JP4504051B2

JP4504051B2 - Ｃｖｄ装置

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Publication number: JP4504051B2
Application number: JP2004070479A
Authority: JP
Inventors: 進秋山; 俊秋佐々木; 敦関口; 和孝山田
Original assignee: Canon Anelva Corp
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Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2005256105A

Description

本発明は、液体を原料とする化学気相成長（ＣＶＤ）装置に関する。

近年、半導体デバイスの高性能化に伴い、配線材料としてＣｕ（銅）が使用されている。けだし、Ｃｕは、Ａｌ（アルミニウム）に比較して低抵抗であり、配線を構成する金属原子の拡散挙動によるストレスマイグレイションやエレクトロマイグレイションに対して高い耐性を有している。

Ｃｕを用いた配線の形成については、絶縁膜に配線および接続孔（ビアホール、または、コンタクトホール）のパターンを形成し、その後バリア膜を成膜し、バリア膜のパターン凹部にＣｕ膜を埋め込んだ後、ＣＭＰ（化学的機械研磨法）により余分なＣｕ膜等を除去して行う方法が用いられている。

半導体デバイスの集積化が進むにつれて、配線材料としてのＣｕは、微細で深い接続孔の穴や配線の溝への被覆性の良好さが強く要求されるところ、被覆性の優れた成膜方法として、ＣＶＤ法（化学気相成長法）が広く知られている。

前記のような配線材料としてのＣｕ膜をＣＶＤ法で成膜する場合、常温常圧では液体であって蒸気圧が低く熱分解しやすい有機金属化合物を原料とし、これを気化したものを原料ガスとして、成膜を行う基板を配置したＣＶＤ装置の反応容器内に導入する必要がある。

ＣＶＤ法でＣｕ膜を成膜する場合に使用する原料としての有機金属化合物は、トリメチルビニルシルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅（Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ））等が知られており、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）の飽和蒸気圧は、液体温度が１００℃のとき約３７２Ｐａである。

通常、前記Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）のようなＣＶＤ法を利用した金属材料の成膜に使用される原料としての有機金属化合物は高価であるため、生産コストの面から有効な利用が求められている。このため、通常、ＣＶＤ装置における気化装置は、反応容器における成膜以外の時間は、上記の理由から原料としての有機金属化合物の気化を停止させて原料ガスの供給を停止する。

ここで成膜以外の時間には、基板の交換や成膜開始が可能となる反応容器内の調圧（排気や圧力の安定化）の時間、成膜条件の温度に安定するまでの時間、交換用基板を出し入れされる反応容器のゲートバルブが開閉できる状態になってから、ゲートバルブを開閉して成膜後の基板をロボットアームで出し入れするまでの基板交換の時間等が含まれ、通常、数分を要する。

つまり、反応容器では、成膜を行うための基板（例えば、シリコンウェハ）が搬送され反応容器内を所定の圧力に調圧した後、気化動作に入った気化装置からの原料ガスの導入が開始し、成膜が完了したところで原料ガスの導入を停止し反応容器内を排気して、反応容器から成膜された基板を搬出するという成膜工程をとる。

一方、気化装置では、気化量が気化装置内の真空度にも依存することから、成膜に必要な量の原料ガスを気化させた後に気化を停止して、速やかに気化装置内に残る原料としての有機金属化合物を除去および排気を行い、次の基板の成膜準備のため再び気化装置内を所定の真空度に維持させる必要がある。

これらの動作は、上述のような調圧や基板交換等の成膜に要する時間外に行われることが生産効率上、重要なことであり、反応容器へ搬入される基板毎に所定の時間内で再現性よく安定して行われる必要がある。

前記配線材料のＣｕと同様に、半導体製造装置で使用されるチタン酸バリウム、ストロンチウム等の高誘電体あるいは強誘電体薄膜材料を気化させるのに好適な液体原料気化装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている液体原料気化装置は、液体原料を傾斜した加熱面に接触させて気化させる気化装置であり、気化流路を圧力条件が異なる２つの流路に分け、下方に向う傾斜した第１の流路では溶媒の沸騰を適度に行わせて充分な均熱加熱を行い、コイル状の細管からなる減圧流路とその下流からなる第２の流路で溶質を含めて一気に気化させるものである。

