CN114277357A - 气化系统、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

本发明提供一种气化系统、基板处理装置以及半导体装置的制造方法，在生成气化气体时抑制残渣堆积，并提高气化效率。该气化系统具备：气化室，其具有一端部和另一端部；第一流体供给部，其在另一端部与气化室连接，且朝向一端部供给混合有第一载气和液体原料的混合流体；以及第二流体供给部，其在一端部与气化室连接，且构成为在从一端部供给第二载气时，使第二流体供给部供给的第二载气沿着气化室的内壁流动。

Description

气化系统、基板处理装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本公开涉及一种气化系统、基板处理装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
作为在半导体装置的制造工序中使用的基板处理装置，例如构成为：使用液体原料作为处理气体的原料，使该液体原料气化生成气化气体(原料气体)，将生成的气化气体作为处理气体供给至处理室，从而对处理室内的基板进行处理(例如，参照专利文献1)。
在生成气化气体时，如果液体原料的气化不充分，则存在残渣残留并堆积于进行气化的气化器(气化室)的担忧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/010125号
发明内容
发明所要解决的课题
本公开提供一种能够抑制残渣堆积，实现气化效率的提高的技术。
用于解决课题的方案
根据本公开的一方案，提供一种技术，其具备：气化室，其具有一端部和另一端部；第一流体供给部，其在上述另一端部与上述气化室连接，且朝向上述一端部供给混合有第一载气和液体原料的混合流体；以及第二流体供给部，其在上述一端部与上述气化室连接，且构成为在从上述一端部供给第二载气时，使上述第二载气沿着上述气化室的内壁流动。
发明效果
根据本公开，能够抑制残渣堆积，实现气化效率的提高。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式的基板处理装置的处理炉的纵剖视图。
图2是表示本公开的一实施方式的基板处理装置的气体供给系统的概略结构图。
图3是说明本公开的一实施方式的基板处理装置的控制部的概略结构图。
图4是说明利用本公开的一实施方式的基板处理装置在基板形成膜的工艺的流程图。
图5是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的概略结构图。
图6是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第一流体供给部的构成要素的第一说明图。
图7是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第一流体供给部的构成要素的第二说明图。
图8是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第一流体供给部的构成要素的第三说明图。
图9是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第一流体供给部的构成要素的第四说明图。
图10是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第二流体供给部的构成要素的说明图。
图11是表示本公开的一实施方式的基板处理装置使用的气化器的第一流体供给部的构成要素的第五说明图。
图中：
56—气化器，63—液体原料，65—气化室，88—第一载气，105—第二载气，A—第一流体供给部，B—第二流体供给部。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的一实施方式进行说明。此外，在以下的说明中使用的图均为示意性的图，图中所示的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等未必与现实一致。另外，在多个图彼此之间，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也未必一致。
