JPH05239653A - Gaseous starting material feed device and cvd device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置又は光磁気デ
ィスク等の記憶装置或いはフラットパネルディスプレイ
等に用いられる金属膜、半導体膜或いは絶縁膜等の各種
堆積膜を形成する為の方法及び装置に関し、特に液体状
の原料を用いる化学気相堆積法（ＣＶＤ法）及び装置
（ＣＶＤ装置）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for forming various deposited films such as a metal film, a semiconductor film or an insulating film used in a storage device such as a semiconductor device or a magneto-optical disk or a flat panel display. In particular, the present invention relates to a chemical vapor deposition method (CVD method) and an apparatus (CVD apparatus) using a liquid raw material.
【０００２】[0002]
【背景技術の説明】化学気相堆積法やその為の装置を用
いて形成する堆積膜には、大きく分類すると金属膜、半
導体膜及び絶縁膜の３つがある。2. Description of the Background Art A deposited film formed using a chemical vapor deposition method or an apparatus therefor is roughly classified into a metal film, a semiconductor film, and an insulating film.
【０００３】この中で、まず半導体膜の場合には欠陥が
少なく均一な膜が得られる成膜法が望まれている。一
方、絶縁膜においては均一な膜が望まれるのは勿論であ
るが、加えて段差被覆性に優れた成膜方法が望まれる。
なぜなら多くの絶縁膜は、集積回路（ＩＣ）における配
線間の絶縁や凹凸のある表面の保護に用いられるからで
ある。Among these, first of all, in the case of a semiconductor film, there is a demand for a film forming method capable of obtaining a uniform film with few defects. On the other hand, it is needless to say that a uniform film is desired for the insulating film, but in addition, a film forming method excellent in step coverage is desired.
This is because many insulating films are used for insulation between wirings in an integrated circuit (IC) and for protecting a surface having irregularities.
【０００４】更に、金属膜の場合も上述した絶縁膜同様
に均一性と段差被覆性に優れた成膜方法が望まれる。金
属膜はＩＣの配線材料に多く採用されるが、この場合
は、絶縁膜に形成されたコンタクトホールやスリーホー
ルと呼ばれる開孔を介して上下の配線を接続する為に開
孔における段差被覆性が要求されるからである。Further, also in the case of a metal film, a film forming method which is excellent in uniformity and step coverage like the above-mentioned insulating film is desired. A metal film is often used as a wiring material for ICs. In this case, since the upper and lower wirings are connected through the openings called contact holes and three holes formed in the insulating film, the step coverage in the openings is covered. Is required.
【０００５】こうしたＣＶＤ法に用いられるＣＶＤ装置
の従来例を図１に模式的に示す。A conventional example of a CVD apparatus used in such a CVD method is schematically shown in FIG.
【０００６】図１において、４０３は石英管等で形成さ
れた反応室であり、内部には成膜すべき基板４０９を複
数配置し支持する基板ホルダー４１０が複数設けられて
いる。In FIG. 1, reference numeral 403 denotes a reaction chamber formed of a quartz tube or the like, and a plurality of substrate holders 410 for arranging and supporting a plurality of substrates 409 to be film-formed are provided inside.
【０００７】又、４０８は排気管であり、メカニカルブ
ースターポンプ等からなる主ポンプ４０４と、ロータリ
ーポンプ等からなる補助ポンプ４０５に接続されてお
り、ここから反応室４０３内を排気する。An exhaust pipe 408 is connected to a main pump 404 such as a mechanical booster pump and an auxiliary pump 405 such as a rotary pump, and exhausts the reaction chamber 403 from here.
【０００８】一方、ガスの供給系としては、液体原料を
バブリングする為のバブリング機構付のボンベ（バブラ
ー）４０２、バブリング用のキャリアガスを導入する為
のガス管４０６、弁４０１、反応室４０３内に気化した
原料を導入する為のガス管４０７が設けられている。On the other hand, as a gas supply system, a cylinder (bubbler) 402 with a bubbling mechanism for bubbling a liquid raw material, a gas pipe 406 for introducing a carrier gas for bubbling, a valve 401, and a reaction chamber 403. A gas pipe 407 for introducing the vaporized raw material is provided.
【０００９】このような従来のＣＶＤ装置では、最も一
般的な成膜を行う限りは充分な性能を発揮するものの、
最近要求される微細加工や大面積化に優れたＣＶＤ法に
は適さないことがある。Although such a conventional CVD apparatus exhibits sufficient performance as long as the most general film formation is performed,
It may not be suitable for the CVD method which has recently been required for fine processing and large area.
【００１０】即ち、いかなるＣＶＤ法にも適用できると
いうはん用性にとぼしい一面があった。That is, there was a general lack of versatility that it could be applied to any CVD method.
【００１１】この問題につき一例を挙げて説明する。An example of this problem will be described.
【００１２】最近、ＶＬＳＩやＵＬＳＩと呼ばれる高い
集積度の半導体装置の配線材料にスパッタリング法では
なくＣＶＤ法を用いたアルミニウムが注目されている。
特に有機化合物として有機アルミニウムを使用したＣＶ
Ｄ法では、絶縁物と導電体の間で、堆積条件が大きく異
なり、導電体又は半導体上のみにアルミニウムを堆積さ
せる選択堆積が可能ということが報告されるようになっ
た。この、アルミニウムの選択堆積は、微細な集積回路
を作製する場合、極めて有用なもので、特に、開孔の深
さ−穴径比（アスペクト比）が１を越えるような場合
は、代替技術のスパッタリング法では実現できないよう
な、アルミニウムの配線を可能にしている。スパッタリ
ング法で、開孔のアスペクト比が大きくなった場合、何
故断線するかについて図２を用いて説明する。図２で、
２０１は単結晶シリコン基体、２０２は二酸化硅素等の
絶縁膜、２０３はアルミニウム等の配線材料である。Recently, attention has been paid to aluminum using a CVD method instead of a sputtering method as a wiring material of a highly integrated semiconductor device called VLSI or ULSI.
Especially CV using organoaluminum as organic compound
It has been reported that in the D method, the deposition conditions greatly differ between the insulator and the conductor, and selective deposition in which aluminum is deposited only on the conductor or the semiconductor is possible. This selective deposition of aluminum is extremely useful when manufacturing a fine integrated circuit, and is an alternative technique when the depth-hole diameter ratio (aspect ratio) exceeds 1, in particular. It enables aluminum wiring that cannot be realized by the sputtering method. The reason why the wire breaks when the aspect ratio of the opening is increased by the sputtering method will be described with reference to FIG. In Figure 2,
Reference numeral 201 is a single crystal silicon substrate, 202 is an insulating film such as silicon dioxide, and 203 is a wiring material such as aluminum.
【００１３】（ａ）はアスペクト比が小さい場合の配線
の様子を示しており、（ｂ）はアスペクト比が１を越え
る大きい場合の配線の様子を示している。(A) shows the state of wiring when the aspect ratio is small, and (b) shows the state of wiring when the aspect ratio exceeds 1 and is large.
【００１４】上記スパッタリング法では凹部２０４や空
隙２０５が形成されるのに対して、図２の（Ｃ）に示さ
れているようにＣＶＤ法による選択堆積では、開孔中に
完全にアルミニウム３０３が充填され、断線する確立は
極めて低くなる。While the recesses 204 and the voids 205 are formed by the above-described sputtering method, as shown in FIG. 2C, the selective deposition by the CVD method completely removes the aluminum 303 in the openings. The probability of filling and breaking is very low.
【００１５】ここで、３０１はシリコン基板、３０２は
二酸化硅素等絶縁膜、３０３はＣＶＤ法によって堆積さ
せたアルミニウム等の金属材料、３０４はスパッタ法も
しくはＣＶＤ法によって堆積させたアルミニウムの配線
である。Here, 301 is a silicon substrate, 302 is an insulating film such as silicon dioxide, 303 is a metal material such as aluminum deposited by a CVD method, and 304 is an aluminum wiring deposited by a sputtering method or a CVD method.
【００１６】このように、微細な半導体装置の配線の作
製方法を図１のＣＶＤ装置で行う場合には水素等のキャ
リアガスＣＧＳを減圧弁４０１で減圧し、（バブラー４
０２に輸送する。アルミニウムの選択堆積が可能な材料
ガスとしては、ジメチルアルミニウムハイドライド（Ｄ
ＭＡＨ）やトリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）な
ど常温で液体状態になっているものが多い。そのためバ
ブラ４０２内で発砲を生じさせる工程即ちバブリングが
行なわれ、キャリアガスとＤＭＡＨ等有機アルミニウム
の飽和蒸気とからなる混合ガスが反応室４０３内に導入
されることになる。混合ガスは、加熱された半導体基体
４０９上で、熱分解し、該基体との表面反応によりアル
ミニウムが基体上に堆積される。As described above, when the fine semiconductor device wiring is manufactured by the CVD apparatus shown in FIG. 1, the carrier gas CGS such as hydrogen is decompressed by the decompression valve 401, and the (bubbler 4
Transport to 02. As a material gas capable of selectively depositing aluminum, dimethyl aluminum hydride (D
Many of them are in a liquid state at room temperature, such as MAH) and triisobutylaluminum (TIBA). Therefore, a step of causing foaming in the bubbler 402, that is, bubbling is performed, and a mixed gas of a carrier gas and a saturated vapor of organic aluminum such as DMAH is introduced into the reaction chamber 403. The mixed gas is thermally decomposed on the heated semiconductor substrate 409, and aluminum is deposited on the substrate by the surface reaction with the substrate.
【００１７】そして反応室４０３の未反応ガスは、主ポ
ンプ４０４及び補助ポンプ４０５を用いて外部に排気さ
れる。The unreacted gas in the reaction chamber 403 is exhausted to the outside by using the main pump 404 and the auxiliary pump 405.
【００１８】しかしながら、安定して選択堆積が行なわ
れていた実験用のＣＶＤ装置を量産用のＣＶＤ装置に移
行するなどといった装置環境の変更があると、今まで得
られていた選択性が失われる等の問題が生じることがあ
った。However, if there is a change in the equipment environment such as a change from the experimental CVD apparatus in which stable selective deposition is carried out to the mass production CVD apparatus, the selectivity obtained up to now is lost. Such problems may occur.
【００１９】このことは金属膜のみならず、半導体膜に
おいては欠陥の増加、絶縁膜では段差被覆性の低下等が
生じるという事態になる。This means that not only the metal film but also the semiconductor film will have more defects and the insulating film will have lower step coverage.
【００２０】本発明者らの知見によれば詳しい理由は後
述するが従来のＣＶＤ装置の構成では次のような点には
ん用性を乏しくする原因があることが判明した。According to the knowledge of the present inventors, although the detailed reason will be described later, it has been found that the conventional CVD apparatus has the following drawbacks due to poor versatility.
【００２１】１つは、原料となる液状の化合物とその他
のガスとの混合比の制御性が極めて悪いということであ
る。One is that the controllability of the mixing ratio between the liquid compound as the raw material and the other gas is extremely poor.
【００２２】２つ目は、バブラー近傍の温度変化によっ
て化合物の混合比が変わってしまうということである。The second is that the mixing ratio of the compounds changes depending on the temperature change near the bubbler.
【００２３】３つ目は、バブラー中の残量によって、化
合物の混合比が変わってしまうということである。Thirdly, the mixing ratio of the compounds changes depending on the remaining amount in the bubbler.
