CN112530836A - 气化装置、衬底处理装置、清洁方法、半导体器件的制造方法及记录介质 - Google Patents

气化装置、衬底处理装置、清洁方法、半导体器件的制造方法及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气化装置、衬底处理装置、清洁方法、半导体器件的制造方法及记录介质。气化装置具有：原料容器，其贮存液体原料；第1加热部，其浸渍于所述液体原料中、对液体原料进行加热；第2加热部，其对原料容器进行加热；第1温度传感器，其浸渍于所述液体原料中、对液体原料的温度进行测定；第2温度传感器，其浸渍于液体原料中、对液体原料的温度进行测定；和控制部，其构成为基于由第1温度传感器测定的温度对第1加热部进行控制，并且基于由第2温度传感器测定的温度对第2加热部进行控制。

Description

气化装置、衬底处理装置、清洁方法、半导体器件的制造方法 及记录介质
技术领域
本发明涉及气化装置、衬底处理装置、清洁方法、半导体器件的制造方法及记录介质。
背景技术
为了形成半导体器件使用的薄膜，存在向衬底上供给原料气体的情况。另外，为了将与薄膜的形成相伴而在处理室内等堆积的膜除去，存在向处理室内等供给清洁气体以进行气体清洁的情况。为了生成这些原料气体、清洁气体，通常通过气化装置使液体原料(液体气体源)气化(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/037991号小册子
发明内容
发明要解决的课题
在使液体原料气化以生成原料气体、清洁气体等气体的情况下，存在因使液体原料气化而液体原料的温度急剧降低、发生气体流量降低的可能性。
本发明的目的在于提供一种能够使得使液体原料气化而生成的气体的流量稳定的技术。
用于解决课题的手段
根据本发明的一方案，提供下述技术，其具有：
原料容器，其贮存液体原料；
第1加热部，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热；
第2加热部，其对所述原料容器进行加热；
第1温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；
第2温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；和
控制部，其构成为，基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制。
发明效果
能够提供能使得将液体原料气化而生成的气体的流量稳定的技术。
附图说明
图1是本发明一实施方式中优选使用的衬底处理装置的纵型处理炉的概略构成图，是以纵剖视图示出处理炉部分的图。
图2是本发明一实施方式中优选使用的衬底处理装置的纵型处理炉的概略构成图，是以图1的A-A线剖视图示出处理炉部分的图。
图3是本发明一实施方式中优选使用的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是以框图示出控制器的控制系统的图。
图4是以铅直剖面示出本发明一实施方式中优选使用的衬底处理装置具备的气化装置的概略构成的图。
图5是以水平剖面示出本发明一实施方式中优选使用的衬底处理装置具备的气化装置的概略构成的图。
图6是在本发明一实施方式中的晶片上进行成膜的情况下的成膜时序图。
图7是以铅直剖面示出本发明其他实施方式中优选使用的衬底处理装置具备的气化装置的概略构成的图。
图8是以铅直剖面示出本发明其他实施方式中优选使用的衬底处理装置具备的气化装置的概略构成的图。
图9是以铅直剖面示出本发明其他实施方式中优选使用的衬底处理装置具备的气化装置的概略构成的图。
附图标记说明
10…衬底处理装置、121…控制器、200…晶片(衬底)、201…处理室、600…原料容器、610…内部加热器、620…外部加热器、630…第1温度传感器、640…第2温度传感器
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，参照图1～5说明本发明的一实施方式。
(1)处理炉的构成
处理炉202具有作为加热单元(加热机构、加热系统)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于加热器基座而垂直安装。
在加热器207的内侧与加热器207同心圆状地配置有构成反应容器(处理容器)的反应管203。反应管203由耐热性材料(例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等)构成，形成为上端闭塞而下端开口的圆筒形状。在反应管203的下方，与反应管203同心圆状地配置有歧管(入口凸缘)209。歧管209由例如不锈钢(SUS)等金属构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。在歧管209的上端部与反应管203之间设有作为密封构件的O型环220a。歧管209支承于加热器基座，从而反应管203成为垂直安装的状态。在处理容器的筒中空部形成有处理室201。
处理室201构成为能够通过后述的晶舟217将作为衬底的晶片200以水平姿态且以在铅直方向上排列为多层的状态收容。
在处理室201内，以贯通歧管209的侧壁的方式设有喷嘴410、420、430。在喷嘴410、420、430分别连接气体供给管310、320、330。
在气体供给管310、320、330上，从上游侧起依次设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)512、522、523及作为开闭阀的阀314、324、334。在气体供给管310、320、330的阀314、324、334的下游侧分别连接供给非活性气体的气体供给管510、520、530。在气体供给管510、520、530上，从上游侧起依次分别设有作为流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、523及作为开闭阀的阀514、524、534。
喷嘴410、420、430采用L字型的喷嘴构成，其水平部以贯通歧管209的侧壁的方式设置。喷嘴410、420、430的垂直部在形成在反应管203的内壁与晶片200之间的圆环状的空间中，沿着反应管203的内壁而朝向上方(晶片200的排列方向上方)立起(即，以从晶片排列区域的一端侧朝向另一端侧立起的方式)设置。即，喷嘴410、420、430沿着晶片排列区域设置在晶片200排列的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域中。
