(57)【要約】【課題】気化器の気化効率低下を防止し、また気化器の閉塞を防止する基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】気化器３１は２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子４０を有している。回転子４０は芯のずれた軸に取り付けられて気化器３１内で回転する。気化器３１には、気化器３１にキャリアガス４２を供給する配管３７と、気化器３１に液体ソース４３を供給する配管３６と、反応室１１に反応ガス４４を供給する配管３８とが接続されている。【選択図】図２
2009231434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、
前記反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、
前記気化器は２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子を有し、
前記回転子は芯のずれた軸に取り付けられて前記気化器内で回転し、
前記気化器には、前記気化器に前記キャリアガスを供給する配管と、前記気化器に前記液体ソースを供給する配管と、前記反応室に前記反応ガスを供給する配管とが接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記反応室に前記反応ガスを供給する前記配管は前記回転子の回転と連動して開閉するスロットルバルブを有することを特徴する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する第１及び第２の気化器と、
前記反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、
前記第１の気化器は２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の第１の回転子を有し、
前記第１の回転子は芯のずれた軸に取り付けられて前記第１の気化器内で回転し、
前記第２の気化器も２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の第２の回転子を有し、
前記第２の回転子は芯のずれた軸に取り付けられて前記第１の回転子とは６０度ずれた状態を維持しながら前記第２の気化器内で回転し、
前記第１及び第２の気化器には、前記第１及び第２の気化器に前記キャリアガスを供給する共通の配管と、前記気化器に前記液体ソースを供給する共通の配管と、前記反応室に前記反応ガスを供給する共通の配管とが接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、
前記液体流量測定器に第１の配管を介して接続され、キャリアガスを用いて前記液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、
前記反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室と、
前記第１の配管に第２の配管及び第１のバルブを介して接続され、前記液体ソースを排出する排出部とを有する基板処理装置であって、
前記気化器は前記気化器内部の前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続又は切断する第２のバルブを有し、
前記液体流量測定器と前記第１のバルブと前記第２のバルブとは電気的に接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、
前記気化器に供給する前記液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、
前記反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、
前記気化器は前記気化器内部の前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブと、
電気信号を遅延させる信号遅延部とを有し、
前記液体流量測定器と前記バルブとは前記信号遅延部を介して電気的に接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、
前記反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、
前記気化器は前記気化器内部の前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブと、
前記バルブを回転させる回転部とを有し、
前記バルブは回転しながら前記流路の間を接続又は切断することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の気化器と、
３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、前記気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する回転子と、
内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記気化器と前記回転子とにより区切られた空間にキャリアガスを導入する工程と、
前記回転子を回転させて前記空間の容積を小さくして前記キャリアガスを圧縮する工程と、
圧縮された前記キャリアガスに液体ソースを注入する工程と、
前記回転子を回転させて前記空間の容積を大きくして前記キャリアガス中の前記液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、
前記反応ガスを前記反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記基板処理装置は、前記気化器と前記反応室とに接続する配管に設けられて前記回転子の回転と連動して開閉するスロットルバルブを更に有し、
前記気化器から供給される前記反応ガスの量が多いときに前記スロットルバルブの開度を小さくし、
前記気化器から供給される前記反応ガスの量が少ないときに前記スロットルバルブの開度を大きくすることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の第１及び第２の気化器と、
