CN104011839A - 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种衬底处理装置，具有：处理衬底的反应室；气化装置，其具有被供给包含过氧化氢或过氧化氢和水的处理液的气化容器、向所述气化容器供给处理液的处理液供给部和加热所述气化容器的加热部；气体供给部，将由该气化装置生成的处理气体供给到所述反应室；排气部，对所述反应室内的环境气体进行排气；所述控制部，控制所述加热部和所述处理液供给部，以使得在所述加热部加热所述气化容器的同时所述处理液供给部向所述气化容器供给处理液。

Description

衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置
技术领域
本发明涉及利用气体处理衬底的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置。
背景技术
伴随大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit：以下称为LSI)的微细化，控制晶体管元件间的漏电流干涉的加工技术增大了技术性困难。在LSI的元件间分离的情况下，采用如下方法，对于成为衬底的硅(Si)，在欲分离的元件间形成槽或孔等的空隙，将绝缘物堆积在该空隙。作为绝缘物大多使用氧化硅膜(SiO2)，通过Si衬底自身的氧化、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition：以下称为CVD)、绝缘物涂布法(Spin On Dielectric：以下称为SOD)形成。
随着近年的微细化，对于微细构造的嵌入，尤其氧化物向纵向深或横向窄的空隙构造的嵌入，利用CVD法的嵌入方法达到了技术极限。在这样的背景下，使用具有流动性的氧化物的嵌入方法即SOD的采用有增加的倾向。在SOD中，使用了被称为SOG(Spin on glass，旋涂玻璃)的含有无机或有机成分的涂布绝缘材料。该材料在CVD氧化膜的出现以前被用于LSI的制造工序，但加工技术是0.35μm～1μm左右的加工尺寸，不是微细的，因此，通过在氮环境气体下进行400℃左右的热处理而可以实现涂布后的改质方法。在近年的LSI中，以DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)或Flash Memory(闪存)为代表的最小加工尺寸变得比50nm宽度小，作为取代SOG的材料，使用聚硅氮烷的器件制造商正在增加。
聚硅氮烷是例如通过二氯硅烷或三氯氢硅和氨的催化反应得到的材料，使用旋转涂布机涂布在衬底上，由此，在形成薄膜时被使用。根据聚硅氮烷的分子量、粘度、涂布机的转速来调节膜厚。
聚硅氮烷在制造时的过程中作为杂质包含由氨产生的氮气。为了从使用聚硅氮烷形成的涂布膜中去除杂质而得到致密的氧化膜，需要在涂布后进行水分的添加和热处理。作为水分的添加方法，公知有在热处理炉体中使氢和氧反应而产生水分的方法，使产生的水分进入聚硅氮烷膜中，通过赋予热量，得到致密的氧化膜。此时进行的热处理在元件间分离用的STI(Shallow Trench Isolation，浅沟槽绝缘)的情况下，有时最高温度达到1000℃左右。
聚硅氮烷在LSI工序中被广泛使用，而对于晶体管的热负载的降低要求也随之增加。作为要降低热负载的理由有：防止为了晶体管工作所掺入的硼、砷、磷等杂质的过剩的扩散；防止电极用的金属硅化物的凝集；防止栅极用功函数金属材料的性能变动；确保存储器元件的反复写入读取的寿命；等等。因此，在赋予水分的工序中，能够效率良好地赋予水分直接关系到之后进行的热处理工艺的热负载降低。
专利文献1:日本特开2010-87475号
发明内容
本发明的目的是提供能够提高半导体器件的制造品质、并能够提高制造生产量的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置。
根据本发明的一方式，提供一种衬底处理装置，具有：
反应室，对衬底进行处理；
气化装置，其具有被供给处理液(包含过氧化氢或过氧化氢和水)的气化容器、向所述气化容器供给处理液的处理液供给部和加热所述气化容器的加热部；
气体供给部，将由该气化装置生成的处理气体供给到所述反应室；
排气部，对所述反应室内的环境气体进行排气；
控制部，以所述加热部加热所述气化容器的同时、所述处理液供给部向所述气化容器供给处理液的方式，控制所述加热部和所述处理液供给部。
根据本发明的其他方式，提供一种半导体器件的制造方法，具有：
将衬底送入反应室的工序；对设置在气化装置中的气化容器进行加热的工序；向所述气化容器供给包含过氧化氢或过氧化氢和水的处理液的工序；所述气化装置向所述反应室供给由所述气化装置生成的处理气体的工序。
根据本发明的其他方式，提供一种气化装置，具有：
处理液供给部，将包含过氧化氢或过氧化氢和水的混合液的处理液供给到气化容器；加热部，加热所述气化容器；排气口，排出从所述处理液产生的处理气体。
根据本发明的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置，能够以低温、短时间形成氧化膜。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的衬底处理装置的结构。
图2是本发明的一实施方式的气化装置的构造。
图3是本发明的一实施方式的控制器的构造例。
图4是本发明的一实施方式的衬底处理工序的流程例。
图5是本发明的第二实施方式的气化装置的构造例。
图6是本发明的第二实施方式的气化装置的构造例。
图7是本发明的第二实施方式的气化装置的构造例。
