JPH05267182A - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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JPH05267182A
JPH05267182A JP6051392A JP6051392A JPH05267182A JP H05267182 A JPH05267182 A JP H05267182A JP 6051392 A JP6051392 A JP 6051392A JP 6051392 A JP6051392 A JP 6051392A JP H05267182 A JPH05267182 A JP H05267182A
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JP
Japan
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gas
reaction chamber
ring
reaction
substrate
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JP6051392A
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Inventor
Satoshi Nakai
聡 中井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体ないし固体(粉体)の原料を用いてこれ
らの気化ないし昇華したガスをキャリアガスにて反応チ
ャンバへ導入する化学的気相成長装置(CVD装置)に
関し、液化ないし固化し易いガスを反応チャンバへガス
状態を維持して、噴射孔の閉塞を招くことなく供給でき
るようにしたCVD装置を提供する。 【構成】 反応チャンバ1と、基板7を担持する基板加
熱ホルダー2と、中央上方に設けられた反応促進のエネ
ルギー照射装置3〔紫外光ランプ8またはECRプラズ
マ発生装置11〕と、該反応チャンバ1の側壁上部に取
り付けられた円環状管であって、多数の小さい噴射孔を
有するガス噴射リング4と、反応ガスをキャリアガスに
よって反応チャンバ1内に導入するために、ガス噴射リ
ング4に接続された導入管5と、からなるCVD装置に
おいて、導入管5がガス噴射リング4に、リング接線方
向での配列で接続されているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学的気相成長装置
(CVD装置)、より詳しくは、液体ないし固体(粉
体)の原料を用いてこれらの気化ないし昇華したガスを
キャリアガスにて反応チャンバへ導入する化学的気相成
長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】化学的気相成長法(CVD法)を用い
て、金属、半導体および絶縁体の薄膜を形成することが
でき、半導体装置製造においても、W、Si、SiO2など
種々のCVD薄膜が使用されさている。最近では、メモ
リーデバイスのキャパシタの誘電体層に高誘電率性のP
ZT薄膜をCVD法で形成することが提案されているよ
うに、新たな材料のCVD形成が試みられている。この
ような材料(例えば、PZT)をCVD形成するには、
その原料に液体ないし固体を用いて、気化ないし昇華さ
せたガスを反応チャンバに導入する必要がある。これら
の原料はガスから液化ないし固化し易い場合が多く、そ
れを防ぐために、配管(導入管)を高温(所定温度以
上)に保持するようになっている。
【0003】また、新たな材料のCVD形成では、反応
を促進するために、基板を加熱することに加えて、紫外
光照射やECRプラズマを利用しており、ガス導入部は
反応チャンバの側壁周辺からチャンバ中央へ反応ガスを
噴射するようにしてある。例えば、図1および図2に示
すような、紫外光ランプCVD装置があり、この装置
は、排気系に繋がった反応チャンバ1と、該反応チャン
バ1の内部の中央部に基板7を担持する基板加熱ホルダ
ー2と、該反応チャンバ1の中央上方に設けられた反応
促進のエネルギー照射装置3である紫外光ランプ8と、
該反応チャンバ1の内部で側壁上部に取り付けられた環
状管であって、配置された前記基板に向けられた多数の
小さい噴射孔9を有するガス噴射リング4と、液体の気
化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガスによって反
応チャンバ1内に導入するために、ガス噴射リング4に
