(57)【要約】【課題】  気化材料の再液化を抑制し、生産性を向上させることが可能な基板処理装置の提供を実現する。【解決手段】液体材料を気化させ、処理室内に導入し、基板上に所望の成膜を行う基板処理装置において、複数の排出口を有する気化室を設けた気化器を具備し、一部の前記排出口より、バルブを介し、気化材料を排気する流路を設け、他の前記排出口より、バルブを介して、気化材料を反応室内に供給する流路を設け、それぞれのバルブの開閉を操作し、気化材料の排気と供給を切り替える。【選択図】  図１０
2008294190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料を気化させ、処理室内に導入し、基板上に所望の成膜を行う基板処理装置において、複数の排出口を有する気化室を設けた気化器を具備し、一部の前記排出口より、バルブを介し、気化材料を排気する流路を設け、他の前記排出口より、バルブを介して、気化材料を反応室内に供給する流路を設け、それぞれのバルブの開閉を操作し、気化材料の排気と供給を切り替えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体装置を製造するために、例えばウェーハ等の基板を処理する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の気化器２４２の例を図３と図４に示す。気化器２４２は、気化室２５０とそれを加熱するヒータ（図示しない）を備えており、ヒータによって適切な温度分布に加熱された気化室２５０に、導入口２５１から液体原料が供給される。液体材料は、気化室２５０内で加熱され、気化する。そして、気化材料は一つしか無い排出口２５２ａより排出される。
次に、従来の気化器２４２を設けた装置の概要図を図１と図２に示す。図１のように、気化器２４２の２次側には、処理室２０１への供給と排気の切り替えのための流路分岐機構が必要であり、その理由は下記の通りである。
気化処理において、気化開始時は、液体材料の供給量や気化具合が不安定である過度期があり、次第に、これらが安定する。気化処理において、気化開始時は、液体材料の供給量や気化具合が不安定である過度期があり、次第に、これらが安定する。
そこで、処理室２０１への供給と排気の切り替え手段として、気化器２４２の２次側に流路分岐を設け、さらに、分岐したそれぞれの流路に第１のバルブ２４３ａおよび第８のバルブ２４３ｈを設け、流路を切り替えている。ここで、第1のバルブ２４３ａおよび第８のバルブ２４３ｈは２連３方バルブといった多方バルブである場合もある。
【０００３】
また、図２のように、多段供給を行う場合、気化器２４２の２次側には、複数の処理室供給流路の切り替えのための流路分岐機構が必要である。
【０００４】
図２に示す装置では、上下方向に積層配列した基板２００に対し、ノズルを介して所望の位置にガスを供給する。ガス供給量を上下方向に調節する場合、ガス噴出位置が上下方向に異なる複数のノズルを設け、それぞれに接続される流路に切り替えて、気化材料を供給する。
そこで、複数の流路の切り替え手段として、気化器２４２の２次側に複数の流路分岐を設け、さらに、分岐したそれぞれの流路に第１のバルブ２４３ａおよび第７のバルブ２４３ｇを設け、流路を切り替えている。ここで、第1のバルブ２４３ａおよび第７のバルブ２４３ｇは２連３方バルブといった多方バルブである場合もある。
【０００５】
ここで、図１と図２のいずれの例においても、気化器２４２の2次側から処理室までの流路では、気化材料の再液化を抑制する必要がある。なぜなら、再液化が発生すると、それ自体が流路を塞いだり、好ましくない分解反応による残渣を堆積させてパーティクルを発生させるなど、安定した気化材料の供給を阻害するからである。気化材料の再液化を防ぐためには、流路の温度管理、圧力損失低減、淀み点低減が有効である。
温度管理を行うためには、配管やバルブにヒータを設け、温度制御器により適切な温度に制御する。
【０００６】
圧力損失低減のためには、配管径を大きくしたり、流路長を短くしたり、屈曲箇所や分岐箇所を少なくすることが有効である。淀み点低減のためには、屈曲箇所や分岐箇所を少なくすることが有効である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図１や図２に示す従来の装置では、気化器２４２の２次側に流路分岐を設けることにより、圧力損失を引き起こし、淀み点を発生させ、再液化の可能性を高めてしまう。
【０００８】
また、気化器２４２から処理室間に多くのバルブが配されることにより、その設置スペースが大きくなってしまい、流路が長くなったり、場合によっては設置のための屈曲部を必要とし、これらもまた、圧力損失を引き起こし、淀み点を発生させ、再液化の可能性を高めてしまう。
【０００９】
さらに、ヒータ加熱機構の複雑化も招き、制御性能の低下やコスト高、メンテナンス難易度を上げてしまう。
【００１０】
そこで本発明は、気化材料の再液化を抑制し、生産性を向上させることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、液体材料を気化させ、処理室内に導入し、基板上に所望の成膜を行う基板処理装置において、複数の排出口を有する気化室を設けた気化器を具備し、一部の前記排出口より、バルブを介し、気化材料を排気する流路を設け、他の前記排出口より、バルブを介して、気化材料を反応室内に供給する流路を設け、それぞれのバルブの開閉を操作し、気化材料の排気と供給を切り替えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、気化材料の再液化を抑制し、生産性を向上させることが可能な基板処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（IC）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図５は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。図６は、図５に示す処理装置の側面透視図である。
【００１５】
図５および図６に示されているように、シリコン等からなるウェーハ（基板）２００を収納したウェーハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、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。
【００１６】
カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウェーハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウェー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を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウェーハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウェーハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００１７】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）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にはウェーハ移載機構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。