【００２４】[0024]
【発明の目的】本発明の目的は、環境条件の変化や操作
パラメータの変化が存在しても、安定して良質の堆積膜
を形成することのできるＣＶＤ法及びＣＶＤ装置を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a CVD method and a CVD apparatus capable of stably forming a high quality deposited film even in the presence of changes in environmental conditions and operating parameters. ..
【００２５】本発明の別の目的は操作性、量産性に優
れ、製造する各種デバイスの製造コストを低くできるＣ
ＶＤ法及びＣＶＤ装置を提供することにある。Another object of the present invention is excellent in operability and mass productivity, and can reduce the manufacturing cost of various devices to be manufactured.
It is to provide a VD method and a CVD apparatus.
【００２６】本発明の更に別の目的は、大面積に亘って
均一で且つ望ましくない欠陥が少なく、段差被覆性に優
れた堆積膜を形成することのできるＣＶＤ法及びＣＶＤ
装置を提供することにある。Still another object of the present invention is a CVD method and a CVD method capable of forming a deposited film which is uniform over a large area and has few undesirable defects and excellent step coverage.
To provide a device.
【００２７】更に本発明の別の目的は液体状の原料物質
より気体状の原料物質を生成し、ＣＶＤ装置の反応室内
に該気体状の原料物質を供給する装置において、該液体
状の原料物質を収容する容器と、該容器内の圧力を減じ
る減圧手段と、該容器内の該原料物質を加熱する加熱手
段と、を有し、該液体状の原料物質を沸騰させることを
特徴とする装置及びその装置を用いたＣＶＤ法を提供す
ることにある。Still another object of the present invention is a device for producing a gaseous starting material from a liquid starting material and supplying the gaseous starting material into a reaction chamber of a CVD apparatus. And a container for accommodating the same, a decompressing unit for reducing the pressure in the container, and a heating unit for heating the raw material in the container, and the apparatus for boiling the liquid raw material. And to provide a CVD method using the apparatus.
【００２８】本発明の更に別の目的は原料ガス導入手段
により反応室内に原料ガスを導入し、該反応室内に載置
された基体上に薄膜を堆積させる装置において、前記該
原料ガス導入手段は、原料ガスの通過する複数の貫通孔
を有する加熱部材と該加熱部材の温度を制御する為の温
度制御手段と、が付設され、該加熱部材の該複数の貫通
孔近傍に該温度制御手段により制御される発熱体が配設
されている加熱装置を有しており、原料ガスが該貫通孔
を介して該反応室内に導入されることを特徴とするＣＶ
Ｄ装置及びその装置を用いたＣＶＤ法を提供することに
ある。Still another object of the present invention is to provide an apparatus for introducing a source gas into a reaction chamber by the source gas introducing means and depositing a thin film on a substrate placed in the reaction chamber, wherein the source gas introducing means comprises A heating member having a plurality of through-holes through which the raw material gas passes and temperature control means for controlling the temperature of the heating member, and the temperature control means near the plurality of through-holes of the heating member. A CV having a heating device in which a controlled heating element is provided, and a source gas is introduced into the reaction chamber through the through hole.
It is to provide a D apparatus and a CVD method using the apparatus.
【００２９】[0029]
【作用】以下、本発明の実施例について述べる前に、本
発明をなすにあたり、見い出された技術事項について説
明する。Before describing the embodiments of the present invention, the technical matters found in the present invention will be described below.
【００３０】例えば、ＤＭＡＨと水素とを用いたＣＶＤ
法により選択堆積を行なう場合に、開孔の形成された絶
縁膜を有する半導体基体表面上では次の２の反応が進行
し得る。For example, CVD using DMAH and hydrogen
When selective deposition is carried out by the method, the following 2 reactions may proceed on the surface of the semiconductor substrate having the insulating film having the openings.
【００３１】 ２Ａｌ（ＣＨ3 ）2 Ｈ＋Ｈ2 →２Ａｌ＋４ＣＨ4 …（１） ２Ａｌ（ＣＨ3 ）2 Ｈ→２Ａｌ＋２ＣＨ4 Ｃ2 Ｈ6 …（２） この場合、反応が（１）のように進行すれば、半導体表
面と絶縁体表面との間における選択性が確保される。し
かしながら（２）のような単純な熱分解反応が進行する
と、半導体と絶縁体間で選択性が完全には得られないこ
とがある。この原因は、混合ガス中のＤＭＡＨと水素の
モル比率が堆積状態に対して重大な影響を与えていると
いうことである。2Al (CH 3 ) 2 H + H 2 → 2Al + 4CH 4 (1) 2Al (CH 3 ) 2 H → 2Al + 2CH 4 C 2 H 6 (2) In this case, if the reaction proceeds as in (1), , The selectivity between the semiconductor surface and the insulator surface is ensured. However, if the simple thermal decomposition reaction as in (2) proceeds, the selectivity between the semiconductor and the insulator may not be completely obtained. The cause of this is that the molar ratio of DMAH and hydrogen in the mixed gas has a significant influence on the deposition state.
【００３２】この問題を避けるためには、水素を過剰に
混入すれば良いかと思われたが、水素をある量を越えて
過剰に供給すると、反応室での反応が供給律速状態に陥
入り、「開孔の口径によって堆積速度が異なる。」「ア
ルミニウムの埋込み形状が図３に示すようにファセット
面を持つような形になり、平坦な埋込みをそ外する。」
などの問題点が出てくる。結局、ＤＭＡＨと水素との混
合比を最適に制御しないと、半導体製造業者としての商
業的成功に結び付くＣＶＤ法にはならない。以下、最適
な混合比について検討してみる。In order to avoid this problem, it seems that it is sufficient to mix hydrogen in excess. However, if hydrogen is supplied in excess over a certain amount, the reaction in the reaction chamber falls into a supply-controlled state. "The deposition rate varies depending on the diameter of the aperture.""The embedding shape of aluminum has a facet surface as shown in Fig. 3, and the flat embedding is removed."
There are problems such as. After all, unless the mixing ratio of DMAH and hydrogen is optimally controlled, a CVD method that leads to commercial success as a semiconductor manufacturer cannot be achieved. The optimum mixing ratio will be examined below.
【００３３】ＤＭＡＨと水素の場合におけるモル混合比
はバブラーの出口におけるＤＭＡＨの飽和蒸気圧と水素
の分圧との比で決定される。即ち、The molar mixing ratio in the case of DMAH and hydrogen is determined by the ratio of the saturated vapor pressure of DMAH and the partial pressure of hydrogen at the bubbler outlet. That is,
【００３４】[0034]
【外１】 ＰDMAHは温度で一意的に決ってしまい、室温では高々１
〜２ｔｏｒｒ程度である。[Outer 1] P DMAH is uniquely determined by the temperature, and at room temperature it is at most 1
It is about 2 torr.
【００３５】[0035]
【外２】 は減圧弁で制御できるが、制御精度は減圧弁の精度によ
ってほぼ決る。ＰDMAHと[Outside 2] Can be controlled by a pressure reducing valve, but the control accuracy is almost determined by the accuracy of the pressure reducing valve. P DMAH and
【００３６】[0036]
【外３】 の比を数倍に制御したい場合に、[Outside 3] If you want to control the ratio of several times,
【００３７】[0037]
【外４】 は〜１０ｔｏｒｒ程度となり、減圧弁は数ｔｏｒｒ単位
の圧力を制御する必要がある。しかしながら現在の減圧
弁の技術では、これは非常に困難である。[Outside 4] Is about 10 torr, and the pressure reducing valve needs to control the pressure in several torr units. However, with current pressure reducing valve technology, this is very difficult.
【００３８】上記（３）のように、モル混合比はＰDMAH
によって変わるが、ＰDMAHは単に飽和蒸気圧なので温度
によって変わってしまう。ＤＭＡＨの飽和蒸気圧の温度
依存性を図４に示す。As in (3) above, the molar mixing ratio is P DMAH.
It depends on the temperature, because P DMAH is just saturated vapor pressure. The temperature dependence of the saturated vapor pressure of DMAH is shown in FIG.
【００３９】このように、ＰDMAHは温度に対して指数的
に変化する。一方、水素は室温で気体なので温度変化でThus, P DMAH changes exponentially with temperature. On the other hand, hydrogen is a gas at room temperature, so
【００４０】[0040]
【外５】 は指数的には変化しない。つまり、バブラー近傍の温度
変化で、モル混合比が大きく変化することになる。[Outside 5] Does not change exponentially. In other words, the molar mixing ratio changes greatly with changes in temperature near the bubbler.
【００４１】又、バブラー出口での水素分圧Also, the hydrogen partial pressure at the bubbler outlet
【００４２】[0042]
【外６】 は、バブラー入口の水素圧力と一致せず、[Outside 6] Does not match the hydrogen pressure at the bubbler inlet,
【００４３】[0043]
【外７】 なる関係がある。ここで、[Outside 7] There is a relationship. here,
【００４４】[0044]
【外８】 ρ：有機金属の比重 ｈ：バブリングノズルの口からボンベ液面までの距離 ｃ：圧力換算定数[Outside 8] ρ: Specific gravity of organic metal h: Distance from mouth of bubbling nozzle to cylinder liquid surface c: Pressure conversion constant
【００４５】この場合レギュレータで制御できる変数はIn this case, the variables that can be controlled by the regulator are
【００４６】[0046]
【外９】 のみだが、装置使用に従い、ｈの値は小さくなるので、[Outside 9] However, since the value of h becomes smaller as the device is used,
【００４７】[0047]
【外１０】 は変化していく。この結果[Outside 10] Is changing. As a result
【００４８】[0048]
【外１１】 を一定に保つには、[Outside 11] To keep constant,
【００４９】[0049]
【外１２】 をバブラー内の液残留によって補正してやる必要があ
る。しかしながら、これは装置構成上大きな困難を伴う
技術である。以上詳述したように、従来のＣＶＤ装置で
は広いはん用性と最適の堆積条件を得るためには、原料
ガスの制御性が充分なものとはいい難かったのである。[Outside 12] Needs to be corrected by the liquid remaining in the bubbler. However, this is a technique with great difficulty in terms of device configuration. As described above in detail, it has been difficult to say that the conventional CVD apparatus has sufficient controllability of the raw material gas in order to obtain wide versatility and optimum deposition conditions.
【００５０】本発明によれば、液体状の原料物質を沸騰
させて原料ガスを供給する為に、実質的に原料物質のみ
からなる大量のガスを供給することができる。従って、
他のガスとの混合比の制御も精密に行える。According to the present invention, since the liquid source material is boiled to supply the source gas, it is possible to supply a large amount of gas consisting essentially of the source material. Therefore,
It is possible to precisely control the mixing ratio with other gases.
【００５１】又、本発明によれば、原料ガスの供給時の
温度をより一層精密に制御することができるので、大量
のガス輸送を行っても混合比が均一に保てる。Further, according to the present invention, the temperature at the time of supplying the raw material gas can be controlled more precisely, so that the mixing ratio can be kept uniform even if a large amount of gas is transported.
【００５２】本発明によれば、これにより、あらゆるＣ
ＶＤ法が適切に行われるようになる。According to the invention, this allows any C
The VD method can be performed properly.
