JP2009016799A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体原料の気化ガスの処理室への供給を安定させる。
【解決手段】基板処理装置は、液体原料を貯留する液体原料タンク３２０，３４０と、液体原料タンク３２０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン３１２と、液体原料タンク３２０の液体原料を液体原料タンク３４０へ圧送する原料供給ライン３２２と、液体原料タンク３４０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン３２２と、液体原料タンク３４０の液体原料の気化ガスを処理室２０１へ供給する原料供給ライン２３２ｂと、キャリアガスの流量を制御するマスフローコントローラ３１４と、液体原料の気化ガスの流量を検出するマスフローコントローラ３４４と、マスフローコントローラ３４４の検出結果をマスフローコントローラ３１４にフィードバックするフィードバック装置と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は基板処理装置に関し、特に液体原料の気化ガスを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。

この種の基板処理装置の一例として、液体原料を貯留した液体原料タンクに対しキャリアガスを供給して液体原料の気化ガスを処理室に供給するいわゆるバブリング方式の装置が知られている。当該装置では、液体原料の気化ガスの処理室への供給量を、液体原料タンクに供給するキャリアガスの供給量で制御する場合があり、特にそのキャリアガスの供給量を、液体原料タンクに設置した温度センサによる液体原料の温度の検出結果で制御するときがある。

この場合において、キャリアガスの供給量を制御することはできても、実際に液体原料の気化ガスの供給量を把握することができないから、液体原料の気化ガスの供給量を直接的に制御するには至らず、液体原料の気化ガスの処理室への供給量を安定させることは困難である。そのため、何らかの原因（副生成物による配管詰まり等）で液体原料の気化ガスの供給が不安定な状態となってもそれを検出することができず、これが原因となって気化ガスが流通する配管内で当該気化ガスが再液化し、パーティクルを発生させ、その配管のみならず処理室内に設けられたガス供給用のノズル等でも詰まりが発生することが想定される。

他方、液体原料の温度を検出する温度センサ（センシング部位）は液体原料タンクの所定位置に固定的に設置されており、液体原料の使用量に応じて液面が変動（減少）すると、液体原料の液面の温度を精確に検出することができない。このとき、キャリアガスの供給量を精確に制御しようとしてもその精度を高めることはできないから、液体原料の気化ガスの処理室への供給量まで安定させることが困難となり、その結果として基板に形成しようとする膜の膜厚の均一化を向上させることができない。

本発明の主な目的は、液体原料の気化ガスの処理室への供給を安定させることができる基板処理装置を提供することにある。

本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
を備える基板処理装置であって、
液体原料を貯留する第一の液体原料タンクと第二の液体原料タンクと、
前記第一の液体原料タンクに第一のキャリアガスを供給する第一のキャリアガス供給ラインと、
前記第一の液体原料タンクへの前記第一のキャリアガスの供給を受けて、前記第一の液体原料タンクの液体原料を前記第二の液体原料タンクへ圧送する第一の原料供給ラインと、
前記第二の液体原料タンクに第二のキャリアガスを供給する第二のキャリアガス供給ラインと、
前記第二の液体原料タンクへの前記第二のキャリアガスの供給を受けて、前記第二の液体原料タンクの液体原料の気化ガスを前記処理室へ供給する第二の原料供給ラインと、
前記第二のキャリアガス供給ライン中を流通する前記第二のキャリアガスの流量を制御する流量制御装置と、
前記第二の原料供給ライン中を流通する前記気化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
前記流量検出装置の検出結果を前記流量制御装置にフィードバックするフィードバック装置と、
を有し、
前記第二の液体原料タンクは、前記第一の液体原料タンクより内容積が小さく、前記第二の液体原料タンクには1回の処理に要する前記液体原料が貯留されることを特徴とする基板処理装置が提供される。

本発明によれば、フィードバック装置が検出装置の検出結果を流量制御装置にフィードバックするから、実際に液体原料の気化ガスの供給量を把握可能であって、第一，第二の液体原料タンクの液体原料の液面の変動によらずに、不活性ガスの供給量を精確に制御することができ、液体原料の気化ガスの処理室への供給量を安定させることができる。そのため、液体原料の気化ガスが再液化し、パーティクルを発生させたり、処理室内に設けられたガス供給用のノズル等で詰まりが発生したりすることを抑制することができるし、基板に形成しようとする膜の膜厚の均一化を向上させることもできる。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（ＩＣ（Integrated Circuits））の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し熱処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。

図１に示す通り、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００はシリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工場内搬送装置（図示略）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。

カセットステージ１１４は、工場内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。

カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとで構成されている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ（tweezer）１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート（boat）２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。

処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。

ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。

筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。

次に、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。

工場内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。

その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ１１０をボート２１７に装填する。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタが開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。

ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の熱処理が実施される。その熱処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。

図２に示す通り、処理炉２０２には加熱装置であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７の内側には、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられている。反応管２０３の下端には、Ｏリング２２０を介して例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９（環状のフランジ）が係合されている。マニホールド２０９は保持部材としてのヒータベース２５１に固定されている。マニホールド２０９の下端開口は、Ｏリング２２０を介して蓋体であるシールキャップ２１９により気密に閉塞されている。本実施例では、少なくとも、ヒータ２０７、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理炉２０２が形成されている。更に本実施例では、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。

シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介してボート２１７が立設されており、ボート支持台２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。ボート２１７は処理室２０１に挿入されている。ボート２１７にはバッチ処理される複数枚のウエハ２００が水平姿勢を保持した状態で図２中上下方向に多段に積載されている。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。

処理室２０１へは複数種類（本実施例では３種類）の原料ガスを供給する３本の原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅが設けられている。原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅは、マニホールド２０９の下部を貫通して設けられている。原料ガス供給管２３２ａと原料ガス供給管２３２ｂとは処理室２０１内で一本の多孔ノズル２３３ａに合流、連通している。二本の原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂと多孔ノズル２３３ａで後述する合流タイプガス供給ノズル２３３を形成している。

