JP2006144083A - 原料供給装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固体の表面積の変化を抑制し、安定した原料供給量を維持させることを目的とする。
【解決手段】 本発明の原料供給装置１００は、固体原料１５０を収める容器１１０と、前記容器１１０に接続され、キャリアガスを導入する導入配管１４６と、前記容器１１０に接続され、前記導入配管１４６から導入され前記容器１１０内を通過したキャリアガスと共に気化した前記固体原料１５０を外部に導出する導出配管１４８と、前記容器１１０内を移動する円錐形部材１２０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原料供給装置及び半導体装置の製造方法に係り、特に、固体状態である有機金属原料を用いる気相成膜法（ＭＯＣＶＤ）法によって薄膜を形成する分野に関し、半導体薄膜、ＵＬＳＩデバイス配線材料等を安定に成膜するための原料供給装置および方法に関する。

固体状態である有機金属原料を用いる気相成膜法（ＭＯＣＶＤ）においては、原料を加熱し昇華させて気体状態で原料供給を行う。

図１３は、従来の原料供給装置の構成を示す図である。
原料供給装置１００において、容器１１０内には、粉末状の固体原料１５０が、容器１１０に入れられている。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出配管１４８から成膜装置に供給される。この場合、たとえば、固体原料の供給法としては、固体表面の表面積を変えないで供給することが望ましいとしている（例えば、特許文献１参照）。

また、通気性多孔質容器内に固形原料を入れ、通気性多孔質容器の孔を通して固形原料にキャリアガスを供給し、固形原料が孔を通ったキャリアガスにより気化し外部に送られるとする技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。

その他、固体有機金属原料粉末を吸着剤粒体に吸着させ、吸着剤粒体にキャリアガスを通過させることにより固体有機金属原料を気化させ外部に送るとする技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、有機金属化合物の粉末を加熱プレート上に供給し残った粉末を取り除くとする技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平１０−２５５７６号公報 特開２０００−１０７１８２号公報 特開２００３−２８２５５６号公報 特開平５−３１１４４６号公報

図１３における供給法において、加熱により固体原料の一部溶解が起こり始め、凝集部分が発生してしまう。特に蒸気圧の低い材料に関してはこの傾向が顕著である。
図１４は、使用により凝集層が発生した様子を説明するための図である。
図１４に示すように、特に、固体原料１５０の表面部分に凝集部分が発生する傾向が顕著である。このため、使用していくうちに、昇華できる固体の表面積が大きく変化することにより供給量が変化してしまう。このため使用していくうちに原料供給量が減少し、成膜速度が減少するといった問題点があった。このため、気相成膜法（ＭＯＣＶＤ）による成膜プロセスにおいて、まだ十分に残量が有る段階で原料交換が必要になってしまうといった問題点があった。或いは、成膜速度を上げるため、ヒータによる加熱温度を制御しなければならず、難しい温度制御を行なう必要が発生するといった問題点があった。原料によっては、分解温度に近いため分解が始まってしまうといった問題点もあった。
さらに、原料を交換する場合でも、ヒータの巻き方、設置の仕方等により加熱部の加熱位置が変化することになり、供給量が変化してしまう。その結果、原料交換時の再現性がなくなってしまうといった問題点があった。
そして、ヒータによる加熱温度を制御する場合でも、固体の表面積の変化に合わせて適切な温度に制御することは、困難であるといった問題点があった。

本発明は、上述した問題点を克服し、固体の表面積の変化を抑制し、安定した原料供給量を維持させることを目的とする。

本発明の原料供給装置は、
固体原料を収める容器と、
前記容器に接続され、キャリアガスを導入する導入部と、
前記容器に接続され、前記導入部から導入され前記容器内を通過したキャリアガスと共に気化した前記固体原料を外部に導出する導出部と、
前記容器内を移動する移動部と、
を備えたことを特徴とする。

上述したように、原料供給装置から気化した前記固体原料を供給するうちに、前記固体原料に凝集部分が発生する。そこで、前記容器内を移動する移動部を備えたことにより、前記凝集部分を粉砕することができる。

さらに、本発明における前記移動部は、前記固体原料の下部に配置され、前記固体原料を押しながら上方に向かって移動することを特徴とする。

前記固体原料の下部に配置され、前記固体原料を押しながら上方に向かって移動することにより、原料を押し上げる。よって、表面に形成される凝集層を粉砕することができる。

或いは、本発明における前記移動部は、前記固体原料と接して配置され、前記固体原料を押しながら回動する構成にしても有効である。

前記固体原料と接して配置され、前記固体原料を押しながら回動することにより、前記固体原料を移動させる。前記固体原料を移動させることにより、表面に形成される凝集層を粉砕することができる。

