(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜蒸着システム及び薄膜蒸着方法を提供する。【解決手段】薄膜蒸着システムは、原料物質を提供する原料物質供給部２１０と、前記原料物質供給部に連結されて、前記原料物質供給部から原料物質を受け取って気化させる気化器２３１が設けられた原料ガス供給部２３０と、前記原料ガス供給部に連結されて、気化された原料物質を受け取って被処理物上に薄膜を蒸着する薄膜蒸着装置１００と、一端が前記気化器に連結されて、前記気化器の内部を排気する気化器排気ユニット３００と、前記気化器排気ユニットに連結されるように設けられて、前記気化器排気ユニットの圧力を調節することによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を制御する圧力調節部３５０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料物質を提供する原料物質供給部と、
前記原料物質供給部に連結されて、前記原料物質供給部から原料物質を受け取って気化させる気化器が設けられた原料ガス供給部と、
前記原料ガス供給部に連結されて、気化された原料物質を受け取って被処理物上に薄膜を蒸着する薄膜蒸着装置と、
一端が前記気化器に連結されて、前記気化器の内部を排気する気化器排気ユニットと、
前記気化器排気ユニットに連結されるように設けられて、前記気化器排気ユニットの圧力を調節することによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を制御する圧力調節部と、
を含む薄膜蒸着システム。
【請求項２】
前記気化器は、原料物質を気化させる内部空間が設けられたボディー、前記ボディーの内部空間の上部に配置され、複数の微細孔を有するフィルター部、及びボディー内に設置されて、内部空間内に供給された原料物質を加熱するヒーターを含む、請求項１に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項３】
前記気化器排気ユニットは、前記気化器の内部空間の下側と連通するように前記気化器のボディーに連結される、請求項１に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項４】
前記圧力調節部は、圧力調節用ガスが貯蔵されたガス貯蔵部、一端が前記気化器排気ユニットに連結され、他端が前記ガス貯蔵部に連結される圧力調節配管を含む、請求項１に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項５】
前記圧力調節用ガスに不活性ガスを使用する、請求項４に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項６】
前記圧力調節部として、排気ポンプの前方において気化器排気ユニットに設置され、前記気化器排気ユニットの開孔率を制御することによって前記気化器排気ユニットの圧力を調節するスロットルバルブを使用する、請求項１に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項７】
原料物質を提供する原料物質供給部と、
前記原料物質供給部から原料物質を受け取って気化させる気化器と、
前記気化器に連結されて、気化された原料物質が被処理物上に蒸着される反応空間を提供するチャンバーと、
前記気化器と前記チャンバー間の連結配管に残留するパーティクルを除去するために前記連結配管にパージガスを供給する第１パージガス供給部と、
前記気化器に連結されて、前記連結配管に供給されたパージガスをポンピングする気化器排気ユニットと、
を含む薄膜蒸着システム。
【請求項８】
前記連結配管に供給されたパージガスは、前記気化器を経て前記気化器排気ユニットによりポンピングされて排気される、請求項７に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項９】
前記連結配管に設置されて、前記パージガスが前記チャンバーに流入することを遮断する遮断バルブをさらに含む、請求項７または８に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項１０】
前記チャンバー中にパージガスを供給して、前記被処理物上に蒸着されなかった原料物質を除去するための第２パージガス供給部をさらに含む、請求項７または８に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項１１】
前記第１パージガス供給部及び前記第２パージガス供給部は、単一部材として統合される、請求項１０に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項１２】
前記気化器は、気化空間を有するハウジングと、前記気化空間の周囲に設置されて原料物質を加熱するヒーター、及び前記気化空間の上部に設置されて、原料物質を霧化させるために複数の微細な孔を有するフィルターを含む、請求項７または８に記載の薄膜蒸着システム。
【請求項１３】
原料物質を気化させる気化器、前記気化器に連結され、被処理物上に薄膜を蒸着する薄膜蒸着装置及び前記気化器に連結されて前記気化器の内部を排気する気化器排気ユニットを用いて薄膜を蒸着する方法であって、
前記気化器により気化された原料物質を薄膜蒸着装置に供給して前記被処理物上に原料物質を吸着させるＡ段階と、
前記被処理物上に吸着されなかった原料物質をパージするＢ段階と、
前記被処理物上に反応ガスを噴射し、前記原料物質と反応ガスとを反応させて薄膜を形成するＣ段階と、
前記薄膜蒸着装置の内部に残留する反応副産物及び未反応物質をパージするＤ段階と、
を含み、
前記Ｄ段階で前記気化器と連通している気化器排気ユニットの圧力を高める薄膜蒸着方法。
【請求項１４】
前記Ａ段階で、気相の原料物質が貯留されている気化器に対してキャリアガス供給部でキャリアガスの密度を増加させて、前記気相の原料物質をチャンバー中に供給する、請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１５】
前記Ａ段階で、前記チャンバーと前記気化器間のバルブが開き、前記気化器中の気相の原料物質が前記チャンバー中に全て供給される、請求項１４に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１６】
前記Ｄ段階でのみ前記気化器に前記気相の原料物質を供給する、請求項１４に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１７】
前記Ｄ段階は、前記気化器中に前記気相の原料物質を供給しないＤ１段階と、前記キャリアガスが貯留されている気化器中に前記気相の原料物質を供給し、前記気化器中の気相の原料物質を気化させるＤ２段階と、からなる、請求項１４に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１８】
前記薄膜蒸着装置の内部に残留する反応副産物及び未反応物質をパージする段階で、前記気化器中のパーティクルをパージする、請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１９】
前記気化器排気ユニットの圧力を高める段階において、前記気化器排気ユニットに圧力調節用ガスを供給して前記気化器排気ユニットの圧力を高めることによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を減少させる、請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項２０】