原料ガス供給管２３２ｅは単独で別の多孔ノズル２３４ａに連通している。一本の原料ガス供給管２３２ｅと多孔ノズル２３４ａで後述する分離タイプガス供給ノズル２３４を形成している。処理室２０１内には、合流タイプガス供給ノズル２３３と、分離タイプガス供給ノズル２３４の２本のガス供給ノズルが設けられている。

合流タイプガス供給ノズル２３３は、処理室２０１内で原料ガス供給管２３２ｂから供給されるＴＭＡの分解温度以上の領域にその上部が延在している。しかし、原料ガス供給管２３２ｂが、処理室２０１内で原料ガス供給管２３２ａと合流している箇所は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、ウエハ２００およびウエハ２００付近の温度よりも低い温度の領域である。

原料ガス供給管２３２ａには、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。本実施例では、マスフローコントローラ２４１ａ及びバルブ２４３ａを介して、原料ガス供給管２３２ａから合流タイプガス供給ノズル２３３を通じて処理室２０１に原料ガス（Ｏ_３）が供給される。原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａより下流側には不活性ガス供給管２３２ｄが接続されており、不活性ガス供給管２３２ｄにはバルブ２５４が設けられている。

原料ガス供給管２３２ｂには、原料ガスの供給源となる原料ガス供給源３００が接続されている。本実施例では、原料ガス供給源３００から合流タイプガス供給ノズル２３３を通じて処理室２０１に原料ガス（ＴＭＡ）が供給される。原料ガス供給管２３２ｂには、原料ガス供給源３００（のマスフローコントローラ３４４）からマニホールド２０９に至るまでヒータ２８１が設けられており、原料ガス供給管２３２ｂを５０〜６０℃に保っている。本実施例では、ヒータ２８１としてガラスクロスにヒータ線を組み込んだ公知のリボンヒータを使用しており、そのリボンヒータを原料ガス供給管２３２ｂに巻き付けている。原料ガス供給管２３２ｂには不活性ガス供給管２３２ｃが接続されており、不活性ガス供給管２３２ｃにはバルブ２５３が設けられている。

原料ガス供給管２３２ｅには、原料ガスの供給源となる原料ガス供給源５００が接続されている。本実施例では、原料ガス供給源５００から分離タイプガス供給ノズル２３４を通じて処理室２０１に原料ガス（ＴＥＭＡＨ）が供給される。原料ガス供給管２３２ｅには原料ガス供給源５００（のマスフローコントローラ５４４）からマニホールド２０９に至るまでヒータ２８２が設けられており、原料ガス供給管２３２ｅを１３０℃に保っている。本実施例では、ヒータ２８２としてヒータ２８１と同様にリボンヒータを使用しており、そのリボンヒータ２８２を原料ガス供給管２３２ｅに巻き付けている。原料ガス供給管２３２ｅには不活性ガス供給管２３２ｆが接続されており、不活性ガス供給管２３２ｆにはバルブ２５７が設けられている。

図３に示す通り、原料ガス供給源３００には、キャリアガスとしての不活性ガスの供給源となる不活性ガス供給源３１０と、液体原料を貯留する液体原料タンク３２０と、液体原料タンク３２０に液体原料を供給する液体原料供給装置３３０と、液体原料タンク３２０から液体原料の供給を受けて当該液体原料を貯留する液体原料タンク３４０とが設けられている。

不活性ガス供給源３１０には不活性ガス供給管３１２の一端部が接続されており、不活性ガス供給管３１２の他端部が液体原料タンク３２０に接続されている。不活性ガス供給管３１２の他端部は液体原料タンク３２０の液体原料に浸漬している。不活性ガス供給管３１２には、不活性ガスの流量を制御するマスフローコントローラ３１４、バルブ３１６及びハンドバルブ３１８が設けられている。

液体原料タンク３２０には液体原料供給管３２２の一端部が接続されており、液体原料供給管３２２の他端部は液体原料タンク３４０に接続されている。液体原料供給管３２２の一端部は液体原料タンク３２０の液体原料に浸漬しており、液体原料供給管３２２の他端部も液体原料タンク３４０の液体原料に浸漬している。液体原料供給管３２２にはハンドバルブ３２４及びバルブ３２６が設けられている。

不活性ガス供給管３１２と液体原料供給管３２２との間にはこれらを連結する２本のバイパス管４００，４１０が設けられている。バイパス管４００は一端部が不活性ガス供給管３１２のマスフローコントローラ３１４とバルブ３１６との間に接続されており、他端部が液体原料供給管３２２のハンドバルブ３２４とバルブ３２６との間に接続されている。バイパス管４００にはバルブ４０２が設けられている。バイパス管４１０は一端部が不活性ガス供給管３１２のバルブ３１６とハンドバルブ３１８との間に接続されており、他端部が液体原料供給管３２２のハンドバルブ３２４とバルブ３２６との間に接続されている。バイパス管４１０にはバルブ４１２が設けられている。

液体原料供給装置３３０には液体原料供給管３３１の一端部が接続されており、液体原料供給管３３１の他端部が液体原料タンク３２０に接続されている。液体原料供給管３３１にはハンドバルブ３３２及びバルブ３３３，３３４が設けられている。液体原料供給管３３１のバルブ３３３とバルブ３３４との間には不活性ガス供給管３３５が接続されている。不活性ガス供給管３３５にはハンドバルブ３３６及びバルブ３３７が設けられている。

液体原料タンク３２０には液体原料の残量を監視する残量監視センサ３３８が設けられている。原料ガス供給源３００では、残量監視センサ３３８の検出結果に基づき液体原料供給装置３３０から液体原料タンク３２０に液体原料が自動的に供給されるようになっており、液体原料タンク３２０には常に一定量の液体原料が貯留されるようになっている。

液体原料タンク３４０は液体原料タンク３２０より内容積が小さく、液体原料の貯留量が液体原料タンク３２０より少なくなっている。詳しくは液体原料タンク３４０には１回のバッチ処理に要する液体原料が貯留されるようになっている。

