CN111742394A - 气化器、基板处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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稻田哲明
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Abstract

一种气化器，具备：液体原料供给部，其供给液体原料；气化容器，其构成在内部将由上述液体原料供给部供给的液体原料气化的气化室；第1加热器，其对上述气化容器进行加热；和隔热部件，其设为将从上述第1加热器散放的热相对于上述液体原料供给部隔断。

Description

气化器、基板处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及气化器、基板处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
作为从通过绝缘物涂布法、化学气相沉积法等形成的膜得到更为致密的膜的方法，向膜供给改质气体而对膜进行改质。例如如专利文献1所公开的技术那样，作为从绝缘材料的膜得到更为致密的SiO膜等氧化膜的方法，已知向绝缘材料的膜供给含有过氧化氢(H2O2)的气体来对该膜进行改质。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/077321号
发明内容
作为生成含有H2O2的气体这样的所希望的处理气体的手法之一，考虑通过气化器使液体原料气化来得到所希望的气体。但是在以往的气化器中，难以精密地管理、控制导入到气化器内的液体原料的温度。
根据本发明的一个方式，提供一种气化器，具备：液体原料供给部，其供给液体原料；气化容器，其构成在内部将由上述液体原料供给部供给的液体原料气化的气化室；第1加热器，其对上述气化容器进行加热；和隔热部件，其设为将从上述第1加热器散放的热相对于上述液体原料供给部隔断。
发明效果
根据本发明，在使液体原料气化的气化器中，能够精密地管理、控制导入到气化器内的液体原料的温度。
附图说明
图1是表示一个实施方式的基板处理装置的结构的概略结构图。
图2是表示一个实施方式的基板处理装置所具备的处理炉的结构的纵截面概略图。
图3是表示一个实施方式的基板处理装置所具备的气化器的概要的纵截面构造图。
图4的(A)是表示本实施方式中的气化器的概要的纵截面结构图，图4的(B)是图4的(A)所示的气化器的间隙的示意图。
图5的(A)是表示在1.0mm的平行平板间流动的气体的温度的计算结果的图，图5的(B)是表示在0.8mm的平行平板间流动的气体的温度的计算结果的图。
图6是表示使水蒸气以25slm流到间隙的情况下的压力上升量的计算结果的图。
图7是一个实施方式的基板处理装置所具备的控制器的概略结构图。
图8是表示针对一个实施方式的基板处理工序的事前处理工序的流程图。
图9是表示一个实施方式的基板处理工序的流程图。
图10是表示第2实施方式的气化器的概要的纵截面构造图。
图11的(A)是表示本实施例的气化器的概要的纵截面构造图，图11的(B)是表示比较例的气化器的概要的纵截面构造图。
具体实施方式
＜本发明的一个实施方式＞
以下，参照附图更详细地说明本发明的优选实施方式。
(1)基板处理装置的结构
首先，使用图1及图2说明实施本实施方式的半导体器件的制造方法的基板处理装置10的结构例。本基板处理装置10是使用使含有过氧化氢(H2O2)的液体原料、即双氧水气化而生成的处理气体对基板进行处理的装置。是例如对作为由硅等构成的基板的晶片200进行处理的装置。本基板处理装置10适合用于对具有作为微细构造的凹凸构造(空隙)的晶片200进行的处理的情况。在本实施方式中，在微细构造的槽中填充作为含硅膜的聚硅氮烷(SiH2NH)的膜，通过利用处理气体对该聚硅氮烷膜进行处理而形成SiO膜。
需要说明的是，在本实施方式中，将使H2O2气化或雾化得到的物质(即气体状态的H2O2)称为H2O2气体，将至少包含H2O2气体的气体称为处理气体，将包含H2O2的液体状态的水溶液称为双氧水或液体原料。
(处理容器)
如图1所示，构成基板处理装置10的处理炉202具备处理容器(反应管)203。处理容器203形成为下端开口的圆筒形状。在处理容器203的筒中空部形成有处理室201，构成为能够将作为基板的晶片200通过后述的舟皿217在以水平姿势沿垂直方向多层排列的状态下收容。
在处理容器203的下部，设有能够将处理容器203的下端开口(炉口)气密地封闭(关闭)的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219构成为从垂直方向下侧与处理容器203的下端抵接。成为基板的处理空间的处理室201通过处理容器203和密封盖219而构成。
(基板保持部)
作为基板保持部的舟皿217构成为能够多层地保持多枚晶片200。舟皿217具备架设在底板217b与顶板217c之间的多根支柱217a。多枚晶片200以水平姿势排列并沿管轴方向被多层地保持于支柱217a。
在舟皿217的下部设有隔热体218，构成为使得来自第1加热部207的热难以向密封盖219侧传递。
(升降部)
在处理容器203的下方，设有使舟皿217升降的作为升降部的舟皿升降机。在舟皿升降机设有在通过舟皿升降机使舟皿217上升时将炉口封闭的密封盖219。在密封盖219的与处理室201相反的一侧，设有使舟皿217旋转的舟皿旋转机构267。
