，配合製程做適當的設計變更。如上所述，按照在攪拌室內的氣體激起對流部分的近傍設置氣體吹出口，就能夠將成膜氣體圓滑地導入至擴散室內。例如按照從原料氣體的導入口和反應氣體的導入口連成直線的中心點，在其直線的上下方向，於45度以內的範圍內設置氣體吹出口，就能均勻的混合兩氣體，且圓滑地導入至擴散室內。於上述實施形態中，隔板是設置成面對混合室的氣體導入側壁面不會產生間隙，但也可以在成膜氣體會充分攪拌、混合的程度，在隔板周緣部和混合室的氣體導入側壁面之間設置隙間。而上述實施形態中，是對針各設有一個攪拌室和擴散室的混合室爲例做說明，但也可以設有兩個以上的攪拌室和擴散室來進行成膜氣體的混合。進而根據混合狀態的程度，也可以不設擴散室，而是直接從攪拌室將成膜氣體導入至成膜室來進行反應。上述混合室乃於MOCVD法中，對於使用在常溫屬於 1273642 (24) 液體的原料的情形是特別的有效。是說在常溫屬於液體的原料，連氣化也很重。若使用上述的成膜裝置作爲原料源可使用Pt、Ir、Ru 等形成電極膜厚’並且可使用Ti、Ta、A1等原料形成由氮化物膜、氧化物膜所形成的障蔽膜等。而爲了進一步改善所形成的薄膜的膜特性，添加材料（原料源）可以使用 La(THD) 3、Sr(THD) 3、Ca(THD) 2、Al(THD) 3 等。〔實施例〕以下使用本發明的成膜裝置，將利用MOCVD法形成金屬氧化物薄膜的方法的實施例及比較例參照圖面做說明。 (實施例1 ) 本實施例如，使用第4圖所示的成膜裝置，並按以下條件連續形成金屬氧化物薄膜。亦即設置有連接用來防止粒子流入成膜室47的粒子陷阱46a、46b的一次側和二次側之間的旁通管線50，使用該裝置，開始對成膜室流入原料氣體、反應氣體、載氣等的氣類時’以打開旁通管線的閥V3的狀態，並按所定條件流入氣類後，關閉該閥，藉此就不會在粒子陷阱 46a、46b的一次側和二次側之間，產生瞬間很大的壓力變動，就可開始成膜，並使其連續成膜。 -30- 1273642 (25) 裝置條件：氣化室溫度：2 5 0 °C 粒子陷阱42: 集塵式過'濾網：5片過濾網仮設定溫度：23 0°C 粒子陷阱46a: 燒結不銹鋼纖維過濾器（絕對濾過徑Ιμιη) 設定溫度：240°C 粒子陷阱46b: 燒結不銹鋼纖維過濾器（絕對濾過徑0.3 μιη )

設定溫度：24(TC 1〇〇枚運轉單位的成膜條件：基板溫度：600°C 成膜壓力：1 〇〇〇Pa 原料：

Pb(THD) 2/ 環己烷：0.36ml/ min Zr(DMHD) 4/ 環己烷：0.20ml/min Ti( iso-PrO) 2( THD) 2/ 環己烷：〇.22ml/min 反應氣體流量〇2：1500sccm 成膜時間：3 3 0 sec (注）THD:2,2,6,6 — tetramethylhexandionato、C11H19O2 DMHD:2,6— dimethylheptadionato、C11H19O2 按上述條件進行成模時，就能形成膜厚lOOnm、組 -31 - (26) 1273642 成：Pb/ (Zr + Ti) =1.15、Zr/ (Zr + Ti) =0.40 的金屬氧化物薄膜。由於亦不會在粒子陷阱46a、46b的一次側和二次側之間，產生瞬間很大的壓力變動亦即壓力差（（壓力計P2的壓力）—（壓力計P3的壓力）），就可開始成膜，不會引起從粒子陷阱捲起粒子，或從該陷阱向下流側流出粒子，其結果如第9圖所示，連續運轉時的粒子尺寸 0.2 μπι以上的總粒子數可減少到5 0個以下。並於所得的薄膜中，表面形態很平滑，結晶體也很良好，對微細3次元構造的周圍附著性也很良好。 (實施例2 ) 本實施例中，乃如第4圖所示，作爲連接粒子陷阱 46a、46b的一次側和二次側之間的旁通管線50的閥V3 是使用可變式閥，開始對成膜室流入原料氣體、反應氣體、載氣等的氣類時，以打開該閥的狀態，按所定條件流入氣類後，慢慢關閉可變式閥，藉此就不會在粒子陷阱 4 6 a、4 6 b的一次側和二次側之間，產生瞬間很大的壓力變動，使其開始成膜進行連續成膜。裝置條件：氣化室溫度：2 2 0 °C 粒子陷阱42: 集塵過濾網·· 5片網板（塡充物··毛氈狀不銹鋼纖維）設定溫度：2 3 0 °C 粒子陷阱46a: -32- (27) 1273642 燒結不銹鋼纖維過瀘器（絕對過濾徑Ιμπι)

