JPH06267869A - アルミニウム合金薄膜の形成装置 - Google Patents

アルミニウム合金薄膜の形成装置

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JPH06267869A
JPH06267869A JP5600293A JP5600293A JPH06267869A JP H06267869 A JPH06267869 A JP H06267869A JP 5600293 A JP5600293 A JP 5600293A JP 5600293 A JP5600293 A JP 5600293A JP H06267869 A JPH06267869 A JP H06267869A
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JP
Japan
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raw material
thin film
alloy thin
container
substrate
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Pending
Application number
JP5600293A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Tomoharu Katagiri
智治 片桐
Tomohiro Oota
与洋 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各原料ガスを最適な温度で供給し、良質な合
金薄膜を形成できるアルミニウム合金薄膜の形成装置を
提供することにある。 【構成】 形成装置は、化学気相成長によって合金薄膜
を形成する反応容器10とバブラー20、30を備え
る。バブラー20で発生した原料ガスは供給ノズル14
を介し、また、バブラー30で発生した原料ガスは供給
ノズル15を介してそれぞれ別々に反応容器10内に導
入する。成膜時には、基板12を支持するサセプタ11
をベルトコンベア16によって往復動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム化合物原
料を気化させ、化学気相成長によってアルミニウム合金
薄膜を形成するアルミニウム合金薄膜の形成装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】LSIの微細化に伴い、集積回路装置の
配線用に用いられるAl−Cu合金などの合金薄膜を化
学気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition )
によって堆積させる技術が提案されている(特開平2−
170419など)。
【0003】この方法に使用される装置構成の一例を図
6に示す。一方のバブラー60内にはアルミ化合物原料
として、DMAH(ジメチルアルミニウムハイドライ
ド)61が封入され、他方のバブラー70内には銅化合
物原料として、CpCuTEP(=Cu(C5 5 )・
P(C2 5 3 )71が封入されている。それぞれ適
当なキャリアガスによってバブリングし、各バブラーか
ら発生した各原料ガス及びキャリアを混合して反応容器
80内に供給していた。
【0004】通常、常温で気体もしくは固体の原料を2
種以上混合して成膜を行う場合には、適当なキャリアガ
ス流量において適切な分圧比を得るために、原料ガスの
供給配管の温度に差をつけることが多い。特開平2−1
70419によれば、DMAH61、CpCuTEP7
1のバブラリング温度は、前者が25℃、後者が80℃
であり、配管温度は特に明示されていないが、一般的に
はバブリング温度よりも10〜20℃高くなるように各
配管毎に別々に設定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような装置を用い
た場合、発生した各原料ガスを共通のノズル81から反
応容器80内に導入するので、少なくともノズル81或
いは供給配管の一部を共有することになる。図6の場合
には、供給配管内で各原料ガスを混合しており、この部
分は原料ガスの凝集を防ぐため、高い方の配管温度以上
に加熱する必要がある。この例では、この部分の配管を
100℃以上に加熱しなければならない。このため、分
解温度が低い方の原料ガスとなるCpCuTEPは、そ
の分解が過剰に進むため、成膜時にC,Pなどの不純物
が混入してしまい、さらに成膜速度の低下を引き起こす
などの問題点があった。
【0006】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、このようなアルミニウム
合金薄膜を形成する際に、各原料ガスを最適な温度で供
給し、良質なアルミニウム合金薄膜を形成できるアルミ
ニウム合金薄膜の形成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】そこで、本発明のアルミ