特開平１１−３３５８４５

ＣＶＤ装置に使用される気化装置は、反応容器における成膜工程に同期して液体原料としての有機金属化合物の気化開始および気化停止の繰り返し動作を行うため、有機金属化合物の原料ガスへの気化の開始が早く、また、有機金属化合物の供給を停止し原料ガスの生成を反応容器側で行われている調圧や基板交換等の限られた時間内で再現性よく安定して行われることが要求されている。

ここで、特許文献１に開示された液体原料気化装置によると、原料の供給を停止して気化動作を停止する際に、液面積を拡大しながら流れる斜面上の原料が、気化室に残留しているため、原料の気化動作がしばらく継続される。従って、原料の供給を停止しても気化の停止動作が遅れてしまう可能性がある。そこで、本発明は、従来の原料を傾斜した加熱面に接触させて気化させる気化装置を使用するＣＶＤ装置の問題点に鑑みてなされたものであり、原料の供給停止時における気化室内に残留した原料を気化室から重力に任せた自然の流動に比べ時間を短縮して除去して気化動作を停止し、次の原料の供給から原料ガスへの気化の開始動作を再現性よく行うことが可能な気化装置を使用するＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

本発明によるＣＶＤ装置は、常温常圧で液体である有機金属化合物を原料として使用し、前記有機金属化合物を気化装置により気化した原料ガスを、下流側に位置する反応容器内に導入して反応容器に配置された基板に成膜するＣＶＤ装置において、前記気化装置は、少なくとも、傾斜面と、前記傾斜面を加熱する加熱機構と、移動機構により移動可能な構造体を有する気化室を備え、前記構造体は、前記傾斜面上の有機金属化合物の流れに沿って前記傾斜面に接離可能な構成としたことを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置の前記気化室は、排気機構を有することを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置の前記気化室は、有機金属化合物の加熱を行う気化準備部と、前記気化準備部で加熱された有機金属化合物の気化を行う気化部とを有することを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置の前記傾斜面は、傾斜角度が５°乃至１５°であることを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置の前記構造体は、有機金属化合物の供給停止時に前記移動機構により傾斜面に構造体の接触部が有機金属化合物の流れに沿って直線的に当接可能な構成としたことを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置の前記加熱機構は、気化準備部における傾斜面の表面温度と気化部における傾斜面の表面温度とが個別に設定可能な構成であることを特徴とする。また、本発明によるＣＶＤ装置が原料として使用する前記有機金属化合物は、トリメチルビニルシルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅（Ｃｕ（ｂｆａｃ）（ｔｍｖｓ））であることを特徴とする。

本発明によるＣＶＤ装置によれば、気化室として気化準備部と気化部とを備えた気化装置により、気化準備部内に位置する傾斜面上に滴下等供給された原料としての有機金属化合物に充分な広がりを保たせて液面積を増大させ、気化部内に位置する傾斜面で液面積の広い有機金属化合物を気化して原料ガスを生成することにより、原料としての有機金属化合物が例えばＣｕ（ｂｆａｃ）（ｔｍｖｓ）であれば、約２．５ｇ／ｍｉｎ以上の充分な気化量を得ることが可能である。

さらに、有機金属化合物の傾斜面への供給を停止したときに、有機金属化合物が流れる気化準備部内に位置する傾斜面に構造体を当接させ、有機金属化合物を構造体の接触部近傍に凝集させることにより、気化準備部内の傾斜面上に有機金属化合物を残留させることなく確実に気化部へ流動させることができ、しかも、気化部に流動するのに要する時間を、重力に任せた自然の流動に比べて１／３乃至１／２の割合で短縮することができる。

これにより、気化室内の傾斜面上の有機金属化合物を確実にかつ流速を早めて除去し気化室を排気することにより、次に反応容器に搬入される基板の成膜準備のため、反応容器に搬入される基板毎にその基板交換等の限られた所要時間内で、気化室内を所定の真空度に維持することを再現性よく安定して行うことができる。

以下、本発明によるＣＶＤ装置の実施の形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明に係るＣＶＤ装置１の構成を示す一部断面を含む図である。