３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、前記第１の気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する第１の回転子と、
３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、前記第２の気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する第２の回転子と、
内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記第１の気化器と前記第１の回転子とにより区切られた第１の空間にキャリアガスを導入する工程と、
前記第１の回転子を回転させて前記第１の空間の容積を小さくして前記キャリアガスを圧縮する工程と、
前記第１の空間の圧縮された前記キャリアガスに液体ソースを注入する工程と、
前記第１の回転子を回転させて前記第１の空間の容積を大きくして前記キャリアガス中の前記液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、
前記第２の気化器と前記第２の回転子とにより区切られた第２の空間にキャリアガスを導入する工程と、
前記第２の回転子を回転させて前記第２の空間の容積を小さくして前記キャリアガスを圧縮する工程と、
前記第２の空間の圧縮された前記キャリアガスに液体ソースを注入する工程と、
前記第２の回転子を回転させて前記第２の空間の容積を大きくして前記キャリアガス中の前記液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、
前記反応ガスを前記反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と
を有し、
前記第１の回転子と前記第２の回転子とは６０度ずれた状態を維持しながら回転することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断する第１のバルブを有する気化器と、
内部に半導体基板が保持される反応室と、
前記気化器に前記液体ソースを供給する第１の配管と、
前記第１の配管に第２の配管、第２のバルブを介して接続された排出部とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記第１のバルブを開いて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続する工程と、
前記キャリアガスを用いて前記液体ソースを気化して前記反応ガスを生成する工程と、
前記反応ガスを前記反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と、
前記第１のバルブを閉じて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を切断する工程と、
前記第２のバルブを開いて前記第１の配管及び前記液体ソースの流路にある前記液体ソースを前記排出部に排出する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断する第１のバルブを有する気化器と、
前記気化器に供給する前記液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、
内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記第１のバルブを開いて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続する第１の工程と、
前記キャリアガスを用いて前記液体ソースを気化して前記反応ガスを生成する第２の工程と、
前記反応ガスを前記反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する第３の工程と、
前記液体流量測定器の動作を停止して前記気化器への前記液体ソースの供給を停止する第４の工程と、
前記第４の工程の後に前記第１のバルブを閉じて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を切断する第５の工程と、
前記第５の工程の後に前記気化器への前記キャリアガスの供給を停止する第６の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブと前記バルブを回転させる回転部とを有する気化器と、
内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記バルブを開いて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を接続する工程と、
前記キャリアガスを用いて前記液体ソースを気化して前記反応ガスを生成する工程と、
前記反応ガスを前記反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と、
前記バルブを回転させながら前記バルブを閉じて前記キャリアガスの流路、前記液体ソースの流路及び前記反応ガスの流路の間を切断する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に液体ソースを気化して生成した反応ガスを用いて化学的気相成長法を行い、基板表面に薄膜を形成する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体ソースを気化して生成した反応ガスを用いて化学的気相成長法により、基板表面に薄膜を形成する基板処理装置として、準常圧ＣＶＤ（Ｓｕｂ―Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、従来の準常圧ＣＶＤ装置の気化器による液体ソースの気化方法を示す図である。
【０００４】