設定溫度：240C 粒子陷阱46b: " 燒結不銹鋼纖維過濾器（絕對濾過徑0.3 μιη )

設定溫度：240°C 1 〇〇枚運轉單位的成膜條件： ^

基板溫度：600°C 成膜壓力：lOOOPa φ 原料

Pb ( THD ) 2/ 環己烷：0.36ml/ min ·

Zr ( DMHD ) 4/ 環己烷：0.20ml/ min ·

Ti(iso— PrO) 2(THD) 2/ 環己烷：〇.22ml/min 反應氣體流量 02：1500sccm 成膜時間：330sec 以上述條件成模時，可形成膜厚lOOnm、組成：Pb/ (Zr + Ti) =1.15、Zr/ (Zr + Ti) =0.40 的金屬氧化物薄膜。由於不會在粒子陷阱46a、46b的一次側和二次側之間產生瞬間很大的壓力變動，就可開始成膜，不會引起從粒子陷阱捲起粒子，或從該陷阱向下流側流出粒子，其結果 - 如第10圖所示，連續運轉時的粒子尺寸0.2 μπι以上的總粒子數就能減少到3 0個以下。而對於所獲得的薄膜中，表面形態很平滑，結晶性也 -33- (28) 1273642 很優良，微細3次元構造的周圍附著性也很良好。 (實施例3 ) 於第4圖所示的成膜裝置中，使用沒有旁通管線50 的裝置（第1圖），按照與實施例1或2情形相同的裝置條件及成膜條件而連續形成金屬氧化物薄膜。其結果可形成膜厚l〇〇nm、組成：Pb/ ( zr + Ti )= 1.15、Zr/ (Zr+Ti) = 0.40的金屬氧化物薄膜。與實施例1及2的情形不同，由於會在粒子陷阱46a、46b的一次側和二次側之間，產生瞬間壓力差，會引起粒子從粒子陷阱捲起，粒子會從該陷阱向下流側流出，其結果如第 1 1圖所示，觀察到在製造桿的所期望晶圓的粒子增加，與實施例1及2的情形相比，粒子尺寸0.2 μπι以上的總粒子數無法減少到50個以下。但是與習知的成膜裝置相比，總粒子數很少。而所獲得的薄膜的表面形態與實施例 1及2的情形相比，並沒有那麼平滑，但是在十分實用的範圍內。 (實施例4 ) 本實施例乃與實施例1同樣地，使用第4圖所示的成膜裝置，選擇屬於強介電質的ΡζΤ的原料氣體和屬於反應氣體的氧氣（〇2 )而形成ΡΖΤ薄膜。此時的混合室是用第5圖所示的混合室。 (29) 1273642 〔設定流量〕 0.6 mL/m; η 0.3 mm/min 0.3 mL/min 5 0 0 s c c m