図１に示すように、ＣＶＤ装置１は、少なくとも、原料としての有機金属化合物の気化を行う気化装置２と、気化装置２で有機金属化合物を気化した原料ガスを導入して基板に成膜を行う反応容器３とを具備している。気化装置２は、有機金属化合物の加熱を行う気化準備部４ａおよび気化準備部４ａで加熱された有機金属化合物の気化を行う気化部４ｂとからなる気化室４を有し、気化室４は、有機金属化合物の加熱および気化を行う傾斜面５と、傾斜面５を背面より加熱するヒーター７、８と、有機金属化合物を気化室４の気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５に供給する原料供給管２４と、原料ガスを搬送するためのキャリアガス導入管２２と、基板に成膜を行う反応容器３に原料ガスを供給する原料ガス供給配管２０と、末端に真空ポンプ１９ｂを備えた排気配管１９と、傾斜面５と接離して有機金属化合物を凝集する構造体１２とで構成されている。

気化室４は、図１に示す気化室４の底面に垂直な破線を境にして気化準備部４ａと気化部４ｂとの２つの領域に分けられる。図１において、気化室４のうち破線よりも左側の領域が気化準備部４ａであり、右側の領域が気化部４ｂである。なお、図１および図４に示す気化室４内の破線は説明のためのものであり、気化部４ｂと気化準備部４ａとは同一空間を共有している。また、図１および図４に示す各ユニット間を接続する破線は、制御用の信号線である。

気化室４は、気化準備部４ａから気化部４ｂに向って下降するように傾斜した傾斜面５を設けている。傾斜面５は、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で構成されており、傾斜面５の表面は所定の表面粗さ（例えば、ハフ研磨）で研磨されている。図１に示すように、傾斜面５は、気化室４の底面と水平な面との間で角度θをなすように傾斜しており、原料供給管２４から供給される原料としての有機金属化合物が、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５上の点Ｐから気化部４ｂ内に位置する傾斜面５上の点Ｒに向かって流動可能になっている。

ヒーター７、８および温度センサー９、１０が埋め込まれた傾斜面５の表面温度は、ヒーター７、８と温度センサー９、１０と温度コントローラ１１とにより制御されている。気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５は、ヒーター７と温度センサー９を備えており、また、気化部４ｂ内に位置するの傾斜面５は、ヒーター８と温度センサー１０を備えている。ヒーター７、８および温度センサー９、１０は、図１に示すように温度コントローラ１１に接続されており、温度コントローラ１１は、ヒーター７、８で傾斜面５を加熱して、温度センサー９、１０で傾斜面５の温度を測定し、傾斜面５が設定温度を維持するようにヒーター７、８を制御する。なお、温度コントローラ１１は、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の表面温度および気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の表面温度をそれぞれ独立に設定することができ、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の表面温度および気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の表面温度を、設定温度に維持するように制御を行う。

原料供給管２４は流量制御器２４ａとバルブ２４ｂとから構成されており、原料供給管２４のバルブ２４ｂは、構造体制御部１４により開閉の制御が行われるようになっている。原料供給管２４は、流量制御器２４ａで設定した所定の流量の有機金属化合物を滴下等して供給し、図１に示す点Ｐの気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５上に供給するものである。なお、原料としての有機金属化合物は、図示しない原料タンク等から原料供給管２４に供給されるようになっている。

流量制御器２２ａとバルブ２２ｂとを備えたキャリアガス導入管２２は、水素などのキャリアガスを気化室４内に供給することにより、気化部４ｂで気化した原料ガスを原料ガス供給配管２０を介して気化室４から反応容器３内に導入するためのものである。なお、キャリアガスは、図示せぬガスボンベ等からキャリアガス導入管２２に供給されるようになっている。

原料ガス供給配管２０は、反応容器３に接続されており、気化部４ｂで気化した原料ガスをキャリアガスとともに反応容器３に供給するためのものである。

圧力制御バルブ１９ａを備え、真空ポンプ１９ｂを配置した排気機構としての排気配管１９は、気化室４内の真空度を制御するものである。気化室４は、真空計１６で真空度が測定され、これにより得られた真空データが排気配管１９の圧力制御バルブ１９ａへ送られ、気化室４を所定の真空度を維持するようにしている。気化室４内を所定の真空度で維持するのは、気化室４内の真空度は原料としての有機金属化合物の飽和蒸気圧との関係で、反応容器３内の真空度と独立に調整する必要があるためである。