(第1加热部)
在处理容器203的外侧，以包围处理容器203的侧壁面的同心圆状，设有对处理容器203内的晶片200进行加热的第1加热部207。第1加热部207设为通过加热器基座206而被支承。如图2所示，第1加热部207具备第1加热器单元207a～第4加热器单元207d。在处理容器203内，对作为加热部的第1加热器单元207a～第4加热器单元207d的每一个，在处理容器203与舟皿217之间分别设有例如热电偶等第1温度传感器263a～第4温度传感器263d来作为检测晶片200或周边温度的温度检测器。
第1加热部207、第1温度传感器263a～第4温度传感器263d分别与后述的控制器121电连接。另外，作为检测第1加热器单元207a～第4加热器单元207d各自的温度的温度检测器，可以分别设有以热电偶构成的第1外部温度传感器264a、第2外部温度传感器264b、第3外部温度传感器264c、第4外部温度传感器264d。第1外部温度传感器264a～第4外部温度传感器264d分别与控制器121连接。
(气体供给部(气体供给系统))
如图1、图2所示，在处理容器203与第1加热部207之间，沿着处理容器203的外壁的侧部，设有处理气体供给喷管501a和含氧气体供给喷管502a。处理气体供给喷管501a和含氧气体供给喷管502a的前端(下游端)分别从处理容器203的顶部气密地插入到处理容器203的内部。在处理气体供给喷管501a和含氧气体供给喷管502a的位于处理容器203内部的前端，分别设有供给孔501b和供给孔502b。
在含氧气体供给喷管502a的上游端连接有气体供给管602c。而且在气体供给管602c上，从上游侧起依次设有阀602a、构成气体流量控制部的质量流量控制器(MFC)602b、阀602d、含氧气体加热部602e。含氧气体使用包含例如氧气(O2)、臭氧气体(O3)、氧化亚氮(N2O)气体中的至少一种以上的气体。在本实施方式中，作为含氧气体而使用O2气体。含氧气体加热部602e设为对含氧气体进行加热。
在处理气体供给喷管501a的上游端，连接有供给处理气体的处理气体供给管289a的下游端。而且在处理气体供给管289a上，从上游侧起，设有使液体原料气化而生成处理气体的作为处理气体生成部的气化器100、阀289b。在本实施方式中，作为处理气体而使用至少包含H2O2的气体。另外，在处理气体供给管289a的周围，设有由套管加热器等构成的配管加热器289c。处理气体供给管289a和处理气体供给喷管501a构成将在气化器100生成的气化气体向处理室201内供给的气化气体配管。
在气化器100上连接有对气化器100供给处理气体的液体原料的液体原料供给系统300、和对气化器100供给运载气体的运载气体供给部(运载气体供给系统)。在气化器100中生成的液体原料的气化气体与运载气体一起，作为处理气体被向处理气体供给管289a送出(排出)。
液体原料供给系统300从上游侧起具备液体原料供给源301、阀302、控制向气化器100供给的液体原料的流量的液体流量控制器(LMFC)303。运载气体供给部由运载气体供给管601c、运载气体阀601a、作为运载气体流量控制部的MFC601b、运载气体阀601d等构成。在本实施方式中，作为运载气体而使用为含氧气体的O2气体。但是，作为运载气体，能够使用包含至少一种以上的含氧气体(除了O2气体以外，例如为O3气体、NO气体等)的气体。另外，作为运载气体，也能够使用相对于晶片200和形成于晶片200上的膜而反应性低的气体。例如，能够使用N2气体或稀有气体。
在此，至少由处理气体供给喷管501a和供给孔501b构成处理气体供给部。也可以是，处理气体供给部中还包括处理气体供给管289a、阀289b、气化器100等。另外，至少由含氧气体供给喷管502a和供给孔502b构成含氧气体供给部。也可以是，含氧气体供给部中还包括气体供给管602c、含氧气体加热部602e、阀602d、MFC602b、阀602a等。另外，由处理气体供给部和含氧气体供给部构成气体供给部(气体供给系统)。
(气化器)
接着，使用图3说明气化器100的构造概要。
气化器100由向气化容器111内供给液体原料的液体原料供给部150(雾化部、喷雾部)和通过气化器加热器113对供给到气化容器111内的液体原料进行加热而使其气化的气化部108构成。气化器100通过向被气化器加热器113加热的气化容器111内供给由液体原料供给部150雾化后的微细的液体原料的液滴而使液体原料气化。另外，构成气化部108的气化容器111与液体原料供给部150一体地形成。另外，气化容器111和液体原料供给部150均由石英部件(石英玻璃)构成。
(气化部)
说明气化部108的详细构造。气化部108主要具备气化容器111、形成于气化容器111内部的气化室112、对气化容器111进行加热的作为第1加热器的气化器加热器113、将从气化器加热器113散放的热传递到气化容器111的金属块116、排气口114、和测定气化容器111的温度的由热电偶构成的温度传感器115。
另外，气化部108能够划分为外块110a和内块110b这两个块。外块110a为圆筒形状，构成为能够供圆柱形状的内块110b插入到外块110a的圆筒形状的内侧。内块110b的上部(顶端部)形成为圆顶状(球面状)。另外，在外块110a的圆筒形状的内周的壁面与外块110a的外周的壁面之间设有间隙112b。外块110a包括后述的外加热器113a、金属块116的一部分、气化容器111的一部分(后述的石英部件111a)、隔热部件160的一部分。内块110b包括后述的内加热器113b、金属块116的一部分、气化容器111的一部分(后述的石英部件111b)、隔热部件160的一部分、温度传感器115。