前記気化器排気ユニットの圧力を高める段階において、前記気化器排気ユニットの開孔率を調節して前記気化器排気ユニットの圧力を高めることによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を減少させる、請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は、半導体製造装置に係り、特に、原料物質供給装置とこれを含む薄膜蒸着システム及び薄膜蒸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程の微細化に伴って薄膜の厚さが薄くなりつつあり、それらの精密な制御が要求されてきている。特に、半導体素子の誘電膜、液晶表示素子の透明な導電体または電子発光薄膜表示素子（electroluminescent thin film display）の保護層等を含む様々な部分において、ＣＶＤ(Chemical vapor deposition：化学気相蒸着法）における上記の要求に対応するために、原子層単位の微小な厚さを有する薄膜を形成する方法として原子層蒸着（Atomic Layer Deposition：以下、‘ＡＬＤ’という。）法が提案された。
【０００３】
ＡＬＤ法とは、基板（ウエハ）にそれぞれの反応物を分離注入し、反応物（reactant）が化学的に基板の表面に飽和吸着される反応サイクルを数回反復して薄膜を形成する方法のことをいう。
【０００４】
そして、ＡＬＤ法は、自己表面反応制限メカニズム（Self-surface reaction limited mechanism）を利用する。ＡＬＤ法は、４つの工程が順次に反復して行われるもので、その簡略は下記の通りである。
【０００５】
まず、第１段階で、チャンバー中にウエハをローディング（loading）させた後にチャンバー中に原料物質を供給（Feeding）して、基板の表面に原料物質の化学吸着（Chemical absorption）を誘導する。
【０００６】
第２段階のパージステップ（Purge step）で、パージガスを注入して余分の未吸着原料物質を除去する。そして、第３段階で、反応ガスを供給して基板表面に吸着された原料物質との反応を誘導し、原子層を蒸着する。
【０００７】
続いて、第４段階で、再びパージガスを供給して余分の反応ガス及び反応副産物を排出する。以上の４段階のプロセスを１サイクルとし、サイクルを反復して行うことによって、所望の厚さの薄膜を蒸着する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した従来のＡＬＤ法は、下記のような問題点がある。
【０００９】
ＡＬＤ法で薄膜を形成する薄膜蒸着システムは、通常、所望の厚さの薄膜を形成するためには原料物質の噴射、パージ、反応ガス噴射、パージの過程を数回反復しなければならない。この場合、工程効率を上げるためには、チャンバーの内部をパージする段階を終えた後、連続してチャンバー中に気化した原料物質を供給しなければならない。例えば、チャンバーの内部をパージする時間を６秒とする時、このパージ終了時点の３秒前から気化器に原料物質を供給し始める。
【００１０】
しかしながら、気化器の排気ユニットを用いて気化器の内部をパージしている状態であるから、気化器中に供給される原料物質は、気化器と連通している排気配管を通して外部に排出される。すなわち、気化器中に原料物質を供給しても、多量の原料物質が排気配管を通じて排出される。また、気化器中に原料物質が留まる時間が短いため、原料物質は完全に気化されずに熱分解されることでパーティクルを発生させる。このため、供給される原料物質に比して原料物質の気化率が低いという欠点があった。
【００１１】
しかも、半導体薄膜において臨界線幅（Critical Dimension）が減少するに伴い、薄膜蒸着時に上部膜にオーバーハング現象（上部膜が下部膜に比べて厚く蒸着される現象）が生じ、その結果、ステップカバレッジの悪化及び下部膜の薄い薄膜厚による電気的特性の悪化が発生する。
【００１２】
また、過多な液相ソースの流入によって原料物質が過剰消費される他、気化器で液相の原料物質が完全に気化されないことから熱分解現象が生じ、気化器の汚染によるパーティクルの発生を招く。すなわち、供給される原料物質に比して原料物質の気化率が低いため、気化された原料物質が薄膜蒸着装置内に供給される量は少なく、捨てられる原料物質の量が増加する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施例は、原料物質を提供する原料物質供給部と、前記原料物質供給部に連結されて、前記原料物質供給部から原料物質を受け取って気化させる気化器が設けられた原料ガス供給部と、前記原料ガス供給部に連結されて、気化された原料物質を受け取って被処理物上に薄膜を蒸着する薄膜蒸着装置と、一端が前記気化器に連結されて、前記気化器の内部を排気する気化器排気ユニットと、前記気化器排気ユニットに連結されるように設けられて、前記気化器排気ユニットの圧力を調節することによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を制御する圧力調節部と、を含む薄膜蒸着システムを提供する。
【００１４】
ここで、前記気化器は、原料物質を気化させる内部空間が設けられたボディー、前記ボディーの内部空間の上部に配置され、複数の微細孔を有するフィルター部、及びボディー内に設置されて、内部空間内に供給された原料物質を加熱するヒーターを含むことができる。
【００１５】
そして、前記気化器排気ユニットは、前記気化器の内部空間の下側と連通するように前記気化器のボディーに連結されることができる。
【００１６】
そして、前記圧力調節部は、圧力調節用ガスが貯蔵されたガス貯蔵部、一端が前記気化器排気ユニットに連結され、他端が前記ガス貯蔵部に連結される圧力調節配管を含むことができる。
【００１７】
そして、前記圧力調節用ガスに不活性ガスを使用することができる。
【００１８】
そして、前記圧力調節部として、排気ポンプの前方において気化器排気ユニットに設置され、前記気化器排気ユニットの開孔率を制御することによって前記気化器排気ユニットの圧力を調節するスロットルバルブを使用することができる。
【００１９】
また、本発明の他の実施例は、原料物質を提供する原料物質供給部と、前記原料物質供給部から原料物質を受け取って気化させる気化器と、前記気化器に連結されて、気化された原料物質が被処理物上に蒸着される反応空間を提供するチャンバーと、前記気化器と前記チャンバー間の連結配管に残留するパーティクルを除去するために前記連結配管にパージガスを供給する第１パージガス供給部と、前記気化器に連結されて、前記連結配管に供給されたパージガスをポンピングする気化器排気ユニットと、を含む薄膜蒸着システムを提供する。
【００２０】
ここで、前記連結配管に供給されたパージガスは、前記気化器を経て前記気化器排気ユニットによりポンピングされて排気されることができる。
【００２１】
そして、上記薄膜蒸着システムは、前記連結配管に設置されて、前記パージガスが前記チャンバーに流入することを遮断する遮断バルブをさらに含むことができる。
【００２２】
そして、上記薄膜蒸着システムは、前記チャンバー中にパージガスを供給して、前記被処理物上に蒸着されなかった原料物質を除去するための第２パージガス供給部をさらに含むことができる。
【００２３】
そして、前記第１パージガス供給部及び前記第２パージガス供給部は、単一部材として統合されることができる。
【００２４】
前記気化器は、気化空間を有するハウジングと、前記気化空間の周囲に設置されて原料物質を加熱するヒーター、及び前記気化空間の上部に設置されて、原料物質を霧化させるために複数の微細な孔を有するフィルターを含むことができる。
【００２５】
また、本発明のさらに他の実施例は、原料物質を気化させる気化器、前記気化器に連結され、被処理物上に薄膜を蒸着する薄膜蒸着装置及び前記気化器に連結されて前記気化器の内部を排気する気化器排気ユニットを用いて薄膜を蒸着する方法であって、前記気化器により気化された原料物質を薄膜蒸着装置に供給して前記被処理物上に原料物質を吸着させるＡ段階と、前記被処理物上に吸着されなかった原料物質をパージするＢ段階と、前記被処理物上に反応ガスを噴射し、前記原料物質と反応ガスとを反応させて薄膜を形成するＣ段階と、前記薄膜蒸着装置の内部に残留する反応副産物及び未反応物質をパージするＤ段階と、を含み、前記Ｄ段階で前記気化器と連通している気化器排気ユニットの圧力を高めることができる。