在喷嘴410、420、430的侧面，以沿着晶片200的排列方向而与排列有晶片200的衬底排列区域对应的方式设有供给气体的气体供给口410a、420a、430a。气体供给口410a、420a、430a朝向反应管203的中心开口。该气体供给口410a、420a、430a从反应管203的下部到上部设有多个，各自具有相同的开口面积，并以相同的开口节距设置。但气体供给口410a、420a、430a不限定于上述方式。例如，也可以从反应管203的下部向上部使得开口面积逐渐增大。由此，能够使从气体供给口410a、420a、430a供给的气体的流量均匀化。
从气体供给管310经由MFC312、阀314、喷嘴410向处理室201供给作为处理气体原料气体(前驱物)。作为原料气体，例如为通过使常温常压下为液体状态的液体原料(液体气体源)气化而生成的气体，使用作为含有金属元素铝(Al)的含金属气体(含Al原料气体、含Al气体)的三甲基铝(Al(CH3)3、简称：TMA)。TMA为有机类原料，是作为配体使烷基与铝键合得到的烷基铝。
在从气体供给管310供给在规定温度下自分解的原料气体的情况下，主要由气体供给管310、MFC312及阀314构成原料气体供给系统。也可以考虑将喷嘴410包含在原料气体供给系统中。也可以将原料气体供给系统称为原料供给系统。在从气体供给管310供给含金属气体的情况下，也可以将原料气体供给系统称为含金属气体供给系统。
在作为含金属气体使用含铝原料的情况下，也可以将含金属气体供给系统称为含铝原料供给系统。在作为含铝原料使用TMA的情况下，也可以将含铝原料供给系统称为TMA供给系统。
在从气体供给管320供给反应气体(反应物)的情况下，主要由气体供给管320、MFC322、阀324构成反应气体供给系统(反应物供给系统)。也可以考虑将喷嘴420包含在反应气体供给系统中。在作为反应气体供给含氧气体(氧化气体、氧化剂)的情况下，也可以将反应气体供给系统称为含氧气体(氧化气体、氧化剂)供给系统。在作为含氧气体使用O3的情况下，也可以将含氧气体供给系统称为O3供给系统。在从喷嘴420流出反应气体的情况下，也可以将喷嘴420称为反应气体喷嘴。
作为处理气体，从气体供给管330经由MFC332、阀334、喷嘴430向处理室201内供给清洁气体(蚀刻气体)。作为清洁气体，例如，使用作为通过使常温常压下为液体状态的液体原料(液体气体源)气化而生成的气体的、选自氯化氢(HCl)、四氯化硅(SiCl4)、亚硫酰氯(SOCl2)、三溴化硼(BBr3)、四溴化硅(SiBr4)及溴(Br2)的组中的一种以上的气体。
主要由气体供给管330、MFC332、阀334构成清洁气体供给系统。也可以考虑将喷嘴430包含在清洁气体供给系统中。
此外，作为从气体供给管510、520、530经由MFC512、522、532、阀514、524、534及喷嘴410、420、430向处理室201供给的非活性气体，例如使用N2气体。
主要由气体供给管510、520、530、MFC512、522、532及阀514、524、534构成非活性气体供给系统。
另一方面，在歧管209的壁面连接作为对处理室201的气氛进行排气的排气流路的排气管231的一端。在排气管231上安装对处理室201的压力进行检测的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为排气阀(压力调节部)的APC(Auto PressureController：自动压力控制器)阀243，在排气管231的端部安装有作为真空排气装置的真空泵246。
APC阀243构成为通过在使真空泵246工作的状态下使阀开闭，从而能够进行处理室201的真空排气及真空排气停止，此外，在使真空泵246工作的状态下，基于通过压力传感器245检测的压力信息对阀开度进行调节，从而能够调节处理室201的压力。主要由排气管231、APC阀243及压力传感器245构成排气系统。也可以考虑将真空泵246包含在排气系统中。排气管231不限于设置在处理管203上的情况，也可以与喷嘴410、420、430同样地设置在歧管209上。
在歧管209的下方设有能够使歧管209的下端开口气密地闭塞的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219由例如SUS等金属形成，并形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设有与歧管209的下端抵接的作为密封构件的O型环220。在处理室201的与密封盖219呈相反的一侧设置有使后述的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219而与晶舟217连接。
密封盖219构成为，通过铅直地设置在处理管203的外部的作为升降机构的晶舟升降机115而在铅直方向上升降。晶舟升降机115构成为能够通过使密封盖219升降而将晶舟217向处理室201内外搬入及搬出。晶舟升降机115构成为将晶舟217即晶片200向处理室201内外搬送的搬送装置(搬送机构)。
作为衬底支承件的晶舟217构成为，将多张例如25～200张晶片200以水平姿态且以使中心相互对齐的状态在垂直方向上排列并以多层支承，即，空开间隔地排列。在晶舟217的顶部设有顶板215。晶舟217及顶板215由例如石英、SiC等耐热性材料构成。在晶舟217的下部即隔热区域，以水平姿态并以多层支承由例如石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218。通过该构成，来自加热器207的热量变得不易向密封盖219侧传递。但本实施方式不限定于上述方式。例如，也可以不在晶舟217的下部设置隔热板218，而设置由石英、SiC等耐热性材料构成的筒状构件形式的隔热筒。
另外，如图2所示，在处理室201中，配置有作为温度检测器的温度传感器263。基于通过温度传感器263检测的温度信息对针对加热器207的通电状况进行调整，从而使得处理室201的温度成为希望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420同样地，沿着处理管203的内壁设置。
