JP4459541B2

JP4459541B2 - Thin film forming equipment

Info

Publication number: JP4459541B2
Application number: JP2003065296A
Authority: JP
Inventors: 秀樹山脇; 義明坂本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004270005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気相成長法によって薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＢＳＴ、ＰＺＴ、ＳＢＴ等の酸化物セラミックスを用いた機能性素子の開発が進められている。これらの酸化物セラミックスは、例えばＭＯＣＶＤ法と呼ばれる気相成長法によって薄膜に成膜される（例えば、特許文献１参照）。そこでは、複数の有機金属を含む金属ガスと、酸化ガスとを混合させ、それらの混合ガスをシャワーヘッドから基板に噴射して膜を形成する。このようにして得られた酸化物セラミックスは、所定の機能を実現するためには、複数の元素を決められた組成比に精密に制御してあることが重要であり、そのため、膜の原料となる原料ガスと酸素ガスを均質に混合させることが非常に重要である。
【０００３】
薄膜形成装置において、ガスを混合する方法として、複数のノズルからガス混合室内にガスを噴射し、ガス混合室内でガスを衝突させながら混合する方法が知られている。例えば、図７は従来のガス混合装置を示す図である。図７において、ガス混合装置１は、ガス混合室２と、ガス混合室２内に開口する第１及び第２のガス供給ノズル３，４とを備える。第１及び第２のガス供給ノズル３，４は等しいノズル径を有し、一直線上で互いに対向して開口するように配置される。さらに、混合ガス排出口５が設けられる。
【０００４】
第１のガス供給ノズル３はＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉの金属原料ガスをキャリアガスとしての窒素ガスとともに供給し、第２のガス供給ノズル４は酸化ガスとしての酸素ガスを供給する。金属ガスを含む窒素ガスと酸素ガスとは対向したノズル間の中央で衝突した後、ガス混合室２内部に広がり、よく混合される。混合されたガスは混合ガス排出管５からシャワーヘッドに向かって供給される。
【０００５】
図８は従来のガス混合装置によるガスの分布をシミュレーションした結果を示す図である。原料ガスと酸素ガスは対向したノズル間の中央で衝突した後、ガス混合室２内部に広がり、混合が進んでいることが分かる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−９０６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すように、従来の構造では、ガス混合室２内部でガスがよく混合されるが、それでも、ガス混合室２内の広い範囲で原料ガスと酸素ガスが偏った状態で分布する。例えば、図８においては、ハッチングされた領域６は原料ガスの領域を示し、ハッチングされた領域７は酸素ガスの領域を示し、両者は衝突した後で例えばすれ違うような形態で混合されていく。領域８はガスがよく混合された領域である。領域８はガス混合室２内で偏った部分にある。そのため、混合ガス排出口５は混合状態の最適な位置に設ける必要がある。
【０００８】
また、ガス混合室２の内部のガス分布はノズル配置の精度やガス混合室２の形状によっても大きく影響を受け、混合の度合いが変わることもある。
【０００９】
本発明の目的はガスがよく混合され、それによって構造上の制約の少ないガス混合室をもった薄膜形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜形成装置は、ガス混合室と、該ガス混合室内に開口する第１及び第２のガス供給ノズルとを備え、ガス混合室で混合されたガスを基板上の噴射することにより該基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置において、該第１及び第２のガス供給ノズルはガス混合室内で互いに対向して開口するように配置され、かつ、該第１のガス供給ノズルの開口部の断面積を該第２のガス供給ノズルの開口部の断面積よりも大きくし、第２ガス供給ノズルから混合室に入ったガス流が第１ガス供給ノズルから混合室に入ったガス流の内側に入り込む又はその中を突き進む状態となるように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、第１及び第２のガス供給ノズルは一直線上で互いに対向して開口するように配置され、かつ、これらのガス供給ノズルの開口部の断面積が互いに異なっているため、ノズル径の小さい側から出たガス流がノズル径の大きい側から出たガス流の内側に入り込んだ状態になり、細かな渦流が安定した状態で発生するため、非常に狭い領域で混合作用が完結する。このため、従来のようにガス混合室の形状やガス排出口の位置で混合の度合いが影響を受けないようにすることができる。このため、ガス混合装置を小型化でき、形状の自由度も大きくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例の薄膜形成装置を示す図である。図２は図１のガス混合装置を示す図である。
【００１３】
図１において、薄膜形成装置１０は、原料容器１１，１２，１３を含む。実施例の薄膜形成装置１０はＭＯＣＶＤ法と呼ばれる気相成長法によってＰＺＴの膜を成膜する例である。原料容器１１，１２，１３は、それぞれＰｂ（ｔｈｄ）₂ 、Ｚｒ（ＯｉＰｒ）（ｔｈｄ）₃ 、Ｔｉ（ＯｉＰｒ）₂ （ｔｈｄ）₂ を酢酸ブチルに溶解したもの（原料液体）を充填している。