気化器２０１は、バルブ２０２と、気化器２０１全体を加熱するヒータ２０３とを有している。気化器２０１は、配管２０４及び液体流量測定器（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅｔｅｒ、以下、ＬＭＦＭという）２０５を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管２０６及び流量調整器（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ、以下、ＭＦＣという）２０７を介してキャリアガス源（図示せず）に接続され、配管２０８を介して反応室２０９に接続されている。ＬＭＦＭ２０５は配線２１０によりバルブ２０２に電気的に接続されている。バルブ２０２を開くと気化器２０１内部の液体ソースの流路２１１、キャリアガスの流路２１２及び反応ガスの流路２１３の間を接続でき、バルブ２０２を閉じると液体ソースの流路２１１、キャリアガスの流路２１２及び反応ガスの流路２１３の間を切断できる。
【０００５】
図１１（ａ）に示すように、液体ソース２１４の気化を促進するためにヒータ２０３により気化器２０１を所定の温度に保つ。ＬＭＦＭ２０５で流量測定した液体ソース２１４を配管２０４により気化器２０１内に供給する。ＬＭＦＭ２０５の流量測定値を配線２１０によりバルブ２０２に送信し、バルブ２０２が動作して、気化器２０１内のギャップ２１５を調整する。
【０００６】
図１１（ｂ）に示すように、ＭＦＣ２０７で流量制御したキャリアガス２１６を配管２０６により気化器２０１内に供給する。これにより液体ソース２１４を気化して反応ガス２１７を生成する。反応ガス２１７を配管２０８により反応室２０９へ供給する。
【特許文献１】特開２００１−２５０８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の準常圧ＣＶＤ装置の気化器では、気化器内で液体ソースが加水分解して、気化器の気化効率低下や気化器の閉塞が起こることがあった。
【０００８】
図１１（ｃ）に示すように、気化器２０１は、ＬＭＦＭ２０５からの停止信号を配線２１０を介して受信し、バルブ２０２によりギャップ２１５を狭めて液体ソース２１４の気化を停止する。このとき、配管２０４に接続する気化器２０１内の液体ソース２１４の流路２１１及びギャップ２１５には液体ソース２１４が残留する。
【０００９】
反応ガス２１７の再液化防止のために、気化器２０１を停止したときでもヒータ２０３により気化器２０１及び配管２０４を高温に維持する。このため、流路２１１及びギャップ２１５に残留した液体ソース２１４、特にＴＭＰＯ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＰＯ（ＯＣＨ３）３）は加水分解を起こし、固体２１８となり流路２１１及びバルブ２０２付近に付着する。固体２１８の付着により気化器２０１の気化効率低下が起こり、固体２１８の付着が進むと気化器２０１の閉塞が起こる。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、気化器で液体ソースを高温保持しても、気化器の気化効率低下を防止し、また気化器の閉塞を防止する基板処理装置及び半導体装置の製造方法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】
本発明の基板処理装置は、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、気化器は２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子を有し、回転子は芯のずれた軸に取り付けられて気化器内で回転し、気化器には、気化器にキャリアガスを供給する配管と、気化器に液体ソースを供給する配管と、反応室に反応ガスを供給する配管とが接続されている。
【００１２】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００１３】
また、本発明の基板処理装置は、反応室に反応ガスを供給する配管は回転子の回転と連動して開閉するスロットルバルブを有する。
【００１４】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００１５】
本発明の基板処理装置は、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する第１及び第２の気化器と、反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、第１の気化器は２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の第１の回転子を有し、第１の回転子は芯のずれた軸に取り付けられて第１の気化器内で回転し、第２の気化器も２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型であり、内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の第２の回転子を有し、第２の回転子は芯のずれた軸に取り付けられて第１の回転子とは６０度ずれた状態を維持しながら第２の気化器内で回転し、第１及び第２の気化器には、第１及び第２の気化器にキャリアガスを供給する共通の配管と、気化器に液体ソースを供給する共通の配管と、反応室に反応ガスを供給する共通の配管とが接続されている。
【００１６】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００１７】
本発明の基板処理装置は、液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、液体流量測定器に第１の配管を介して接続され、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室と、第１の配管に第２の配管及び第１のバルブを介して接続され、液体ソースを排出する排出部とを有する基板処理装置であって、気化器は気化器内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断する第２のバルブを有し、液体流量測定器と第１のバルブと第２のバルブとは電気的に接続されている。
【００１８】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００１９】