〔原料氣體〕 Pb(THD)2/THF Zr(THD)4/THF 濃度〕

Ο · 3 mo 1/L 0.3 m o 1/L

Ti(i-PrO)2(THD)2/THF 0.3mol/L 〔載氣〕 N2 - 〔反應氣體〕 2000sccm Ο 2 - (注）THF :氫呋喃、C4H80 將成膜室內的壓力調壓到6Τ〇ΓΓ。此時混合室的擴散室內的壓力爲 13Τ〇ΓΓ，原料氣體的氣化部的壓力爲 20T〇rr。由於一般希望液體原料的穩定氣化爲30ΤΟΓΓ以下，因此充分滿足其要件。首先在設有第5圖所示的半球形隔板64的混合室6 1 內，分別將上述原料氣體及反應氣體，經由氣體導入管 65及66，從氣體導入口 65a及66a導入至混合室內並進行攪拌、混合、擴散，且從混合室61對成膜室內導入成膜氣體，在該成膜室內利用MOCVD方法按普通條件在基板上形成PZT薄膜。導入成膜室內的成膜氣體中幾乎不含粒子。於第1 2圖（a )表示因此所形成的薄膜的膜厚分佈的槪略。圖中 90是表示基板、91是表示膜厚的厚部分、92是表示膜厚的薄部分。由此圖即可明白，使用在混合室內設有隔板64的時候，形成在基板90上的膜的厚度是很均勻，能夠連續形成具有良好膜質的膜。此時的膜 -35- (30) 1273642 厚分佈爲± 1.2%左右’由裝置製作上的觀點來看，爲了提高半導體晶片的良品率’充分滿足必要的± 3 %以下。此結果藉由設置所定的隔板64，就可在攪拌室62及擴散室63 效率良好的進行對流、攪拌、混合、擴散，原料氣體和反應氣體就會均勻的混合’顯現出形成具有均勻厚度的薄膜。使用具備有上述粒子陷阱，但沒有上述隔板的習知混合室，是於混合室內導入與上述相同的原料氣體及反應氣體進行混合、擴散，且利用MOCVD方法形成薄膜。於第 1 2圖（b )表示因此所形成的薄膜的膜厚分佈的槪略。此時形成在基板9 0上的膜厚度的厚部分9 1是偏向反應氣體導入口側，薄部分9 2是偏向原料氣體導入口側。而於混合室內的空間（合倂設有隔板時的攪拌室和擴散室的空間），會在其空間的底面引起對著各導入口的位置的各氣體濃度較濃範圍的反轉現象，從成膜氣體排出口至氣體頭部，仍不會引起該反轉現象，會成爲層流，推測會對基板複製其濃度分佈。此時膜厚分佈爲±6.3 %，由裝置製作上的觀點來看爲了提高半導體晶片的良品率爲必要的± 3%以下的一倍以上是很不好的。

