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Dokumentenidentifikation DE112006000611T5 24.01.2008
Titel Verfahren zum Herstellen eines Films und Filmbildungssystem
Anmelder HORIBA, Ltd., Kyoto, JP;
Horiba Stec Co., Ltd., Kyoto, JP;
The Doshisha, Kyoto, JP
Erfinder Ishida, Kozo, Kyoto, JP;
Tominaga, Koji, Kyoto, JP;
Matsuda, Koichiro, Kyoto, JP;
Shimizu, Tetsuo, Kyoto, JP;
Senda, Jiro, Kyotanabe, Kyoto, JP;
Oshima, Motohiro, Kyotanabe, Kyoto, JP;
Komeda, Akiko, Kyotanabe, Kyoto, JP
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Aktenzeichen 112006000611
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 13.03.2006
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2006/304904
WO-Veröffentlichungsnummer 2006100953
WO-Veröffentlichungsdatum 28.09.2006
Date of publication of WO application in German translation 24.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.01.2008
IPC-Hauptklasse H01L 21/31(2006.01)A, F, I, 20060313, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C23C 16/52(2006.01)A, L, I, 20060313, B, H, DE   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Films und ein Filmbildungssystem, genauer gesagt, ein Verfahren zum Herstellen eines Films und ein Filmbildungssystem unter Verwendung eines Verfahrens mit chemischer Dampfabscheidung (CVD-Verfahren).

HINTERGRUNDBILDENDE TECHNIK

Herkömmlicherweise wird bei einem Filmbildungssystem unter Verwendung des CVD(chemische Dampfabscheidung)-Verfahrens ein flüssiger Vorläufer als Startmaterial kontinuierlich in eine Kammer geliefert, und ein Dünnfilm wird durch eine anfängliche thermische Zersetzung oder eine Oxidationsreaktion auf einem Zielsubstrat, das ein in der Kammer zu bearbeitendes Objekt bildet, kontinuierlich zugeführt.

Wenn jedoch der flüssige Vorläufer kontinuierlich in die Kammer geliefert wird, besteht ein Problem dahingehend, dass Atome oder Moleküle desselben, die sich auf dem Substrat abscheiden, während eines Prozesses gemäß dem CVD-Verfahren nicht vollständig wandern können, was dazu führt, dass es nicht gelingt, einen feineren Dünnfilm herzustellen.

Außerdem wird dann, wenn der flüssige Vorläufer kontinuierlich zugeführt wird, ein Film in einem Zustand erzeugt, bei dem ein Reaktionsnebenproduktmaterial auf dem Substrat nicht vollständig verdampft sondern im Dünnfilm als Verunreinigungssubstanz verbleibt, was zu Einschränkungen beim Herstellen eines Dünnfilms hoher Qualität führt.

Indessen existiert, wie es im Nicht-Patentdokument 1 angegeben ist, ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms durch intermittierendes Einleiten des flüssigen Vorläufers in die Kammer durch Schalten mehrerer Einlassventile unter Verwendung eines digitalen CVD-Verfahrens.

Bei diesem Verfahren muss jedoch, da der nicht zugeführte flüssige Vorläufer weggeworfen werden muss, während flüssiger Vorläufer alternierend zugeführt wird, eine große Menge nicht gebrauchten flüssigen Vorläufers beim Herstellen eines Dünnfilms weggeworfen werden, was die Kosten für den flüssigen Vorläufer erhöht.

Außerdem wird beim Herstellen eines Dünnfilms durch ein Filmbildungssystem unter Verwendung des CVD-Verfahrens, wie im Patentdokument 1 angegeben, die Dicke des abgeschiedenen Films unter Verwendung eines Ellipsometers, eines Fouriertransformations-Infrarotspektrometers (FTIR) oder dergleichen kontinuierlich überwacht.

Wenn jedoch der flüssige Vorläufer kontinuierlich in die Kammer geliefert wird, wird es, da sich die Dicke des abgeschiedenen Films ändert, da die Filmbildung abläuft, während die Dicke des abgeschiedenen Films durch ein Ellipsometer oder ein FTIR gemessen wird, schwierig, den Herstellprozess für einen Film auf Grundlage der gemessenen Dicke des abgeschiedenen Films zu kontrollieren.

  • Nicht-Patentdokument 1: Jpn, JL Appl. Phys., Vol. 32 (1993), S. 4.078-4.081 [Preparation of Tetragonal Perovskite Single Phase PbTiO3 Film Using an Improved Metal-Organic Chemical Vapor Deposition Method Alternately Introducing Pb and Ti Precursors]
  • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2001-332534

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME

Die vorliegend beanspruchte Erfindung versucht, alle Probleme zu lösen, und es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen Dünnfilm von genauer und hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen unter effizienter Nutzung eines flüssigen Vorläufers zu schaffen. Ferner ermöglicht es die Erfindung, einen Dünnfilm hoher Qualität durch genaues Kontrollieren eines Filmbildungsprozesses gemäß dem CVD-Verfahren genau zu kontrollieren.

MAßNAHMEN ZUM LÖSEN DER PROBLEME

Genauer gesagt, ist ein Filmbildungsverfahren gemäß der Erfindung ein Filmbildungsverfahren zum Herstellen eines Films durch direktes Einlassen eines flüssigen Vorläufers durch ein Einlassventil in eine Kammer, in deren Innerem ein Substrat aufgenommen ist, Verdampfen des flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf dem Substrat, und das Folgendes beinhaltet: einen Periodeeinstellschritt zum Einstellen einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode, wie sie für einen Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen des flüssigen Vorläufers auf dem Substrat erforderlich ist und für die Verdampfung eines auf dem Substrat erzeugten Reaktionsnebenproduktmaterials erforderlich ist, und einen Intermittierendes-Zuführen-Schritt, der alternierend über eine Zuführperiode, während der der flüssige Vorläufer durch direktes Einlassen desselben in die Kammer geliefert wird und er verdampft wird und einer Zuführstoppperiode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, versehen ist; und es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführstoppperiode im Intermittierendes-Zuführen-Schritt der Wanderungs-/Verdampfungsperiode entsprechend oder länger als diese eingestellt wird.

Gemäß diesem Verfahren ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm sowie eine Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen zu schaffen. Ferner kann der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden.

Um den Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle vollständig auszuführen und ferner die Verdampfung des Nebenproduktmaterials zu fördern, ist es bevorzugt, dass der flüssige Vorläufer durch mehrmaliges Öffnen/Schließen des Einlassventils mit vorbestimmten Intervallen während der Zuführperiode des Intermittierendes-Zuführen-Schritts in die Kammer geliefert wird.

