JP3215378B2 - 成膜装置の液体供給装置 - Google Patents

成膜装置の液体供給装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
成膜装置に設けられ、処理チャンバ内に特定の液体を供
給するのに好適な液体供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造プロセスに
おいては、半導体デバイスの高集積化、微細化の要請が
強まっており、このような要請に応えるべく、成膜プロ
セスで使用する配線材料をアルミニウム系から銅系に転
換することが考えられている。
【0003】このような銅を含む材料を用いて成膜を行
う成膜装置としては、処理チャンバ内に配置された基板
を加熱するとともに、その基板上に例えば(hfac)
Cu+1(tmvs)のような有機金属(常温、常圧下で
は液状)またはこの有機金属に有機溶剤を混合させたも
の(以下、これらを「有機金属を含む液体」という)を
塗布し、熱分解反応させることによって薄膜を形成する
ものが知られている。
【0004】このような成膜装置には、有機金属を含む
液体を処理チャンバ内に供給するための液体供給装置が
設けられている。この液体供給装置は、例えば、処理チ
ャンバに配管を介して接続され有機金属等の液体を溜め
ておく容器を有し、容器内の液体をヘリウム等の不活性
ガスにより加圧して押し出し、処理チャンバ内に供給す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、窒素ガス等の不活性ガスを有機金属
等の液体に接触させた状態で当該液体を容器内から押し
出すため、液体中に不活性ガスが入り込んでしまう。こ
の場合には、液体の性質が変化するため、基板上に形成
される薄膜の膜質が悪化したり、熱分解反応が遅くなる
等の問題が生じることが考えられる。また、不活性ガス
中の不純物が液体中に入り込むと、このような不具合が
より顕著に表れる。
【0006】本発明の目的は、処理チャンバに供給すべ
き液体に気体を接触させることなしに、当該液体の供給
を行うことができる成膜装置の液体供給装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、処理チャンバ内に配置された被処理体上
に、(hfac)Cu +1 (tmvs)及び(hfa
c)Cu +1 (teovs)からなる群から選択された
有機金属を含む液体を塗布する塗布手段と、この塗布手
段により前記液体が塗布された被処理体を所定温度に加
熱し、前記液体中の有機金属を熱分解反応させ銅膜を被
処理体上に形成する加熱手段とを備える成膜装置におけ
る処理チャンバに前記液体を供給する液体供給装置であ
って、処理チャンバに配管を介して接続され前記液体を
溜めておく液体貯蔵室を有し、この液体貯蔵室の容積が
当該液体貯蔵室の内外圧力差に応じて変化する容積可変
型容器と、液体貯蔵室の内外に圧力差を発生させる圧力
差発生手段とを備えた構成とする。
【0008】以上のように構成した本発明においては、
容積可変型容器の液体貯蔵室にガスを除外した形で液体
を貯蔵した場合、圧力差発生手段により液体貯蔵室の容
積が小さくなるように当該液体貯蔵室の内外に圧力差を
発生させると、液体貯蔵室内から液体が押し出されるの
で、その液体が加圧用気体を接触することなく当該液体
を処理チャンバに供給することができる。
【0009】上記成膜装置の液体供給装置において、好
ましくは、圧力差発生手段は、液体貯蔵室内の液体を吸
引するポンプである。これにより、液体貯蔵室内を減圧
状態にし、液体貯蔵室の内外に圧力差を発生させること
ができる。
【0010】また、好ましくは、容積可変型容器は、容
器本体と、この容器本体内に配置された弾性変形自在な
隔膜とを有し、この隔膜と容器本体との間の空間で液体
貯蔵室を構成し、圧力差発生手段は、隔膜を液体貯蔵室
側に弾性変形させる手段である。これにより、液体貯蔵
室内を加圧状態にし、液体貯蔵室の内外に圧力差を発生
させることができる。
【0011】また、容積可変型容器は、シリンダと、こ
のシリンダ内に配置された伸縮自在なピストンとを有
し、このピストンとシリンダとの間の空間で液体貯蔵室
を構成し、圧力差発生手段は、ピストンを縮み方向に移
動させる手段である。これにより、液体貯蔵室内を加圧
状態にし、液体貯蔵室の内外に圧力差を発生させること
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明に係わる液体供給装置の第
1の実施形態を含む成膜装置を概略的に示したものであ
る。同図において、液体供給装置10は、半導体基板W
を支持するターンテーブル12を有する処理チャンバ1