或いは、本発明における前記移動部は、前記容器内を移動して、前記固体原料表面を押す構成にしても有効である。

前記移動部が、直接、前記固体原料表面を押すことにより、表面に形成される凝集層を粉砕することができる。

そして、本発明における前記移動部は、前記容器の上方に配置され、前記容器の上方から前記固体原料表面を押すように構成すると特に有効である。

或いは、前記移動部は、前記容器の側方に配置され、前記容器の側方から前記固体原料表面を押すように構成しても好適である。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、
固体の原料を加熱して、気化させた前記原料を基板上に供給する原料供給工程と、
前記基板上に供給された前記原料と反応する反応種を供給し、前記基板上に所定の膜を成膜する反応種供給工程と、
前記固体の原料の加熱により凝集する前記原料の表面を粉砕する粉砕工程と、
を備えたことを特徴とする。

前記固体の原料の加熱により凝集する前記原料の表面を粉砕することで、凝集部分の発生を抑制することができる。凝集部分の発生を抑制することができるので、原料供給工程における前記原料の供給量の変化を抑制することができる。さらには、凝集部分の発生を抑制することができるので、加熱温度の制御を容易化することができる。

さらに、本発明における前記粉砕工程において、所定の間隔で前記原料の表面を粉砕することを特徴とする。

所定の間隔で前記原料の表面を粉砕することにより、凝集部分の発生間隔に応じて、前記原料の表面を粉砕することができる。

以上説明したように、本発明によれば、前記凝集部分を粉砕することができるので、固体の表面積の変化を抑制し、原料供給装置に安定した原料供給量を維持させることができる。よって、半導体装置の製造において難しい温度制御を行なわなくても膜厚均一性の高い成膜を行なうことができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における原料供給装置の構成を示す図である。
図１における原料供給装置１００において、容器１１０内には、粉末状の固体原料１５０が、容器１１２の内壁に接した状態で、入れられている。前記固体原料の下部に位置することになる容器１１０の下部には移動部の一例となる円錐形部材１２０が配置され、駆動系１６０により容器内部において上下に移動可能に配置される。駆動系１６０は、円錐形部材１２０に接続したボールネジ１６２と、ボールネジ１６２を上下に移動させるプーリ型回転ナット１６４と、ベルトとプーリ等を介して回転ナット１６４を回転させるモータ１４５とを備えている。
容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。そして、バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、固体原料１５０が昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され成膜装置に供給される。

ここで、上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。そこで、容器外部の駆動系１６０においてモータ等による回転運動を上下運動に変換し、容器内部の円錐形部材１２０を下部から上方に向かって数ｍｍ移動させることにより前記固体原料１５０を押し上げ、押し上げられた固体原料１５０によって、表面に発生する凝集層を粉砕することができる。例えば、円錐形部材１２０を上方に１ｍｍ移動させる。

容器１１０は、耐食性の観点からステンレス材を用いて形成されることが望ましい。特に、耐食性の優れたＳＵＳ３１６材を用いるとなおよい。ステンレス材を用いることにより、固体原料１５０による腐食等を防ぐことができる。さらに、容器が腐食されないことにより不純物を気化された固体原料１５０に混入させないようにすることができる。同様に、円錐形部材１２０やボールネジ１６２といった固体原料１５０に接触する可能性のある部分は、耐食性の観点からステンレス材を用いて形成されることが望ましい。特に、耐食性の優れたＳＵＳ３１６材を用いるとなおよい。

また、移動部の一例となる円錐形部材１２０は、円錐形に限るものではない。例えば、円筒形であってもよいし、その他の形状であってもよい。固体原料１５０を押し上げて、表面の凝集層を粉砕できればよい。

また、駆動系１６０も粉砕部材を上方に移動させることができれば、どのような構成であっても構わない。
また、ここでは、説明の簡略化のため、固体原料１５０を出し入れする容器ふたや、駆動系の詳細、容器内のシール等の構成は、省略している。

また、固体原料として、室温（２５℃）で１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料が望ましい。特に、低蒸気圧原料として、室温（２５℃）で１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料がより望ましい。或いは、ガス供給時の使用温度において、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料が望ましい。

