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JPH10150030A - Film forming device - Google Patents

Film forming device

Info

Publication number
JPH10150030A
JPH10150030A JP30803296A JP30803296A JPH10150030A JP H10150030 A JPH10150030 A JP H10150030A JP 30803296 A JP30803296 A JP 30803296A JP 30803296 A JP30803296 A JP 30803296A JP H10150030 A JPH10150030 A JP H10150030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
teos
reaction chamber
supply pipe
film forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30803296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hara
優幸 原
Masato Terasaki
昌人 寺崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Priority to JP30803296A priority Critical patent/JPH10150030A/en
Publication of JPH10150030A publication Critical patent/JPH10150030A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the actual flow rate of TEOS gas supplied into a reaction chamber constant by providing a gas confluence part where the TEOS gas and O2 gas are confluent immediately before the reaction chamber in the film forming device, wherein the TEOS gas and O2 gas are supplied into the reaction chamber and a film is formed on a substrate. SOLUTION: A gas confluence part 16, wherein a TEOS-gas supply pipe 5 and an O2 -gas supply pipe 5 are connected and the TEOS gas and the O2 gas are confluent, is provided immediately before a reaction chamber 1, that is to say, immediately before an upper electrode 3. Thus, the gas confluence part 16 is made to approach the upper electrode 3, and the TEOS gas is mixed with the O2 gas at the direct upper part of the upper electrode 3, which is kept at about 80-100 deg.C. Then, as the gas approaches the reaction chamber 1, the pressure in the TEOS supply pipe 5 is decreased. The lower the pressure at the mixing point, the harder the condensation of the TEOS gas becomes to occurr. Thus, the condensation and the formation of a fog state of the TEOS gas at the mixing point and its vicinity with the O2 gas are prevented. The actual flow rate of the TEOS gas supplied between the electrodes 2 and 3 can be controlled at the constant value by an MFC 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に成膜する
成膜装置に係り、特に反応室に供給するTEOSガスの
実流量を安定化したものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on a substrate, and more particularly to an apparatus for stabilizing an actual flow rate of a TEOS gas supplied to a reaction chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程の1つに、基板上に所定
の成膜を行うプラズマCVD(Chemica1 Va
por Deposition)成膜工程がある。これ
は、気密な反応室に基板を装填し、反応室に設けられて
いる1対の電極間に混合ガスを供給しながら高周波電力
を印加してプラズマを発生させ、混合ガス中のガス分子
をプラズマにより分解して化学反応を起こし、基板表面
上に薄膜を形成するものである。通常、成膜は反応室を
一定の圧力に保ちながら行われる。
2. Description of the Related Art One of the semiconductor manufacturing processes is a plasma CVD (Chemica1 Va) for forming a predetermined film on a substrate.
(por Deposition) film forming process. In this method, a substrate is loaded into an airtight reaction chamber, and high-frequency power is applied while supplying a mixed gas between a pair of electrodes provided in the reaction chamber to generate plasma, and gas molecules in the mixed gas are generated. It is decomposed by the plasma to cause a chemical reaction to form a thin film on the substrate surface. Usually, film formation is performed while maintaining the reaction chamber at a constant pressure.

【0003】このようなプラズマCVD成膜工程を行う
装置の1つにTEOS(テトラエトキシシランSi(O
2 5 4 )−SiO2 膜成膜用プラズマCVD装置
があり、混合ガスとしてTEOSとO2 (酸素)との混
合ガスが使用される。常温においてO2 は気相である
が、TEOSは液相である。このため液体TEOSは加
熱後、蒸気圧によりTEOSガスにして利用される。
One of the apparatuses for performing such a plasma CVD film forming process is TEOS (tetraethoxysilane Si (O
There are C 2 H 5) 4) -SiO 2 film forming plasma CVD apparatus, a mixed gas of TEOS and O 2 (oxygen) is used as the mixed gas. At room temperature, O 2 is in the gas phase, while TEOS is in the liquid phase. For this reason, the liquid TEOS is used as TEOS gas by vapor pressure after heating.