【００１４】
薄膜形成装置１０は、それぞれ原料容器１１，１２，１３に接続された気化器１４，１５，１６を含む。原料液体は原料容器１１，１２，１３から液体マスフローコントローラ１７，１８，１９によって、例えばそれぞれ０．２５ml／min 、０．０９ml／min 、０．１１ml／min に流量制御され、気化器１４，１５，１６に導入される。気化器１４，１５，１６は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ用に対応し、それぞれ２００℃、２２０℃、２１０℃に加熱されている。各金属を含む原料液体は気化器１４，１５，１６において気化され、原料ガスとなる。
【００１５】
キャリアガスとしての窒素ガスがガスマスフローコントローラ２０，２１，２２によって流量制御されて各気化器１４，１５，１６に導入される。窒素ガスはそれぞれ２００ml／min の流量で気化器１４，１５，１６に供給され、原料ガスを搬送する。
【００１６】
薄膜形成装置１０は、ガス混合装置２３と、堆積室２４とを含む。３つの気化器１４，１５，１６の出口は合流された配管によってガス混合装置２３へ接続される。
【００１７】
図２はガス混合装置２３を示す図である。ガス混合装置２３は、ガス混合室２５と、ガス混合室内２５に開口する第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７とを備える。第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７はガス混合室２５内で一直線上（共通の軸線上）で互いに対向して開口するように配置される。第１のガス供給ノズル２６の開口部の断面積が第２のガス供給ノズル２７の開口部の断面積よりも大きい。さらに、ガス混合装置２３はガス排出口２８を有する。
【００１８】
例えば、ガス混合室２５は、直径４０mm、長さ４０mmの垂直な管の上下開口部を塞ぎ、下部に１２．５mmφのガス排出口２８を設けてある。第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７はガス混合室２５の上部より２０mmの位置に設けられ、第１のガス供給ノズル２６の開口部の断面積は直径１０．４mm、第２のガス供給ノズル２７の開口部の断面積は直径５．２mmとされている。両ガス供給ノズル２６，２７の対向する開口部間の距離は１０mmの距離に配置してある。
【００１９】
小さい直径の第２のガス供給ノズル２７からは酸化ガスとして酸素ガスが例えば流量８００ml／min が導入される。大きい直径の第１のガス供給ノズル２６からは３つの気化器１４，１５，１６から送られた有機金属原料ガスと窒素ガス（合計６００ml／min ）で供給される。これらのガスはガス混合室２５で混合される。
【００２０】
堆積室２４には、シャワーヘッド２９及びステージ３０が配置される。基板３１はステージ３０に配置され、シャワーヘッド２９の下方に位置する。上記した部材は配管で適切に接続される。ガス混合装置２３で混合された混合ガスはシャワーヘッド２９から基板３１へ噴射され、基板３１にＰＺＴ膜を成膜する。例えば、堆積室２４の内部は、圧力５torr、基板温度５８０℃に設定され、堆積時間７分間でＰｔ層上にＰＺＴ膜を膜厚１３０nm堆積する。
【００２１】
図３は本発明のガス混合装置２３により混合されたガスの分布をシミュレーションした結果を示す図である。ここでは、第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７のノズル径の比が２．５であり、原料ガスと窒素ガスの流量と、酸素ガスの流量が等しい場合を示している。図３においては、ハッチングされた領域３２は原料ガス及び窒素ガスの領域を示し、ハッチングされた領域３３は酸素ガスの領域を示す。領域３４はガスがよく混合された領域を示す。ノズル径の小さい第２のガス供給ノズル２７側から出た原料ガスを含むガス流がノズル径の大きい第１のガス供給ノズル２６側から出た酸素ガス流の内側に入り込んだ又は突き進む状態になり、細かな渦流が安定した状態で発生するため、非常に狭い領域で混合作用が完結する。このため、従来のようにガス混合室２５の形状やガス排出口２８の位置で混合の度合いが影響を受けないようにすることができる。このため、ガス混合装置２３を小型化でき、形状の自由度も大きくなる。
【００２２】
図４はＰＺＴ膜の面内組成分布を示す図である。ＰＺＴ組成はＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）とＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）で示されている。組成均一性は±１．５％以下であり、ガスの混合が良好に行われていることが分かる。
【００２３】
図５は本発明の他の実施例のガス混合装置を示す図である。この実施例でも、ガス混合装置２３は、ガス混合室２５と、ガス混合室２５内に開口する第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７と、ガス排出口２８とを備える。第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７は一直線上に互いに対向して開口するように配置され、第１のガス供給ノズル２６の開口部の断面積が第２のガス供給ノズル２７の開口部の断面積よりも大きい。
【００２４】
