[发明专利]原料气体的供给系统以及成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体晶片等被处理体的表面形成薄膜的成膜装置以及向其供给原料气体的供给系统，特别是涉及对将蒸汽压力低且不易蒸发的原料汽化来供给有用的半导体器件用的原料气体的供给系统以及成膜装置。

背景技术

一般地，在制造半导体器件时，为了制造所期望的器件，要在半导体晶片上反复进行成膜处理和图案蚀刻处理等各种处理。如今，按照对半导体器件的更高集成化以及高细微化的要求，线幅和孔径都愈加微细化。对于配线材料和嵌入材料，根据各种尺寸的微细化，产生将电阻进一步降低的必要。因此，存在使用电阻非常小且廉价的铜和钨的趋势(例如，JP2000-77365A、JP2000-178734A)。使用铜作为配线材料和嵌入材料时，考虑与其下层的贴合性和金属的散热抑制效果等，一般使用钽金属(Ta)和氮化钽膜(TaN)等作为阻挡层。另一方面，使用钨作为配线材料和嵌入材料时，考虑与其下层的贴合性和金属的散热抑制效果等，一般使用钛膜(Ti)和氮化钛膜(TiN)等作为阻挡层。

上述的Ta膜Ti膜或者包含这些金属的膜例如以如下方式形成。首先，例如在存留固体原料的原料罐内进行加热来使上述固体原料升华，形成含有上述金属的原料气体。将所得的原料气体经由从原料罐延伸的配管向成膜装置的处理容器内导入。然后，在通过例如CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相沉积)法使上述薄膜堆积到半导体晶片等的表面上，由此可以对上述膜成膜。此外，在原料是液体的情况下，也可以通过进行发泡等生成原料气体，将所生成的原料气体与运载气体一起流入成膜装置。

另外，上述的包含金属的原料气体的蒸汽压力比较低。因此，利用加热促进蒸发，来形成原料气体。此外，所形成的原料气体，例如存在在由不锈钢制成的配管内流动期间冷却而再固化的可能性。为了防止该再固化，根据其形状将干式加热器、带状加热器、覆套式电阻加热器、硅橡胶加热器等各种加热器安装在上述配管上。该加热器加热配管整体以及在该配管上设置的各种部件。

但是，最近，提出了取代上述的Ti、Ta金属，使用特性更好的金属例如Ru(钌)的方案。以该钌为代表的金属膜是不仅具有作为阻挡层的良好特性，在进行Cu电镀处理时还兼具作为其晶种(seed)膜的功能的很有用的金属膜。

含有该Ru金属的原料气体一般通过加热由Ru₃(CO)₁₂构成的在室温下为固体(粉末)的原料而使其升华来形成。所形成的含有Ru金属的原料气体通过运载气体被流动到成膜装置，并被导入处理容器内。含有该Ru金属的原料气体，与上述的Ti原料气体和Ta原料气体相比较，蒸汽压力相当低。即，含有Ru金属的原料气体，与上述的Ti原料气体和Ta原料气体相比较，具有不易蒸发的特性。因此，在以在上述配管和配管的中途设置的开闭阀所代表的各种部件上充足地设置有加热器。通过利用加热器对在上述配管和配管的中途设置的部件整体地进行加热，原料气体在中途不会再固化。

但是，如前所述，上述配管和开闭阀，使用导热率较低的材料例如不锈钢等材料形成。因此，在加热器与配管和各种部件之间的接触不充分的情况下，或者在加热器的设置分布不均匀的情况下，热传导会变得不充分而可能发生温度分布不匀。此时，特别是在温度低的部分，原料气体会再固化或者再液化(对液体原料适用了起泡的情况下)。因此，无法向处理容器内供给充足量的原料气体。进而，固形物附着在配管内，该附着的固形物也会变为产生颗粒的原因。

发明内容

本发明着眼于上述的问题点，是为了有效解决上述问题点而发明的技术方案。本发明的目的在于，提供一种原料气体的供给系统以及成膜装置，能够防止在原料气体的流路中途产生低温部分，进而能够抑制原料气体再固化或者再液化。

本发明的原料气体的供给系统，对成为减压环境的气体使用系统供给原料气体，其特征在于，具备：存留液体原料或者固体原料的原料罐；一端与上述原料罐连接、另一端与上述气体使用系统连接的原料通路；与上述原料罐连接、边进行流量控制边向上述原料罐内供给运载气体的运载气体供给机构；在上述原料通路的中途设置的开闭阀；加热上述原料通路以及上述开闭阀的加热器；控制上述加热器的温度控制部，上述原料通路以及上述开闭阀分别利用具有良好的导热性的金属材料来形成。

根据本发明，使用导热性良好的金属材料来构成从原料罐到气体使用系统的原料通路、和在原料通路上设置的开闭阀。因此，能够防止在原料气体的流路中途产生低温部分，由此能够抑制原料气体再固化或者再液化。因此，能够在高度维持成膜处理的再现性的同时，抑制颗粒的产生。