また、ここでは、例えば、ニクロム線などの電熱線等を用いたヒータ１３０を用いているが、これに限るものではない。

図２は、本実施の形態１における原料供給装置を用いた成膜装置の構成を説明するための図である。
図２において、チャンバ６００の内部にて、所定の温度に制御された基板ホルダ（ウェハステージ）６１０の上にシリコン（Ｓｉ）ウェハ等の基板１０を設置する。そして、チャンバ６００の内部に上部からガスを供給する。また、真空ポンプ６３０によりチャンバ６００の内部が所定の圧力になるように真空引きされる。ここでは、原子層気相成長（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて、バリアメタル膜として、窒化タンタル（ＴａＮ）膜を成膜する。そのためのメタル原料として、９５℃において飽和蒸気圧が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）となる低蒸気圧原料であるペンタジメチルアミノタンタル（ＰＤＭＡＴ：Ｐｅｎｔａｋｉｓ ＤｉＭｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ Ｔａｎｔａｌｕｍ；Ｔａ［Ｎ（（ＣＨ_３）_２］_５）を用い、メタル原料と反応する反応種の一例である、前記メタル原料の還元ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）を用い、パージガスとして、水素（Ｈ_２）を用いる。パージガスとして、Ｈ_２を用いることで、次の反応性を高めることができる。さらに、Ｈ_２は純度を高めることができるので、成膜時の不純物濃度低減に適している。
容器６５０に入った固体のペンタジメチルアミノタンタル（Ｔａ［Ｎ（（ＣＨ_３）_２］_５）を加熱して暖める。暖められたＴａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５内にキャリアガスとして水素（Ｈ_２）を供給することで、Ｈ_２と共に、飽和蒸気圧に達し、昇華してガス化したＴａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５をチャンバ６００に供給することができる。

図３は、半導体装置の製造方法の一例である成膜方法の要部を示すフローチャート図である。
ここでの成膜方法は、図１におけるチャンバ６００を用いて、原料供給工程の一例であるＴａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５供給工程（Ｓ２０２）と、Ｔａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５供給後のパージとしてのＨ_２供給工程（Ｓ２０４）と、反応種供給工程の一例であるＮＨ_３供給工程（Ｓ２０６）と、ＮＨ_３供給工程後のパージとしてのＨ_２供給工程（Ｓ２０８）という一連の工程を行なう。そして、かかる工程を繰り返し、所定の膜厚のＴａＮ膜を形成する。そして、複数枚の基板１０を処理する所定の間隔の後、容器６５０に入った固体のＴａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５表面に形成される凝集部分を粉砕する粉砕工程（Ｓ２１０）を行なう。

図４は、ＡＬＤ法によるバリアメタルの成膜例を示すガスの供給フロー図である。
まず、タンタル（Ｔａ）原料としてのＴａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５の供給を行う。この時、セルフリミッティング効果により、ある一定量以上は吸着しない。次にＨ_２によりパージを行う。つづいて、ＮＨ_３の供給を行うことにより、バリアメタルとしてのＴａＮを形成する。最後にＨ_２によりパージを行う。この一連の作業を１サイクルとして、必要な膜厚分サイクルを繰り返すことで成膜を行う。
図５は、ＡＬＤ法において、ＴａＮ膜が形成される様子を説明するための概念図である。
図５（ａ）において、ＴａＲ２０（Ｔａ化合物）を供給することにより、基体１０にＴａＲ２０（Ｔａ化合物）が吸着する。また、基体１０の周辺には、吸着していないＴａＲ２０が浮遊する。
図５（ｂ）において、Ｈ_２を供給することにより、浮遊するＴａＲ２０が置換される。
図５（ｃ）において、ＮＨ_３を供給することにより基体１０に吸着されたＴａＲ２０を還元してＴａＮ膜２２が形成される。

ここでは、Ｔａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５、Ｈ_２、ＮＨ_３の各ガス量は、１．６８Ｐａ・ｍ^３／ｓ（１０００ｓｃｃｍ）、チャンバ６００の内部の圧力を３３９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）とした。ここで、ガス量は、Ｔａ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_５について、０．５Ｐａ・ｍ^３／ｓ（３００ｓｃｃｍ）〜１．６８Ｐａ・ｍ^３／ｓ（１０００ｓｃｃｍ）が望ましい。ＮＨ_３について、１．６８Ｐａ・ｍ^３／ｓ（１０００ｓｃｃｍ）〜３．３６Ｐａ・ｍ^３／ｓ（２０００ｓｃｃｍ）が望ましい。パージガスであるＨ_２について、１．６８Ｐａ・ｍ^３／ｓ（１０００ｓｃｃｍ）〜３．３６Ｐａ・ｍ^３／ｓ（２０００ｓｃｃｍ）が望ましい。成膜圧力は、６６５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）以下が望ましい。成膜温度は、２５０〜３００℃が望ましい。