Ferner ist es, um den Effekt der Erfindung weiter herauszustellen, und um einen Dünnfilm hoher Qualität herzustellen, bevorzugt, dass die Zuführstoppperiode länger als die Zuführperiode ist, während der flüssige Vorläufer in die Kammer geliefert wird. Die Zuführperiode wird auf Grundlage der Substratfläche eines Objekts, auf dem ein Film herzustellen ist, des Drucks, der Temperatur oder des Volumens der Kammer oder des flüssigen Vorläufers bestimmt.

Als konkrete Ausführungsform für die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode kann daran gedacht werden, dass die Zuführstoppperiode ungefähr dem Fünfzigfachen der Zuführperiode entspricht oder noch länger ist.

Um dieses Verfahren zum Herstellen eines Films zu realisieren, ist es möglich, beispielsweise ein Filmbildungssystem zu verwenden, das einen Film durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des flüssigen Vorläufers auf einem Substrat herstellt und das mit Folgendem versehen ist: einer Kammer, in deren Innerem das Substrat aufgenommen wird; einem Einlassventil, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer einlässt; und einer Steuerungseinheit, die alternierend eine Zuführperiode, während der der flüssige Vorläufer direkt in die Kammer eingelassen wird, um ihn in einem verdampften Zustand zuzuführen, und eine Zuführstoppperiode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, einstellt, wobei sie die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode durch periodisches Öffnen und Schließen des Einlassventils, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer zu liefern, kontrolliert; und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinheit die Zuführstoppperiode so kontrolliert, dass sie einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode entspricht, oder länger als diese ist, die für einen Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen des auf dem Substrat abgeschiedenen flüssigen Vorläufers erforderlich ist, und für einen Verdampfen eines auf dem Substrat erzeugten Reaktionsnebenproduktmaterials erforderlich ist. Dieses Filmbildungssystem bildet auch eine Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß dieser Anordnung ist es, da der Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen im abgeschiedenen Dünnfilm und die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen. Ferner kann der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden.

Damit die Atome oder Moleküle vollständig wandern können, und um die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials weiter zu fördern, ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit das Einlassventil während der Zuführperiode mehrmals mit vorbestimmten Intervallen öffnet und schließt, um so den flüssigen Vorläufer in die Kammer zu liefern.

Als eine Ausführungsform zum genauen Kontrollieren der Strömungsrate des eingelassenen flüssigen Vorläufers ist es bevorzugt, dass das Einlassventil ein Elektromagnetventil mit einer Magnetspule und einer Ventilnadel ist, die eine Einlassspitze durch elektromagnetische Induktion der Magnetspule öffnet und schließt.

Außerdem ist es, um die Entstehung eines Sauerstoffdefizits in einem Metalloxidfilm oder eines Stickstoffdefizits in einem Metallnitridfilm zu beschränken, bevorzugt, dass der flüssige Vorläufer ein Lösungsgemisch aus einer Metallverbindung und einer organischen Verbindung mit niedrigem Siedepunkt ist.

Ferner ist ein anderes Verfahren zum Herstellen eines Films gemäß der Erfindung ein Filmbildungsverfahren zum Herstellen eines Films durch direktes Einlassen eines flüssigen Vorläufers durch ein Einlassventil in eine Kammer, in deren Innerem ein Substrat aufgenommen ist, Verdampfen des flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf dem Substrat, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass es alternativ einen alternierend einem Zuführprozess, durch den der flüssige Vorläufer durch direktes Einlassen desselben in die Kammer zugeführt wird und er verdampft wird, und einem Zuführstoppprozess, der keinen flüssigen Vorläufer in die Kammer liefert, aufweist; wobei der auf dem Substrat abgeschiedene Film optisch gemessen wird und der Zuführprozess und/oder der Zuführstoppprozess auf Grundlage des Messergebnisses kontrolliert wird.

Gemäß diesem Verfahren ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm und die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, und die Filmdicke genau kontrolliert werden kann, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen.

Als Verfahren zum optischen Messen des Dünnfilms ist ein Ellipsometrieverfahren mit hoher Messgenauigkeit bevorzugt.

Das Filmbildungsverfahren gemäß der Erfindung kann auch zum Herstellen eines Dickenfilms verwendet werden, jedoch ist es dazu geeignet, einen Dünnfilm hoher Qualität herzustellen, der eine strenge Kontrolle der Filmdicke benötigt, und es kann bevorzugt zum Herstellen eines Films verwendet werden, dessen Dicke beispielsweise 2 nm oder weniger entspricht.

Um dieses Verfahren zum Herstellen eines Films zu realisieren, ist es möglich, beispielsweise ein Filmbildungssystem zu verwenden, bei dem ein Film durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers hergestellt wird, und das mit Folgendem versehen ist: einer Kammer, in deren Innerem das Substrat aufgenommen wird; einem Einlassventil, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer einlässt; einer Messvorrichtung, die den auf dem Substrat abgeschiedenen Film optisch misst; und einer Steuerungseinheit, die alternierend einen Zuführprozess, während dem der flüssige Vorläufer direkt in die Kammer eingelassen wird, um ihn in einem verdampften Zustand zu liefern, und einen Zuführstoppprozess, während dem kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, einstellt, und die den Zuführprozess und den Zuführstoppprozess durch periodisches Öffnen und Schließen des Einlassventils, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer zu liefern, kontrolliert, und die die Messvorrichtung zum Ausführen der Messung während des Zuführstoppprozesses kontrolliert und den Zuführprozess und/oder den Zuführstoppprozess auf Grundlage des Messergebnisses kontrolliert. Dieses Filmbildungssystem bildet ebenfalls eine Ausführungsform der Erfindung.

Als Messvorrichtung kann ein Ellipsometer oder ein FTIR verwendet werden, jedoch ist ein Ellipsometer, das die Filmdicke mit hoher Genauigkeit messen kann, bevorzugt.