本発明の基板処理装置は、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、気化器に供給する液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、気化器は気化器内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブと、電気信号を遅延させる信号遅延部とを有し、液体流量測定器とバルブとは信号遅延部を介して電気的に接続されている。
【００２０】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００２１】
本発明の基板処理装置は、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する気化器と、反応ガスを用いて基板上に膜を形成する反応室とを有する基板処理装置であって、気化器は気化器内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブと、バルブを回転させる回転部とを有し、バルブは回転しながら流路の間を接続又は切断する。
【００２２】
この構成により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の気化器と、３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する回転子と、内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、気化器と回転子とにより区切られた空間にキャリアガスを導入する工程と、回転子を回転させて空間の容積を小さくしてキャリアガスを圧縮する工程と、圧縮されたキャリアガスに液体ソースを注入する工程と、回転子を回転させて空間の容積を大きくしてキャリアガス中の液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、反応ガスを反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程とを有する。
【００２４】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００２５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板処理装置は、気化器と反応室とに接続する配管に設けられて回転子の回転と連動して開閉するスロットルバルブを更に有し、気化器から供給される反応ガスの量が多いときにスロットルバルブの開度を小さくし、気化器から供給される反応ガスの量が少ないときにスロットルバルブの開度を大きくする。
【００２６】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法は、２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の第１及び第２の気化器と、３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、第１の気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する第１の回転子と、３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型であって、第２の気化器内で芯のずれた軸に取り付けられて回転する第２の回転子と、内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、第１の気化器と第１の回転子とにより区切られた第１の空間にキャリアガスを導入する工程と、第１の回転子を回転させて第１の空間の容積を小さくしてキャリアガスを圧縮する工程と、第１の空間の圧縮されたキャリアガスに液体ソースを注入する工程と、第１の回転子を回転させて第１の空間の容積を大きくしてキャリアガス中の液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、第２の気化器と第２の回転子とにより区切られた第２の空間にキャリアガスを導入する工程と、第２の回転子を回転させて第２の空間の容積を小さくしてキャリアガスを圧縮する工程と、第２の空間の圧縮されたキャリアガスに液体ソースを注入する工程と、第２の回転子を回転させて第２の空間の容積を大きくしてキャリアガス中の液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、反応ガスを反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程とを有し、第１の回転子と第２の回転子とは６０度ずれた状態を維持しながら回転する。
【００２８】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法は、内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断する第１のバルブを有する気化器と、内部に半導体基板が保持される反応室と、気化器に液体ソースを供給する第１の配管と、第１の配管に第２の配管、第２のバルブを介して接続された排出部とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、第１のバルブを開いてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続する工程と、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、反応ガスを反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と、第１のバルブを閉じてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を切断する工程と、第２のバルブを開いて第１の配管及び液体ソースの流路にある液体ソースを排出部に排出する工程とを有する。
【００３０】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００３１】
