CN114250453A - 基板处理装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基板处理装置以及半导体装置的制造方法，能够提高基板的面内膜厚均匀性以及各基板之间的膜厚均匀性。具有：对以液体供给的原料进行气化而生成原料气体的气化器(91)；蓄积从气化器取出的原料气体的容器、即第一容器(95A)、第二容器(95B)；设置于连接气化器和容器的配管(47a)且控制向容器供给的原料气体的流量的流量控制器(100)；设置于配管且开闭配管的流路的第一阀(93A、93B)；设置于容器的下游且放出由容器蓄积的原料气体的第二阀(97A、97B)；设置于第二阀的下游且供给原料气体的处理室(2)；以交替地反复原料气体从气化器向容器的蓄积与从容器向处理室的放出的方式控制的控制部。
Description
技术领域
本发明涉及基板处理装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
以往，作为基板处理装置的一例已知制造半导体装置的半导体制造装置。另外，作为半导体制造装置的一例已知专利文献1那样的在上下方向上多级地保持多个基板(以下，也称为“晶圆”)的状态下进行处理的纵式装置。
在该纵式装置中，例如，作为在上下方向上多级地保持多个晶圆的基板保持部的舟皿在保持了晶圆的状态下被搬入反应管内的处理室。并且，例如，通过向反应管内喷射或充满成膜用化学气体、控制反应管内温度且以预定的温度处理晶圆而进行在晶圆的表面上形成预定的膜的基板处理。作为成膜用化学气体例如有原料气体、反应气体以及承载气体等。另外，在成膜处理中，例如为了相对于在表面上具有槽等台阶的晶圆提高阶梯覆盖(台阶覆盖性)，进行在表面吸附原料气体的瞬时供给。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2020-004957号公报
近年来，伴随半导体设备的微细化，单一的基板的面内膜厚均匀性以及各基板间的膜厚均匀性的要求变高了。可是，由于一直以来无法准确地控制从气化器向容器输送的原料气体的流量，因此从容器向处理室供给的瞬时(瞬时流)的流速变动，难以适当地保持基板的面内膜厚均匀性。
发明内容
本发明是鉴于上述问题的内容，其目的在于提供一种能够提高基板的面内膜厚均匀性以及各基板间的膜厚均匀性的技术。
根据本发明的一方案所提供的技术具有：对以液体供给的原料进行气化而生成原料气体的气化器；蓄积从气化器取出的原料气体的容器；设置于连接气化器和容器的配管且控制向容器供给的原料气体的流量的流量控制器；设置于配管且开闭配管的流路的第一阀；设置于容器的下游且放出由容器蓄积的原料气体的第二阀；设置于第二阀的下游且供给原料气体的处理室；以交替地反复原料气体从上述气化器向容器的蓄积与从容器向上述处理室的放出的方式控制第一阀和第二阀的控制部。
本发明的效果如下。
根据本发明能够提高基板的面内膜厚均匀性以及各基板间的膜厚均匀性。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的纵式处理炉的概略结构的纵剖视图。
图2是图1中的A-A线概略横剖视图。
图3是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的一部分的概略图。
图4是表示本发明的一实施方式的质量流控制器的概略结构的图。
图5是本发明的一实施方式的基板处理装置的控制器的概略结构图，是用方框图表示控制器的控制系统的图。
图6是本发明的一实施方式的基板处理工序的流程图。
图7是表示本发明的一实施方式的基板处理工序中的气体供给时刻的图。
图8是伴随时间的推移说明本发明的一实施方式的第一容器以及第二容器中的各自的原料气体的蓄积量的变化的图表。
图中：2—处理室，47a—配管，56—第一喷嘴，91—气化器，95A—第一容器，95B—第二容器，93A、93B—第一阀，97A、97B—第二阀，100—质量流控制器，111—控制部。
具体实施方式
＜基板处理装置的结构＞
图1、图2是表示使用于作为实施本发明的处理装置的一例的基板处理装置的纵式处理炉29的图。首先，通过图1说明适用本发明的基板处理装置的动作的概略。并且，在以下的说明中所使用的附图均是示意的图，附图所示的各要素的尺寸关系、各要素的比例等未必与现实的结构一致。另外，即使在多个附图相互之间，各要素的尺寸关系、各要素的比例等也未必一致。
若向作为保持工具的舟皿32移载并装填预定张数的作为被处理体的晶圆31，则通过舟皿升降机使舟皿32上升，舟皿32被搬入处理炉29内部。在舟皿32被完全搬入的状态下，处理炉29被密封盖35气密地密封。在被气密地密封的处理炉29内，按照所选择的处理配方，加热晶圆31且向处理炉29内供给处理气体，从排气管66通过未图示的排气装置排出处理室2的空气、且对晶圆31进行处理。
