JP3461181B2 - 有機アルミニウム化合物処理方法 - Google Patents

有機アルミニウム化合物処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性物質、特に反応性
の高い有機アルミニウム化合物の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化に伴
い、半導体ウエハ上にサブミクロンレベルの微細構造を
制御性よく形成する技術が注目されている。特に、I
C,LSI等の製造工程においては、水平方向の素子の
寸法の微細化に伴って、製造工程の後半になるにつれ
て、パターンを形成した半導体ウエハ表面上に形成され
る凹凸を有する素子構造は、微細化および密集化したも
のとなる。このため、各素子間の配線形成の工程におい
ては、微細化および密集化した凹凸を有する表面上に被
覆性がよく配線材料となる導電性膜を形成すると共に、
直径1μm以下の微細な配線接続口(以下、コンタクト
ホールと称する)内にAl等の配線材料を埋め込む技術
が必要となる。
【0003】配線材料としては、半導体と良いオーミッ
ク・コンタクトをつくる、低い比抵抗値をもつ膜を工業
的な手段で形成できる、シリコンやシリコン酸化膜との
密着性が強い、微細加工できる、ボンディングに適した
冶金学的な性質をもつ、通常の動作条件で信頼性が高い
等の条件を満足することが要求される。
【0004】従来、このようなIC,LSIにおける各
素子間の配線形成にはスパッタリング法によるAlまた
はAl合金膜が広く用いられている。Al、Al合金膜
は、スパッタリング装置のチャンバー内を高真空(10
−5〜10−6Pa)に排気後、高純度のArガス等を
導入し(1〜10−1Pa)、電極間に直流電圧をかけ
てグロー放電を起こさせることにより成膜される。Ar
等が陰極(ターゲット)に衝突して原子を叩き出し、
陽極に置かれたSi基板上に原子が成膜される。しかし
ながら、スパッタリング法においては、ターゲット材料
をスパッタリングしてターゲット材料の原子をウエハ表
面にソース物質を堆積させるため、ウエハ表面の凹凸に
応じて、被覆形状が異なることが知られている。特に、
コンタクトホールの径が1μm以下となり、深さが1μ
m以上となった場合には、スパッタリング法ではコンタ
クトホール内を完全に埋め込むことは困難となる。
【0005】一方、CVD法を用いる薄膜形成技術にお
いては、ウエハ表面に接する気相中に含まれる原料ガス
を熱エネルギー等を用いて分解することによって、目的
とする薄膜をウエハ表面上に形成する。CVD法では、
堆積膜の原料をウエハ表面に均一に分布させることがで
き、また、原料ガスがウエハ表面で分解反応を起こすこ
とにより薄膜堆積が起きるため、スパッタリング法と比
較して、段差被覆性に優れた膜を形成することができ
る。さらに、ウエハ表面に露出しているSi、金属、絶
縁材料等種々の物質表面における原料ガスの分解反応機
構の相異を利用して、特定の物質上にのみ、選択的に薄
膜形成を行うことも可能である。従って、原料ガスの種
類、堆積条件を適宜に選択することにより、コンタクト
ホール内にのみ選択的に導体膜を形成することも可能で
ある。
【0006】このため、CVD法による配線材料膜の形
成についても数多くの検討がなされ、既にAl,W,C
u等の金属についてCVD法を用いる成膜が可能である
ことが確認されている。
【0007】しかしながら、配線材料膜の原料ガスは常
温で液体である場合が多く、一般的に蒸気圧も小さい。
例えば、Al膜の原料ガスとして用いられるジメチルア
ルミニウムハイドライドの常温における飽和蒸気圧は約
2Torr、トリイソブチルアルミニウムは同じく約
0.5Torrである。従って、このように常温におけ
る蒸気圧が小さい液体原料ガスをCVD装置の反応室に
導くためには、気化装置を設ける必要がある。
【0008】従来、液体原料ガスの気化装置としては、
バブリング装置が用いられてきた。バブリング装置は、
バブリング容器内に収納された液体原料中に、キャリア
ガス導入管よりキャリアガスを吹き込み、キャリアガス
の気泡内に液体原料の蒸気を取り込むことにより、ガス
排出管より液体原料の蒸気を含んだキャリアガスを供給
する。
【0009】しかしながら、CVD原料ガスとして用い
られる有機金属化合物は、化学的に極めて活性である場
合が多く、常温で水、酸素等と直ちに反応を起こす例も
数多く知られている。従って、有機金属化合物をバブリ
ング法によって気化させた場合、キャリアガスに不純物
として含まれる水、酸素等はその有機金属化合物と直ち
に反応し、液体中に捕捉されてしまう。しかも、こうし
て発生した反応性生物は一般に有機金属化合物よりも蒸
気圧が低いため、有機金属化合物中に蓄積されることに