【0004】図4に示す従来のプラズマCVD装置は、
反応室1に1対の電極として上電極3と下電極2とを設
け、下電極2上に基板4を配置している。TEOSガス
とO2 ガスとを途中で合流して混合ガスを形成し、この
混合ガスはガス供給管15を通って上電極3に供給さ
れ、上電極3に設けたガス分散穴8より電極2、3間ヘ
と導入される。また、上電極3と下電極2は高周波電源
14に接続され、電極2、3間ヘ導入された混合ガスに
高周波を印可し、プラズマ10を発生させ、基板4上に
SiO2 膜の成膜を行うものである。
A conventional plasma CVD apparatus shown in FIG.
An upper electrode 3 and a lower electrode 2 are provided in a reaction chamber 1 as a pair of electrodes, and a substrate 4 is arranged on the lower electrode 2. The TEOS gas and the O 2 gas are merged on the way to form a mixed gas. The mixed gas is supplied to the upper electrode 3 through the gas supply pipe 15, and the mixed gas is supplied from the gas dispersion hole 8 provided in the upper electrode 3. Is introduced to the third room. The upper electrode 3 and the lower electrode 2 are connected to a high-frequency power source 14 to apply a high frequency to the mixed gas introduced between the electrodes 2 and 3 to generate a plasma 10 and form a SiO 2 film on the substrate 4. Is what you do.

【0005】しかし、現状のTEOS−SiO2 成膜に
おいては、―般的に連続成膜において膜厚の再現性がと
れにくいという問題がある。これは、従来の装置におい
て数十枚の基板を連続でそれぞれ同一の条件にて―定時
間だけ成膜した場合、基板上に形成されたTEOS−S
iO2 膜の厚みにバラツキが発生しているという問題で
ある。このバラツキは、成膜中に電極間に供給されたT
EOSガスの実流量が一定ではないことを示している。
その原因として、TEOSガスの圧力が高いうちにO2
ガスと混合すると、TEOSガスが凝縮し、またはTE
OSガスが霧状の液体TEOSとなり、基板上で未反応
のまま処理されるか、あるいは混合ガスの一部がガス供
給管内部で熱分解し変質するなどの理由が考えられる。
いずれの場合においても、電極間に供給されたTEOS
流量は―定でなく、電極間における混合ガスの部分部分
におけるガス組成(希釈率:O2 ガス流量/TEOSガ
ス流量)が一定でないことを示している。
However, in the current TEOS-SiO 2 film formation, there is a problem that reproducibility of the film thickness is generally difficult to obtain in continuous film formation. This is because, in a conventional apparatus, when several tens of substrates are continuously formed under the same conditions, each for a fixed time, the TEOS-S
This is a problem that the thickness of the iO 2 film varies. This variation is caused by the T supplied between the electrodes during film formation.
This indicates that the actual flow rate of the EOS gas is not constant.
The reason is that while the pressure of TEOS gas is high, O 2
When mixed with the gas, the TEOS gas condenses or
It is considered that the OS gas becomes mist-like liquid TEOS and is processed without being reacted on the substrate, or a part of the mixed gas is thermally decomposed and deteriorated inside the gas supply pipe.
In any case, TEOS supplied between the electrodes
The flow rate is not constant, indicating that the gas composition (dilution ratio: O 2 gas flow rate / TEOS gas flow rate) in the portion of the mixed gas between the electrodes is not constant.

【0006】そこで、上述した問題を解決するために、
特開平8−64541号公報、特開平4−35031号
公報などに記載された方法が提案されている。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem,
The methods described in JP-A-8-64541 and JP-A-4-35031 have been proposed.

【0007】特開平8−64541号公報に記載された
ものは、TEOSガスを反応室側に排出する外管と、O
2 ガスを反応室側に排出するために外管内に同軸的に配
設された内管との二重管で構成して、外管を通じて排出
されるTEOSガスが、内管を通じて排出されるO2
スの粘性によって誘引され、O2 ガスが外管を通じて気
化器側へ逆流するのを防止して、TEOSガスの実流量
を安定化させるようにしたものである。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-64541 discloses an outer tube for discharging TEOS gas to a reaction chamber,
(2) A double tube with an inner tube coaxially disposed in the outer tube for discharging the gas to the reaction chamber side, and TEOS gas discharged through the outer tube is discharged through the inner tube. This is intended to stabilize the actual flow rate of the TEOS gas by preventing the O 2 gas from flowing back to the vaporizer through the outer tube, induced by the viscosity of the two gases.