図１に示すように、構造体１２は、移動機構を備えた構造体駆動部１３により上下に移動することが可能であり、構造体駆動部１３は、構造体制御部１４により駆動信号が発せられて構造体１２の上下移動、停止を行うようになっている。有機金属化合物の気化中は、図１に示すように上限の位置で停止しており、気化動作を停止する場合には、構造体駆動部１３の上下移動機構により下降して傾斜面５の表面に当接して停止するようになっている。

図２は、構造体１２の形状の一例を示す斜視図である。図２に示すように、構造体１２は、傾斜面５との接離部分近傍を断面視においてＶ字型の形状とした接触部１２ａを有している。図１に示すように、構造体１２の接触部１２ａは、気化室４の底面と水平な面との間で傾斜角θを成すように構成されている。このため、構造体１２の接触部１２ａは、傾斜面５と平行に接離可能になっており、傾斜面５と直線的に当接可能である。なお、図１及び図２には、構造体１２の接触部１２ａの全体が傾斜面５と当接する構成としているが、これに限定されるものではなく、構造体１２の接触部１２ａのうち一部が傾斜面５と当接可能な構成としてもよい。また、構造体１２の材質は特定されるものではないが、通常の反応容器内で使用される材質のもの、例えばステンレス、鋼やアルミニウムまたはそれらの合金等が使用されている。

構造体１２の接触部１２ａの断面はＶ字型の形状に限られるものではなく、図６に示すような形状としても良い。図６は、構造体１２の接触部１２ａが、傾斜面５と当接している時の有機金属化合物の液面の状態を示した断面図であり、（ａ）は、図２に示す構造体１２の断面がＶ字型の形状でなる接触部１２ａを示す図、（ｂ）は、断面が球面の形状でなる接触部１２ａを示す図、（ｃ）は、断面が一方のみを切り欠いた略Ｖ字形の形状でなる接触部１２ａを示す図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、いずれも構造体１２の接触部１２ａが、傾斜面５上の有機金属化合物の流れに沿って、傾斜面５と直線的に当接するようになっている。

ドレイン配管１７は、傾斜面５の点Ｒに位置するドレイン（図５に示す）に集められた有機金属化合物を外部に排出するためのものである。

次に、上記構成から成るＣＶＤ装置１における気化装置２による、有機金属化合物の気化動作および気化停止動作について説明する。

最初に、有機金属化合物の気化動作について説明する。気化装置２は、気化室４内部の傾斜面５上に供給された原料としての有機金属化合物を傾斜面５上で流動させて気化面積（液面積）を広げながら加熱することにより気化させ、原料ガス供給配管２０を通して反応容器３に原料ガスを供給するものである。

原料としての有機金属化合物は、傾斜面５の点Ｐ上に位置する原料供給管２４の出口より例えば滴下して供給される。図１に示すように、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の点Ｐ上に供給された有機金属化合物は、傾斜角θを有する傾斜面５上をその液面積を広げながら下方の気化部４ｂ内に位置する傾斜面５へ流動する。

ここで、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の温度を有機金属化合物の気化点よりも低い温度に設定し、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の温度を有機金属化合物の気化点以上で分解点以下の温度に設定して温度勾配をもたせることにより、気化準備部４ａでは、有機金属化合物に均一な加熱がなされるように充分な液面積が確保し、また、気化部４ｂでは、有機金属化合物の気化を一気に行うことができる。

また、有機金属化合物が原料ガスに気化する速度（気化速度）は、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の温度が一定の場合には、有機金属化合物が流れる傾斜角度θと真空度の大きさによって変化する。

図３は、気化装置２の気化室４内の各真空度における傾斜面５の傾斜角θに対する気化速度との関係を示すグラフである。有機金属化合物としてはＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）を使用する。図３は、真空度が３３０Ｐａ（図３に示す●印）、５００Ｐａ（図３に示す■印）、１０００Ｐａ（図３に示す△印）における傾斜角０°から３５°に対する気化速度の大きさを示す。図３に示すように、真空度が上昇するにつれて気化速度の大きさが小さくなっている。また、真空度を一定にした場合には、傾斜角５°乃至１５°では傾斜角の大きさに比例して気化速度の大きさが増加するが、傾斜角１５°を超えると気化速度が飽和してしまう。このため、気化室４の傾斜面５の角度θを５°乃至１５°の範囲で選定し、真空度を可変することにより気化速度が変化し、原料ガスの流量を可変することができる。