如图3所示，作为控制部(控制单元)的控制器121作为具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器单元)121a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线与CPU121a进行数据交换。在控制器121上连接有例如以触摸面板等形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以能够读取的方式保存有对液体原料的温度进行控制的控制程序、对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的半导体器件的制造方法的步骤、条件等的工艺制程等中的至少任一者。工艺制程是以使控制器121执行后述的半导体器件的制造方法中的各工序(各步骤)并能够获得规定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等简单地统称为程序。在本说明书中使用程序这一词语的情况下，存在仅包含工艺制程的情况、仅包含控制程序的情况、或包含工艺制程及控制程序的组合的情况。RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读取的程序、数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口280d与上述的MFC312、322、332、512、522、532、阀314、324、334、344、514、524、534、压力传感器245、APC阀243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115、在后述的气化装置(气化气体供给系统)设置的内部加热器610、外部加热器620、第1温度传感器630、第2温度传感器640、液面检测传感器660等至少任一者连接。
需要说明的是，对内部加热器610和外部加热器620进行控制的控制部(未图示)与对衬底处理装置10进行控制的控制部121也可以独立构成。在独立构成的情况下，对内部加热器610和外部加热器620进行控制的控制部构成气化装置。另外，在独立构成的情况下，对内部加热器610和外部加热器620进行控制的控制部也可以构成为与对衬底处理装置10进行控制的控制部121连接。
关于对内部加热器610和外部加热器620进行控制的控制部，至少连接内部加热器610、外部加热器620、第1温度传感器630、第2温度传感器640、液面检测传感器660中的至少任一者即可。
CPU121a构成为从存储装置121c读取控制程序并执行，并且，对应于从输入输出装置122输入操作命令等而从存储装置121c读取制程等。CPU121a构成为按照所读取的制程的内容，对由MFC312、322、332、512、522、532进行的各种气体的流量调节动作、阀314、324、334、514、524、534的开闭动作、APC阀243的开闭动作及由APC阀243进行的基于压力传感器245的压力调节动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、真空泵246的起动及停止、由旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、由晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、晶片200向晶舟217的收容动作、基于第1温度传感器630的内部加热器610及基于第2温度传感器640的外部加热器620的液体原料的温度调节动作等进行控制。
控制器121能够通过将外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)123中保存的上述程序安装到计算机中而构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机能够读取的记录介质。以下也将其简单地统称为记录介质。在本说明书中，记录介质存在仅包含存储装置121c的情况、仅包含外部存储装置123的情况、或包含以上二者的情况。需要说明的是，向计算机的程序提供也可以不使用外部存储装置123而使用互联网、专用线路等通信机构进行。
(2)气化装置(气化气体供给系统)的构成
接下来，说明贮存液体原料并通过气化来生成清洁气体等处理气体的气化装置。
如图4所示，在原料容器600上，连接有作为处理气体向处理室201内供给清洁气体的气体供给管330和向原料容器600内供给清洁气体的液体原料的液体原料供给管650。
在原料容器600中，作为清洁气体的液体原料，贮存例如SiCl4液，气化得到的清洁气体进入气体供给管330，并经由该气体供给管330、MFC332、阀334向处理室201供给。由此，对附着在处理室201内等的膜进行蚀刻，以对处理室201内进行清洁。
另外，在原料容器600内设有：作为第1加热装置(第1加热部)的内部加热器610(例如电阻加热器)，其浸渍于液体原料中，对液体原料进行加热；第1温度传感器630，其为了对该内部加热器610进行控制而浸渍于液体原料、对液体原料的温度进行测定；第2温度传感器640，其为了对后述的外部加热器620进行控制而浸渍于液体原料、对液体原料的温度进行测定；以及液面检测传感器660，其对液体原料的液面的高度(液面)进行检测。第1温度传感器630及第2温度传感器640分别由例如热电偶(Themocoupe)构成。
在内部加热器610上，连接有电源(未图示)，基于由第1温度传感器630检测到的测定温度对内部加热器610的温度进行调节，以使得液体温度成为规定的温度。更具体来说，例如，从电源向内部加热器610供给的电力的大小由控制器121控制，以使得通过第1温度传感器630测定的温度成为规定的第1温度。
原料容器600由对原料容器600及其内部的液体原料进行加热的作为第2加热装置(第2加热部)的外部加热器(例如衬套加热器)620覆盖。在外部加热器620上，连接有电源，基于由第2温度传感器640得到的测定温度对外部加热器的温度进行调节，以使得液体温度成为规定的温度。更具体来说，例如，由控制器121对向外部加热器620供给的电力的大小进行控制，以使得通过第2温度传感器640测定的温度成为规定的第2温度。
优选规定的第1温度和第2温度均设定为与希望的液体原料的温度相同的相等的值。但考虑原料容器600内的液体原料的温度分布等，也可以针对规定的第1温度和第2温度分别设定不同的值。
另外，液面检测传感器660检测液体原料的液面的高度，在所检测的液面的高度变得低于规定高度的情况下，以停止向内部加热器610及外部加热器620供给电力的方式、或以从液体原料供给管650供给液体原料的方式进行基于控制器121的控制。