气化器加热器113由内置于外块110a的外加热器113a和内置于内块110b的内加热器113b构成。基于由温度传感器115测定出的温度数据，分别控制外加热器113a和内加热器113b。
间隙112b和在气化容器111的连接有液体原料供给部150的顶壁161的下表面与内块110b的上部之间形成的上部空间112a构成气化室112。另外，通过在外块110a的露出于气化室112的面形成的作为外侧容器部的石英部件111a、在内块110b的露出于气化室112的面形成的作为内侧容器部的石英部件111b、和顶壁161而构成气化容器111。即，气化容器111为由石英部件111a和石英部件111b形成的双重管构造。
也就是说，气化容器111构成用于使由液体原料供给部150供给的液体原料气化的气化室112，在气化室112内生成的气化气体与运载气体一起作为处理气体被从排气口114向处理气体供给管289a排出(送出)。
气化容器111的露出于气化室112的面、即与液体原料或气化气体接触的面全部由作为不含金属材料的石英构成。因此，能够防止因气化容器的材料与H2O2(其与金属的反应性高)发生反应而产生的金属污染。
(液体原料供给部(雾化部、喷雾部))
液体原料供给部150设于气化容器111的上部。另外，液体原料供给部150比金属块116的上端靠上方，设于气化室112的上方。此外，在本实施方式中，气化容器111和液体原料供给部150形成为一体，能够通过顶壁161将两者划分开，但两者也能够构成为可分别分开的单元。
液体原料供给部150由将从LMFC303供给的液体原料导入的液体原料导入口151、将从液体原料导入口151导入的液体原料喷出到气化容器111内的排喷口152、将液体原料从液体原料导入口151导入至排喷口152的液体原料导入管158、将从运载气体供给管601c供给的运载气体导入的运载气体导入口153、和将从运载气体导入口153导入的运载气体喷出到气化容器111内的运载气体喷出口155构成。
而且，在运载气体导入口153与运载气体喷出口155之间，形成有缓冲空间154。运载气体喷出口155由在形成于顶壁161的开口的缘与插入于该开口的液体原料导入管158之间形成的狭小间隙构成。运载气体喷出口155形成于液体原料导入管158的前端的排喷口152的附近。
也就是说，导入到运载气体导入口153的运载气体经由缓冲空间154从形成于液体原料导入管158的排喷口152周围的运载气体喷出口155向上部空间112a内喷射。由于从为流路被限制得窄的构造的运载气体喷出口155通过的运载气体的流动变得非常高速，所以在喷出时将从排喷口152的前端喷出的液体原料的液滴雾化(atomizing)。像这样，从排喷口152喷出的液体原料与运载气体一起以微细的液滴状态被喷射到气化容器111内的上部空间112a。
(加热器及其周边部的结构)
由于构成气化容器111的石英部件的导热性低，所以与金属制的气化容器相比，难以使来自加热器的热均匀地传递到液体原料而使其气化。因此在本实施方式中，构成为在外加热器113a与气化容器111之间，插入有作为第1金属块的金属块116，利用外加热器113a进行加热而向气化容器111的石英部件间接地传递热。金属块116以将石英部件111a的外侧面覆盖的方式，从下方设置到与顶壁161相同的高度位置，或者从下方设置到比顶壁161低的高度位置。从将石英部件111a均匀地加热的观点出发，期望设为将石英部件111a的整个面覆盖(即，设为金属块116延伸至与顶壁161相同的高度)。但是，在本实施方式中，由于在金属块116与液体原料供给部150之间设置后述的隔热部件160，所以与为了得到充分的隔热作用而需要的隔热部件160的厚度相应地，将金属块116的上端部的高度设定为比顶壁161低的位置。
在本实施方式中，金属块116由铝构成。虽然石英部件的导热性比金属低，但通过插入导热性高的金属块，能够将来自外加热器113a的热向气化容器111均等地传递。
另外，在气化器加热器113与金属块116之间、以及金属块116与气化容器111之间填充有传热膏117。通过在它们之间产生的间隙中填充传热膏117，能够无间隙地更均匀地传递热。尤其是若在金属块116与气化容器111之间存在间隙，则容易产生气化容器111中的温度不均，因此在该间隙中填充传热膏117是有效的。
(隔热构造)
气化部108的周围被由隔热布料构成的隔热部件160覆盖。具体地说，隔热部件160以覆盖金属块116的表面的至少一部分、具体为上表面、下表面及外周面的方式设置。尤其是以覆盖金属块116的上表面的方式设置的隔热部件160的部分设于外加热器113a与液体原料供给部150之间(更详细地说外块110a内的金属块116与液体原料供给部150之间)，构成为将从外加热器113a散放的热相对于液体原料供给部150隔断(遮蔽)。即，隔热部件160设为，将液体原料供给部150相对于与气化器加热器113(尤其是与液体原料供给部150接近的外加热器113a)在热学上充分隔离。
需要说明的是，本说明书中的“热的散放”表示包括热的辐射和传导中的至少某一种。更具体地说，认为通过隔热部件160的隔断的从外加热器113a散放的热除了a)从通过外加热器113a加热的金属块116间接地辐射的热以外，还为b)经由金属块116间接地传导的热、c)从外加热器113a直接辐射的热(外加热器113a从金属块116露出的情况)等。在本实施方式中，通过设置隔热部件160，相对于液体原料供给部150至少隔断a)和b)的热。