【００２６】
ここで、前記Ａ段階で、気相の原料物質が貯留されている気化器に対してキャリアガス供給部でキャリアガスの密度を増加させて、前記気相の原料物質をチャンバー中に供給することができる。
【００２７】
そして、前記Ａ段階で、前記チャンバーと前記気化器間のバルブが開き、前記気化器中の気相の原料物質が前記チャンバー中に全て供給されることができる。
【００２８】
そして、前記Ｄ段階でのみ前記気化器に前記気相の原料物質を供給することができる。
【００２９】
そして、前記Ｄ段階は、前記気化器中に前記気相の原料物質を供給しないＤ１段階と、前記キャリアガスが貯留されている気化器中に前記気相の原料物質を供給し、前記気化器中の気相の原料物質を気化させるＤ２段階と、からなることができる。
【００３０】
そして、前記薄膜蒸着装置の内部に残留する反応副産物及び未反応物質をパージする段階で、前記気化器中のパーティクルをパージすることができる。
【００３１】
そして、前記気化器排気ユニットの圧力を高める段階において、前記気化器排気ユニットに圧力調節用ガスを供給して前記気化器排気ユニットの圧力を高めることによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を減少させることができる。
【００３２】
また、前記気化器排気ユニットの圧力を高める段階において、前記気化器排気ユニットの開孔率を調節して前記気化器排気ユニットの圧力を高めることによって、前記気化器の内部に供給された原料物質の流速を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例による薄膜蒸着システムを示す概略構成図である。
【図２Ａ】図１の‘Ａ’部分の詳細図である。
【図２Ｂ】図１の‘Ａ’部分の詳細図である。
【図３】本発明の第２実施例による薄膜蒸着システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施例による薄膜蒸着システムの概略構成図である。
【図５】図３及び図４に示す気化器の概略構成図である。
【図６】薄膜蒸着方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図７】薄膜蒸着システムにおける気化器の作動方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】薄膜蒸着方法の一実施例において、各工程で気化器内へのガス供給を示す図である。
【図８Ｂ】薄膜蒸着方法の一実施例において、各工程で気化器内へのガス供給を示す図である。
【図９】薄膜蒸着方法の一実施例において、各工程でチャンバー内へのガス供給を示す図である。
【図１０Ａ】従来の薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物及び該被処理物上に形成された薄膜を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例による薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物及び該被処理物上に形成された薄膜を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例による薄膜蒸着方法で蒸着された薄膜を示す図である。
【図１１Ｂ】従来の方法で蒸着された薄膜を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の他の目的、特性及び利点は、添付の図面に基づく実施例の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００３５】
以下、上記の目的を具体的に実現できるような本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
添付の図面では、多数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して表しており、図面に示された各層間の厚さ比が実際の厚さ比を表すものではない。
【００３７】
図１は、本発明の第1実施例による薄膜蒸着装置の概略構成図である。図２Ａ及び図２Ｂは、図１の‘Ａ’部分の詳細図である。図６は、薄膜蒸着方法の一実施例を示すフローチャートであり、図７は、薄膜蒸着装置における気化器の作動方法の一実施例を示すフローチャートであり、図８Ａ及び図８Ｂは、薄膜蒸着方法の一実施例において、各工程で気化器中へのガス供給を示す図である。図９は、薄膜蒸着方法の一実施例において、各工程でチャンバー中へのガス供給を示す図である。これらの図を参照して、原料物質供給装置、これを含む薄膜蒸着システム及び薄膜蒸着方法の一実施例について詳細に説明する。
【００３８】
本実施例による薄膜蒸着システムは、反応空間が設けられている薄膜蒸着装置１００、薄膜蒸着装置１００と連結されて、薄膜蒸着装置１００に薄膜形成のためのガスを供給する原料物質供給ユニット２００、原料物質供給ユニット２００と連結されている気化器排気ユニット３００を含んでなる。
【００３９】
ここで、薄膜蒸着装置１００は、反応空間を有するチャンバー１１０、被処理物１０が安置される安置手段１３０、安置手段１３０と対向配置されて、原料物質、反応ガス及びパージガスを噴射するガス噴射手段１２０を含んでなる。
【００４０】
また、薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に連結されてパージガスを供給するパージガス供給部２５０、及び反応ガスを供給する反応ガス供給部２６０を含むことができる。
【００４１】
ここで、チャンバー１１０は、中空の六方体状にしたが、これに限定されず、被処理物１０の形状に対応するような様々な形状にすることができる。
【００４２】
原料物質供給ユニット２００は、液相の原料物質を供給する原料物質供給部２１０と、原料物質供給部２１０から液相の原料物質を気化させる気化器２３１を含み、気化された原料物質を薄膜蒸着装置１００に供給する原料ガス供給部２３０と、原料物質供給部２１０から供給される液相の原料物質を気化器２３１に移動させるためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部２４０と、を含んでなる。
【００４３】
上記薄膜蒸着システムを用いて薄膜を蒸着する方法は、チャンバー中にウエハをローディングさせた後、チャンバー中に原料物質を供給して基板表面に原料物質の化学吸着（Chemical absorption）を誘導するＡ段階と、チャンバー中にパージガスを注入して余分の未吸着原料物質をパージ排出するＢ段階と、前記チャンバー中に反応ガスを供給して、基板表面に吸着されている原料物質と当該反応ガスとの反応を誘導して原子層を蒸着するＣ段階と、このチャンバー中に再びパージガスを供給して反応副産物及び未反応物質をパージ排出するＤ段階と、を含んでなる。
【００４４】
Ａ段階では、気相の原料物質が含まれている気化器に対してキャリアガス供給部がキャリアガスの密度を増加させ、この気相の原料物質をチャンバー中に供給することでチャンバー中の被処理物上に原料物質を吸着させる。
【００４５】
まず、気化器内でキャリアガスの密度を増加させて気相の原料物質をチャンバーに供給する（Ｓ１００）。
【００４６】
すなわち、図１０Ａに示すように、大きい縦横比のコンタクトホール１１が形成された被処理物１０を用意する。ここで、縦横比は、幅に対する深さの比率、すなわち、縦：横の比を指す。すなわち、幅の長さに対して深さの長さが３倍以上であると、高い縦横比を有することを意味する。したがって、大きい縦横比とは、コンタクトホール１１の幅と深さとの比が１：３以上である場合を指す。すなわち、本実施例では、縦横比を１：３乃至１：１００とすることができる。好ましくは、縦横比を１：５乃至１：２０とすることができる。ここで、高い縦横比を有するコンタクトホール１１は、被処理物１０へのエッチング工程により形成することができる。もちろん、これに限定されず、コンタクトホール１１は、被処理物１０へのレーザー照射により形成することもできる。被処理物１０は、ベアウエハ（bear wafer）、多数の薄膜がパターニングされたウエハ、薄膜積層物及びダイチップを含むことができる。被処理物１０は、これに限定されず、これらのウエハが積層されたり、薄膜積層物が積層されたり、チップが積層されたりしたものとすることもでき、上記のウエハ、薄膜積層物及びチップのうち少なくとも２つが積層されたものとすることもできる。