【0008】また、特開平4−35031号公報に記載
されたものは、さらに進んで外管と内管との最適な寸法
関係を規定することにより、TEOSガスの実流量を安
定化させるようにしたものである。
[0008] Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-35031 discloses a technique for stabilizing the actual flow rate of TEOS gas by further defining the optimum dimensional relationship between the outer tube and the inner tube. It was done.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した2つ
の公報に記載されたいずれの方法においても、成膜中に
電極間に供給されるTEOSの実流量は―定にはなら
ず、基板上に形成されたTEOS−SiO2 膜の厚みに
バラツキが発生するという問題は解決されていない。な
ぜなら、TEOSガスとO2 ガスとの混合を開始した瞬
間に温度あるいは圧力がTEOSガスを凝縮させ易い状
態になる。このためTEOSガスとO2 ガスとを混合し
てから、さらにガス供給管15を通して反応室まで導く
ようにすると、混合地点が処理室から遠くなるため、T
EOSガスの凝縮が促進され、凝縮されたTEOSがガ
ス供給管内部に付着してしまうからである。
However, in any of the methods described in the above two publications, the actual flow rate of TEOS supplied between the electrodes during film formation is not constant, and the actual flow rate of TEOS on the substrate is not fixed. However, the problem that the thickness of the TEOS-SiO 2 film formed in the above-mentioned method varies is not solved. Because, at the moment when the mixing of the TEOS gas and the O 2 gas is started, the temperature or the pressure is in a state where the TEOS gas is easily condensed. For this reason, if the TEOS gas and the O 2 gas are mixed and then guided to the reaction chamber through the gas supply pipe 15, the mixing point becomes far from the processing chamber.
This is because the condensation of the EOS gas is promoted, and the condensed TEOS adheres to the inside of the gas supply pipe.

【0010】これを防ぐためにTEOSガスをさらに加
熱して、温度上昇により蒸気圧を上げるようにする方法
も考えられる、そうするとガス供給管内部でTEOSの
熱分解を引き起こしやすくなるため、この方法は採用で
きない。
In order to prevent this, a method of further heating the TEOS gas to increase the vapor pressure by increasing the temperature may be considered. In this case, thermal decomposition of TEOS is easily caused inside the gas supply pipe. Can not.

【0011】本発明の目的は、TEOSガスとO2 ガス
との混合地点を可及的に反応室に近づけることによっ
て、上述した従来技術の問題点を解消して、反応室に供
給されるTEOSガスの実流量を一定にすることが可能
な成膜装置を提供することにある。また、本発明の目的
は、反応室内における混合ガス組成をより一定に制御す
ることが可能な成膜装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art by making the mixing point of TEOS gas and O 2 gas as close as possible to the reaction chamber, and to solve the above-mentioned problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of keeping the actual flow rate of gas constant. Another object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of controlling the composition of a mixed gas in a reaction chamber more constant.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、反応室にTE
OSガスとO2 ガスとを供給して基板上に成膜する成膜
装置において、反応室の直前にTEOSガスとO2 ガス
とを合流するガス合流部を設けたものである。ここで反
応室の直前とは、筐体である反応室の直前にとどまら
ず、反応室内であって実質的に成膜反応を起こす空間の
直前も含まれる。TEOSガスはTEOSガス供給管を
通って反応室に供給されるが、反応室に近づくにしたが
って圧力は低下していく。したがって、反応室の直前に
TEOSガスとO2 ガスとを合流するガス合流部を設け
るようにすれば、ガス合流部でのTEOSの圧力が低く
なっているため、TEOSが凝縮しにくくなり、TEO
Sガスのまま反応室に供給されるから、反応室に供給さ
れるTEOSの実流量が安定する。
According to the present invention, a reaction chamber is provided with a TE.
In a film forming apparatus for supplying an OS gas and an O 2 gas to form a film on a substrate, a gas converging section for converging a TEOS gas and an O 2 gas is provided immediately before a reaction chamber. Here, the term "immediately before the reaction chamber" includes not only the area immediately before the reaction chamber serving as the housing but also the area immediately before the space where the film formation reaction occurs substantially in the reaction chamber. The TEOS gas is supplied to the reaction chamber through the TEOS gas supply pipe, and the pressure decreases as approaching the reaction chamber. Therefore, if a gas merging portion for merging the TEOS gas and the O 2 gas is provided immediately before the reaction chamber, the TEOS pressure at the gas merging portion is low, so that TEOS is less likely to be condensed and TEO
Since the S gas is supplied to the reaction chamber as it is, the actual flow rate of TEOS supplied to the reaction chamber is stabilized.