【００５３】金属膜以外では、例えば化合物半導体の場
合には元素の組成比を良好にコントロールでき均一な半
導体膜や、バンドギャップの制御された半導体膜の形成
が容易になる。又、絶縁膜の場合には、ＳｉｘＯｙやＳ
ｉｘＮｙにおけるｘやｙの制御が容易になり誘電率が均
一な大面積の膜が容易に形成できるようになる。Other than the metal film, for example, in the case of a compound semiconductor, the composition ratio of elements can be well controlled, and a uniform semiconductor film or a semiconductor film having a controlled band gap can be easily formed. In the case of an insulating film, SixOy or S
It becomes easy to control x and y in ixNy, and a large-area film having a uniform dielectric constant can be easily formed.
【００５４】しかも、大量の原料輸送が可能となり、大
面積の基板や多数の基板上への均一な膜の形成が高堆積
速度で容易に行われるようになる。In addition, a large amount of raw material can be transported, and a uniform film can be easily formed on a large-area substrate or a large number of substrates at a high deposition rate.
【００５５】[0055]
【好適な実施態様の説明】本発明に用いられるＣＶＤ用
の原料物質としては、ＣＶＤ装置の使用環境において液
体のものが用いられる。より好ましくは、常圧、常温
（例えば１０〜３０℃）において液体のものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a raw material for CVD used in the present invention, a liquid material is used in the environment where the CVD apparatus is used. More preferably, it is a liquid at normal pressure and room temperature (for example, 10 to 30 ° C.).
【００５６】具体的には、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、トリイソ
ブチルアルミニウム（ＴｉＢＡ）、ジメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＤＭＡＨ）、ジエチルアルミニウムハ
イドライド（ＤＥＡＨ）、モノメチルアルミニウムハイ
ドライド（ＭＭＡＨ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩ
ｎ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、トリクロールシラン
（ＳｉＨＣｌ3 ）、シリコンテトラクロライド（ＳｉＣ
ｌ4 ）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、
フルオロトリエトキララン（ＦＯＴＥＳ）、ＰＯＣｌ
3 、ＢＢｒ3 、Ｓｎ（ＣＨ3 ）4 等が挙げられる。とり
わけ、有機金属化合物は、常温、常圧下における蒸気圧
が比較的低く大量輸送が難しいので、本発明によるＣＶ
Ｄ法に好適に用いられる。Specifically, trimethylaluminum (T
MA), triethyl aluminum (TEA), triisobutyl aluminum (TiBA), dimethyl aluminum hydride (DMAH), diethyl aluminum hydride (DEAH), monomethyl aluminum hydride (MMAH), triethyl indium (TEI).
n), trimethylindium (TMIn), triethylgallium (TEGa), trimethylgallium (TMG)
a), dimethyl zinc (DMZn), trichlorosilane (SiHCl 3 ), silicon tetrachloride (SiC)
l 4 ), tetraethyl orthosilicate (TEOS),
Fluorotriethoxylan (FOTES), POCl
3 , BBr 3 , Sn (CH 3 ) 4 and the like. Particularly, since the organometallic compound has a relatively low vapor pressure at room temperature and atmospheric pressure and is difficult to be transported in a large amount, the CV according to the present invention is used.
It is preferably used for Method D.
【００５７】そして上記原料物質と混合される反応ガス
としては、Ｈ2 、Ｏ3 、ＮＨ3 、ＮＯ、Ｎ2 等があり、
必要に応じてＡｒ等の不活性ガスが用いられる。The reaction gases mixed with the above-mentioned raw materials include H 2 , O 3 , NH 3 , NO, N 2 and the like.
An inert gas such as Ar is used if necessary.
【００５８】勿論、化合物膜の形成や導電型の制御を行
う場合には周知のドーピング用ガス例えばＰＨ3 、Ａｓ
Ｈ3 、ＢＦ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 が併せ
て用いられる。Of course, when forming a compound film or controlling the conductivity type, well-known doping gases such as PH 3 and As are used.
H 3, BF 3, B 2 H 6, SiH 4, Si 2 H 6 is used in conjunction.
【００５９】本発明により形成される堆積膜は、金属膜
としてのＡｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ等、化合物半導
体膜としてのＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳｅＴｅ等、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、又、酸化膜とし
てのＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｎＯ、ＩｎＳｎＯ、ＺｎＯ、
ＺｎＡｌＯ、窒化膜としてのＩｎＮ、ＡｌＮ、ＳｉＮ、
ＢＮ等である。The deposited film formed by the present invention includes Al, In, Ga, Zn and Sn as metal films, and GaAs, GaAlAs, InP and ZnS as compound semiconductor films.
e, ZnSeTe, etc., Si, SiGe, and SiO, SiON, SnO, InSnO, ZnO as oxide films,
ZnAlO, InN as a nitride film, AlN, SiN,
BN etc.
【００６０】本発明に用いられる反応室は、石英等の絶
縁性反応管或は金属製の反応管により形成でき、反応管
は内部に１つ以上の被成膜基体を収容できるものが用い
られる。The reaction chamber used in the present invention can be formed by an insulating reaction tube such as quartz or a reaction tube made of metal, and the reaction tube can accommodate one or more film-forming substrates inside. ..
【００６１】又、排気手段としては、メカニカルブース
ターポンプ、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ
分子ポンプ等が単独或は適宜組み合わせられて用いられ
る。As the exhaust means, a mechanical booster pump, a rotary pump, an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, etc. may be used alone or in combination.
【００６２】又、基体は反応室内に基板保持手段によ
り、被成膜面を上向き、下向き、横向き又は斜め上方或
は斜め下方に向けて保持される。The substrate is held in the reaction chamber by the substrate holding means with the film formation surface facing upward, downward, sideways, or obliquely upward or obliquely downward.
【００６３】[0063]
（実施例１）図５は、本発明の特徴を最も良く表わして
いる。同図に於いて１０１はＤＭＡＨ等の液体状の原料
物質、１０２は内壁が絶縁物で形成され十分な強度をも
つ原料物質収容容器、１０３、１０４はマスフローコン
トローラー等の気体流量制御器、１０５、１１３は圧力
ゲージ、１０６、１０９はそれぞれロータリーポンプと
メカニカル・ブースターポンプ等の組み合わせで構成さ
れる排気手段、１１０はオートプレッシャーコントロー
ラー等の圧力制御手段、１０８は全隔壁に発熱体が設け
られた加熱機構を有する恒温室、１１１はシリコンウエ
ハ等の処理用の半導体基板、１１２は基板支持体に設け
られた半導体基板の加熱のためのヒーター、１１４は原
料ガスをプラズマ励起するための放電用対向電極、１１
５はＣＶＤ反応室、１１６は高周波電源、１０７、１１
７はバルブ、１１８は液体原料物質収容用のボンベであ
る。(Embodiment 1) FIG. 5 best represents the features of the present invention. In the figure, 101 is a liquid raw material such as DMAH, 102 is a raw material storage container having an inner wall made of an insulating material and having sufficient strength, 103 and 104 are gas flow controllers such as a mass flow controller, 105, Reference numeral 113 is a pressure gauge, 106 and 109 are evacuation means composed of a combination of a rotary pump and a mechanical booster pump, 110 is a pressure control means such as an auto-pressure controller, and 108 is heating with heating elements provided on all partition walls. A temperature-controlled room having a mechanism, 111 is a semiconductor substrate for processing a silicon wafer or the like, 112 is a heater for heating the semiconductor substrate provided on the substrate support, 114 is a discharge counter electrode for plasma-exciting the source gas. , 11
5 is a CVD reaction chamber, 116 is a high frequency power source, 107 and 11
7 is a valve, and 118 is a cylinder for containing a liquid raw material.
【００６４】容器１０２内部は最初は原料物質が注入さ
れておらず、かつ、バルブ１１７が閉じた状態にある。
先ず、排気ポンプ１０６を用いて容器１０２の内部を１
×１０-5ｔｏｒｒ以下に十分に排気し、バブル１０７を
閉じる。しかる後にバルブ１１７を開くと液体原料はバ
ブル１１７を介して容器１１８から容器１０２へと供給
される。容器１０２及びマスフローコントローラ１０３
を含む系は恒温室１０８中に存在するので、任意の温度
に保たれ減圧された内部圧力に応じて所定の温度で沸騰
する。例えばＤＭＡＨを原料に用いる場合、恒温室内の
温度は７５℃〜８０℃に設定することが望ましい。とり
わけ温度設定を８０℃にした原料物質してＤＭＡＨを用
いた場合には、容器１０２内部のほぼ１００％がＤＭＡ
Ｈ蒸気となりガス圧は４２ｔｏｒｒ程度になる（図４参
照）。Initially, the raw material is not injected into the container 102, and the valve 117 is closed.
First, the inside of the container 102 is set to 1 by using the exhaust pump 106.
The air is sufficiently exhausted to 10 -5 torr or less, and the bubble 107 is closed. Then, when the valve 117 is opened, the liquid raw material is supplied from the container 118 to the container 102 via the bubble 117. Container 102 and mass flow controller 103
Since the system including is present in the temperature-controlled room 108, the system is kept at an arbitrary temperature and boils at a predetermined temperature according to the reduced internal pressure. For example, when DMAH is used as a raw material, the temperature inside the temperature-controlled room is preferably set to 75 ° C to 80 ° C. Particularly, when DMAH is used as a raw material whose temperature is set to 80 ° C., almost 100% of the inside of the container 102 is DMA.
It becomes H vapor and the gas pressure becomes about 42 torr (see FIG. 4).
【００６５】一方、反応室１１５内の圧力は、排気ポン
プ１０９を用いて排気を行い、圧力制御バルブ１１０に
よって調整され適正堆積圧力である１〜３ｔｏｒｒに保
たれる。マスフローコントローラー１０３は周知のもの
を使用し、最大制御流量は２００ｓｃｃｍ程度のものを
選択することが望ましい。図５で示すようにＤＭＡＨは
マスフローコントローラー１０３を介し２００ｓｃｃｍ
以下の流量で、また水素ガスはマスフローコントローラ
ー１０４を介し２０ＳＬＭ以下の流量で反応室１１５に
導入される。例えば、原料ガスの混合ガスとしてのＤＭ
ＡＨガスと水素ガスを用いその分圧比をマスフローコン
トローラーを用いて流量制御する場合には、ＤＭＡＨ／
Ｈ2 は１／１０〜１／１００の範囲で任意に定めること
が出来る。混合ガスの総流量は２〜２０ＳＬＭ程度とす
ることが好ましい。On the other hand, the pressure in the reaction chamber 115 is evacuated by using the exhaust pump 109 and is adjusted by the pressure control valve 110 to be maintained at an appropriate deposition pressure of 1 torr. As the mass flow controller 103, a known one is used, and it is desirable to select a maximum control flow rate of about 200 sccm. As shown in FIG. 5, the DMAH is 200 sccm through the mass flow controller 103.
Hydrogen gas is introduced into the reaction chamber 115 through the mass flow controller 104 at a flow rate of 20 SLM or less at the following flow rate. For example, DM as a mixed gas of raw material gases
When controlling the flow rate using AH gas and hydrogen gas and the partial pressure ratio using a mass flow controller, DMAH /
H 2 can be arbitrarily determined within the range of 1/10 to 1/100. The total flow rate of the mixed gas is preferably about 2 to 20 SLM.
【００６６】こうして、適正な混合比で反応室内へ送ら
れた原料ガスはヒーター１１２によって２００〜３００
℃に加熱された半導体基板１１１上に達し、そこで熱分
解を起し、目的とする反応生成物が半導体基板上に堆積
する。この反応は主に前述した（１）式の反応であり、
導体と被導体間で十分な選択性を持ち、図１の（ｃ）に
示す埋込み状態を作ることができる。In this way, the raw material gas sent into the reaction chamber at an appropriate mixing ratio is heated to 200 to 300 by the heater 112.