作爲上述PZT的原料氣體，取代（thd ) 4/ THF使用 Zr(DMHD) / THF、Zr(DPM) 4/THF，並使用 BST 的原料氣體和反應氣體，重覆上述方法。任何情形均可獲得所形成的薄膜的膜質、膜厚分佈、與上述相同傾向，使用沒有粒子的成膜氣體，就可效率良好的連續製造具有均 -36- (31) 1273642 勻膜厚分佈的薄膜。膜厚分佈充分滿足± 3%以下。DPM 爲 dipivaloylmethdionato ( C ι ι Η i 9 〇 2 ) 0 (實施例5 ) 本實施例乃與實施例1同樣地，使用第4圖所示的成膜裝置，選擇屬於強介電質的PZT的原料氣體和屬於反應氣體的氧氣（〇2 )，在8吋的電極基板上形成PZT薄膜。作爲此時的成膜室是使用第7圖所示的成膜室。再者，成膜室內的壓力是用壓力調整閥維持在5 Tori*。〔非活性氣體〕 n2 0〜4000sccm 〔原料氣體〕〔濃度〕 (設定流量] Pb(THD)2/THF 0.3 m 〇 1 / L 1 . 14Ml/min Zr(DMHD)4/THF 0.3 mol/L 0.5 8 mL/min Ti-Pr02(THD)2/THF 0.3 mol/L 0.67Ml/min 〔載氣〕 n2 - 5 0 0 s c c m 〔反應氣體〕〇2 一 2500sccm 針對所得的結果做以下說明。改變第7圖方面的成膜室7 1內壁面和套筒構件83之間的間隙（排氣口的大小）尺寸r (排氣淸除率r:mm )和套筒構件的高度尺寸L，於第13圖表示成膜形成膜厚 -37- (32) 1273642 lOOnm的PZT膜的膜厚分佈（％ )。於第14圖表示改變間隙r和高度尺寸L，並成膜形成P Z T膜時的基板中央部的成膜速率（Rate) (nm/min)。在此，膜厚分佈維持在2%以內，高度尺寸L70mm以上的情況下，間隙r必需設定在1 0 m m以上。考慮量產性的話，希望成膜時間爲3min以下，成膜形成膜厚l〇〇nm 的薄膜時，成膜速率必須爲35nm/ min以上。因而，由第14圖即可明白，間隙的尺寸r爲10mm以上，最好是 10mm至17mm，高度尺寸L設定在70mm以上的話，就可獲得良好的膜厚分佈和適合量產的成膜速率。其次，自上述條件以間隙r設定爲1 5 mm、高度尺寸 L設定爲70mm，並從氣環84將無益於製程的非活性氣體 N2導入至成膜室7 1內，來測定膜厚分佈和成膜灰塵。第 15圖是表示在氣體（Gas)頭部周圍的非活性氣體爲〇〜 4 00 0 seem流量的範圍加以變化，在8吋的電極在基板上形成PZT膜時的膜厚分佈和成膜灰塵（粒子Total)的關係。由第15圖即可明白，從氣環84在1 000〜2000sccm 的範圍流入非活性氣體的時候，粒子數是最少的。因此與不流入非活性氣體的時候相比，具優勢性。第1 6圖是表示與上述同樣地，間隙r設定爲1 5 m m、高度尺寸L設定爲7 0 m m ’同時從氣環8將非活性氣體N2 在0〜4000sccm流量的範圍進行變化而導入至成膜室71 內，且在8吋的電極基板上成膜形成p z τ膜時的組成比 (線a )和膜厚分佈（線b )。若按第16圖’就算變更非 -38- (33) 1273642 活性氣體的流量，還是未發現膜厚分佈發生變化，但非活性氣體流量在2000 seem的近傍，組成比很亂。再者，組成比爲Zr/ ( Zr + Ti )之比的意思。由第13圖〜第16圖即可明白，第7圖所示的成膜裝置中，間隙r爲10mm以上，最好爲10〜l7mm，套筒構件83高度尺寸L爲70mm以上，以及從氣環84導入至成膜室71的非活性氣體的流量爲1 000〜5 000 seem的範圍的話，來自氣環84的非活性氣體本身不會成爲亂流、對流的發生源，其整流作用能發揮到最大限。其結果膜厚分佈 (2%以下、組成比、組成分佈及成膜速率是良好而穩定，除此之外，成膜灰塵少（〇.2nm以上的粒子爲20個以下），可連續成膜。取代PZT膜形成BST膜的情形也可得到與上述同樣的結果。而即使不在載物台72附設昇降手段，而是防著板，只要不形成對流、亂流及熱對流的進行等方排氣，混合氣體的氣流就很均勻。〔發明的效果〕按照本發明，爲了除去原料氣體中的粒子，故分別在氣化器和混合室之間，並在混合室的下流側於氣體頭部的近傍，至少配設一個特定的粒子陷阱，特別是在氣化器和混合室之間配設慣性集塵式過濾網，並在混合室的下流側，於該氣體頭部的近傍配設過濾器，就能除去原料氣體 -39- 1273642 (34) 進而除去混合氣體（成膜氣體）中的粒子，其結果就能提供一種形成具有良好膜質的薄膜的成膜裝置。並藉由設置用來連接配設在混合室內的粒子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線，在導入成膜室內的原料氣體的其他氣類進而成膜氣體中幾乎不含粒子，同時因裝置運轉時的壓力變動，而從粒子陷阱捲起的粒子，就會推向下流而流出，其結果就能提供一種可形成具有良好膜質的薄膜的成膜裝置。