【0013】本発明において、TEOSガスとO2 ガス
とを合流するガス合流部の下流に乱流を発生する乱流発
生手段を設けるとよい。反応室の直前にガス合流部を設
けると、混合ガスの組成を均一化するための配管長を確
保しにくくなるが、ガス合流部の下流に乱流発生手段を
設けると、TEOSガスとO2 ガスとの混合が十分に行
なわれるため、配管長を確保しなくてもガス組成を均一
化することができる。
In the present invention, a turbulence generating means for generating a turbulent flow may be provided downstream of the gas merging portion where the TEOS gas and the O 2 gas merge. If a gas merging section is provided immediately before the reaction chamber, it becomes difficult to secure a pipe length for making the composition of the mixed gas uniform, but if a turbulence generating means is provided downstream of the gas merging section, TEOS gas and O 2 Since the mixing with the gas is sufficiently performed, the gas composition can be made uniform without securing the pipe length.

【0014】また、TEOSガスとO2 ガスとを合流す
るガス合流部の直前のTEOSガス供給管に、TEOS
ガスの流量制御を行うマスフローコントローラを設ける
とよい。反応室の近くにマスフローコントローラを設け
ることで、マスフローコントローラの流量制御に必要な
圧力差を確保でき、より大流量のO2 を供給することが
できるようになる。
Further, the TEOS gas supply pipe immediately before the gas merging portion where the TEOS gas and the O 2 gas merge with each other is provided with a TEOS gas.
A mass flow controller for controlling the gas flow rate may be provided. By providing the mass flow controller near the reaction chamber, a pressure difference required for controlling the flow rate of the mass flow controller can be secured, and a larger flow rate of O 2 can be supplied.

【0015】さらに、O2 ガス供給管にO2 ガスを加熱
する加熱手段を設けるとよい。高温になっているTEO
Sガスに室温のO2 ガスを混合するとTEOSガスが凝
縮しやすくなり、それがガス供給管内部に付着するが、
2 ガスを加熱する加熱手段を設けてO2 ガスを加熱す
ると、TEOSガスが凝縮しにくくなり、ガス供給管内
にTEOSが付着しなくなる。
Further, it is preferable to provide a heating means for heating the O 2 gas in the O 2 gas supply pipe. TEO is getting hot
When the room temperature O 2 gas is mixed with the S gas, the TEOS gas is easily condensed and adheres to the inside of the gas supply pipe.
When the heating means for heating the O 2 gas is provided to heat the O 2 gas, the TEOS gas is hardly condensed and TEOS does not adhere to the gas supply pipe.

【0016】そして、TEOSガスとO2 ガスとを合流
するガス合流部において、TEOSガスの流れに対しO
2 ガスを直角に導入するとよい。TEOSガスの流れに
対しO2 ガスが直角に導入されると、必要十分な混合状
態が得られる。
Then, at the gas junction where the TEOS gas and the O 2 gas merge, the flow of the TEOS gas is
Two gases should be introduced at right angles. When the O 2 gas is introduced at right angles to the flow of the TEOS gas, a necessary and sufficient mixed state is obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明の成膜装置に係る実
施の形態を図面を用いて説明する。図1は本実施の形態
に係るプラズマCVD装置の概略説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the film forming apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of a plasma CVD apparatus according to the present embodiment.

【0018】図1において、反応室1の構成は図4と同
じであるため、図4と対応する部分には同一符号を付し
て示す。反応室1に対して、TEOSガスを供給するT
EOSガス供給管5と、O2 ガスを供給するO2 ガス供
給管6とを別個に配設する。
In FIG. 1, since the configuration of the reaction chamber 1 is the same as that of FIG. 4, parts corresponding to those of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. T for supplying TEOS gas to the reaction chamber 1
The EOS gas supply pipe 5, separately disposed and O 2 gas supply pipe 6 for supplying an O 2 gas.