(1)基板处理装置的结构
首先，对本公开的一实施方式的基板处理装置的结构进行说明。
在此，作为基板处理装置的一例，对在半导体装置的制造工序的一工序中使用的基板处理装置且作为一次对多张基板进行成膜处理等的分批式的纵型装置的基板处理装置进行说明。
本实施方式的基板处理装置构成为具备处理炉1。
图1是表示处理炉1的结构例的纵剖视图。
处理炉1具有以中心线垂直的方式纵向配置且由箱体(未图示)固定地支撑的作为反应管的纵型的处理管2。处理管2具有内管3和外管4。内管3及外管4由例如石英(SiO2)或碳化硅(SiC)、石英或碳化硅的复合材料等耐热性高的材料分别一体成形。
内管3为上端封闭且下端开放的圆筒形状，在其筒内收纳有作为基板保持单元(基板保持件)的晶舟5。在晶舟5以水平姿势且多层地层叠有作为基板的晶圆6。在收纳这样的晶舟5的内管3内划分出收纳并处理晶圆6的处理室7。内管3的下端开口构成用于使保持有晶圆6的晶舟5插入/脱离的炉口。因此，内管3的内径设定为比保持晶圆6的晶舟5的最大外径大。
外管4为上端封闭且下端开口的圆筒形状，内径比内管3大，且以包围该内管3的外侧的方式同心配置。外管4的下端部经由O型环(未图示)安装于歧管8的凸缘9，由O型环气密地密封。
内管3的下端部载置于形成于歧管8的内周面的圆板状的环部11上。为了进行对内管3及外管4的维护检查作业、清洁作业，内管3及外管4装拆自如地安装于歧管8。而且，歧管8支撑于箱体(未图示)，由此处理管2为垂直安置的状态。
此外，在上述中，将在内管3的内部划分的空间设为处理室7，但以下也有时将在外管4内划分的空间称为处理室7。
在歧管8的侧壁的一部分连接有排出处理室7的气氛的排气管12。在歧管8与排气管12的连接部形成有排出处理室7的气氛的排气口。排气管12内经由排气口与由形成于内管3与外管4之间的间隙构成的排气通路47(后述)连通。此外，排气通路47的横截面形状为大致圆形环状。由此，能够从后述的形成于内管3的排气孔13的上端到下端均匀地排气。即，能够从载置于晶舟5的多张晶圆6全部均匀地排气。
在排气管12，自上游侧起，依次设有压力传感器14、作为压力调整器的APC(AutoPressure Controller)阀15、以及作为真空排气装置的真空泵16。真空泵16构成为可以进行真空排气，以使处理室7的压力成为预定的压力(真空度)。在压力传感器14及APC阀15电连接有控制器17。控制器17构成为基于由压力传感器14检测出的压力控制APC阀15的开度，以使处理室7内的压力在所希望的时机成为所希望的压力。
主要由排气管12、压力传感器14以及APC阀15构成了本实施方式的排气单元(排气系统)。另外，在排气单元中也可以包括真空泵16。另外，有时在排气管12连接有捕捉废气中的反应副产物、未反应的原料气体等的捕集装置、排除废气中所含的腐蚀成分、有毒成分等的排除装置。在该情况下，也可以将捕集装置、排除装置包含在排气单元中。
在歧管8从垂直下方抵接有封闭歧管8的下端开口的密封帽18。密封帽18为具有与外管4的外径同等以上的外径的圆盘形状，且通过垂直地设置于处理管2的外部的晶舟升降机19(后述)以水平姿势沿垂直方向升降。
保持晶圆6的晶舟5垂直地立足支撑于密封帽18上。晶舟5具有上下一对端板21和垂直设于端板21间的多个保持部件22。端板21及保持部件22由例如石英(SiO2)或碳化硅(SiC)、石英或碳化硅的复合材料等耐热性材料构成。在各保持部件22沿长边方向等间隔地形成有多条保持槽23。通过向多个保持部件22的同一层的保持槽23内分别插入晶圆6的圆周缘，多个晶圆6以水平姿势且彼此对齐中心的状态层叠多层而保持。
在晶舟5与密封帽18之间由多个辅助保持部件25支撑有上下一对辅助端板24。在各辅助保持部件25形成有多条保持槽26。在保持槽26以水平姿势多层地填装有由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成的圆板形状的多个绝热板27。通过绝热板27，来自后述的加热器单元28的热难以向上述歧管8侧传递。另外，能够抑制载置于晶舟5的多个晶圆6的下侧的温度降低。