After reaching the semiconductor substrate 111 heated to ℃, thermal decomposition occurs there, and the desired reaction product is deposited on the semiconductor substrate. This reaction is mainly the above-mentioned reaction of the formula (1),
There is sufficient selectivity between the conductor and the conductor, and the embedded state shown in FIG. 1C can be created.
【００６７】またＤＭＡＨと水素とのＣＶＤ法において
は高周波（１１６）励起によって半導体基板１１１と電
極１１４間にプラズマを発生させること（即ちプラズマ
ＣＶＤ法）により、非選択成長も可能である。このプラ
ズマＣＶＤ法により図１の（ｃ）に示す金属堆積膜を同
一反応室内で連続的に形成できる。In the CVD method of DMAH and hydrogen, non-selective growth is also possible by generating plasma between the semiconductor substrate 111 and the electrode 114 by high frequency (116) excitation (that is, plasma CVD method). By this plasma CVD method, the metal deposition film shown in FIG. 1C can be continuously formed in the same reaction chamber.
【００６８】更に、各部品には安全性の向上及び良好な
堆積を行う為の安定装置としてインターロックシステム
が設けられている。Furthermore, each part is provided with an interlock system as a stabilizer for improving safety and good deposition.
【００６９】具体的には容器１１８の液面高さを検知す
るモニターであり、ある液面以下に少なくなると堆積を
中断するものが容器１１８に付設されている。これは更
に堆積中の時間をメモリーに入れておくこともできる。Specifically, a monitor for detecting the height of the liquid level in the container 118, which suspends the deposition when the liquid level falls below a certain level, is attached to the container 118. It also allows the time during deposition to be kept in memory.
【００７０】又、恒温室１０８には温度センサーにより
過加熱を防止する装置が設けられている。Further, the temperature-controlled room 108 is provided with a device for preventing overheating with a temperature sensor.
【００７１】更に容器１０２中の温度と圧力とを検知し
て原料の蒸気圧が所定値以下になった場合に反応室への
原料ガスの供給を停止し、別の所定値を大きく上回った
場合にはバルブ１０７を開けるシステムが設けられてい
る。Further, when the temperature and the pressure in the container 102 are detected and the vapor pressure of the raw material becomes a predetermined value or less, the supply of the raw material gas to the reaction chamber is stopped, and it greatly exceeds another predetermined value. Is provided with a system for opening the valve 107.
【００７２】同様に、反応室内のプラズマの異常放電を
検知し動作を停止させるシステム、反応室内の異常圧力
を検知し動作を停止させるシステム等が設けられてい
る。Similarly, a system for detecting an abnormal discharge of plasma in the reaction chamber and stopping the operation, a system for detecting an abnormal pressure in the reaction chamber and stopping the operation, and the like are provided.
【００７３】また、本発明においては図５の如く、枚葉
処理の反応室ばかりではなく、図１のようなホットウォ
ール式の多数枚処理の反応室をもつＣＶＤ装置にも適用
できる。Further, the present invention can be applied not only to the reaction chamber for single-wafer processing as shown in FIG. 5, but also to a CVD apparatus having a reaction chamber for hot-wall type multiple processing as shown in FIG.
【００７４】また本発明において図５では排気装置１０
６と１０９が別個のものになっているが、バルブ１０７
の先をバルブ１１０と排気装置１０９の間にもっていく
ことにより、排気装置１０６を省略することもできる。Further, in the present invention, the exhaust device 10 is shown in FIG.
6 and 109 are separate, but valve 107
The exhaust device 106 can be omitted by bringing the tip of the exhaust pipe between the valve 110 and the exhaust device 109.
【００７５】また図５では、２系統のガスラインが容器
１０２にもうけてあるが排気装置を有するライン１０
６、１０７を省略して、排気装置１０９１により反応室
１１５を介して容器１０２内部を真空状態にすることも
可能である。Further, in FIG. 5, a line 10 having two gas lines is provided in the container 102 but has an exhaust device.
It is also possible to omit 6 and 107 and bring the inside of the container 102 into a vacuum state through the reaction chamber 115 by the exhaust device 1091.
【００７６】以上説明したように、ＣＶＤ装置の液体原
料の供給方法として減圧状態の容器からほぼ１００％が
原料物質である原料物質の蒸気を、反応室へ供給するこ
とにより他の反応ガスと別個に計量して反応室へ送り込
み混合比を適正な値で、しかも高精度に保つことがで
き、しかも反応室へ安定して供給することができる。こ
うして目的とする反応生成堆積物の良好な膜質及び膜形
状を得ることが可能になる。As described above, as a method of supplying a liquid raw material for a CVD apparatus, a vapor of a raw material, which is almost 100% of the raw material from a depressurized container, is supplied to a reaction chamber to separate it from other reaction gases. It is possible to maintain the mixing ratio at a proper value with high accuracy and to supply it to the reaction chamber in a stable manner. In this way, it becomes possible to obtain the desired film quality and film shape of the reaction product deposit.
【００７７】ところで、液体原料の飽和蒸気圧が低く原
料の輸送量により堆積速度が律速される様な場合には原
料の輸送効率を高める方法として、次の様な装置が知ら
れている。By the way, when the saturated vapor pressure of the liquid raw material is low and the deposition rate is limited by the transport amount of the raw material, the following apparatus is known as a method for increasing the transport efficiency of the raw material.
【００７８】図６は特開平２−３８５６９号公報に開示
されているアルミニウム薄膜を形成する為のＣＶＤ装置
の模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a CVD apparatus for forming an aluminum thin film, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-38569.
【００７９】キャリアガス２００２はバルブ２２０１及
びマスフローコントローラー２２０２を経て、液体原料
２１０１中へ吹き出しキャリアガスと原料ガスとの混合
ガスが反応室２００６へ導入される。混合ガスの導入口
にはガスを基板表面に均一に供給するための整流装置２
００３が装着されている。この整流装置により液体原料
２１０１の蒸気圧が小さい場合には原料タンク２００１
を加熱機構２１０３によって加熱して原料ガスの蒸気圧
を高めることが可能となる。また、整流装置２００３は
ガスを均一化するための数枚の整流板２３０２と整流板
の取付けられた円筒２３０１とで構成されて居り、円筒
２３０１の内部にはヒータ２３０３が組込まれている。
原料タンクの加熱機構２１０３は蒸気圧を高めかつ、原
料ガスの分解しない温度、例えば原料として有機金属の
トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）を用いた場合
には約５０℃に設定される。また、整流装置２００３に
付属する加熱機構ではＴＩＢＡを用いた場合アルミニウ
ム薄膜が最も適切に形成される２３０℃前後に設定され
る。The carrier gas 2002 is blown into the liquid raw material 2101 through the valve 2201 and the mass flow controller 2202, and the mixed gas of the carrier gas and the raw material gas is introduced into the reaction chamber 2006. A rectifying device 2 for uniformly supplying the gas to the surface of the substrate at the mixed gas inlet.
003 is attached. When the vapor pressure of the liquid raw material 2101 is small by this rectifying device, the raw material tank 2001
Can be heated by the heating mechanism 2103 to increase the vapor pressure of the raw material gas. The rectifying device 2003 is composed of several rectifying plates 2302 for equalizing the gas and a cylinder 2301 to which the rectifying plates are attached, and a heater 2303 is incorporated inside the cylinder 2301.
The heating mechanism 2103 of the raw material tank is set to a temperature at which the vapor pressure is increased and the raw material gas is not decomposed, for example, about 50 ° C. when organic metal triisobutylaluminum (TIBA) is used as the raw material. Further, in the heating mechanism attached to the rectifying device 2003, when TIBA is used, the temperature is set to around 230 ° C. at which the aluminum thin film is most appropriately formed.
【００８０】そして、基板ホルダ４に設置されたＳｉウ
ェハ等の基板２００５は加熱機構２４０３により４００
℃前後に加熱され導入された混合ガスの熱分解反応によ
りアルミニウム薄膜が基板上に形成される。The substrate 2005 such as a Si wafer placed on the substrate holder 4 is heated to 400 by the heating mechanism 2403.
An aluminum thin film is formed on the substrate by the thermal decomposition reaction of the mixed gas which is heated to around ℃ and introduced.
【００８１】なお２６０１、２６０２、２６０３はそれ
ぞれ混合ガスを導入するためのバブル２６０１及び基板
を搬入、搬出するためのゲートバルブ２６０３或いは真
空排気のためのバルブ２６０２である。Reference numerals 2601, 2602 and 2603 are a bubble 2601 for introducing a mixed gas and a gate valve 2603 for loading / unloading a substrate or a valve 2602 for evacuation, respectively.
【００８２】しかしながら、安定して選択堆積が行われ
ていた実験用のＣＶＤ装置を量産用のＣＶＤ装置に移行
するなど、といった装置環境の変更があると、今まで得
られた選択性が失なわれる等の問題が生じることがあっ
た。However, if the apparatus environment is changed, for example, the experimental CVD apparatus in which stable selective deposition has been performed stably is transferred to the mass production CVD apparatus, the selectivity obtained so far is lost. There were cases where problems such as being caught occurred.
【００８３】このことは金属膜のみならず、半導体膜に
おいては欠陥の増加、絶縁膜では段差被覆性の低下等が
生じることがあった。This may result in an increase in defects not only in the metal film but also in the semiconductor film and in the step coverage of the insulating film.
【００８４】本発明者の知見によれば、これらの原因は
加熱装置による原料ガスの温度制御が不充分である為に
生じているものであることが判明した。According to the knowledge of the present inventor, it has been found that these causes are caused by insufficient temperature control of the raw material gas by the heating device.
【００８５】（実施例２）本実施例は図６に示した整流
装置２００３を改良したものであり、均一な温度分布を
もつガス流を形成することのできる構成である。(Embodiment 2) This embodiment is an improvement of the rectifying device 2003 shown in FIG. 6 and has a structure capable of forming a gas flow having a uniform temperature distribution.
【００８６】前述した実施例では、整流装置部を例えば
８０℃に保持する為に、外に付設されたヒータ２３０３
を用いていた。In the above-mentioned embodiment, the heater 2303 is attached to the outside in order to keep the rectifier unit at 80 ° C., for example.
Was used.
【００８７】図７は整流装置２００３内の温度と気化さ
れた原料ガスの輸送効率との相関を示すグラフである。
液体状の原料物質として、ＤＭＡＨを用いる場合整流装
置内の温度が１００℃以下４０℃以上であれば、液体状
の原料物質がほぼ１００％気化し反応室内に輸送され
る。FIG. 7 is a graph showing the correlation between the temperature inside the rectifying device 2003 and the transportation efficiency of the vaporized raw material gas.
When DMAH is used as the liquid source material, if the temperature in the rectifier is 100 ° C. or lower and 40 ° C. or higher, almost 100% of the liquid source material is vaporized and transported into the reaction chamber.
【００８８】温度が４０℃未満であると完全に気化せず
に液滴として整流装置内に残留し易くなり、温度が１０
０℃より高くなると、約０．１％程度の原料ガスがエバ
ポレータ部内で分解しＡｌが析出してくる。析出してき
たＡｌは石英板の開孔を塞ぎ原料ガスの流れを妨げるの
で０．１％という分解率以上に輸送効率を下げる結果と
なる。If the temperature is lower than 40 ° C., the liquid is not completely vaporized and tends to remain in the rectifier as liquid droplets, and the temperature is 10
When the temperature is higher than 0 ° C., about 0.1% of the raw material gas is decomposed in the evaporator portion and Al is deposited. The deposited Al blocks the openings of the quartz plate and hinders the flow of the raw material gas, so that the transport efficiency is reduced to a decomposition rate of 0.1% or more.