液体原料タンク３４０には原料ガス供給管２３２ｂの一端部が接続されており、原料ガス供給管２３２ｂの他端部は多孔ノズル２３３ａに接続されている。原料ガス供給管２３２ｂの一端部は液体原料タンク３４０の上部空間に連通している（液体原料には浸漬していない。）。原料ガス供給管２３２ｂにはマスフローコントローラ３４４及びバルブ３４６が設けられている。マスフローコントローラ３４４は、高温耐性の流量センサやピエゾバルブ等を有する加熱可能なマスフローメータであり、原料ガス供給管２３２ｂを流通する液体原料の気化ガスの流量の検出や制御、その気化ガスの加熱等をすることができるようになっている。

原料ガス供給管２３２ｂのマスフローコントローラ３４４とバルブ３４６との間には原料ガス排気管３５０が接続されている。原料ガス排気管３５０にはバルブ３５２，３５４が設けられている。

他方、原料ガス供給源５００においても原料ガス供給源３００と同様の構成を有しており、本実施例では、図３中においてそれら各部材に対し括弧書きの符号を付してその説明を省略する。

なお、以上の原料ガス供給源３００，５００において、原料ガス供給源３００では液体原料の一例としてＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ_３）_３、トリメチルアルミニウム）を使用しており、原料ガス供給源５００では液体原料の一例としてＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４、テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム）を使用している。ＴＭＡ，ＴＥＭＡＨはともに常温で液体である。

図２に示す通り、処理室２０１にはガスを排気するガス排気管２３１が接続されている。ガス排気管２３１にはバルブ２４３ｄが設けられている。ガス排気管２３１はバルブ２４３ｄを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されており、真空ポンプ２４６の作動により処理室２０１の内部雰囲気が真空排気されるようになっている。バルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

合流タイプガス供給ノズル２３３と分離タイプガス供給ノズル２３４が、処理室２０１の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。合流タイプガス供給ノズル２３３は上述の通り処理室２０１の下部にて原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが合流して、一本の多孔ノズル２３３ａに連通しているノズルである。

分離タイプガス供給ノズル２３４は処理室２０１の下部にて原料ガス供給管２３２ｅが一本の多孔ノズル２３４ａに連通している独立したノズルである。合流タイプガス供給ノズル２３３の多孔ノズル２３３ａには複数のガスを供給するガス供給孔が設けられており、分離タイプガス供給ノズル２３４の多孔ノズル２３４ａにも同じくガスを供給するガス供給孔が設けられている。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられている。ボート２１７はボートエレベータ１１５（図１参照）により反応管２０３に出入りできるようになっている。またボート支持台２１８の下部には、処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するためのボート回転機構２６７が設けられている。本実施例では、ボート回転機構２６７を回転させることにより、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転させることができるようになっている。

制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２４３ａ、バルブ２５３，２５４，２５７、バルブ２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、ヒータ２８１，２８２等に接続されている。本実施例では、コントローラ２８０により、マスフローコントローラ２４１ａの流量調整、バルブ２４３ａ、バルブ２５３，２５４，２５７の開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作、ヒータ２８１，２８２の温度調節等の制御が行われる。

更にコントローラ２８０は原料ガス供給源３００にも接続されている。詳しくはコントローラ２８０は、図４に示す通りにマスフローコントローラ３１４、バルブ３１６，３２６，３３３，３３４，３３７，３４６，３５２，３５４，４０２，４１２、液体原料供給装置３３０、残量監視センサ３３８、マスフローコントローラ３４４に接続されている。本実施例では、コントローラ２８０により、マスフローコントローラ３１４の流量調整、バルブ３１６，３２６，３３３，３３４，３３７，３４６，３５２，３５４，４０２，４１２の開閉動作、残量監視センサ３３８の検出結果を受けた液体原料供給装置３３０の作動・停止、マスフローコントローラ３４４の流量調整の制御が行われる。また、コントローラ２８０は原料ガス供給源５００の各部材にも接続されており、原料ガス供給源５００の各部材の制御も原料ガス供給源３００に対する制御と同様に行われる。

また、コントローラ２８０は、マスフローコントローラ３４４、５４４による液体原料の気化ガスの供給量をモニタリングして、その検出結果をフィードバックする。具体的には、図６において、コントローラ２８０は、マスフローコントローラ３４４、５４４の設定流量SVを流量制御ユニット９００に入力する。次に、流量制御ユニット９００が、マスフローコントローラ３４４、５４４への設定出力SFRをマスフローコントローラ３４４、５４４へ伝える。マスフローコントローラ３４４、５４４の実流量PFRの変化量PVは、マスフローメータ９０１の流量に対するマスフローコントローラ３４４、５４４の流量の応答特性G1に基づき、マスフローメータ９０１にて測定される。そして、マスフローコントローラ３４４、５４４の実流量PFRの変化量PVのフィードバックにより流量制御ユニット９００がマスフローコントローラ３４４、５４４へ伝える設定出力SFRを調節する。

次に、ＡＬＤ法による成膜例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＭＡ及びＯ_３ガスを用いてＡｌ_２Ｏ_３膜を形成する場合と、ＴＥＭＡＨ及びＯ_３ガスを用いてＨｆＯ_２膜を形成する場合とを説明する。

ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の一つであるＡＬＤ法（Atomic layer Deposition）は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料ガスを１種類ずつ交互にウエハ２００上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。

即ち、例えばＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）膜を形成する場合には、ＴＭＡ（Ａｌ（ＣＨ_３）_３、トリメチルアルミニウム）の気化ガスとＯ_３（オゾン）ガスとを原料ガスとして交互に供給することにより、２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。

他方、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）膜を形成する場合には、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ_３Ｃ_２Ｈ_５］_４、テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム）の気化ガスとＯ_３ガスとを原料ガスとして交互に供給することにより、１５０〜３００℃の低温で高品質の成膜が可能である。

このように、ＡＬＤ法では、複数種類の原料ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。そして、膜厚制御は、原料ガス供給のサイクル数で制御する。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、成膜処理を２０サイクル行う。

始めに、Ａｌ_２Ｏ_３膜を形成する手順を説明する。

成膜しようとする半導体シリコンウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の４つのステップを順次実行する。