其次，通过图1、图2关于处理炉29进行说明。在作为加热装置(加热机构)的加热器42的内侧设置有反应管1，在反应管1的下端通过作为气密部件的O型圈连续设置例如由不锈钢等形成的集合管44，集合管44的下端开口部(炉口部)通过作为盖体的密封盖35经由作为气密部件的O型圈18进行密封，至少通过反应管1、集合管44以及密封盖35划分处理室2。
在密封盖35上通过舟皿支撑座45竖立设置舟皿32，舟皿支撑座45成为保持舟皿32的保持体。
设置有向处理室2供给多种、这里为两种处理气体的作为供给路径的两根气体供给管(第一气体供给管47、第二气体供给管48)。
在第一气体供给管47上从上游依次设置有原料单元71、气化器91、作为液体的流量控制装置(流量控制机构)的第一质量流控制器(以后，也称为MFC)100。第一MFC100相当于本发明的“流量控制器”。在第一MFC100的下游侧，在第一气体供给管47的供给管47a上并列地连接有两根配管。在两根配管上分别设置有作为开闭阀的第一阀93A、93B与第二阀97A、97B。另外，在第一阀93A、93B与第二阀97A、97B之间设置有第一容器95A以及第二容器95B。在本实施方式中，一个第一MFC100相对于第一容器95A以及第二容器95B共通地使用。
尤其在作为气体供给阀的第二阀97A、97B的下游侧，供给承载气体的第一承载气体供给管53合流。在第一承载气体供给管53上从上游依次设置有承载气体源72、作为流量控制装置(流量控制机构)的第二MFC54、及作为开闭阀的阀55。另外，在第一气体供给管47的前端部，沿反应管1的内壁从下部至上部设置有第一喷嘴56，在第一喷嘴56的侧面设置有供给气体的第一气体供给孔57。第一气体供给孔57从下部至上部以等间距设置，分别具有相同的开口面积。并且，从承载气体源72供给的作为惰性气体的承载气体(例如，氮气)通过阀77由供给配管76可向原料单元71与第一MFC100之间的供给管47a供给而构成。
在本实施方式的说明中，将第一气体供给管47中的、从原料单元71至第一容器95A以及第二容器95B之间的配管作为供给管47a。另外，将第一气体供给管47中的、从第一容器95A以及第二容器95B至第一喷嘴56之间的配管作为供给管47b。供给管47b具有供给管47a的流路截面积以上的流路截面积。供给管47b的从第一容器95A至第一喷嘴56的长度以及电导优选分别与从第二容器95B至第一喷嘴56的长度以及电导相等。
在此，将第一气体供给管47、气化器91、第一MFC100、第一阀93A、93B、第一容器95A、第二容器95B以及第二阀97A、97B统称为第一气体供给部(第一气体供给线)。另外，也可以包含第一喷嘴56而为第一气体供给部。而且，也可以在第一气体供给部中包含第一承载气体供给管53、第二MFC54、阀55。而且，可以在第一气体供给部中包含原料单元71、承载气体源72。
在第二气体供给管48上从上游方向依次设置有反应气体源73、作为流量控制装置(流量控制机构)的第三MFC58、作为开闭阀的阀59，供给承载气体的第二承载气体供给管61在阀59的下游侧合流。在第二承载气体供给管61上从上游依次设置由承载气体源74、作为流量控制装置(流量控制机构)的第四MFC62、及作为开闭阀的阀63。在第二气体供给管48的前端部上与第一喷嘴56平行地设置有第二喷嘴64，在第二喷嘴64的侧面设置有作为供给气体的供给孔的第二气体供给孔65。第二气体供给孔65从下部至上部以等间距设置，分别具有相同的开口面积。
在此，将第二气体供给管48、第三MFC58、阀59、第二喷嘴64统称为第二气体供给部(第二气体供给线)。而且，可以在第二气体供给部中包含第二承载气体供给管61、第四MFC62、阀63。而且，可以在第二气体供给部中包含反应气体源73、承载气体源74。
从原料单元71供给的液体原料通过气化器91、第一MFC100、第一阀93A、93B、第一容器95A、第二容器95B以及第二阀97A、97B与第一承载气体供给管53合流，再次通过第一喷嘴56向处理室2内供给。并且，在液体原料向处理室2内供给时，作为在气化器91中气化的状态的原料气体而供给。另外，从反应气体源73供给的反应气体通过第三MFC58、阀59与第二承载气体供给管61合流，再次通过第二喷嘴64向处理室2供给。并且，供给配管76与阀77在从第一气体供给部中清除原料气体时使用。
处理室2通过排除气体的排气管66连接于作为排气装置(排气机构)的真空泵68，进行真空排气。而且，作为压力调整阀的阀67是开闭阀而可进行处理室2的真空排气以及停止真空排气，还可调节阀开度而调整压力的开闭阀。
在密封盖35上设置有舟皿旋转机构69，舟皿旋转机构69为了提高处理的均匀性而使舟皿32旋转。
其次，关于作为本实施方式的管理对象的第一气体供给线的各结构，参照图3以及图4而具体地说明。并且，图3是将用于供给原料气体的供给管47a的主要部分放大了的图。