在此，在没有设置隔热部件160的气化器中，以气化容器111(气化室112)的温度成为所期望的温度的方式进行控制，另一方面，液体原料供给部150中的液体原料的温度受到来自对气化室112进行加热的气化器加热器113的热干涉。因此，难以进行管理、控制以使得该液体原料供给部150中的液体原料的温度成为相对于气化容器111的温度独立的所期望的温度。尤其是，在使用包含像H2O2这样具有随着温度上升而分解急速加剧的性质的化合物的液体原料的情况下，若不管理、控制液体原料的温度，则在气化室112内气化之前的液体原料中的化合物的浓度在没有被管理、控制的状态下变动，其结果为，气化室112内生成的气化气体中的化合物的浓度会产生非意图的偏差。
因此在本实施方式中，通过设置隔热部件160，抑制来自气化器加热器113的针对液体原料供给部150的热干涉，容易进行液体原料供给部150中的液体原料的温度的管理、控制。在本实施方式中，以气化容器111被加热到180～210℃的方式控制气化器加热器113。另一方面，通过设置隔热部件160而来自气化器加热器113的热干涉受到抑制，以液体原料供给部150中的液体原料的温度成为100℃以下的方式进行管理。另外，根据本实施方式，不设置冷却机构就能够将液体原料供给部150中的液体原料的温度抑制到规定温度(例如100℃)以下。根据发明人的验证，可知若包含H2O2的液体原料的温度为100℃以下，则液中的H2O2的浓度稳定，所得到的气化气体的浓度也稳定。此外，本说明书中的“180～210℃”这样的数值范围的表述表示其范围包括下限值及上限值。由此，例如，“180～210℃”表示“180℃以上210℃以下”。对于其他数值范围也是同样的。
以相对于气化器加热器113的加热而液体原料供给部150中的液体原料的温度成为100℃以下的方式，选择隔热部件160的材质、厚度、构造等。在本实施方式中，将热导率为0.1～0.3W/mk的隔热布料用作隔热部件160。此外，作为更具体的实施方式，为了使液体原料供给部150中的液体原料的温度成为100℃以下，期望以由后述的温度传感器119测定的液体原料供给部150的温度成为100℃以下的方式构成隔热部件160。
在本实施方式中也能够将隔热部件160的设于金属块116的上表面的部分置换成其他隔热材料。例如，可以对具有与隔热布料相同的热导率的聚四氟乙烯(PTFE)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)等的树脂板材与隔热部件160的一部分进行置换。另外，也能够使金属块116的一部分成为多孔构造而赋予隔热功能，由此来取代隔热部件160。
在缓冲空间154内的液体原料导入管158的外表面，安装有由热电偶构成的温度传感器119。温度传感器119测定液体原料供给部150的温度、更具体地说液体原料导入管158的温度。通过以测定液体原料导入管158的外表面的温度的方式设置温度传感器119，能够间接地测定在液体原料导入管158通过的液体原料的温度。在本实施方式中，温度传感器119与控制器121连接，通过控制器121监控液体原料的温度。
本实施方式中的气化器100在液体原料导入管158的外表面设置一个温度传感器119，但也可以在其他部位设置温度传感器，也可以设置多个温度传感器。例如，可以在液体原料导入管158的内表面、缓冲空间154的侧面等设置温度传感器。在将温度传感器119设于液体原料导入管158的外表面的情况下，可以像本实施方式那样设于缓冲空间154的内侧，另外，若难以设于缓冲空间154的内侧，则也可以设于其外侧(尤其是液体原料导入管158的上游侧)。
另外，在因从气化器加热器113散放的热的干涉而由温度传感器119测定出的温度超过所期望的温度的情况下，可以基于由温度传感器115、119测定出的温度数据来控制气化器加热器113的温度。该情况下，由温度传感器115、119测定出的温度数据被分别输出到温度操纵控制器106，温度操纵控制器106基于该温度数据来控制气化器加热器113的温度。但是，在利用隔热部件160没有充分抑制从气化器加热器113供给的热对液体原料供给部150的干涉的情况(即，液体原料供给部150相对于气化器加热器113没有被实质热学上隔离的情况)下，不进行基于由温度传感器119测定出的温度数据对气化器加热器113进行的控制。
另外，通过如后述的本发明的第2实施方式那样相对于气化器加热器113另行设置对液体原料供给部150进行加热的加热器，也能够以维持100℃以下的所期望的温度的方式控制液体原料的温度。
(气化容器的双重管构造)
而且在本实施方式中，为了将来自加热器的热更有效地传递到液体原料，而将气化容器111设为双重管构造。从液体原料供给部150供给的液体原料的液滴通过从上部空间112a和构成筒状的气体流路的圆筒状的间隙112b穿过而被加热，从而气化。
在外块110a的金属块116与气化容器111之间，为了防止因金属块116与气化容器111直接接触而导致气化容器111破损，设有具有耐热性的O型环118。
排气口114与气化容器111同样地由石英部件构成。排气口114中，将与处理气体供给管289a连接的连接接口部设为法兰构造，夹着O型环将与处理气体供给管289a连接的连接部密封。
在此，将间隙112b的宽度(筒状的气体流路的宽度)设为0.6mm以上0.8mm以下。以下，基于图4～图6说明其依据。