ニウム合金薄膜の形成装置は、第1収容体で発生したア
ルミニウム原料ガスを反応容器内に導入する第1の原料
供給ノズルと、第2収容体で発生した銅原料ガスを反応
容器内に導入する第2の原料供給ノズルとを備え、各原
料ガスを別々に反応容器内に導入する構成とした。
【0008】さらに、反応容器内に配設された被成膜基
板を支持する基板支持体と、第1及び第2の原料供給ノ
ズルに対して、基板支持体を相対的に変位させる移動手
段とを備え、成膜する際に、この反応容器内において基
板支持体を連続的に或いは間欠的に移動させる構成とす
ることが望ましい。
【0009】また、この移動手段によって基板支持体を
移動させることにより、基板支持体上の被成膜基板を、
各原料供給ノズルの間を亘って往復動させる構成として
も良い。
【0010】さらに、基板支持体上には被成膜基板を複
数配置すると共に、この各被成膜基板に対応して、いず
れかの原料供給ノズルを個々に対置させ、この移動手段
によって基板支持体を移動させることにより、各被成膜
基板を各原料供給ノズルの直下を巡って循環させても良
い。
【0011】また、第1及び第2の原料供給ノズルのう
ち、いずれか一方の原料供給ノズルを中央部に配し、他
方の原料供給ノズルをその外周部に同心的に配設し、い
わゆる二重配管構造とすることもできる。
【0012】
【作用】第1及び第2の原料供給ノズルによって各原料
ガスを別々に反応容器内に導入するので、各原料ガスが
導入前に混合されることはなく、分解温度が低い原料ガ
スが過剰に加熱されることはない。
【0013】また、このように各原料ガスを分離して個
々に導入するため、各原料ガスの混合性の低下を生じる
おそれがあるが、これを補う目的で、移動手段によって
基板支持体を第1及び第2の原料供給ノズルに対して変
位させることにより、被成膜基板に各原料ガスが均等に
あたるようにしている。
【0014】
【実施例】以下、本実施例にかかるアルミニウム合金薄
膜の形成装置について添付図面を基に説明する。
【0015】<実施例1>図1に、本実施例に使用する
形成装置の全体の構成を示す。本形成装置は、化学気相
成長によって合金薄膜を形成する反応容器10、及びこ
の反応容器10に導入する原料ガスを発生供給する2つ
のバブラー容器20、30を備えている。
【0016】反応容器10内には、矢印方向に往復動す
るベルトコンベア16を備えており、このベルト上にサ
セプター11を固定している。また、サセプター11上
に基板12を配置しており、この基板12に相対して2
本の原料ガス供給ノズル(以下、供給ノズルと記す)1
4、15を設置している。この各ノズルを介して後述す
る各原料ガスなどを反応容器10内に供給する。また、
サセプター11内にはヒータ13を設けており、交流電
圧を印加することにより発熱し、基板12を所定の温度
に加熱する。なお、参照番号17は反応容器内のガスを
排気する排気系を示している。
【0017】バブラー容器20内には、アルミニウム化
合物原料21を封入しており、温度コントロールされた
オイルバス(図示せず)により、このアルミニウム化合
物原料を一定温度に加温する。この原料を水素などの適
当なキャリアガスによってバブリングさせ、発生したア
ルミ原料ガスをキャリアガスと共に、供給ノズル14を
介して反応容器10内に導入する。
【0018】一方、バブラー容器30内には、銅化合物
原料31を封入しており、温度コントロールされたオイ
ルバス(図示せず)により、この銅化合物原料31を一
定温度に加温する。この原料を水素などの適当なキャリ
アガスによってバブリングさせ、発生したアルミ原料ガ
スをキャリアガスと共に、供給ノズル15を介して反応
容器10内に導入する。
【0019】なお、各ガス供給配管18、19は、図示
しないヒータによって所定の温度に加熱することができ
る。
【0020】図2に、供給ノズル14、15付近を拡大
して示す。各供給ノズル14、15は、その下面側に多
数のガス吹出し孔を配列形成しており、供給ノズル14
からはバブラー容器20で発生したアルミニウムの原料
ガスが、また、供給ノズル15からはバブラー容器30
で発生した銅の原料ガスが、サセプター11上に配置さ
れた基板12に向けて吹き出される。ベルトコンベア1
6によって、このサセプター11を、矢印方向に連続的
に或いは間欠的に、往復動させる。
【0021】以上のように構成する形成装置を用いて、
Al−Cu合金薄膜の成膜を行った。アルミニウム化合
物原料20としては、DMAH(ジメチルアルミニウム
ハイドライド:AlH(CH3 2 )を用い、銅化合物
原料30としてはCpCuTEP(=C5 5 CuP
(C2 5 3 )を用いた。各バブラー容器20,30
に供給されるバブリングガスとしてのキャリアガスは、
水素ガスを用い、流量調節器(図示せず)によってそれ
ぞれ100SCCMに制御して流した。バブラー20内
の圧力は、500Torr一定に制御し、オイルバス温
度は50℃一定とした。一方、バブラー30内の圧力
は、170Torr一定に制御し、オイルバス温度は1
00℃一定とした。なお、アルミ側のガス供給配管18