在密封帽18的与处理室7相反的侧设有使晶舟5旋转的旋转机构29。旋转机构29的旋转轴31贯通密封帽18，从下方支撑晶舟5。通过利用旋转机构29使旋转轴31旋转，能够使晶圆6在处理室7内旋转。
另外，密封帽18构成为通过作为输送单元(输送机构)的晶舟升降机19沿垂直方向升降，且能够通过晶舟升降机19将晶舟5输送到处理室7。
在外管4的外部以围绕外管4的方式设有对处理管2内遍及整体均匀地或以预定的温度分布加热的作为加热单元(加热机构)的加热器单元28。加热器单元28通过支撑于基板处理装置的箱体(未图示)而成为垂直安置的状态，且构成为例如碳加热器等电阻加热加热器。
在处理管2内设置有作为温度检测器的温度传感器32。主要由加热器单元28和温度传感器32构成了本实施方式的加热单元(加热系统)。
在内管3的侧壁(与后述的排气孔13以180°相反的侧的位置)以从内管3的侧壁沿该内管3的径向向外突出并沿垂直方向延伸得较长的方式形成有通道形状的预备室33。另外，预备室33的内壁形成处理室7的内壁的一部分。
在预备室33的内部设有喷嘴34、35、36、37，该喷嘴34、35、36、37以沿着预备室33的内壁(即处理室7的内壁)的方式从预备室33的下部到上部沿晶圆6的层叠方向延伸，且向处理室7内供给气体。即，在排列晶圆6的晶圆排列区域的侧方的水平包围晶圆排列区域的区域以沿着晶圆排列区域的方式设有喷嘴34、35、36、37。
喷嘴34、35、36、37构成为L字型的长喷嘴，且设置成，喷嘴34、35、36、37的水平部贯通歧管8，喷嘴34、35、36、37的垂直部从晶圆排列区域的下端朝向上端立起。此外，为了方便，在图1中记载了一个喷嘴34，但实际上设有四个喷嘴34、35、36、37。
另外，在喷嘴34、35、36、37的侧面分别设有供给气体的多个气体供给孔38、39、40、41。气体供给孔38、39、40、41从下部到上部分别具有相同或者大小具有倾斜的开口面积，而且以相同的开口间距设置。
贯通歧管8的喷嘴34、35、36、37的水平部的端部在处理管2的外部与作为气体供给线路的气体供给管43、44、45、46分别连接。
如上所述地，就本实施方式中的气体供给的方法而言，经由配置于预备室33的喷嘴34、35、36、37输送气体，使气体从气体供给孔38、39、40、41在晶圆6的附近向处理室7喷出。
在内管3的侧壁且与喷嘴34、35、36、37对置的位置、即与预备室33以180°相反的侧的位置沿垂直方向细长地开设有例如狭缝状的作为贯通孔的排气孔13。由内管3与外管4之间的间隙形成了排气通路47，排气通路47经由排气孔13与处理室7连通。因此，从气体供给孔38、39、40、41供给到处理室7的气体经由排气孔13流到排气通路47内后，经由排气口流到排气管12内，并排出到处理室7外。
此时，从气体供给孔38、39、40、41供给到处理室7的晶圆6的附近的气体朝向水平方向、即与晶圆6的表面平行的方向流动后，经由排气孔13流到排气通路47。也就是，处理室7中的气体的主流为水平方向、即与晶圆6的表面平行的方向。通过设为这样的结构，能够对各晶圆6均匀地供给气体，能够使形成于各晶圆6的薄膜的膜厚均匀。此外，排气孔13不限于狭缝状的贯通孔，也可以由多个孔形成。
接下来，参照图2对本实施方式的气体供给系统进行说明。
图2是表示气体供给系统的概略结构图。
作为流量控制装置(流量控制部)的MFC(质量流量控制器)48及作为开闭阀的阀49分别在气体供给管43自上游侧起依次设置，例如作为惰性气体的氮(N2)气通过气体供给管43及喷嘴34供给至处理室7。主要由喷嘴34、气体供给管43、MFC48以及阀49构成了第一惰性气体供给系统。
作为流量控制装置(流量控制部)的MFC(质量流量控制器)51及作为开闭阀的阀52分别在气体供给管46自上游侧起依次设置，例如作为惰性气体的氮(N2)气通过气体供给管46及喷嘴37供给至处理室7。主要由喷嘴37、气体供给管46、MFC51以及阀52构成了第二惰性气体供给系统。