图8是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图9是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图10是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图11是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图12是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图13是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图14是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图15是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图16是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图17是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
图18是本发明的第三实施方式的气化装置的构造例。
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，关于本发明的一实施方式进行说明。
(1)衬底处理装置的结构
首先，关于实施本实施方式的半导体器件的制造方法的衬底处理装置的结构例，使用图1进行说明。图1是衬底处理装置的截面结构图。衬底处理装置是使用被气化的含氧的液体处理衬底的装置。例如是处理由硅等形成的作为衬底的晶圆100的装置。此外，作为晶圆100，使用具有微细构造即凹凸构造(空隙)的衬底即可。具有微细构造的衬底是指具有例如10nm～50nm左右的宽度的横向窄的槽(凹部)等的纵横比高的构造的衬底。
如图1所示，衬底处理装置由以下部件构成：气体供给部；保持晶圆100的舟皿102；加热晶圆100的作为反应室加热部的加热器103；反应室104；对反应室内的环境气体进行排气的排气部；控制器200。
以下，针对气体供给部进行说明。
气体供给部由向反应室104内供给处理气体的气体供给口101a构成。根据需要，其结构中也可以包括处理液供给单元101b、作为气化部的气化单元101c和排出部101d中的至少1个以上。
处理液供给单元101b由以下部件构成：处理液箱106a和处理液预备箱106b；净化水供给部107和净化空气供给部108；处理液泵109；分别分隔它们的手动阀110a、110b、110c、110d；被控制器200控制的自动阀111a、111b、111c。
净化水供给部107、净化空气供给部108和手动阀111a、111b是在药液供给单元101b的维护时、即清洗处理液供给单元101b内部时等使用，手动阀110a、110b通常为关闭状态。
在处理液箱106a和处理液预备箱106b中放入含氧液体。含氧液体是指包含过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)的任意一种或混合的液体在内的液体。在以下的例子中，描述了使用过氧化氢的例子。
气化单元101c由以下部件构成：净化气体供给部112；液体流量控制装置113；气化装置114；储存罐115；分隔它们的手动阀110e、110f、110g；由控制器200控制开闭的自动阀111d、111e、111f、111g、111h、111i、111k、111L、111m、111n、111o。
储存罐115用于调整向液体流量控制装置113供给处理液的供给压。从处理液泵109供给的液体有时不会成为连续性的流动。因此，将从处理液供给单元101b供给的处理液供给到储存罐115，通过来自净化气体供给部112的气体压力，将处理液向液体流量控制装置113挤出。通过使用气体压力，能够使处理液的供给量恒定。在气化装置114中，被供给由液体流量控制装置113调整了流量的处理液，由此，连续地生成一定量的气化处理液，并供给到反应室104。
这里，关于气化装置114的详细构造，使用图2的气化装置114A进行说明。
气化装置114A使用滴下法，即，通过将处理液向被加热的气化容器302滴下而使处理液气化。气化装置114A由以下部件构成：作为处理液供给部的处理液滴下喷嘴300；被加热的气化容器302；由气化容器302构成的气化空间301；作为加热气化容器302的加热部的气化装置加热器303；将被气化的处理液向反应室排气的排气口304；测定气化容器302的温度的热电偶305；基于由热电偶305测定的温度来控制气化装置加热器303的温度的温度控制控制器400；向处理液滴下喷嘴300供给处理液的处理液供给配管307。气化容器302被气化装置加热器303加热以使滴下的处理液在到达气化容器的同时气化。另外，还设置有提高气化装置加热器303对气化容器302的加热效率的、能够对气化装置114A和其他单元进行隔热的隔热部件306。对于气化容器302来说。为了防止与处理液反应，由石英或碳化硅等构成。气化容器302因滴下的处理液的温度或气化热而温度降低。因此，为防止温度降低，使用热传导高的碳化硅是有效的。另外，作为处理液使用沸点不同的2个以上的原料混合成的液体的情况下，将气化容器302加热到2个沸点以上，由此，能够在维持2个原料的比例的状态下进行气化。这里，沸点不同的原料混合成的液体是指双氧水。
上述双氧水会与金属反应。因此，上述气体供给口101a、气化单元101c、处理液供给单元101b由具有保护膜的部件构成。例如，使用了铝的部件采用耐酸铝(Al2O3)，使用了不锈钢的部件采用铬氧化膜。另外，也可以使用金属以外的Al2O3、AlN、SiC等的陶瓷或石英的部件。另外，关于未被加热的器具，也可以由特氟龙(注册商标)或塑料等不与处理液反应的材质构成。
排气部由排气阀105a构成。根据需要，也可以包含排气泵105b地构成。
控制器200以使上述自动阀111a～111c、加热器103、液体流量控制装置113、气体供给部、排气部、温度控制器306、气化装置实施下述衬底处理工序的方式控制上述各部分。
(控制部)
如图3所示，控制部(控制构件)即控制器200以具有CPU(CentralProcessing Unit)200a、RAM(Random Access Memory)200b、存储装置200c、I/O端口200d的计算机的形式构成。RAM200b、存储装置200c、I/O端口200d以通过内部总线200e能够与CPU200a进行数据交换的方式构成。在控制器200上连接有例如以触摸板等形式构成的输入输出装置201。