この実施例では、原料ガス及び窒素ガスは配管３３で供給され、酸素ガスは配管３４で供給され、配管３３と配管３４とは合流管３５で合流する。第１のガス供給ノズル２６と第２のガス供給ノズル２７とは合流管３５から分岐され、上記したようにガス混合室２５内で一直線上に互いに対向して開口する。この構造では、２つの種類のガスが合流管３５で予備混合され、両ガス供給ノズル２６，２７から出るガスの粘性や密度等、混合ガスの特性が同じになるため、原料ガス、酸化ガスのトータル流量が変わっても、両ガス供給ノズル２６，２７からのガス流量比はノズル形状で決まる流量比で一定に保つことができ、広い条件範囲でガス混合を良好に行うことができる。
【００２５】
図６は本発明の他の実施例のガス混合装置を示す図である。図５の実施例と同様に、この実施例でも、ガス混合装置２３は、ガス混合室２５と、第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７と、ガス排出口２８とを備える。原料ガス及び窒素ガスを供給する配管３３と、酸素ガスを供給する配管３４とは合流管３５で合流した後、第１のガス供給ノズル２６と第２のガス供給ノズル２７とは合流管３５から分岐され、ガス混合室２５で一直線上に互いに対向して開口する。さらに、配管３３，３４の位置する線と、第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７の位置する線とは、互いに９０°をなして構成されている。これによって、分流の際のガスの偏りを抑制することができるので、ガスの混合状態の再現性をより高めることができる。
【００２６】
以上は本発明を特定の実施例について説明したが、本発明はそのような実施例に限定されるものではない。
【００２７】
例えば、第１のガス供給ノズル２６の開口部の断面積と第２のガス供給ノズル２７の開口部の断面積との比は上記した実施例のものとは変えることができる。特に、第１のガス供給ノズル２６の開口部の断面積と第２のガス供給ノズル２７の開口部の断面積との比が１．５以上であると、好ましい結果が得られる。
【００２８】
また、第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７のうちの一方のガス供給ノズルは有機溶剤に溶解した有機金属を気化した原料ガスを含むキャリアガスを供給し、第１及び第２のガス供給ノズル２６，２７のうちの他方のガス供給ノズルは酸化ガスを供給する。この場合、有機溶媒はテトラヒドロフラン及び酢酸ブチルの１つを含み、気化キャリアガスはＮ₂ 、Ａｒ、Ｈｅの少なくとも１つを含み、酸化ガスはＯ₂ 、Ｎ₂ Ｏ、ＮＯ₂ の少なくとも１つを含むようにすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス混合装置の小型化、ガス混合装置の作製形状の自由度が拡がり、流量変動の外乱に対してガスの混合作用が安定するので、厚さや組成分布の安定化が優れた薄膜を形成することのできる薄膜形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例の薄膜形成装置を示す図である。
【図２】図２は図１のガス混合装置を示す図である。
【図３】図３は本発明のガス混合装置により混合されたガスの分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】図４はＰＺＴ膜の面内組成分布を示す図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例のガス混合装置を示す図である。
【図６】図６は本発明の他の実施例のガス混合装置を示す図である。
【図７】図７は従来のガス混合装置を示す図である。
【図８】図８は従来のガス混合装置により混合されたガスの分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
１０…薄膜形成装置
１１，１２，１３…原料容器
１４，１５，１６…気化器
２３…ガス混合装置
２４…堆積室
２５…ガス混合室
２６…第１のガス供給ノズル
２７…第２のガス供給ノズル
２８…ガス排出口
２９…シャワーヘッド
３０…ステージ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film by vapor deposition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, functional elements using oxide ceramics such as BST, PZT, and SBT have been developed. These oxide ceramics are formed into a thin film by, for example, a vapor phase growth method called MOCVD method (see, for example, Patent Document 1). There, a metal gas containing a plurality of organic metals and an oxidizing gas are mixed, and the mixed gas is jetted from a shower head onto a substrate to form a film. In order to realize a predetermined function, it is important that the oxide ceramics thus obtained have a precise control of a plurality of elements to a predetermined composition ratio. It is very important to uniformly mix the raw material gas and the oxygen gas.