(气化器)
气化器91加热以液体供给的原料并进行气化而生成原料气体。作为原料，例如能够使用一氯硅烷(SiH3Cl，简称：MCS)气体、二氯硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体，三氯硅烷(SiHCl3，简称：TCS)气体、四氯硅烷(SiHCl4，简称：STC)气体、六氯乙硅烷(Si2Cl6，简称：HCDS)气体、八氯三硅烷(Si3Cl8，简称：OCTS)气体等的氯硅烷类气体。另外，作为原料气体也能够使用如四氟硅烷(SiF4)气体、二氟硅烷(SiH2F2)气体等的氟硅烷类气体、四溴硅烷(SiBr4)气体、二溴硅烷(SiH2Br2)气体等的溴硅烷类气体、四碘硅烷(SiI4)气体、二碘硅烷(SiH2I2)气体等的碘硅烷类气体。另外，作为原料气体也能够使用如四(二甲氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]4，简称4DMAS)气体、三(二甲氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H，简称3DMAS)气体、二(二乙氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2，简称BDEAS)气体、二(域丁氨基)硅烷(SiH2[NH(C4H9)2]2，简称BTBAS)气体等的氨基硅烷类气体。另外，作为原料气体也能够使用如四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4，简称：TEOS)气体等的有机类硅烷原料气体。作为原料气体能够使用这其中一个以上的气体。即，也包含通过加压、冷却以液体储存的原料。另外，在本实施方式中，气化器91相对于第一容器95A以及第二容器95B不供给承载气体，只供给原料气体。
(容器)
第一容器95A以及第二容器95B具有实质相等的容积，蓄积从气化器91取出的原料气体。在本实施方式中，并列地设置第一容器95A与第二容器95B的两个容器，交替地使用两个容器进行原料气体的蓄积以及放出。
并且，在本发明中，容器的个数并不限于两个，可以是三个以上，能够任意地设定。另外，在容器为三个以上的情况下，那些容积实质上相等，原料气体的蓄积以及放出巡回地使用三个以上的容器进行。即，在本发明的“交替”中包含巡回地使用三个以上的容器的情况。
(第一阀、第二阀)
第一阀93A、93B以及第二阀97A、97B设置于配管(供给管47a)，开闭配管的流路。第一阀93A、93B分别设置于第一容器95A以及第二容器95B的上游。通过第一阀93A、93B的开闭动作控制向第一容器95A以及第二容器95B的原料气体的蓄积。另外，第二阀97A、97B分别设置于第一容器95A以及第二容器95B的下游。通过第二阀97A、97B的开闭动作控制在第一容器95A以及第二容器95B中蓄积的原料气体向处理室2的放出。
(第一MFC)
如图4所示，第一MFC100具有前置过滤器101、控制阀102、第一压力传感器103、温度传感器105、节流孔107、第二压力传感器109、控制部111。并且，省略图示，第一MFC100在控制阀102的后级上设置有开闭配管的流路的开闭阀。
在控制部111上连接第一压力传感器103、温度传感器105以及第二压力传感器109。另外，在控制部111上连接开闭阀、第一阀93A、93B以及第二阀97A、97B。另外，控制部111连接于后述的控制器41(参照图5)。控制部111以将向下游侧流动的原料气体的流量控制为预定值且交替地反复原料气体向第一容器95A以及第二容器95B的蓄积与从第一容器95A以及第二容器95B的放出的方式进行控制。并且，控制部111与控制器41可以不是单独的，而是一体地实现。
本实施方式的第一MFC100是利用节流孔内的阻塞流动的压力控制方式，以相对于气化器91的压力变动可将向第一容器95A以及第二容器95B的原料气体流量保持为恒定的方式构成。另外，以各个容器内的压力维持满足第一MFC100内的节流孔内的阻塞流动条件的压力值的方式控制第一容器95A以及第二容器95B中的原料气体的蓄积时间与瞬时周期。
具体的说，在将来自节流孔上游侧的气化器91的原料气体的供给压力作为P1、将节流孔下游侧的容器内的压力作为P2时，压力P2维持为满足“P1≥2P2”的节流孔内的阻塞流动条件式的压力值。
如图5所示，基板处理装置具有控制各部分的动作的控制器41。