【００４７】
続いて、コンタクトホール１１の形成された被処理物１０を、薄膜蒸着装置１００のチャンバー１１０の内部に設けられた安置手段１３０に安置させる。そして、原料物質供給部２１０及びキャリアガス供給部２４０を用いて気化器２３１の内部に液相の原料物質を供給する。本実施例では、原料物質に液相のＴＥＭＡＺｒを使用し、キャリアガスにＡｒガスを使用する。
【００４８】
キャリアガスにより液相の原料物質が気化器２３１の内部に供給されると、ヒーター２３１ｃを用いて液相の原料物質を加熱して気化させる。気化器２３１内で原料物質の気化が完了すると、気化器２３１に連結された原料ガス供給配管２３３を通して気化された原料物質を薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に供給する。以降、このガス噴射手段１２０から噴射された原料物質が被処理物１０上に吸着される。
【００４９】
特に、気化器の作用を中心にして具体的に説明すると、下記の通りである。
【００５０】
気化器内に原料物質とキャリアガスを供給する（Ｓ２００）。本実施例では、原料物質を液相のＴＥＭＡＺｒとしたが、これに限定されず、液相の様々な原料物質を使用することもできる。そして、キャリアガスは、原料物質などと反応しないものが好ましく、本実施例では、不活性ガスであるＡｒ（アルゴン）を使用した。
【００５１】
そして、気化器内で原料物質を気化させる（Ｓ２１０）。原料物質の気化過程を簡略に説明すると、下記の通りである。
【００５２】
まず、キャリアガスによって原料物質が気化器の内部に供給される。この時、原料物質は、フィルターを通過し、フィルターに形成された複数個の微細な孔（hole）を通過しつつ霧（mist）状態となる。
【００５３】
続いて、ヒーターなどで原料物質を気化器内で加熱すると、液相の原料物質が気化される。ここで、霧状態の原料物質は容易に気化され、気化率が向上する。
【００５４】
そして、キャリアガスの密度を増加させ、原料物質の供給を中断した後（Ｓ２２０）、原料物質をチャンバーに供給する（Ｓ２３０）。この時、気化された原料物質をガス供給手段などによりチャンバー中に噴射すると、気相の原料物質がチャンバー中の被処理物（基板）上に吸着される（Ｓ１１０）。
【００５５】
この場合、Ａ段階で、チャンバー及び気化器間のバルブが開き、気化器内の気相の原料物質がチャンバー中に全部供給されて気化器中には原料物質がそれ以上存在せず、それ以上供給されることもない。上述の工程において薄膜蒸着装置の作動を詳細に説明すると、下記の通りである。
【００５６】
原料物質供給部２１０は、液相の原料物質を原料ガス供給部２３０の気化器２３１に供給する。原料物質供給部２１０は、液相の原料物質を貯蔵する原料貯蔵部２１１、一端が原料貯蔵部２１１に連結され、他端が原料ガス供給部２３０と連結される第１パイプ２１２、及び第１パイプ２１２に設置されて原料貯蔵部２１１と原料ガス供給部２３０との連通を制御する第１バルブ２１３を含んでなる。また、原料貯蔵部２１１と第１バルブ２１３との間に配置されて原料物質の量を調節する流量調節部（図示せず）を含むことができる。
【００５７】
そして、第１バルブ２１３及び第１パイプ２１２を用いて原料貯蔵部２１１と原料ガス供給部２３０とを連通させると、原料貯蔵部２１１の原料物質が第１パイプ２１２を通して原料ガス供給部２３０に供給される。
【００５８】
キャリアガス供給部２４０は、キャリアガスが貯蔵されるキャリアガス貯蔵部２４１、一端がキャリアガス貯蔵部２４１に連結され、他端が原料ガス供給部２３０に連結される第２パイプ２４２、及び第２パイプ２４２に設置されてキャリアガス貯蔵部２４１と原料ガス供給部２３０との連通を制御する第２バルブ２４３を含んでなる。
【００５９】
そして、第２バルブ２４３及び第２パイプ２４２を用いてキャリアガス貯蔵部２４１と原料ガス供給部２３０とを連通させると、キャリアガス貯蔵部２４１中のキャリアガスが第２パイプ２４２を経て原料ガス供給部２３０に移動する。
【００６０】
原料ガス供給部２３０は、原料物質供給部２１０からの液相の原料物質を気化させ、気化された原料物質を薄膜蒸着装置１００に供給する。
【００６１】
原料ガス供給部２３０は、原料物質を気化させる気化器２３１、一端が原料物質供給部２１０の第１パイプ２１２及びキャリアガス供給部２４０の第２パイプ２４２に連結され、他端が気化器２３１に連結される原料物質注入配管２３２、一端が気化器２３１に連結され、他端が薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に連結される原料ガス供給配管２３３、及び原料ガス供給配管２３３に設置されて気化器２３１と薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０との連通を制御する第３バルブ２３４を含んでなる。
【００６２】
ここで、気化器２３１は、液相の原料物質を気化させる内部空間２３１ａが形成されているボディー２３１ｂ、内部空間２３１ａの上部に配置されているフィルター部２３１ｄ、及び内部空間２３１ａの周囲を取り囲むようにボディー２３１ｂ内に設置されて、液相の原料物質を加熱して気化させるヒーター２３１ｃを含んでなる。したがって、原料物質供給部２１０から提供された原料物質は、キャリアガス供給部２４０から供給されたキャリアガスにより原料物質注入配管２３２に移動する。原料物質注入配管２３２を通して気化器２３１の内部に注入された原料物質は、フィルター部２３１ｄを通過するようになる。
【００６３】
ここで、フィルター部２３１ｄは、複数の微細な孔を有するように形成される。このため、原料物質注入配管２３２を通して気化器２３１のボディー２３１ｂの内部に注入される液相の原料物質は、フィルター部２３１ｄの複数の微細な孔を通過してフィルター部２３１ｄの下側に移動し、フィルター部２３１ｄを通過した液相の原料物質は霧（mist）状態となる。
【００６４】
続いて、第３バルブ２３４及び原料ガス供給配管２３３を用いて気化器２３１と薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０とを連通させ、これにより、気化器２３１で気化された原料物質は、原料ガス供給配管２３３を通して薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に移動する。
【００６５】
上述の通り、Ａ段階で、被処理物上に原料物質が十分に吸着され、気相の原料物質と被処理物の表面との反応が飽和状態にされると、過剰の（気相の）原料物質はそれ以上反応しなくなる。
【００６６】
したがって、Ｂ段階で、不活性気体であるパージガスを用いて過剰の原料物質をチャンバーの外部にパージする（Ｓ１２０）。薄膜蒸着装置は、Ｂ段階で、パージガス供給部からチャンバー中にパージガスを供給して、被処理物上に吸着されていない気相の原料物質をパージする。
【００６７】
すなわち、パージガス供給部２５０からガス噴射手段１２０にパージガスを供給して、被処理物１０上に吸着されていない原料物質をパージする。
【００６８】
パージガス供給部２５０は、パージガスが貯蔵されているパージガス貯蔵部２５１、一端がパージガス貯蔵部２５１に連結され、他端が薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に連結された第３パイプ２５２、及び第３パイプ２５２に設置されてパージガス貯蔵部２５１とガス噴射手段１２０との連通を制御する第４バルブ２５３を含んでなる。ここで、第３パイプ２５２を通してチャンバー１１０中にパージガスを供給することは当然である。
【００６９】