惰性气体供给系统由第一惰性气体供给系统和第二惰性气体供给系统的任一方或双方构成。也可以根据对晶圆6的处理将两个分开使用，但通过使用第一惰性气体供给系统和第二惰性气体供给系统双方，能够对晶圆6实施均匀的处理。另外，喷嘴34和喷嘴37优选与夹着其它喷嘴的方式配置。通过设为这样的配置，能够提高对晶圆6的处理均匀性。
在气体供给管44，自上游侧起依次设有反应气体活化装置53、作为流量控制装置(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)54以及作为开闭阀的阀55。在气体供给管44的前端部连接有喷嘴35。
在气体供给管44的上游侧，未图示的反应气体供给源连接于反应气体活化装置53。主要由喷嘴35、气体供给管44、反应气体活化装置53、MFC54以及阀55构成了反应气体供给系统。此外，作为反应气体活化装置53，可举出臭氧发生器、等离子体生成装置、预备加热装置等。
在气体供给管45设有作为气化系统(气化部)且将液体原料气化而生成作为原料气体的气化气体的气化器56，在气化器56的下游侧，自上游侧起依次设有作为开闭阀的阀57、气体过滤器58。在气体供给管45的前端部连接有喷嘴36。通过打开阀57，能够将在气化器56内生成的气化气体经由喷嘴36供给至处理室7。主要由喷嘴36、气体供给管45、气化器56、阀57以及气体过滤器58构成了原料气体供给系统(气化气体供给系统)。此外，后述的载气供给系统、液体原料供给系统也可以包括在原料气体供给系统中。
在气体供给管45的比气化器56靠上游侧，自上游侧起依次设有液体原料罐59、液体流量控制装置(LMFC)61以及作为开闭阀的阀62。向气化器56内的液体原料的供给量、即在气化器56内气化并向处理室7供给的气化气体的供给流量由LMFC61控制。主要由气体供给管45、液体原料罐59、LMFC61以及阀62构成了液体原料供给系统。
另外，从气体供给管85向气化器56供给作为第一载气的惰性气体，从气体供给管91向气化器56供给作为第二载气的惰性气体。在气体供给管85，自上游侧起依次设有MFC86和阀87。通过利用载气稀释由气化器56生成的气化气体，能够调整搭载于晶舟5的晶圆6间的膜厚均匀性等晶圆6间的晶圆6的处理的均匀性。主要由气体供给管85、MFC86以及阀87构成了第一载气供给系统，由气体供给管91、MFC92、阀93以及加热机构94构成了第二载气供给系统。
原料气体从气体供给管45经由LMFC61、气化器56、气体过滤器58以及喷嘴36等供给至处理室7。能够使用将液体原料气化而成的气化气体作为原料气体。例如，在常温常压下为液体的液体原料贮存于液体原料罐59内。
此外，对于气化器56的详情后面叙述。
接下来，参照图3对本实施方式的作为控制部(控制单元)的控制器17与各结构的连接进行说明。
图3是说明控制器17的概略结构图。
控制器17构成为具备CPU(Central Processing Unit)75、RAM(Random AccessMemory)76、存储装置77以及I/O端口78的计算机。RAM76、存储装置77以及I/O端口78构成为能够经由内部母线79与CPU75进行数据交换。在控制器17连接有显示器等显示装置80、构成为例如触摸面板等的输入/输出装置81。
存储装置77由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置77内可读取地存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载有后述的基板处理的次序、条件等的工艺配方等。此外，工艺配方将后述的基板处理工序中的各次序以使控制器17执行而能够得到预定的结果的方式组合，作为程序发挥作用。以下，将该工艺配方、控制程序等总称地简称为程序。此外，在本说明书中，使用程序这一词语的情况具有仅包括工艺配方单体的情况、仅包括控制程序单体的情况、或者包括其双方的情况。另外，RAM76构成为临时保持由CPU75读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口78与MFC48、51、54、92、阀49、52、55、57、62、93、压力传感器14、114、APC阀15、真空泵16、晶舟升降机19、加热器单元28、旋转机构29、温度传感器32、活化装置53、气化器56、LMFC61、以及加热机构94等连接。