将在图4的(A)所示的间隙112b流动的气体温度的解析假定为在图4的(B)所示那样的加热后的平行平板间流动的气体的对流的热传递问题，以下述的差分式计算出在加热后的平行平板间流动的气体温度。
[式1]
Figure BDA0002640096960000121
在此，x表示流路的长度方向的坐标，y表示流路的宽度方向的坐标。另外，T表示气体温度，u表示速度成分，α表示温度传导率。
图5的(A)是表示平行平板间的距离为1.0mm的情况下的计算结果的图，图5的(B)是表示平行平板间的距离为0.8mm的情况下的计算结果的图。在两者中，设为流路的长度L为0.15m、将平行平板分别加热到200℃而进行了计算。另外，设为平行平板间的距离以外的其他处理条件相同。图5的纵轴表示气体温度，横轴表示流路的宽度方向的坐标y。
如图5的(A)及图5的(B)所示，确认了在流路的入口附近(x＝0.05m)，与平行平板间的距离为1.0mm的情况相比较，平行平板间的距离为0.8mm的情况下更能够提高流路的中心(y＝0.4mm)处的气体温度。另外，确认了在流路的出口附近(x＝0.10m)也是，与平行平板间的距离为1.0mm的情况相比较，在平行平板间的距离为0.8mm的情况下，更能够提高流路的中心(y＝0.4mm)处的气体温度。即，认为平行平板间的距离越窄则热传递效率越高，气化效率越提高。尤其是，可知通过将平行平板间的距离设为0.8mm以下，在流路的中心也能够充分提高气体温度。
图6是表示使水蒸气以25slm流到间隙112b的情况下的气化室112的压力上升量的计算结果的图。图6的纵轴表示压力上升量，横轴表示流路的宽度。
如图5所示，若将气化室112的流路的宽度(间隙112b的宽度)设得窄，则热传递效率良好，具有导入的液滴(雾滴)的气化稳定的倾向。另一方面，如图6所示，若将流路的宽度设得过窄，则气化室112的压力急剧上升，成为液滴难以气化的状态，因此引发气化不良。具体地说，若流路的宽度为0.5mm以下，则预测压力急剧上升而气化不良。这对于含有的H2O2气体也认为有相同的倾向。根据这些结果，可知为了防止气化不良，需要将流路的宽度设为0.6mm以上。
也就是说，若考虑图5及图6所示的计算结果，则认为在作为流路的宽度的间隙112b的宽度是能够充分提高流路的中心处的气体温的0.8mm以下、且是能够防止因压力上升导致的气化不良的0.6mm以上的情况下，能够提高热传递效率而使气化效率提高，并且减小压力上升量而能够抑制气化不良。
(排气部)
在处理容器203的下方连接有将处理室201内的气体排出的气体排气管231的一端。气体排气管231的另一端经由作为压力调整器的APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)阀255与真空泵246连接。另外，作为压力检测器的压力传感器223设于APC阀255的上游侧。压力传感器223及APC阀255与压力操纵控制器224电连接。压力操纵控制器224构成为，基于由压力传感器223检测出的压力，以处理室201内的压力成为所期望的压力的方式，在所期望的时刻控制APC阀255。
(控制部)
如图7所示，作为控制部(控制机构)的控制器121构成为具备CPU121a、RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线121e与CPU121a进行数据交换。在控制器121上连接有构成为例如触摸面板、显示器等的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置121c内以能够读出的方式保存有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载了后述的基板处理的步骤和条件等的工艺配方等。工艺配方是以使控制器121执行后述的基板处理工序中的各步骤并能够得到规定结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，对该工艺配方和控制程序等进行总称而仅称为程序。另外，将工艺配方也仅称为配方。在本说明书中使用程序这一术语的情况下，存在仅包括配方单方的情况、仅包括控制程序单方的情况、或包含这两方的情况。另外，RAM121b构成为暂时保存由CPU121a读出的程序和数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口121d与上述的LMFC303、MFC601b、602b、阀601a、601d、602a、602d、302、289b、APC阀255、第1加热部207、第1温度传感器263a～第4温度传感器263d、舟皿旋转机构267、压力传感器223、压力操纵控制器224、温度操纵控制器106、气化器加热器113、温度传感器115、119、配管加热器289c等连接。
CPU121a构成为读出并执行来自存储装置121c的控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作指令的输入等而从存储装置121c读出配方。CPU121a构成为以遵照所读出的配方的内容的方式，控制LMFC303对液体原料的流量调整动作、MFC601b、602b对气体的流量调整动作、阀601a、601d、602a、602d、302、289b的开闭动作、APC阀255的开闭调整动作、以及基于第1温度传感器263a～第4温度传感器263d对第1加热部207的温度调整动作、真空泵246的启动及停止、舟皿旋转机构267的旋转速度调节动作、经由温度操纵控制器106对气化器加热器113、配管加热器289c的温度调整动作等。