[0003]
As a method of mixing gases in a thin film forming apparatus, a method is known in which gas is injected from a plurality of nozzles into a gas mixing chamber and mixed while colliding the gases in the gas mixing chamber. For example, FIG. 7 is a diagram showing a conventional gas mixing apparatus. In FIG. 7, the gas mixing apparatus 1 includes a gas mixing chamber 2 and first and second gas supply nozzles 3 and 4 that open into the gas mixing chamber 2. The first and second gas supply nozzles 3 and 4 have the same nozzle diameter, and are arranged so as to open facing each other on a straight line. Further, a mixed gas discharge port 5 is provided.
[0004]
The first gas supply nozzle 3 supplies a metal source gas of Pb, Zr, and Ti together with nitrogen gas as a carrier gas, and the second gas supply nozzle 4 supplies oxygen gas as an oxidizing gas. The nitrogen gas containing metal gas and the oxygen gas collide at the center between the opposed nozzles, then spread into the gas mixing chamber 2 and mixed well. The mixed gas is supplied from the mixed gas discharge pipe 5 toward the shower head.
[0005]
FIG. 8 is a diagram showing the result of simulating gas distribution by a conventional gas mixing apparatus. It can be seen that the raw material gas and the oxygen gas collide at the center between the opposed nozzles and then spread inside the gas mixing chamber 2 and mixing proceeds.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-9062
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 8, in the conventional structure, the gas is well mixed in the gas mixing chamber 2, but still the raw material gas and the oxygen gas are distributed in a biased state in a wide range in the gas mixing chamber 2. For example, in FIG. 8, the hatched region 6 indicates the source gas region, the hatched region 7 indicates the oxygen gas region, and the two are mixed in a form such as passing after collision. Region 8 is a region where gas is well mixed. The region 8 is in a biased part in the gas mixing chamber 2. Therefore, it is necessary to provide the mixed gas discharge port 5 at an optimal position in the mixed state.
[0008]
Further, the gas distribution inside the gas mixing chamber 2 is greatly influenced by the accuracy of the nozzle arrangement and the shape of the gas mixing chamber 2, and the degree of mixing may change.