说明气化装置的动作的一例。在从原料容器600经由供给管330、MFC332、阀334、喷嘴430a向处理室201供给清洁气体时，使用第1温度传感器630及第2温度传感器640测定原料容器600内的液体原料的温度。在此，当作为气化气体的清洁气体的供给开始时，原料容器600内的液体原料的温度因气化热而急剧下降。因而，基于通过第1温度传感器630测定的液体原料的温度对内部加热器610的温度进行调节，以使得液体原料的温度成为规定的温度，另外，基于通过第2温度传感器640测定的液体原料的温度对外部加热器620的温度进行调节，以使得液体原料的温度成为规定的温度。像这样，能够通过由内部加热器610和外部加热器620进行加热，而在短时间内使在清洁气体供给后急剧下降的液体原料的温度上升至规定的温度。
另外，通过对内部加热器610和外部加热器620单独进行控制，从而液体原料的温度相对于由控制器121进行的控制的响应性变得良好，能够在短时间内使液体原料上升至规定的温度。另外，由于能在短时间内使液体原料上升至规定的温度，因此能够防止在清洁气体供给时由气化热引起的液体原料的温度降低所致的饱和蒸气压下降，能够确保液体原料所需的蒸气压，因此能够防止清洁气体流量降低。
另外，在本实施方式中，如图4所示，第1温度传感器630(更具体来说是第1温度传感器630的温度检测点)及第2温度传感器640(更具体来说是第2温度传感器640的温度检测点)优选分别以位于相同高度的方式配置在原料容器600的底面附近。更具体来说，优选各温度传感器配置在比内部加热器610低的位置。通过像这样配置各温度传感器，从而即使在由于某种原因导致液体原料的液面低于通常运转中的高度的情况下，也能够继续测定液体原料的温度。例如，尽管持续向内部加热器610供电，但在检测到液体原料的温度快速下降的情况下，由于存在液体原料的液面下降至比内部加热器610靠下方的可能性，因此也可以进行停止向内部加热器610供给电力等的控制。
另外，如图5所示，优选第1温度传感器630在水平方向上配置在尽可能远离作为加热源的内部加热器610及外部加热器620的位置。通过将第1温度传感器630配置在远离加热源的位置，从而能够测定原料容器600内的液体原料中温度相对较低的部分的温度，并基于其测定的温度对内部加热器610进行控制，从而能够进行加热以使得液体原料整体成为希望的温度以上。在本实施方式中，将第1温度传感器630配置在与内部加热器610间的距离和与外部加热器620间的距离相等的位置。另外，第2温度传感器640也同样地，优选在水平方向上配置在尽可能远离作为加热源的内部加热器610及外部加热器620的位置。在本实施方式中，将第2温度传感器640配置在与内部加热器610间的距离和与外部加热器620间的距离相等的位置。
需要说明的是，在本实施方式中，说明了为了生成清洁气体而使用本气化装置的例子，但也可以将本气化装置用作用于生成清洁气体以外的作为处理气体的原料气体、反应气体的气化装置。
(2)衬底处理工序
接下来，作为本实施方式的半导体器件(Device)的制造工序的一工序，说明使用上述基板处理装置10在衬底上形成膜来制造半导体器件(Device)的方法的一例。在以下的说明中，构成衬底处理装置10的各部分的动作由控制器280控制。
需要说明的是，在本说明书中使用“晶片”这一词语的情况下，存在表示“晶片本身”的情况和表示“晶片与在其表面形成的规定的层、膜等的层叠体(集合体)”的情况(即，包含在表面形成的规定的层、膜等而称为晶片的情况)。另外，在本说明书中使用“晶片的表面”这一词语的情况下，存在表示“晶片本身的表面(露出面)”的情况和表示“在晶片上形成的规定的层、膜等的表面、即作为层叠体的晶片的最外表面”的情况。需要说明的是，在本说明书中使用“衬底”这一词语的情况也与“晶片”使用这一词语的情况含义相同。
(A)成膜工序
使用图6说明使用衬底处理装置10在晶片200上形成膜的时序。在本实施方式中，以规定温度对以装载有多个晶片200的状态收容有晶片的处理室201进行加热。并且，进行规定次数(n次)从喷嘴410的供给孔410a作为原料气体向处理室201供给TMA气体的原料气体供给工序，和从喷嘴420的供给孔420a向处理室201供给反应气体的反应气体供给工序。由此，在晶片200上作为含有Al及O的膜而形成氧化铝膜(AlO膜)。
(晶片搬入)
将多张晶片200搬入处理室201内。具体来说，若多张晶片200装填在晶舟217中，则如图1所示，支承有多张晶片200的晶舟217被晶舟升降机115提起而向处理室201内搬入。在该状态下，密封盖219成为借助O型环220而使歧管209的下端开口闭塞的状态。
(压力调节及温度调节)
通过真空泵246进行真空排气，以使处理室201内成为希望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测定的压力信息对APC阀231a进行反馈控制(压力调节)。真空泵246至少在直到针对晶片200的处理完成的期间始终维持工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使得处理室201内成为希望的温度。由加热器207进行的处理室201内的加热至少在直到针对晶片200的处理完成的期间持续进行。
此外，晶舟217及晶片200在旋转机构267的作用下旋转。由旋转机构267进行的晶舟217及晶片200的旋转至少在直到针对晶片200的处理完成的期间持续进行。
然后，将原料气体供给步骤(第1气体供给步骤)、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤(第2气体供给步骤)、残留气体除去步骤依次执行规定次数。
(原料气体供给步骤)
将阀314打开，使原料气体(TMA气体)流入气体供给管310。TMA气体由MFC312进行流量调节，并从喷嘴410的气体供给孔410a向处理室201内供给。与此同时，将阀514打开，使载气(N2气体)流入气体供给管510内。载气由MFC512进行流量调节，与原料气体一起从喷嘴410的供给孔410a向处理室201内供给并从排气管231排气。此外，为了防止原料气体向喷嘴420的侵入(防止回流)，将阀524打开，使载气流入气体供给管520内。载气经由气体供给管520、喷嘴420向处理室201供给并从排气管231排气。
此时，适当地对APC阀243进行调节，使处理室201的压力成为例如1～1000Pa、优选1～100Pa、更加优选10～50Pa的范围内的压力。需要说明的是，在本说明书中，作为数值的范围，例如在记为1～1000Pa的情况下，表示1Pa以上且1000Pa以下。即，数值的范围内包含1Pa及1000Pa。不仅是压力，流量、时间、温度等本说明书中记载的全部数值均相同。