【００８９】このことが成膜にどのような影響を与える
かを示すのが図８である。図８は整流装置内の温度と得
られるＡｌ膜の堆積速度の相関を示すものである。FIG. 8 shows how this affects the film formation. FIG. 8 shows the correlation between the temperature inside the rectifier and the deposition rate of the obtained Al film.
【００９０】図６に示すＣＶＤ装置において液体状のＤ
ＭＡＨの流量とＨ2 ガスの流量とを計量してモル比で
１：１になるように調整し単結晶Ｓ：ウエハー上へのＡ
ｌの堆積速度を測定した結果を整流装置の温度に対して
プロットしたものである。Liquid D in the CVD apparatus shown in FIG.
The flow rate of MAH and the flow rate of H 2 gas were measured and adjusted so that the molar ratio was 1: 1. Single crystal S: A on the wafer
1 is a graph in which the results of measuring the deposition rate of 1 are plotted against the temperature of the rectifier.
【００９１】図８では、整流装置内の温度を８０℃とし
た時のＡｌの堆積速度を１とした相対値で示してある。
図より明らかなように温度が６０℃未満であるとＤＭＡ
Ｈの蒸気圧が低くなり過ぎて反応が律速されて堆積速度
は極端に低くなってしまう。一方、温度が１００℃を越
えると輸送効率の低下が原因で堆積速度が高くならな
い。つまり、整流装置内の温度を精密に制御することが
液体状の原料を気化させた後にＣＶＤを行う方法におい
て重要となる。FIG. 8 shows the relative value with the Al deposition rate being 1 when the temperature inside the rectifier is 80 ° C.
As is clear from the figure, when the temperature is lower than 60 ° C, DMA
The vapor pressure of H becomes too low, the reaction is rate-controlled, and the deposition rate becomes extremely low. On the other hand, when the temperature exceeds 100 ° C., the deposition rate does not increase due to the decrease in transport efficiency. That is, precise control of the temperature in the rectifier is important in the method of performing CVD after vaporizing the liquid raw material.
【００９２】しかも、この温度制御はガスを流している
状態で精密に制御しなければならないことが判明した。Moreover, it has been found that this temperature control must be precisely controlled while the gas is flowing.
【００９３】図９は、整流装置２００３内に配された整
流板２３０２の面内温度分布を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the in-plane temperature distribution of the straightening vanes 2302 arranged in the straightening device 2003.
【００９４】図９の白丸印はガスを流さない状態（初期
状態）での整流板の温度分布を示し、黒丸印はガスを流
した状態（動作状態）での温度分布を示している。図９
より明らかなように整流板２３０２の開孔付近ではガス
が滞留せずに流れる為温度が初期の設定温度よりかなり
低くなっている。これは、新しいガスが順次供給される
為に開孔１２０付近で熱をうばい温度を低下させている
からである。このような面内温度分布は整流板の開孔の
大きさによって変化する。一般的に開孔が大きく、整流
板に対して開孔の占める割合が大きい程、面内温度分布
も大きくなる。しかしながら、ガス供給量を考慮すると
開孔を単に小さくすればよいという問題ではない。The white circles in FIG. 9 show the temperature distribution of the flow straightening plate when no gas is flowing (initial state), and the black circles are the temperature distribution when gas is flowing (operating state). Figure 9
As is clearer, the temperature near the opening of the straightening plate 2302 is considerably lower than the initial set temperature because the gas flows without staying. This is because the new gas is sequentially supplied, so that heat is generated in the vicinity of the opening 120 to lower the temperature. Such an in-plane temperature distribution changes depending on the size of the aperture of the straightening vane. Generally, the larger the openings and the larger the proportion of the openings to the straightening plate, the larger the in-plane temperature distribution. However, considering the gas supply amount, it is not a problem that the aperture may be simply reduced.
【００９５】整流板は、主に、発熱体への取付端部から
の熱伝導により加熱されるため、各整流板の面内で温度
分布を生じており、これが形成される膜質の分布に悪影
響を及ぼしている。更には、特にガス導入前後で整流板
に大きな温度変化が生じる。また、この時整流板間の温
度分布もより一層不均一になる。ヒータ材を内蔵した円
筒部は整流板より高温となりガスの熱分解やＡｌの付着
を生じ易い。そして、ガス種によってはガスの熱分解を
防ぐため整流板の最適温度は比較的低温、例えば８０℃
前後が望ましい場合もあるが、この様な低温においては
温度制御性がより一層困難になる。Since the rectifying plate is heated mainly by heat conduction from the mounting end portion to the heating element, a temperature distribution is generated in the plane of each rectifying plate, which adversely affects the distribution of the film quality formed. Is affecting. Furthermore, a large temperature change occurs in the straightening plate, especially before and after introducing the gas. Further, at this time, the temperature distribution between the straightening vanes becomes more uneven. The temperature of the cylindrical portion containing the heater material becomes higher than that of the straightening plate, and the thermal decomposition of gas and the adhesion of Al are likely to occur. Depending on the gas species, the optimum temperature of the straightening plate is relatively low, for example, 80 ° C., to prevent thermal decomposition of the gas.
In some cases, the front and back are desirable, but at such low temperature, temperature controllability becomes even more difficult.
【００９６】特に、複数枚の整流板が設けられていて
も、加熱制御は複数枚を一体で行われているため、基板
ホルダに近い側の整流板は基板加熱の輻射の影響を受
け、温度制御性を更に困難なものにする。In particular, even if a plurality of rectifying plates are provided, since the heating control is performed integrally on the plurality of rectifying plates, the rectifying plate on the side closer to the substrate holder is affected by the radiation from the substrate heating and the temperature is increased. Make control more difficult.
【００９７】図１０に本発明の第２の実施例を示す。図
６に示した従来例と大きく異なるのは原料の混合ガスを
反応室３００６に供給するに当たり混合ガスを加熱しつ
つ整流する整流装置３００３の構成である。FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. A major difference from the conventional example shown in FIG. 6 is the configuration of the rectifying device 3003 that rectifies the mixed gas of the raw materials while supplying the mixed gas to the reaction chamber 3006 while heating the mixed gas.
【００９８】整流装置は発熱体としてのヒータ３３０７
と温度センサーとが埋込まれた加熱部材としての加熱整
流板３３０６と、その取付部３３０８とからなり、ガス
は加熱整流板３３０６に配置された小孔を通過する際に
加熱され反応室３００６側へ導入される。加熱整流板は
望ましくは図１０の様に複数枚で構成される。取付部３
３０８は加熱整流板３３０６を機械的に支持すると共に
取付部を通じてのガスの回り込みを遮断し、かつ、図示
されていないが加熱整流板のヒータ３３０７への給電を
行う端子を有する構成である。The rectifier is a heater 3307 as a heating element.
A heating rectifying plate 3306 as a heating member in which a temperature sensor and a temperature sensor are embedded, and an attachment portion 3308 thereof are provided. Be introduced to. The heating rectifying plate is preferably composed of a plurality of sheets as shown in FIG. Mounting part 3
Reference numeral 308 is a structure that mechanically supports the heating rectifying plate 3306, blocks gas from flowing through the attachment portion, and has a terminal (not shown) for supplying power to the heater 3307 of the heating rectifying plate.
【００９９】図１０の４０００が温度制御装置であり、
後述するように整流板にヒータ３３０７と共に設けられ
た温度センサからの出力信号を基にしてヒーターに供給
する電流の量を変えるものである。Reference numeral 4000 in FIG. 10 denotes a temperature control device,
As will be described later, the amount of current supplied to the heater is changed based on an output signal from a temperature sensor provided on the rectifying plate together with the heater 3307.
【０１００】各ヒーター及び温度センサは各整流板毎に
独立して設けられ微調整が独立して行えることが望まし
い。It is desirable that each heater and temperature sensor be independently provided for each straightening plate and that fine adjustment be independently performed.
【０１０１】この加熱整流板３３０６は詳しくは図１１
に示す如く構成されている。すなわち、ボロンナイトラ
イド、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、コージェラ
イト等のセラミック基体３３６１にＣ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａ
ｇ，Ｐｄ等或いはＭｏ，Ｔａ，Ｗ等高融点金属の厚膜が
ヒータ３３０７として形成されており、ヒータ両端には
給電用の端子３３６３が設けられ、図１０の取付部３３
０８内にて接続される。３９９９は基体面の任意の位置
に設けられた温度センサである。セラミック基体３３６
１としては熱伝導率が大きいボロンナイトライトが望ま
しく、また形成されたヒータ３３０７の上層も保護のた
め絶縁性セラミックで覆われている。さらにガス整流の
ための貫通孔３３６２が配置されている。本例では流速
の遅くなる周辺のコンダクタンスを高めるため貫通孔の
寸法に分布をもたせてある。This heating rectifying plate 3306 will be described in detail in FIG.
It is configured as shown in. That is, C, Cu, Ni, A is added to the ceramic base 3361 such as boron nitride, alumina, zirconia, magnesia, cordierite.
A thick film of a high melting point metal such as g, Pd or Mo, Ta, W is formed as the heater 3307, terminals 3363 for power supply are provided at both ends of the heater, and the mounting portion 33 of FIG.
It is connected in 08. Reference numeral 3999 is a temperature sensor provided at an arbitrary position on the surface of the substrate. Ceramic base 336
Boron nitrite having a high thermal conductivity is preferable as No. 1, and the upper layer of the formed heater 3307 is also covered with an insulating ceramic for protection. Further, a through hole 3362 for rectifying the gas is arranged. In this example, in order to increase the conductance in the vicinity where the flow velocity becomes slow, the size of the through holes is distributed.
【０１０２】この加熱整流板を複数枚用いればガス整流
作用を高めるために貫通孔の分布をそれぞれ異なるもの
を使用できる。If a plurality of the heating rectifying plates are used, those having different distribution of the through holes can be used to enhance the gas rectifying action.
【０１０３】また図では角形状のものを示したが、円板
状基体でシンメトリな貫通孔配置にすることも可能であ
る。もちろん、貫通孔近傍を加熱できるものであれば種
々のヒータパターンが考えられる。Further, although a square shape is shown in the drawing, it is also possible to dispose a symmetric through hole in a disk-shaped base body. Of course, various heater patterns are conceivable as long as they can heat the vicinity of the through hole.
【０１０４】４００１は温度センサーの外部端子、４０
０２はヒーターの外部端子であり、これらが温度制御装
置４０００に接続される。Reference numeral 4001 denotes an external terminal of the temperature sensor, 40
Reference numeral 02 denotes an external terminal of the heater, which is connected to the temperature control device 4000.
【０１０５】別の実施例として図１２の様に別のセラミ
ック基体３３６４を重ねヒータ部を完全に内部に埋め込
み上下対称な構成とすることも可能である。As another embodiment, as shown in FIG. 12, it is also possible to stack another ceramic base 3364 and completely bury the heater portion therein to have a vertically symmetrical structure.
【０１０６】このような、本実施例によれば、前出の図
９のＸ印に示されるように均一な面内温度分布を得るこ
とができる。According to the present embodiment as described above, it is possible to obtain a uniform in-plane temperature distribution as shown by the X mark in FIG.