存储装置200c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置200c内，能够读取地存储有记载了控制衬底处理装置的动作的控制程序、下述衬底处理的步骤或条件等的工艺制程等。此外，工艺制程是以使控制器200执行下述衬底处理工序中的各步骤并能够得到规定的结果的方式被组合而成的，并作为程序发挥功能。以下，还将该工艺制程或控制程序等总称为程序。此外，在本说明书中使用了程序这样的词语的情况包括：仅包含工艺制程单体的情况、仅包含控制程序单体的情况或者包含双方的情况。另外，RAM200b构成为临时保持由CPU200a读出的程序或数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口200d被连接在上述加热器103、排气阀105a、排气泵105b、处理液供给单元101b、处理液箱106、处理液预备箱106b、气化单元101c、净化气体供给部112、气化装置114、储存罐115、排出部101d、净化水供给部107、净化空气供给部108、处理液泵109、自动阀111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111k、111L、111m、111n、111o、液体流量控制装置113、排气部105、温度控制器306、400、气化加热器303，灯单元308、315、灯电源309。
CPU200a从存储装置200c读出控制程序并执行，并且根据来自输入输出装置201的操作命令的输入等从存储装置200c读出工艺制程。而且，CPU200a按照读出的工艺制程的内容，控制如下动作：液体流量控制装置113对处理液的流量调整动作、净化水供给部107对净化水的流量调整动作、净化空气供给部108对净化气体的流量调整动作、自动阀111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111k、111L、111m、111n、111o的开闭动作、排气阀105a的开度调整动作、温度控制器306、400、气化装置加热器303、灯单元308、315和灯电源309的温度控制动作、处理液供给单元101b的液体供给动作等。
此外，控制器200不限于采用专用的计算机构成的情况，也可以采用通用的计算机构成。例如，准备存储上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等磁盘，CD或DVD等光盘，MO等光磁盘，USB存储器(USB Flash Drive)或存储卡等的半导体存储器)123，使用所述外部存储装置123将程序安装到通用的计算机等，由此构成本实施方式的控制器200。此外，用于将程序向计算机供给的手段不限于通过外部存储装置123供给的情况。例如，也可以使用互联网或专用线路等的通信手段，不经由外部存储装置123地供给程序。此外，存储装置200c或外部存储装置123采用计算机能够读取的存储介质构成。以下，还将它们总称为存储介质。此外，在本说明书中使用了存储介质这样的词语的情况包括仅包含存储装置200c单体的情况、仅包含外部存储装置123单体的情况或包含它们双方的情况。
(2)衬底处理工序
接着，使用图4，对作为本实施方式的半导体制造工序的一工序实施的衬底处理工序进行说明。所述工序由上述衬底处理装置实施。此外，在以下说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作被控制器200控制。
这里，关于对构成半导体器件的各元件进行绝缘的氧化硅膜的形成例进行说明。
(衬底的送入工序S10)
首先，将涂布了含有硅元素、氮元素和氢元素的膜的晶圆100堆积在舟皿102上，并将舟皿102送入反应室104。送入后，通过从排气部和非活性气体箱112供给的非活性气体，进行反应室内104内的气体置换，从而降低氧浓度。作为上述含有硅元素、氮元素和氢元素的膜有聚硅氮烷、四甲硅烷基胺和氨的等离子体聚合膜等。
(衬底的加热工序S20)
被送入的衬底通过预先被加热的加热器103加热到所期望的温度。所期望的温度是指，例如在处理液使用过氧化氢的情况下为室温(RT)～200℃。优选为40℃～100℃，例如被加热到100℃。
(气化工序S30)
晶圆100被送入反应室104之后，从处理液供给单元101b向气化单元101c供给处理液，在气化单元101c中实施双氧水的气化工序。在气化工序中，处理液泵109从处理液箱106a或处理液预备箱106b将双氧水向储存罐115输送。储存罐115被从非活性气体箱112供给气体，成为积存的双氧水的液面被加压的状态。通过压力，从设置在液面下方的液送出部116将双氧水供给到液体流量控制装置113。液体流量控制装置113调整从储存罐115输送的双氧水的流量，并向气化装置114输送。在气化装置114中，如图2所示，从处理液滴下喷嘴300向被加热的气化容器302滴下双氧水。滴下的双氧水到达被加热的气化容器302时被加热蒸发，成为气体。成为气体的过氧化氢从排气口304向反应室104流动。双氧水包含过氧化氢(H2O2)和水(H2O)。这两个物质的沸点不同，但在瞬时使这些物质加热蒸发的本方式中，能够不用使液体状态和气体状态下的各自的分量变化地将原料供给到反应室104。此外，双氧水的气化工序也可以在晶圆100的送入工序之前进行。
(氧化工序S40)
被加热到所期望的温度之后，打开自动阀111L，从气化单元101c向反应室104供给气化的过氧化氢，并充满反应室104内。通过供给过氧化氢，被涂布在晶圆100上的聚硅氮烷通过过氧化氢被水解。另外，通过水解产生的Si被过氧化氢氧化，形成氧化硅膜。此外，氧化工序中的反应室104内的压力可以是减压状态，也可以是被加压到大气压以上的状态。优选是50kPa～300kPa(0.5个气压～3个气压)的压力。通过加压，能够使气化状态的过氧化氢和晶圆100的接触概率增加，能够提高处理均匀性和处理速度。为了成为大气压以上，实施关闭排气阀105a来停止排气的排气停止工序S50。
通过使用过氧化氢，能够产生为活性种之一的羟自由基(OH*)。通过该活性种，能够氧化聚硅氮烷。羟自由基是氧和氢结合而成的中性自由基，由于是氢结合到氧分子而成的简单构造，所以具有相对于低密度介质容易浸透的特征。