Um es dem Filmbildungssystem gemäß der Erfindung zu ermöglichen, die Filmdicke mit hoher Genauigkeit zu kontrollieren, ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit Folgendes aufweist: einen Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil, der Filmbildungsbedingungsinformation und Messbedingungsinformation speichert; einen Messkontrollteil, der Messkontrollinformation zum Kontrollieren jedes Teils der Messvorrichtung auf Grundlage der Messbedingungsinformation ausgibt; einen Messergebnis-Berechnungsteil, der ein Messergebnis für den auf dem Substrat abgeschiedenen Film auf Grundlage der Messbedingungsinformation und des von der Messvorrichtung ausgegebenen Erfassungssignals berechnet und ausgibt; einen Beurteilungsteil, der beurteilt, ob der abgeschiedene Film einer vorbestimmten Filmbildungsbedingung genügt oder nicht, wozu er einen Vergleich zwischen der Filmbildungsbedingungsinformation und dem Messergebnis für den abgeschiedenen Film ausführt, und der Beurteilungsergebnisinformation ausgibt; und einen Filmbildungs-Kontrollteil, der Zuführprozess-Kontrollinformation und/oder Zuführstoppprozess-Kontrollinformation auf Grundlage der Filmbildungsbedingungsinformation und/oder der vom Beurteilungsteil ausgegebenen Beurteilungsergebnisinformation ausgibt, um jeden Teil des Substrats zu kontrollieren.

Das durch den Messergebnis-Berechnungsteil berechnete Messergebnis enthält eine Filmdicke, eine optische Konstante wie den Brechungsindex sowie eine Substanzeigenschaft, und die Zuführperiode-Kontrollinformation und die Zuführstoppperiode-Kontrollinformation, wie sie vom Filmbildungs-Kontrollteil ausgegeben werden, beinhalten den Druck, die Temperatur der Kammer und des flüssigen Vorläufers sowie die Einlassmenge desselben zusätzlich zur Zuführperiode, zur Zuführstoppperiode und dem Zuführzyklus unter Verwendung des Öffnungs-/Schließvorgangs des Einlassventils.

WIRKUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm und die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen. Ferner kann der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden.

Außerdem kann, gemäß der Erfindung, die Filmdicke genau kontrolliert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm eines Filmbildungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der beanspruchten Erfindung.

2 ist eine Schnittansicht eines Einlassventils gemäß der Ausführungsform.

3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Steuern des Einlassventils gemäß der Ausführungsform.

4 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Betriebsablaufs des Filmbildungssystems gemäß der Ausführungsform.

5 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Steuern eines Einlassventils des Filmbildungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

6 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm eines Filmbildungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der beanspruchten Erfindung.

7 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuerungseinheit gemäß der Ausführungsform.

8 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Steuern eines Einlassventils gemäß der Ausführungsform.

9 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Betriebsablaufs des Filmbildungssystems gemäß der Ausführungsform.

10 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Steuern eines Einlassventils eines Filmbildungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

BESTE ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG <Erste Ausführungsform>

Nun wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Ein Filmbildungssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform ist, wie es in der 1 dargestellt ist, ein Filmbildungssystem zum Herstellen eines Films aus Siliciumdioxid (SiO2) auf einem Substrat 2, bei dem es sich um ein zu bearbeitendes Objekt handelt, durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers und durch Abscheiden eines Dünnfilms auf dem Substrat 2. Genauer gesagt, verfügt das Filmbildungssystem 1 über eine Kammer 3, in der das Substrat 2 aufgenommen ist, ein Einlassventil 4, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer 3 einlässt, eine Materialzuführleitung 5, die das Einlassventil 4 mit dem flüssigen Vorläufer versorgt, und eine Steuerungseinheit 11, die später beschrieben wird.

Bei dieser Ausführungsform ist für den flüssigen Vorläufer ein Lösungsgemisch (TEOS/(TEOS+n-C5H12) = 0,5 (Molverhältnis)) verwendet, bei dem beispielsweise Tetraethoxysilan (TEOS: Si(OC2H5)4) als Metallverbindung (metallorganische Verbindung) und beispielsweise n-Pentan (n-C5H12) als organische Verbindung mit niedrigem Siedepunkt (Lösungsmittel) mit einem Molanteil von 0,5 (Molverhältnis) gemischt sind. Der flüssige Vorläufer als Lösungsgemisch aus Tetraethoxysilan (Si(OC2H5)4) und n-Pentan (n-C5H12) wird in einem Behälter 6 aus beispielsweise rostfreiem Stahl aufbewahrt. Der flüssige Vorläufer durchläuft die Materialzuführleitung 5 aufgrund von N2-Druckgas, das in den Behälter 6 gedrückt wird, und er wird durch Druck dem Einlassventil 4 zugeführt und dann durch dieses (Injektor) in die Kammer 3 geliefert. Ferner wird der flüssige Vorläufer verdampft und in die Kammer 3 gefüllt, da beim Einlassen desselben aus dem Einlassventil 4 in die Kammer 3 der Dekompressions(Schnell)siedeeffekt durch Sprühverdampfen auftritt.

Die Kammer 3 nimmt in ihrem Inneren das Substrat 2, das das zu bearbeitende Objekt bildet, durch einen Haltemechanismus auf, und sie verfügt über einen Substratheizer 7 zum Erwärmen des Substrats 2. Die Kammer 3 wird durch eine Vakuumpumpe 8 evakuiert. Außerdem ist auch eine Sauerstoffzuführleitung 9 zum Zuführen von Sauerstoff(O2)gas zum vollständigen Oxidieren des Films aus Siliciumdioxid (SiO2) angebracht. Die Zuführströmungsrate von Sauerstoff(O2)gase in der Sauerstoffzuführleitung 9 wird durch einen Masseflussregler (MFC) 10 gesteuert. Da der Festhaltemechanismus ein allgemein verwendeter Mechanismus ist, werden eine detaillierte Erläuterung und eine Zeichnung weggelassen.

Ferner wird dafür gesorgt, dass der Druck in der Kammer 3 sowohl größer als der Dampfdruck von Tetraethoxysilan (Si(OC2H5)4) vor dem Mischen mit n-Pentan (n-C5H12) und kleiner als der Dampfdruck des Lösungsgemischs nach dem Mischen mit n-Pentan (n-C5H12) ist.

Bei dieser Anordnung ist es, da der Film in einem Zustand hergestellt werden kann, in dem der Druck in der Kammer 3 auf einem Vakuum von niedrigerem Grad gehalten wird, als es dem Druck bei einem herkömmlichen Verfahren entspricht, möglich, die Erzeugung eines Sauerstoffdefizits in einem Metalloxidfilm oder eines Stickstoffdefizits in einem Metallnitridfilm zu beschränken, um dadurch einen Metalloxidfilm oder einen Metallnitridfilm hoher Qualität zu erhalten.

Das Einlassventil 4 lässt das Lösungsgemisch als flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer 3 ein, und es ist an der Oberseite desselben so angeordnet, dass es einer Fläche des Substrats 2 zugewandt ist, auf der der Film auszubilden ist. Das Einlassventil 4 wird durch eine Steuerungseinheit 11 zum Öffnen oder Schließen angesteuert.