CPU75从存储装置77读出控制程序并执行，并且根据来自输入/输出装置81的操作指令的输入等从存储装置77读出工艺配方。然后，CPU75按照读出的工艺配方的内容控制MFC48、51、54对各种气体的流量调整动作、LMFC61对液体原料的流量控制、阀49、52、55、57、62的开闭操作、APC阀15的开闭动作及APC阀15基于压力传感器14的压力调整动作、基于温度传感器32的加热器单元28的温度调整动作、真空泵16的启动及停止、旋转机构29对晶舟5的旋转及旋转速度调节动作、晶舟升降机19对晶舟5的升降动作、以及加热机构94对第二载气(惰性气体)的加热调整动作等。
此外，控制器17不限于构成为专用的计算机的情况，也可以构成为通用的计算机。例如，准备存储有上述的程序的外部存储装置(例如，USB存储器等半导体存储器)82，通过使用外部存储装置82将程序安装于通用的计算机等，能够构成本实施方式的控制器17。用于向计算机供给程序的单元不限于经由外部存储装置82供给的情况。例如，也可以使用互联网、专线等通信单元，而不经由外部存储装置82地供给程序。存储装置77、外部存储装置82构成为能够由计算机读取的存储介质。以下，将它们总称地简称为存储介质。在本说明书中使用存储介质这一词语的情况具有仅包括存储装置77单体的情况、仅包括外部存储装置82单体的情况、或者包括其双方的情况。
(2)基板处理工序的次序
接下来，参照图4对使用上述的基板处理装置的处理炉1进行作为半导体装置(半导体器件)的制造工序的一工序的在基板上形成膜的基板处理工序的情况的顺序例进行说明。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17控制。
此外，在本说明书中，使用“晶圆”这一词语的情况具有指“晶圆本身”的情况、指“晶圆与形成于其表面的预定的层、膜等的层叠体(集合体)”的情况，即包括形成于表面的预定的层、膜等称为晶圆的情况。另外，在本说明书中使用“晶圆的表面”这一词语的情况具有指“晶圆本身的表面(露出面)”的情况、指“形成于晶圆上的预定的层、膜等表面、即作为层叠体的晶圆的最表面”的情况。
因此，在本说明书中记载为“对晶圆供给预定的气体”的情况具有指“对晶圆本身的表面(露出面)直接供给预定的气体”的情况、指“对形成于晶圆上的层、膜等，即对作为层叠体的晶圆的最表面供给预定的气体”的情况。另外，在本说明书中记载为“在晶圆上形成预定的层(或膜)”的情况具有指“在晶圆本身的表面(露出面)上直接形成预定的层(或膜)”的情况、指“在形成于晶圆上形成的层、膜等上，即在作为层叠体的晶圆的最表面上形成预定的层(或膜)”的情况。
另外，在本说明书中使用“基板”这一词语的情况也与使用“晶圆”这一词语的情况相同，在该情况下，在上述说明中将“晶圆”置换成“基板”考虑即可。
以下，对基板处理工序进行说明。
STEP：01首先，将多个晶圆6装填(装入)到晶舟5。
STEP：02接下来，该晶舟5被晶舟升降机19抬起而搬入(装载)到处理室7内。在该状态下，密封帽18为将歧管8的下端密封的状态。
STEP：03在搬入晶舟5后，利用真空泵16进行真空排气，以使处理室7成为所希望的压力(真空度)。此时，处理室7的压力由压力传感器14测定，并基于测定出的压力对APC阀15进行反馈控制(压力调整)。另外，利用加热器单元28加热，以使处理室7成为所希望的温度。此时，基于温度传感器32检测到的温度信息对向加热器单元28的通电情况进行反馈控制，以使处理室7成为所希望的温度分布(温度调整)。接着，利用旋转机构29使晶舟5旋转，从而使晶圆6旋转。
此外，真空泵16的工作、加热器单元28对处理室7的加热、以及旋转机构29对晶舟5及晶圆6的旋转至少在直至对晶圆6的处理结束的期间持续进行。
接下来，进行通过向处理室7供给含金属气体作为原料气体、供给氧化剂作为反应气体而形成膜的膜形成工序。在膜形成工序中，依次执行STEP：04～STEP：08这四个步骤。