本発明の半導体装置の製造方法は、内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断する第１のバルブを有する気化器と、気化器に供給する液体ソースの流量を測定する液体流量測定器と、内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、第１のバルブを開いてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続する第１の工程と、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する第２の工程と、反応ガスを反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する第３の工程と、液体流量測定器の動作を停止して気化器への液体ソースの供給を停止する第４の工程と、第４の工程の後に第１のバルブを閉じてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を切断する第５の工程と、第５の工程の後に気化器へのキャリアガスの供給を停止する第６の工程とを有する。
【００３２】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【００３３】
本発明の半導体装置の製造方法は、内部のキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続又は切断するバルブとバルブを回転させる回転部とを有する気化器と、内部に半導体基板が保持される反応室とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、バルブを開いてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を接続する工程と、キャリアガスを用いて液体ソースを気化して反応ガスを生成する工程と、反応ガスを反応室に供給して半導体基板上に膜を形成する工程と、バルブを回転させながら閉じてキャリアガスの流路、液体ソースの流路及び反応ガスの流路の間を切断する工程とを有する。
【００３４】
この方法により、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガスを反応室に供給することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の基板処理装置及び半導体装置の製造方法は、気化器の気化効率低下を防止し、また気化器の閉塞を防止して、安定的に所望の反応ガス流量を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成を示す図である。準常圧ＣＶＤ装置１０は、反応室１１と、反応室１１に接続された気化部１２、１３、１４、オゾン生成器１５及び真空ポンプ１６と、気化部１２、１３、１４に接続された液体ソース源１７及びヘリウムガス源１８と、オゾン生成器１５にＭＦＣ１９、２０を介して接続された酸素ガス源２１及び窒素ガス源２２とを有している。これらは配管を介して接続されている。気化部１２、１３、１４から反応室１１に至る配管は反応ガスの再液化防止のためにヒータ（図示せず）により加熱されている。液体ソース源１７には、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）源、ＴＥＯＰ（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＰＯ（ＯＣ２Ｈ５）３）源、ＴＥＢ（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ  Ｂｏｒａｔｅ、Ｂ（ＯＣ２Ｈ５）３）源が含まれる。
【００３８】
反応室１１は、半導体基板２３が保持される基板保持部２４と、基板保持部２４上に設けられた円盤状のシャワーヘッド２５と、基板保持部２４下に設けられ反応室１１内の温度を制御する加熱ランプ２６とを有している。基板保持部２４はＯリングなどにより反応室１１の気密性を維持するように設けられている。反応室１１内に供給された反応ガス及びオゾンガスはシャワーヘッド２５により十分に分散かつ混合されて基板２３上に供給される。
【００３９】
準常圧ＣＶＤ装置１０による半導体装置の製造方法では、まず反応室１１内部を真空ポンプ１６により減圧する。この減圧下において加熱ランプ２６により加熱した基板保持部２４上に基板２３を保持して基板２３を加熱する。気化部１２で気化したＴＥＯＳ及びキャリアガスであるヘリウムガスをそれぞれ所定流量だけ反応室１１に供給して反応室１１内部を所定圧力に維持する。
【００４０】
気化部１２、１３、１４で気化した所定流量のＴＥＯＳ、ＴＥＯＰ、ＴＥＢ及び所定流量のヘリウムガスを反応室１１内に供給し、オゾン生成器１５で生成した所定流量のオゾンガスを反応室１１内に供給する。ＴＥＯＳ、ＴＥＯＰ、ＴＥＢ及びオゾンガスの化学反応により反応室１１内の基板２３表面にＢＰＳＧ膜を成膜する。
【００４１】
その後、ＴＥＯＳ、ＴＥＯＰ、ＴＥＢ及びオゾンガスの供給を停止し、反応室１１内に残留したガスを真空ポンプ１６で排気して成膜を完了する。
【００４２】
図２は本実施の形態１の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図である。気化部１２は、２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の気化器３１と、ＬＭＦＭ３２と、ＭＦＣ３３と、開閉バルブ３４、３５とを有している。気化器３１は内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子４０を有し、また外部に気化器３１全体を加熱するヒータ４１を有している。回転子４０は芯のずれた軸に取り付けられて回転する。また、気化部１２は、配管３６、開閉バルブ３４、ＬＭＦＭ３２を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管３７、開閉バルブ３５、ＭＦＣ３３を介してヘリウムガス源（図示せず）に接続され、配管３８、三方バルブ３９を介して反応室１１に接続されている。
【００４３】
図２（ａ）に示すように、ＭＦＣ３３で流量調整したキャリアガス（ヘリウムガス）４２を開閉バルブ３５、配管３７を介して気化器３１内に供給する。気化器３１内は液体ソースの気化を促進するためにヒータ４１により所定温度に保たれている。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、回転子４０を左回転させ、気化器３１と回転子４０との間の容積を減少させてキャリアガス４２を圧縮する。ＬＭＦＭ３２で流量及び圧力を調整した液体ソース４３を開閉バルブ３４、配管３６を介して気化器３１内に供給し、キャリアガス４２と混合する。