控制器121能够通过将保存于外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等的磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、闪存等半导体存储器)123的上述程序安装到计算机而构成。存储装置121c和外部存储装置123构成为计算机可读的存储介质。以下，对它们进行总称而仅称为记录介质。在本说明书中，在使用记录介质这一术语的情况下，存在仅包括存储装置121c单方的情况、仅包括外部存储装置123单方的情况、或包括这两方的情况。此外，程序向计算机的提供也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网或专用线路等通信手段来进行。
(2)事前处理工序
在此，使用图8说明对作为基板的晶片200实施后述的改质处理之前实施的事前处理工序。如图8所示，在事前处理工序中，将晶片200搬入到涂布装置(未图示)(基板搬入工序T10)，在涂布装置内对晶片200实施聚硅氮烷涂布工序T20和预烘工序T30。在聚硅氮烷涂布工序T20中，利用涂布装置在晶片200上涂布聚硅氮烷。在预烘工序T30中，通过对晶片200进行加热，从所涂布的聚硅氮烷除去溶剂，形成作为含硅膜的聚硅氮烷涂布膜。然后从涂布装置搬出晶片200(基板搬出工序T40)。
(3)基板处理工序
接着，使用图9说明作为本实施方式的半导体器件的制造工序的一个工序而实施的基板处理工序。该工序由上述基板处理装置10实施。在本实施方式中，作为该基板处理工序的一例，说明进行以下工序(改质工序)，即，使用包含H2O2的气体来作为处理气体，对形成在作为基板的晶片200上的含硅膜改质(氧化)成SiO膜的情况。此外，在以下的说明中，构成基板处理装置的各部分的动作由控制器121控制。
(基板搬入工序(S10))
首先，将晶片200装填到舟皿217，通过舟皿升降机将舟皿217提起并搬入到处理容器203内。在该状态下，处理炉202的作为开口部的炉口被密封盖219密封。
(压力及温度调整工序(S20))
以使处理容器203内成为所期望的压力的方式控制真空泵246而对处理容器203内的气体环境进行真空排气。另外，从供给孔502b向处理容器203供给含氧气体。此时，通过压力传感器223测定处理容器203内的压力，基于该测定出的压力来控制APC阀255的开度。处理容器203内的压力例如被调整成微减压状态(约700hPa～1000hPa)。另外，利用第1加热部207进行加热以使得收容于处理容器203内的晶片200成为所期望的第1温度、例如40℃至100℃。
另外，在加热晶片200的同时，使舟皿旋转机构267工作，开始舟皿217的旋转。此外，舟皿217至少在后述的改质工序(S30)结束之前的期间为始终旋转的状态。
(改质工序(S30))
在晶片200到达规定的第1温度、舟皿217到达所期望的旋转速度后，从液体原料供给系统300向气化器100供给液体原料。即，打开阀302，将利用LMFC303进行了流量控制的液体原料经由液体原料导入口151导入到液体原料供给部150。利用温度传感器119监视供给到液体原料供给部150的液体原料是否为100℃以下(例如80～100℃)。液体原料在从排喷口152喷出之际通过运载气体而雾化，成为微细的液滴的状态(例如雾沫状态)而喷雾到气化容器111内的上部空间112a。气化容器111通过气化器加热器113经由金属块116而被加热到所期望的温度(例如180～210℃)，喷雾后的液体原料的液滴在气化容器111的表面、气化室112中被加热而蒸发，成为气体。气化后的液体原料与运载气体一起作为处理气体(气化气体)被从排气口114向处理气体供给管289a送出。
基于由温度传感器115测定出的温度数据，以不会产生气化不良的方式控制气化器加热器113的温度。这是因为若因气化不良而导致在供给到处理室201内的处理气体中包含液滴状态的液体原料，则改质处理中会产生颗粒的情况等，导致SiO膜的质量降低。具体地说，以不会因气化容器111的一部分或全部的温度低下而液滴没有完全气化的方式、或不会再次液化的方式，控制气化器加热器113以将气化室112的温度保持为规定的温度以上。
另外，打开阀289b，将从气化器100送出的处理气体经由处理气体供给管289a、阀289b、处理气体供给喷管501a、供给孔501b供给到处理室201内。从供给孔501b导入到处理室201内的处理气体被供给到晶片200。处理气体中包含的H2O2气体作为反应气体与晶片200的表面的含硅膜发生氧化反应，由此将该含硅膜改质成SiO膜。
另外，在向处理容器203内供给处理气体的同时，利用真空泵246对处理容器203内进行排气。即，打开APC阀255，将从处理容器203内经由气体排气管231排出的排气气体利用真空泵246而排出。并且在经过规定时间后，关闭阀289b，停止向处理容器203内供给处理气体。另外，再经过规定时间后，关闭APC阀255，停止处理容器203内的排气。
在本实施方式中，作为液体原料而使用双氧水，但并不限于此，作为液体原料也能够使用例如包含臭氧(O3)的液体或水等。但是，在使像本实施方式中使用的包含H2O2那样的、具有随着温度上升而分解急速加剧的特性的化合物的液体原料气化的情况下，本实施方式中的气化器100的使用是尤为合适的。