【００１８】
また、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。
【００１９】
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（基板収容器搬送装置）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（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、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、カセット棚１０５、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。
【００２０】
カセット棚１０５の後方には、ウェーハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェーハ移載機構１２５は、ウェーハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェーハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェーハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェーハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。ウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１の右側端部に設置されている。これら、ウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェーハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェーハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェーハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００２１】
図５に示されているように、筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。
【００２２】
処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられ、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２３】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェーハ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。
【００２４】
さらに、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よう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられておりクリーンエア１３３を前記筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
また、図５に模式的に示されているように、ウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ｂが設置されており、クリーンユニット１３４ｂから吹き出されたクリーンエアは、ウェーハ移載装置１２５ａ、ボート２１７を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００２５】
次に、本発明の基板処理装置の動作について説明する。
図５に示されているように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウェーハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウェー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内のウェーハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウェーハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００２６】
次に、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て受け渡され、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。
【００２７】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウェーハ２００はカセット１１０からウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェーハ出し入れ口を通じてピックアップされ、移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェーハ２００を受け渡したウェーハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウェーハ１１０をボート２１７に装填する。
【００２８】
予め指定された枚数のウェーハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウェーハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００２９】
ローディング後は、処理炉２０２にてウェーハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、上述の逆の手順で、ウェーハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００３０】
次に、本発明に係る基板処理炉について図を参照して説明する。
【００３１】
図７は、本実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示し、図７は本実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図７のＡ−Ａ線断面図で示す。
【００３２】
加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板であるウェーハ２００を処理する反応容器としての反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端には、例えばステンレス等によりマニホールド２０９が気密部材であるＯリング２２０を介して下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９によりＯリング２２０を介して気密に閉塞され、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を形成している。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部材（基板保持手段）であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウェーハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウェーハ２００を所定の温度に加熱する。