而使用上述裝置進行成膜的時候，以打開配設成有用來連接配設在混合室內的下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線的閥的狀態而流入原料氣體等的氣類後，關閉該閥，且開始成膜，藉此就不會在粒子陷阱的一次側和二次側之間產生瞬間很大的壓力差，就可開始成膜。因此藉由該方法，因裝置運轉時的壓力變動，而從粒子陷阱捲起的粒子，就推會向下流而流出。而該閥爲可變閥，且最初以打開閥的狀態流入氣類，接著一邊調節可變閥一邊流入氣類，藉此就不會在粒子陷阱的一次側和二次側之間產生瞬間很大的壓力變動，就可開始成膜，就能更進一步減少粒子的產生。【圖式簡單說明】第1圖是模式表示有關本發明的成膜裝置之一實施形態的構成例的槪略構成圖。第2圖是模式表示本發明所用的集塵式過濾網的構 -40 - (35) 1273642 成、配置之一例的圖，（a )是模式表示其構成、配置之一例的斷面圖’ （b )是模式表示其構成、配置的另一例的斷面圖。第3圖是模式表示本發明所用的板狀金屬燒結過濾器的配置、構成的圖’ （a )是模式表示金屬燒結過濾器的配置、構成之一例的斷面圖’ （b)是模式表示摺式金屬燒結過濾器的配置、構成之一例的斷面圖。第4圖是模式表示有關本發明的成膜裝置的另一實施形態的構成例槪略的構成圖。第5圖是模式表示本發明的成膜裝置所用的混合室之一例的斷面圖。第6圖是模式表示於第5圖所示的混合室的攪拌室的內部構成的圖，（a)是斷面圖，（b)是上面圖。第7圖是模式表示有關本發明的成膜裝置的更另一實施形態的構成例槪略的構成圖。第8圖是針對第7圖所示的裝置，說明成膜室內的混合氣體的氣流圖，（a )是針對載物台和氣體頭部的間隔很寬大的情形，（b )是針對載物台和氣體頭部的間隔很窄的情形的成膜室的斷面圖。第9圖是表示實施例1所獲得的100片連續成膜時的粒子舉動的座標圖。第10圖是表示實施例2所獲得的100片連續成膜時的粒子舉動的座標圖。第1 1圖是表示實施例3所獲得的1 00片連續成膜時的粒 -41 - 1273642 (36) 子舉動的座標圖。 _ 第1 2圖是說明使手本發明及習知技術的成膜裝置所形成的薄膜的膜厚分佈槪略的圖，（a )是本發明的情 ' 形，（b )是習知技術情形的基板的上面圖。第1 3圖是表示在第7圖所示的成膜室中改變間隙r 及高度尺寸L而形成PZT膜時的膜厚分佈的座標圖。第14圖是表示在第7圖所示的成膜室改變間隙r和高度尺寸L而令PZT膜成模時的基板中央部的成膜速率 φ 的座標圖。第15圖是在第7圖所示的成膜室改變來自氣環的非 · 活性氣體的流量並在基板上形成PZT膜時的膜厚分佈和 · 成膜灰塵的關係的座標圖。第16圖是表不在第7圖所不的成膜室改變來自氣環的非活性氣體的流量並導入成膜室內且在基板上形成PZT 膜時的組成分佈和膜厚分佈的座標圖。【符號說明】 1:氣化室 2:網目狀集塵式過濾網 3 :混合室 > 4 :原料氣體用配線 _ 5 :成膜室 4 a :加熱用段 20:入口 -42- (37) (37)1273642 21 :出口 . 2 2 :網板 2 3 :溶劑 24:排泄管 3 〇 :成膜室 3 1 :混合室 31a:攪拌室 3 1 b :擴散室籲 3 2 :原料氣體用配管 3 3 :反應氣體用配管 # 3 4 :氣體頭部 ~ 3 6 :金屬燒結過濾器 3 7 :摺式金屬燒結過濾器 4 1 :氣化室 41a、41b、41c及41d:原料供給系統 42:網目狀集塵式過濾網鲁 43:混合室 44:原料氣體用配管 4 5 :反應氣體用配管 46a、46b:多孔體過濾器 4 7 :成膜室 · 48:氣體頭部 49:基板 5 0 :旁通管線 -43- (38) (38)1273642 5 1 :排氣處理系統 . 52:冷阱 5 3 :真空幫浦 5 4 :排氣系統 1 5 5 :真空幫浦 6 1 :混合室 62:攪拌室 63:擴散室 _ 6 4 :隔板 65:原料氣體導入管 ^ 66:反應氣體導入管 - 65a及66a:氣體導入口 6 7 :氣體吹出口 70:成膜裝置 7 1 :成膜室 7 2 ··載物台籲 73:排氣孔 74:真空排氣手段 7 5 :排氣管 7 6 :氣體頭部 7 7 :混合室 - 7 8 :氣化室 79:原料氣體用配管 80:反應氣體用配線 -44 - (39) (39)1273642 8 1 :集塵式過爐網 8 2 :金屬燒結過濾器 8 3 :套筒構件 7U:第一空間 7 1 b :第二空間 7 5 a :壓力調節閥 8 4 :氣環 8 5 :氣體配管 8 5 a :熱交換器