(干燥工序(S40))
在改质工序(S30)结束后，将晶片200升温至预烘工序T30中所处理的温度以下的规定的第2温度。第2温度是比上述第1温度高的温度，被设定为上述预烘工序T30的温度以下的温度。升温后，保持温度，使晶片200和处理容器203内干燥。
(降温及大气压恢复工序(S50))
在干燥工序(S40)结束后，打开APC阀255，对处理容器203内进行真空排气，由此除去处理容器203内残存的颗粒和杂质。真空排气后，关闭APC阀255，使处理容器203内的压力恢复到大气压。处理容器203内的压力成为大气压、且经过规定时间后，使其降温到例如晶片200的插入温度左右。
(基板搬出工序(S60))
然后，利用舟皿升降机，在将处理完毕的晶片200保持于舟皿217的状态下从处理容器203的下端向处理容器203的外部搬出。然后，将处理完毕的晶片200从舟皿217取出，结束本实施方式的基板处理工序。
＜本发明的第2实施方式＞
接着，基于图10说明本发明的第2实施方式。以下，对于与上述实施方式相同的结构及工序，省略详细的说明。
在本实施方式的基板处理装置中，取代气化器100而使用气化器400。本实施方式的气化器400在液体原料供给部150的周围设有对液体原料供给部150进行加热的作为第2加热器的喷雾加热器162。
气化器400在喷雾加热器162与液体原料供给部150之间，插入有以使得从喷雾加热器162散放的热传导到液体原料供给部150的石英部件而设置的金属块163(第2金属块)。也就是说，金属块163沿着液体供给部150的侧面，以覆盖液体原料供给部150周围的方式设置。金属块163构成为通过喷雾加热器162而被加热，并将热传导到缓冲室154。
另外，在缓冲空间154内的液体原料导入管158的外表面，安装有由热电偶构成的温度传感器119，基于由温度传感器119测定出的温度数据，利用喷雾加热器162加热金属块163。
温度操纵控制器106分别单独控制作为第1加热器的气化器加热器113和作为第2加热器的喷雾加热器162。具体地说，温度操纵控制器106基于由温度传感器119测定出的温度数据，以将液体原料供给部150的温度保持为80℃以上100℃以下的规定温度(例如90℃)的方式控制喷雾加热器162的温度。另外，温度操纵控制器106基于由温度传感器115测定出的温度数据，以气化容器111的温度成为180℃以上210℃以下的方式控制气化器加热器113的温度。
在本实施方式中，通过设置后述的隔热部件165，防止了液体原料供给部150、金属块163及喷雾加热器162受到从外加热器113a散放的热的干涉。因此，能够在气化器加热器113与喷雾加热器162互不产生热干涉的情况下，分别简单地控制液体原料供给部150的温度和气化容器111的温度。即，能够基于由温度传感器115测定出的温度数据来控制气化器加热器113，基于由温度传感器119测定出的温度数据来控制喷雾加热器162。
另外，在本实施方式中，由于控制喷雾加热器162，将液体原料供给部150的温度维持为规定温度，所以能够以使液体原料供给部150中的液体原料中的H2O2的分解速度成为恒定的方式进行管理。即，由于能够将向气化室112供给的液体原料中的H2O2的浓度管理为恒定，所以更容易基于理论值来管理在气化器400生成的气体中的H2O2的浓度。
另外，若向气化室112供给的液体原料的温度过低，则至气化为止的时间变长，有产生气化不良的可能性。在本实施方式中，通过将液体原料供给部150预备加热到80℃以上100℃以下，能够以液体原料供给部150中的H2O2的分解不会急速加剧的方式进行抑制，且能够促进气化室112内的气化。
此外，气化器400由一体的隔热部件160覆盖，在金属块116与金属块163之间，相对于隔热部件160另行设有隔热部件165。也就是说，隔热部件165设在构成第1加热器的外加热器113a与构成第2加热器的喷雾加热器162之间。另外，隔热部件165设在与液体原料供给部150连接的气化容器111的顶壁161与金属块116的上表面之间。
像这样，隔热部件165设于液体原料供给部150的下方，构成为从气化器加热器113经由金属块116散放的热相对于金属块163和液体原料供给部150被隔断。换言之，将液体原料供给部150和气化室112设为分离独立构造，液体原料供给部150与气化室112内的温度干涉降低。
＜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，但本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离其要旨的范围进行各种变更。
在上述实施方式中，例示了对形成有聚硅氮烷膜的晶片200进行处理的例子，但不限于此。例如，对于对形成有包含硅元素、氮元素与氢元素的膜、尤其具有硅氮烷键(－Si－N－)的膜的晶片200进行处理的情况也能够同样地适用本发明。例如，在针对使用了六甲基二硅胺(HMDS)、六甲基环三硅氮烷(HMCTS)、聚碳硅氮烷、聚有机硅氮烷的涂布膜的处理中，也能够使用上述的气化器。
另外，在针对四甲硅烷基胺与氨的等离子体重合膜等的处理中，也能够使用上述的气化器。另外，在针对以CVD法形成的含硅膜、例如使用了甲硅烷气体或三甲硅烷基胺(TSA)气体等硅原料且以CVD法的形成的含硅膜的处理中，也能够使用上述的气化器。作为基于CVD法的含硅膜的形成方法，尤其能够使用流动性CVD法。