（ステップ１）
ステップ１では、Ｏ_３ガスを処理室２０１に供給する。詳しくは、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａと、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄを共に開けて、原料ガス供給管２３２ａからマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＯ_３ガスを、合流タイプガス供給ノズル２３３のガス供給孔から処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。

Ｏ_３ガスを流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調節して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲に維持する。マスフローコントローラ２４１ａを制御してＯ_３ガスの供給流量を１〜１０ｓｌｍとし、Ｏ_３ガスにウエハ２００を晒す時間を２〜１２０秒間とする。このとき、ヒータ２０７の温度をウエハ２００の温度が２５０〜４５０℃の最適な範囲になるよう設定する。

同時に、不活性ガス供給管２３２ｃ，２３２ｆから、開閉バルブ２５３、２５７を開けて不活性ガスを流してもよく、この場合にはＴＭＡ側およびＴＥＭＡＨ側にＯ_３ガスが回り込むことを防ぐことができる。

このとき、処理室２０１内に供給しているガスは、Ｏ_３ガスとＮ_２，Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＭＡおよびＴＥＭＡＨは存在しない。したがって、Ｏ_３ガスは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。

（ステップ２）
ステップ２では、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉めて、Ｏ_３ガスの供給を停止する。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、処理室２０１内に残留したＯ_３ガスを処理室２０１から排除する。このとき、Ｎ_２，Ａｒ等の不活性ガスを、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅからそれぞれ処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１内に残留したＯ_３ガスを排除する効果が更に高まる。

（ステップ３）
ステップ３では、ＴＭＡの気化ガスを処理室２０１に供給する。詳しくは、原料ガス供給源３００において、バルブ３１６，３２６，４１２，３５２，３５４を閉じかつバルブ４０２，３４６を開けた状態とし（バルブ２４３ｄは開けたままとする。）、不活性ガスを不活性ガス供給源３１０から不活性ガス供給管３１２に流入させる。当該不活性ガスは、マスフローコントローラ３１４で流量調整されながら不活性ガス供給管３１２，バイパス管４００，液体原料供給管３２２を流通して液体原料タンク３４０に至る。ステップ３における液体原料供給管３２２は不活性ガスを液体原料タンク３４０に供給する不活性ガス供給管として機能している。

不活性ガスが液体原料タンク３４０に供給されると、ＴＭＡの気化ガスが原料ガス供給管２３２ｂに流入し、当該ＴＭＡの気化ガスはマスフローコントローラ３４４で流量と温度とが制御されながら原料ガス供給管２３２ｂを流通し、合流タイプガス供給ノズル２３３のガス供給孔から処理室２０１に供給されつつガス排気管２３１から排気される。

ＴＭＡの気化ガスを流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜９００Ｐａの最適な範囲に維持する。マスフローコントローラ３１４，３４４を制御して不活性ガスの供給流量を１０ｓｌｍ以下とし、ＴＭＡの気化ガスを供給するための時間を１〜４秒と設定する。その後さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。

原料ガス供給源３００では、マスフローコントローラ３４４の検出結果がコントローラ２８０に出力され、コントローラ２８０でＴＭＡの気化量をモニタリングする。そしてそのモニタリング結果をコントローラ２８０からマスフローコントローラ３１４にフィードバックし、不活性ガスの供給流量を補正する。例えば、ＴＭＡの気化量が一定の値より減少したら不活性ガスの供給流量を増大させる。

ステップ３でも、ヒータ２０７を制御してウエハ２００の温度を、Ｏ_３ガス供給時と同じく、２５０〜４５０℃の最適な範囲とする。ＴＭＡの気化ガスの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＯ_３とＴＭＡとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＡｌ_２Ｏ_３膜が形成される。

同時に、不活性ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆから、開閉バルブ２５４，２５７を開けて不活性ガスを流してもよく、この場合にはＯ_３側およびＴＥＭＡＨ側にＴＭＡの気化ガスが回り込むことを防ぐことができる。

（ステップ４）
ステップ４では、バルブ３４６を閉じかつバルブ３５２，３５４を開けてＴＭＡの気化ガスの供給を停止するとともに、バルブ２４３ｄを開けたままとして処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留したＴＭＡの気化ガスであって成膜に寄与した後のＴＭＡの気化ガスを排除する。このとき、Ｎ_２，Ａｒ等の不活性ガスを、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅからそれぞれ処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１内に残留したＴＭＡの気化ガスであって成膜に寄与した後のＴＭＡの気化ガスを処理室２０１から排除する効果が更に高まる。

上記ステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＡｌ_２Ｏ_３膜を形成することができる。本実施例では、ステップ２において処理室２０１内を排気してＯ_３ガスを除去してからＴＭＡの気化ガスを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＴＭＡの気化ガスを、ウエハ２００に吸着しているＯ_３とのみ有効に反応させることができる。

そして上記のＡｌ_２Ｏ_３膜の形成が終了したら、液体原料タンク３２０のＴＭＡを液体原料タンク３４０に補給する。詳しくは、原料ガス供給源３００において、バルブ４０２，４１２，３４６を閉じかつバルブ３１６，３２６，３５２，３５４を開けた状態とし（バルブ２４３ｄは開けたままとする。）、不活性ガスを不活性ガス供給源３１０から不活性ガス供給管３１２に流入させる。

当該不活性ガスは、マスフローコントローラ３１４で流量調整されながら不活性ガス供給管３１２から液体原料タンク３２０に至り、液体原料タンク３２０のＴＭＡを液体原料供給管３２２に押し出す。当該ＴＭＡは液体原料供給管３２２を流通して液体原料タンク３４０に圧送され、液体原料タンク３４０に貯留される。これにより、後続のＡｌ_２Ｏ_３膜の形成に必要なＴＭＡが液体原料タンク３４０に補給される。

本実施例では、液体原料タンク３４０には、１回のバッチ処理に必要な量（所定膜厚のＡｌ_２Ｏ_３膜を形成するのに必要な量）のＴＭＡを補給するようになっており、所定膜厚のＡｌ_２Ｏ_３膜を形成するごとに、上記の補給を繰り返し実施する。