在图5中表示控制器41的概略。作为控制部(控制机构)的控制器41作为具备CPU(Central Processing Unit)41a、RAM(Random Access Memory)41b、存储装置41c、I/O端口41d的计算机而构成。RAM41b、存储装置41c、I/O端口41d以可通过内部母线41e与CPU41a进行数据交换的方式构成。可在控制器41中连接如作为触控面板等构成的输入输出装置411、外部存储装置412而构成。而且，在上位装置75中设置通过因特网连接的接收部413。接收部413可从上位装置75中接收其他装置的信息。
存储装置41c例如由快闪存储器、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置41c内可读出地存储控制基板处理装置的动作的控制程序、记载后述的基板处理的顺序、条件等的工艺配方、修正配方等。并且，工艺配方、修正配方是以在控制器41中执行在基板处理模式中执行的基板处理工序、特性确认工序中的各顺序并能够得到预定结果的方式进行组合的配方，作为程序而发挥功能。并且，在本说明书中使用程序这样词语的情况下存在仅包含工艺配方、修正配方的情况、仅包含控制程序自身的情况、或包含其两者的情况。另外，作为能暂时性地保持通过CPU41a读出的程序、数据等的存储区域(工作区域)而构成。
I/O端口41d连接于升降部件、加热器、质量流控制器、阀等。
作为控制部的控制器41进行基板处理装置所具备的MFC的流量调整、阀的开闭动作、加热器的温度调整、真空泵的起动以及停止、舟皿旋转机构的旋转速度调节、舟皿升降机构的升降动作控制、压力计80的动作控制等。
作为本实施方式的管理对象的第一气体供给线的第一阀93A、93B以及第二阀97A、97B连接于控制器41。控制器41相当于本发明的“控制部”，以交替地反复原料气体向第一容器95A以及第二容器95B的蓄积、从第一容器95A以及第二容器95B的放出的方式控制第一阀93A、93B与第二阀97A、97B。
并且，控制器41并不限于作为专用计算机而构成的情况，可以作为通用的计算机而构成。例如，通过准备存储上述程序的外部存储装置(例如，USB内存、内存卡等的半导体内存等)412，使用该外部存储装置412而在通用的计算机中编写程序等，能够构成本实施方式的控制器41。并且，用于向计算机供给程序的方式并不限于通过外部存储装置412供给的情况。例如，可以使用因特网、专用电线等的通信方式，不通过外部存储装置412供给程序。并且，存储装置41c、外部存储装置412作为计算机可读取的存储介质而构成。以下，将这些统一地简称为存储介质。并且，在本说明书中使用存储介质这样的词语的情况下具有仅包含存储装置41c自身的情况、仅包含外部存储装置412自身的情况、或包含两者的情况。
＜基板处理方法＞
其次，关于处理基板的示例进行说明。这里，作为半导体设备的制造工序的一例，说明通过交替地向处理室供给气源(原料)与反应体(反应气体)而进行膜处理的循环处理。在本实施方式中，说明作为气源的一例使用Si原料气体，作为反应体使用含氮气体，在基板上形成氮化硅膜(Si3N4膜，以下也称为SiN膜)的示例。
在本实施方式中的成膜处理中，通过以预定次数(一次以上)进行非同时地进行对处理室2的晶圆31供给原料气体的工序(成膜工序1：图6中的步骤S3)、从处理室2去除原料气体(剩余气体)的清洗工序(成膜工序2：图6中的步骤S4)、对处理室2的晶圆31供给含氮气体的工序(成膜工序3：图6中的步骤S5)、从处理室2中去除含氮气体(剩余气体)的清洗工序(成膜工序4：图6中的步骤S6)的循环，在晶圆31上形成SiN膜。
首先，如上述向舟皿32中装填晶圆31，搬入处理室2(图6中的步骤S1)。此时，如图1记载，第一容器95A以及第二容器95B连接于原料单元71。在向处理室2中搬入舟皿32之后，调整处理室2内的压力以及温度(图6中的步骤S2)。其次，依次执行成膜工序1～4的四个步骤。以下，详细地说明各步骤。
(成膜工序1)
在成膜工序1中，如图7所示，首先，通过间隙性地进行瞬间(比较短时间)放出原料气体的瞬间供给动作，在晶圆31的表面上吸附原料气体。具体的说，在第一气体供给线中，在打开第一容器95A的上游侧的第一阀93A、关闭下游侧的第二阀97A的状态下，通过第一MFC100向第一容器95A供给在气化器91中气化的原料气体。此时，向第一容器95A供给的原料气体蓄积量在图8中的0sec～1sec之间用实现的斜线表示。并且，在该期间，第二容器95B的上游侧的第一阀93B关闭，向第二容器95B的原料气体的供给停止。
在此，在本实施方式中，在使用第一容器95A的瞬时供给时，以能蓄积瞬时所需最低量以上的原料气体的方式决定原料气体的蓄积时间。具体的说，原料气体向第一容器95A的蓄积时间如图8所示约为1秒。另外，蓄积时的流量用标准气体换算流量换算为3s1m，以约40～50cc/sec的范围内的恒定流量进行设定。原料气体的蓄积时间设定为为了进行到原料气体以恒定的流量成为预定的蓄积量为止所需要的时间以上。