【０１０７】そして整流板の温度均一性が向上し、堆積
される膜質及び膜厚分布が改善される。The temperature uniformity of the current plate is improved, and the quality of the deposited film and the film thickness distribution are improved.
【０１０８】又ガスの加熱温度、流量等最適な条件範囲
が拡大するとともに、再現性が向上し、カバレージの良
い膜ができる。Further, the optimum condition range such as the heating temperature and flow rate of the gas is expanded, the reproducibility is improved, and a film with good coverage can be formed.
【０１０９】加えて加熱整流板を多段構成とし、個別に
温度制御することにより使用する液体原料ガス種や気化
状態等の適応範囲が拡大する。更に液体原料の輸送効率
が増大し膜の堆積速度を向上できる。In addition, the heating rectifying plate has a multi-stage structure, and by individually controlling the temperature, the applicable range of the liquid source gas species to be used, the vaporization state, etc. is expanded. Further, the transport efficiency of the liquid raw material is increased and the deposition rate of the film can be improved.
【０１１０】これらは特に有機金属等の飽和蒸気圧の低
い液体原料を用いる時に効果大である。These are particularly effective when a liquid raw material having a low saturated vapor pressure such as an organic metal is used.
【０１１１】（実施例３）図１３は本実施例３によるＣ
ＶＤ装置のガス供給装置を示す模式図である。(Third Embodiment) FIG. 13 shows C according to the third embodiment.
It is a schematic diagram which shows the gas supply apparatus of a VD apparatus.
【０１１２】３００６は反応室であり、前出の実施例同
様に基板ホルダーや基板加熱用のヒータ等が設けられる
ものである。A reaction chamber 3006 is provided with a substrate holder, a heater for heating the substrate, and the like as in the above-mentioned embodiments.
【０１１３】この反応室３００６には連結管を介して混
合室３１００が設けられており、その下には前述した実
施例同様の整流装置３００３が設けられている。更にそ
の下は加熱ヒーター３１０３が付設された液体状の原料
物質３１０１の収容用の原料タンク３００１になってい
る。原料タンクは石英やフッ素加工された絶縁体からな
る。混合室３１００の反応室側と反対側は連結管を通し
てキャリアガス供給手段に接続されている。このキャリ
アガス供給手段はマスフローコントローラ３２０２、バ
ルブ３２０１及びガスボンベ３２０３を含み、更にヒー
タ３２０４が設けられている。A mixing chamber 3100 is provided in the reaction chamber 3006 via a connecting pipe, and a rectifying device 3003 similar to the above-described embodiment is provided below the mixing chamber 3100. Further below that is a raw material tank 3001 for accommodating a liquid raw material 3101 provided with a heater 3103. The raw material tank is made of quartz or a fluorine-processed insulator. The side opposite to the reaction chamber side of the mixing chamber 3100 is connected to the carrier gas supply means through a connecting pipe. The carrier gas supply means includes a mass flow controller 3202, a valve 3201 and a gas cylinder 3203, and a heater 3204 is further provided.
【０１１４】次にこの装置の動作について説明する。Next, the operation of this device will be described.
【０１１５】原料タンク３００１内の液体状の原料物質
３１０１はヒーター３１０３により加熱され蒸気を発生
する。この時の加熱温度としては、原料物質３１０１が
ほとんど分解せずにできる限り大きな蒸気圧が得られる
ような温度を選択する。ＤＭＡＨの場合は４０℃〜１０
０℃が好ましい。混合室３１００内の圧力は、連結管の
コンダクタンスにより０．５〜２００Ｔｏｒｒ程度にな
るように調整する。一方、原料タンク３００１内は整流
装置３００３の整流板の開孔の大きさと密度を調整して
０．５〜５００Ｔｏｒｒになるようにする。具体的には
タンク３００１内の圧力と原料物質の飽和蒸気圧と同じ
にする。The liquid source material 3101 in the source tank 3001 is heated by the heater 3103 to generate steam. As the heating temperature at this time, a temperature is selected so that a vapor pressure as large as possible can be obtained with almost no decomposition of the raw material 3101. 40 ° C to 10 for DMAH
0 ° C is preferred. The pressure in the mixing chamber 3100 is adjusted to about 0.5 to 200 Torr by the conductance of the connecting pipe. On the other hand, in the raw material tank 3001, the size and density of the holes of the straightening plate of the straightening device 3003 are adjusted so as to be 0.5 to 500 Torr. Specifically, the pressure in the tank 3001 and the saturated vapor pressure of the raw material are made the same.
【０１１６】そして、キャリアガスとしてのＡｒやＮ2
はボンベ３２０３から、ヒーター３２０４にて３０℃〜
１５０℃好ましくは４０℃〜１００℃に調整して、混合
室内に供給する。Then, Ar or N 2 as a carrier gas is used.
From the cylinder 3203, the heater 3204 at 30 ℃ ~
The temperature is adjusted to 150 ° C, preferably 40 ° C to 100 ° C, and the mixture is supplied into the mixing chamber.
【０１１７】そして、気化した原料ガスは前述した実施
例のように整流装置３００３でその温度が精密にコント
ロールされる。整流装置におけるガスの温度は４０℃〜
１００℃より好ましくは６０℃〜１００℃とする。The temperature of the vaporized source gas is precisely controlled by the rectifying device 3003 as in the above-mentioned embodiment. The temperature of the gas in the rectifier is 40 ° C ~
The temperature is preferably 100 ° C, more preferably 60 ° C to 100 ° C.
【０１１８】このような各ヒーターの温度調整を温度制
御装置４０００で行う。とりわけ整流装置３００３とヒ
ータ３１０３の温度をコントロールすることにより、状
態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）を参照して原料ガスの供給量
を高精度に調整することができる。The temperature control of the heaters is performed by the temperature controller 4000. In particular, by controlling the temperatures of the rectifying device 3003 and the heater 3103, the supply amount of the raw material gas can be adjusted with high accuracy by referring to the state equation (PV = nRT).
【０１１９】原料ガスにＤＭＡＨを用いて選択堆積を行
う場合にはキャリアガスとして不活性ガスではなくＨ2
を用いる。When DMAH is used as a source gas for selective deposition, H 2 is used as a carrier gas instead of an inert gas.
To use.
【０１２０】（実施例４）本実施例は原料ガス又は原料
ガスを含む混合ガスを反応室内に供給する部分（ヘッ
ド）を改良したものである。(Embodiment 4) In this embodiment, the portion (head) for supplying the raw material gas or the mixed gas containing the raw material gas into the reaction chamber is improved.
【０１２１】実施例１や実施例３では反応室の側面から
原料ガスを導入しており、実施例２では反応室内の基板
に向けて整流装置から原料ガスを導入していた。In Examples 1 and 3, the source gas was introduced from the side surface of the reaction chamber, and in Example 2, the source gas was introduced from the rectifying device toward the substrate in the reaction chamber.
【０１２２】そこで、本実施例では図１４に示すヘッド
アセンブリを用いて基板表面に垂直にガスを放出するこ
とにより、原料ガスから堆積膜が得られる収率をより一
層高めるものである。Therefore, in this embodiment, the head assembly shown in FIG. 14 is used to discharge the gas perpendicularly to the surface of the substrate to further increase the yield of obtaining the deposited film from the source gas.
【０１２３】図１４に示す通りヘッドアセンブリ３５０
１内には前述した実施例２，３と同様に石英製の整流板
３３０６が３枚設けられている。この板の開孔はそれぞ
れ重ならないようになっており、導入されたガスが矢印
ＡＡで示すように、だ行するような連通路を構成してい
る。As shown in FIG. 14, the head assembly 350.
As in the second and third embodiments described above, three rectifying plates 3306 made of quartz are provided in the unit 1. The apertures of this plate do not overlap with each other, and form a communication passage through which the introduced gas extends as shown by the arrow AA.
【０１２４】本実施例によれば、原料ガスは整流板３３
０６によって温度が一定の保持されしかもヘッドのガス
分散手段としての板３５０３により均一に分散されてヒ
ーター付基板ホルダー３００４上の基板３００５表面に
矢印ＡＢのように到達する。According to this embodiment, the source gas is the rectifying plate 33.
The temperature is kept constant by 06 and is evenly distributed by the plate 3503 as a gas dispersion means of the head, and reaches the surface of the substrate 3005 on the heater-equipped substrate holder 3004 as indicated by an arrow AB.
【０１２５】従って、排気装置３６０５により排気回収
される原料物質の割合が減少するので排気系におけるガ
スの反応を防止する安全装置の構成を小規模なものに簡
略化できる。Therefore, since the ratio of the raw material substances exhausted and recovered by the exhaust device 3605 is reduced, the structure of the safety device for preventing the reaction of gas in the exhaust system can be simplified to a small scale.
【０１２６】又、ヘッドの吹き出し面３５０５と基板ホ
ルダー３００４とが近接する為に堆積用の熱の輻射をヘ
ッド３５０５が受けてヘッドの吹き出し面３５０５が堆
積温度に達して堆積膜が形成されることがその下方には
分散ヘッド３５０２が着脱可能に設けられている。Further, since the head blowing surface 3505 and the substrate holder 3004 are close to each other, the head 3505 receives radiation of heat for deposition and the head blowing surface 3505 reaches the deposition temperature to form a deposited film. A dispersion head 3502 is removably provided below it.
【０１２７】分散ヘッド３５０２は、ヘッドアセンブリ
３５０１と着脱するためのホルダー３５０４と多数の板
部材３５０３とを含む構成である。The dispersion head 3502 has a structure including a holder 3504 for attaching / detaching the head assembly 3501 and a large number of plate members 3503.
【０１２８】このヘッドでは反応室３００６内に供給さ
れてきた原料ガスを効率よく基板３００５上への堆積膜
とするためにヘッド３５０２のガス吹き出し面３５０５
と基板３００５の堆積面との距離を１０ｍｍ以下、好ま
しくは１〜１０ｍｍより好ましくは２〜５ｍｍとする。
又、ホルダー３５０４の厚みＴｈを１〜２０ｍｍより好
ましくは３〜１７ｍｍ程度とする。In this head, in order to efficiently form the source gas supplied into the reaction chamber 3006 into a deposited film on the substrate 3005, the gas blowing surface 3505 of the head 3502.
The distance between the substrate and the deposition surface of the substrate 3005 is 10 mm or less, preferably 1 to 10 mm, more preferably 2 to 5 mm.
Further, the thickness Th of the holder 3504 is set to 1 to 20 mm, preferably 3 to 17 mm.
【０１２９】そして、ヘッド３５０２の板３５０３やホ
ルダー３５０４はステンレススチールやシリコンカーバ
イド製で作製されている。起こるが、ヘッド３５０２が
周知の機械的構成により着脱可能となっている為に、メ
インテナンスが容易になっている。一例を挙げるに、Ｄ
ＭＡＨを原料物質として用いる場合には、ヘッドとして
シリコンカーバイド製のものを用いる。すると堆積工程
をくり返すうちにガス吹き出し面に１０〜１００Å程の
Ａｌが堆積することがある。この場合にヘッド３５０２
を取りはずして、付着したＡｌをエッチング除去すれば
よい。The plate 3503 of the head 3502 and the holder 3504 are made of stainless steel or silicon carbide. However, since the head 3502 can be attached and detached by a known mechanical structure, maintenance is facilitated. For example, D
When MAH is used as the raw material, the head made of silicon carbide is used. Then, as the deposition process is repeated, about 10 to 100Å Al may be deposited on the gas blowing surface. In this case the head 3502
Then, the deposited Al may be removed by etching.