また、メタル原料の還元ガスとして、ヒドラジン（Ｈ_２ＮＮＨ_２）或いは、１−１ジメチルヒドラジンや１−２ジメチルヒドラジン等のヒドラジン化合物を用いても構わない。ヒドラジン或いはヒドラジン化合物を用いることによりＮＨ_３より還元作用を強くすることができる。

さらに、パージガスとして、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ_２）やヘリウム（Ｈｅ）を用いても構わない。パージガスとして、Ａｒを用いることで、安価でかつ扱い易くすることができる。

図６は、膜厚と成膜枚数との関係を示す図である。
ここでは、図１における原料供給装置からＰＤＭＡＴを供給する。減圧ＣＶＤ法の一例であるＡＬＤ法を用いて、３００℃にてＳｉＯ_２上に１０ｎｍのＴａＮの成膜を行った。比較のため、図１３，１４に示す従来の原料供給装置でも実験を行なった。図１における容器の場合は１０００枚ごとに粉砕作業を実施した。容器１１０内において円錐形部材１２０の上部に１０ｍｍの高さの固体原料がある場合に、駆動系１６０により円錐形部材１２０を下部から上方に向かって１ｍｍ移動させることにより前記固体原料１５０を押し上げ、押し上げられた固体原料１５０によって、表面に発生する凝集層を粉砕する。ウェハを１０００枚成膜ごとにこの作業を行なうようにすればよい。ここでは、下部から上方への移動としているが、上下に移動させてもよい。例えば、数ｍｍ上下に移動させてもよい。また、数回（例えば、５回）上下に移動させてもよい。図６には、それぞれ１，０００枚毎に膜厚測定を行った結果が示されている。従来法に関しては、２０００枚を超えたあたりから膜厚が減少していく傾向にあった。本実施の形態の原料供給装置を使用した場合は１００００枚まで、仕様内（±１ｎｍ）の成膜が可能であった。

図６に示す結果からわかるとおり、本実施の形態１を用いた場合、膜厚は長期間にわたり安定である。これは、固体原料の表面積の変化が小さく原料が均一に消費されたためである。原料が均一に消費されたため、膜厚変化を少なくすることができる。すなわち、１，０００枚毎の間隔で凝集部分を粉砕することにより、粉末状の固体原料の表面積の変化を抑制することができ、原料の供給量の変化を抑制することができる。よって、半導体装置の製造過程において、固体原料の表面積の減少に合わせて容器の温度を上げていくといった温度制御を不要とすることができる。一定温度で成膜プロセスを続けることができるので、図６に示す結果からわかるとおり、膜厚制御性を高めることができ、均一な膜厚の成膜を行なうことができる。ここでは、１，０００枚毎の間隔で凝集部分を粉砕するが、これに限るものではなく、原料の使用量に応じて凝集部分を粉砕する間隔を設定すればよい。
これに対し、従来法によると、従来法によれば原料交換が早い段階で必要となっていた。この場合は４０００枚超えた際仕様から外れている。実際に外した容器内部を観察すると初期段階で粉末であった原料表面が凝集してしまっていた。この原料を粉砕してみると元の物質とほぼ同様にさらさらの粉末状の状態になることがわかった。つまり、本実施の形態のように凝集部分を粉砕することで、原料を成膜状態が同じになる程度の元の状態に戻すことを可能とすることができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２における原料供給装置の構成を示す図である。
図７における原料供給装置１００において、容器１１０内には、回転運動（回動）可能な移動部の一例である回動部材１２２が、前記固体原料１５０と接して配置され、駆動系１６０により回動させられることにより、前記固体原料１５０を押しながら回動する。駆動系１６０は、回動部材１２２を回動させる回転軸１６６と、回転軸１６６を回動させるモータ１６８とを備えている。その他は、図１と同様であるため、説明を省略する。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され、成膜装置に供給される。

上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。そこで、容器外部の駆動系１６０においてモータ等による回転運動により回動部材１２２を、前記固体原料１５０を押しながら回動させることで、固体原料１５０を移動させる。固体原料１５０を移動させることで、移動した固体原料１５０により表面に発生する凝集層を粉砕することができる。ここで、回動部材１２２は、１回転する必要はなく、数度回転させればよい。例えば、３０度回転させる。