STEP：04首先，将气体供给管45的阀57开放，使原料气体经由气化器56、气体过滤器58流到气体供给管45内。在气体供给管45内流动的原料气体由LMFC61进行流量调整，在被气化器56气化的状态下，从喷嘴36的气体供给孔40供给至处理室7，并从排气管12排出。
另外，与原料气体的供给并行地，打开阀49，从气体供给管43、喷嘴34、气体供给孔38流通N2等惰性气体，并且打开阀52，从气体供给管46、喷嘴37、气体供给孔41流通N2等惰性气体。
此时，适当地调整APC阀15的开度，使处理室7的压力为例如100～500Pa的范围内的压力。由LMFC61控制的原料气体的供给流量设为例如0.045～5.0g/分的范围内的流量。另外，将晶圆6暴露于原料气体的时间，即气体供给时间(照射时间)设为例如10～300秒间的范围内的时间。另外，此时的加热器单元28的温度设定为使晶圆6的温度成为例如150～300℃的范围内的温度的温度。通过原料气体的供给，在晶圆6上例如形成含金属层。
STEP：05在原料气体的供给后，关闭阀57，停止原料气体向处理室7的供给。此时，排气管12的APC阀15保持打开状态，利用真空泵16对处理室7进行真空排气，将残留于处理室7中的未反应或者参与含金属层形成后的原料气体从处理室7排出。
此时，保持将阀49、52打开的状态，维持作为惰性气体的N2气向处理室7的供给。N2气作为净化气发挥作用，能够进一步提高将残留于处理室7的未反应或者参与含金属层形成后的原料气体从处理室7排出的效果。
另外，也可以不完全排出残留于处理室7的气体，也可以不完全净化处理室7。如果残留于处理室7的气体是微量的，则在后述的STEP：06中不会产生不良影响。此时，无需使向处理室7供给的N2气的流量为大流量，例如，通过供给与外管4(或者处理室7)的容积同程度的量，能够进行在STEP：06中不产生不良影响的程度的净化。这样，通过不完全净化处理室7，能够缩短净化时间，提高吞吐量。另外，N2气的消耗也能够抑制到必要最小限度。
STEP：06在去除处理室7的残留气体后，打开气体供给管44的阀55，从而被活化装置53活化了的反应气体由MFC54进行流量调整，从喷嘴35的气体供给孔39供给至处理室7，并从排气管12排出。另外，与反应气体的供给并行地，打开阀49，从气体供给管43、喷嘴34、气体供给孔38流通N2等惰性气体，并且打开阀52，从气体供给管46、喷嘴37、气体供给孔41流通N2等惰性气体。
在流通反应气体时，适当地调整APC阀15的开度，将处理室7的压力设为例如100～500Pa的范围内的压力。由MFC54控制的反应气体的供给流量设为例如10～90SLM的范围内的流量。另外，将晶圆6暴露于反应气体的时间、即气体供给时间(照射时间)设为例如10～300秒间的范围内的时间。另外，加热器单元28的温度与STEP：04同样地设定为使晶圆6的温度为150～300℃的范围内的温度。通过反应气体的供给，在STEP：04形成于晶圆6上的含金属层例如被氧化，由此形成金属氧化层。
STEP：07在金属氧化层形成后，关闭阀55，停止反应气体向处理室7的供给。此时，排气管12的APC阀15保持打开的状态，利用真空泵16对处理室7进行抽真空，将残留于处理室7的未反应或者参与氧化后的反应气体从处理室7排出。
此时，保持将阀49、52打开的状态，维持作为惰性气体的N2气向处理室7内的供给。N2气作为净化气体发挥作用，能够进一步提高将残留于处理室7的未反应或者参与金属氧化层形成后的反应气体从处理室7排出的效果。
另外，也可以不完全排除残留于处理室7的气体，也可以不完全净化处理室7。如果残留于处理室7的气体是微量的，则在再次进行STEP：04的情况下不会产生不良影响。此时，无需使向处理室7供给的N2气的流量为大流量，例如，通过供给与外管4(或者处理室7)的容积同程度的量，能够进行在STEP：04中不产生不良影响的程度的净化。这样，通过不完全净化处理室7，能够缩短净化时间，提高吞吐量。另外，N2气的消耗也能够抑制到必要最小限度。
STEP：08将上述的STEP：04～STEP：07作为一循环，判断该循环是否进行了预定数。该循环至少进行一循环，从而能够在晶圆6上形成预定膜厚的金属氧化膜。此外，优选上述的循环反复多次，通过进行多次循环，能够在晶圆6上形成预定膜厚的金属氧化膜。