4内に、液体である有機金属を供給するものである。こ
こでは、有機金属として、半導体基板Wの表面に銅の薄
膜を形成するための(hfac)Cu+1(tmvs)を
使用する。この(hfac)Cu+1(tmvs)は、常
温、常圧下では液状である。
【0014】液体供給装置10は、上記の有機金属を貯
蔵するための容積可変型容器16を備えている。この容
積可変型容器16は、容器本体18と、この容器本体1
8内に設けられた弾性変形自在なダイヤフラム(隔膜)
20とを有しており、このダイヤフラム20により液体
である有機金属を溜めておく液体貯蔵室22と窒素ガス
等の不活性ガスが供給されるガス供給室24とに分隔さ
れている。なお、液体貯蔵室22には、ガスを除外した
形で有機金属が貯蔵されている。液体貯蔵室22と処理
チャンバ14とは液体供給配管26で接続され、ガス供
給室24と処理チャンバ14とはガス導入管28で接続
されており、液体貯蔵室22とガス供給室24との間に
圧力差が生じると、その差に応じてダイヤフラム20が
弾性変形し、液体貯蔵室22の容積が変化するようにな
っている。
【0015】液体供給配管26には、液体貯蔵室22内
の有機金属を吸引するポンプ(圧力差発生手段)30
と、液体貯蔵室22内の有機金属の供給流量を調整する
ための質量流量調整装置(MFC)32と、液体貯蔵室
22から処理チャンバ14への有機金属の供給をオンオ
フする開閉弁34,36とが設けられている。これらポ
ンプ30、MFC32及び開閉弁34,36は、図示し
ないマイコン等からなる制御装置により制御されるよう
になっている。
【0016】液体供給配管26は、処理チャンバ14内
で先端が下向きのノズル38と接続され、このノズル3
8先端からターンテーブル12上に載置された半導体基
板Wに有機金属が適下される。なお、ノズル38の先端
部は水平方向に移動可能な構造となっており、半導体基
板Wの所定の領域にわたって有機金属を滴下できるよう
になっている。また、ターンテーブル12は、図示しな
い真空チャック等の適当な手段で基板Wを支持し、かつ
図示しない駆動モータにより回転駆動される。また、処
理チャンバ14内には、ターンテーブル12上に載置さ
れた基板Wを加熱するための図示しない複数の加熱用ラ
ンプが設置されている。
【0017】また、処理チャンバ14には、当該処理チ
ャンバ14内に窒素ガス等の不活性ガスを供給するため
の不活性ガス供給源40と、処理チャンバ14内の大気
を排出するための排気ポンプ42とが接続されている。
なお、符号44は不活性ガスの供給をオンオフする開閉
弁であり、符号46は大気の排出をオンオフする開閉弁
である。通常は、基板W表面の酸化やその他の反応を防
止するために、処理チャンバ14内に不活性ガスを供給
し、処理チャンバ14内を不活性ガス雰囲気にしておく
ことが好ましい。
【0018】また、容積可変型容器16のガス供給室2
4内の圧力を調整すべく、処理チャンバ14内の不活性
ガスがガス導入管28を介してガス供給室24に供給さ
れるようになっている。なお、ガス導入管28には、処
理チャンバ14からガス供給室24への不活性ガスの供
給をオンオフする開閉弁48が設けられている。
【0019】以上のように構成した成膜装置により有機
金属を用いてターンテーブル12上に載置された基板W
表面に成膜を行う場合、ターンテーブル12が回転して
いる状態で、開閉弁34,36をオンにしてポンプ30
を駆動すると、容積可変型容器16の液体貯蔵室22内
の有機金属(液体)が吸引される。つまり、液体貯蔵室
22内は減圧状態になり、その結果ダイヤフラム20が
液体貯蔵室22側にたわみ、液体貯蔵室22の容積が小
さくなる。このとき、ガス供給室24内は負圧状態にな
るため、開閉弁44をオンにして処理チャンバ14内の
不活性ガスをガス供給室24に供給し、ガス供給室24
内が所定圧に保たれるようにする。
【0020】液体貯蔵室22内から吸引された有機金属
は液体供給配管26を介して処理チャンバ14内に供給
され、ノズル38先端から流下される。この有機金属は
ターンテーブル12の回転による遠心力により基板W上
で径方向外方に広がり、基板W全面にわたって塗布され
る。その後、図示しない加熱用ランプにより基板W上に
塗布された有機金属を加熱させると、熱分解反応を起こ
し、銅が基板Wの表面に析出し薄膜が形成される。
【0021】以上のように本実施形態にあっては、液体
である有機金属を貯蔵する容器として内部にダイヤフラ
ム20が設けられた容積可変型容器16を用い、ダイヤ
フラム20で分隔された液体貯蔵室22に有機金属を貯
蔵し、ポンプ30により液体貯蔵室22内の有機金属を
吸引して処理チャンバ14内に供給するようにしたの
で、有機金属に加圧用気体例えば不活性ガスが接触する