若在第一容器95A内蓄积预定量的原料气体，则关闭上游侧的第一阀93A、打开下游侧的第二阀97A，从第一容器95A中放出原料气体，向处理室2中瞬时供给原料气体。该瞬时供给在图8中的1sec时用实线的纵线示例。蓄积于第一容器95A的原料气体通过第一喷嘴56以比向第一容器95A的蓄积时间短的时间向已被减压的处理室2内喷出，向处理室2中瞬时供给。从第一容器95A的原料气体的放出瞬间性地完成，放出之后，第一容器95A内的原料气体的蓄积量大致为零(0)。
另外，通过与关闭第一阀93A或从第一容器95A的原料气体的放出结束时大致同时，打开并列配置的第二容器95B的上游侧的第一阀93B且关闭下游侧的第二阀97B，向第二容器95B供给原料气体。此时，向第二容器95B供给的原料气体蓄积量在图8中的1sec～2sec之间用虚线的斜线示例。并且，在该期间，第一容器95A的上游侧的第一阀93A关闭，向第一容器95A的原料气体的供给停止。
使用第二容器95B的瞬时供给时也与第一容器95A的情况相同，以能蓄积瞬时所需最低量以上的原料气体的方式决定原料气体的蓄积时间。原料气体向第二容器95B的蓄积时间如图8所示，约为1秒时间。另外，蓄积时的流量用标准气体换算流量换算为3s1m，用约40～50cc/sec的范围内的恒定流量设定。原料气体的蓄积时间与第一容器95A的情况相同，设定为为了进行到原料气体以恒定的流量成为预定的蓄积量为止所需要的时间。
若在第二容器95B内蓄积预定量的原料气体，则关闭上游侧的第一阀93B、打开下游侧的第二阀97B，从第二容器95B中放出原料气体，向处理室2中瞬时供给原料气体。蓄积于第二容器95B中的原料气体通过第一喷嘴56以比向第二容器95B的蓄积时间短的时间向已被减压的处理室2内喷出，向处理室2瞬时供给。来自第二容器95B的原料气体的放出瞬间地结束，第二容器95B内的原料气体的蓄积量大致为零(0)。
以下，通过第一容器95A与第二容器95B交替地反复同样的动作，原料气体反复瞬时供给。在本实施方式中，瞬时周期约为1秒，在各自的瞬时供给中放出约50cc的原料气体。在本实施方式中，通过在反复第一容器95A以及第二容器95B中的原料气体的蓄积(填充)与放出的同时，交替地使用第一容器95A与第二容器95B，在放出时可瞬时性地供给大流量气体。该大流量气体在晶圆31表面上实现促进与槽内空间的气体交换的特定的流速以上的流速。因高流速瞬时供给的反复带来的结果，在数秒单位的短时间内能够使原料气体遍及至包含槽等的内部的晶圆31表面中的各个角落。此时的晶圆31表面中的流速依存于气体的蓄积量(压力)、容器的容积、供给管47b、第一气体供给孔57的形状以及大小，由于这些基本不会变动，因此只要蓄积量相同，则能实现每次相同的脉冲波形的流速。另外，瞬时供给由于每次从相同的第一喷嘴56进行，因此，只要瞬时周期为恒定或瞬时不久之前的处理室2内压力足够低，便在处理室2内形成相同的气流。
并且，从各容器中的放出并不限于蓄积结束不久之后进行，只要是蓄积结束至下一次开始之前的时间内能在任意的时机进行。例如，通过将从第一容器95A的放出延迟至下一次蓄积开始不久之前，能够进行实质上与从第二容器95B的放出连续的瞬时供给、或也能够在同一时刻进行从各容器的放出。
(成膜工序2)
在成膜工序2中，关闭第一气体供给管47的第二阀97A、97B以及第一承载气体供给管53的阀55，停止原料气体与承载气体的供给。气体排气管66的阀67保持打开，通过真空泵68将处理炉29排气至20Pa以下，从处理室2内排出剩余的原料气体。或者，若此时向处理炉29中供给作为惰性气体如承载气体使用的氮气，则还能提高排除剩余原料气体的效果。
(成膜工序3)
在成膜工序3中，使含氮气体与承载气体流动。首先，将设置于第二气体供给管48的阀59、设置于第二承载气体供给管61的阀63均打开，将从第二气体供给管48通过第三MFC58进行流量调整后的含氮气体、从第二承载气体供给管61通过第三MFC62进行流量调整后的承载气体混合，从第二喷嘴64的第二气体供给孔65向处理室2内供给且从气体排气管66中排出。通过含氮气体的供给，晶圆31的下地膜上的包含Si的膜与含氮气体反应，在晶圆31上形成SiN膜。
(成膜工序4)
在成膜工序4中，在形成膜之后，关闭阀59以及阀63，通过真空泵68对处理室2内进行真空排气，将有助于成膜之后剩余的含氮气体排除。或者，此时向处理室2内供给作为惰性气体如承载气体使用的氮气，进一步提高从处理室2中排除剩余的含氮气体的效果。
并且，将上述成膜工序1～4定义为一个循环，在图6中的步骤S7中，通过实施预定次数的成膜工序1～4的循环，能够在晶圆31上形成预定膜厚的SiN膜。在本实施方式中，成膜工序1～4反复多次。