STEP：09在形成金属氧化膜后，打开阀49、52，向处理室7流通N2气。N2气作为净化气体发挥作用，由此，处理室7被惰性气体净化，将残留于处理室7的气体从处理室7去除。
STEP：10在将处理室7的气氛置换成惰性气体后，使处理室7的压力恢复到大气压(常压)(大气压恢复)。
STEP：11之后，通过晶舟升降机19使密封帽18下降，歧管8的下端开口，并且将处理完毕的晶圆6以保持于晶舟5的状态从歧管8的下端搬出到处理管2的外部(晶舟卸载)。
STEP：12最后，将处理完毕的晶圆6从晶舟5取出(卸出)，结束基板处理。
(3)气化器56的详情
接下来，使用图5～图10对本实施方式的气化器56的详情进行说明。
(气化室)
图5是说明气化器56的概略结构图。
如上述地，作为气化系统的气化器56将液体原料气化而生成作为原料气体的气化气体。为此，气化器56具备作为用于生成气化气体的空间发挥作用的气化室65。
气化室65由具有一端部和另一端部的管状的部件形成。管状的一端部配设于图中的下方侧，并设有后述详情的第二流体供给部B。另外，管状的另一端部配设于图中的上方侧，并设有后述详情的第一流体供给部A。
在气化室65的内壁，以抑制被供给的气体的滞留、紊流等的方式至少在气化室65的下方侧、即第二流体供给部B所处的一端部的侧设有锥形部73。
另外，气化室65的内壁的表面为了抑制液体原料的附着，更详细而言，为了抑制在气化室65未气化的液体原料附着并停留，进行表面处理。具体而言，作为表面处理，例如实施电场复合研磨等精密研磨。根据电场复合研磨，如果是具有导电性的金属，则能够成为纳米级的超平滑面。因此，如果通过电解复合研磨等减小表面粗糙度，则即使液体原料附着于内壁的表面，也由于液体的滚动性良好而不会停留于该处，而是一边在壁面移动一边气化，作为其结果，可以可靠地抑制液体原料的附着。但是，表面处理不限于精密研磨，例如，也可以实施氟树脂涂层等涂层处理。即使在该情况下，也可得到液体原料的附着的抑制效果。
在气化室65的上下方向的中央部附近设有排出孔70。排出孔70相当于在气化室65内生成的气化气体的出口，构成用于将该气化气体(原料气体)向处理室7供给的流路的一部分。也可以在气化室65的侧壁设有多个排出孔70。在该情况下，各排出孔70优选沿气化室65的侧壁的周向均等地配设。
在气化室65的外周侧以包围气化室65的方式设有用于调整气化室65的壁面的温度的加热器H。通过该加热器H，实现了从气化室65的壁面的热传递效率的提高。因此，附着于气化室65的壁面的雾高效地气化，因此能够减少该壁面的残渣。
(第一流体供给部)
设于气化室65的另一端部的第一流体供给部A在该另一端部与气化室65连接，朝向该气化室65的一端部供给混合有第一载气(惰性气体)88和液体原料63的混合流体。也就是，第一流体供给部A构成为向气化室65喷射混合有液体原料63和第一载气88的作为雾化雾的混合流体(以后，也简称为雾。)。
图6～图9是表示第一流体供给部A的构成要素的说明图。
如图6所示，第一流体供给部A在另一端部具有面向气化室65的喷嘴架95。
在喷嘴架95设有将液体原料63微粒化的双流体喷雾方式的喷雾喷嘴96作为将液体原料63向气化室65喷雾(雾化)的喷雾喷嘴。喷雾喷嘴96为圆筒状，在其内部形成有从气体供给管45(参照图3)被供给液体原料63的喷雾流路97。
另外，在喷嘴架95以围绕喷雾喷嘴96的方式形成有具有预定的体积的例如倒立圆锥台形状的载气室98，喷雾喷嘴96配设成垂直地贯通该载气室98。在载气室98形成有与气体供给管85(参照图3)连通的载气供给孔99，经由该载气供给孔99从气体供给管85供给第一载气88。
在载气室98的下表面形成有与喷雾喷嘴96的前端部平行且使载气室98和气化室65连通的作为第一喷出口的雾化器喷射口(以后，也简称为喷射口。)101。喷射口101形成于喷雾喷嘴96的周围。
在使用这样的结构使液体原料63气化时，从气体供给管45向喷雾流路97供给利用LMFC61(参照图3)进行了流量调整的液体原料63，从气体供给管85经由载气供给孔99向载气室98供给利用MFC86(参照图3)进行了流量调整的第一载气88。此时，若喷射口101的内径小于载气供给孔99的内径，则载气室98成为高压。