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Claims

1273642 拾、申請專利範圍第92 1 06991號專利申請案中文申請專利範圍修正本

民國95年7月21曰修正 1、一種成膜裝置，乃屬於具備有：在內部設有載置基板的載物台的真空室的成膜室、和連接在該成膜室，與原料氣體和反應氣體一起混合的氣體生成用混合室、和該原料氣體用氣化室；面對該載物台在該成膜室上面設有欲將混合氣體導入成膜室內的氣體頭部的成膜裝置，其特徵爲· 在該氣化室和該混合室之間以及該混合室內的各個下流側，配設可控制溫度的粒子陷阱。

2、如申請專利範圍第1項所記載的成膜裝置，其中，配設在該氣化室和該混合室之間的粒子陷阱是由慣性集麈式過濾網所形成，而配設在該混合室內的下流側的粒子陷阱是由多孔體過濾器所形成。 3、如申請專利範圍第 2項所記載的成膜裝置，其中，該慣性集塵式過濾網是由在同一方向開設多數個具有約45度傾斜角度而導入氣體的透孔的網目狀集塵網板所形成，該集塵式過濾網爲積層複數片該集塵網板的時候，是構成該互相鄰接的網板的透孔的傾斜角的方向爲交互 9 0度交叉的狀態。 4、如申請專利範圍第2項或第3項所記載的成膜裝置，其中，構成該慣性集塵式過濾網的集塵網板是種在其 1273642 空間內塡充由金屬、陶瓷及石英中所選出的塡充物。 5、如申請專利範圍第2項或第3項所記載的成膜裝置，其中，該多孔體過濾器是種金屬燒結過濾器。

6、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，該混合室係具有：具備有原料氣體導入管及反應氣體導入管的攪拌室、和擴散經由攪拌、混合該原料氣體及反應氣體所獲得的混合氣體的擴散室，且該原料氣體導入管及反應氣體導入管的各個氣體導入口是互相向對而設置的，在該攪拌室和該擴散室之間，以該擴散室容積比該攪拌室容積大的方式設置隔板，.在該隔板係在各個氣體導入口連成直線的垂直方向下側的所定位置設有一個氣體吹出口，構成透過該氣體吹出口，該混合氣體從該攪拌室往該擴散室一起擴散。 7、如申請專利範圍第 6項所記載的成膜裝置，其