【0019】液体TEOS12は気化器11で加熱して
TEOSガスとする。気化器11は温度80〜100
℃、TEOS蒸気圧30〜90Torrに設定する。気
化器11で発生したTEOSガスはマスフローコントロ
ーラ(MFC)13で流量制御され、80〜100℃に
保温されたTEOSガス供給管5を通り反応室1に供給
される。
The liquid TEOS 12 is heated by the vaporizer 11 to form a TEOS gas. The vaporizer 11 has a temperature of 80-100.
° C and the TEOS vapor pressure are set at 30 to 90 Torr. The flow rate of the TEOS gas generated in the vaporizer 11 is controlled by a mass flow controller (MFC) 13, and is supplied to the reaction chamber 1 through a TEOS gas supply pipe 5 kept at 80 to 100 ° C.

【0020】一方、O2 ガスは途中に設けた加熱手段と
しての熱交換器7により80〜100℃に保温されたO
2 ガス供給管6を通り反応室1に供給される。反応室に
供給するO2 ガスを熱交換器7により加熱するのは、室
温のO2 ガスと80〜100℃に保温されたTEOSガ
スとを混合するとTEOSガスが霧状に凝縮し、ガス供
給管内壁に付着するが、反応室に供給するO2 ガスを加
熱すると、そのようなTEOSの付着がなくなるからで
ある。
On the other hand, the O 2 gas is kept at 80 to 100 ° C. by a heat exchanger 7 as a heating means provided on the way.
2 It is supplied to the reaction chamber 1 through the gas supply pipe 6. The O 2 gas supplied to the reaction chamber is heated by the heat exchanger 7 because when the O 2 gas at room temperature is mixed with the TEOS gas kept at 80 to 100 ° C, the TEOS gas is condensed into a mist and the gas is supplied. The reason is that the O 2 gas supplied to the reaction chamber is adhered to the inner wall of the tube, but such TEOS disappears when the O 2 gas supplied to the reaction chamber is heated.

【0021】反応室1の直前、具体的には上電極3の直
前に、上記TEOSガス供給管5とO2 ガス供給管6と
を接続してTEOSガスとO2 ガスとを合流するガス合
流部16を設ける。このようにガス合流部16を上電極
3に近づけ、TEOSガスを80〜100℃に保温され
た上電極3の直上部でO2 と混合させる。上電極3の直
上部でTEOSガスをO2 と混合するのは、反応室1に
近づくに従いTEOSガス供給管5内の圧力が下がり、
混合地点の圧力が低い程、TEOSガスの凝縮が発生し
にくくなるからである。これによりO2 ガスとの混合地
点およびその周辺でTEOSガスが凝縮したり霧状とな
ることを防ぎ、電極2、3間に供給するTEOSガスの
実流量をMFC13により一定に制御することが可能と
なる。
Immediately before the reaction chamber 1, specifically, immediately before the upper electrode 3, the above-mentioned TEOS gas supply pipe 5 and O 2 gas supply pipe 6 are connected to join the TEOS gas and the O 2 gas. A part 16 is provided. In this way, the gas merging portion 16 is brought close to the upper electrode 3, and the TEOS gas is mixed with O 2 immediately above the upper electrode 3 kept at 80 to 100 ° C. The reason that the TEOS gas is mixed with O 2 immediately above the upper electrode 3 is that the pressure in the TEOS gas supply pipe 5 decreases as approaching the reaction chamber 1,
This is because the lower the pressure at the mixing point, the less the TEOS gas is condensed. This prevents the TEOS gas from condensing or becoming mist at and around the mixing point with the O 2 gas, and the MFC 13 can control the actual flow rate of the TEOS gas supplied between the electrodes 2 and 3 to be constant. Becomes