另外，在上述实施方式中，对具备纵型处理炉的基板处理装置进行了说明，但不限于此，例如，在枚叶式、具有热壁(Hot Wall)型、冷壁(Cold Wall)型的处理炉的基板处理装置、使处理气体激发来对晶片200进行处理的基板处理装置中也可以适用上述的气化器。
＜实施例＞
以下，说明本发明的实施例。
作为本实施例，使用图10及图11的(A)所示的上述的气化器400，作为比较例，使用图11的(B)所示的气化器500，进行分别将作为液体原料的水(H2O)供给到液体原料供给部150并气化的实验。在气化器500中，没有气化器400中的隔热部件165，不是液体原料供给部150和气化容器111在热学上分离独立的构造。另外，设为处理条件相同。
在图11的(B)所示的气化器500中，在液部温度(液体原料供给部150中的温度)为143℃的情况下，确认出具有最大使20g/分的液体原料气化的能力。另一方面，在图11的(A)所示的气化器400中，在液部温度为89℃的情况下，确认出具有最大同样使20g/分的液体原料气化的能力。
即，在本实施例中，通过在对液体原料供给部150进行加热的喷雾加热器与对气化室112进行加热的气化器加热器113之间设置隔热部件165，能够将液部温度保持为100℃以下，确认出即使液部温度为100℃以下也能够将与超过100℃时同等量的液体原料气化。
附图标记的说明
10 基板处理装置
400 气化器
150 液体原料气体供给部
100、108 气化部
111 气化容器
112 气化室
160、165 隔热部件
200 晶片(基板)

Claims (15)

1.一种气化器，具备：
液体原料供给部，其供给液体原料；
气化容器，其构成在内部将由所述液体原料供给部供给的液体原料气化的气化室；
第1加热器，其对所述气化容器进行加热；和
隔热部件，其设为将从所述第1加热器散放的热相对于所述液体原料供给部隔断。
2.如权利要求1所述的气化器，其中，具备：
第2加热器，其对所述液体原料供给部进行加热；和
控制部，其分别单独控制所述第1加热器的温度和所述第2加热器的温度。
3.如权利要求2所述的气化器，其中，
所述隔热部件设在所述第1加热器与所述第2加热器之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气化器，其中，
所述气化容器构成为，具有筒形状的外侧容器部和设在所述外侧容器部的内侧的柱状的内侧容器部，
所述内侧容器部的外侧壁在与所述外侧容器部的内侧壁之间隔开规定间隙而设置，由此在所述间隙形成供所述液体原料气化的筒状的气体流路，
所述筒状的气体流路的宽度为0.6mm以上0.8mm以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气化器，其中，
所述隔热部件构成为，使得所述液体原料供给部的温度为100℃以下。
6.如权利要求2或3所述的气化器，其中，
所述控制部以使所述液体原料供给部的温度成为80℃以上100℃以下的方式控制所述第2加热器的温度。
7.如权利要求1至6中任一项所述的气化器，其中，
所述液体原料供给部具备将所述液体原料喷出到所述气化室内的排喷口、和将所述液体原料导入至所述排喷口的液体原料供给管。
8.如权利要求7所述的气化器，其中，
所述液体原料供给部具备：设于所述排喷口的附近且以使运载气体向所述气化室内喷出的方式构成的运载气体喷出口、和将运载气体导入至所述运载气体喷出口的运载气体供给管。
9.如权利要求1至8中任一项所述的气化器，其中，
所述气化容器及所述液体原料供给部由石英构成，两者形成为一体。
10.如权利要求1至9中任一项所述的气化器，其中，
在所述第1加热器与所述气化容器之间设有第1金属块，该第1金属块设为被所述第1加热器加热而将热传导到所述气化容器，
所述隔热部件覆盖所述第1金属块的表面的至少一部分，以使得从所述第1金属块散放的热相对于所述液体原料供给部隔断。
11.如权利要求10所述的气化器，其中，
所述气化容器具有筒形状的外侧容器部，所述第1金属块以覆盖所述外侧容器部的外侧面的方式，从下方设至与所述气化容器的连接有所述液体原料供给部的顶壁相同的高度位置，或者从下方设至比所述顶壁低的位置。
12.如权利要求10或11所述的气化器，其中，
在所述第2加热器与所述液体原料供给部之间设有第2金属块，该第2金属块设为被所述第2加热器加热而将热传导到所述液体原料供给部，
所述隔热部件设在所述第1金属块与所述第2金属块之间。
13.如权利要求1至12中任一项所述的气化器，其中，
所述液体原料包含过氧化氢。
14.一种基板处理装置，具备：
处理室，其收容基板；
气化器，其具有供给液体原料的液体原料供给部、构成在内部将由所述液体原料供给部供给的液体原料气化的气化室的气化容器、对所述气化容器进行加热的第1加热器、和设为将从所述第1加热器散放的热相对于所述液体原料供给部隔断的隔热部件；以及
气化气体配管，其将在所述气化器生成的气化气体向所述处理室内供给。
15.一种半导体器件的制造方法，具备：
将基板搬入到处理室内的工序；
向气化容器内供给液体原料的工序，其中所述气化容器构成在内部将由供给液体原料的液体原料供给部供给的液体原料气化的气化室；
利用隔热部件将从对所述气化容器进行加热的第1加热器散放的热相对于所述液体原料供给部隔断、同时利用所述第1加热器对所述气化容器进行加热的工序；和
使供给到被加热后的气化容器内的液体原料气化而生成气化气体、并将气化气体供给到处理室内的工序。
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