続いて、ＨｆＯ_２膜を形成する手順を説明する。

（ステップ５）
ステップ５では、Ａｌ_２Ｏ_３膜を形成したときと同じくＯ_３ガスを処理室２０１に供給する。詳しくは、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａと、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄとを共に開けて、原料ガス供給管２３２ａからマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＯ_３ガスを、合流タイプガス供給ノズル２３３のガス供給孔から処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。

Ｏ_３ガスを流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調節して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲に維持する。マスフローコントローラ２４１ａで制御するＯ_３ガスの供給流量を１〜１０ｓｌｍとし、Ｏ_３ガスにウエハ２００を晒す時間を２〜１２０秒間とする。このとき、ヒータ２０７の温度をウエハ２００の温度が１５０〜３００℃の最適な範囲になるよう設定する。

同時に、不活性ガス供給管２３２ｆ，２３２ｃから、開閉バルブ２５７、２５３を開けて不活性ガスを流してもよく、この場合にはＴＥＭＡＨ側およびＴＭＡ側にＯ_３ガスが回り込むことを防ぐことができる。

このとき、処理室２０１内に供給しているガスは、Ｏ_３ガスとＮ_２，Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＥＭＡＨおよびＴＭＡは存在しない。したがって、Ｏ_３ガスは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。

（ステップ６）
ステップ６では、原料ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉めて、Ｏ_３ガスの供給を停止する。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、処理室２０１内に残留したＯ_３ガスを処理室２０１から排除する。このとき、Ｎ_２，Ａｒ等の不活性ガスを、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｅ，２３２ｂからそれぞれ処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１内に残留したＯ_３ガスを排除する効果が更に高まる。

（ステップ７）
ステップ７では、ＴＥＭＡＨの気化ガスを処理室２０１に供給する。詳しくは、原料ガス供給源５００において、バルブ５１６，５２６，６１２，５５２，５５４を閉じかつバルブ６０２，５４６を開けた状態とし（バルブ２４３ｄは開けたままとする。）、不活性ガスを不活性ガス供給源５１０から不活性ガス供給管５１２に流入させる。当該不活性ガスは、マスフローコントローラ５１４で流量調整されながら不活性ガス供給管５１２，バイパス管６００，液体原料供給管５２２を流通して液体原料タンク５４０に至る。ステップ７における液体原料供給管５２２は不活性ガスを液体原料タンク５４０に供給する不活性ガス供給管として機能している。

不活性ガスが液体原料タンク５４０に供給されると、ＴＥＭＡＨの気化ガスが原料ガス供給管２３２ｅに流入し、当該ＴＥＭＡＨの気化ガスはマスフローコントローラ５４４で流量と温度とが制御されながら原料ガス供給管２３２ｅを流通し、分離タイプガス供給ノズル２３４のガス供給孔から処理室２０１に供給されつつガス排気管２３１から排気される。

ＴＥＭＡＨの気化ガスを流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの最適な範囲に維持する。マスフローコントローラ５１４，５４４を制御して不活性ガスの供給流量を１０ｓｌｍ以下とし、ＴＥＭＡＨの気化ガスを供給するための時間を１〜４秒と設定する。その後さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。

原料ガス供給源５００では、マスフローコントローラ５４４の検出結果がコントローラ２８０に出力され、コントローラ２８０でＴＥＭＡＨの気化量をモニタリングする。そしてそのモニタリング結果をコントローラ２８０からマスフローコントローラ５１４にフィードバックし、不活性ガスの供給流量を補正する。例えば、ＴＥＭＡＨの気化量が一定の値より減少したら不活性ガスの供給流量を増大させる。

ステップ７でも、ヒータ２０７を制御してウエハ２００の温度を、Ｏ_３ガスの供給時と同じく、１５０〜３００℃の最適な範囲とする。ＴＥＭＡＨの気化ガスの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＯ_３とＴＥＭＡＨとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＨｆＯ_２膜が形成される。

同時に、不活性ガス供給管２３２ｄ，２３２ｃから、開閉バルブ２５４，２５３を開けて不活性ガスを流してもよく、この場合にはＯ_３側およびＴＭＡ側にＴＥＭＡＨの気化ガスが回り込むことを防ぐことができる。

（ステップ８）
ステップ８では、バルブ５４６を閉じかつバルブ５５２，５５４を開けてＴＥＭＡＨの気化ガスの供給を停止するとともに、バルブ２４３ｄを開けたままとして処理室２０１を真空排気し、処理室２０１に残留したＴＥＭＡＨの気化ガスであって成膜に寄与した後のＴＥＭＡＨの気化ガスを排除する。このとき、Ｎ_２，Ａｒ等の不活性ガスを、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｅ，２３２ｂからそれぞれ処理室２０１に供給してもよく、この場合には処理室２０１内に残留したＴＥＭＡＨの気化ガスであって成膜に寄与した後のＴＥＭＡＨの気化ガスを処理室２０１から排除する効果が更に高まる。

上記ステップ５〜８を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＨｆＯ_２膜を形成することができる。本実施例では、ステップ６において処理室２０１内を排気してＯ_３ガスを除去してからＴＥＭＡＨの気化ガスを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＴＥＭＡＨの気化ガスを、ウエハ２００に吸着しているＯ_３とのみ有効に反応させることができる。

そして上記のＨｆＯ_２膜の形成が終了したら、液体原料タンク５２０のＴＥＭＡＨを液体原料タンク５４０に補給する。詳しくは、原料ガス供給源５００において、バルブ６０２，６１２，５４６を閉じかつバルブ５１６，５２６，５５２，５５４を開けた状態とし（バルブ２４３ｄは開けたままとする。）、不活性ガスを不活性ガス供給源５１０から不活性ガス供給管５１２に流入させる。当該不活性ガスは、マスフローコントローラ５１４で流量調整されながら不活性ガス供給管５１２から液体原料タンク５２０に至り、液体原料タンク５２０のＴＥＭＡＨを液体原料供給管５２２に押し出す。当該ＴＥＭＡＨは液体原料供給管３２２を流通して液体原料タンク５４０に圧送され、液体原料タンク５４０に貯留される。これにより、後続のＨｆＯ_２膜の形成に必要なＴＥＭＡＨが液体原料タンク５４０に補給される。