由MFC312控制的TMA气体的供给流量设为例如10～2000sccm、优选50～1000sccm、更加优选100～500sccm的范围内的流量。
由MFC512控制的载气的供给流量设为例如1～30slm的范围内的流量。将原料气体向晶片200供给的时间设为例如1～60秒、优选1～20秒、更加优选2～15秒的范围内。
加热器207以晶片200的温度成为例如200～600℃、优选350℃～550℃、更加优选400～550℃的范围内的方式进行加热。
在前述条件下向处理室201供给TMA气体，从而在晶片200的最外表面上形成含Al层。含Al层除了Al之外可以含有C及H。含Al层通过TMA物理吸附于晶片200的最外表面、TMA的一部分分解得到的物质化学吸附于晶片200的最外表面、TMA热分解以使Al堆积于晶片200的最外表面等而形成。即，含Al层既可以是TMA、TMA的一部分分解得到的吸附层(物理吸附层、化学吸附层)，也可以是Al堆积层(Al层)。
(残留气体除去步骤)
在形成含Al层后，将阀314关闭，停止TMA气体的供给。此时，APC阀243保持打开状态，通过真空泵246对处理室201进行真空排气，将残留在处理室201中的未反应或参与含Al层形成后的原料气体从处理室201排除。在阀514、524打开的状态下维持向处理室201的载气供给。
(反应气体供给步骤)
在将处理室201的残留气体除去后，将阀324打开，使反应气体(O3气体)流入气体供给管320内。反应气体由MFC322进行流量调节，从喷嘴420的供给孔420a向处理室201内的晶片200供给并从排气管231排气。即，晶片200暴露在反应气体中。
此时，将阀524打开，使载气流入气体供给管520内。载气由MFC522进行流量调节，与反应气体一起被向处理室201内供给，并从排气管231排气。此时，为了防止反应气体侵入喷嘴410内(防止回流)，将阀514打开，使载气流入气体供给管510内。载气经由气体供给管510、喷嘴410向处理室201内供给，并从排气管231排气。
此时，适当地对APC阀243进行调节，使处理室201的压力为例如1～1000Pa的范围内的压力。由MFC322控制的反应气体的供给流量为例如5～40slm、优选5～30slm、更加优选10～20slm的范围内的流量。向晶片200供给反应气体的时间为例如1～60秒范围内。其他处理条件设为与前述的原料气体供给步骤相同的处理条件。
此时流入处理室201的气体仅为反应气体和非活性气体(N2气体)。反应气体与在原料气体供给步骤中在晶片200上形成的含Al层的至少一部分反应。含Al层被氧化，作为金属氧化层形成含有Al和O的氧化铝层(AlO层)。即含Al层被改性为AlO层。
(残留气体除去步骤)
在形成AlO层后，将阀324关闭，停止反应气体的供给。然后，通过与原料气体供给工序后的残留气体除去步骤相同的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应或参与AlO层形成后的反应气体、反应副生成物从处理室201内排除。
使依次执行以上说明的原料气体供给步骤、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤、残留气体除去步骤的循环进行预先规定的次数(1次以上)。像这样，通过批处理(多次执行多个步骤)而在晶片200上形成AlO膜。
需要说明的是，批处理是指将依次执行原料气体供给步骤、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤、残留气体除去步骤的循环进行预先规定的次数，以在晶片200上形成AlO膜的处理。并且，通过1个批次在晶片200上形成AlO膜。
(后吹扫及大气压恢复)
从各气体供给管510、520、530向处理室201内供给N2气体，并从排气管231排气。N2气体作为吹扫气体发挥作用，由此，使用非活性气体对处理室201内进行吹扫，将残留在处理室201内的气体、副生成物从处理室201内除去(后吹扫)。然后，将处理室201内的气氛置换为非活性气体(非活性气体置换)，使处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
(晶片搬出)
然后，通过晶舟升降机115使密封盖219下降，以使得歧管209的下端开口。然后，处理完成的晶片200以被支承在晶舟217上的状态被从反应管203的下端向反应管203的外部搬出。然后，处理完成的晶片200被从晶舟217取出。
(B)蚀刻(清洁)工序
接下来，说明对附着在处理室201内等的膜进行蚀刻的工序。
(晶舟搬入)
在未装填晶片200的状态下，将晶舟217搬入处理室201内。晶舟217被晶舟升降机115提起而被搬入处理室201内。在该状态下，密封盖219成为借助O型环220使歧管209的下端开口闭塞的状态。
(压力调节及温度调节)
通过真空泵246进行真空排气，以使得处理室201内成为希望的压力。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，并基于该测定到的压力信息对APC阀231a进行反馈控制(压力调节)。真空泵246至少在直到蚀刻处理完成的期间始终维持工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使得处理室201内成为希望的温度。由加热器207进行的处理室201内的加热至少在直到蚀刻处理完成的期间持续进行。
(蚀刻(清洁)步骤)
执行对附着在处理室201内等的膜进行蚀刻以对处理室201内进行清洁的步骤。
在本步骤中，在原料容器600中，液体原料SiCl4被预先加热至规定的温度(例如100℃)。通过将阀334打开而在原料容器600内生成SiCl4的气化气体，将所生成的SiCl4气体作为清洁气体(蚀刻气体)而使之流入气体供给管330内。SiCl4气体由MFC332进行流量调节，从喷嘴430的气体供给孔430a向处理室201内供给并从排气管231排气。与此同时，将阀534打开，使N2气体等非活性气体流入气体供给管530内。从气体供给管530内流过的N2气体由MFC532进行流量调节，与SiCl4气体一起被向处理室201内供给并从排气管231排气。需要说明的是，此时，为了防止SiCl4气体侵入喷嘴410、420内而将阀514、524打开，使N2气体流入气体供给管510、520内。N2气体经由气体供给管310、320、喷嘴410、420向处理室201内供给并从排气管231排气。
