溶液气化式CVD装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种溶液气化式ＣＶＤ装置，能够以高精度长时间控制ＣＶＤ用的原料溶液的流量。溶液气化式ＣＶＤ装置所具备的气化器包括：孔口管，在载气中使一种以上的原料溶液被分散为微粒子状或雾状；一种以上的原料溶液用通路２１～２５，以相互隔离的方式供给上述一种以上的原料溶液至上述孔口管；载气用通路３３，以与上述一种以上的原料溶液相互隔离的方式供给上述载气至上述孔口管；气化管１３，使在上述孔口管被分散的上述一种以上的原料溶液气化；细孔，连接上述气化管与上述孔口管，在上述孔口管被分散的上述原料溶液被导入上述气化管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于溶液气化式化学气相沉积装置，特别是有关于可以高精度控制CVD用的原料的流量的溶液气化式CVD装置。
技术介绍
熟知的CVD通过在反应器(reactor)流过气体状的反应材料而引起化学反应，作为在由硅(silicon)等构成的半导体基板上沉积各种组成的薄膜的技术。关于通过CVD形成薄膜，是以必须准备气体状的反应材料作为技术上的前提。然而，通过CVD形成的膜因为膜质和高度落差覆盖性(step coverage)比较良好，希望消除此技术的前提，使CVD适用于各种的半导体组件、半导体集成电路的制造上。例如，说明关于制造高介电常数体内存(高速非挥发性内存)FeRAM-LSI的场合。利用高介电常数体(PZT、SBT等)的分极磁滞(hysteresis)现象，以制作高速非挥发性内存FeRAM的技术，当时由于无法制造出含有Zr、Sr、Bi的气体状反应材料，所以高介电常数体的薄膜无法利用CVD法而是以溶液涂布手法被形成。然而，利用溶液涂布手法形成的高介电常数材料薄膜(400-300nm)的高度落差覆盖性不佳，在薄膜化(150-40nm)的场合，存在穿孔增加而电性绝缘性降低等的问题。在此，为了使被要求断差多、且高介电常数体的薄膜化(100-50nm)的FeRAM-LSI能够实用化，已提出通过CVD形成高品质的高介电常数体薄膜的装置。此装置的构成概略如图15所示。在此装置中，通过使钛、锆石、铅的固体化合物升华而气体化。然而，通过使固体化合物原料升华而气体化的方法存在各种问题。具体而言，由于使固体化合物原料升华时的升华速度缓慢，所以难以增加反应物质的流量，再者，反应物质的流量控制有困难，所以薄膜的沉积速度慢，且再现性不佳。再者，难以将被升华的固体原料使用加热至，例如，250℃的配管，搬运至反应炉。有鉴于上述情形，本专利技术者不通过升华来气体化，而着眼于通过依据溶液气化的CVD而形成高品质的高介电常数体SBT的薄膜。溶液气化式CVD是为将蒸气压低的个体或液体材料溶解于蒸气压高的有机溶媒，通过高温加热的气化器在一瞬间蒸发升华而气体化，并导引至CVD炉，通过高温加热等以产生化学反应，而在基板上沉积薄膜的技术。通过溶液气化式CVD，可使薄膜高速沉积，又，可形成具有优良的高度落差覆盖性、电气特性的高介电常数体的薄膜。作为被使用在溶液气化式CVD的气化器的一例子是在日本特许第3103595号、特表2000-507649公告中揭示。此气化器是在加热的多孔性壁材上使原料化合物溶液气体化。因而，使用蒸发速度慢的原料化合物的话，原料化合物在多孔性壁材上滞留，而慢慢地热分解而气体化，形成新的化合物，而有使多孔性壁材阻塞的情形。又，在此气化器，因为多种原料溶液通过以一定比率被混合，以泵被传送，所以在构造上，多种原料在溶液中反应，形成溶解度小的化合物，形成升华温度高的化合物，而有溶液配管和多孔性壁材等阻塞的情形。又，原料溶液经由细管(外形1/16英吋)而被传送至被加热至高温的气化管内部，在构造上，流过原料溶液的细管被加热至高温。因此，在未流过被加压的溶液的场合，滞留在细管内部的溶液沸腾，而只有溶媒蒸发，且残存的原料化合物阻塞细管。又，在日本特许第3470055号公报中揭示的气化器采用两段喷雾方式，由于溶媒的蒸发量大，有因此而析出的反应原料阻塞喷雾流路和喷雾口的情形。又，气化器的其它例子在日本特开2000-216150号以及日本特开2002-105646号公报中揭示。只是，在这些气化器中，存在并无法安定地形成高品质的SBT薄膜的情形。关于此详细说明如下。