【０１３０】（実施例５）図１６乃至図１８は本発明の
実施例５によるＣＶＤ装置を示す模式図である。(Embodiment 5) FIGS. 16 to 18 are schematic views showing a CVD apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
【０１３１】図１６のＸＸ′線による断面が図１７であ
る。図１７において反応室３００６内には、基板３００
５Ａを矢印ＤＤ方向に往復移動可能な基板ホルダー５０
０１と同様に基板３００５Ｂを矢印ＤＤ方向に移動可能
に保持するホルダー５００２とが中継用の回転体５００
４を間に介して対向配置されている。FIG. 17 is a cross section taken along line XX 'of FIG. In FIG. 17, the substrate 300 is placed in the reaction chamber 3006.
Substrate holder 50 capable of reciprocating 5A in the direction of arrow DD
Similarly to 01, the holder 5002 that holds the substrate 3005B movably in the direction of the arrow DD is the rotary body 500 for relaying.
4 are arranged so as to face each other.
【０１３２】それぞれのホルダー５００１、５００２上
には原料ガスを吹き出すヘッド５００５、５１０５が設
けられており、それぞれ第１ガスヘッド部５００７、５
１０７と第２ガスヘッド部５００６、５１０６とを含ん
でいる。Heads 5005 and 5105 for blowing out the source gas are provided on the holders 5001 and 5002, respectively, and the first gas head portions 5007 and 5105 are provided, respectively.
107 and second gas head portions 5006 and 5106.
【０１３３】例えばＤＭＡＨのような原料ガスは第１ガ
スヘッド部５００７、５１０７にパイプ５０１７を介し
て供給され、水素のような反応ガスはパイプ５０１６を
介して第２ガスヘッド部５００６、５１０６に供給され
る。しかし混合ガスとして反応室内に導入する場合には
ヘッド部及びパイプは単一であってもよい。A source gas such as DMAH is supplied to the first gas head portions 5007 and 5107 through a pipe 5017, and a reaction gas such as hydrogen is supplied to the second gas head portions 5006 and 5106 through a pipe 5016. To be done. However, when the mixed gas is introduced into the reaction chamber, the head portion and the pipe may be single.
【０１３４】次に本ＣＶＤ装置の動作について説明す
る。まず、ホルダー５００１上でヘッド５００５の下を
往復動しながら成膜された基板は、続いて回転体５００
４上に移動される。回転体はモータ５００３により１８
０°回転される。もちろん３６０°や０°でなければ何
度でもよいが好ましくは３０°〜３３０°より好ましく
は３０°〜２１０°である。Next, the operation of the present CVD apparatus will be described. First, the substrate formed on the holder 5001 while reciprocating under the head 5005 is continuously rotated.
Moved up to 4. The rotating body is driven by the motor 5003.
It is rotated 0 °. Of course, it may be repeated as long as it is not 360 ° or 0 °, but is preferably 30 ° to 330 °, more preferably 30 ° to 210 °.
【０１３５】次にホルダー５００２上に移動された後、
再び往復移動しながら成膜が行われる。これらは同一反
応室３００６中において行われる。従って、図１６を参
照するに初期の成膜時の基板の右領域Ａ（５００５Ａ）
は、次の成膜時には左領域（５００５Ｂ）となってい
る。Next, after being moved to the holder 5002,
Film formation is performed while reciprocating again. These are performed in the same reaction chamber 3006. Therefore, referring to FIG. 16, the right region A (5005A) of the substrate during the initial film formation
Is the left region (5005B) at the time of the next film formation.
【０１３６】蒸気圧の低いＤＭＡＨやＴｉＢＡの場合成
膜速度は材料ガスの流量で律速されてしまうので、本実
施例のように２つ又は３つ以上の成膜領域で独立して成
膜されることが望ましい。In the case of DMAH or TiBA having a low vapor pressure, the film formation rate is limited by the flow rate of the material gas, so that film formation is independently performed in two or three or more film formation regions as in this embodiment. Is desirable.
【０１３７】そして基板を移動させる場合にその移動方
向とほぼ平行な膜厚むらが生じる恐れがある。そこで、
本実施例では回転体を有する中継手段により基板を堆積
面内で０°及び３６０°以外の範囲内で回転させて続く
次の成膜を行う為に、安定して均一な膜を得ることがで
きる。Then, when the substrate is moved, there is a possibility that unevenness in film thickness may occur substantially parallel to the moving direction. Therefore,
In this embodiment, the substrate is rotated within the range other than 0 ° and 360 ° within the deposition surface by the relaying means having the rotating body to perform the next film formation, so that a stable and uniform film can be obtained. it can.
【０１３８】図１８は本実施例の変形例であり、６つの
ヘッド（５００５、５１０５、５２０５、５３０５、５
４０５、５５０５）と３つのホルダ（５００１、５００
２、５００３）と２つの回転体（５００４、５０１４）
とからなるものである。FIG. 18 shows a modification of this embodiment, in which six heads (5005, 5105, 5205, 5305, 5) are used.
405, 5505) and three holders (5001, 500
2,5003) and two rotating bodies (5004,5014)
It consists of and.
【０１３９】まず、第１の成膜チャンバＤＣＡ内におい
てヘッド５００５とヘッド５１０５との下をホルダー５
００１によって往復動させながら基板上に成膜を行う。
次に第１の中継チャンバＲＣＡに移動された基板は回転
体５００４により６０°回転させてから次の第２の成膜
チャンバＤＣＢに移動される。ここでも第１成膜チャン
バ内同様に成膜が行われる。その後第２の中継チャンバ
５０１４で更に６０°回転させてから第３の成膜チャン
バＤＣＣに移動させて再度成膜を行う。First, the holder 5 is placed under the head 5005 and the head 5105 in the first film forming chamber DCA.
The film is formed on the substrate while being reciprocated by 001.
Next, the substrate moved to the first relay chamber RCA is rotated by 60 ° by the rotating body 5004 and then moved to the next second film formation chamber DCB. Here, the film formation is performed as in the first film formation chamber. After that, the film is further rotated by 60 ° in the second relay chamber 5014, then moved to the third film formation chamber DCC, and film formation is performed again.
【０１４０】各チャンバは排気装置３６０５により独立
して排気され大気としゃ断可能となっている。又、各チ
ャンバ間にはゲートバルブ（不図示）が設けられてい
て、成膜中の雰囲気をチャンバ毎に独立に保てる。Each chamber is independently evacuated by the exhaust device 3605 and can be shielded from the atmosphere. Further, a gate valve (not shown) is provided between the chambers so that the atmosphere during film formation can be maintained independently for each chamber.
【０１４１】勿論、回転体を含めて、図１６のように共
通のチャンバ内にヘッド及び基板ホルダーを全て配置し
てもよい。Of course, all the heads and substrate holders including the rotating body may be arranged in a common chamber as shown in FIG.
【０１４２】しかしながら、量産効果を高める為には図
１８のようなマルチチャンバ方式とし各成膜チャンバ内
に常に少なくとも１つの基板が配置されるようにして成
膜を行うことが望ましい。However, in order to enhance the effect of mass production, it is desirable to adopt the multi-chamber system as shown in FIG. 18 so that at least one substrate is always arranged in each film forming chamber for film formation.
【０１４３】又、ヘッド５００５他には実施例４のヘッ
ドを採用できるし、又ガス供給装置としては実施例１の
ものが採用できることは言うまでもない。It is needless to say that the head of the fourth embodiment can be adopted in addition to the head 5005, and that of the first embodiment can be adopted as the gas supply device.
【０１４４】本実施例では成膜期間中に基板を回転させ
ることにより規則性のある凹凸のない均一な堆積膜を得
ることができる。In this embodiment, by rotating the substrate during the film formation period, it is possible to obtain a regular deposited film having no irregularities.
【０１４５】（実験例１）実施例１の上記装置を用いて
代表的な堆積条件として水素の流量を５００ｓｃｃｍ、
ＤＭＡＨの流量を５０ｓｃｃｍ反応室圧力を１．２ｔｏ
ｒｒ、基板加熱温度を２７０℃となるように設定し、Ａ
ｌの堆積を行った。その結果、得られた金属膜は平坦
性、膜質に優れたアルミニウム薄膜であった。(Experimental Example 1) Using the apparatus of Example 1, as a typical deposition condition, the flow rate of hydrogen was 500 sccm,
DMAH flow rate 50 sccm Reaction chamber pressure 1.2 to
rr and substrate heating temperature are set to 270 ° C.
l was deposited. As a result, the obtained metal film was an aluminum thin film excellent in flatness and film quality.
【０１４６】（実験例２）実験例１によって得られたＡ
ｌ膜を有する基体上に実施例１と同じ構成のＣＶＤ装置
により酸化シリコン膜を形成した。(Experimental Example 2) A obtained in Experimental Example 1
A silicon oxide film was formed on the substrate having the 1 film by the CVD apparatus having the same configuration as in Example 1.
【０１４７】原料物質としてＴＥＯＳを、反応ガスとし
てオゾン（Ｏ3 ）を用いて厚さ１μｍ程度の酸化シリコ
ン膜を形成した。得られた酸化シリコン膜は段差被覆性
に優れ平坦なものであった。TEOS was used as a raw material and ozone (O 3 ) was used as a reaction gas to form a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm. The obtained silicon oxide film had excellent step coverage and was flat.
【０１４８】（実験例３）以上説明した実施例２による
装置を使用して原料にＴＩＢＡ、キャリアガスにＡｒを
用いアルミニウム薄膜を形成したところ、原料ガスの流
量及びガス導入装置の温度とも膜形成に好適な条件の範
囲が拡がり、再現性も良く原料ガスの良好な供給ができ
た。(Experimental Example 3) When an aluminum thin film was formed by using TIBA as a raw material and Ar as a carrier gas by using the apparatus according to the second embodiment described above, film formation was performed with the flow rate of the raw material gas and the temperature of the gas introducing device. The range of conditions suitable for was widened, the reproducibility was good, and the raw material gas could be well supplied.
【０１４９】また基板上の膜質（表明粗さ、比抵抗等）
の分布も改善された。特に、膜の成長初期における、す
なわちガス導入直後の温度制御が良好に行われるため段
差のある下地上へのＡｌ膜の埋込みが良好になる。The film quality on the substrate (expressed roughness, specific resistance, etc.)
The distribution of was also improved. In particular, since the temperature control at the initial stage of film growth, that is, immediately after the introduction of gas is favorably performed, the Al film can be well embedded on the stepped underlayer.
【０１５０】また従来のガス整流装置では温度分布のた
めに整流装置上への局所的なＡｌ膜の堆積や、生成物の
異常成長等を生じていたが、本例によればガス導入装置
へのそれらの付着は改善されメンテナンス周期を延ばす
ことが可能となった。Further, in the conventional gas rectifier, the local distribution of Al film on the rectifier due to the temperature distribution, the abnormal growth of the product, and the like are generated. Their adhesion was improved and it became possible to extend the maintenance cycle.
【０１５１】（実験例４）また、実施例２の装置を用い
て、原料にジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡ
Ｈ）、キャリアガスとしてＨ2 を使用しアルミニウム薄
膜を形成した。この時ガス導入装置の温度制御は８０℃
に設定し複数の加熱整流板（本例では３枚）各々個別に
行った。すなわち、前述した様に基板ホルダからの輻射
熱の影響を除くためとＤＭＡＨの分解を防止するに充分
な低温制御のためである。この時基板加熱温度は２５０
℃〜３００℃とした。個別制御により比較的低温の１６
０℃前後で分解するＤＭＡＨに対しても１００℃以下で
整流板の温度を制御できる様になり、膜の堆積速度、膜
質の再現性が良好になった。(Experimental Example 4) Using the apparatus of Example 2, dimethyl aluminum hydride (DMA) was used as a raw material.