中，該隔板是種對該混合室的底部而言具有凸狀的2次曲線形狀。 8、如申請專利範圍第 7項所記載的成膜裝置，其中’該氣體吹出口是設置在相當於從該隔板周緣部分至其底部垂直距離的1/2的位置上。 9、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，該載物台周圍是以具有所定長度的圓筒形狀的套筒構件圍住，排氣是構成透過該套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙，不會在形成該氣體頭部和載物台的第一空間內產生對流，構成從該第一空間一起往該載物 -2- 1273642 台下方的第二空間進行排氣，而且載物台的高度位置是設定在該第一空間的容積比連接真空排氣手段的該第二空間的容積還要大的位置上。 1 0、如申請專利範圍第9項所記載的成膜裝置，其中，將沿著該成膜室的內壁面將非活性氣體均等地導入成膜室內的氣環設置在成膜室上面。 1 1、如申請專利範圍第1 0項所記載的成膜裝置，其中，該套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙是設定在 lOmm以上，而且該套筒構件的高度尺寸是設定在70mm 以上。 1 2、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，設有具備用來連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的閥的旁通管線。 1 3、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，配設在該混合室內下流側的粒子陷阱爲複數片的時候，設有具備用來連接最靠近該成膜室的粒子陷阱的一次側和二次側之間，或是最靠近該成膜室的粒子陷阱的二次側和處於上流的粒子陷阱的一次側之間的閥的旁通管線。 1 4、如申請專利範圍第1 2項所記載的成膜裝置，其中，該閥爲可變閥。 1 5、一種成膜方法，乃屬於使用申請專利範圍第1項至第1 4項的任一項所記載的成膜裝置所進行的成膜方 -3 - 1273642 法，其特徵爲：對著該成膜室流入原料氣體、反應氣體、載氣的氣體類而成膜時，將該氣體類以打開連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線的閥的狀態而流入後，關閉該閥，開始成膜。

1 6、如申請專利範圍第1 5項所記載的成膜方法，其中，該閥爲可變式閥，以打開該可變式閥的狀態而流入後，一邊慢慢的關閉該可變式閥一邊開始成膜。 1 7、如申請專利範圍第1 5項或第1 6項所記載的成膜方法，其中，中斷成膜工程時，.以打開用來連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的旁通管線的閥的狀態，並保持流入該原料氣體以外的氣體類的狀態，接著實施成膜工程時，流入該原料氣體而開始成膜。

1 8、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，該混合室係具有：具備有原料氣體導入管及反應氣體導入管的攪拌室、和擴散經由攪拌、混合該原料氣體及反應氣體所獲得的混合氣體的擴散室，且該原料氣體導入管及反應氣體導入管的各個氣體導入口是互相向對而設置的，在該攪拌室和該擴散室之間，以該擴散 •室容積比該攪拌室容積大的方式設置隔板，在該隔板係在各個氣體導入口連成直線的垂直方向下側的所定位置設有一個氣體吹出口，構成透過該氣體吹出口，該混合氣體從該攪拌室往該擴散室一起擴散，該載物台周圍是以具有所定長度的圓筒形狀的套筒構件圍住，排氣是構成透過該套 -4- 1273642 筒構件和成膜室內壁面之間的間隙，不會在形成該氣體頭部和載物台的第一空間內產生對流，構成從該第一空間一起往該載物台下方的第二空間進行排氣，而且載物台的高度位置是設定在該第一空間的容積比連接真空排氣手段的該第二空間的容積還要大的位置上。

1 9、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，該載物台周圍是以具有所定長度的圓筒形狀的套筒構件圍住，排氣是構成透過該套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙，不會在形成該氣體頭部和載物台的第一空間內產生對流·，構成從該第一空間一起往該載物台下方的第二空間進行排氣，而且載物台的高度位置是設定在該第一空間的容積比連接真空排氣手段的該第二空間的容積還要大的位置上，將沿著該成膜室的內壁面將非活性氣體均等地導入成膜室內的氣環設置在成膜室上面，又，設有具備用來連接配設在該混合室內下流側的粒子陷阱的一次側和二次側之間的閥的旁通管線。 2 0、如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所記載的成膜裝置，其中，該載物台周圍是以具有所定長度的圓筒形狀的套筒構件圍住，排氣是構成透過該套筒構件和成膜室內壁面之間的間隙，不會在形成該氣體頭部和載物台的第一空間內產生對流’構成從該第一空間一起往該載物台下方的第二空間進行排氣，而且載物台的高度位置是設定在該第一空間的容積比連接真空排氣手段的該第二空間的容積還要大的位置上，將沿著該成膜室的內壁面將非活 -5- 1273642 性氣體均等地導入成膜室內的氣環設置在成膜室上面，又，配設在該混合室內下流側的粒子陷阱爲複數片的時候，設有具備用來連接最靠近該成膜室的粒子陷阱的一次側和二次側之間，或是最靠近該成膜室的粒子陷阱的二次側和處於上流的粒子陷阱的一次側之間的閥的旁通管線。

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