以降、チャンバー中において過剰の原料物質が完全に除去されると、パージガスの供給を中断し、Ｃ段階で、反応ガスをチャンバーに供給する（Ｓ１３０）。薄膜蒸着装置は、Ｃ段階で、反応ガス供給部から被処理物上に反応ガスを噴射し、この気相の原料物質と反応ガスとを反応させて薄膜を形成する。
【００７０】
その後、反応ガス供給部２６０を用いてガス噴射手段１２０に反応ガスを供給する。ガス噴射手段１２０から噴射された反応ガスは被処理物１０上に吸着されている原料物質と反応して薄膜を形成する。本実施例では、原料物質のＴＥＭＡＺｒと反応してＺｒＯ2の薄膜を形成するために、反応ガスをＯ2とする。
【００７１】
反応ガス供給部２６０は、反応ガスが貯蔵されている反応ガス貯蔵部２６１、一端が反応ガス貯蔵部２６１に連結され、他端が薄膜蒸着装置１００のガス噴射手段１２０に連結される第４パイプ２６２、及び第４パイプ２６２に設置されてパージガス貯蔵部２５１とガス噴射手段１２０との連通を制御する第５バルブ２６３を含んでなる。そして、反応ガスは、反応ガス貯蔵部２６１から第４パイプ２６２を通してチャンバー１１０に供給される。
【００７２】
ここで、反応ガスは原料物質と反応して被処理物上に薄膜を蒸着させる。本実施例では原料物質にＴＥＭＡＺｒを使用しており、もし反応ガスにオゾン（Ｏ3）を使用すると、被処理物上にＺｒＯ3の薄膜が形成される。すなわち、原料物質と反応ガスとが化学結合して被処理物（基板）上に原子層単位の薄膜が形成される。
【００７３】
そして、Ｄ段階で、チャンバー中にパージガスを供給して残存する反応副産物及び未反応物質をパージする（Ｓ１４０）。また、Ｄ段階において、気化器内では次の工程のために原料物質を受け取って気化させるが、これについては後述する。
【００７４】
ここで、気化器２３１内で原料物質が完全に気化されないと、該原料物質が熱分解されてパーティクルを形成することもある。そのため、気化器排気ユニット３００を用いて、気化器２３１中に残留するパーティクルを除去する。
【００７５】
気化器排気ユニット３００は、排気ポンプ３１０、一端が気化器２３１に連結され、他端が排気ポンプ３１０に連結される排気配管３２０、排気配管３２０に設置されて気化器２３１と排気ポンプ３１０との連通を制御する第６バルブ３３０、排気配管３２０に連結されて気化器２３１の内部に発生したパーティクルを閉じ込めるトラップ部３４０、排気配管３２０に連結されて、排気配管３２０内の圧力を調節する圧力調節部３５０、及び排気配管３２０の圧力を測定する圧力測定装置３６０を含んでなる。
【００７６】
そして、第６バルブ３３０及び排気配管３２０を用いて気化器２３１と排気ポンプ３１０とを連通させると、排気ポンプ３１０のポンピング力により気化器２３１中のパーティクルが排気配管３２０を通してトラップ部３４０に移動し、これによって、気化器２３１及び排気配管３２０中のパーティクルを除去することができる。
【００７７】
上述した通り、気化器排気ユニット３００を用いて気化器２３１の内部をパージする工程は、薄膜蒸着装置１００のチャンバー１１０をパージする段階で行うことが好ましい。すなわち、原料物質の噴射、パージ、反応ガスの噴射、パージのサイクルからなる原子蒸着法の段階のうちパージ段階で、例えば、最後のパージ段階で気化器排気ユニット３００を用いて気化器２３１の内部をパージすることが好ましい。
【００７８】
ここで、上述のＡ、Ｂ、Ｃ段階では気化器に原料物質をそれ以上供給しない。すなわち、液相の原料物質が過多に気化器に流入すると、完全に気化されない原料物質によって熱分解現象が生じ、気化器の汚染によるパーティクルの発生につながることがあるから、上述した通り、気化器中に十分な量の気相の原料物質を貯蔵させた後、キャリアガスを用いて気相の原料物質をチャンバーに供給し、この時、気化器への原料物質の供給は中断する。
【００７９】
また、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、上記Ｂ、Ｃ、Ｄ段階で気化器に供給されるキャリアガスの量（密度）は同一である。すなわち、キャリアガスは、上記Ａ段階では気化器に供給される量を増加させて、チャンバーへの気相の原料物質の供給を容易にしながら、他の段階では供給量を一定に維持させる。
【００８０】
この場合、上述のＤ工程は、大きく２段階、すなわち、気化器内に原料物質を供給しないＤ１段階と、キャリアガスの含まれている気化器内に原料物質を供給して気化器中の原料物質を気化させるＤ２段階とに区分することができる。
【００８１】
すなわち、図８Ａに示すように、Ｄ段階（Ｒ＿Ｐ）の前半部（Ｄ１ ｓｅｃ）ではキャリアガスのみを気化器内に供給し、原料物質は供給しない。また、Ｄ段階の後半部（Ｄ２ ｓｅｃ）ではキャリアガスと一緒に原料物質を気化器に供給することができる。ここで、Ｄ１段階とＤ２段階を、同一時間繰り返すことができる。
【００８２】
すなわち、Ｄ２段階で、気化器に原料物質を供給し、排気配管の圧力を高めることができる。この時、配管の圧力が高まると、気化器中に供給された原料物質の流速が減少し、結果として、原料物質が気化器の内部に留まる時間が増加する。
【００８３】
この時、排気配管３２０の圧力を高めて、気化器内で原料物質の気化量を増加させることができる。この時、排気配管３２０の圧力が増加し、気化器２３１の内部に供給された原料物質の流速が減少すると、この原料物質が気化器２３１の内部に留まる時間が増加する。したがって、気化器２３１の内部で原料物質が十分に気化され、原料物質の気化率が増加する。
【００８４】
その結果、気化器に供給される液相の原料物質を節約することができる。例えば、図８Ｂに示すように、従来技術では、Ａ段階とＤ２段階でそれぞれｙミリグラム（ｍｇ）の原料物質を気化器に供給したとすれば、本実施例では、Ｄ段階でのみｙ’ミリグラムの原料物質を気化器に供給する。
【００８５】
ここで、従来技術では、Ａ段階とＤ段階で使われた原料物質の量は、ｙミリグラムと時間（Ａ＋Ｄ２）との積（以下、Ｙミリグラムという。）になる。そして、本実施例では、ｙ’ミリグラムと時間（Ｄ２）との積（以下、Ｙ’ミリグラムという。）になる。総使用量を比較すると、Ｙ’＜Ｙであって、Ｄ２段階でのみ原料物質を供給した時、２倍程度の原料物質を節減することができる。したがって、上述した通り、本実施例てばＤ２段階でのみ気化器に原料物質を供給するので、原料物質の節減効果はより増大する。
【００８６】
これにより、原料物質が完全に気化されずに熱分解されることから生じるパーティクルの量を減らすことができる。また、原料物質の流速が減少するので、排気配管３２０から漏れ出る原料物質の量を減らすことができる。もちろん、これに限定されず、排気配管３２０の圧力を高める圧力調節部３５０に様々な装置を用いることもできる。
【００８７】
そして、図２Ｂで、圧力調節部３５０を圧力調節バルブ３５２とする。ここで、圧力調節バルブ３５２は、気化器排気ユニット３００の第６バルブ３３０の後方、排気ポンプ３１０の前方に配置されることが好ましい。
【００８８】
圧力調節バルブ３５２は、排気配管３２０の開孔率を調節して排気配管３２０の圧力を調節する。第２実施例による圧力調節バルブ３５２にスロットルバルブ（throttle valve）を用いる。スロットルバルブは、図２Ｂに示すように、駆動軸３５２ａ、及び駆動軸３５２ａを中心にして付着されたブレード３５２ｂを含んでなる。
【００８９】
そして、駆動軸３５２ａを用いてブレード３５２ｂを畳んだり展開したりして排気配管３２０の開孔率を調節する。これによって、排気ポンプ３１０により排気される排気量を調節することができる。この時、気化器２３１及び排気配管３２０の圧力が５０ｔｏｒｒ以上になるように圧力調節バルブ３５２を制御することが好ましい。ここでは圧力調節バルブ３５２をスロットルバルブとしたが、これに限定されず、排気配管３２０の開孔率を調節できる手段であればいずれの手段も使用可能である。
【００９０】
ここで、圧力調節部３５０は、排気配管３２０の圧力を上昇させて、気化器２３１中に収容されている原料物質の流速を減少させる役割を果たす。第１実施例による圧力調節部３５０は、排気配管３２０に圧力調節用ガスを供給して排気配管３２０の圧力を高める。
【００９１】