【0022】ところでTEOSガスとO2 ガスの混合地
点を上電極3に近づけると、混合ガスの組成を均一化し
TEOSガス供給量を安定させるための配管長を確保し
にくくなる。このため本実施の形態では、凝縮を防ぎつ
つ、なおかつ混合を十分に行うために混合地点で乱流を
発生させるようにしている。すなわち、TEOSガスと
2 ガスとのガス合流部16の下流に乱流を発生させる
ための乱流発生手段9を設ける。乱流発生手段9は上電
極3の直上に接続され、この乱流発生手段9及び上電極
3に対してTEOSガス供給管5とO2 ガス供給管6と
は垂直に接続される。乱流発生手段9は、図示例のよう
に螺旋ないし蛇行状のガス配管で構成し、このガス配管
を混合ガスが螺旋または蛇行を描いて通過するようにす
る。これにより混合地点において混合ガスの乱流が発生
し、混合ガスの部分部分でのガス組成が均―化される。
なお、螺旋ないし蛇行状ガス配管のサイズと混合の度合
いは直接関係せず、螺旋、蛇行状配管のサイズは通常の
3/8インチ管以上のサイズであればよい。
By the way, when the mixing point of the TEOS gas and the O 2 gas is brought closer to the upper electrode 3, it becomes difficult to secure a pipe length for making the composition of the mixed gas uniform and stabilizing the supply amount of the TEOS gas. For this reason, in the present embodiment, turbulence is generated at the mixing point to prevent the condensation and to sufficiently perform the mixing. That is, the turbulence generating means 9 for generating a turbulent flow is provided downstream of the gas confluence section 16 of the TEOS gas and the O 2 gas. The turbulence generating means 9 is connected directly above the upper electrode 3, and the TEOS gas supply pipe 5 and the O 2 gas supply pipe 6 are vertically connected to the turbulence generation means 9 and the upper electrode 3. The turbulence generating means 9 is constituted by a spiral or meandering gas pipe as shown in the illustrated example, and the mixed gas passes through the gas pipe in a spiral or meandering manner. As a result, a turbulent flow of the mixed gas is generated at the mixing point, and the gas composition in the portion of the mixed gas is equalized.
The size of the spiral or meandering gas pipe and the degree of mixing are not directly related, and the size of the spiral or meandering pipe may be any size that is equal to or larger than a normal 3/8 inch pipe.

【0023】さて、O2 ガス供給管6に設けた熱交換器
7の効果を確認するために、次のような実験を行なっ
た。図1と同等の装置を用いて、O2 ガス温度を常温の
20℃と高温の100℃のそれぞれにおいて同一の成膜
条件にてTEOS−SiO2 膜を成膜し、プラズマ状態
を表すVpp波形を比較した。その結果を図3に示す。
図3(a)に示すように、O2 温度20℃によるVpp
波形では、成膜開始直後から、ガス混合地点、およびT
EOSガス供給管5においてTEOSガスが凝縮し、T
EOSガスはほとんど流れない。その後、TEOSガス
供給管5は保温されているので凝縮したTEOSは再気
化し供給されはじめている。この状態では、電極2、3
間におけるTEOSガスの実流量は変動しており、プラ
ズマが不安定になっていることがわかる。Vpp波形の
脈動は、電極2、3間に導入された混合ガスの部分部分
におけるガス組成が時間とともに変化するためである。
―方、図3(b)に示すように、O2 温度100℃にお
いては、成膜開始後よりVpp波形に変動はなく、非常
に安定したプラズマ状態であることがわかる。
The following experiment was conducted in order to confirm the effect of the heat exchanger 7 provided on the O 2 gas supply pipe 6. Using a device equivalent to FIG. 1, a TEOS-SiO 2 film was formed under the same film forming conditions at O 2 gas temperature of 20 ° C. at normal temperature and 100 ° C. at high temperature, and a Vpp waveform representing a plasma state. Were compared. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 3A, Vpp at O 2 temperature of 20 ° C.
In the waveform, the gas mixing point and T
TEOS gas is condensed in the EOS gas supply pipe 5 and TOS
EOS gas hardly flows. After that, since the TEOS gas supply pipe 5 is kept warm, the condensed TEOS has begun to be re-vaporized and supplied. In this state, the electrodes 2, 3
It can be seen that the actual flow rate of the TEOS gas during the period fluctuates, and the plasma becomes unstable. The pulsation of the Vpp waveform is because the gas composition in the portion of the mixed gas introduced between the electrodes 2 and 3 changes with time.
On the other hand, as shown in FIG. 3B, at an O 2 temperature of 100 ° C., there is no change in the Vpp waveform from the start of the film formation, and it is understood that the plasma state is very stable.