Genauer gesagt, verfügt das Einlassventil 4, wie es in der 2 dargestellt ist, über einen Körperteil 41, eine in diesen eingebaute Magnetspule 42 sowie eine Ventilnadel (Ventilkörper) 43, die die Einlassspritze 41a durch elektromagnetische Induktion der Magnetspule 42 öffnet und schließt, wobei die Steuerung durch die Steuerungseinheit 11 erfolgt. Die Umgebung der Zuführspitze 41A des Körperteils 41 wird auf beispielsweise einige Dutzend Grad Celsius erwärmt (einige Grad über der Raumtemperatur). Die 2 zeigt einen Zustand, in dem die Einlassspitze 41A geschlossen ist.

Die Ventilnadel 43 liegt im Innenraum 41B des Körperteils 41, und sie wird durch eine Feder 44 zur Seite der Einlassspitze 41A gedrückt, um diese zu versperren, und im distalen Endabschnitt 43A der Ventilnadel 43 sind ein schirmförmiger Flansch 431 und eine Ringnut 432 ausgebildet.

Da als Einlassventil 4 ein Magnetventil verwendet ist, kann die Strömungsrate (die Zuführmenge) des zugeführten flüssigen Vorläufers mit schnellem Ansprechverhalten genau kontrolliert werden.

Die Steuerungseinheit 11 schließt und öffnet das Einlassventil 4 auf periodische Weise, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer 3 zu liefern, und sie steuert die Einlassspitze 41A dadurch öffnend an, dass die Magnetspule 42 während einer Zuführperiode, die später beschrieben wird, betrieben wird, um eine vorbestimmte Menge an flüssigem Vorläufer intermittierend zuzuführen, wobei der Druck desselben in der Materialzuführleitung 9 unter Verwendung einer Druckmesseinrichtung 14 überwacht wird.

Ein konkretes Verfahren zum Steuern des Einlassventils 4 dient, wie es durch die 3 veranschaulicht ist, dazu, dasselbe so zu kontrollieren, dass es periodisch, genauer gesagt, alternierend, die Zuführperiode als Periode, während der der flüssige Vorläufer direkt zugeführt, verdampft und in die Kammer 3 geliefert wird, und eine Zuführstoppperiode, die eine Periode ist, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer 3 geliefert wird, wiederholt. Außerdem ist die Zuführstoppperiode auf ungefähr das 50-Fache der Zuführperiode oder länger eingestellt. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Zuführperiode 10 [ms], und die Zuführstoppperiode beträgt 990 [ms].

Die Zuführperiode wird beispielsweise auf Grundlage der Fläche des Substrats 2, die das Filmbildungsobjekt bildet, des Drucks, der Temperatur oder des Volumens der Kammer 3 oder des flüssigen Vorläufers eingestellt.

Die Zuführstoppperiode wird entsprechend einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode, die eine Periode ist, die Atome oder Moleküle des während der Zuführperiode in die Kammer 3 gelieferten und auf dem Substrat 2 abgeschiedenen flüssigen Vorläufers benötigen, zu wandern, und die ein auf dem Substrat 2 erzeugtes Reaktionsnebenproduktmaterial zum Verdampfen benötigt, oder länger als diese eingestellt.

Nun wird ein Betriebsablauf des Substrats 1 mit der oben genannten Anordnung unter Bezugnahme auf die 4 erläutert.

Als Erstes wird die Zuführperiode auf Grundlage beispielsweise der Fläche des Substrats 2, die das Filmbildungsobjekt bildet, des Drucks, der Temperatur oder des Volumens der Kammer 3 oder des flüssigen Vorläufers eingestellt (Schritt S1).

Als Nächstes wird die Wanderungs-/Verdampfungsperiode eingestellt, die Atome oder Moleküle des während der Zuführperiode an die Kammer 3 gelieferten und auf dem Substrat 2 abgeschiedenen flüssigen Vorläufers zum Wandern benötigen, und die das auf dem Substrat 2 erzeugte Reaktionsnebenproduktmaterial zum Verdampfen benötigt (Schritt S2).

Dann wird als Zuführstoppperiode eine Periode eingestellt, die der Wanderungs-/Verdampfungsperiode entspricht oder länger ist.

Die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode werden in die Steuerungseinheit 11 eingegeben, und der flüssige Vorläufer wird durch Steuern der Magnetspule 42 auf Grundlage der Zuführperiode und der Zuführstoppperiode intermittierend in die Kammer 3 geliefert (Schritt S4). Der Betrieb des Substrats 1 wird beendet, wenn die Filmbildung abgeschlossen ist, oder der Vorgang der Filmbildung wird fortgesetzt, wenn die Filmbildung nicht abgeschlossen ist (Schritt S5).

Bei dieser Ausführungsform wird die Temperatur des Substrats 2 auf 650°C~700°C eingestellt, und der Druck in der Kammer 3wird auf 2 Torr eingestellt. Außerdem wird die Strömungsrate von Sauerstoff(O2)gas durch den Masseflussregler (MFC) 10 auf 100 ml/Min. eingestellt.

Das Einlassventil 4 wird 500 mal wiederholt mit einem Zyklus von 1 Hz bei einer Zuführperiode von ungefähr 10 [ms] und einer Zuführstoppperiode von 990 [ms] geöffnet/geschlossen.

Bei diesen Bedingungen betrug die Filmdicke eines auf dem Substrat 2 erzeugten Films aus Siliciumdioxid (SiO2) ungefähr 50 nm. Ferner betrug die spezifische Dichte (Dichte) des Films aus Siliciumdioxid (SiO2) 2,17. Dies zeigte, dass die spezifische Dichte des Films aus Siliciumdioxid (SiO2) sehr nahe an der spezifischen Dichte (Dichte) von Quarzglas lag, und der durch das Substrat 1 gemäß dieser Ausführungsform hergestellte Film aus Siliciumdioxid (SiO2) war ein Film mit ziemlich hoher Dichte.

Beim so aufgebauten Substrat 1 ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm, und die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen. Ferner kann der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden. Außerdem können die Kosten des Systems gesenkt werden, da es nicht erforderlich ist, mehrere Einlassventile zu verwenden.