これにより、例えばＣＶＤ装置で基板上にＣｕの薄膜の形成を行うために、有機金属化合物としてＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）を使用した場合、傾斜面５の傾斜角θは５°乃至１５°が好ましい。傾斜角θが５乃至１５°であれば、一気に有機金属化合物が傾斜面５を流れ落ちてしまうことがなく、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５上で気化に必要な液面積を有機金属化合物に与えることができ、傾斜面５上に広がった有機金属化合物を均一に加熱することができる。また、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の温度は７０°Ｃ、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の温度は、気化準備部４ａの傾斜面５の温度より高く設定し、７０℃から１００℃の範囲に設定するようにする。

また、構造体１２は、原料ガス供給配管２０を介して気化装置２と接続されている反応容器３内で成膜工程が行われている場合、傾斜面５上の有機金属化合物に広がりを持たせて原料ガスに気化して反応容器３内へ供給する必要があるため、図１のように傾斜面５から離れた位置で待機している。

次に、本発明による気化装置の気化停止の動作について説明する。反応容器３内の基板の成膜処理が完了して気化室４内の気化を停止したい場合、原料供給管２４のバルブ２４ｂを閉めて傾斜面５上の点Ｐへの有機金属化合物の供給を停止し、原料ガス供給配管２０に備えられた原料ガスバルブ２０ａを閉める。しかしながら、原料としての有機金属化合物の供給を停止しても気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５を流れている有機金属化合物が残留している。

従って、有機金属化合物の供給を停止しても、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５上に残った有機金属化合物が気化部４ｂ内に位置する傾斜面５へ流れ込み、流れ込んだ有機金属化合物の気化が、重力による流動に任せたまま、進行し続けている。

このため、反応容器３内が次の基板を配置して成膜を開始するまでに、傾斜面５上に残っている有機金属化合物を確実に取り除いて完全に気化を停止させ、再び所定の真空度に気化室４内を排気して、再現性のよい気化ができる状態にしておくことが必要となる。そこで、傾斜面５上の残留した有機金属化合物を取り除くために、原料供給管２４のバルブ２４ｂおよび原料ガス供給配管２０の原料ガスバルブ２０ａの閉状態の動作を開始すると共に、構造体制御部１４は構造体駆動部１３へ駆動信号を送り、上下移動機構により構造体１２を下降させて傾斜面５へ当接するように動作させる。

図４は、構造体１２が下降して傾斜面５に当接している状態を示す図、図５は、傾斜面５上の有機金属化合物（斜線で示す）の流れの形態を示す図であり、（ａ）は、傾斜面５に構造体１２が当接していない状態における傾斜面５上の有機金属化合物の流れの形態を示す図、（ｂ）は、傾斜面５に構造体１２が当接した状態における傾斜面５上の有機金属化合物の流れの形態を示す図である。図５（ａ）に示すように、構造体１２が傾斜面５に当接していない状態では、有機金属化合物は気化準備部４ａ内の傾斜面５で液面積を広げながら、気化部４ｂの傾斜面５に向って流れている。一方、図５（ｂ）に示すように、構造体１２が傾斜面５に当接した状態では、傾斜面５と構造体１２の接触部１２ａとの当接部近傍に有機金属化合物が凝集されて、構造体１２に沿って流れるため、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５での液面積が減少して、液面積を狭めた状態で有機金属化合物が流動速度を加速させて気化部４ｂに流れ込む。

図５および図６に示すように、気化準備部４ａ内の傾斜面５上を広い流域を確保しながら流動していた有機金属化合物は、構造体１２が傾斜面５に当接することによりその液面は構造体１２を中心にして構造体１２の接触部１２ａ近傍に凝集されて盛り上がる。構造体１２の接触部１２ａ近傍に凝集された有機金属化合物は、構造体１２の接触部１２ａの両側面が流路となって傾斜面５を流れる。傾斜面５を流れる有機金属化合物の流速は、重力に任せた自然の流動に比べ２倍乃至３倍早めることができ、気化部４ｂ内に送り込まれた有機金属化合物は気化し、または、ドレイン１７ａヘ流してしまう。これにより、傾斜面５上に残る有機金属化合物を素早く除去することができ、気化室４内を再び所定の真空度に早く戻すことができる。