容器１１０、回動部材１２２や回転軸１６６といった固体原料１５０に接する部分は、耐食性の観点からステンレス材を用いて形成されることが望ましい。特に、耐食性の優れたＳＵＳ３１６材を用いるとなおよい。ステンレス材を用いることにより、固体原料１５０による腐食等を防ぐことができる。さらに、容器が腐食されないことにより不純物を気化された固体原料１５０に混入させないようにすることができる。

また、移動部の一例となる回動部材１２２は、スクリュー形に限るものではない。その他の形状であってもよい。固体原料１５０を移動させて、表面の凝集層を粉砕できればよい。

また、駆動系１６０も粉砕部材を回動させることができれば、どのような構成であっても構わない。
また、ここでは、説明の簡略化のため、固体原料１５０を出し入れする容器ふたや、駆動系の詳細、容器内のシール等の構成は、省略している。

また、実施の形態１と同様、固形原料として、室温（２５℃）で１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料が望ましい。特に、低蒸気圧原料として、室温（２５℃）で１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料がより望ましい。或いは、ガス供給時の使用温度において、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の飽和蒸気圧を有する材料が望ましい。

また、実施の形態１と同様、例えば、ニクロム線などの電熱線等を用いたヒータ１３０を用いているが、これに限るものではない。

実施の形態１と同じく減圧ＣＶＤ装置を用いて、ＡＬＤ法により成膜したＴａＮの成膜を行った。この際、原料容器としては、図７の原料供給装置を用いた。実施の形態１と同様の実験を行なった結果、ほぼ同様な結果が得られた。粉砕工程は、実施の形態１と同様に１，０００枚毎に回動部材１２２を回動させた。

図７に示した容器内には外部から駆動可能なスクリュウー形状の粉砕物があるため、より原料を均一原料に粉砕することが可能となる。長期間にわたって安定供給が可能となる。また、本実施の形態２の構成を使用することで原料を最後まで使用することが可能となり、原料使用効率、さらには原料交換作業の減少といった効果もある。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３における原料供給装置の構成を示す図である。
図８における原料供給装置１００において、容器１１０内には、回転運動（回動）可能な移動部の一例である回動部材１２４が、前記固体原料１５０の表面と接して配置され、駆動系１６０により回動させられることにより、前記固体原料１５０の表面を直接押しながら回動する。駆動系１６０は、回動部材１２４を回動させる回転軸１６６と、回転軸１６６を回動させるモータ１６８とを備えている。その他は、図７と同様であるため、説明を省略する。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され、成膜装置に供給される。

図９は、回動部材の一例を示す斜視図である。
図９に示すように、例えば、回動部材１２４は、４枚の撹拌プロペラを有している。そして、一度に例えば３０度回転させて、表面の凝集層を粉砕する。

上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。図８に示すように、前記固体原料１５０の表面を直接押しながら回動することで、確実に粉砕することができる。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４における原料供給装置の構成を示す図である。
図１０における原料供給装置１００において、容器１１０内には、容器下部に上下に移動可能な移動部の一例である棒状部材１２６が配置され、前記固体原料１５０の内部から、例えば、ネジ込み式に上方に移動させ、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、表面に発生する凝集部分を粉砕する。その他は、図１と同様であるため、説明を省略する。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され、成膜装置に供給される。

ここでは、棒状部材１２６を移動させる駆動手段が省略されているが、駆動系を用いてもよいし、ユーザが移動させてもよい。

また、図１０では、単に棒状の部材が記載されているが、部材の先にもっと広い面積で前記固体原料１５０の表面を直接押すことができるように、他の形状を用いても構わない。

上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。図１０に示すように、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、確実に粉砕することができる。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５における原料供給装置の構成を示す図である。
図１１における原料供給装置１００において、容器１１０内には、容器上部に上下に移動可能な移動部の一例である棒状部材１２８が配置され、前記固体原料１５０の上方から、例えば、ネジ込み式に下方に移動させ、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、表面に発生する凝集部分を粉砕する。その他は、図１０と同様であるため、説明を省略する。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され、成膜装置に供給される。

上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。図１１に示すように、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、確実に粉砕することができる。