通过SiCl4气体的供给，从而附着在处理室201内的AlO膜的至少一部分与SiCl4气体反应而被从处理室201除去。
此时，通过控制器121控制加热器207，将处理室201内加热至例如200～800℃、优选400～650℃的范围内的规定温度，以使SiCl4气体活化。另外，此时，将APC阀231a关闭或以不影响处理的程度实质上将其关闭，以将SiCl4气体封入处理室201内。并且，维持处理室201内的压力为第1压力，例如1～40000Pa、优选10000～30000Pa、更加优选20000～30000Pa的范围内的规定压力。由MFC332控制的SiCl4气体的供给流量设为例如0.1～10slm、优选3～5slm的范围内的流量。向处理室201供给SiCl4气体的时间(SiCl4气体供给时间)设为例如60～600秒范围内的时间。
(残留气体除去步骤)
在以规定时间向处理室201供给SiCl4气体后，将阀334关闭，停止SiCl4气体的供给。将APC阀231a关闭或以不影响处理的程度将其实质上关闭的情况下将APC阀231a打开。然后，通过与TMA气体供给步骤的残留气体除去步骤相同的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应或参与AlO层除去后的SiCl4气体从处理室201内排除。
(表面氧化步骤)
将阀324打开，使O3气体流入气体供给管320内。O3气体由MFC322进行流量调节，从喷嘴420的气体供给孔420a向处理室201内供给并从排气管231排气。与此同时将阀524打开，使N2气体等非活性气体流入气体供给管520内。从气体供给管520内流过的N2气体由MFC522进行流量调节，与O3气体一起向处理室201内供给并从排气管231排气。需要说明的是，此时，为了防止O3气体侵入喷嘴410、430内，将阀514、534打开，使N2气体流入气体供给管510、530。N2气体经由气体供给管310、330、喷嘴410、430向处理室201内供给并从排气管231排气。
在使O3气体流动时，适当地调节APC阀231a而将处理室201内的压力设为例如50～1330Pa的范围内的压力。由MFC235b、235c控制的O3气体的供给流量设为例如5～40slm范围内的流量。使处理室201内壁等暴露在O3气体中的时间、即气体供给时间(照射时间)设为例如10～600秒范围内的时间。此时的加热器单元207的温度设为与步骤S101相同的温度。
通过O3气体的供给而对处理室201内壁、晶舟217等的表面进行氧化。另外，对在蚀刻步骤中生成的副生成物进行再氧化。例如，AlClx的Al-Cl键合被切断而以Cl2的形式除去，然后再氧化为AlO。进而，AlO膜中残留的有机物与O3气体反应，被从处理室201除去。例如，残留在AlO膜中的碳(C)与O3气体反应而成为COx，被从处理室201除去。此时，膜的最外表面存在COx脱离后的碳缺陷，且存在Al-O及Al-Al的弱键合平衡状态。该状态被认为是适合于蚀刻的表面平衡状态。
(残留气体除去步骤)
在以规定时间供给O3气体后，将阀324关闭，停止O3气体的供给。然后，通过与TMA气体供给步骤的残留气体除去步骤相同的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应或与AlO膜反应后的O3气体从处理室201内排除。
(实施规定次数)
通过进行1次以上(规定次数(m次)的依次进行上述步骤的循环，从而将附着在处理室201内的AlO膜除去。优选上述循环重复多次。
在上述实施方式中，作为欲要蚀刻的高介电常数氧化膜例示了AlO膜，但不限于此，例如，也同样地能够应用于作为高介电常数氧化物使用ZrOy、HfOy、HfSixOy、HfAlxOy、ZrSiOy、ZrAlOy、TixOy、TaxOy(x及y为大于0的整数或小数。)的情况。即，也能够应用于氧化锆膜、氧化铪膜、氧化钛膜、氧化钽膜及这些膜的复合膜。
另外，在上述实施方式中，作为原料气体例示了作为有机类Al原料的TMA，但不限于此，也能够应用从其他液体原料得到的气体。例如，也能够应用从四(乙基甲基氨基)铪(Hf[N(CH3)CH2CH3]4、TEMAH)等有机类Hf原料、三(二甲氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3、TDMAS)等有机类Si原料、四(二甲氨基)钛(Ti[N(CH3)2]4、TDMAT)等有机类Ti原料、五(二甲氨基)钽(Ta(N(CH3)2)5、PDMAT)等有机类Ta原料等液体原料得到的气体
另外，在上述实施方式中，示出了在成膜工序中使用O3气体的例子，但不限于此，只要是含氧气体，也能够应用其他原料。例如，也能够应用O2、O2等离子体、H2O、H2O2、N2O等。
另外，在上述实施方式中，作为在表面氧化步骤中使用的氧化气体例示了O3，但不限于此，只要是含氧气体且为含有能够与蚀刻气体中含有的卤元素反应的元素的气体，则也可以使用其他气体。例如，也可以使用H2O、H2O2等。
以上各种薄膜的形成使用的工艺制程(记载有处理步骤、处理条件等的程序)优选根据衬底处理、清洁处理等内容(待形成的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理步骤、处理条件等)分别单独准备(准备多个)。然后，在开始进行衬底处理、清洁处理等时，优选根据衬底处理、清洁处理等的内容从多个工艺制程、清洁制程等中适当选择合适的工艺制程、清洁制程等。具体来说，优选将根据衬底处理、清洁处理等内容而单独准备的多个工艺制程、清洁制程等，经由电信线路、记录有相应的工艺制程、清洁制程等的记录介质(外部存储装置123)预先保存(安装)到衬底处理装置具备的存储装置121c内。另外，在开始进行衬底处理时，优选衬底处理装置所具备的CPU121a根据衬底处理的内容，从存储装置121c内保存的多个工艺制程、清洁制程等中适当选择合适的工艺制程、清洁制程等。通过以这种方式构成，从而能够由1台衬底处理装置通用且再现性良好地形成多种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。另外，能够减轻操作者的操作负担(处理步骤、处理条件等的输入负担等)，能够在避免操作失误的同时迅速开始衬底处理。