【００４５】
図２（ｃ）に示すように、回転子４０を更に左回転させ、気化器３１と回転子４０との間の容積を急激に増大させて混合したキャリアガスと液体ソースとを減圧する。これにより液体ソースを気化して反応ガス４４を生成する。反応ガス４４を配管３８、三方バルブ３９を介して反応室１１へ供給する。
【００４６】
本実施の形態１の基板処理装置では、気化器３１内に液体ソース４３及びキャリアガス４２を供給している間は、回転子４０が常に回転しているため、気化器３１内及び配管３６内に液体ソース４３が残留して加水分解し固体化することがない。このために、気化器３１の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望流量の反応ガス４４を反応室１１に供給することができる。もちろん、図１に示した気化部１３、気化部１４も気化器１２と同様の構造でよく、同様に液体ソースを気化させることができる。
【００４７】
（実施の形態２）
本実施の形態２の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成は図１に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００４８】
図３は本実施の形態２の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の気化部の構成を示す図である。図２に示した実施の形態１に係る気化部１２が一つの気化器３１を有しているのに対し、本実施の形態２に係る気化部５１は二つの気化器５２、５３を有している。
【００４９】
気化部５１は、２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の気化器５２、５３と、ＬＭＦＭ５４と、ＭＦＣ５５と、開閉バルブ５６、５７とを有している。気化器５２、５３は内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子５８、５９を有し、また外部に気化器５２、５３全体を加熱するヒータ６０、６１を有している。回転子５８、５９は芯のずれた軸に取り付けられて回転する。また、気化器５２、５３は、共通の配管６２、開閉バルブ５６、ＬＭＦＭ５４を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、共通の配管６３、開閉バルブ５７、ＭＦＣ５５を介してヘリウムガス源（図示せず）に接続され、共通の配管６４、三方バルブ３９を介して反応室１１に接続されている。
【００５０】
回転子５８と回転子５９とは軸に対して相対的に６０度ずれて取り付けられており、回転子５８、５９はこの６０度のずれを維持しながら回転する。また、気化器５２、５３内に液体ソース及びキャリアガスが供給されている間は回転子５８、５９は常に回転する。
【００５１】
図４は比較例としての実施の形態１の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応ガス生成量との関係を示す図である。図２に示した気化部１２は一つの気化器３１及び一つの回転子４０を有しており、気化器３１が動作して回転子４０が回転することで反応ガス４４を生成する。このときの気化部１２の反応ガス生成量６５は図４に示すように脈動を有している。
【００５２】
図５は本実施の形態２の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応ガス生成量との関係を示す図である。図３に示した気化部５１は二つの気化器５２、５３及び二つの回転子５８、５９を有しており、気化器５２、５３が動作して回転子５８、５９が回転することで反応ガスを生成する。このときの気化器５２、５３の反応ガス生成量６６、６７は図５に示すように脈動を有しているが、回転子５８、５９が６０度のずれを維持しながら回転しているため、反応ガス生成量６６、６７の和である気化部５１の反応ガス生成量６８は一定となる。
【００５３】
つまり、気化部５１で液体ソースを気化して得られた反応ガスを反応室１１に供給するときは、反応ガス流量の脈動を抑制するために、本実施の形態２の基板処理装置のように一つの気化部１２に２つの気化器５２、５３を用いると良い。
【００５４】
本実施の形態２の基板処理装置では、気化器５２、５３内に液体ソース及びキャリアガスを供給している間は、回転子５８、５９が常に回転しているため、気化器５２、５３内及び配管６２内に液体ソースが残留して加水分解し固体化することがない。このために、気化器５２、５３の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室１１に供給することができる。
【００５５】
（実施の形態３）
本実施の形態３の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成は図１に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００５６】
図６は本実施の形態３の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図である。気化部７１は、２ノードのペリトロコイド曲線のまゆ型の気化器３１と、ＬＭＦＭ３２と、ＭＦＣ３３と、開閉バルブ３４、３５と、スロットルバルブ７２を有している。気化器３１は内部に３葉の内包絡線で形成された三角おむすび型の回転子４０を有し、また外部に気化器３１全体を加熱するヒータ４１を有している。回転子４０は芯のずれた軸に取り付けられて回転する。また、気化部７１は、配管３６、開閉バルブ３４、ＬＭＦＭ３２を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管３７、開閉バルブ３５、ＭＦＣ３３を介してヘリウムガス源（図示せず）に接続され、配管７３、スロットルバルブ７２、三方バルブ３９を介して反応室１１に接続されている。
【００５７】
スロットルバルブ７２は開度調整により反応ガス４４の流量を制御できるものであり、回転子４０の回転と連動して、気化器３１から供給される反応ガス４４の流量が最小のときに開度を最大（開ける）にし、気化器３１から供給される反応ガス４４の流量が最大のときに開度を最小（閉める）にする。気化器３１内に液体ソース及びキャリアガスを供給している間は、回転子４０は常に回転する。