[0009]
An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus having a gas mixing chamber in which gases are well mixed, thereby reducing structural restrictions.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A thin film forming apparatus according to the present invention includes a gas mixing chamber and first and second gas supply nozzles opened in the gas mixing chamber, and jets the gas mixed in the gas mixing chamber onto the substrate. In a thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate, the first and second gas supply nozzles are disposed so as to open facing each other in a gas mixing chamber, and an opening of the first gas supply nozzle of the cross-sectional area of the second large comb than the cross-sectional area of the opening of the gas supply nozzle, the gas stream entering the mixing chamber from the second gas supply nozzle of the gas stream entering the mixing chamber from the first gas supply nozzle It is configured to be in a state of entering inside or pushing through the inside .
[0011]
According to this configuration, the first and second gas supply nozzles are arranged so as to open facing each other on a straight line, and the cross-sectional areas of the openings of these gas supply nozzles are different from each other. The gas flow from the side with the small nozzle diameter enters the inside of the gas flow from the side with the large nozzle diameter, and a fine vortex flow is generated in a stable state. Complete. For this reason, it is possible to prevent the degree of mixing from being affected by the shape of the gas mixing chamber and the position of the gas discharge port as in the prior art. For this reason, a gas mixing apparatus can be reduced in size and the freedom degree of a shape also becomes large.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the gas mixing apparatus of FIG.
[0013]
In FIG. 1, the thin film forming apparatus 10 includes raw material containers 11, 12, and 13. The thin film forming apparatus 10 of the embodiment is an example in which a PZT film is formed by a vapor phase growth method called an MOCVD method. The raw material containers 11, 12, and 13 are filled with Pb (thd) ₂ , Zr (OiPr) (thd) ₃ , and Ti (OiPr) ₂ (thd) ₂ dissolved in butyl acetate (raw material liquid), respectively. .
[0014]
The thin film forming apparatus 10 includes vaporizers 14, 15, and 16 connected to raw material containers 11, 12, and 13, respectively. The flow rate of the raw material liquid is controlled to 0.25 ml / min, 0.09 ml / min, and 0.11 ml / min from the raw material containers 11, 12, and 13 by liquid mass flow controllers 17, 18, and 19, respectively. , 16. The vaporizers 14, 15, and 16 correspond to Pb, Zr, and Ti, and are heated to 200 ° C, 220 ° C, and 210 ° C, respectively. The raw material liquid containing each metal is vaporized in the vaporizers 14, 15, and 16 to become a raw material gas.
[0015]
Nitrogen gas as a carrier gas is flow-controlled by the gas mass flow controllers 20, 21, 22 and introduced into the vaporizers 14, 15, 16. Nitrogen gas is supplied to the vaporizers 14, 15 and 16 at a flow rate of 200 ml / min, respectively, and conveys the raw material gas.
[0016]
The thin film forming apparatus 10 includes a gas mixing device 23 and a deposition chamber 24. The outlets of the three vaporizers 14, 15, 16 are connected to the gas mixing device 23 through joined pipes.
[0017]
FIG. 2 is a view showing the gas mixing device 23. The gas mixing device 23 includes a gas mixing chamber 25 and first and second gas supply nozzles 26 and 27 that open into the gas mixing chamber 25. The first and second gas supply nozzles 26 and 27 are arranged in the gas mixing chamber 25 so as to open in opposition to each other on a straight line (on a common axis). The cross-sectional area of the opening of the first gas supply nozzle 26 is larger than the cross-sectional area of the opening of the second gas supply nozzle 27. Further, the gas mixing device 23 has a gas discharge port 28.
[0018]
For example, the gas mixing chamber 25 closes the upper and lower openings of a vertical pipe having a diameter of 40 mm and a length of 40 mm, and a gas discharge port 28 of 12.5 mmφ is provided in the lower part. The first and second gas supply nozzles 26 and 27 are provided at a position 20 mm from the upper part of the gas mixing chamber 25, and the sectional area of the opening of the first gas supply nozzle 26 is 10.4 mm in diameter and the second gas. The cross-sectional area of the opening of the supply nozzle 27 has a diameter of 5.2 mm. The distance between the opposed openings of the gas supply nozzles 26 and 27 is 10 mm.