另外，本发明通过例如对现有的衬底处理装置的工艺制程、清洁制程等进行变更也能够实现。在对工艺制程、清洁制程等进行变更的情况下，将本发明的工艺制程、清洁制程等经由电信线路、记录有相应工艺制程、清洁制程等的记录介质安装到现有的衬底处理装置中，另外，也可以对现有的衬底处理装置的输入输出装置进行操作，将其工艺制程、清洁制程等自身变更为本发明的工艺制程、清洁制程等。
＜本发明的其他实施方式1＞
在上述实施方式的气化装置中，如图4所示，第1温度传感器630及第2温度传感器640以位于相同高度的方式分别配置在原料容器600的底面附近。但是，如图7所示，第1温度传感器630′及第2温度传感器640′也可以以分别位于相互不同的高度的方式配置。具体来说，第1温度传感器630′配置在由于液体原料的气化而热量被局部大量带走的液面附近，第2温度传感器640′能够与上述实施方式同样地，配置在原料容器600的底面附近。(因此，第1温度传感器630′配置在与第2温度传感器640′相比的上方。)
希望第1温度传感器630′配置在尽可能靠近液面的位置，但由于液面因气化装置的运转而变化，因此优选配置为至少比内部加热器610靠上方。需要说明的是，在本实施方式中，内部加热器610以始终位于与液体原料的液面相比靠下方的方式(内部加热器610整体浸渍在液体原料中的方式)配置。优选由控制器121控制液面的高度，以使得内部加热器610始终位于与液体原料的液面相比靠下方。
通过像这样配置第1温度传感器630′，从而能够使由于气化而温度局部降低的液体原料的液面附近的温度在内部加热器610的作用下快速(响应性良好地)恢复至希望的温度。
需要说明的是，希望第1温度传感器630′始终位于液面下(即、始终浸渍在液体原料中)。因此，液面虽然由于液体原料的气化、补充而变化，但希望第1温度传感器630′配置在比液面的高度的运转范围靠下方的位置。例如，控制器121能够监视由液面检测传感器660检测的液面位置，并且对液体原料向原料容器600内的供给进行控制，以使得液面的高度成为设定在比第1温度传感器630′靠上方的规定的运转范围内。另外，例如，也可以是，控制器121在检测到液面变得低于该规定的运转范围时，控制输入输出装置122并通过画面显示、发出警报等向操作者等进行报知，另外，也可以停止向内部加热器610及外部加热器620供给电力。因此，至少第1温度传感器630′的高度位置始终位于与该规定的运转范围相比靠下方的方式运转。
＜本发明的其他实施方式2＞
在上述实施方式的气化装置中，将用于对内部加热器610进行控制的第1温度传感器630和用于对外部加热器620进行控制的第2温度传感器640分别单独设置。但是，如图8所示，也可以基于由作为一个共用的温度传感器的第3温度传感器670测定的温度来分别控制内部加热器610和外部加热器620。更具体来说，控制器121也可以以使得由第3温度传感器670测定的温度成为规定的温度的方式控制内部加热器610和外部加热器620这二者。根据本实施方式，能够通过比上述实施方式简单的构成来以使得液体原料的温度成为规定的值的方式进行控制。
另外，作为另一其他实施方式，如图9所示，可以进一步设置用于检测加热异常的第4温度传感器680。控制器121在由第4温度传感器680测定的温度超过规定的阈值的情况下，停止向内部加热器610和外部加热器620供给电力。通过像这样设置第4温度传感器680，从而即使第3温度传感器670发生异常而发生了液体原料被内部加热器610和外部加热器620过度加热的状况，也能够安全地使内部加热器610和外部加热器620停止。因此，能够防止发生液体原料的过度加热、加热器的破损等。

Claims (17)

1.气化装置，其具有：
原料容器，其贮存液体原料；
第1加热部，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热；
第2加热部，其对所述原料容器进行加热；
第1温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；
第2温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；和
控制部，其构成为基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制。
2.根据权利要求1所述的气化装置，其中，所述控制部构成为对所述第1加热部进行控制以使得由所述第1温度传感器测定的温度成为规定的第1温度，并且对所述第2加热部进行控制以使得由所述第2温度传感器测定的温度成为规定的第2温度。
3.根据权利要求2所述的气化装置，其中，所述第1温度与所述第2温度相等。
4.根据权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器及所述第2温度传感器以位于相同高度的方式配置在所述原料容器的底面附近。
5.根据权利要求4所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器及所述第2温度传感器配置在比所述第1加热部低的位置。
6.根据权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器配置在与所述第1加热部间的距离和与所述第2加热部间的距离相等的位置。
7.根据权利要求1或6所述的气化装置，其中，所述第2温度传感器配置在与所述第1加热部间的距离和与所述第2加热部间的距离相等的位置。
8.根据权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器及所述第2温度传感器各自配置在相互不同的高度。
9.根据权利要求8所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器配置在比所述第2温度传感器高的位置。
10.根据权利要求8或9所述的气化装置，其中，所述第1温度传感器配置在比所述第1加热部高的位置。
11.根据权利要求10所述的气化装置，其中，所述第2温度传感器配置在比所述第1加热部低的位置。
12.根据权利要求1所述的气化装置，其还具备对所述原料容器内的液体原料的液面的高度进行检测的液面检测传感器，
在检测到由所述液面检测传感器检测到的液面的位置变得低于设定在比所述第1温度传感器靠上方的规定的液面范围时，所述控制部使由所述第1加热部及所述第2加热部进行的加热停止。
13.根据权利要求1所述的气化装置，其还具备对所述原料容器内的液体原料的液面的高度进行检测的液面检测传感器，
在检测到由所述液面检测传感器检测到的液面的位置变得低于设定在比所述第1温度传感器靠上方的规定的液面范围时，所述控制部对输入输出装置进行控制以进行报知。