はヒータにより70℃に加熱し、銅側のガス供給配管1
9はヒータにより120℃に加熱した。 反応容器10
内の成膜条件としては、反応容器10内の圧力を2To
rr、基板12の温度を250℃とした。また、サセプ
ター11を往復動させるベルトコンベア16の移動速度
は平均1cm/secとした。
【0022】以上の条件で成膜を行った結果、形成され
た合金薄膜中の不純物濃度(C濃度)は100ppm未
満であり、図6に示した従来の装置で成膜した場合の
0.5%に比べて大きく低減した。また、成膜速度も従
来、200nm/minであったものが、400nm/
minと倍の速度で成膜することができた。
【0023】<実施例2>図3に本形成装置の他の実施
例を示す。反応容器40内には、図4に示すような円盤
状のサセプター41を備えており、その中心部を駆動軸
47によって一体的に支持し、駆動軸47が回転するこ
とによりサセプター41が回転する機構となっている。
また、このサセプター41上には、図4に示すように、
多数の基板42を放射状に等間隔で配置しており、各基
板42の直上には、各ブラー容器から輸送された原料ガ
スを噴出する供給ノズル44a,44b,44c,45
a,45b,45cを固定している。この6つの供給ノ
ズルのうち、供給ノズル44a,44b,44cは、バ
ブラ容器20から延びるガス供給配管18に分岐接続し
ており、それぞれがアルミニウムの原料ガスを噴出す
る。また、供給ノズル45a,45b,45cは、バブ
ラ容器30から延びるガス供給配管19に分岐接続して
おり、それぞれが銅の原料ガスを噴出する。なお、この
供給ノズル44a,44b,44cと、供給ノズル45
a,45b,45cとは、それぞれ一つ置きに放射状に
配設している。成膜時には、間欠的或いは一定の速度
で、サセプター41を回転させる。これによって、個々
の基板42は、各供給ノズルの直下を順に巡って循環す
ることになり、個々の基板42には、アルミニウムの原
料ガスと銅の原料ガスとが交互にあたり、結果的に各原
料ガスを均一にあてることができる。なお、その他の構
成は、図1に示した形成装置と同様であるため、同一の
構成要素には同一の参照番号を付し説明は省略する。
【0024】このような装置構成とし、実際に成膜を行
った結果、実施例1と同様の効果が得られた。
【0025】<実施例3>また、供給ノズルを図5に示
す構造とすることもできる。この供給ノズルは、大径ノ
ズル54の内部に、小径ノズル55を挿入して、両供給
ノズルを同心的に配置したもので、いわゆる二重配管構
造を呈している。小径ノズル55に対してガス供給配管
18を接続し、大径ノズル54に対してガス供給配管1
9を接続している。なお、各バブラ容器及びガス供給配
管は、図1と同一であるので図示は省略する。
【0026】この供給ノズルの直下には、黒鉛サセプタ
51が設けられており、反応容器50の外周部に設けた
高周波誘導コイル56によって加熱を施す。この黒鉛サ
セプタ51は駆動軸53の先端部に固定しており、成膜
時には、この駆動軸53の回転に伴って連続的に或いは
間欠的に一体的に回転する。なお、黒鉛サセプタ51上
には基板52をセットしている。
【0027】供給ノズルをこのような構造とした場合に
も、大径ノズル54と小径ノズル55とを輸送される各
原料ガスを混合することなく、それぞれ最適な温度で基
板52上に導入することができる。この結果、各原料ガ
スの熱分解の程度が異なることを回避することができ、
実際に実施例1と同一の条件で成膜を行った結果、同様
の効果が得られた。
【0028】以上、各実施例では、ガス供給配管と共に
供給ノズルにも加熱を施してもよく、これによって、各
原料ガスをより最適な温度で基板上に導入することがで
きる。なお、供給ノズルの加熱機構としては、このノズ
ル部にヒータを巻着するなどが望ましいが、加熱を施す
ことができれば、特に限定するものではない。
【0029】また、各実施例において基板12を移動さ
せる例を示したが、例示した移動方向に限定するもので
はなく、他の動きと組み合わせた複合的な移動機構であ
っても良い。例えば、図2の場合には、往復動に変えて
回転させるか、或いは往復動させながら、基板12を回
転させても良い。図4の場合には、放射状に配置した各
基板42自体を回転させながら、かつ、サセプター41
も回転させるなどが上げられる。いずれの実施例におい
ても、各基板に対して各原料ガスが均一にあたるように
基板を移動させる機構であれば、何等限定するものでは
ない。
【0030】ここで、各実施例に適用可能な各化合物原
料を例示しておく。
【0031】アルミ化合物原料としては、例示した原料
のほか、AlH(C2 5 2 ,Al(CH3 3 ,A
l(C4 9 3 ,AlH3 N(CH3 3 ,Al(O
3 7 3 、(i−C3 7 )AlCl2 ,(n−C
3 7 2 AlClなどが適用できる。
【0032】また、銅化合物原料としては、例示した原
料のほか、Cu(acac)2 ,Cu(hfac)2
5 5 CuP(CH3 3 ,C5 5 CuP(C2
5 3 、(hfac)CuP(C2 5 3 ,(hfa