接続された導入管5と、からなる。反応チャンバ1の上
部は光を通す石英板10で作られている。
【0004】また、図3に示すような、ECRプラズマ
CVD装置があり、この場合には、紫外光ランプの代わ
りにECRプラズマ発生装置11がCVD装置の上部に
取り付けられており、それ以外は紫外光ランプCVD装
置と同じ構造である。このECRプラズマ発生装置11
は、プラズマ発生室12と、それを取り巻くコイル13
と、酸素(O2 )の導入管14と、マイクロ波の導波管
15とからなる。
【0005】この紫外光ランプCVD装置においては、
反応チャンバ1を排気し、ヒーター内蔵の加熱ホルダー
2で搭載した基板7を所定温度まで加熱し、紫外光ラン
プ8を照射した状態で、高温保持された導入管5によっ
て反応ガス(液体原料の気化ガスないし固体原料の昇華
ガス)をキャリアガスと共にガス噴射リング4に導く。
ガス噴射リング4の噴射孔9から反応ガスが中央に配置
された基板7に向けて流されて、基板の熱エネルギーお
よび紫外光のエネルギーによって所定の化学反応を起こ
して、基板7の上に薄膜(例えば、PZT薄膜)を成長
させる(形成する)わけである。また、ECRプラズマ
CVD装置では、紫外光のエネルギーの代わりに酸素プ
ラズマを反応チャンバ1に流して化学反応を起こすわけ
である。
【0006】これらの場合には、ガス噴射リング4の噴
射孔9からガス吹き出しは必ずしも均一にはならず、導
入管5近くの噴射孔9からのガス流量が反対側の噴射孔
9からのガス流量よりもかなり多くなって適切ではな
い。そこで、図4に示すような、ガス噴射リング4の内
部で導入管5の前方位置に分散板18を配置することが
考えられる。このようにすれば、ガス噴射リング4全体
にもっと均一に反応ガスが送られ、ガス吹き出しも均一
化される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図4のようなガス吹き
出しの均一化は、従来のCVD用ガスにおいては十分に
達成されるものであるが、新たなCVD形成で使用され
る反応ガスはこの分散板にて液化ないし固化することが
ある。液化ないし固化が一旦発生すると、どんどん進
み、噴射孔が詰まったり、均一なガス吹き出しとはなら
ない。
【0008】本発明の目的は、液化ないし固化し易いガ
スを反応チャンバへガス状態を維持して、噴射孔の閉塞
を招くことなく供給できるように従来のCVD装置を改
善した装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的が、下記要
素:排気系に繋がった反応チャンバと、該反応チャンバ
の内部の中央部に基板を担持する基板加熱ホルダーと、
該反応チャンバの中央上方に設けられた反応促進のエネ
ルギー照射装置と、該反応チャンバの内部で側壁上部に
取り付けられた円環状管であって、配置された基板に向
けられた多数の小さい噴射孔を有するガス噴射リング
と、液体の気化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガ
スによって反応チャンバ内に導入するために、ガス噴射
リングに接続された導入管と、からなる化学気相成長装
置において、導入管が前記ガス噴射リングに、リング接
線方向での配列で接続されていることを特徴とする化学
気相成長装置によって達成される。
【0010】エネルギー照射装置が紫外光ランプあるい
はECRプラズマ発生装置であることは好ましい。
【0011】
【作用】導入管からのガス流はガス噴射リング(円環状
パイプ)の中にスムーズに入り該リング内をそのまま進
行するので、ガス流が妨げられることはない。従って、
反応ガスを液化ないし固化する要因が従来よりも減っ
て、噴射孔の閉塞は生じないし、噴射孔全体にわたって
ほぼ均一にガスを吹き出すことができる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。本発明にかかる
CVD装置は基本的には上述した従来のCVD装置と同
じ構造を有しており、本発明のポイントは、ガス噴射リ
ングと導入管との接続を、図5に示すように、導入管が
ガス噴射リングの円に対して接線方向で接続されている
ことである。即ち、導入管が従来はガス噴射リングの中
心に向かって配置されていたのに対し、本発明では導入
管はガス噴射リングの接線上に配置されている。
【0013】従って、本発明のCVD装置はその縦断面
が従来CVD装置の縦断面図(図1)と実質的に同じで
あり、装置構成としても先に説明したように、排気系に
繋がった反応チャンバ1と、該反応チャンバ1の内部の
中央部に基板7を担持する基板加熱ホルダー2と、該反
