JP2007162139A - 成膜装置及びこれに使用する原料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜室に固体または液体原料から発生されたソースガスをキャリアガスにより搬送する原料供給装置を備えた成膜装置は、上記原料供給装置は、上記ソースガスの濃度を測定する濃度測定手段と、上記ソースガスの測定濃度に基づいて、上記ソースガスを搬送中の上記キャリアガスに付加する不活性ガスの流量を増減する不活性ガス質量流量制御手段と、を含み、前記不活性ガス質量流量制御手段は、前記測定濃度が成膜処理に適正な濃度範囲の上限値を上回った場合には前記不活性ガスの流量を増加し、前記測定濃度が前記適正な濃度範囲の下限値を下回った場合には、前記不活性ガスの流量を低減する制御を行い、前記ソースガス濃度の前記適正な濃度範囲からの逸脱を修正することを特徴とする。
【選択図】図4
Description
請求項1に記載したように、
成膜室に固体または液体原料から発生されたソースガスをキャリアガスにより搬送する原料供給装置を備えた成膜装置であって、
上記原料供給装置は、上記ソースガスの濃度を測定する濃度測定手段と、
上記ソースガスの測定濃度に基づいて、上記ソースガスを搬送中の上記キャリアガスに付加する不活性ガスの流量を増減する不活性ガス質量流量制御手段と、を含み、
前記不活性ガス質量流量制御手段は、前記測定濃度が成膜処理に適正な濃度範囲の上限値を上回った場合には前記不活性ガスの流量を増加し、前記測定濃度が前記適正な濃度範囲の下限値を下回った場合には、前記不活性ガスの流量を低減する制御を行い、前記ソースガス濃度の前記適正な濃度範囲からの逸脱を修正することを特徴とする、成膜装置により、または
請求項2に記載したように、
上記濃度測定手段は、上記キャリアガスに上記不活性ガスが付加された後の上記ソースガスの濃度を測定するように配置される、請求項1記載の成膜装置により、または
請求項3に記載したように、
上記濃度測定手段は、成膜前及び/又は成膜時の上記ソースガスの濃度を測定するように配置される、請求項1または2記載の成膜装置により、または
請求項4に記載したように、
上記原料供給装置は、上記不活性ガスが付加された状態の上記キャリアガスが流れる流路を、上記成膜室に通じる第1の流路又は上記成膜室をバイパスする第2の流路に選択的に切り替える切替手段を更に含み、
上記濃度測定手段は、第1の流路又は第2の流路のいずれかに配置される、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の成膜装置により、または
請求項5に記載したように、
上記不活性ガス質量流量制御手段は、上記キャリアガスに付加する不活性ガスの流量を増減すると共に、上記不活性ガスを含む上記キャリアガスの流量が略一定となるように、上記キャリアガスの流量を増減する、請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の成膜装置により、または
請求項6に記載したように、
上記キャリアガス及び上記不活性ガスは、同一の流路から導入され、上記不活性ガスは、上記キャリアガスが上記ソースガスを搬送する前に、別の流路に分流し、上記キャリアガスが上記ソースガスを搬送した後に、該キャリアガスの流路と合流する、請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の成膜装置により、または
請求項7に記載したように、
上記不活性ガス質量流量制御手段は、上記別の流路に分流される流量を制御する、請求項6記載の成膜装置により、または
請求項8に記載したように、
上記ソースガスは、W(CO)6である、請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の成膜装置により、または
請求項9に記載したように、
上記濃度測定手段は、フーリエ変換赤外分光光度計である、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の成膜装置により、または
請求項10に記載したように、
請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の成膜装置が備える原料供給装置により、解決する。
図1は、本発明の第1の実施の形態において使われる処理容器100の構成を概略的に示す断面図である。
図3は、本発明の第2の実施の形態によるMOCVD装置200Aの構成を概略的に示す。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図4は、本発明の第3の実施の形態によるMOCVD装置200Bの構成を概略的に示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図5は、本発明の第4の実施の形態によるMOCVD装置200Cの構成を概略的に示す。
図7は、FTIRによる測定結果として、有機金属ガスW(CO)6(ヘキサカルボニルタングステン)の赤外吸収スペクトル(横軸を波数、縦軸を透過率で表示)を示す。この図7から、有機金属ガスW(CO)6のカルボニル基(=CO)に対応した特性吸収が、波数(cm−1)2900、1900、及び500付近で現れていることがわかる。
W(CO)6を原料とし、アルゴンガスをキャリアガス及び希釈ガスとして用いた。FTIRを第3の実施形態で示した位置(即ち、プリフローラインではなく、成膜装置の手前の位置)に設置し、原料容器の温度を45℃とし、キャリアガス50sccm、希釈ガス10sccmを流通させた。このとき、カルボニル基のピーク強度から換算される吸光度を1330Pa(10Torr)で補正した値は、0.235であった。