另外，通过发明人的认真研究判明：过氧化氢与水(H2O)的气体状态相比，浸透性更高。通过利用该性质，能够氧化到厚膜聚硅氮烷的内部和形成在微小空间的聚硅氮烷的内部，能够使深度方向上的介电常数特性和膜的密度特性等膜特性变得均匀。
(退火工序S60)
利用过氧化氢进行氧化处理之后，为提高形成在晶圆100上的氧化硅膜的品质，可以根据需要进行退火处理。
停止供给过氧化氢的气体之后，在反应室104内，通过非活性气体箱112供给非活性气体，同时将处理室104升温至400℃～1100℃的所期望的温度，并保持温度。然后，根据需要从含氧气体供给源117供给含氧气体，进行氧化硅膜的退火处理。这里，含氧气体是指氧气(O2)、水(H2O)、臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)的任意一种或者它们的混合气体。另外，为对所形成的氧化膜进行氮化，也可以供给含氮气体。含氮气体也可以是氮气(N2)、氨气(NH3)中的任意一种或它们的混合气体。
(冷却工序S70)
将被加热的晶圆100冷却到能够输送的温度。另外，在冷却工序中，为不使氧气吸附在衬底上发生反应，对于形成在晶圆100上的膜，也可以置换成非活性气体之后实施冷却。此外，不进行退火工序S60的情况下，也可以不进行冷却工序S70。
(衬底的送出工序S80)
反应室104内的温度、气体成为能够送出的状态之后，进行送出处理。
此外，不进行退火工序的情况下，在反应室104内，有时残留有过氧化氢。该情况下，进行了处理液的除去工序之后，再进行衬底的送出。
(处理液的除去工序S90)
残留的过氧化氢等有可能变为液体而附着在反应室104内的部件上。该残留的气体或液体有时使晶圆100形成水斑，有时腐蚀存在于反应室104的外部的含有金属的部件。在除去工序中，通过排气部105将反应室104内排气成真空。通过真空排气，成为液体状态的过氧化氢也成为气体并被排出。另外，也可以通过在任意的时刻供给非活性气体来促进过氧化氢的排出。例如，通过交替地进行真空排气和非活性气体供给，过氧化氢的排出效率提高。
(维护工序S100)
另外，根据需要，对处理液供给单元101b进行清洗或零件更换的维护工序。由于双氧水能够与金属等反应，所以在维护前后需要进行处理液供给配管的清洗。在维护工序中，首先，关闭自动阀111a和111b，停止双氧水的供给。然后，从净化水供给部107供给蒸馏水等不含杂质的水，除去处理液供给单元101b和气化单元101c内的双氧水。被输送到各部分的水和过氧化氢被存储在排出部101d。然后，从净化空气供给部108和/或非活性气体供给部112供给净化气体，除去处理液供给单元101b和气化单元101c内的水。通过该净化被挤出的水也被存储在排出部101d。像这样在除去了处理液配管内的处理液的状态下进行零件更换等。通过进行该工序，能够安全地进行维护作业。
(3)本实施方式的效果
根据本实施方式，发挥以下所示的1个或多个效果。
(a)根据本实施方式，
能够使含有沸点不同的2种以上的物质的液体气化。
(b)另外，能够在确保液体时的分量的状态下将含有沸点不同的2种以上的物质的气体供给到反应室，并能够重复性良好地实施对晶圆的处理。
(c)另外，通过设置储存罐，双氧水向气化装置的供给不会不连续，能够将气体状态的过氧化氢向反应室的供给量确保为恒定量，能够提高对晶圆的处理的均匀性和每个晶圆处理批次的重复性。
(d)另外，通过将气化状态的过氧化氢供给到衬底，能够在厚度方向上均匀地氧化聚硅氮烷。
(e)另外，处理液使用双氧水，由此能够使形成在衬底上的聚硅氮烷膜在低温下且以短时间氧化。另外，能够提高形成有聚硅氮烷膜的衬底的每个处理批次的重复性。
以上，具体地说明了本发明的一实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行变更。
进而，经认真研究，结果发现：通过改善气化装置114的构造，能够使含有过氧化氢的气体的供给量增大，由此，能够改善晶圆100的处理速度、对晶圆100的处理均匀性和处理的重复性。即，通过提高双氧水的加热效率，能够使气化量增大。另外，通过进行长时间的气化，出现构成气化空间301的气化容器302的温度降低、气化效率降低的问题。以下，示出了提高气化效率的气化装置构造。
＜本发明的第二实施方式＞
图5是作为提高气化效率的气化装置构造的一例示出了气化装置114B。
气化装置114B的结构为：作为第二加热部将灯单元308插入气化空间301内，能够从气化空间301内的内部加热。灯单元308的电源即灯电源309也可以始终是接通状态，但也可以通过温度控制器400控制输出。通过从内部加热，能够加热从药液滴下喷嘴300滴下的双氧水的同时加热气化容器302，能够提高双氧水的气化效率。另外，为了高效率地使气化容器302、双氧水吸收从灯单元308放出的光能，也可以设置反射壁310。通过设置反射壁310，能够反射从灯单元308放出的光能。作为构成灯单元308的灯采用以碳为发光体的灯是有效的。例如，来自碳灯的光是以波长2～2.5μm为峰值的光，能够优先加热含OH的物质。即，能够高效率地加热过氧化氢或双氧水。
图6表示作为提高气化效率的气化装置构造的一例的气化装置114C。
气化装置114C是作为处理液供给部设置了喷雾喷嘴311的例子。通过将滴下喷嘴作成喷雾喷嘴311，能够减小滴下的液体的颗粒，液体的加热效率提高。由此，能够增大气化量。另外，处理液滴下的部位不集中在一处，能够防止液体的冷凝，还能够宽泛地有效地利用气化容器302内的面。