応チャンバ1の中央上方に設けられた反応促進のエネル
ギー照射装置3である紫外光ランプ8と、該反応チャン
バ1の内部で側壁上部に取り付けられた環状管であっ
て、配置された前記基板に向けられた多数の小さい噴射
孔9を有するガス噴射リング4と、液体の気化ガスまた
は固体の昇華ガスをキャリアガスによって反応チャンバ
1内に導入するために、ガス噴射リング4に接続された
導入管5と、からなる。そして、反応チャンバ1の上部
は光を通す石英板10で作られている。
【0014】本発明にかかるCVD装置にて、基板(シ
リコンウエハーの熱酸化膜:SiO2膜)7の上にPZT薄
膜を次のようにして形成した。原料として(1)Pb(DP
M)2(固体)、(2)Zr(DPM)4(固体)および(3)Ti
(i-OC3H7)4(液体)を用意し、それぞれを135℃、1
65℃および30℃に保持して昇華ないし液化し、キャ
リアガスとして窒素(N2)ガスをそれぞれについて20
0ccm 、100ccm および100ccm 流して、反応ガス
としてCVD装置へ導入した。これらガスを搬送する導
入管5はその温度を200℃に維持した。そして、CV
D装置の少し手前にて導入管5に酸素ガス(O2 :1毎
秒1リットル)を入れる。
【0015】CVD装置はその反応チャンバ1の圧力を
2Torrに維持し、基板(シリコンウエハー)7を600
℃に加熱し、反応チャンバ1の上部石英板10を通して
紫外光ランプ8の紫外線を照射した。反応ガスは導入管
5からガス噴射リング4の中へ接線方向からスムーズに
送られ、噴射孔9から基板7へ反応ガスを均一に噴射し
た。基板の熱エネルギーと紫外光の光エネルギーによっ
て化学反応を起こして、PZT薄膜を基板(熱酸化膜)
の上に厚さ1μmで形成した。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るCV
D装置においては、液化ないし固化し易いガスを反応チ
ャンバへガス状態を維持して、噴射孔の閉塞を招くこと
なく、基板に向けてほぼ均一に噴射することができる。
このようにして、あらたな材料のCVD形成が従来と同
様に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の紫外光ランプCVD装置の概略縦断面図
である。
【図2】図1のCVD装置の線II−IIでの概略断面図で
ある。
【図3】従来のECRプラズマCVD装置の概略縦断面
図である。
【図4】従来のCVD装置の分散板付きガス噴射リング
の概略断面図である。
【図5】本発明にかかるCVD装置のガス噴射リングの
概略断面図である。
【符号の説明】
1…反応チャンバ 2…基板加熱ホルダー 3…エネルギー照射装置 4…ガス照射リング 5…導入管 7…基板 8…紫外光ランプ 9…噴射孔 11…ECRプラズマ発生装置 18…分散板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記要素:排気系に繋がった反応チャン
    バ(1)と、 該反応チャンバ(1)の内部の中央部に基板(7)を担
    持する基板加熱ホルダー(2)と、 該反応チャンバ(1)の中央上方に設けられた反応促進
    のエネルギー照射装置(3)と、 該反応チャンバ(1)の内部で側壁上部に取り付けられ
    た円環状管であって、配置された前記基板に向けられた
    多数の小さい噴射孔(9)を有するガス噴射リング
    (4)と、 液体の気化ガスまたは固体の昇華ガスをキャリアガスに
    よって反応チャンバ(1)内に導入するために、前記ガ
    ス噴射リング(4)に接続された導入管(5)と、から
    なる化学気相成長装置において、前記導入管(5)が前
    記ガス噴射リング(4)に、リング接線方向での配列で
    接続されていることを特徴とする化学気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記エネルギー照射装置(3)が紫外光
    ランプ(8)であることを特徴とする請求項1記載の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記エネルギー照射装置(3)がECR
    プラズマ発生装置(11)であることを特徴とする請求
    項1記載の製造方法。
JP6051392A 1992-03-17 1992-03-17 化学気相成長装置 Withdrawn JPH05267182A (ja)

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