在上述成膜处理结束之后，在图6中的步骤S8中，将处理室2内的压力恢复为常压(大气压)。具体的说，例如向处理室2内供给、排出氮气等的惰性气体。由此，用惰性气体清洗处理室2内，从处理室2内清除残留于处理室2内的气体等(清除惰性气体)。然后，处理室2内的环境气体置换为惰性气体(置换惰性气体)，处理室2内的压力恢复为常压(大气压)。并且，在图6中的步骤S9中，如果从处理室2中搬出晶圆31(基板)，则本实施方式的基板处理结束。
(作用效果)
在本实施方式中，由于向第一容器95A以及第二容器95B蓄积的原料气体的流量通过第一MFC100控制为预定值，因此，能够在第一容器95A以及第二容器95B中蓄积正确量的原料气体。因此，即使原料气体向处理室反复供给，在各量之间也难以产生不均，容易将各量保持为恒定。因此，由于会提高形成在基板表面上的膜的阶梯覆盖以及再现性，因此能够提高基板的面内膜厚均匀性以及各基板之间的膜厚均匀性。尤其即使是蒸气压低的气体，在可正确且提高瞬时供给流速而放出的方面也是有利的。
另外，在本实施方式中，由于使用两个容器，因此，在一容器放出后、用于下一次放出的填充期间可大致全部地放出蓄积于另一容器的原料气体。即，在交替地使用两个容器的瞬时供给中，由于不等待完成放出地持续向任一个容器提供气化器91所气化的气体，因此最大限度地利用气化器91的能力。使容器为空即实质性地与处理室2内为相同压力与气化器的连续工作有助于防止在气体中生成颗粒等。如此，相比较于仅使用1个容器的情况，能够稳定地进行原料气体的蓄积以及放出。并且，通过扩大气化器91内的气化容器的容量、将控制阀的数量从1个增加至2个、实现流路的节流孔107的大口径化，也能够实现瞬时供给的更大的流量化。
另外，在本实施方式中，原料气体的蓄积时间由为了进行到以恒定的流量成为预定的蓄积量为止所需要的时间决定。因此，能够更适合地控制原料气体向第一容器95A以及第二容器95B的蓄积、及从第一容器95A以及第二容器95B的放出，能够确保晶圆31的品质。
另外，在本实施方式中，由于通过第一喷嘴56向使原料气体减压了的处理室2内喷出，因此能够进行提高基板的面内膜厚均匀性以及各基板之间的膜厚均匀性的瞬时供给。
另外，在本实施方式中，由于一个第一MFC100相对于两个容器共通使用，因此不需要准备多个第一MFC100，能够使结构简化。
另外，在本实施方式中，在瞬时供给中，向第一容器95A以及第二容器95B中仅供给原料气体，不供给反应气体。通过不混入反应气体、仅使用原料气体的瞬时供给，能够顺利地执行向晶圆31表面的原料气体的吸附。
另外，在本实施方式中，由于通过压力控制式的第一MFC100相对于气化器91的压力变动而能容易地将向第一容器95A以及第二容器95B的原料气体的流量保持为恒定，能够更准确地控制原料气体的流量。
另外，在本实施方式中，由于能维持满足第一MFC100内的节流孔107内的阻塞流动条件的压力值，因此能够使用于得到预定的蓄积量的第一容器95A以及第二容器95B中的原料气体的蓄积时间与瞬时周期更稳定。
(其他实施方式)
以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述各实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可进行多种变更。
例如，在本实施方式中，例示在基板处理装置中设置1个气化器91和1个质量流控制器(第一MFC100)的情况，但在本发明中，并不限于此。省略图示，但可以与N个容器对应地并列配置N个(N为2以上)的气化器与多个质量流控制器。另外，本发明的控制部可以构成为通过控制多个气化器与多个质量流控制器的连动动作而确保为了在瞬时周期的N倍时间内向容器中蓄积一个瞬时所需要的原料气体的量而必要的原料气体的量的。通过并列配置的多个气化器与多个质量流控制器的连动动作而能够实现更顺畅的瞬时供给。
另外，例如，在上述各实施方式中，作为基板处理装置进行的成膜处理，举例说明作为气源(液体原料)使用原料气体、作为反应剂(反应气体)使用含氮气体并通过交替地供给那些气体而在晶圆31上形成SiN膜的情况，但本发明并不限于此。
作为含氮气体，能够使用一氧化二氮(N2O)气体、一氧化氮(NO)气体、二氧化氮(NO2)气体、氨气(NH3)等中的一个以上。
另外，作为反应剂并不限于含氮气体，可以使用与气源反应进行膜处理的气体而形成其他种类的薄膜。而且，可以使用三种以上的处理气体而进行成膜处理。
另外，例如，在上述的各实施方式中，作为基板处理装置进行的处理举例说明半导体装置中的成膜处理，但本发明并不限于此。本发明的技术可以应用于将形成具有高纵横比的(即，深度大于宽度)的模型的被处理体暴露于气化的气体中而进行的全部处理。即，除了成膜处理以外，可以是形成氧化膜、氮化膜的处理、形成包含金属的膜的处理。本技术也可适当地用于对具有100倍以上的纵横比的被处理体实现90％以上的阶梯覆盖。另外，不论基板处理的具体内容，不仅是成膜处理，也可使用于退火处理、氧化处理、氮化处理、扩散处理、光刻处理等的其他基板处理。