【００５８】
本実施の形態３の基板処理装置に係る気化器の動作は図２に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、回転子４０が回転し、気化器３１が供給する反応ガス４４の流量が最大になったときは、スロットルバルブ７２の開度を最小（閉める）にする。そして、スロットルバルブ７２を通過する反応ガス４４の流量を制限し、スロットルバルブ７２よりも反応室１１側での反応ガス４４の流量を所定値にする。
【００６０】
一方、図６（ｂ）に示すように、回転子４０が更に回転し、気化器３１が供給する反応ガス４４の流量が最小になったときは、スロットルバルブ７２の開度を最大（開ける）にする。そして、スロットルバルブ７２を通過する反応ガス４４の流量を制限しないで、スロットルバルブ７２よりも反応室１１側での反応ガス４４の流量をやはり所定値にする。
【００６１】
図７は本実施の形態３の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応室に供給される反応ガス流量との関係を示す図である。気化器が生成する反応ガスの流量７４が脈動を有するのに対して、反応室に供給される反応ガス流量７５は動作時間Ｔ１より一定になる。なお、動作時間Ｔ２は図６（ａ）に示した気化器３１の動作状態のときに相当し、動作時間Ｔ３は図６（ｂ）に示した気化器３１の動作状態のときに相当する。
【００６２】
つまり、気化部７１で液体ソースを気化して生成した反応ガス４４を反応室１１に供給するときは、反応ガス４４流量の脈動を抑制するために、本実施の形態３の基板処理装置のように回転子４０の回転とスロットルバルブ７２の開度とを連動させると良い。
【００６３】
本実施の形態３の基板処理装置では、気化器３１内に液体ソース及びキャリアガスを供給している間は、回転子４０が常に回転しているため、気化器３１内及び配管３６内に液体ソースが残留して加水分解し固体化することがない。このために、気化器３１の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に脈動のない所望流量の反応ガスを反応室１１に供給することができる。
【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態４の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成は図１に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００６５】
図８は本実施の形態４の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図である。気化部８１は、気化器８２、ＬＭＦＭ８３、ＭＦＣ８４、真空ポンプ８５、開閉バルブ８６を有している。気化器８２はバルブ８７、気化器８２全体を加熱するヒータ８８を有している。気化器８２は、配管８９、ＬＭＦＭ８３を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管９０、ＭＦＣ８４を介してキャリアガス源（図示せず）に接続され、配管９１を介して反応室１１に接続され、配管９２、開閉バルブ８６を介して真空ポンプ８５に接続されている。ＬＭＦＭ８３とバルブ８７とは配線９３によりに電気的に接続され、ＬＭＦＭ８３と開閉バルブ８６とは配線９４により電気的に接続されている。ＬＭＦＭ８３からの停止信号を受信するとバルブ８７は閉じ、開閉バルブ８６は開くようになっている。
【００６６】
図８（ａ）に示すように、液体ソース９５の気化を促進するためにヒータ８８により気化器８２を所定の温度に保つ。ＬＭＦＭ８３で流量測定した液体ソース９５を配管８９により気化器８２内に供給する。ＬＭＦＭ８３の流量測定値を配線９３によりバルブ８７に送信し、バルブ８７が動作して、気化器８２内のギャップを調整する。ＭＦＣ８４で流量制御したキャリアガス９６を配管９０により気化器８２内に供給する。これにより液体ソース９５を気化して反応ガス９７を生成する。反応ガス９７を配管９１により反応室１１へ供給する。
【００６７】
図８（ｂ）に示すように、反応ガス９７の生成を停止するときは、ＭＦＣ８４を停止してキャリアガス９６の供給を停止する。ＬＭＦＭ８３から配線９３を介してバルブ８７へ信号を送信し、気化器８２内のギャップを狭めるとともに、配線９４を介して信号を送信し開閉バルブ８６を開く。配管８９内及び気化器８２内の液体ソース９５の流路９８内に残留した液体ソース９５を配管９２及び開閉バルブ８６を介して真空ポンプ８５により排出する。
【００６８】
本実施の形態４の基板処理装置では、液体ソース９５は配管８９内及び流路９８内に残留することがなく液体ソース９５の固化物が付着しない。このために、気化器８２の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望の反応ガス９７流量を得ることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態４の基板処理装置では、液体ソース９５の排出に真空ポンプ８５を用いたが、液体ソース９５の排出ができれば真空ポンプ８５でなくとも良い。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態５の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成は図１に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００７１】
図９は本実施の形態５の基板処理装置に係る気化部の構成を示す図である。気化部１０１は、気化器８２、ＬＭＦＭ８３、ＭＦＣ８４を有している。気化器８２はバルブ８７、気化器８２全体を加熱するヒータ８８を有している。バルブ８７は信号遅延部１０２を有している。気化器８２は、配管８９、ＬＭＦＭ８３を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管９０、ＭＦＣ８４を介してキャリアガス源（図示せず）に接続され、配管９１を介して反応室１１に接続されている。ＬＭＦＭ８３とバルブ８７とは配線９３、信号遅延部１０２を介して電気的に接続されている。
【００７２】