なお、構造体１２のうち接触部１２ａ近傍には、有機金属化合物との濡れ性を考慮して有機金属化合物をはじく性質をもつ物質を塗布するようにしてもよい。

なお、図２および図６に示す構造体１２は、１個のみが傾斜面に接触する実施例を示しているが、傾斜面上を流れる有機金属化合物の流れに沿って２個以上の構造体１２を間隔を設けて傾斜面５上に接触させるようにしてもよい。複数の構造体１２を傾斜面５に当接するようにすることにより、気化準備部４ａでの構造体１２による有機金属化合物の凝集量が増加して、構造体１２が１個の場合と比較して、より短時間に有機金属化合物を気化部４ｂに流すことができる。

また、図１の実施例では構造体１２は気化準備部４ａ内の傾斜面５上に当接する構造となっているが、これに限られるものではなく、構造体１２の接触部１２ａが気化部４ｂ内の傾斜面５にも当接可能に延伸した構成としてもよい。

そして、構造体１２が傾斜面５に当接中に、反応容器３内の基板の入れ替えや調圧等を行い、再度、成膜工程を開始する場合は、構造体制御部１４は構造体駆動部１３へ構造体１２を傾斜面５より離す動作をさせて、原料供給管２４のバルブ２４ｂを閉状態から開状態にすることにより傾斜面５上への有機金属化合物の供給が再開され、有機金属化合物の気化による原料ガスの生成、供給が再び始まる。

以上述べたように、有機金属化合物がＣｕ（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）である場合、気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５の温度を７０℃、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の温度を９０℃、気化室４内の真空度を５５０Ｐａとした状態で、構造体１２を気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５上に置くことで、有機金属化合物の流動を確実にするため、残留を完全に除去し、しかも液体原料を気化部４ｂに送る時間を１／３乃至１／２に短縮することができる。また、約２．５ｇ／ｍｉｎ以上の気化量の原料ガスを反応容器３内へ導入することが可能となる。

以上述べたＣＶＤ装置１における気化装置２の気化開始、停止動作のサイクルを図７のフローチャートで示す。

最初に、気化装置２の図示せぬ制御部は反応容器３と通信を行って、反応容器３内に成膜を行う基板が配置済みかを確認する（ステップＳ１）。反応容器３が基板を配置していない場合には、基板未配置の警告表示を行って基板が配置されるまで待機する（ステップＳ４）。基板が配置済みの場合には、構造体１２が上限位置にあるかをチェックする（ステップＳ２）。構造体１２が上限位置にない場合には、構造体１２の位置の警告表示を行って、構造体１２が上限位置に移動するようにする（ステップＳ５）。構造体１２が上限位置にある場合には、温度コントローラ１１から気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５、気化部４ｂ内に位置する傾斜面５の温度データおよび真空計１６の真空データを読み出して、設定温度および設定真空度に達しているかをチェックする（ステップＳ３）。温度データまたは真空データが設定値に達していない場合には、警告表示を行って再度温度データ、真空データのチェックを行う（ステップＳ６）。温度データおよび真空データが設定値に達している場合には、反応容器３および気化装置２の準備が完了しているので、原料供給管２４のバルブ２４ｂを開状態にして原料としての有機金属化合物を気化準備部４ａ内に位置する傾斜面５に供給し、また、キャリアガス導入管２２のバルブ２２ｂおよび原料ガス供給配管２０の原料ガスバルブ２０ａを開状態にしてキャリアガスを気化室４に供給する（ステップＳ７）。気化装置１は、有機金属化合物を気化して原料ガスを生成して反応容器３に供給する。次に、反応容器３からの成膜終了信号により、成膜工程が終了したかをチェックする（ステップＳ８）。反応容器３での成膜工程が終了したときには、原料供給管２４および原料ガス供給配管２０のバルブ２４ｂ、２０ａを閉じて、有機金属化合物および原料ガスの供給を停止する（ステップＳ９）。また、構造体１２を下降して傾斜面５に当接させる（ステップＳ１０）。構造体１２を傾斜面５に当接させることにより、傾斜面５に残留した有機金属化合物を時間を短縮して除去することができ、有機金属化合物の一部は気化部４ｂで気化され、残りの有機金属化合物はドレイン１７ａから排出される。