【００３３】
処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管（第１のガス供給管２３２ａ，第２のガス供給管２３２ｂ）が設けられている。第１のガス供給管２３２ａには上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、キャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給管２３４ａが合流されている。このキャリアガス供給管２３４ａには上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃが設けられている。また、第１のガス供給管２３２ａの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウェーハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウェーハ２００の積載方向に沿って、第１のノズル２３３ａが設けられ、第１のノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００３４】
第２のガス供給管２３２ｂには上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂを介し、キャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給管２３４ｂが合流されている。このキャリアガス供給管２３４ｂには上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第３のマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁である第４のバルブ２４３ｄが設けられている。また、第２のガス供給管２３２ｂの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウェーハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウェーハ２００の積載方向に沿って、第２のノズル２３３ｂが設けられ、第２のノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００３５】
第１のガス供給管２３２ａから供給される原料が液体の場合、第１のガス供給管２３２ａからは、液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び第１のバルブ２４３ａを介し、第１のキャリアガス供給管２３４ａと合流し、更にノズル２３３ａを介して処理室２０１内に反応ガスが供給される。また、第２のガス供給管２３２ｂからは第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２のバルブ２４３ｂを介し、第２のキャリアガス供給管２３４ｂと合流し、更に第２のノズル２３３ｂを介して処理室２０１に反応ガスが供給される。
【００３６】
また、処理室２０１は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第５のバルブ２４３ｅを介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。なお、この第５のバルブ２４３ｅ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となっている開閉弁である。
【００３７】
反応管２０３内の中央部には、複数枚のウェーハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は、図示しないボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するためのボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を駆動することにより、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３８】
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４０、第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、第１〜第５のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図示しないボート昇降機構とに接続されており、液体マスフローコントローラ２４０、及び第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの流量調整、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、第５のバルブ２４３ｅの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、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、ボート昇降機構の昇降動作制御が行われる。
【００３９】
ここで、図９と図１０および図１２に本発明に係る気化器２４２の気化室２５０の一実施例を示す。気化室２５０は、第１の排出口２５２ａ、第２の排出口２５２ｂを有している。また、図１１に、本発明に係る気化器を設けた基板処理装置の一実施例を示す。
【００４０】
気化器２４２の気化室２５０にある第２の排出口２５２ｂから、排気管２５３に設けた第８のバルブ２４３ｈを介し、気化材料を排気する流路を設ける。また、もう一方の排出口である第１の排出口２５２ａより、第３のガス供給管２３２ｃに設けた第１のバルブ２４３ａを介して、気化材料を処理室２０１内に供給する流路を設けている。
従来と同様に、それぞれのバルブである第１のバルブ２４３ａ、第８のバルブ２４３ｈの開閉を操作し、気化材料の排気と供給を切り替えることで、過度状態の気化材料は排気し、安定状態になった気化材料は処理室２０１に供給することで、安定したウェーハ処理を得られる。
【００４１】
次に、図１３に、本発明の他の実施例を示す。気化器２４２の気化室２５０は第１の排出口２５２ａ、第２の排出口２５２ｂ、第３の排出口２５２ｃを具備する。第２の排出口２５２ｂから、排気管２５３に設けた第８のバルブ２４３ｈを介し、気化材料を排気する流路を設ける。残る２つの排出口である第１の排出口２５２ａ、第３の排出口２５２ｃより、第３のガス供給管に設けた第１のバルブ２４３ａ、第４のガス供給管に設けた第７のバルブ２４３ｇを介し、さらに、ガス噴出位置が上下方向に異なる複数の第１のノズル２３３ａ、第３のノズル２３３ｃを介して、気化材料を処理室２０１内に供給する流路を設けている。
【００４２】
従来と同様に、第１のバルブ２４３ａ、第７のバルブ２４３ｇ、第８のバルブ２４３ｈの開閉を操作し、第１のノズル２３３ａと第３のノズル２３３ｃへの気化材料の供給と排気を切り替えることで、ウェーハ処理の均一性と安定性を得られる。
【００４３】
図１１と図１を比して、あるいは、図１２と図２を比しても、次の特徴がある。
【００４４】
・  気化器２４２の２次側の流路分岐機構が無い。
【００４５】
・  気化器２４２から処理室２０１間に配されるバルブ数が最小限に抑えられている。
【００４６】
・  気化器２４２の２次側の構造がシンプルである。