而且，本发明除了基板处理装置还能够适用于如退火处理装置、氧化处理装置、氮化处理装置、曝光装置、涂敷装置、干燥装置、加热装置、利用等离子的处理装置等的其他基板处理装置。另外，本发明可以混合应用于这些装置。
另外，在本实施方式中，关于半导体制造工艺进行说明，本发明并不限于此。例如，对于液晶设备的制造工序、太阳能电池的制造工序、发光设备的制造工序、玻璃基板的处理工序、陶瓷基板的处理工序、导电性基板的处理工序等的基板处理也能够适用本发明。
另外，可将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，还可在某实施方式的结构中追加其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式的结构的一部分也可进行其他结构的追加、删除、置换。
另外，在上述实施方式中，关于作为惰性气体使用氮气的示例进行说明，但并不限于此，可以使用氩气、氦气、氖气、氙气等稀有气体。但是，在该情况下需要准备稀有气体源。另外，需要构成为将该稀有气源连接于第一气体供给管47、可导入稀有气体。
＜本发明的优选方案＞
以下，关于本发明的优选方案进行附记。
＜附记1＞
根据一方案，提供一种基板处理装置，具有：
对以液体供给的原料进行气化而生成原料气体的气化器；
蓄积从上述气化器取出的上述原料气体的容器；
设置于连接上述气化器和上述容器的配管且控制向上述容器供给的上述原料气体的流量的流量控制器；
设置于上述配管且开闭上述配管的流路的第一阀；
设置于上述容器的下游并放出由上述容器蓄积的上述原料气体的第二阀；
设置于上述第二阀的下游且供给上述原料气体的处理室；以及
以交替地反复从上述原料气体的上述气化器向上述容器的蓄积与从上述容器向上述处理室的放出的方式控制上述第一阀和上述第二阀的控制部。
＜附记2＞
根据附记1所述的基板处理装置，优选
上述容器为多个，
交替地使用多个上述容器进行上述原料气体的蓄积以及放出。
＜附记3＞
根据附记1或2所述的基板处理装置，优选
上述流量控制器是质量流控制器，
上述原料气体向上述容器的蓄积时间由为了上述原料气体以恒定的流量进行至成为预定的蓄积量所需的时间决定。
＜附记4＞
根据附记1所述的基板处理装置，优选
还具备设置于上述处理室内且向减压了的上述处理室内喷出从上述第二阀放出的上述原料气体的喷嘴，
通过上述喷嘴以比向上述容器的蓄积时间短的时间向上述处理室瞬时供给蓄积于上述容器的上述原料气体。
＜附记5＞
根据附记2所述的基板处理装置，优选
一个上述质量流控制器相对于多个上述容器共通使用。
＜附记6＞
根据附记2所述的基板处理装置，优选
并列配置多个上述气化器和多个上述质量流控制器，
上述控制部通过多个上述气化器与多个上述质量流控制器的连动动作确保为了在瞬时周期内向上述容器蓄积一瞬时所需要的上述原料气体的量而需要的上述原料气体的流量。
＜附记7＞
根据附记2所述的基板处理装置，优选
上述气化器以不使用承载气体的方式向上述容器仅供给上述原料气体。
＜附记8＞
根据附记2所述的基板处理装置，优选
上述质量流控制器是利用节流孔内的阻塞流动的压力控制方式，
以相对于上述气化器的压力变动能够将向上述容器的上述原料气体的流量保持为恒定的方式构成。
＜附记9＞
根据附记8所述的基板处理装置，优选
以上述容器内的压力维持满足上述质量流控制器内的节流孔内的阻塞流动条件的压力值的方式控制上述容器中的上述原料气体的蓄积时间和瞬时周期。
＜附记10＞
根据其他方案，提供一种半导体装置的具有下述工序：
在气化器中对以液体供给的原料进行气化并生成原料气体的工序；
在将设置于连接上述气化器和容器的配管的第一阀打开且通过设置于上述配管的流量控制器控制向上述容器供给的上述原料气体的流量，在上述容器中蓄积上述原料气体的工序；
将设置于上述容器的下游的第二阀打开且向设置于上述第二阀的下游的处理室供给上述原料气体的工序；以及
以交替地反复上述原料气体从上述气化器向上述容器的蓄积和从上述容器向上述处理室的放出的方式控制上述第一阀和上述第二阀的工序。
Claims (16)
1.一种基板处理装置，其特征在于，
具有：
对以液体供给的原料进行气化而生成原料气体的气化器；
蓄积从上述气化器取出的上述原料气体的容器；
设置于连接上述气化器和上述容器的配管且控制向上述容器供给的上述原料气体的流量的流量控制器；
设置于上述配管且开闭上述配管的流路的第一阀；
设置于上述容器的下游且放出由上述容器蓄积的上述原料气体的第二阀；
设置于上述第二阀的下游且供给上述原料气体的处理室；以及
以交替地反复上述原料气体从上述气化器向上述容器的蓄积与从上述容器向上述处理室的放出的方式控制上述第一阀和上述第二阀的控制部。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述容器为多个，还与多个上述容器对应地设置有多个上述第一阀和上述第二阀，