【0024】次に図2の成膜装置の変形例について説明
する。図1に示した成膜装置では、MFC13が上電極
3から離れた気化器11内にあるため、TEOSガスの
流量をより有効に制御できず、より大流量のO2 ガスの
供給に対応できない。そこで、より大流量のO2 ガスの
供給に対応するための改良を加えている。図2では、M
FC13を上電極3の直上部に移動してTEOSガスの
流量をより有効に制御することによりガス合流部16で
のガス混合を最適化し、図1に比して、より大流量のO
2 を供給することを可能にしている。これは反応室1に
MFC13を近づけることで、O2 ガスの大流量時、T
EOSガスの流量制御に必要な圧力差を確保でき、所定
の圧力においてTEOSガス、O2 ガスの流量が安定す
るまでの調圧時間をより改善できるからである。
Next, a modification of the film forming apparatus shown in FIG. 2 will be described. In the film forming apparatus shown in FIG. 1, since the MFC 13 is in the vaporizer 11 away from the upper electrode 3, the flow rate of the TEOS gas cannot be controlled more effectively, and the supply of the O 2 gas at a larger flow rate cannot be supported. . Therefore, improvements have been made to cope with the supply of a larger flow rate of O 2 gas. In FIG. 2, M
By moving the FC 13 to a position immediately above the upper electrode 3 to more effectively control the flow rate of the TEOS gas, the gas mixing in the gas junction 16 is optimized, and the O.sub.
It is possible to supply two . This is bringing the MFC13 to the reaction chamber 1, when a large flow rate of O 2 gas, T
This is because a pressure difference required for controlling the flow rate of the EOS gas can be secured, and the pressure regulation time until the flow rates of the TEOS gas and the O 2 gas are stabilized at a predetermined pressure can be further improved.

【0025】また、図2に示すように、TEOSガス供
給管5に対してO2 ガス供給管6を直角に接続して、M
FC13を通過したTEOSガスに対しO2 ガスを直角
に導入している。このようにTEOSガスに対しO2
直角に導入すれば、図1のような乱流発生手段9を設け
なくてもよく、必要十分な混合状態が得られるため、構
成の簡略化が図れるという利点がある。なお、図2
(b)に示すTEOSガスに対するO2 ガスの導入角度
θは直角に限定されない。導入角度θは好ましくは30
〜90°の角度であり、さらに好ましくは45〜90°
の角度であり、最も好ましくは90°の角度である。
As shown in FIG. 2, an O 2 gas supply pipe 6 is connected to the TEOS gas supply pipe 5 at a right angle,
O 2 gas is introduced at right angles to the TEOS gas that has passed through the FC 13. If O 2 is introduced at right angles to the TEOS gas in this manner, the turbulence generating means 9 as shown in FIG. 1 does not need to be provided, and a necessary and sufficient mixing state can be obtained, so that the configuration can be simplified. There are advantages. Note that FIG.
The introduction angle θ of the O 2 gas with respect to the TEOS gas shown in (b) is not limited to a right angle. The introduction angle θ is preferably 30
An angle of ~ 90 °, more preferably 45-90 °
And most preferably 90 °.

【0026】なお、上電極3の直上に乱流発生手段9を
設けた図1の実施の形態では、MFC13を気化器11
内に設けるようにしたが、乱流発生手段9を残存させた
まま、図2の実施の形態のように、MFC13を反応室
1側に寄せることも可能である。また、本発明はプラズ
マCVD装置に限定されず、減圧用CVD装置や常圧C
VD装置にも適用できる。
In the embodiment shown in FIG. 1 in which the turbulence generating means 9 is provided immediately above the upper electrode 3, the MFC 13 is
However, the MFC 13 can be moved toward the reaction chamber 1 with the turbulence generating means 9 remaining as in the embodiment of FIG. In addition, the present invention is not limited to a plasma CVD apparatus, but includes a decompression CVD apparatus and a normal pressure C
It can also be applied to VD devices.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、TEOSガスとO2
スを反応室の直前で合流してTEOSガスが凝縮しにく
くなるようにしたので、反応室内に供給されるTEOS
ガスの実流量を―定に制御できる。また、乱流発生手段
によりTEOSガスとO2 ガスを混合することにより、
反応室内における混合ガス組成をより一定に制御でき
る。
According to the present invention, the TEOS gas and the O 2 gas are merged immediately before the reaction chamber so that the TEOS gas is hardly condensed.
The actual flow rate of gas can be controlled constantly. Further, by mixing the TEOS gas and the O 2 gas by the turbulence generating means,
The composition of the mixed gas in the reaction chamber can be controlled more constantly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の成膜装置の実施の形態によるプラズマ
CVD装置の概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a plasma CVD apparatus according to an embodiment of a film forming apparatus of the present invention.