Außerdem ist es beim Abscheiden eines kristallinen Films möglich, einen kristallinen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Gitterfehlern zu erzeugen. Ferner ist, da es möglich ist, einen Film hoher Qualität beim Abscheidungsvorgang zu erzeugen, kein herkömmlicher Nachprozess (wie eine tempernde Wärmebehandlung) erforderlich, oder es ist möglich, die Zeit zum Ausführen des Nachprozesses zu verkürzen, wobei der Arbeitsaufwand gesenkt wird und ein Kostenvorteil hinsichtlich der Anlage und ein Energievorteil für die Umwelt erzielt werden.

<Zweite Ausführungsform>

Nun wird eine zweite Ausführungsform eines Substrats gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert.

Beim Filmbildungssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern des Einlassventils 4 verschieden vom Verfahren bei der ersten Ausführungsform.

Genauer gesagt, steuert beim Substrat 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Steuerungseinheit 11 das Einlassventil 4 in solcher Weise, dass es die Zuführperiode als Periode, während der der flüssige Vorläufer direkt zugeführt, verdampft und in die Kammer 3 geliefert wird, und die Zuführstoppperiode als Periode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer 3 geliefert wird, periodisch, genauer gesagt, alternierend wiederholt, wobei sie ferner das Einlassventil 4 während der Zuführperiode mehrmals mit vorbestimmten Intervallen öffnet und schließt, um den flüssigen Vorläufer in die Kammer 3 zu liefern.

Bei einem konkreten Verfahren zum Steuern des Einlassventils 4, wie es durch die 5 veranschaulicht ist, wird die Zuführperiode auf 18 [ms] eingestellt, und die Zuführstoppperiode wird auf 982 [ms] eingestellt. Dann wird der flüssige Vorläufer während der Zuführperiode dreimal für jeweils 2 [ms] mit Intervallen von 2 [ms] in die Kammer 3 geliefert.

Gemäß dieser Anordnung ist es, da die Wanderung der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm und die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen, und der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm kann vollständig ausgeführt werden, wodurch die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials weiter gefördert wird. Ferner kann der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden und außerdem können, da nicht mehrere Einlassventile 4 erforderlich sind, selbstverständlich die Kosten des Systems gesenkt werden.

<Dritte Ausführungsform>

Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform des Substrats gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert.

Das Substrat 1 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Substrat zum Herstellen eines Films aus Tantalpentoxid (Ta2O5) auf einem Substrat 2, das ein zu bearbeitendes Objekt darstellt, wie es in der 6 dargestellt ist, und ein konkreter Hauptaufbau verfügt über eine Kammer 3, in deren Inneren das Substrats 2 aufgenommen ist, ein Einlassventil 4, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer 3 einlässt, eine Materialzuführleitung 5, die das Einlassventil 4 mit den flüssigen Vorläufer versorgt, eine Steuerungseinheit 11 und ein Ellipsometer 12.

Für den flüssigen Vorläufer bei dieser Ausführungsform ist ein Lösungsgemisch aus Pentaethoxytantal (Ta(OC2H5)5) als organische Tantalverbindung und n-Pentan (n-C5H12) mit einem Mischungsverhältnis von {(Si(OC2H5)4)/(Si(OC2H5)4)+n-C5H12} = 0,2 (Molverhältnis) verwendet. Das Lösungsgemisch aus Pentaethoxytantal (Ta(OC2H5)5) und n-Pentan (n-C5H12) ist in einem Behälter 6 aufgenommen, es läuft aufgrund von N2-Druckgas (Ar-Gas), das in den Behälter 6 gedrückt wird, durch die Vorläuferzuführleitung 5, und es wird durch das Einlassventil 4 in das Innere der Kammer 3 geliefert und dann verdampft und in die Kammer 3 gefüllt.

In der Kammer 3 ist eine Sauerstoffzuführleitung 9 angebracht, um Sauerstoff(O2)gas zum vollständigen Oxidieren des Films aus Tantalpentoxid (Ta2O5) zuzuführen.

Ferner wird der Druck in der Kammer 3 durch eine Vakuumpumpe 8 so eingestellt, dass das Pentaethoxytantal (Ta(OC2H5)5) im in die Kammer 3 eingelassenen Lösungsgemisch verdampft. Genauer gesagt, ist dafür gesorgt, dass der Druck in der Kammer 3 sowohl größer als der Dampfdruck von Pentaethoxytantal (Ta(OC2H5)5) vor dem Mischen mit n-Pentan (n-C5H12) ist, als auch kleiner als der Dampfdruck des Lösungsgemischs aus n-Pentan (n-C5H12) und Pentaethoxytantal (Ta(OC2H5)5). Bei dieser Ausführungsform ist n-Pentan (n-C5H12) als organische Verbindung mit niedrigem Siedepunkt verwendet, jedoch könnte ein anderes Material, beispielsweise ein Alkohol wie Ethanol (C2H5OH) verwendet werden.

Die Steuerungseinheit 11 ist eine sogenannte Informationsverarbeitungseinheit mit einer CPU, einem internen Speicher, einer externen Speichereinheit wie einem HDD sowie einer Eingabeeinrichtung wie einer Maus und einer Tastatur. Die Steuerungseinheit 11 fungiert als Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101, Messsteuerungsteil 102, Messergebnis-Berechnungsteil 103, Beurteilungsteil 104 und Filmbildungs-Kontrollteil 105, wie es in der 7 dargestellt ist, wobei die CPU und ihre Peripherieeinrichtungen auf Grundlage eines Programms arbeiten, das in einem vorbestimmten Bereich des internen Speichers oder der externen Speichereinheit abgespeichert ist. Die Steuerungseinheit 11 kann ein Universalcomputer oder ein spezieller Computer sein.

Der Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101 empfängt Information zu Filmbildungsbedingungen sowie Information zu Messbedingungen, wie sie durch die Eingabeeinrichtung eingegeben werden oder durch diese eingegeben werden und in der externen Speichereinheit abgespeichert werden, und sie speichert dann die Information zu Filmbildungsbedingungen und die Information zu Messbedingungen ab.

Der Messsteuerteil 102 empfängt die Messbedingungeninformation durch Zugreifen auf den Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101, und sie gibt die Messkontrollinformation zum Steuern einer Lichtquelle 131 und eines Erfassungsteils 132 des Ellipsometers 12 auf Grundlage der Messbedingungsinformation aus.

Der Messergebnis-Berechnungsteil 103 empfängt die Messbedingungsinformation durch Zugreifen auf den Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101, er empfängt ein Erfassungssignal vom Erfassungsteil 13 des Ellipsometers 12, er berechnet ein Messergebnis für einen auf dem Substrat 2 abgeschiedenen Film auf Grundlage der Messbedingungsinformation und des Erfassungssignals, und er gibt innerhalb des Messergebnisses Filmdickeninformation aus.