本実施例では、液体原料タンク５４０には、１回のバッチ処理に必要な量（所定膜厚のＨｆＯ_２膜を形成するのに必要な量）のＴＥＭＡＨを補給するようになっており、所定膜厚のＨｆＯ_２膜を形成するごとに、上記の補給を繰り返し実施する。

以上の通り、Ａｌ_２Ｏ_３膜の形成時においては、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂを処理室２０１内で合流させることにより、ＴＭＡの気化ガスとＯ_３ガスを合流タイプガス供給ノズル２３３内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をＡｌ_２Ｏ_３とすることができ、ＴＭＡの気化ガスとＯ_３ガスを別々のノズルで供給する場合にＴＭＡノズル内で異物発生源になる可能性があるＡｌ膜が生成するという問題を解消することができる。Ａｌ_２Ｏ_３膜は、Ａｌ膜よりも密着性が良く、剥がれにくいので、異物発生源になりにくい。

また、ＨｆＯ_２膜の形成時においては、原料ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが処理室２０１内で合流し一本の多孔ノズル２３３ａに連通した形である合流タイプガス供給ノズル２３３からＯ_３ガスを供給し、原料ガス供給管２３２ｅが単独で一本の多孔ノズル２４３ａに連通している分離タイプガス供給ノズル２３４からＴＥＭＡＨの気化ガスを供給している。これにより、ＴＥＭＡＨの供給時に合流タイプガス供給ノズルを使用した場合に必要となる逆流や入り込みを防ぐための不活性ガスパージが回避でき、ＴＥＭＡＨの供給で合流タイプガスノズルを用いた場合問題となる、パージによるノズル内の圧力上昇を無くすことができる。またその圧力上昇に伴うＴＥＭＡＨの再液化による（ＴＥＭＡＨの蒸気圧が低いことに起因）、パーティクル発生も防止可能となる。

実施例１では、１種の膜種に対して１種の液体原料を用いてALD法にて成膜を行う場合について述べたが、以下では、３種の液体原料を用いてALD法にて成膜を行う場合について図７を用いて説明する。なお、図３と同様な部材には同様な参照符号を付し、詳細な説明は省略する。また、各原料ガス供給源及びその構成部材には他の原料ガス供給源及びその構成部材と区別するために、参照符号の末尾に他の原料ガス供給源及びその構成部材と異なる文字（A, BまたはC）を付した。

例えば、触媒を用いてSiO₂膜を形成する場合には、HCD（ヘキサクロロジシラン、Si₂Cl₆）、H₂O、触媒（ピリジン（C₅H₅N）等）を液体原料として用い、これら３種の液体原料の気化ガスを原料ガスとして交互に供給する。

液体原料の一例として、原料ガス供給源３００AではHCDを使用しており、原料ガス供給源３００BではH₂Oを使用しており、原料ガス供給源３００Cでは触媒を使用している。HCD、H₂O、触媒は常温で液体である。
なお、原料ガス供給源３００A、３００B、３００Cにおいても原料ガス供給源３００、５００と同様の構成を有しており、本実施例では、図７中においてそれら各部材に対し図３の部材と同じ３桁の数字を含む参照符号を付してその説明を省略する。

本実施例のように、複数の液体原料を用いて成膜を行う場合には、各液体原料について夫々原料ガス供給源を設ける。

以上の実施例では、マスフローコントローラ３４４，５４４、３４４A、３４４B、３４４Cによる液体原料の気化ガスの供給量をコントローラ２８０でモニタリングするから、液体原料の気化ガスの再液化による詰まりが発生してもこれを検出することができる。そして、そのモニタリング結果をマスフローコントローラ３１４，５１４、３１４A、３１４B、３１４Cにフィードバックする構成となっているから、不活性ガスの供給量を制御して液体原料の気化ガスの供給量を安定させることができる。

また、液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cに加えてそれより小型の液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cを備えるから、液体原料の貯留源と処理室２０１との距離（液体原料の気化ガスの原料ガス供給管２３２ｂ、２３２ｅ、２３２A、２３２B、２３２Cの長さ）を縮めることができ、当該気化ガスの再液化によるパーティクルの発生する可能性を低減することができる。

更に、液体原料タンク３２０，５２０、３２０A、３２０B、３２０Cに加えてそれより小型でウエハ２００の１回の処理に要する液体原料を貯留可能な液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cを備えるから、ウエハ２００の処理に要する直接の液体原料の貯留量を最小限とすることができ、液体原料の表面温度がその原料の残量に依存するのを低減することが可能である。

液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cに加えてそれより小型でウエハ２００の１回の処理に要する液体原料を貯留可能な液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cを備えるから、液体原料の温度を制御しやすい。

また、液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cに加えてそれより小型でウエハ２００の１回の処理に要する液体原料を貯留可能な液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cを備えるから、応答性が良くフィードバック制御がしやすいため、処理室２０１へのガス供給量を制御しやすい。

すなわち、本実施例に係る図３及び図７の構成の比較例として図５の構成を想定することができる。当該比較例の構成では、液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cとマスフローコントローラ３４４，５４４、３４４A、３４４B、３４４Cが設けられておらず、液体原料供給管３２２、５２２、３２２A、３２２B、３２２Cの先端部が液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cの上部空間に連通している。そして不活性ガス供給管３１２、５１２、３１２A、３１２B、３１２Cに不活性ガスを流入させると、当該不活性ガスが液体原料タンク３２０，５２０、３２０A、３２０B、３２０Cの液体原料中に至り、その液体原料の気化ガスがそのまま液体原料供給管３２２，５２２、３２２A、３２２B、３２２Cと原料ガス供給管２３２ｂ、２３２ｅ、２３２A、２３２B、２３２Cとを通じて処理室２０１に至る。