ことなしに、有機金属を処理チャンバ14内に供給する
ことができる。このため、有機金属中に不活性ガスが混
入することがなく、有機金属の性質が変化することが回
避され、これにより、基板W上に形成される薄膜の膜質
が悪化したり、熱分解反応が遅くなるといった不具合が
防止され、再現性のある安定した成膜が可能となる。
【0022】また、容積可変型容器16のガス供給室2
4と処理チャンバ14とをガス導入管28で接続し、処
理チャンバ14内の不活性ガスを供給することでガス供
給室24内の圧力を調整可能にしたので、ガス供給室2
4内を常に最適な圧力に保つことができる。
【0023】なお、本実施形態においては、容積可変型
容器を内部にダイヤフラムを有する容器で構成したが、
容積可変型容器はそれ以外にも、内部にベローズを有す
る容器や、ベローズそのものであってもよい。
【0024】また、ガス導入管28及び開閉弁48を設
け、ガス供給室24内の圧力を調整できるような構成と
したが、このような圧力調整手段は、特に無くてもよ
い。
【0025】図2は、本発明に係わる液体供給装置の第
2の実施形態を含む成膜装置を概略的に示したものであ
る。図中、図1に示すものと同一または同等の部材には
同じ符号を付している。
【0026】図2において、液体供給装置10Aは、図
1に示す液体供給装置10におけるガス導入管28の代
わりに不活性ガス供給源(圧力差発生手段)50を有
し、かつ液体供給装置10におけるポンプ30は設けら
れていない構成となっており、それ以外は図1に示す液
体供給装置10と同じである。
【0027】不活性ガス供給源50は、容積可変型容器
16内のダイヤフラム20を液体貯蔵室22側にたわま
せるための加圧用気体として窒素ガス等の不活性ガスを
容積可変型容器16のガス供給室24に供給するもので
ある。
【0028】開閉弁34,36をオンにした状態で開閉
弁48をオンにし、不活性ガス供給源50からガス供給
室24に不活性ガスを送ると、液体貯蔵室22内が加圧
状態になってダイヤフラム20が液体貯蔵室22側にた
わみ、液体貯蔵室22の容積が小さくなり、その結果、
液体貯蔵室22内から有機金属が押し出され、液体供給
配管26を介して処理チャンバ14内に供給される。
【0029】したがって本実施形態においても、第1の
実施形態と同様に、有機金属に不活性ガスが接触するこ
となしに、有機金属を処理チャンバ14内に供給するこ
とができる。
【0030】図3は、本発明に係わる液体供給装置の第
3の実施形態を含む成膜装置を概略的に示したものであ
る。図中、図1及び図2に示すものと同一または同等の
部材には同じ符号を付している。
【0031】図3において、液体供給装置10Bは、図
2に示す液体供給装置10Aにおける容積可変型容器1
6の代わりに容積可変型容器60を有し、かつ不活性ガ
ス供給源50及び開閉弁48の代わりにピストン駆動装
置(圧力差発生手段)70を有する構成となっており、
それ以外は図2に示す液体供給装置10Aと同じであ
る。
【0032】容積可変型容器60は、一端側が開口した
円筒状のシリンダ62と、このシリンダ62内に配置さ
れ軸方向に伸縮自在な円柱状のピストン64とを有し、
このピストン64とシリンダ62との間の空間で形成さ
れる液体貯蔵室66に、ガスが除外された形で液体であ
る有機金属が貯蔵されている。また、液体貯蔵室66に
は、処理チャンバ14に接続された液体供給配管26が
接続されている。なお、シリンダ62の内面とピストン
64の外面との間には、有機金属を密封するための図示
しないシール材が設けられている。
【0033】ピストン駆動装置70は、進退可能なプラ
ンジャを有するソレノイドで構成され、プランジャをピ
ストン64の端面部に押し当てることによってピストン
64を縮み方向に移動させる。なお、ピストン駆動装置
としては、ピストン64を縮み方向に移動させるもので
あれば、ソレノイドに限らず、他の手段を用いてもよ
い。
【0034】開閉弁34,36をオンにした状態で、ピ
ストン駆動装置70のプランジャをピストン64の端面
部に押し当ててピストン64を縮み方向に移動させる、
つまり液体貯蔵室66内を加圧状態にすると、液体貯蔵
室66の容積が小さくなり、その結果、液体貯蔵室66
内から有機金属が押し出され、液体供給配管26を介し
て処理チャンバ14内に供給される。
【0035】以上のように、有機金属を貯蔵する容器と
してシリンダ62とピストン64とからなる容積可変型
容器60を用いた場合でも、第1の実施形態と同様に、
有機金属に不活性ガスが接触することなしに、有機金属
を処理チャンバ14内に供給することができる。
【0036】なお、以上のいくつかの実施形態において
は、常温、常圧下で液状の有機金属である(hfac)
Cu+1(tmvs)を処理チャンバ14内に供給する場