14.衬底处理装置，其具有：
处理室，其对衬底进行处理；
气化装置，其具备：贮存液体原料的原料容器，浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热的第1加热部，对所述原料容器进行加热的第2加热部，浸渍于所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定的第1温度传感器，和浸渍于所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定的第2温度传感器；
控制部，其构成为基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制；和
气体供给系统，其向所述处理室供给由所述气化装置将所述液体原料气化而得的气体。
15.清洁方法，其具有下述工序：
使用气化装置将液体原料气化的工序，所述气化装置具备：原料容器，其贮存液体原料；第1加热部，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热；第2加热部，其对所述原料容器进行加热；第1温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；和第2温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定，在将所述液体原料气化的工序中，基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制，从而将所述液体原料气化；和
向进行针对衬底的处理的处理室内供给通过将所述液体原料气化而得的气体，从而对处理室内进行清洁的工序。
16.半导体器件的制造方法，其具有下述工序：
向处理室内搬入衬底的工序；
在所述处理室内对所述衬底进行处理的工序；和
使用气化装置将液体原料气化的工序，所述气化装置具备：原料容器，其贮存液体原料；第1加热部，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热；第2加热部，其对所述原料容器进行加热；第1温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；和第2温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定，在将所述液体原料气化的工序中，基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制，从而将所述液体原料气化；和
向所述处理室内供给通过将所述液体原料气化而得的气体，从而对处理室内进行清洁的工序。
17.计算机能够读取的记录介质，其记录有通过计算机使衬底处理装置执行下述步骤的程序：
向衬底处理装置的处理室内搬入衬底的步骤；
在所述处理室内对所述衬底进行处理的步骤；和
使用气化装置将液体原料气化的步骤，所述气化装置具备：原料容器，其贮存液体原料；第1加热部，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料进行加热；第2加热部，其对所述原料容器进行加热；第1温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定；和第2温度传感器，其浸渍于贮存在所述原料容器的所述液体原料中、对所述液体原料的温度进行测定，在将所述液体原料气化的步骤中，基于由所述第1温度传感器测定的温度对所述第1加热部进行控制，并且基于由所述第2温度传感器测定的温度对所述第2加热部进行控制，从而将所述液体原料气化；和
向所述处理室内供给通过将所述液体原料气化而得的气体，从而对处理室内进行清洁的步骤。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004323894A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Sekisui Chem Co Ltd ガス供給安定化器、気相成長装置および気相成長方法
US20130340678A1 (en) * 2012-06-25 2013-12-26 Tokyo Electron Limited Gas supply apparatus and film forming apparatus
JP2015185824A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社日立国際電気 状態検出装置、基板処理装置、状態検出方法及び半導体装置の製造方法
CN107924840A (zh) * 2015-09-30 2018-04-17 株式会社日立国际电气 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
US20180204720A1 (en) * 2015-09-29 2018-07-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004323894A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Sekisui Chem Co Ltd ガス供給安定化器、気相成長装置および気相成長方法
US20130340678A1 (en) * 2012-06-25 2013-12-26 Tokyo Electron Limited Gas supply apparatus and film forming apparatus
JP2015185824A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社日立国際電気 状態検出装置、基板処理装置、状態検出方法及び半導体装置の製造方法
US20180204720A1 (en) * 2015-09-29 2018-07-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus
CN107924840A (zh) * 2015-09-30 2018-04-17 株式会社日立国际电气 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质

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