ここで、圧力調節部３５０は、圧力調節用ガスが貯蔵されるガス貯蔵部３５１ａ、一端がガス貯蔵部３５１ａに連結され、他端が排気配管３２０連結される圧力調節配管３５１ｃ、及び圧力調節配管３５１ｃに設置されてガス貯蔵部３５１ａと排気配管３２０との連通を制御する第７バルブ３５１ｂを含んでなる。
【００９２】
そして、第７バルブ３５１ｂ及び圧力調節配管３５１ｃを用いてガス貯蔵部３５１ａと排気配管３２０とを連通させると、ガス貯蔵部３５１ａに貯蔵されているガスが圧力調節配管３５１ｃを通して排気配管３２０に供給される。
【００９３】
これにより、排気配管３２０の圧力が上昇する。本実施例では、排気配管３２０の圧力が５０ｔｏｒｒ以上となるように調節し、圧力調節用ガスにＮ2ガスを使用する。
【００９４】
そして、排気配管３２０は、気化器２３１の下部と連通するように設置されているので、排気配管３２０の圧力が上昇するにつれて気化器２３１中に供給される原料物質の流速が減少する。この時、排気配管３２０の圧力が５０ｔｏｒｒ以上となるように圧力調節用ガスを注入することが好ましい。圧力ゲージ３６０を用いて排気配管３２０の圧力を測定することによって容易に圧力を制御することができる。
【００９５】
これによって、気化器の内部で原料物質が十分に気化され、原料物質の気化率が増加する。
【００９６】
すなわち、原子層蒸着（ＡＬＤ）工程サイクルである原料物質の‘吸着、パージ、反応ガス噴射、パージ’のうち、例えば、最後のパージ段階で排気配管３２０の圧力を高める。もちろん、これに限定されず、最後のパージの時間を例えば６秒とすれば、パージが終了時点の３秒前から気化器２３１に原料物質を供給し始め、これと同時に排気配管３２０の圧力を高めることができる。また、‘原料物質の吸着、パージ、反応ガス噴射、パージ'の工程サイクルにおいて、最後のパージの前段階から排気配管３２０の圧力を高めることもできる。これに限定されず、‘原料物質の吸着、パージ、反応ガス噴射、パージ’の全段階において排気配管３２０の圧力を高めることもできる。このように排気配管３２０の圧力が上昇して、気化器２３１中に供給された原料物質の流速が減少すると、原料物質が気化器２３１の内部に留まる時間が増加する。したがって、気化器２３１の内部で原料物質が十分に気化され、原料物質の気化率が増加する。これによって、原料物質が完全に気化されずに熱分解されることから発生するパーティクルの量を減らすことができる。また、原料物質の流速が減少するので、排気配管３２０から漏れ出る原料物質の量を減らすことができる。
【００９７】
もちろん、これに限定されず、排気配管３２０の圧力を高める圧力調節部３５０に様々な装置を用いることができる。
【００９８】
そして、上述のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ段階は、基板上に所望の厚さの薄膜が蒸着されるまで続く。すなわち、上述した通り、チャンバー内で反応副産物と未反応物質をパージした後にもかかわらず、基板上に所望の厚さの薄膜が蒸着されなかった場合は、Ａ乃至Ｄ段階を反復する。
【００９９】
この時、工程効率を高めるためには、チャンバー１１０の内部に残留する反応副産物及び未反応ガスをパージする段階を終えた後、連続してチャンバー１１０の内部に気化された原料物質を供給することが好ましい。例えば、チャンバー１１０の内部をパージする時間が６秒であるとすれば、このパージ終了時点の３秒前から気化器２３１に原料物質を供給し始める。この時は、上述したように、圧力調節部３５０によって排気配管３２０の圧力が高まった状態である。例えば、第１実施例による圧力調節部３５０を用いて排気配管３２０に圧力調節用ガスを供給して、排気配管の圧力を、例えば、５０ｔｏｒｒ以上にさせる。すなわち、ガス貯蔵部３５１ａの圧力調節用ガスを圧力調節配管３５１ｂを通して排気配管３２０に供給することで、排気配管３２０の圧力を、例えば、５０ｔｏｒｒ以上にさせる。これに限定されず、第２実施例による圧力調節部３５０、すなわち、圧力調節バルブ３５２を用いて排気配管３２０の開孔率を調節することで、排気配管３２０の圧力を、例えば、５０ｔｏｒｒ以上にさせる。そのため、排気配管３２０に連結された気化器２３１の下部の圧力が高まり、気化器２３１の内部に供給された原料物質の流速が減少する。これによって、気化器２３１の内部に原料物質が留まる時間が増加し、原料物質を気化させうる時間が増加する。したがって、原料物質が完全に気化されず、該原料物質の熱分解によりパーティクルが発生することを最小化させることができる。また、気化器２３１の内部に供給された原料物質の流速が減少するから、排気配管３２０から外部に漏れ出る原料物質の量を減少させることができる。
【０１００】
上記では、薄膜蒸着装置１００のチャンバー１１０の内部をパージする段階で圧力調節部３５０を用いて気化器排気ユニット３００の排気配管３２０の圧力を高める方法を説明した。しかし、これに限定されず、原料物質噴射、パージ、反応ガス噴射、パージの前段階で圧力調節部３５０を用いて排気配管３２０の圧力を高めることが効果的である。
【０１０１】
また、Ａ段階が始まる時点で気化器内には充分な量の原料物質が気化されて存在している。したがって、Ａ段階では、気化器中にそれ以上液相の原料物質を供給する必要がない。
【０１０２】
そして、気化器内でキャリアガスの密度を増加させて気相の原料物質をチャンバーに再度供給する（Ｓ１００）。ここで、気化器は上述した通りの作用を果たす。そして、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、Ａ段階（Ａ ｓｅｃ）で、気化器中に液相の原料物質は供給せずに、キャリアガスの量を増加させることで、既に気化された原料物質をチャンバー中に供給する。
【０１０３】
したがって、気化された原料物質をガス供給手段などによりチャンバー中に噴射すると、気相の原料物質がチャンバー中の被処理物（基板）上に再度吸着される（Ｓ１１０）。
【０１０４】
上述した通り、原料物質の吸着、パージ、薄膜の蒸着、パージの工程を繰り返し、基板上に所望の厚さの薄膜が蒸着されると工程を終了する（Ｓ１５０）。
【０１０５】
図８Ｂは、従来の方法による気化器への原料物質及びキャリアガスの供給量と、本実施例による気化器への原料物質及びキャリアガスの供給量とを比較した表である。同図において、本発明による方法は、Ｄ段階でのみ気化器に原料物質が供給され、従来の方法では、Ａ段階で気化器に供給される量が増加したことがわかる。
【０１０６】
図９は、チャンバー中に供給されるガスの量を示す図である。本実施例では、上述した原料物質の吸着をＡ ｓｅｃ（秒）、パージをＢ ｓｅｃ、薄膜の蒸着をＣ ｓｅｃ、そしてパージをＤ ｓｅｃ反復しており、２番目のパージは、上述したように、２段階に分けられ、それぞれＤ１ ｓｅｃ及びＤ２ ｓｅｃ行われ、４段階が、上述したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ段階に該当することができる。
【０１０７】
すなわち、Ａ段階で、気相の原料物質が貯留されている気化器内への原料物質の追加供給を中断し、キャリアガスであるＴＥＭＡＺｒなどの密度を増加させて、気相の原料物質をチャンバーに供給する。ここで、Ａ段階が始まる時点に気化器内に貯留されている原料物質は、Ａ段階の終了時には全て工程チャンバーに供給される。
【０１０８】
そして、Ｂ段階で、第１パージガス（Ｓ＿Ｐ）を工程チャンバー中に供給する。ここで、第１パージガスは、Ｃ段階とＤ段階でもチャンバー中に供給され、いずれも同一密度で供給することができる。
【０１０９】
そして、Ｃ段階で、反応ガス（Ｏ3）を工程チャンバー中に供給して、気相の原料物質と反応ガスとを反応させる。
【０１１０】
続いて、Ｄ段階で、第２パージガス（Ｏ3＿Ｐ）を工程チャンバー中に供給する。ここで、第２パージガスは、Ａ段階とＢ段階でも工程チャンバー中に供給され、同一密度で供給することができる。したがって、上記の原料物質の供給段階において、前半部には、気化器内にのみ貯留されている気相の原料物質がチャンバー中に供給され、後半部には、チャンバー中にのみ原料物質が存在することとなる。
【０１１１】
図３に示す薄膜蒸着システムの第２実施例は、チャンバー１１０、原料物質供給部２１０、キャリアガス供給部２４０、気化器２３１、気化器排気ユニット３００、反応ガス供給部２６０、第１パージガス供給部２５０ａ、第２パージガス供給部２５０ｂを含む。