图7表示作为提高气化效率的气化装置构造的一例的气化装置114D。气化装置114D是由导热部件构成气化容器302的例子。导热部件包括内部导热部件312和外部导热部件313的任意一方或双方。例如，作为形成外侧的外部导热部件313，由热传导率高的铝、不锈钢、碳化硅中的任意一方或它们的混合物形成，设置于内侧的内部导热部件312由硅氧化物、铝氧化物、铬氧化物中的任意一方或它们的混合物形成。外部导热部件313使用上述热传导率高的部件，由此能够防止气化容器302的局部的温度降低。另外，内部导热部件312使用氧化物，由此能够防止外部导热部件313和处理液反应。另外，能够提高处理液的润湿性。即，能够降低气化容器302的内壁的疏水性，并能够增大与处理液之间的接触面积并提高气化效率。在内部导热部件312和外部导热部件313的构造中，例如，外部导热部件313由铝形成，内部导热部件312通过对铝进行氧化而形成。像这样，外部导热部件313使用了金属材料的情况下，能够通过氧化金属表面来制造。即，能够廉价地制造。另外，外部导热部件313由碳化硅形成，能够提高气化装置的寿命。即，在外部导热部件313由金属构成的情况下，在内部导热部件312劣化时，存在引起与处理液反应的可能性，但由于碳化硅对处理液存在抗性，所以能够延长寿命。另外，使用了碳化硅的情况下，通过将碳化硅暴露在700℃以上的氧化环境气体中，也能够形成内部导热部件312即氧化膜，不需要复杂的制造工序。另外，与处理液接触的内部导热部件312由氧化硅膜形成，由此，能够进一步提高对处理液的润湿性。另外，导热部件也可以设置在图2的气化容器302的外周。
＜本发明的第三实施方式＞
另外，经进一步认真研究，结果判明，在气化装置114中，通过向同一位置连续的滴下，存在产生积液的可能性。产生积液时，存在通过蒸发潜热维持温度低的状态、气化量变得不稳定的问题。另外，还存在气化容器302的存在积液的部分微量地溶出这样的问题。
图8表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114E。气化装置114E通过在气化空间301中作为防积液部而设置多孔导热部件314，能够防止积液的发生。多孔(多孔质状)构造材料具备具有通气性的程度的气孔率，能够增加蒸发面的表面积。对于从液滴喷嘴滴下的双氧水，在多孔导热部件314的最上部未气化的部分浸入多孔部分，并向下移动。在移动的过程中，促进蒸发气化，达到完全地蒸发。多孔构造的情况下，在作为骨骼结合的部分中，通过固体热传导，能够效率良好地加热至多孔导热部件314的最上部，从而能够防止因蒸发潜热导致的温度降低。
图9表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114F。
气化装置114F是在多孔导热部件314的下部作为第二加热部而设置了灯单元315的例子。通过使用灯单元315，能够利用光能直接对多孔构造内部加热。由于能够直接加热内部，所以多孔导热部件314的加热效率提高。灯单元315如图9所示地由灯315a、窗推压部315b、窗315c、灯框体315d和灯电源315e形成。灯单元315也可以如图10的气化装置114G所示地设置在多孔导热部件314的上部，也可以如图5所示地设置在气化空间301内。通过设置在多孔导热部件314的上部，能够对温度容易降低的多孔导热部件314的最上面进行加热。这里，示出了从多孔导热部件314的下部或上部进行加热的例子，但也可以将灯单元315设置在侧面，也可以设置在多孔导热部件314的内部。通过设置在内部，能够加热多孔导热部件314整体。另外，多孔导热部件314的气孔率也可以采用能够使光从多孔导热部件314的上端透射到下端这样的气孔率。通过使光能够透射，能够加热多孔导热部件314的整体。
图11表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114H。
气化装置114H是对多孔导热部件314的一部分通电来加热的方法例。通过中间的导热部件将热量提供给气化容器302内部的多孔导热部件。此外，在中间的导热部件自身具有电传导特性的情况下，可以不通过多孔，而通过外部热传导体兼电传导体向内部的多孔导热部件314通电。该情况下，内部的多孔导热部件314成为发热体。
图12表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114I。
气化装置114I是在由外部导热部件313形成的气化空间301中作为防积液部设置了微粒状的微粒状导热部件316的例子。通过设置微粒状导热部件316，在微粒状导热部件316最上部未气化的处理液在微粒的表面传播并向下移动。在移动的过程中，促进蒸发气化，达到完全蒸发。微粒状导热部件316成为球状。通过采用球状，能够提高气化空间301的填充率。
图13表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114J。
气化装置114J是除了微粒状导热部件316以外，作为第二防积液部还设置了粒径比微粒状导热部件316小的小微粒状导热部件317的例子。如图12所示地仅由相同大小的微粒构成的情况下，在微粒和微粒之间产生间隙。由于间隙成为热传导的阻碍，所以通过用小的微粒填埋该间隙，能够提高热传导性，同时还能够提高气化性能。
图14表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114K。
气化装置114K是在微粒状导热部件316的下部即在外部导热部件313的底部作为突起部设置了圆锥状突起部318的例子。通过设置圆锥状突起部318，在处理液到达外部导热部件313的底部的情况下，能够不滞留在外部导热部件313的一个位置。另外，通过圆锥状突起部318，在微粒状导热部件316上发生倾斜，成为处理液难以向正下方传播的构造，能够增加与处理液接触的蒸发面。这里，示出了圆锥形状，但也可以是棱锥、棱锥台、圆锥台的形状，也可以是三棱柱横倒的形状。
图15表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114L。
气化装置114L是在外部导热部件313的底部设置了柱状突起部319作为突起部的例子。
柱状突起部319作为向微粒状导热部件316的最上部去的导热路径发挥功能，能够效率良好地加热至微粒状导热部件316的最上部。此外，柱状突起部319也可以是锥形状。另外，也可以采用将气化空间301的下部分成多个区的隔板形状。
图16表示作为不产生积液的气化装置构造的一例的气化装置114M。