上記(1)では、流路分岐が無くなることで、圧力損失と淀み点を低減させる効果が得られる。上記(2)では、バルブ数が最小限であることで、設置スペースが小さくなり、流路を短くすることが可能となり、これによっても圧力損失を低減させる効果が得られる。上記(3)では、気化器２４２の２次側の構造がシンプルであることで、配管やバルブを加熱するヒータの構造も単純化し、制御性能の向上やコスト低減、メンテナンスの容易さが得られる。
【００４７】
以上のように、圧力損失と淀み点の低減により、気化材料の再液化を抑制する事が出来る。
【００４８】
次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＨ及びＯ３を用いてＨｆＯ２膜を成膜する例を基に説明する。
【００４９】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法の一つであるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる反応性ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う（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、２０サイクル行う）。
【００５０】
ＡＬＤ法では、例えばＨｆＯ２膜形成の場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）とＯ３（オゾン）を用いて１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
【００５１】
まず、上述したようにウェーハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。ボート２１７を処理室２０１に搬入後、後述する３つのステップを順次実行する。
【００５２】
（ステップ１）
第１のガス供給管２３２ａにＴＥＭＡＨ、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（Ｎ２）を流す。排気管２５３の第８のバルブ２４３ｈ、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第３のバルブ２４３ｃ、およびガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅを共に開ける。第３のガス供給管２３２ｃの第１のバルブ２４３ａは閉じる。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給管２３４ａから流れ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。ＴＥＭＡＨは、第１のガス供給管２３２ａから流れ、液体マスフローコントローラにより流量調整され、気化器２４２により気化される。気化材料が安定状態になると、排気管２５３の第８のバルブ２４３ｈを閉じて、第３のガス供給管２３２ｃの第１のバルブ２４３ａを開け、流量調整されたキャリアガスを混合し、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を所望の値に維持する。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＨの供給量は０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスにウェーハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間である。このときヒータ２０７温度はウェーハの温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、所望の値になるように設定してある。
ＴＥＭＡＨを処理室２０１内に供給することで、ウェーハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００５３】
（ステップ２）
第３のガス供給管２３２ｃの第１のバルブ２４３ａを閉め、ＴＥＭＡＨの供給を停止する。このときガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅは開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、更に残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。
【００５４】
（ステップ３）
第２のガス供給管２３２ｂにＯ３、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２）を流す。第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから流れ、第３のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。Ｏ３は第２のガス供給管２３２ｂから流れ、第３のマスフローコントローラにより流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を所望の値に維持する。Ｏ３にウェーハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間である。このときのウェーハの温度が、ステップ１のＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲であって、所望の値となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、ウェーハ２００の表面に化学吸着したＴＥＭＡＨとＯ３とが表面反応して、ウェーハ２００上にＨｆＯ２膜が成膜される。
【００５５】
成膜後、第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ及び、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを排除する。このとき、Ｎ２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給すると、更に残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。
【００５６】
また、上述したステップ１〜３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、ウェーハ２００上に所定の膜厚のＨｆＯ２膜を成膜することができる。
【００５７】
また、ＡＬＤ法を用いた他の成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＨ及びＯ３を用いてＨｆＯ２膜を成膜する例を基に説明する。
【００５８】
まず、上述したようにウェーハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。ボート２１７を処理室２０１に搬入後、後述する３つのステップを順次実行する。
【００５９】
（ステップ１）