Der Beurteilungsteil 104 empfängt die Filmbildungsbedingungsinformation einschließlich der Filmdicke durch Zugreifen auf den Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101, er empfängt das vom Messergebnis-Berechnungsteil 103 ausgegebene Messergebnis (die Filmdickeninformation), er beurteilt, ob der Film im Herstellungsverlauf einer vorbestimmten Filmbildungsbedingung genügt oder nicht, wozu er einen Vergleich zwischen der Filmbildungsbedingungsinformation und dem Messergebnis ausführt, und er gibt Beurteilungsergebnisinformation aus.

Der Filmbildungs-Kontrollteil 105 empfängt die Filmbildungsbedingungsinformation einschließlich der Filmdicke durch Zugreifen auf den Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101, er empfängt die vom Beurteilungsteil 104 ausgegebene Beurteilungsergebnisinformation, und er gibt Zuführprozess-Kontrollinformation und/oder Zuführstoppprozess-Kontrollinformation aus, um jeden Teil des Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteils 101 einschließlich des Einlassventils 4 auf Grundlage der Beurteilungsergebnisinformation zu steuern.

Das Einlassventil 4 wird entsprechend der Zuführprozess-Kontrollinformation und/oder der Zuführstoppprozess-Kontrollinformation, wie sie durch den Filmbildungs-Kontrollteil 105 ausgegeben werden, gesteuert, und es liefert den flüssigen Vorläufer durch periodisches Öffnen und Schließen intermittierend in die Kammer 3. Das Einlassventil 4 wird durch Ansteuern einer Magnetspule 42 während einer Zuführperiode, die später beschrieben wird, so gesteuert, dass es eine vorbestimmte Menge des flüssigen Vorläufers zuführt, wobei der Druck des flüssigen Vorläufers in der Vorläuferzuführleitung 5 unter Verwendung einer Druckmesseinrichtung 14 überwacht wird, und wobei ein Öffnen der Einlassspitze 41A erfolgt.

Ein konkretes Kontrollverfahren besteht, wie es in der 8 veranschaulicht ist, darin, das Einlassventil 4 so zu steuern, dass der Zuführprozess und der Zuführstoppprozess alternierend wiederholt werden, und bei dieser Ausführungsform beträgt die Zuführperiode 10 [ms], und die Zuführstoppperiode beträgt 990 [ms].

Das Ellipsometer 12 misst die Dicke des Films, wie er auf dem in der Kammer 3 aufgenommenen Substrat 2 abgeschieden wird, und es verfügt über eine Lichtquelle 131 und einen Erfassungsteil 132. Die Lichtquelle 131 und der Erfassungsteil 132 des Ellipsometers 12 sind an einer Seitenfläche der Kammer 3 angeordnet, wobei sie so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle 131 während der Zuführstoppperiode abgestrahltes Licht am Film reflektiert wird, wobei das reflektierte Licht durch den Erfassungsteil 132 erfasst wird.

Die Steuerungseinheit 11 (der Beurteilungsteil 104), wie sie in der 8 dargestellt ist, empfängt während der Zuführstoppperode das Erfassungssignal, sie misst die Filmdicke des auf dem Substrats 2 abgeschiedenen Films, und sie beurteilt, ob die Filmdicke einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht.

Nun wird eine Betriebsweise des Substrats 1 mit dem oben angegebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die 9 erläutert.

Schritte S11~S13 sind dieselben wie die oben angegebenen Schritte S1~S3.

Als Nächstes werden die vorgesehene Filmdicke oder eine optische Konstante, wie der Brechungsindex, zusätzlich zur Zuführperiode und zur Zuführstoppperiode in die Steuerungseinheit 11 eingegeben. Die eingegebene vorgesehene Filmdicke oder die optische Konstante, die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode werden als Filmbildungsbedingungsinformation oder als Messbedingungsinformation im Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil 101 abgespeichert. Der Filmbildungs-Kontrollteil 105 steuert die Magnetspule 42 auf Grundlage der Filmbildungsbedingungsinformation, und er liefert die Flüssigkeit in die Kammer 3 (Schritt S14).

Wenn die Zufuhr des flüssigen Vorläufers gestoppt wird, wird Licht vom Ellipsometer 12, das auf Grundlage der zuvor eingegebenen Messbedingungsinformation durch den Messkontrollteil 102 gesteuert wird, abgestrahlt, und vom abgeschiedenen Film wird ein Erfassungssignal erhalten (Schritt S15). Durch den Messergebnis-Berechnungsteil 103 werden die Filmdicke und/oder die optische Konstante, wie der Brechungsindex, auf Grundlage des vom Erfassungsteil 13 erfassten Erfassungssignals und eines in der Messbedingungsinformation enthaltenen Parameters für die Berechnung berechnet. Die berechnete Filmdicke und/oder die optische Konstante werden an den Beurteilungsteil 104 ausgegeben, und dieser beurteilt, ob die Filmdicke eine vorgesehene (gewünschte) Filmdicke erreicht hat oder nicht. Wenn die berechnete Filmdicke die vorgesehene Filmdicke erreicht hat, gibt der Filmbildungs-Kontrollteil 105 ein Stoppsignal aus, und er beendet den Betrieb des Substrats 1. Wenn die berechnete Filmdicke nicht die vorgesehene Filmbildung erreicht hat, wird die Filmbildung fortgesetzt (Schritt S16).

Bei dieser Ausführungsform ist beispielsweise die Temperatur des Substrats 2 auf 400°C~500°C eingestellt, der Druck in der Kammer 3 ist auf ungefähr 0,1 Torr eingestellt, und die Strömungsrate des Sauerstoff(O2)gases wird auf 500 ml/Min. gehalten.

Beim Substrat 1 mit dem obigen Aufbau ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm oder die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden können, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen.

<Vierte Ausführungsform>

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf Zeichnungen eine vierte Ausführungsform der beanspruchten Erfindung erläutert.

Beim Substrat 1 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich ein Verfahren zum Steuern des Einlassventils 4 vom Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform.

Genauer gesagt, wird beim Substrat 1 gemäß dieser Ausführungsform der flüssige Vorläufer dadurch in die Kammer 3 geliefert, dass beim oben angegebenen Zuführprozess das Einlassventil 4 mit vorbestimmten Intervallen mehrmals geöffnet und geschlossen wird.