气化装置114M是作为防积液部而设置了微粒状导热部件316、小微粒状导热部件317、粒径比微粒状导热部件316大的大微粒状导热部件320、以及设置在微粒状导热部件316、小微粒状导热部件317和大微粒状导热部件320之间的粗分散板321和细分散板322的例子。通过设置分散板，滴下的液体向周边分散，能够降低滞留于一处的风险。另外，如图17所示的气化装置114N那样，也可以采用从上开始按顺序层叠粒径小的导热部件的方式，也可以全部使用单一大小的颗粒。另外，如图18所示的气化装置114O那样，也可以配置隔板。通过如图18所示地配置，能够将滴下的处理液向横向引导。此外，也可以在分散板上设置任意形状的孔，也可以不是平板，而具有圆锥或棱锥等的立体构造。另外，也可以采用没有微粒状导热部件316而仅有隔板323的结构。例如，通过设置三棱柱形状的隔板，能够使滴下的处理液向气化空间301内分散。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，针对对涂布了聚硅氮烷的晶圆100进行处理的情况进行了说明，但本发明不限于所述方式，对于在表面形成有微小凹凸的晶圆或玻璃衬底、在微小凹凸上涂布了聚硅氮烷的晶圆、含碳的晶圆或玻璃衬底也能够同样地处理。通过对表面形成有微小凹凸的衬底进行处理，能够将凹凸的表面均匀地氧化。另外，通过对在微小凹凸上涂布了聚硅氮烷的晶圆进行处理，能够将凹部内的聚硅氮烷均匀地氧化。玻璃衬底的情况下，由于处理温度为玻璃的软化温度以下，所以能够同样地处理。
另外，例如，在上述实施方式中，针对从上向下滴下双氧水的情况进行了说明，但本发明不限于所述方式，也可以从气化装置的侧面供给，也可以从气化装置的下侧向上喷出。
另外，例如，在上述实施方式中，针对设置一个滴下喷嘴的情况进行了说明，但本发明不限于所述方式，也可以设置多个来增加滴下量。另外，也可以采用减小液滴大小的喷嘴，也可以采用增大液滴大小的喷嘴。通过设置多个喷嘴，能够增加过氧化氢的蒸气量。另外，通过减小液滴，能够增加蒸气量。另外，相反地，在蒸气量过多的情况或被加热的气化容器的温度降低急剧的情况下，通过减小喷嘴数，能够将蒸气量调整到合适的量。
另外，例如，也可以为组合上述气化装置114A～114O的各结构而成的结构。通过组合，能够增大处理液的气化量。
此外，在上述实施方式中，所谓蒸发的气体，也包含原料分子的单体的状态或几个分子结合而成的簇状态。另外，从液体产生气体时，也可以使其分裂直到原料分子的单体的状态，也可以使其分裂直到几个分子结合而成的簇状态。另外，处理的品质降低的情况下，也可以是将几个上述簇聚集而成的雾(Mist)状态。
另外，在上述说明中，关于半导体器件的制造工序进行了说明，但上述实施方式的发明还能够适用于半导体器件的制造工序以外。例如还能够适用于液晶器件的制造工序中的具有液晶的衬底的密封处理以及向各种器件所使用的玻璃衬底、陶瓷衬底或塑料衬底的涂布处理。而且，还能够适用于对镜面等的疏水涂布处理等。
另外，在上述说明中，示出了对涂布了聚硅氮烷的衬底进行处理的例子，但不限于此。采用具有硅氮烷键(Si-N结合)的材料即可。例如，具有使用了六甲基二硅氮烷(HMDS)、六甲基环三硅氮烷(HMCTS)、聚碳硅氮烷(Polycarbosilazane)、聚有机硅氮烷(polyorganosilazane)的涂布膜。
另外，除此以外，例如也可以使用下述衬底，该衬底通过使用了单硅烷(SiH4)气体或三甲硅烷基胺(TSA)气体等的硅(Si)原料的CVD法形成了含硅膜。
＜本发明的优选方式＞
以下，备注了本发明的优选方式。
＜备注1＞
根据本发明的一方式，提供一种衬底处理装置，具有：
反应室，其用于对衬底进行处理；
气化装置，其具有被供给处理液的气化容器、向所述气化容器供给处理液的处理液供给部和加热所述气化容器的加热部；
气体供给部，将由该气化装置生成的处理气体供给到所述反应室；
排气部，对所述反应室内的环境气体进行排气；和
控制部，控制所述加热部和所述处理液供给部，以使得在所述加热部加热所述气化容器的同时、所述处理液供给部向所述气化容器供给处理液。
＜备注2＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
所述处理液供给部是处理液滴下喷嘴。
＜备注3＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
所述处理液含有氧元素。
＜备注4＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
所述处理液是混合至少2种以上沸点不同的液体而成的。
＜备注5＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
所述处理液是过氧化氢以及过氧化氢和水的混合液中的任意一方。
＜备注6＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置的前段设置有储存罐。
＜备注7＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有用于控制设置在气化装置中的加热部的温度控制器。
＜备注8＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述衬底上形成有含有硅元素、氮元素和氢元素的膜。
＜备注9＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述衬底上形成有具有硅氮烷键的膜。
＜备注10＞
在备注9的衬底处理装置中，优选，
所述具有硅氮烷键的膜是具有聚硅氮烷的膜。
＜备注11＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有第二加热部。
＜备注12＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
所述气化装置的处理液供给部是喷雾喷嘴。
＜备注13＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有导热部件。
＜备注14＞
在备注13的衬底处理装置中，优选，
所述导热部件由内部导热部件和外部导热部件中的任意一方或双方形成。
＜备注15＞
在备注14的衬底处理装置中，优选，
所述内部导热部件由氧化物或含碳物形成，外部导热部件由金属、陶瓷和石英中的任意一方或它们的混合物形成。
＜备注16＞
在备注15的衬底处理装置中，优选，
所述氧化物是硅氧化物，含碳物是硅碳化物，金属是铝或不锈钢，陶瓷是氧化铝、碳化硅、氮化铝。