なり、バブリングを続けることによって有機金属化合物
の純度は徐々に低下する。
【0010】このように不純物を含有した有機金属化合
物を用いてCVD法を用いた場合には、基板上に形成さ
れるCVD膜の性質と堆積速度が変動することが多いた
め、形成された成膜の安定性が崩れることになる。この
ため、従来はキャリアガスの純度を高めることにより有
機金属化合物の劣化を防止していた。しかしながら、キ
ャリアガスは通常供給設備から配管によって薄膜形成装
置まで運搬されるため、供給設備から供給されるキャリ
アガスの純度が高くても、薄膜形成装置に運搬されるま
での間に微少なガスの漏出または配管の内面からの外部
気体成分によって有機金属化合物の気体の純度は低下し
てしまう。
【0011】従って、極めて反応性の高い液体状の化合
物をバブリング法によって気化させる場合には、必然的
に経時的に有機金属化合物の純度が低下するため問題と
なっていた。
【0012】さらに、CVD装置では、これらの原料ガ
スを成膜室に導入した後、真空ポンプで排気しているた
め、ポンプ内に発火性の化合物が吸引されることにな
る。しかも、これらの原料ガスは常温で蒸気圧が低く液
体であることが多いため、一旦ポンプ内に原料ガスが吸
引されると、ポンプ内部において液化して、ポンプ内部
に滞留する。この場合、バラスト弁より不活性ガスを導
入していてもポンプ内部の原料ガスを完全に除去するこ
とは困難であるため、ポンプの維持管理時等のように、
ポンプ内部が大気中に開放される際に発火の危険性を伴
うという問題点があった。
【0013】従来、このような発火性物質をポンプ内に
吸引した場合には、維持管理の前にポンプ内部を長時間
かけて不活性ガスを用いてパージを行い、さらにポンプ
内部等において発火性物質が付着している可能性のある
部分を不活性ガス雰囲気下に置いて処理する必要があっ
たため、安全対策の見地から、さらに、維持管理の作業
性においても大きな問題となっていた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、活性
物質、特に反応性の高い有機アルミニウム化合物を吸引
したポンプのメインテナンス時の危険性を減少させると
共に、メインテナンスの作業性を向上させることのでき
る有機アルミニウム化合物処理方法を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の有機アルミニウム化合物処理方法
は、活性物質である有機アルミニウム化合物が吸引され
たポンプ内に不活性化物質である活性水素化合物を導入
し、前記有機アルミニウム化合物を前記活性水素化合物
と反応させることにより、前記有機アルミニウム化合物
を処理することを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明によれば、有機アルミニウム化合物で代
表される有機金属化合物のような空気中で発火の危険性
のある活性物質を、ポンプを用いて排気した場合であっ
ても、不活性化物質をポンプ内に導入することにより、
ポンプ内部において活性物質を不活性化することができ
る。従って、メインテナンス時等にポンプ内部を大気に
開放した場合においても、活性物質が大気中に漏出する
ことがなく、発火等の危険性が大幅に減少する。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0018】実施例1 図1は、本発明を適用した装置の模式的構成図である。
【0019】図1において、111は不活性化物質をバ
ブリングするためのバブリング容器、116はバブリン
グ容器111内に収容されている不活性化物質、11
2、113は不活性化物質116の逆流を防止するため
の逆流防止用容器、114はキャリアガスの流速を計測
するためのフローメータ、115はキャリアガスを導入
するための導入口を表す。また、121はロータリーポ
ンプ、122は吸気口、123は排気口、124はバラ
ストガス導入口、125はバラスト弁、126はドレイ
ン弁を表す。
【0020】ロータリーポンプ121をアルミニウム膜
のCVD装置の排気装置として用いた場合の例について
説明する。アルミニウム膜を形成するために用いられる
ためのCVD法の原料ガスとして、ジメチルアルミニウ
ムハイドライド(DMAH)と水素ガスとの混合ガスを
用いて、ガスの流量は500SCCM、DMAHと水素
の流量比を1:100に設定して成膜室(不図示)に導
入した。成膜室でのCVD法によって半導体ウエハ表面
へアルミニウム膜を成膜した後、反応生成物および未反
応ガスをロータリーポンプ121を用いて排気した。こ
の時、不活性化物質116としてエタノールをバブリン
グ容器111に収容し、さらにキャリアガスの導入口1
15より、フローメータ114を通してキャリアガスと