Bei einem konkreten Verfahren zum Steuern des Einlassventils 4, wie es durch die 10 veranschaulicht ist, ist die Zuführperiode auf 50 [ms] eingestellt, und die Zuführstoppperiode ist auf 950 [ms] eingestellt. Außerdem wird der flüssige Vorläufer dreimal mit Intervallen von 10 [ms] für jeweils 10 [ms] während der Zuführperiode in die Kammer 3 geliefert.

Gemäß dieser Anordnung kann die zur Filmbildung erforderliche Zeit verkürzt werden, da die Zuführmenge für flüssigen Vorläufer in einem Zyklus zum Dreifachen der Menge bei der dritten Ausführungsform gemacht werden kann. Außerdem ist es, da der Wanderungsvorgang der Atome oder Moleküle im abgeschiedenen Dünnfilm oder die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials weiter gefördert werden kann, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen.

Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die oben angegebene Ausführungsform beschränkt.

Beispielsweise ist bei der ersten Ausführungsform die Zuführperiode auf 10 [ms] eingestellt, und die Zuführstoppperiode ist auf 990 [ms] eingestellt, jedoch ist unter der Bedingung, dass die Zuführperiode der Wanderungs-/Verdampfungsperiode entspricht oder länger ist, anderes akzeptierbar.

Außerdem wird, bei der zweiten Ausführungsform, das Einlassventil 4 so gesteuert, dass es während der Zuführperiode mit Intervallen von 2 [ms] öffnet und schließt, jedoch besteht keine Einschränkung hierauf, sondern das Einlassventil 4 kann so gesteuert werden, dass es mit Intervallen von 3 [ms] öffnet und schließt. Außerdem ist, bei der zweiten Ausführungsform, die Zuführperiode auf 18 [ms] eingestellt, und die Zuführstoppperiode ist auf 982 [ms] eingestellt, jedoch ist unter der Bedingung, dass die Zuführperiode auf die Wanderungs-/Verdampfungsperiode oder länger eingestellt ist, anderes akzeptierbar.

Ferner kann die Zuführperiode des flüssigen Vorläufers in einem ersten Zyklus wie bei der vierten Ausführungsform während eines Anfangsstadiums der Filmbildung auf 50 [ms] eingestellt werden, und die Zuführperiode des flüssigen Vorläufers kann, wie bei der dritten Ausführungsform, auf 10 [ms] verkürzt werden, wenn sich die Filmdicke der vorgesehenen Filmdicke angenähert hat. Wie angegeben, ist es, wenn die Zuführmenge des flüssigen Vorläufers in einem Anfangsstadium der Filmbildung erhöht wird und sie in einem späteren Stadium der Filmbildung verringert wird, möglich, die zur Filmbildung benötigte Zeit zu verkürzen, aber die hohe Genauigkeit beim Kontrollieren der Filmdicke aufrecht zu erhalten.

Bei der dritten und der vierten Ausführungsform wurde ein Verfahren zum Herstellen eines Metalloxidfilms erläutert, jedoch kann die beanspruchte Erfindung auch bei einem Erfindung zum Herstellen eines Metallnitridfilms oder eines Films aus einem Metallnitridoxid angewandt werden. Beim Herstellen dieses Films kann das an die Kammer 3 gelieferte Sauerstoff(O2)gas auf Ammoniakgas oder eine Kombination von Sauerstoff(O2)gas und Ammoniakgas abgeändert werden.

Die Ausführungsform, bei der die Filmbildung ausgeführt wird, während die Filmdicke gemessen wird, wie bei der dritten und der vierten Ausführungsform, ist zum Herstellen eines Films hoher Qualität geeignet. Flüssige Vorläufer, mit denen der Film hoher Qualität aufgebaut wird, sind repräsentativ beispielsweise Metalle wie Hafnium, Aluminium, Titan, Tantal, Barium, Strontium, Bismuth, Blei, Zirkonium, Lithium und Silicium, sowie Oxide oder Nitride des genannten Metalls, und diese Materialien können für einen Verbundfilm geeignet kombiniert werden.

Außerdem kann, während der flüssige Vorläufer intermittierend zugeführt wird, die Zuführstoppperiode in Übereinstimmung mit der Zunahme der Anzahl der Atome oder Moleküle, die sich auf dem Substrat abscheiden, um sicher für die Zeit zu sorgen, die die Atome oder die Moleküle auf dem Substrat zum vollständigen Wandern benötigen, und die das Reaktionsnebenproduktmaterial zum vollständigen Verdampfen benötigt.

Außerdem können Teile oder die Gesamtheit der jeweiligen Ausführungsform oder eine modifizierte Form derselben kombiniert werden, und die beanspruchte Erfindung kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne dass vom Grundgedanken derselben abgewichen würde.

MÖGLICHE INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN

Wie angegeben, ist es gemäß der beanspruchten Erfindung, da der Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen im abgeschiedenen Dünnfilm oder die Verdampfung des Reaktionsnebenproduktmaterials vollständig ausgeführt werden kann, möglich, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen, wobei ferner der flüssige Vorläufer effizient genutzt werden kann. Außerdem kann die Filmdicke genau kontrolliert werden.

ZUSAMMENFASSUNG

Die beanspruchte Erfindung ist ein Filmbildungssystem 1 zum Herstellen eines Films durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf einem Substrat 2, mit einer Kammer 3, in deren Innerem das Substrat 2 aufgenommen wird; einem Einlassventil 4, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer 3 einlässt; und einer Steuerungseinheit 11, die alternierend eine Zuführperiode, während der der flüssige Vorläufer direkt in die Kammer 3 eingelassen wird, um ihn in einem verdampften Zustand zuzuführen, und eine Zuführstoppperiode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer 3 geliefert wird, einstellt, wobei sie die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode durch periodisches Öffnen und Schließen des Einlassventils 4, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer 3 zu liefern, kontrolliert; und es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit 11 die Zuführstoppperiode so kontrolliert, dass sie einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode entspricht, oder länger als diese ist, die für einen Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen des auf dem Substrat 2 abgeschiedenen flüssigen Vorläufers erforderlich ist, und für einen Verdampfen eines auf dem Substrat 2 erzeugten Reaktionsnebenproduktmaterials erforderlich ist. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Dünnfilm hoher Qualität mit weniger Verunreinigungssubstanzen herzustellen.