＜备注17＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有防积液部。
＜备注18＞
在备注17的衬底处理装置中，优选，
在所述防积液部中设置有电力供给部。
＜备注19＞
在备注17的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有第二防积液部。
＜备注20＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置的气化容器的底部设置有突起部。
＜备注21＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有分散板。
＜备注22＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述气化装置中设置有隔板。
＜备注23＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
在所述反应室中设置有反应室加热部。
＜备注24＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
具有控制部，控制所述加热部和所述处理液供给部，以使得在所述加热部加热所述气化容器的同时向所述气化容器供给处理液。
＜备注25＞
在备注1的衬底处理装置中，优选，
具有控制部，控制所述加热部、所述处理液供给部和所述排气部，以使得在所述加热部加热所述气化容器的同时向所述气化容器供给处理液时、停止所述反应室的排气。
＜备注26＞
根据本发明的其他方式，提供一种衬底处理方法，具有：
将衬底送入反应室的工序；
对设置在气化装置中的气化容器进行加热的工序；
向所述气化容器供给处理液的工序；和
所述气化装置向所述反应室供给由所述气化装置生成的处理气体的工序。
＜备注27＞
根据本发明的其他方式，提供一种半导体器件的制造方法，具有：
将衬底送入反应室的工序；
对设置在气化装置中的气化容器进行加热的工序；
向所述气化容器供给处理液的工序；和
所述气化装置向所述反应室供给由所述气化装置生成的处理气体的工序。
＜备注28＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
所述处理液是至少混合2种以上的沸点不同的液体而成的。
＜备注29＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
所述处理液含有氧元素。
＜备注30＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
所述处理液是过氧化氢、以及过氧化氢和水的混合液中的任意一方。
＜备注31＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
在所述衬底上形成有含有硅元素、氮元素和氢元素的膜。
＜备注32＞
在备注2的半导体器件的制造方法中，优选，
在所述衬底上形成有具有硅氮烷键的膜。
＜备注33＞
在备注32的半导体器件的制造方法中，优选，
具有所述硅氮烷键的膜是聚硅氮烷膜。
＜备注34＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
所述处理液是沸点不同的2种以上的液体，
还具有以使所述气化容器的温度成为该液体的沸点高的一方的温度以上的方式进行控制的工序。
＜备注35＞
在备注27的半导体器件的制造方法中，优选，
在向所述反应室供给处理气体的工序中，具有停止所述排气的工序的工序。
＜备注36＞
根据本发明的其他方式，提供一种气化装置，具有：
处理液供给部，将包含过氧化氢或过氧化氢和水的混合液在内的处理液供给到气化容器；
加热部，加热所述气化容器；和
排气口，排出从所述处理液产生的处理气体。
＜备注37＞
在备注36的气化装置中，优选，
所述处理液供给部、所述加热部和所述被加热的气化容器含有硅元素。
＜备注38＞
在备注36的气化装置中，优选，
具有温度控制器，在所述处理液供给部向所述气化容器供给所述处理液时，以使所述气化容器的温度成为所述处理液的沸点以上的方式控制所述加热部和所述处理液供给部。
＜备注39＞
在备注36的气化装置中，优选，
在所述气化装置中设置有第二加热部。
＜备注40＞
在备注36的气化装置中，优选，
所述处理液供给部是喷雾喷嘴。
＜备注41＞
在备注36的气化装置中，优选，
设置有导热部件。
＜备注42＞
在备注41的气化装置中，优选，
所述导热部件由内部导热部件和外部导热部件中的任意一方或双方形成。
＜备注43＞
在备注42的气化装置中，优选，
所述内部导热部件由氧化物或含碳物形成，外部导热部件由金属、陶瓷和石英中的任意一种或它们的混合物形成。
＜备注44＞
在备注43的气化装置中，优选，
所述氧化物是硅氧化物，所述含碳物是硅碳化物，金属是铝或不锈钢，陶瓷是氧化铝、碳化硅、氮化铝。
＜备注45＞
在备注36的气化装置中，优选，
在所述气化装置中设置有防积液部。
＜备注46＞
在备注45的气化装置中，优选，
在所述气化装置中设置有第二防积液部。
＜备注47＞
在备注45的气化装置中，优选，
所述防积液部是突起部，被设置在气化容器的底部。
＜备注48＞
在备注36的气化装置中，优选，
设置有分散板。
＜备注49＞
根据本发明的其他方式，提供一种半导体器件的制造方法，包括：
将衬底送入反应室的工序；
向气化装置供给处理液的工序；
设置在气化装置中的处理液供给部将处理液供给到被设置在气化装置中的加热部加热的气化容器的工序；
排气部对反应室内的环境气体进行排气的工序；
从反应室送出衬底的工序；和
具有向气化装置供给净化水的步骤和供给净化气体的步骤的气化装置的维护工序。
＜备注50＞
根据本发明的其他方式，提供一种程序，使计算机执行如下步骤：
向气化装置供给处理液的步骤；
使设置在气化装置中的处理液供给部将处理液向通过设置在气化装置中的加热部被加热的气化容器供给的步骤；
使所述气化装置向所述反应室供给处理气体的步骤；和
使排气部对反应室内的环境气体进行排气的步骤。
＜备注51＞