実施の形態６．
図１２は、実施の形態６における原料供給装置の構成を示す図である。
図１２における原料供給装置１００において、容器１１０内には、容器側部に水平に移動可能な移動部の一例である棒状部材１２９が配置され、前記固体原料１５０の側方から、例えば、ネジ込み式に横方向に移動させ、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、表面に発生する凝集部分を粉砕する。その他は、図１０と同様であるため、説明を省略する。容器１１０は、外部全体をヒータ１３０により覆われ、加熱される。バルブ１４２とバルブ１４４が開けられ、導入部の一例となる導入配管１４６からキャリアガスが導入され、昇華してキャリアガスに混入した原料ガスが、導出部の一例となる導出配管１４８から導出され、成膜装置に供給される。

上述したように、前記固体原料１５０の加熱により前記原料の表面が凝集する。図１２に示すように、前記固体原料１５０の表面を直接押すことで、確実に粉砕することができる。

以上のように、各実施の形態において、固体状態である有機金属原料を用いる気相成膜法（ＭＯＣＶＤ）において、前記固体原料を収納する容器内に固体原料を粉砕する機構を有する原料供給装置であるため、容器自体を動かさなくても内部に発生した凝集層を粉砕することができるので、ヒータの加熱位置の変化や容器自体からのリーク等を防止することができる。そして、固体原料を粉砕するため、気相成膜法（ＣＶＤ）、特に原材料として固体有機金属を用いる場合の原料供給を長期間安定にかつ最後まで、原料の使用効率よく行うことができる。

以上の説明において、キャリアガスの導入および原料供給口に関して、固形原料の表面より上であれば、上下、左右自由に選択して構わない。また、複数の容器を連結して用いることも好適である。

また、以上の説明において、容器の形状を円筒形としているが、これに限るものではなく球形等、別の形状にしても構わない。

以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての原料供給装置や半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における原料供給装置の構成を示す図である。 本実施の形態１における原料供給装置を用いた成膜装置の構成を説明するための図である。 半導体装置の製造方法の一例である成膜方法の要部を示すフローチャート図である。 ＡＬＤ法によるバリアメタルの成膜例を示すガスの供給フロー図である。 ＡＬＤ法において、ＴａＮ膜が形成される様子を説明するための概念図である。 膜厚と成膜枚数との関係を示す図である。 実施の形態２における原料供給装置の構成を示す図である。 実施の形態３における原料供給装置の構成を示す図である。 回動部材の一例を示す斜視図である。 実施の形態４における原料供給装置の構成を示す図である。 実施の形態５における原料供給装置の構成を示す図である。 実施の形態６における原料供給装置の構成を示す図である。 従来の原料供給装置の構成を示す図である。 使用により凝集層が発生した様子を説明するための図である。

符号の説明

１０ 基板
２０ ＴａＲ
２２ ＴａＮ膜
１００ 原料供給装置
１１０，６５０ 容器
１２０ 円錐形部材
１２２，１２４ 回動形部材
１２６，１２８，１２９ 棒状部材
１３０ ヒータ
１４２，１４４ バルブ
１４６ 導入配管
１４８ 導出配管
１５０ 固体原料
１６０ 駆動系
１６２ ボールネジ
１６４ 回転ナット
１６６ 回転軸
１６８ モータ
６００ チャンバ
６１０ ウェハステージ
６３０ 真空ポンプ

Claims (6)

1. 固体原料を収める容器と、
   前記容器に接続され、キャリアガスを導入する導入部と、
   前記容器に接続され、前記導入部から導入され前記容器内を通過したキャリアガスと共に気化した前記固体原料を外部に導出する導出部と、
   前記容器内を移動する移動部と、
   を備えたことを特徴とする原料供給装置。
2. 前記移動部は、前記固体原料の下部に配置され、前記固体原料を押しながら上方に向かって移動することを特徴とする請求項１記載の原料供給装置。
3. 前記移動部は、前記固体原料と接して配置され、前記固体原料を押しながら回動することを特徴とする請求項１記載の原料供給装置。
4. 前記移動部は、前記容器内を移動して、前記固体原料表面を押すことを特徴とする請求項１記載の原料供給装置。
5. 固体の原料を加熱して、気化させた前記原料を基板上に供給する原料供給工程と、
   前記基板上に供給された前記原料と反応する反応種を供給し、前記基板上に所定の膜を成膜する反応種供給工程と、
   前記固体の原料の加熱により凝集する前記原料の表面を粉砕する粉砕工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記粉砕工程において、所定の間隔で前記原料の表面を粉砕することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。

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