して窒素ガスを導入した。次に、バラスト弁125を開
放することにより、バブリングによって気化したエタノ
ールと窒素との混合ガスをロータリーポンプ121内に
導入した。窒素の流量は2littre/minに設定
した。
【0021】このようにしてアルミニウム膜を形成した
CVD装置を1週間使用した後、オイルを交換するため
に、ロータリーポンプ121の排気口123およびドレ
イン弁126を開放した。この時、排気口123および
ドレイン弁126から流出したオイルから発火または白
煙の発生等は全くみられずに安全にオイル交換を行うこ
とができた。成膜に要する時間および原料ガスの流量か
ら換算して、ロータリーポンプ121内には約60gの
DMAHが流入したと考えられる。このことから、ポン
プオイル内に数g以上の量のDMAHが残留していた可
能性が強い。この量は、大気開放の際に発火するのに充
分な量であることから、ポンプ内へのエタノール蒸気の
導入により、DMAHがアルコラート化し安定な化合物
へと変化したものと考えられる。
【0022】キャリアガスの流量およびキャリアガスと
不活性化物質とのガスの組成比はCVD装置への原料ガ
スの供給量やアルミニウムを成膜するウエハの枚数およ
び成膜条件によって適宜に選択する必要があるため、場
合によっては、バブリング容器111を経由しないキャ
リアガスのバイパスライン(不図示)を設けるか、また
は、バブリング容器111を保温または加熱する必要が
生ずる場合もある。しかしながら、不活性化物質のポン
プへの導入量は厳密に制御する必要はなく、CVD装置
の成膜室に導入した原料ガスを不活性化するのに必要な
量以上の不活性化物質を導入しておけば特に問題は発生
しない。
【0023】活性物質として、有機金属化合物を用いた
場合には、不活性化物質としては有機金属化合物と穏や
かに反応する活性水素化合物を用いるのが望ましい。
【0024】不活性化物質をポンプ内に導入する方法と
しては、メインテナンス性とガスを導入する際の簡便さ
を考慮すると、不活性化物質として常温において飽和蒸
気圧の比較的高い活性水素化合物を用いてこの化合物を
不活性ガスを用いてバブリング法によって揮発させ、こ
れにより生じた不活性ガスと活性水素化合物の混合ガス
を真空ポンプのバラスト弁より導入することが望まし
い。
【0025】例えば、有機金属化合物として特に反応性
が高い有機アルミニウム化合物を用いる場合には、メタ
ノール、エタノール、プロパノール等のアルコールのよ
うに常温において蒸気圧が高い活性水素化合物を用いる
のが望ましい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機アル
ミニウム化合物処理方法によれば、空気中で発火の危険
性のある活性物質である有機アルミニウム化合物をポン
プを用いて排気した場合であっても、不活性化物質であ
る活性水素化合物をポンプ内に導入することにより、ポ
ンプ内部において有機アルミニウム化合物を不活性化す
ることができる。従って、メインテナンス時等にポンプ
内部を大気に開放した場合においても、活性物質が大気
中に漏出することがなく、発火等の危険性が大幅に減少
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る有機アルミニウム化合物処理方法
を適用した装置の模式的断面図である。
【符号の説明】 111 バブリング容器 112,113 逆流防止用容器 114 フローメーター 115 導入口 116 不活性物質 121 ロータリーポンプ 122 吸気口 123 排気口 124 バラストガス導入口 125 バラスト弁 126 ドレイン弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−164602(JP,A) 特開 昭61−293549(JP,A) 特開 平5−90162(JP,A) 実開 平1−110259(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 B01D 53/34 B01J 7/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性物質である有機アルミニウム化合物
    が吸引されたポンプ内に不活性化物質である活性水素化
    合物を導入し、前記有機アルミニウム化合物を前記活性
    水素化合物と反応させることにより、前記有機アルミニ
    ウム化合物を処理することを特徴とする有機アルミニウ
    ム化合物処理方法。
  2. 【請求項2】 前記活性水素化合物がアルコールである
    請求項1に記載の有機アルミニウム化合物処理方法。
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