【０１１２】
チャンバー１１０は、気化された原料物質が被処理物１０上に蒸着される反応空間を提供する。チャンバー１１０内には被処理物１０が安置される安置手段１３０、この安置手段１３０と対向配置されて、原料物質、反応ガス及びパージガスを噴射するガス噴射手段１２０を含む。
【０１１３】
原料物質供給部２１０は、液相の原料物質を気化器２３１に供給する。原料物質供給部２１０は、液相の原料物質を貯蔵する原料貯蔵部２１１、一端が原料貯蔵部２１１に連結され、他端が気化器２３１に連結される第１配管２１２、第１配管２１２に設置されて、気化器２３１に供給される原料物質の量を制御する第１バルブ２１３を含む。原料物質には、例えば、液相のＴＥＭＡＺｒを使用する。
【０１１４】
キャリアガス供給部２４０は、液相の原料物質を気化器２３１に移送するためのキャリアガスを供給する。キャリアガス供給部２４０は、キャリアガスが貯蔵されるキャリアガス貯蔵部２４１、一端がキャリアガス貯蔵部２４１に連結され、他端が気化器２３１に連結される第２配管２４２、第２配管２４２に設置されて、気化器２３１に供給されるキャリアガスの量を制御する第２バルブ２４３を含んでなる。キャリアガスには、例えば、Ａｒ（アルゴン）を使用する。
【０１１５】
気化器２３１は、キャリアガスにより移送された液相の原料物質を気化させてチャンバー１１０に供給する。キャリアガスと共に気化器２３１中に流入した原料物質は、ヒーターのような加熱手段により加熱して気化された後、チャンバー１１０に流入する。
【０１１６】
チャンバー１１０に流入した気化された原料物質は、安置手段１３０上の被処理物１０の表面に化学吸着される。次に、チャンバー１１０内で被処理物１０の表面に吸着されなかった原料物質はパージガスにより排出することができる。
【０１１７】
第２パージガス供給部２５０ｂは、ガス噴射手段１２０にパージガスを供給して、被処理物１０上に吸着されなかった気相の原料物質を排出させる。第２パージガス供給部２５０ｂは、パージガスが貯蔵されるパージガス貯蔵部２５１ｂ、一端がパージガス貯蔵部２５１ｂに連結され、他端がチャンバー１１０に連結された第３配管２５２ｂ、第３配管２５２ｂに設置されて、ガス噴射手段１２０に供給されるパージガスの量を調節する第３バルブ２５３ｂを含む。パージガスには、例えば、Ａｒを使用する。
【０１１８】
チャンバー１１０中の気相の原料物質がパージガスにより排出された後には、反応ガスを供給して被処理物１０の表面に吸着された原料物質と反応ガスとの反応を誘導して薄膜を形成する。
【０１１９】
反応ガス供給部２６０は、チャンバー１１０中に反応ガスを噴射して気相の原料物質との反応を誘導する。反応ガス供給部２６０は、反応ガスが貯蔵される反応ガス貯蔵部２６１、一端が反応ガス貯蔵部２６１に連結され、他端がチャンバー１１０に連結される第５配管２６２、第５配管２６２に設置されて反応ガスの量を調節する第５バルブ２６３を含む。本実施例では、原料物質であるＴＥＭＡＺｒと反応してＺｒＯ2薄膜を形成するように、反応ガスをＯ2とする。
【０１２０】
チャンバー１１０中に反応ガスを供給して被処理物１０の表面に薄膜を形成した後には、チャンバー１１０中に再びパージガスを供給して、反応副産物及び未反応物質をパージ排出する。
【０１２１】
上記Ａ段階で、気化器２３１中に供給される液相の原料物質が完全に気化されないと、このような原料物質が熱分解されてパーティクル（particle）を生成することができる。ここで、パーティクルには、潜在的にパーティクルとなりうる気化されていない液相の原料物質も含まれる。気化器２３１内に存在するこのようなパーティクルを除去するために気化器排気ユニット３００を用いる。
【０１２２】
気化器排気ユニット３００は、気化器２３１の内部に存在するパーティクルをポンピングして除去する役割を果たす。気化器排気ユニット３００は、排気ポンプ３１０、一端が気化器２３１に連結され、他端が排気ポンプ３１０に連結される排気配管３２０、排気配管３２０に設置されて気化器２３１と排気ポンプ３１０との連通を制御する排気バルブ３３０、ポンピングされたパーティクルを閉じ込めるトラップ部３４０を含む。気化器排気ユニット３００によるポンピングは、パージ段階（Ｂ段階及びＤ段階）の間に行うことができ、好ましくは、上記Ｄ段階の間に行う。
【０１２３】
一方、気化器２３１とチャンバー１１０とを連結する連結配管４２１内には気化された原料物質が供給されるが、このような連結配管４２１内にも気化されていない液相の原料物質または既に熱分解されたパーティクルが存在することがある。このようなパーティクルが連結配管４２１に存在すると、様々な工程上の問題が生じる。
【０１２４】
したがって、本実施例では、連結配管４２１に存在するパーティクルを除去するための段階（Ｅ段階）をさらに含む。このＥ段階は、第１パージガス供給部２５０ａにより行われる。
【０１２５】
第１パージガス供給部２５０ａは、連結配管４２１にパージガスを供給して、連結配管４２１に存在するパーティクルを除去する役割を果たす。第１パージガス供給部２５０ａは、パージガスが貯蔵されるパージガス貯蔵部２５１ａ、一端が第１パージガス貯蔵部２５１ａに連結され、他端が気化器２３１に連結される第４配管２５２ａ、第４配管２５２ａに設置されて、連結配管４２１に供給されるパージガスの量を調節する第４バルブ２５３ａを含む。パージガスには、例えば、Ａｒを使用する。
【０１２６】
連結配管４２１には遮断バルブ４２０を設置することができる。遮断バルブ４２０は、第１パージガス供給部２５０ａにより供給されたパージガスがチャンバー１１０中に流入することを遮断する役割を果たす。
【０１２７】
第１パージガス供給部２５０ａにより連結配管４２１に供給されたパージガスは、気化器排気ユニット３００によりポンピングして排出されることが好ましい。この時、パージガスが、連結配管４２１を経て気化器２３１を通過しながら気化器２３１中のパーティクルも一緒に除去できるようにすることが好ましい。
【０１２８】
第１パージガス供給部２５０ａによりパージガスが連結配管４２１に供給されると、遮断バルブ４２０が閉じ、パージガスがチャンバー１１０に流入することが防止される。次に、パージガスは、連結配管４２１内に存在するパーティクルと共に気化器２３１を通過する。パージガスは、排気ポンプ３１０によるポンピング力により気化器２３１内に存在するパーティクルも共に吸い付けてトラップ部３４０に流入する。
【０１２９】
第１パージガス供給部２５０ａによりパージガスが供給される時、気化器２３１内にはキャリアガス供給部２４０からパージガスとしてＡｒが供給されることができる。気化器２３１中に供給されたパージガスは、気化器２３１内のパーティクルを吸い付けて、連結配管４２１に供給されたパージガスと共に気化器排気ユニット３００によりポンピングされて排出されることができる。
【０１３０】
連結配管４２１内にパージガスを供給する上記Ｅ段階は、気化器排気ユニット３００によるポンピングと共に行うことができる。または、上記Ｅ段階は、被処理物、例えば、ウエハの交替時間に行うこともでき、他の適切な時期に行うこともできる。
【０１３１】
上述した通り、本実施例では、第１パージガス供給部２５０ａによりパージガスが連結配管４２１に供給されて、連結配管４２１及び気化器２３１内のパーティクルを除去するので、蒸着装置内にパーティクルが存在して工程上の問題を引き起こすことを未然に防止することができる。また、パージガスが気化器２３１を通過するので、気化器２３１中のパーティクルもより效果的に除去することができ、気化器２３１の交替周期を減少させることができ、結果として気化器２３１の交替による時間及び費用を節減することができる。
【０１３２】
以下では、図４を参照して、薄膜蒸着システムの第３実施例の構成について説明する。
【０１３３】
図４に示す実施例は、図２の第１パージガス供給部２５０ａと第２パージガス供給部２５０ｂを単一部材に統合した以外は、図２の実施例と略同様に構成される。
【０１３４】