当該比較例の構成に対し、本実施例では、液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cから処理室２０１に至るまでの区間において、マスフローコントローラ３４４、５４４、３４４A、３４４B、３４４Cが存在してこれにより液体原料の気化ガスの供給量をコントローラ２８０でモニタリングするから、液体原料の気化ガスの再液化による詰まりが発生してもこれを検出することができる。そして、そのモニタリング結果をマスフローコントローラ３１４、５１４、３１４A、３１４B、３１４Cにフィードバックする構成となっているから、不活性ガスの供給量を制御して液体原料の気化ガスの供給量を安定させることができる。

また、当該比較例の構成に対し、本実施例では、液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cから処理室２０１に至るまでの区間において、液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cが存在してそこから液体原料の気化ガスが処理室２０１に供給されるから、気化ガスの供給距離は比較例の構成に比べて短く、当該気化ガスの再液化によるパーティクルの発生する可能性を低減することができる。また、液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cから処理室２０１に至るまでの区間に加熱可能なマスフローコントローラ３４４、５４４、３４４A、３４４B、３４４Cが存在して液体原料の気化ガスを加熱することができるから、気化ガスの再液化によるパーティクルの発生する可能性を確実に低減することができる。

更に、当該比較例の構成に対し、本実施例では、液体原料タンク３２０、５２０、３２０A、３２０B、３２０Cから処理室２０１に至るまでの区間において、液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cが存在してその液体原料タンク３４０、５４０、３４０A、３４０B、３４０Cが液体原料タンク３２０，５２０、３２０A、３２０B、３２０Cより小型でウエハ２００の１回の処理に要する液体原料を貯留可能であるから、ウエハ２００の処理に要する直接の液体原料の貯留量を最小限とすることができ、液体原料の表面温度がその原料の残量に依存するのを低減することが可能である。

以上から、液体原料の気化ガスの処理室２０１への供給を安定させることができる。

なお、液体原料を気化して処理室へ気体原料として供給する方法としては、バブリング方式の他に気化器を用いる方式が挙げられるが、次のように、気化器による方式よりバブリング方式を用いる方が有効である。即ち、気化器の場合、原料の気化量は気化器の性能に依存して決められるため、仮に気化量を増加させるために気化器を大きくすると、残量が発生してしまう。また、気化器を大きくするとフィードバック制御を行う際に応答性が悪くなってしまう。従って、バブリング方式の方が、応答性が良く早いサイクルで使用できるため、有利である。

なお、本実施例では、Ａｌ_２Ｏ_３膜とＨｆＯ_２膜を同一処理室２０１内で形成する場合を例にして説明したが、ＨｆＯ_２膜のみを形成することを目的にした処理室では、ＴＥＭＡＨの気化ガスを供給する分離タイプガス供給ノズルとＯ_３ガスを供給する分離タイプガス供給ノズルの２本による構成で成膜することが可能である。

また、本実施例に係る態様は、Ａｌ_２Ｏ_３膜やＨｆＯ_２膜の膜種に限らずバブリング方式で液体原料を気化させて形成する他の膜種においても使用することができる。例えば、液体原料として四塩化チタン（TiCl₄）等のチタン原料を用いて成膜を行うTiN膜や、液体原料としてテトラメチルシラン（４MS）等を用いて成膜を行う低温SiCN膜等においても使用することができる。このとき、原料ガス供給管の温度は四塩化チタン、テトラメチルシラン共に４０℃程度に加熱する。

さらに、本実施例に係る態様は、１種の膜種に対して複数の液体原料を気化させて形成する他の膜種についても使用することができる。例えば、液体原料としてHCD、H₂O、触媒を用いて成膜を行う極低温SiO₂膜等においても適用可能である。このとき、少なくとも触媒を処理室へ供給する原料ガス供給管の温度を７５℃程度に加熱する。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の好ましい実施の形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
を備える基板処理装置であって、
液体原料を貯留する第一の液体原料タンクと第二の液体原料タンクと、
前記第一の液体原料タンクに第一のキャリアガスを供給する第一のキャリアガス供給ラインと、
前記第一の液体原料タンクへの前記第一のキャリアガスの供給を受けて、前記第一の液体原料タンクの液体原料を前記第二の液体原料タンクへ圧送する第一の原料供給ラインと、
前記第二の液体原料タンクに第二のキャリアガスを供給する第二のキャリアガス供給ラインと、
前記第二の液体原料タンクへの前記第二のキャリアガスの供給を受けて、前記第二の液体原料タンクの液体原料の気化ガスを前記処理室へ供給する第二の原料供給ラインと、
前記第二のキャリアガス供給ライン中を流通する前記第二のキャリアガスの流量を制御する流量制御装置と、
前記第二の原料供給ライン中を流通する前記気化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
前記流量検出装置の検出結果を前記流量制御装置にフィードバックするフィードバック装置
と、
を有し、
前記第二の液体原料タンクは、前記第一の液体原料タンクより内容積が小さく、前記第二の液体原料タンクには１回の処理に要する前記液体原料が貯留される第一の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第一の基板処理装置において、さらに制御部と、
前記第一の液体原料タンクに前記液体原料を供給する液体原料供給装置と、
前記第一の液体原料タンクに設けられ、前記第一の液体原料タンク内の前記液体原料の残量を監視する残量検出装置と、
を有し、
前記制御部は、前記残量検出装置で得られた検出結果に基づき、常に所定の量で前記液体原料が前記第一の液体原料タンク内に貯蔵されるよう前記液体原料供給装置から前記第一の液体原料タンクへ液体原料を供給するように前記液体原料供給装置を制御する、第二の基板処理装置が提供される。

また、好ましくは、第一の基板処理装置において、前記制御部は、前記処理室と前記第二の液体原料タンクを接続するガス供給管を所定の温度で加熱するよう前記加熱ユニットを制御する、第３の基板処理装置が提供される。