第１のガス供給管２３２ａにＴＥＭＡＨ、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（Ｎ２）を流す。排気管２５３の第８のバルブ２４３ｈ、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第３のバルブ２４３ｃ、およびガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅを共に開ける。第３のガス供給管２３２ｃの第１のバルブ２４３ａ、第４のガス供給管２３２ｄの第７のバルブ２４３ｇは閉じる。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給管２３４ａから流れ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。ＴＥＭＡＨは、第１のガス供給管２３２ａから流れ、液体マスフローコントローラにより流量調整され、気化器２４２により気化される。気化材料が安定状態になると、排気管２５３の第８のバルブ２４３ｈを閉じて、第３のガス供給管２３２ｃの第１のバルブ２４３ａおよび第４のガス供給管２３３ｄの第７のバルブ２４３ｇを開け、流量調整されたキャリアガスを混合し、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａおよび第３のノズル２３３ｃの第３のガス供給孔（図示せず）から処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を所望の値に維持する。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＨの供給量は０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスにウェーハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間である。このときヒータ２０７温度はウェーハの温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、所望の値になるように設定してある。
ＴＥＭＡＨを処理室２０１内に供給することで、ウェーハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００６０】
（ステップ２）
第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉め、ＴＥＭＡＨの供給を停止する。このときガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅは開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、更に残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。
【００６１】
（ステップ３）
第２のガス供給管２３２ｂにＯ３、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２）を流す。第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから流れ、第３のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。Ｏ３は第２のガス供給管２３２ｂから流れ、第３のマスフローコントローラにより流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時、第５のバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を所望の値に維持する。Ｏ３にウェーハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間である。このときのウェーハの温度が、ステップ１のＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲であって、所望の値となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、ウェーハ２００の表面に化学吸着したＴＥＭＡＨとＯ３とが表面反応して、ウェーハ２００上にＨｆＯ２膜が成膜される。
【００６２】
成膜後、第２のガス供給管２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ及び、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを排除する。このとき、Ｎ２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給すると、更に残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。
【００６３】
また、上述したステップ１〜３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、ウェーハ２００上に所定の膜厚のＨｆＯ２膜を成膜することができる。
【００６４】
以上では、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例として、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＨ及びＯ３を用いてＨｆＯ２膜を成膜する例を基に説明を行ったが、本発明は例えば、チタン酸バリウムストロンチウム（BST）膜や他のHigh-k膜など、他の膜種を成膜する例にも適用される。
【００６５】
以上のように、本発明によれば、気化材料の再液化のリスクを低減し、生産性を向上させた半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】従来の気化器を設けた装置の概要図を示す。
【図２】従来の気化器を設けた装置の概要図を示す。
【図３】従来の気化器の断面図を示す。
【図４】従来の気化器の下面図を示す。
【図５】本発明の実施例に係る基板処理装置を示す断面図である。
【図６】図５に示す処理装置の側面透視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る反応炉を示す縦断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図９】本発明の実施例による気化器の断面図を示す。
【図１０】本発明の実施例による気化器の下面図を示す。
【図１１】本発明の実施例による気化器を設けた装置の概要図を示す。
【図１２】本発明の実施例による気化器の下面図を示す。
【図１３】本発明の実施例による気化器を設けた装置の概要図を示す。
【符号の説明】
【００６７】
２００  ウェーハ
２０２  処理炉
２０７  ヒータ
２３１  ガス排気管
２３２ａ  第１のガス供給管
２３２ｂ  第２のガス供給管
２３２ｃ  第３のガス供給管
２３２ｄ  第４のガス供給管
２３３ａ  第１のノズル
２３３ｂ  第２のノズル
２３３ｃ  第３のノズル
２３４ａ  第１のキャリアガス供給管
２３４ｂ  第２のキャリアガス供給管
２４０  液体マスフローコントローラ
２４１ａ  第１のマスフローコントローラ
２４１ｂ  第２のマスフローコントローラ
２４１ｃ  第３のマスフローコントローラ
２４２  気化器
２４３ａ  第１のバルブ
２４３ｂ  第２のバルブ
２４３ｃ  第３のバルブ
２４３ｄ  第４のバルブ
２４３ｅ  第５のバルブ
２４３ｆ  第６のバルブ
２４３ｇ  第７のバルブ
２４３ｈ  第８のバルブ
２４６  真空ポンプ
２４８ａ  第１のガス供給孔
２４８ｂ  第２のガス供給孔
２５０  気化室
２５１  導入口
２５２ａ  第１の排出口
２５２ｂ  第２の排出口
２５２ｃ  第３の排出口
２５３  排気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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