また、原料供給管２４および原料ガス供給配管２０のバルブ２４ｂ、２０ａを閉じた後に、図示せぬ制御部より気化停止信号が反応容器３に出力されて、反応容器３は、気化停止信号により反応容器３内の調圧、基板の交換処理等を行う（ステップＳ１１）。原料供給管２４および原料ガス供給配管２０のバルブ２４ｂ、２０ａを閉じて所定の時間が経過した後に、構造体１２を上限位置に上昇するように構造体制御部１４に上昇指示を行う（ステップＳ１２）。構造体１２の上昇指示後に、ステップＳ１に移行して、気化動作を継続するようにする。

また、ＣＶＤ装置１で使用される有機金属化合物は、銅配線用のＣｕ（ｂｆａｃ）（ｔｍｖｓ）に限られず、半導体デバイスにおいてＣｕの拡散防止膜（バリア膜）のＴｉＮ膜の液体原料として利用されるＴＤＥＡＴ（テトラキスジエチルアミノチタン。１００℃のとき飽和蒸気圧は約２３．９Ｐａ）等も気化室内の傾斜面の設定温度および真空度を適切に設定することで使用することができる。

本発明に係るＣＶＤ装置の構成を示す一部断面を含む図である。構造体の形状の一例を示す斜視図である。各真空度における気化室の傾斜角に対する気化速度との関係を示すグラフである。構造体が下降して傾斜面に接している状態を示す図である。気化準備部の傾斜面上で有機金属化合物の流れの形態を示す図であり、（ａ）は、傾斜面に構造体が当接していない状態における有機金属化合物の傾斜面上での流れの形態を示す図、（ｂ）は、傾斜面に構造体が当接した状態における有機金属化合物の傾斜面上の流れの形態を示す図である。構造体の接触部が、傾斜面と当接している時の液体原料の液面の状態を示した断面図であり、（ａ）は、断面がＶ字型の形状でなる接触部を示す図、（ｂ）は、断面が球面の形状でなる接触部を示す図、（ｃ）は、断面が一方のみを切り欠いた略Ｖ字形の形状でなる接触部を示す図である。気化装置の気化開始、停止動作のサイクルをフローチャートで示した図である。

符号の説明

１ＣＶＤ装置
２気化装置
３反応容器
４気化室
４ａ気化準備部
４ｂ気化部
５傾斜面
７、８ヒーター
９、１０温度センサー
１１温度コントローラ
１２構造体
１２ａ接触部
１３構造体駆動部
１４構造体制御部
１６真空計
１７ドレイン配管
１７ａドレイン
１９排気配管
１９ａ圧力制御バルブ
１９ｂ真空ポンプ
２０原料ガス供給配管
２０ａ原料ガスバルブ
２２キャリアガス導入管
２２ａ流量制御器（キャリアガス用）
２２ｂバルブ（キャリアガス用）
２４原料供給管
２４ａ流量制御器
２４ｂバルブ

Claims

常温常圧で液体である有機金属化合物を原料として使用し、前記有機金属化合物を気化装置により気化した原料ガスを、下流側に位置する反応容器内に導入して反応容器に配置された基板に成膜するＣＶＤ装置において、前記気化装置は、少なくとも、傾斜面と、前記傾斜面を加熱する加熱機構と、移動機構により移動可能な構造体を有する気化室を備え、前記構造体は、前記傾斜面上の有機金属化合物の流れに沿って前記傾斜面に接離可能な構成としたことを特徴とするＣＶＤ装置。
前記気化室は、排気機構を有することを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
前記気化室は、有機金属化合物の加熱を行う気化準備部と、前記気化準備部で加熱された有機金属化合物の気化を行う気化部とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＣＶＤ装置。
前記傾斜面は、傾斜角度が５°乃至１５°であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載のＣＶＤ装置。
前記構造体は、有機金属化合物の供給停止時に前記移動機構により傾斜面に構造体の接触部が有機金属化合物の流れに沿って直線的に当接可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載乃至請求項４のうち、いずれか１に記載のＣＶＤ装置。
前記加熱機構は、気化準備部における傾斜面の表面温度と気化部における傾斜面の表面温度とが個別に設定可能な構成であることを特徴とする請求項１記載乃至請求項５のうち、いずれか１に記載のＣＶＤ装置。
前記有機金属化合物は、トリメチルビニルシルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅（Ｃｕ（ｂｆａｃ）（ｔｍｖｓ））であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１に記載のＣＶＤ装置。