c)Cu(2−Butyne)などが適用可能である。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるア
ルミニウム合金薄膜の形成装置によれば、アルミニウム
原料ガスを導入する第1の原料供給ノズル、及び、銅原
料ガスを導入する第2の原料供給ノズルを備えたので、
各原料ガスを別々に反応容器内に導入することができ、
従来のように、各原料ガスを導入前の輸送中に混合する
必要がないため、分解温度が低い原料ガスが過剰に加熱
されるおそれはなく、各原料ガスを最適な温度で供給で
きる。
【0034】また、反応容器内において基板支持体を移
動させる移動手段を備え、被成膜基板を支持する基板支
持体を反応容器内で移動させる構成としたので、各原料
ガスを分離導入することによる各原料ガスの混合性の低
下を補って、被成膜基板に対し、各原料ガスを均等に供
給することができる。この結果、良質なアルミニウム合
金薄膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に使用するアルミニウム合金薄膜の形
成装置を示す概略構成図である。
【図2】供給ノズルの設置箇所を拡大して示す部分斜視
図である。
【図3】アルミニウム合金薄膜の形成装置の他の実施例
を示す概略構成図である。
【図4】供給ノズル及びサセプターを拡大して示す部分
斜視図である。
【図5】別の構造の供給ノズルを配した形成装置を示す
概略構成図である。
【図6】従来の合金薄膜の形成装置を示す概略構成図で
ある。
【符号の説明】
10,40,50…反応容器、12…基板(被成膜基
板)、20…バブラー容器(第1収容体)、30…バブ
ラー容器(第2収容体)、14,44a,44b,44
c,54…供給ノズル(第1の原料供給ノズル)、1
5,45a,45b,45c,55…供給ノズル(第2
の原料供給ノズル)、11,41,51…サセプタ(基
板支持体)、16…ベルトコンベア(移動手段)、4
7,53…駆動軸(移動手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片桐 智治 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム化合物原料を封入する第1
    収容体及び銅化合物原料を封入する第2収容体と、 前記各収容体で発生した各原料ガスが導入され、化学気
    相成長によって合金薄膜を形成する反応容器と、 第1収容体で発生したアルミニウム原料ガスを前記反応
    容器内に導入する第1の原料供給ノズルと、 第2収容体で発生した銅原料ガスを前記反応容器内に導
    入する第2の原料供給ノズルと、を備えたアルミニウム
    合金薄膜の形成装置。
  2. 【請求項2】 前記反応容器内に配設された被成膜基
    板を支持する基板支持体と、 第1及び第2の原料供給ノズルに対して、前記基板支持
    体を相対的に変位させる移動手段と、を備えたことを特
    徴とする請求項1記載のアルミニウム合金薄膜の形成装
    置。
  3. 【請求項3】 前記移動手段によって前記基板支持体を
    移動させることにより、前記基板支持体上の被成膜基板
    を、前記各原料供給ノズルの間を亘って往復動させるこ
    とを特徴とする請求項2記載のアルミニウム合金薄膜の
    形成装置。
  4. 【請求項4】 前記基板支持体上には前記被成膜基板を
    複数配置すると共に、この各被成膜基板に対応して、い
    ずれかの前記原料供給ノズルを個々に対置させ、 前記
    移動手段によって前記基板支持体を移動させることによ
    り、前記各被成膜基板を前記各原料供給ノズルの直下を
    巡って循環させることを特徴とする請求項2記載のアル
    ミニウム合金薄膜の形成装置。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の原料供給ノズルのう
    ち、いずれか一方の原料供給ノズルを中央部に配し、他
    方の原料供給ノズルをその外周部に同心的に配設したこ
    とを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金薄膜の
    形成装置。
JP5600293A 1993-03-16 1993-03-16 アルミニウム合金薄膜の形成装置 Pending JPH06267869A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502878A (ja) * 1999-06-24 2003-01-21 ナーハ ガジル、プラサード 原子層化学気相成長装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502878A (ja) * 1999-06-24 2003-01-21 ナーハ ガジル、プラサード 原子層化学気相成長装置

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