気化部１０１は、反応ガス９７の生成を停止するときにＬＭＦＭ８３から配線９３を介してバルブ８７へ信号を送信するが、信号遅延部１０２が設けられているためにバルブ８７の動作はＬＭＦＭ８３の停止の動作よりも遅くなる。ＬＭＦＭ８３が停止したときに、配管８９内に残留している液体ソース９５は気化器８２内に供給されキャリアガス９６により気化されるために、液体ソース９５は配管８９内及び気化器８２内で固化しない。液体ソース９５が配管８９内及び気化器８２内からなくなったときに、ＭＦＣ８４を停止してキャリアガス９６の供給を停止する。
【００７３】
本実施の形態５の基板処理装置では、気化器８２内への液体ソース９５の供給を停止したときに、ＬＭＦＭ８３が停止信号を配線９３を介してバルブ８７へ送信するが、信号遅延部１０２のためにバルブ８７が停止信号を受信するのが遅れる。このため、液体ソース９５は気化器８２内に残留することがなくなり、気化器８２内に液体ソース９５の固化物が付着しない。このために、気化器８２の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望の反応ガス９７流量を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態５の基板処理装置では、信号遅延部１０２を用いて気化器８２への液体ソース９５の供給が停止した後にバルブ８７が動作するようにしたが、これらの手順が実現できるものであれば信号遅延部１０２以外の手段を用いても良い。
【００７５】
（実施の形態６）
本実施の形態６の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成は図１に示したものと同様であって、図示及び説明を省略する。
【００７６】
図１０は本実施の形態６の基板処理装置に係る気化部の構成を示す図である。気化部１１１は、気化器８２、ＬＭＦＭ８３、ＭＦＣ８４を有している。気化器８２はバルブ８７、気化器８２全体を加熱するヒータ８８及びバルブ８７を回転させる回転部１１２を有している。気化器８２は、配管８９、ＬＭＦＭ８３を介して液体ソース源（図示せず）に接続され、配管９０、ＭＦＣ８４を介してキャリアガス源（図示せず）に接続され、配管９１を介して反応室１１に接続されている。ＬＭＦＭ８３とバルブ８７とは配線９３、回転部１１２を介して電気的に接続されている。
【００７７】
気化部１１１は、反応ガス９７の生成を停止するときにＭＦＣ８４及びＬＭＦＭ８３を停止する。ＬＭＦＭ８３は配線９３、回転部１１２を介してバルブ８７へ停止信号を送信し、バルブ８７のギャップを狭める。回転部１１２はバルブ８７を回転させて、気化器８２内に残留して加水分解により固形化した液体ソース１１３を剥離する。
【００７８】
本実施の形態６の基板処理装置では、気化器８２内への液体ソース９５の供給を停止したときに、ＬＭＦＭ８３は停止信号を配線９３、回転部１１２を介してバルブ８７へ送信するが、回転部１１２によりバルブ８７を回転させ、固形化した液体ソース１１３を剥離する。このために、気化器８２の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望の反応ガス９７流量を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の基板処理装置及び半導体装置の製造方法は、気化器の気化効率低下、閉塞を防止することができ、安定的に所望の反応ガス流量を得ることができることから、液体ソースを気化させて成膜するプラズマＣＶＤなどの装置にも適用が可能で、層間絶縁膜の形成工程などに使用して半導体装置の安定的な生産に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図
【図３】本発明の実施の形態２の基板処理装置に係る準常圧ＣＶＤ装置の気化部の構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態１の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応ガス生成量との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応ガス生成量との関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態３の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図
【図７】本発明の実施の形態３の基板処理装置に係る気化部の動作時間と反応室に供給される反応ガス流量との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態４の基板処理装置に係る気化部による液体ソースの気化方法を示す図
【図９】本発明の実施の形態５の基板処理装置に係る気化部の構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態６の基板処理装置に係る気化部の構成を示す図
【図１１】従来の準常圧ＣＶＤ装置の気化器による液体ソースの気化方法を示す図
【符号の説明】
【００８１】
１０    基板処理装置
１１    反応室
２３    半導体基板
３１，５２，５３，８２    気化器
３２，５４，８３    ＬＭＦＭ
３３，５５，８４    ＭＦＣ
３６，３７，３８，６２，６３，６４，７３，８９，９０，９１，９２    配管
４０，５８，５９    回転子
４２，９６    キャリアガス
４３，９５    液体ソース
４４，９７    反応ガス
７２    スロットルバルブ
８５    真空ポンプ
８６，８７    バルブ
９３，９４    配線
９８    流路
１０２    信号遅延部
１１２    回転部
【図１】
2009231434.tif 000003
【図２】
2009231434.tif 000004
【図３】
2009231434.tif 000005
【図４】
2009231434.tif 000006
【図５】
2009231434.tif 000007
【図６】
2009231434.tif 000008
【図７】
2009231434.tif 000009
【図８】
2009231434.tif 000010
【図９】
2009231434.tif 000011
【図１０】
2009231434.tif 000012
【図１１】
2009231434.tif 000013