[0019]
From the second gas supply nozzle 27 having a small diameter, oxygen gas is introduced as an oxidizing gas, for example, at a flow rate of 800 ml / min. The first gas supply nozzle 26 having a large diameter is supplied with the organic metal source gas and nitrogen gas (total 600 ml / min) sent from the three vaporizers 14, 15 and 16. These gases are mixed in the gas mixing chamber 25.
[0020]
A shower head 29 and a stage 30 are disposed in the deposition chamber 24. The substrate 31 is disposed on the stage 30 and is located below the shower head 29. The above-mentioned members are appropriately connected by piping. The mixed gas mixed by the gas mixing device 23 is sprayed from the shower head 29 to the substrate 31 to form a PZT film on the substrate 31. For example, the inside of the deposition chamber 24 is set to a pressure of 5 torr and a substrate temperature of 580 ° C., and a PZT film having a thickness of 130 nm is deposited on the Pt layer in a deposition time of 7 minutes.
[0021]
FIG. 3 is a diagram showing the result of simulating the distribution of gas mixed by the gas mixing device 23 of the present invention. Here, the ratio of the nozzle diameters of the first and second gas supply nozzles 26 and 27 is 2.5, and the flow rate of the source gas and nitrogen gas is equal to the flow rate of oxygen gas. In FIG. 3, a hatched region 32 indicates a source gas and nitrogen gas region, and a hatched region 33 indicates an oxygen gas region. Region 34 indicates a region where the gas is well mixed. The gas flow containing the source gas exiting from the second gas supply nozzle 27 having a small nozzle diameter enters or advances inside the oxygen gas stream exiting from the first gas supply nozzle 26 having a large nozzle diameter. Since the fine vortex flow is generated in a stable state, the mixing action is completed in a very narrow region. For this reason, it is possible to prevent the degree of mixing from being affected by the shape of the gas mixing chamber 25 and the position of the gas discharge port 28 as in the prior art. For this reason, the gas mixing apparatus 23 can be reduced in size, and the freedom degree of a shape also becomes large.
[0022]
FIG. 4 is a diagram showing the in-plane composition distribution of the PZT film. The PZT composition is indicated by Pb / (Zr + Ti) and Zr / (Zr + Ti). The composition uniformity is ± 1.5% or less, and it can be seen that the gas is mixed well.
[0023]
FIG. 5 is a view showing a gas mixing apparatus according to another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the gas mixing device 23 includes a gas mixing chamber 25, first and second gas supply nozzles 26 and 27 that open into the gas mixing chamber 25, and a gas discharge port 28. The first and second gas supply nozzles 26 and 27 are arranged so as to open in opposition to each other on a straight line, and the sectional area of the opening of the first gas supply nozzle 26 is the opening of the second gas supply nozzle 27. It is larger than the sectional area of the part.
[0024]
In this embodiment, the raw material gas and the nitrogen gas are supplied through the pipe 33, the oxygen gas is supplied through the pipe 34, and the pipe 33 and the pipe 34 join together through the junction pipe 35. The first gas supply nozzle 26 and the second gas supply nozzle 27 are branched from the merging pipe 35 and open in a straight line in the gas mixing chamber 25 as described above. In this structure, two kinds of gases are premixed in the junction pipe 35, and the characteristics of the mixed gas such as the viscosity and density of the gas coming out from both gas supply nozzles 26 and 27 are the same. Even if the total flow rate changes, the gas flow rate ratio from both gas supply nozzles 26 and 27 can be kept constant at a flow rate ratio determined by the nozzle shape, and gas mixing can be performed well over a wide range of conditions.
[0025]
FIG. 6 is a view showing a gas mixing apparatus according to another embodiment of the present invention. Similarly to the embodiment of FIG. 5, in this embodiment as well, the gas mixing device 23 includes a gas mixing chamber 25, first and second gas supply nozzles 26 and 27, and a gas discharge port 28. After the pipe 33 for supplying the source gas and the nitrogen gas and the pipe 34 for supplying the oxygen gas are joined by the joining pipe 35, the first gas supply nozzle 26 and the second gas supply nozzle 27 are joined from the joining pipe 35. They are branched and open in the gas mixing chamber 25 so as to face each other in a straight line. Further, the line where the pipes 33 and 34 are located and the line where the first and second gas supply nozzles 26 and 27 are located are formed at 90 ° to each other. As a result, the deviation of the gas during the diversion can be suppressed, so that the reproducibility of the mixed state of the gas can be further improved.