合について説明してきたが、本発明は、それ以外の液体
を処理チャンバ14内に供給する場合にも適用できる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、処理チャンバに供給す
べき液体に加圧用気体を接触させることなしに、当該液
体の供給が行える。したがって、例えば半導体デバイス
の成膜に使用する有機金属を含む液体を処理チャンバに
供給する場合に、有機金属中に気体が混入することがな
いため、有機金属の性質が変化することがなく、基板上
に形成される薄膜の膜質が悪化したり、熱分解反応が遅
くなるといった不具合を防止することができ、再現性の
ある安定した成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる液体供給装置の第1の実施形態
を含む成膜装置を概略的に示したものである。
【図2】本発明に係わる液体供給装置の第2の実施形態
を含む成膜装置を概略的に示したものである。
【図3】本発明に係わる液体供給装置の第3の実施形態
を含む成膜装置を概略的に示したものである。
【符号の説明】
10,10A,10B…液体供給装置、14…処理チャ
ンバ、16…容積可変型容器、18…容器本体、20…
ダイヤフラム(隔膜)、22…液体貯蔵室、26…液体
供給配管、30…ポンプ(圧力差発生手段)、50…不
活性ガス供給源(圧力差発生手段)、60…容積可変型
容器、62…シリンダ、64…ピストン、66…液体貯
蔵室、70…ピストン駆動装置(圧力差発生手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎗田 弘行 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 相田 恒 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 吉田 尚美 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−53132(JP,A) 特開 平9−45773(JP,A) 特開 平1−286435(JP,A) 特開 昭54−37927(JP,A) 特開 昭62−201672(JP,A) 特開 平7−236852(JP,A) 特開 昭63−135153(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 18/02 - 18/12 H01L 21/3205 H01L 21/288

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理チャンバ内に配置された被処理体上
    に、(hfac)Cu +1 (tmvs)及び(hfa
    c)Cu +1 (teovs)からなる群から選択された
    有機金属を含む液体を塗布する塗布手段と、前記塗布手
    段により前記液体が塗布された前記被処理体を所定温度
    に加熱し、前記液体中の前記有機金属を熱分解反応させ
    銅膜を前記被処理体上に形成する加熱手段とを備える成
    膜装置における前記処理チャンバに前記液体を供給する
    液体供給装置であって、 前記処理チャンバに配管を介して接続され前記液体を溜
    めておく液体貯蔵室を有し、この液体貯蔵室の容積が当
    該液体貯蔵室の内外圧力差に応じて変化する容積可変型
    容器と、 前記液体貯蔵室の内外に圧力差を発生させる圧力差発生
    手段とを備えたことを特徴とする成膜装置の液体供給装
    置。
  2. 【請求項2】 前記圧力差発生手段は、前記配管に設け
    られ、前記液体貯蔵室内の前記液体を吸引するポンプで
    あることを特徴とする請求項1記載の成膜装置の液体供
    給装置。
  3. 【請求項3】 前記容積可変型容器は、容器本体と、こ
    の容器本体内に配置された弾性変形自在な隔膜とを有
    し、この隔膜と前記容器本体との間の空間で前記液体貯
    蔵室を構成し、 前記圧力差発生手段は、前記隔膜を前記液体貯蔵室側に
    弾性変形させる手段であることを特徴とする請求項1記
    載の成膜装置の液体供給装置。
  4. 【請求項4】 前記容積可変型容器は、シリンダと、こ
    のシリンダ内に配置された伸縮自在なピストンとを有
    し、このピストンと前記シリンダとの間の空間で前記液
    体貯蔵室を構成し、 前記圧力差発生手段は、前記ピストンを縮み方向に移動
    させる手段であることを特徴とする請求項1記載の成膜
    装置の液体供給装置。
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