在用以形成SBT薄膜的反应物质中，可采用Sr(DPM)2、BiPh3、Ta(OEt)5、Sr2、Bi(OtAm)3、Bi(MMP)3等，特别是使用Sr2+Bi(MMP)3的场合，可以在350℃至420℃的低温下高速沉积(20-100nm/min)，可形成表现良好高度落差涂覆性与良好电性特性的高品质SBT薄膜。但是，Sr2+Bi(MMP)3的溶液在室温下混合的话，Sr2与Bi(MMP)3会反应而被合成为溶解度变小且难以升华的物质，所以流过溶液的流路或气化管的前端阻塞。又，在上述气化器中，在减压环境(约5-30Torr)下的高温气化管上部，将Sr2、Bi(MMP)3以及溶剂(例如，乙基环已烷ECH)与载气(例如氩气、氮气等)喷雾并且雾化。此时，雾的一部分会附着于喷雾口且液化。由于减压环境与高温气化管的辐射热，使附着于此喷雾口的溶液，仅蒸发出溶媒(例如，乙基环己烷ECH)，而使得溶质析出而阻塞住喷雾口。又，因为日本特开2002-105646号公报中揭示的气化器采用比较小型的高温气化箱，雾附着在气化箱的表面，在短时间内进行气体化有困难，而产生不完全的气体化。通过不完全的气体化，产生溶解的固体溶质的析出(微小粒子的形成)，而使形成的薄膜品质低落。又，同样的气化器在日本特许第2767284号公报以及日本特许第3047241号公报中揭示。然而，因为这些气化器以在TEOS等的蒸气压高的液状原料的气化作为目的，并非以使Bi(MMP)3等的固体原料溶液的气体化作为目的。因此，将这些气化器用于溶液气化式CVD的场合，产生因为溶液中的固体原料析出的阻塞，在混合多种溶液时产生配管等的阻塞，被喷雾的雾附着在高温气化器的壁，溶质产生蒸气压低的原料变质等的问题。如上所述，在室温下加热固体的化学原料使其升华气体化，然后将其当作反应气体使用时，存在薄膜沉积速度缓慢，且品质不平均的问题。又，在溶液气化式的场合，虽然沉积速度快，但是在溶液状态下会产生化学反应的现象等，而存在使溶液配管和气化器等阻塞的问题。由于阻塞，只能在短时间内连续地运转CVD装置。
技术实现思路
有鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种溶液气化式CVD装置，能够以高精度长时间控制CVD用的原料溶液的流量。为了达到上述目的，关于本专利技术的第一观点的溶液气化式CVD装置，具备气化器，其包括孔口管，在载气中使一种以上的原料溶液被分散为微粒子状或雾状；一种以上的原料溶液用通路，以相互隔离的方式供给上述一种以上的原料溶液至上述孔口管；载气用通路，以与上述一种以上的原料溶液相互隔离的方式供给上述载气至上述孔口管；气化部，使在上述孔口管被分散的上述一种以上的原料溶液气化；细孔，连接上述气化部与上述孔口管，在上述孔口管被分散的上述原料溶液被导入上述气化部。上述溶液式CVD装置更包括监测机构，监测上述载气的压力；以及洗净机构，对应于上述监测机构的监测结果，洗净该孔口管、该细孔以及该气化部之中至少一者。为了达到上述目的，关于本专利技术的第二观点的溶液气化式CVD装置包括气化器，包括供给被加压的载气的载气用配管、与上述载气用配管的前端连接的孔口管、与上述孔口管的前端连接的细孔、与上述孔口管的侧面连接且以相互隔离的方式供给一种以上的原料溶液的一种以上的原料溶液用配管、与上述细孔的前端连接的气化管、以及具有加热上述气化管的加热装置；反应室，与上述气化管连接；以及真空排气机构，使上述反应室真空排气。在上述孔口管中，混合上述载气和上述一种以上的原料溶液，在该载气中使该一种以上的原料溶液被分散为微粒子状或雾状，该被分散的微粒子状或雾状的原料溶液经由上述细孔被导入于上述汽化管，亦可通过上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶液气化式ＣＶＤ装置，具备气化器，其中上述气化器包括：孔口管，在载气中使一种以上的原料溶液分散为微粒子状或雾状；一个以上的原料溶液用通路，以相互隔离的方式供给上述一种以上的原料溶液至上述孔口管；载气用通路，以与上 述一种以上的原料溶液相互隔离的方式供给上述载气至上述孔口管；气化部，使在上述孔口管被分散的上述一种以上的原料溶液气化；细孔，被连接在上述气化部与上述孔口管，将在上述孔口管被分散的上述原料溶液导入于上述气化部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矢元久良，腰前伸一，
申请(专利权)人：尤泰克株式会社，矢元久良，
类型：发明
国别省市：JP[日本]