W(CO)6を原料とし、熱CVD法によりタングステン膜を成膜した。原料容器10の温度は60℃とした。キャリアガスは、アルゴンガスで流量を300sccmとし、希釈ガスは、アルゴンガスで流量を100sccmとした。
ところで、以上に説明した各実施の形態では、一つのプロセスが開始された後はFTIR40および制御装置201を使って処理容器本体100に供給されるソースガスの濃度が一定に維持されるが、ソースガスの絶対濃度が測定されないため、一連のプロセスを終了した後ガス供給を停止し、その後で次の一連のプロセスを開始するような場合には、プロセス開始後、所望のソースガス濃度が実現するまでに多数のテスト基板を処理して最適の処理条件を探索する必要がある。しかし、このような最適条件の探索は時間がかかり、製造される半導体装置の費用を増大させる。
S=A×Ir×(1/P)×C (1)
の関係が成立すると考えられる。ただしAはセル長に依存する係数である。
S/C=A×Ir×(1/P) (2)
となるが、前記左辺の項S/Cは、前記処理容器100中に導入される混合ガス中におけるソースガスの絶対濃度に他ならない。
同様に、図11のMOCVD装置200Eに示すように、図3のMOCVD装置200Aを元に、圧力計18Aを追加することにより、前記原料供給ライン30中のソースガスの絶対濃度を求めることができる。図11中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図14は、以上の各実施の形態で使われるFTIR40の構成を示す。
12A 質量流量制御装置(MFC)
12B 質量流量制御装置(MFC)
14 ターボ分子ポンプ(TMP)
16 ドライポンプ(DP)
18,18A 圧力計
20 バルブ
21 バルブ
23 バルブ
25 バルブ
26 バルブ
30 原料供給ライン
31 希釈ガスライン
32 排気ライン
33 プリフローライン
35 バイパスライン
40 フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)
40A 非分散型赤外分光光度計(NDIR)
50
100 成膜装置
110 シャワーヘッド
120 処理容器本体
130 載置台
140 ゲートバルブ
200 原料供給装置
201 制御装置
401 ガス通路
401A,401B 光学窓
401C 基台
401a〜401c ミラー
401CA,401CB,401DB ヒータ
401CT,401DT 熱電対
402 検出器
404 光源
Claims (10)
- 成膜室に固体または液体原料から発生されたソースガスをキャリアガスにより搬送する原料供給装置を備えた成膜装置であって、
上記原料供給装置は、上記ソースガスの濃度を測定する濃度測定手段と、
上記ソースガスの測定濃度に基づいて、上記ソースガスを搬送中の上記キャリアガスに付加する不活性ガスの流量を増減する不活性ガス質量流量制御手段と、を含み、
前記不活性ガス質量流量制御手段は、前記測定濃度が成膜処理に適正な濃度範囲の上限値を上回った場合には前記不活性ガスの流量を増加し、前記測定濃度が前記適正な濃度範囲の下限値を下回った場合には、前記不活性ガスの流量を低減する制御を行い、前記ソースガス濃度の前記適正な濃度範囲からの逸脱を修正することを特徴とする、成膜装置。 - 上記濃度測定手段は、上記キャリアガスに上記不活性ガスが付加された後の上記ソースガスの濃度を測定するように配置される、請求項1記載の成膜装置。
- 上記濃度測定手段は、成膜前及び/又は成膜時の上記ソースガスの濃度を測定するように配置される、請求項1または2記載の成膜装置。
- 上記原料供給装置は、上記不活性ガスが付加された状態の上記キャリアガスが流れる流路を、上記成膜室に通じる第1の流路又は上記成膜室をバイパスする第2の流路に選択的に切り替える切替手段を更に含み、
上記濃度測定手段は、第1の流路又は第2の流路のいずれかに配置される、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の成膜装置。 - 上記不活性ガス質量流量制御手段は、上記キャリアガスに付加する不活性ガスの流量を増減すると共に、上記不活性ガスを含む上記キャリアガスの流量が略一定となるように、上記キャリアガスの流量を増減する、請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の成膜装置。
- 上記キャリアガス及び上記不活性ガスは、同一の流路から導入され、上記不活性ガスは、上記キャリアガスが上記ソースガスを搬送する前に、別の流路に分流し、上記キャリアガスが上記ソースガスを搬送した後に、該キャリアガスの流路と合流する、請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の成膜装置。
- 上記不活性ガス質量流量制御手段は、上記別の流路に分流される流量を制御する、請求項6記載の成膜装置。
- 上記ソースガスは、W(CO)6である、請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の成膜装置。
- 上記濃度測定手段は、フーリエ変換赤外分光光度計である、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の成膜装置。
- 請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の成膜装置が備える原料供給装置。
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