Anspruch[de]
Filmbildungsverfahren zum Herstellen eines Films durch direktes Einlassen eines flüssigen Vorläufers durch ein Einlassventil in eine Kammer, in deren Innerem ein Substrat aufgenommen ist, Verdampfen des flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf dem Substrat, das Folgendes beinhaltet:

einen Periodeeinstellschritt zum Einstellen einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode, wie sie für einen Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen des flüssigen Vorläufers auf dem Substrat und für die Verdampfung eines auf dem Substrat erzeugten Reaktionsnebenproduktmaterials erforderlich ist, und

einen Intermittierendes-Zuführen-Schritt, der alternierend über eine Zuführperiode, während der der flüssige Vorläufer durch direktes Einlassen desselben in die Kammer geliefert wird und er verdampft wird und einer Zuführstoppperiode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, versehen ist;

wobei die Zuführstoppperiode im Intermittierendes-Zuführen-Schritt der Wanderungs-/Verdampfungsperiode entsprechend oder länger als diese eingestellt wird.
Filmbildungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der flüssige Vorläufer durch mehrmaliges Öffnen/Schließen des Einlassventils mit vorbestimmten Intervallen während der Zuführperiode im Intermittierendes-Zuführen-Schritt in die Kammer geliefert wird. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Zuführstoppperiode länger als die Zuführperiode ist, während der der flüssige Vorläufer in die Kammer geliefert wird. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zuführstoppperiode ungefähr dem Fünfzigfachen der Zuführperiode entspricht oder länger ist. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem die Zuführperiode auf Grundlage der Fläche des Substrats, die das Objekt der Filmbildung ist, bestimmt wird. Filmbildungsverfahren zum Herstellen eines Films durch direktes Einlassen eines flüssigen Vorläufers durch ein Einlassventil in eine Kammer, in deren Innerem ein Substrat aufgenommen ist, Verdampfen des flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf dem Substrat, mit alternierend einem Zuführprozess, durch den der flüssige Vorläufer durch direktes Einlassen desselben in die Kammer zugeführt wird und er verdampft wird, und einem Zuführstoppprozess, der keinen flüssigen Vorläufer in die Kammer liefert; wobei im Zuführstoppprozess der auf dem Substrat abgeschiedene Film optisch gemessen wird und der Zuführprozess und/oder der Zuführstoppprozess auf Grundlage des Messergebnisses kontrolliert wird. Filmbildungsverfahren zum Herstellen eines Films nach Anspruch 6, bei dem der Film durch ein Ellipsometrieverfahren optisch gemessen wird. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem der Film mit einer Dicke von 2 nm oder weniger hergestellt wird. Substrat zum Herstellen eines Films durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf einem Substrat, mit

einer Kammer, in deren Innerem das Substrat aufgenommen wird;

einem Einlassventil, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer einlässt; und

einer Steuerungseinheit, die alternierend eine Zuführperiode, während der der flüssige Vorläufer direkt in die Kammer eingelassen wird, um ihn in einem verdampften Zustand zuzuführen, und eine Zuführstoppperiode, während der kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, einstellt, wobei sie die Zuführperiode und die Zuführstoppperiode durch periodisches Öffnen und Schließen des Einlassventils, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer zu liefern, kontrolliert;

wobei die Steuerungseinheit die Zuführstoppperiode so kontrolliert, dass sie einer Wanderungs-/Verdampfungsperiode entspricht, oder länger als diese ist, die für einen Wanderungsvorgang von Atomen oder Molekülen des auf dem Substrat abgeschiedenen flüssigen Vorläufers erforderlich ist, und für einen Verdampfen eines auf dem Substrat erzeugten Reaktionsnebenproduktmaterials erforderlich ist.
Substrat nach Anspruch 9, bei dem die Steuerungseinheit das Einlassventil während der Zuführperiode mit vorbestimmten Intervallen mehrmals öffnet und schließt, um den flüssigen Vorläufer in die Kammer zu liefern. Substrat nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem das Einlassventil eine Magnetspule und eine Ventilnadel aufweist, die durch elektromagnetische Induktion der Magnetspule eine Einlassspitze öffnet und schließt. Substrat nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem der flüssige Vorläufer ein Lösungsgemisch ist, das aus einer Metallverbindung und einer organischen Verbindung mit niedrigem Siedepunkt besteht. Substrat zum Herstellen eines Films durch Verdampfen eines flüssigen Vorläufers und anschließendes Abscheiden des verdampften flüssigen Vorläufers auf einem Substrat, mit

einer Kammer, in deren Innerem das Substrat aufgenommen wird;

einem Einlassventil, das den flüssigen Vorläufer direkt in die Kammer einlässt;

einer Messvorrichtung, die den auf dem Substrat abgeschiedenen Film optisch misst; und

einer Steuerungseinheit, die alternierend einen Zuführprozess, während dem der flüssige Vorläufer direkt in die Kammer eingelassen wird, um ihn in einem verdampften Zustand zu liefern, und einen Zuführstoppprozess, während dem kein flüssiger Vorläufer in die Kammer geliefert wird, einstellt, und die den Zuführprozess und den Zuführstoppprozess durch periodisches Öffnen und Schließen des Einlassventils, um den flüssigen Vorläufer intermittierend in die Kammer zu liefern, kontrolliert, und die die Messvorrichtung zum Ausführen der Messung während des Zuführstoppprozesses kontrolliert und den Zuführprozess und/oder den Zuführstoppprozess auf Grundlage des Messergebnisses kontrolliert.
Substrat nach Anspruch 13, bei dem die Messvorrichtung ein Ellipsometer ist. Substrat nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem die Steuerungseinheit Folgendes aufweist:

einen Filmbildungs-/Messbedingungseinstellteil, der Filmbildungsbedingungsinformation und Messbedingungsinformation speichert;

einen Messkontrollteil, der Messkontrollinformation zum Kontrollieren jedes Teils der Messvorrichtung auf Grundlage der Messbedingungsinformation ausgibt;

einen Messergebnis-Berechnungsteil, der ein Messergebnis für den auf dem Substrat abgeschiedenen Film auf Grundlage der Messbedingungsinformation und des von der Messvorrichtung ausgegebenen Erfassungssignals berechnet und ausgibt;

einen Beurteilungsteil, der beurteilt, ob der abgeschiedene Film einer vorbestimmten Filmbildungsbedingung genügt oder nicht, wozu er einen Vergleich zwischen der Filmbildungsbedingungsinformation und dem Messergebnis für den abgeschiedenen Film ausführt, und der Beurteilungsergebnisinformation ausgibt; und

einen Filmbildungs-Kontrollteil, der Zuführprozess-Kontrollinformation und/oder Zuführstoppprozess-Kontrollinformation auf Grundlage der Filmbildungsbedingungsinformation und/oder der vom Beurteilungsteil ausgegebenen Beurteilungsergebnisinformation ausgibt, um jeden Teil des Substrats zu kontrollieren.






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