H) and H 2 was used as a carrier gas to form an aluminum thin film. At this time, the temperature control of the gas introduction device is 80 ° C.
And a plurality of heating straightening plates (three in this example) were individually set. That is, as described above, this is for eliminating the influence of radiant heat from the substrate holder and for controlling the low temperature sufficient to prevent the decomposition of DMAH. At this time, the substrate heating temperature is 250
The temperature was set to ℃ to 300 ℃. Relatively low temperature of 16 by individual control
It became possible to control the temperature of the straightening plate at 100 ° C. or less even for DMAH which decomposes at around 0 ° C., and the deposition rate of the film and the reproducibility of the film quality became good.
【０１５２】（実験例５）さらに、実験例４と同じ装置
において３枚の整流板の中、ガス供給側から基板側へ向
かって１０〜４０℃の温度勾配をもたせる（例えば供給
側６０℃、真中７５℃、基板側９０℃に設定した。）こ
とにより、Ａｌの選択堆積を行った。本例では原料の飽
和蒸気が流れる時に局所的な過冷却状態を生じて、液体
に凝縮する不都合が生ずるのを防止でき、より高効率な
原料の輸送が可能となった。こうして得られた膜の堆積
速度は約１μｍ／分であった。或いはまた、ガス導入装
置の整流板の枚数を増し（５〜６枚）多段構成とし、各
々、個別に温度制御を行うことによりガス導入装置に供
給される原料ガスが過飽和状態であったり、液滴を含む
状態であっても、最終段の加熱整流板を経て反応炉へ供
給されるガスを良好な気化状態にすることも可能とな
る。(Experimental Example 5) Furthermore, in the same apparatus as in Experimental Example 4, a temperature gradient of 10 to 40 ° C. is provided from the gas supply side to the substrate side among the three rectifying plates (for example, the supply side 60 ° C., The central temperature was set to 75 ° C. and the substrate side was set to 90 ° C.) to selectively deposit Al. In this example, when the saturated vapor of the raw material flows, a local supercooling state is generated, and it is possible to prevent the disadvantage of condensing into a liquid, and it is possible to transport the raw material with higher efficiency. The deposition rate of the film thus obtained was about 1 μm / min. Alternatively, the number of rectifying plates of the gas introduction device is increased (5 to 6) to have a multi-stage configuration, and the temperature of each of the flow control plates is individually controlled, so that the source gas supplied to the gas introduction device is in a supersaturated state, Even in the state of containing drops, the gas supplied to the reaction furnace through the final-stage heating rectifying plate can be brought into a good vaporized state.
【０１５３】これによりさらに原料の輸送効率が高めら
れ、膜の堆積速度を向上できる。As a result, the efficiency of transporting the raw material is further increased, and the deposition rate of the film can be improved.
【０１５４】なお、以上の実施例においては熱ＣＶＤ装
置における原料ガスの導入を説明したが、プラズマＣＶ
Ｄ等他のＣＶＤ装置においても、有機金属原料の供給方
法として非常に有用なものである。Although the introduction of the raw material gas into the thermal CVD apparatus has been described in the above embodiments, the plasma CV is used.
It is also very useful as a method for supplying an organic metal raw material in other CVD apparatuses such as D.
【図１】従来のＣＶＤ装置の一例を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional CVD apparatus.
【図２】形成された堆積膜の状態を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of a deposited film formed.
【図３】形成された堆積膜の状態を示す模式図。FIG. 3 is a schematic view showing a state of a deposited film formed.
【図４】原体状の原料物質の一例の温度と蒸気圧の関係
を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the relationship between temperature and vapor pressure of an example of a raw material substance in a conformal state.
【図５】本発明の実施例１によるＣＶＤ装置を示す模式
図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図６】従来のＣＶＤ装置を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional CVD apparatus.
【図７】原料ガスの温度と輸送効率との関係を示すグラ
フ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature of the raw material gas and the transportation efficiency.
【図８】原料ガスの温度と堆積速度の関係を示すグラ
フ。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the temperature of the source gas and the deposition rate.
【図９】整流板の面内位置における原料ガスの温度分布
を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing a temperature distribution of a raw material gas at an in-plane position of a current plate.
【図１０】本発明の実施例２によるＣＶＤ装置を示す模
式図。FIG. 10 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明に用いられる整流板の構成を示す模式
図。FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a current plate used in the present invention.
【図１２】本発明に用いられる整流板の構成を示す模式
図。FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a current plate used in the present invention.
【図１３】本発明の実施例３によるＣＶＤ装置を示す模
式図。FIG. 13 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の実施例４によるＣＶＤ装置を示す模
式図。FIG. 14 is a schematic diagram showing a CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１５】本発明に用いられる着脱式ヘッドを示す模式
図であり、切欠部は説明を容易にする為のものである。FIG. 15 is a schematic view showing a removable head used in the present invention, in which a notch is provided for easy description.
【図１６】本発明の実施例５によるＣＶＤ装置の模式的
上面図。FIG. 16 is a schematic top view of a CVD apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１７】図１６のＸＸ′線による断面図。FIG. 17 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG.
【図１８】実施例５の変形例を説明する為の模式図。FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a modification of the fifth embodiment.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川角 保志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Kawasaku 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (11)
を生成し、ＣＶＤ装置の反応室内に該気体状の原料物質
を供給する原料ガス供給装置において、 該液体状の原料物質を収容する容器と、該容器内の圧力
を減じる減圧手段と、該容器内の該原料物質を加熱する
加熱手段と、を有し、該液体状の原料物質を沸騰させる
ことを特徴とする原料ガス供給装置。1. A raw material gas supply apparatus for producing a gaseous raw material from a liquid raw material and supplying the gaseous raw material into a reaction chamber of a CVD apparatus, wherein the liquid raw material is contained. A raw material gas supply device comprising a container, a decompressing means for reducing the pressure in the container, and a heating means for heating the raw material in the container, and boiling the liquid raw material. ..
段と、該反応室内に基体を保持する基体保持手段と、該
反応室内に気体状原料物質を供給するガス供給手段と、
を具備するデバイス製造装置において、該ガス供給手段
は、液体状の原料物質を収容する容器と、該容器内の圧
力を減じる減圧手段と、該容器内の原料物質を加熱する
加熱手段と、を有し、該液体状の原料物質を沸騰させて
前記気体状原料物質を生成することを特徴とするＣＶＤ
装置。2. A reaction chamber, an exhaust unit for exhausting the reaction chamber, a substrate holding unit for holding a substrate in the reaction chamber, and a gas supply unit for supplying a gaseous raw material into the reaction chamber.
In the device manufacturing apparatus comprising: a gas supply means, a container for containing a liquid raw material, a decompression means for reducing the pressure in the container, and a heating means for heating the raw material in the container. A CVD method for producing the gaseous raw material by boiling the liquid raw material.
apparatus.
請求項２に記載のＣＶＤ装置。3. The CVD apparatus according to claim 2, wherein the raw material is an organometallic compound.
前記基体上に堆積膜を形成するＣＶＤ法。4. Using the CVD apparatus according to claim 2,
A CVD method for forming a deposited film on the substrate.
ムハイドライドを用い、水素と反応させることにより前
記基体の導電性、或は半導体表面上にアルミを主成分と
する金属膜を形成する請求項４に記載のＣＶＤ法。5. The method according to claim 4, wherein an alkylaluminum hydride is used as the raw material and is reacted with hydrogen to form a metal film containing aluminum as a main component on the conductivity of the substrate or on the semiconductor surface. CVD method.
ガスを導入し、該反応室内に載置された基体上に薄膜を
堆積させるＣＶＤ装置において、 前記該原料ガス導入手段は、原料ガスの通過する複数の
貫通孔を有する加熱部材と該加熱部材の温度を制御する
為の温度制御手段と、が付設され、該加熱部材の該複数
の貫通孔近傍に該温度制御手段により制御される発熱体
が配設されている加熱装置を有しており、原料ガスが該
貫通孔を介して該反応室内に導入されることを特徴とす
るＣＶＤ装置。6. A CVD apparatus for introducing a raw material gas into a reaction chamber by the raw material gas introducing means and depositing a thin film on a substrate placed in the reaction chamber, wherein the raw material gas introducing means passes the raw material gas. A heating element having a plurality of through holes and temperature control means for controlling the temperature of the heating member, and the heating element controlled by the temperature control means in the vicinity of the plurality of through holes of the heating member. A CVD apparatus having a heating device in which the raw material gas is introduced into the reaction chamber through the through hole.
求項６に記載のＣＶＤ装置。7. The CVD apparatus according to claim 6, wherein the source gas is an organometallic compound.
前記基体上に堆積膜を形成するＣＶＤ法。8. The CVD apparatus according to claim 6,
A CVD method for forming a deposited film on the substrate.
ムハイドライドを用い、水素と反応させることにより前
記基体の導電性或は半導体表面上にアルミを主成分とす
る金属膜を形成する請求項８に記載のＣＶＤ法。9. The CVD according to claim 8, wherein an alkylaluminum hydride is used as the source gas, and a metal film containing aluminum as a main component is formed on the conductive or semiconductor surface of the substrate by reacting with hydrogen. Law.
に向けて放出するヘッドを有し、該ヘツドのガス放出面
が該基板表面から１０ｍｍ以下の範囲内にあり、該ガス
放出面が着脱可能に保持されていることを特徴とする請
求項６に記載のＣＶＤ装置。10. A head for discharging a source gas toward a substrate arranged in a reaction chamber, wherein the gas discharging surface of the head is within a range of 10 mm or less from the surface of the substrate, and the gas discharging surface is detachable. The CVD apparatus according to claim 6, wherein the CVD apparatus is held so that it can be held.
る手段が設けられており、該成膜領域のうち一方で成膜
を行った基板を０度より大きく３６０度より小さい範囲
内の角度で回転させた後該成膜領域の他方に配置して成
膜することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。11. A means for rotating the substrate is provided between the plurality of film forming regions, and the substrate on which one of the film forming regions is formed has a range of more than 0 degree and less than 360 degree. The CVD apparatus according to claim 1, wherein after being rotated by an angle, the film is formed by arranging the film in the other film forming region.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002171342A Division JP3403194B2 (en) | 1991-12-26 | 2002-06-12 | CVD apparatus and CVD method |
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| JP2014533234A (en) * | 2011-11-10 | 2014-12-11 | サン‐ゴバン、クリストー、エ、デテクトゥールＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｒｉｓｔａｕｘ ＆ Ｄｅｔｅｃｔｅｕｒｓ | System used for forming semiconductor crystal material |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP33880792A patent/JP3352130B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231709A (en) * | 2000-10-23 | 2002-08-16 | Applied Materials Inc | Vaporization of precursor at point of use |
| JP2014533234A (en) * | 2011-11-10 | 2014-12-11 | サン‐ゴバン、クリストー、エ、デテクトゥールＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｒｉｓｔａｕｘ ＆ Ｄｅｔｅｃｔｅｕｒｓ | System used for forming semiconductor crystal material |
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| JP3352130B2 (en) | 2002-12-03 |
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