本実施例で、パージガス供給部４６０は、チャンバー１１０内のガス噴射手段１２０にパージガスを供給しながら、同時に連結配管４２１にパージガスを供給する役割を果たす。
【０１３５】
パージガス供給部４６０は、パージガスが貯蔵されたパージガス貯蔵部４６１、一端がパージガス貯蔵部４６１に連結され、他端がチャンバー１１０に連結される第３配管４６２、第３配管４６２に設置されて、ガス噴射手段１２０に供給されるパージガスの量を調節する第３バルブ４６３、一端がパージガス貯蔵部４６１に連結され、他端が気化器２３１に連結される第４配管２５４、第４配管２５４に設置されて、連結配管４２１に供給されるパージガスの量を調節する第４バルブ２５５を含む。パージガスには、例えば、Ａｒを使用する。
【０１３６】
パージガス供給部４６０がチャンバー１１０中にパージガスを供給する時に、第４バルブ２５５は閉じ、第３バルブ４６３は開く。パージガス供給部４６０が連結配管４２１にパージガスを供給する時には、第３バルブ４６３が閉じ、第４バルブ２５５が開く。
【０１３７】
本実施例では、図２の第１パージガス供給部２５０ａと第２パージガス供給部２５０ｂとを一つのパージガス供給部４６０に統合することによって、図２に示す蒸着装置と同一効果を達成しながら、装置の構成を簡易化することができる。
【０１３８】
以下では、図５を参照して本発明の蒸着装置における気化器の構成について説明する。図５は、図３及び図４における気化器の構成を示す図である。
【０１３９】
気化器２３１は、胴体部２３１ｂと、胴体部２３１ｂの上部に配置されて、液相の原料物質及びキャリアガス、例えば、Ａｒが供給される注入口２３１ｅと、液相の原料物質が気化される気化空間２３１ａと、気化空間２３１ａの周辺に設置されて液相の原料物質を加熱するヒーター２３１ｃと、気化された原料物質をチャンバー１１０に供給するための連結配管４２１と連結されるチャンバー連結部２３１ｇと、原料物質またはキャリアガスを排気させるために気化器排気ユニット３００と連結されるポンピングライン連結部２３１ｈと、を含む。
【０１４０】
注入口２３１ｅと気化空間２３１ａとの間にはオリフィス（orifice）２３１ｆが設置される。液相の原料物質が気化器２３１の注入口２３１ｅに供給されると、オリフィス２３１ｆを通過しつつ圧力は減少し、流速が増加しながら、流体が膨脹する。
【０１４１】
気化空間２３１ａの上部にはフィルター２３１ｄが設置される。フィルター２３１ｄには複数の微細な孔が穿設されており、注入口２３１ｅを通して流入する液相の原料物質がフィルター２３１ｄを通過しつつ霧化され、１次気化される。本実施例で、気化空間２３１ａの長さは１５ｍｍであり、フィルター２３１ｄに穿設される孔は、０．２３ｍｍ径を有する。
【０１４２】
フィルター２３１ｄを通過しながら霧化された原料物質はヒーター２３１ｃにより加熱されて２次気化される。ヒーター２３１ｃは、気化空間２３１ａを全体的に取り囲むことが好ましい。
【０１４３】
気化空間２３１ａの温度及び圧力は、原料物質の気化効率に重要な影響を及ぼす。本実施例で、気化空間２３１ａの温度は１１０乃至１４０℃に維持する。気化空間２３１ａの圧力は８０乃至１２０ｔｏｒｒに維持することで、気化器２３１内に供給された原料物質の流速を最適に制御することができる。
【０１４４】
このような気化器２３１によれば、気化空間２３１ａの上部にフィルター２３１ｄが設置されており、液相の原料物質がフィルター２３１ｄを通過しながら１次気化され、フィルターを通過した原料物質がヒーター２３１ｃにより加熱されて２次気化されるので、液相の原料物質の気化効率を増大させることができる。図１０Ａ及び１０Ｂは、従来の薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物及び該被処理物上に形成された薄膜と、本発明の実施例による薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物及び該被処理物上に形成された薄膜を、それぞれ示す図である。
【０１４５】
図１０Ａを参照すれば、従来の薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物の上部に形成された薄膜の厚さは１７ｎｍであり、下部に形成された薄膜の厚さは９ｎｍであって、ステップカバレッジ（Ｓ／Ｃ）は６０％となる。これに比べて、本発明の実施例による薄膜蒸着システムを用いてコンタクトホールが形成された被処理物の上部に形成された薄膜の厚さは１１ｎｍであり、下部に形成された薄膜の厚さは１０ｎｍであって、ステップカバレッジ（Ｓ／Ｃ）は９０％となる。すなわち、本発明の実施例による薄膜蒸着システムを用いて形成された薄膜のステップカバレッジ（Ｓ／Ｃ）が、従来の薄膜蒸着システムを用いて形成された薄膜のステップカバレッジ（Ｓ／Ｃ）に比べて３０％も高い。これは、排気配管３２０の圧力を高めることで気化器２３１中に供給される原料物質の流速を減少させ、原料物質の気化率を増加させた結果である。すなわち、十分な量の気化された原料物質が薄膜蒸着装置１００中に供給されることから、被処理物の上部に蒸着される薄膜厚さと略同一の厚さの薄膜が、コンタクトホールの下部にも蒸着される。
【０１４６】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の一実施例による薄膜蒸着方法で蒸着された薄膜と、従来の方法で蒸着された薄膜をそれぞれ示す図である。
【０１４７】
特に、図１１Ａ及び図１１Ｂは、上述した薄膜蒸着方法の一実施例によって蒸着された薄膜と、従来の方法で蒸着された薄膜を、それぞれ示す図である。
【０１４８】
図１１Ｂに示すように、従来の方法によって被処理物上に形成された薄膜は、上部の厚さが下部に比べて厚く形成されたことがわかる。これに対し、図１１Ａに示すように、本実施例による方法で被処理物上に形成された薄膜は、従来に比べて薄膜の厚さが薄くなっており、上部と下部における厚さが略同一であることがわかる。
【０１４９】
すなわち、本発明の実施例では、気化器内で原料物質の気化率を増加させ、よって、気化器内で原料物質が完全に気化されないことから生じる熱分解現象及びこれによる気化器の汚染に起因するパーティクルの発生を防止したことがわかる。
【０１５０】
また、原料物質が気化器内に留まる時間が増加し、排気配管から排気されて捨てられる原料物質の量を減らすことができる。したがって、原料物質の消耗量が減少し、低工程コストとすることができる。
【０１５１】
また、被処理物上の薄膜にオーバーハング現象が発生しないので、半導体薄膜のステップカバレッジと電気的特性の劣化を防止することができる。
【０１５２】
上記の本発明に係る薄膜蒸着方法などは、半導体素子の基板上の薄膜蒸着工程の他に、平面表示装置及び太陽電池などを製造する工程などにも適用可能であることは明らかである。
【０１５３】
以上、実施例に挙げて説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるもので、一つの実施例にのみ限定されるものではない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には、様々な組み合わせ及び変形によって変形実施できるということは明らかである。したがって、それらの組み合わせや変形も本発明の範囲に含まれるものとして解釈すべきである。
【０１５４】
また、以上では具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、本発明は、具体的な実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で、様々な変形及び応用が可能であるということがわかる。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に係る事項は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈すべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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