交替或巡回地使用多个上述容器进行上述原料气体的蓄积以及放出。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述流量控制器为质量流控制器，
上述原料气体向上述容器的蓄积时间由为了进行到上述原料气体以恒定的流量成为预定的蓄积量为止所需要的时间决定。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备设置于上述处理室内且向减压了的上述处理室内喷出从上述第二阀放出的上述原料气体的喷嘴，
通过上述喷嘴以比向上述容器的蓄积时间短的时间向上述处理室瞬时供给蓄积于上述容器的上述原料气体。
5.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
一个上述质量流控制器相对于多个上述容器共通使用。
6.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
并列配置N个上述气化器和N个上述质量流控制器，其中，N为2以上的整数，
上述控制部通过多个上述气化器与多个上述质量流控制器的连动动作确保为了在放出周期的N倍时间内向上述容器蓄积一次放出所需要的上述原料气体的量而需要的上述原料气体的流量。
7.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述气化器以不使用承载气体的方式向上述容器仅供给上述原料气体。
8.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
上述喷嘴以不使用承载气体的方式向上述处理室仅放出上述原料气体。
9.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述控制部构成为，能够在从向上述容器的蓄积的结束到下一次蓄积的开始期间的任意的时机设定向上述处理室的放出。
10.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述处理室内收纳100倍以上的纵横比的晶圆，将上述晶圆暴露在上述原料气体中进行处理。
11.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
连接上述气化器和上述容器的上述配管具有连接上述容器和上述喷嘴的配管的流路截面积以上的流路截面积。
12.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备喷嘴，该喷嘴设置于上述处理室内，连接于多个上述第二阀，并向减压了的上述处理室内喷出从多个上述容器交替地放出的上述原料气体，
上述喷嘴使分别蓄积于多个上述容器的上述原料气体的流动形成为在上述处理室内实质上相同。
13.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述质量流控制器是利用节流孔内的阻塞流动的压力控制方式，
以相对于上述气化器的压力变动能够将向上述容器的上述原料气体的流量保持为恒定的方式构成。
14.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
以上述容器内的压力维持满足上述质量流控制器内的节流孔内的阻塞流动条件的压力值的方式控制上述容器中的上述原料气体的蓄积时间和瞬时周期。
15.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，
具有下述工序：
在气化器中对以液体供给的原料进行气化且生成原料气体的工序；
将设置于连接上述气化器和容器的配管的第一阀打开且通过设置于上述配管的流量控制器控制向上述容器供给的上述原料气体的流量，在上述容器中蓄积上述原料气体的工序；
将设置于上述容器的下游的第二阀打开且向设置于上述第二阀的下游的处理室供给上述原料气体的工序；以及
以交替地反复上述原料气体从上述气化器向上述容器的蓄积与从上述容器向上述处理室的放出的方式控制上述第一阀和上述第二阀的工序。
16.一种介质，其特征在于，
存储有在半导体装置的计算机中执行下述顺序的程序：
在气化器中对以液体供给的原料进行气化且生成原料气体的顺序；
将设置于连接上述气化器和容器的配管的第一阀打开且通过设置于上述配管的流量控制器控制向上述容器供给的上述原料气体的流量，在上述容器中蓄积上述原料气体的顺序；
将设置于上述容器的下游的第二阀打开且向设置于上述第二阀的下游的处理室供给上述原料气体的顺序；以及
以交替地反复上述原料气体从上述气化器向上述容器的蓄积与从上述容器向上述处理室的放出的方式控制上述第一阀和上述第二阀的顺序。
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