更にまた、好ましくは、第３の基板処理装置において、前記ガス供給管の加熱温度は、前記液体原料の種類に応じて異なる、第４の基板処理装置が提供される。

更にまた、好ましくは、第一記載の基板処理装置において、前記液体原料は、TEMAH、TMA、TiCl_４、４MS、HCD、H₂O、ピリジンのいずれかである、第５の基板処理装置が提供される。

更にまた、好ましくは、第一の基板処理装置において、
前記第二のキャリアガス供給ラインは、前記第一のキャリアガス供給ラインと前記第一の原料供給ラインを接続するバイパスラインを含み、
前記第一と第二のキャリアガスは同一のガス源から供給されるガスであり、
前記第二のキャリアガスは、前記第一の液体原料タンクを介すことなく前記バイパスラインを経由して前記第二の液体原料タンクへ供給される、第６の基板処理装置が提供される。

本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の概略的な構成を示す斜透視図である。 本発明の好ましい実施例で使用される縦型の処理炉とそれに付随する部材との概略構成図であり、特に処理炉部分を縦方向に切断した縦断面図である。 本発明の好ましい実施例に係る原料ガス供給源の概略構成図である。 本発明の好ましい実施例に係る原料ガス供給源の概略的な回路構成を示すブロック図である。 図３の原料ガス供給源の比較例を示す概略構成図である。 コントローラにおけるフィードバック制御を示すブロック図である。 本発明の別の好ましい実施例に係る原料ガス供給源の概略構成図である。

符号の説明

１０１ 基板処理装置
１０５ カセット棚
１０７ 予備カセット棚
１１０ カセット
１１１ 筐体
１１４ カセットステージ
１１５ ボートエレベータ
１１８ カセット搬送装置
１１８ａ カセットエレベータ
１１８ｂ カセット搬送機構
１２３ 移載棚
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２８ アーム
１３４ａ，１３４ｂ クリーンユニット
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２３１ ガス排気管
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｅ、２３２A〜２３２C 原料ガス供給管
２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆ 不活性ガス供給管
２３３ 合流タイプガス供給ノズル
２３３ａ 多孔ノズル
２３４ 分離タイプガス供給ノズル
２３４ａ 多孔ノズル
２４１ａ マスフローコントローラ
２４３ａ，２５３，２５４，２５７ バルブ
２４３ｄ バルブ
２５１ ヒータベース
２８０ コントローラ
２８１，２８２ ヒータ
３００，５００、３００A〜３００C 原料ガス供給源
３１０，５１０、３１０A〜３１０C 不活性ガス供給源
３１２，５１２、３１２A〜３１２C 不活性ガス供給管
３１４，５１４、３１４A〜３１４C マスフローコントローラ
３１６，５１６、３１６A〜３１６C バルブ
３１８，５１８、３１８A〜３１８C ハンドバルブ
３２０，５２０、３２０A〜３２０C 液体原料タンク
３２２，５２２、３２２A〜３２２C 液体原料供給管
３２４，５２４、３２４A〜３２４C ハンドバルブ
３２６，５２６、３２６A〜３２６C バルブ
３３０，５３０、３３０A〜３３０C 液体原料供給装置
３３１，５３１、３３１A〜３３１C 液体原料供給管
３３２，５３２、３３２A〜３３２C ハンドバルブ
３３３，３３４，５３３，５３４、３３３A〜３３３C バルブ
３３５，５３５、３３５A〜３３５C 不活性ガス供給管
３３６，５３６、３３６A〜３３６C ハンドバルブ
３３７，５３７、３３７A〜３３７C バルブ
３３８，５３８、３３８A〜３３８C 残量監視センサ
３４０，５４０、３４０A〜３４０C 液体原料タンク
３４４，５４４、３４４A〜３４４C マスフローコントローラ
３４６，５４６、３４６A〜３４６C バルブ
３５０，５５０、３５０A〜３５０C 原料ガス排気管
３５２，３５４，５５２，５５４、３５２A〜３５２C バルブ
４００，４１０，６００，６１０、４００A〜４００C バイパス管
４０２，４１２，６０２，６１２ バルブ
４０２A〜４０２C、４１２A〜４１２C バルブ

Claims (3)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記基板を加熱する加熱ユニットと、
   前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
   を備える基板処理装置であって、
   液体原料を貯留する第一の液体原料タンクと第二の液体原料タンクと、
   前記第一の液体原料タンクに第一のキャリアガスを供給する第一のキャリアガス供給ラインと、
   前記第一の液体原料タンクへの前記第一のキャリアガスの供給を受けて、前記第一の液体原料タンクの液体原料を前記第二の液体原料タンクへ圧送する第一の原料供給ラインと、
   前記第二の液体原料タンクに第二のキャリアガスを供給する第二のキャリアガス供給ラインと、
   前記第二の液体原料タンクへの前記第二のキャリアガスの供給を受けて、前記第二の液体原料タンクの液体原料の気化ガスを前記処理室へ供給する第二の原料供給ラインと、
   前記第二のキャリアガス供給ライン中を流通する前記第二のキャリアガスの流量を制御する流量制御装置と、
   前記第二の原料供給ライン中を流通する前記気化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
   前記流量検出装置の検出結果を前記流量制御装置にフィードバックするフィードバック装置と、
   を有し、
   前記第二の液体原料タンクは、前記第一の液体原料タンクより内容積が小さく、前記第二の液体原料タンクには1回の処理に要する前記液体原料が貯留される基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置であって、さらに制御部と、
   前記第一の液体原料タンクに前記液体原料を供給する液体原料供給装置と、
   前記第一の液体原料タンクに設けられ、前記第一の液体原料タンク内の前記液体原料の残量を監視する残量検出装置と、
   を有し、
   前記制御部は、前記残量検出装置で得られた検出結果に基づき、常に所定の量で前記液体原料が前記第一の液体原料タンク内に貯蔵されるよう前記液体原料供給装置から前記第一の液体原料タンクへ液体原料を供給するように前記液体原料供給装置を制御する基板処理装置。
3. 請求項１記載の基板処理装置であって、前記制御部は、前記処理室と前記第二の液体原料タンクを接続するガス供給管を所定の温度で加熱するよう前記加熱ユニットを制御する基板処理装置。