【図2】変形例を示すプラズマCVD装置の概略説明図
であり、(a)は全体図、(b)はガス供給管の部分図
である。
FIGS. 2A and 2B are schematic explanatory views of a plasma CVD apparatus showing a modification, in which FIG. 2A is an overall view and FIG. 2B is a partial view of a gas supply pipe.

【図3】O2 ガス温度とVpp波形の関係を示す図であ
り、(a)はO2 ガス温度20℃の場合、(b)はO2
ガス温度100℃の場合を示す。
[Figure 3] is a diagram showing the relationship between O 2 gas temperature and Vpp waveform, (a) shows the case of O 2 gas temperature 20 ℃, (b) the O 2
The case where the gas temperature is 100 ° C. is shown.

【図4】従来例のプラズマCVD装置の概略説明図であ
る。
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a conventional plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応室 2 下電極 3 上電極 4 基板 5 TEOSガス供給管 6 O2 ガス供給管 7 熱交換器 9 乱流発生手段 10 プラズマ 11 気化器 12 液体TEOS 13 MFC 16 ガス合流部1 reaction chamber 2 lower electrode 3 upper electrode 4 substrate 5 TEOS gas supply pipe 6 O 2 gas supply pipe 7 the heat exchanger 9 the turbulence generating means 10 plasma 11 vaporizer 12 the liquid TEOS 13 MFC 16 gas meeting portion

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】反応室にTEOSガスとO2 ガスとを供給
して基板上にSiO2 膜を成膜する成膜装置において、 反応室の直前にTEOSガスとO2 ガスとを合流するガ
ス合流部を設けたことを特徴とする成膜装置。
In a film forming apparatus for supplying a TEOS gas and an O 2 gas to a reaction chamber to form an SiO 2 film on a substrate, a gas in which the TEOS gas and the O 2 gas are combined immediately before the reaction chamber. A film forming apparatus comprising a junction.
【請求項2】TEOSガスとO2 ガスとを合流するガス
合流部の下流に乱流を発生する乱流発生手段を設けた請
求項1に記載の成膜装置。
2. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a turbulence generating means for generating a turbulent flow downstream of a gas merging portion for merging the TEOS gas and the O 2 gas.
【請求項3】TEOSガスとO2 ガスとを合流するガス
合流部の直前のTEOSガス供給管に、TEOSガスの
流量制御を行うマスフローコントローラを設けた請求項
1または2に記載の成膜装置。
3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a mass flow controller for controlling a flow rate of the TEOS gas is provided in a TEOS gas supply pipe immediately before a gas junction where the TEOS gas and the O 2 gas are merged. .
【請求項4】O2 ガスを加熱する加熱手段をO2 ガス供
給管に設けた請求項1ないし3のいずれかに記載の成膜
装置。
Film forming apparatus according to any one of claims 4] O 2 a heating means for heating the gas claims 1 provided in the O 2 gas supply pipe 3.
【請求項5】TEOSガスとO2 ガスとを合流するガス
合流部において、TEOSガスの流れに対しO2 ガスを
直角に導入するようにした請求項1ないし4のいずれか
に記載の成膜装置。
5. The film formation according to claim 1, wherein the O 2 gas is introduced at a right angle to the flow of the TEOS gas in the gas junction where the TEOS gas and the O 2 gas merge. apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006522495A (en) * 2003-04-07 2006-09-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method and apparatus for depositing silicon oxide on large area substrates
KR20180050367A (en) 2015-10-06 2018-05-14 가부시키가이샤 알박 Mixer, Vacuum Processor

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