根据本发明的其他方式，提供一种存储介质，存储使计算机执行如下步骤的程序，
向气化装置供给处理液的步骤；
使设置在气化装置中的处理液供给部将处理液向通过设置在气化装置中的加热部被加热的气化容器供给的步骤；
使所述气化装置向所述反应室供给处理气体的步骤；和
使排气部对反应室内的环境气体进行排气的步骤。
＜备注52＞
在备注51的存储介质中，优选，
具有以使所述部件成为所述处理液的沸点以上的方式控制所述加热部的步骤。
＜备注53＞
在备注51的存储介质中，优选，具有：
从所述反应室送出衬底的步骤；和
气化装置的维护步骤，其具有向所述气化装置供给净化水的步骤和供给净化气体的步骤。
＜备注54＞
在备注51的存储介质中，优选，
在向所述反应室供给处理气体的步骤中，具有停止所述排气的工序的步骤。
产业上的可利用性
根据本发明的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及气化装置，能够以低温、短时间形成氧化膜。
符号说明
100···晶圆(衬底)；101···气体供给部；101a···气体供给口；101b···处理液供给单元；101c···气化单元；
101d···排出部；102···舟皿；103···加热器；104···反应室；105···排气部；105a···排气阀；105b···排气泵；
106a···处理液箱；106b···处理液预备箱；107···净化水供给部；108···净化空气供给部；109···处理液泵；110a～110h···手动阀；
111a～111o···自动阀；112···非活性气体箱；113···液体流量控制装置；114···气化装置；115···储存罐；116···液送出部；
117···含氧气体供给源；118···质量流量控制器A；119···质量流量控制器B；200···控制器；300···处理液滴下喷嘴；
301···气化空间；302···气化容器；303···气化装置加热器；304···排气口；305···热电偶；306···隔热部件；307···处理液供给配管；
308···灯单元；309···灯电源；310···反射壁；311···喷雾喷嘴；312···内部导热部件；313···外部导热部件；
314···多孔导热部件；315···灯单元；315a···灯；315b···窗推压部；315c···窗；315d···灯框体；
315e···灯电源；316···微粒状导热部件；317···小微粒状导热部件；318···圆锥状突起部；319···柱状突起部；320···大微粒状导热部件；
321···粗分散版；322···细分散版；323···隔板；400···温度控制器；200···控制器；200a···CPU；200b···RAM；
200c···存储装置；200d···I/O端口；200e···内部总线

Claims (15)

1.一种衬底处理装置，其特征在于，具有：
反应室，对衬底进行处理；
气化装置，其具有气化容器、处理液供给部和加热部，所述气化容器被供给包含过氧化氢或过氧化氢和水的处理液，所述处理液供给部向所述气化容器供给所述处理液，所述加热部对所述气化容器进行加热；
气体供给部，将由该气化装置生成的处理气体供给到所述反应室；
排气部，对所述反应室内的环境气体进行排气；和
控制部，控制所述加热部和所述处理液供给部，以使得在所述加热部加热所述气化容器的同时所述处理液供给部向所述气化容器供给所述处理液。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述处理液供给部是滴下所述处理液的处理液滴下喷嘴。
3.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，在所述衬底上形成有具有硅氮烷键的膜。
4.如权利要求3所述的衬底处理装置，其中，所述具有硅氮烷键的膜是聚硅氮烷膜。
5.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部以使所述气化容器的温度成为所述处理液的沸点以上的方式控制所述加热部。
6.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部以在向所述反应室内供给由所述气化装置生成的处理气体时停止所述反应室内的环境气体的排气的方式，控制所述排气部。
7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有：
将衬底送入反应室的工序；
对设置在气化装置中的气化容器进行加热的工序；
向所述气化容器供给含有过氧化氢或过氧化氢和水的处理液的工序；和
向所述反应室供给由所述气化装置生成的处理气体的工序。
8.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中，在所述衬底上形成有具有硅氮烷键的膜。
9.如权利要求8所述的半导体器件的制造方法，其中，具有所述硅氮烷键的膜是聚硅氮烷膜。
10.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中，具有以使所述气化容器的温度成为所述处理液的沸点以上的方式控制所述加热部的工序。
11.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中，
在向所述反应室供给由所述气化装置生成的处理气体的工序中，
具有停止所述反应室内的环境气体的排气的工序。
12.一种气化装置，其特征在于，具有：
处理液供给部，将包含过氧化氢或过氧化氢和水的混合液的处理液供给到气化容器；
加热部，加热所述气化容器；和
排气口，将由所述处理液产生的处理气体排出。
13.如权利要求12所述的气化装置，其中，
具有温度控制器，在所述处理液供给部向所述气化容器供给所述处理液时，以使所述气化容器的温度成为所述处理液的沸点以上的方式控制所述加热部。
14.如权利要求13所述的气化装置，其中，在所述气化容器的内部和外部的任意一方或双方具有导热部件。
15.如权利要求13所述的气化装置，其中，在所述气化容器内具有防积液部。
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