[0026]
Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments.
[0027]
For example, the ratio of the cross-sectional area of the opening of the first gas supply nozzle 26 and the cross-sectional area of the opening of the second gas supply nozzle 27 can be changed from that of the above-described embodiment. In particular, a preferable result is obtained when the ratio of the cross-sectional area of the opening of the first gas supply nozzle 26 to the cross-sectional area of the opening of the second gas supply nozzle 27 is 1.5 or more.
[0028]
One gas supply nozzle of the first and second gas supply nozzles 26 and 27 supplies a carrier gas containing a source gas obtained by vaporizing an organic metal dissolved in an organic solvent, and the first and second gases are supplied. The other gas supply nozzle of the supply nozzles 26 and 27 supplies an oxidizing gas. In this case, the organic solvent includes one of tetrahydrofuran and butyl acetate, the vaporized carrier gas includes at least one of N ₂ , Ar, and He, and the oxidizing gas includes at least one of O ₂ , N ₂ O, and NO _2. Can be included.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gas mixing device can be miniaturized, the degree of freedom of the manufacturing shape of the gas mixing device is expanded, and the gas mixing action is stabilized against disturbance of flow rate fluctuations. A thin film forming apparatus capable of forming a thin film with excellent distribution stability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the gas mixing apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing the result of simulating the distribution of gas mixed by the gas mixing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an in-plane composition distribution of a PZT film.
FIG. 5 is a view showing a gas mixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a gas mixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a conventional gas mixing apparatus.
FIG. 8 is a diagram showing the result of simulating the distribution of gas mixed by a conventional gas mixing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thin film forming apparatus 11, 12, 13 ... Raw material containers 14, 15, 16 ... Vaporizer 23 ... Gas mixing device 24 ... Deposition chamber 25 ... Gas mixing chamber 26 ... First gas supply nozzle 27 ... Second gas supply Nozzle 28 ... Gas outlet 29 ... Shower head 30 ... Stage

Claims

A thin film comprising a gas mixing chamber and first and second gas supply nozzles opening in the gas mixing chamber, and forming a thin film on the substrate by injecting the gas mixed in the gas mixing chamber onto the substrate In the forming apparatus, the first and second gas supply nozzles are disposed so as to open opposite to each other in the gas mixing chamber, and the cross-sectional area of the opening of the first gas supply nozzle is set to the second gas supply nozzle. the size comb than the cross-sectional area of the opening of the gas supply nozzle, the gas stream entering the mixing chamber from the second gas supply nozzle goes forward through entering or inside the containing gas stream to the mixing chamber through the first gas supply nozzle A thin film forming apparatus characterized by being configured to be in a state .

2. The thin film formation according to claim 1, wherein the ratio of the cross-sectional area of the opening of the first gas supply nozzle to the cross-sectional area of the opening of the second gas supply nozzle is 1.5 or more. apparatus.

One gas supply nozzle of the first and second gas supply nozzles supplies a carrier gas containing a raw material gas obtained by vaporizing an organic metal dissolved in an organic solvent, and the first and second gas supply nozzles The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the other gas supply nozzle supplies an oxidizing gas.

The organic solvent includes any one of tetrahydrofuran or butyl acetate, the carrier gas includes at least one of N ₂ , Ar, and He, and the oxidizing gas includes at least one of O ₂ , N ₂ O, and NO _2. The thin film forming apparatus according to claim 3, comprising:

4. The thin film forming apparatus according to claim 3, wherein the organic metal includes at least one of Pb (thd) ₂ , Zr (OiPr) (thd) ₃ , and Ti (OiPr) ₂ (thd) ₂ .