而且，成为高压的载气室98的第一载气88在通过喷射口101时进一步被压缩而加速，并向气化室65喷出。另外，供给至喷雾流路97的液体原料63也从喷雾流路97的前端向气化室65喷出。此时，在喷雾流路97的出口部分(液出口)、喷射口101的出口部分，在液体原料63与第一载气88之间产生大的速度差。由此，通过利用高速的第一载气88撕扯液体原料63，液体原料63分裂而微粒化，生成混合有微粒化的液体原料63和第一载气88的雾。而且，雾作为高速、高压的气液二相流103向气化室65喷出。
另外，如图7所示，在喷雾喷嘴96的周围，在比喷射口101更靠外周侧形成有多个净化孔121。这些净化孔121用于向喷雾喷嘴96的周围供给净化气体(例如，惰性气体)，通过与后述的喷嘴板罩122(以后，有时简称为罩。)的组合带来雾附着去除效果。
图8是表示安装于喷雾喷嘴96的周围的作为保护部件的罩122的结构的图。图例表示安装有罩122时的喷雾喷嘴96和净化孔121附近的结构。另外，该罩122构成为将在喷雾喷嘴96的前端部产生的雾的流入喷嘴架95的区域限制于除去相当于喷嘴截面积的环状口123。该环状口123可以根据雾的附着状况减小，但受到气化性能的限制，构成为喷射口101的开口以上。而且，因为构成为从该环状口123向气化室65供给净化气体，所以在喷雾喷嘴96的前端部及圆筒部不会产生雾附着，雾附着去除效果提高。由此，不会发生喷射口101的堵塞。
也就是，如图9所示，第一流体供给部A构成为至少包括喷雾喷嘴96、在该喷雾喷嘴96的周围设有多个净化孔121的喷嘴架95、以及以覆盖该喷嘴架95的方式安装的罩122。此外，图中所示的虚线示意性地示出了第一载气的流路。
由此，通过将向喷射口101供给的惰性气体原样地经由环状口123向气化室65供给，进行液体原料63的雾化。从多个孔121供给的惰性气体通过构成于罩122内的作为净化空间(以后，也称为板罩内空间)的空间124后，与进行液体原料63的雾化的惰性气体同样地构成为从环状口123流向气化室65内。通过这样的结构，基于从喷射口101供给的惰性气体和从多个孔121供给的惰性气体所形成的两个不同的气体流在该环状口123与空间124的边界附近合流，可能存在于环状口123的附近。
在此，对第一流体供给部A中的作为第一载气88的惰性气体的流进一步详细地进行说明。首先，向载气室98填充惰性气体。然后，被加压的惰性气体通过喷射口101及净化孔121。然后，如图9中的虚线所示地，从喷射口101喷出的惰性气体通过净化空间124和环状口123，到达喷雾喷嘴96的前端将液体原料63雾化。此时，从喷射口101喷出的惰性气体不阻碍其速度降低地(在保持高速的状态下)参与液体原料63的雾化。
另一方面，如图9中的虚线所示，通过了净化孔121的惰性气体经由净化空间124与罩122碰撞。由此，在降低了速度的状态下，惰性气体的朝向向喷雾喷嘴96方向变更，在净化空间124中成为沿着其周围的气体流，且在环状口123附近与从喷射口101喷出的惰性气体合流，供给至气化室65。该气体流能够产生在喷射口101及其圆周部正下方形成雾附着保护层且将从环状口123流入的雾从环状口123排出的雾附着去除倍增效果。
这样，根据本实施方式的第一流体供给部A，除了第一实施方式的喷射口101，还从净化孔121供给惰性气体，由此，在喷嘴96前端部雾化的雾附着于罩122的环状口123周围、罩122的锥形面以及喷嘴96前端部，但能够在喷射口101周围及喷嘴圆筒部留有微量的附着。因此，可以得到抑制喷射口101的堵塞及向喷嘴圆筒部的附着的效果。
如上所述，通过使用图7～图9所示的喷嘴板罩122，发挥出一定程度的原料供给的效果。但是，以后，期望进一步的原料的供给量的增大，那时可能向喷嘴板罩122的附着成为问题。随着设备的复杂化、3D化引起的基板6对气体的消耗量变多，必须向处理室7供给大量的原料。
接下来，对作为图6的实施方式中的第一流体供给部A的另一实施例的图11进行说明。图11是对图6的实施方式进行了改良的方式，与图6的结构大致相同，因此在以下的说明中有时省略重复的结构。为了使用这样的结构使液体原料63气化，与图6的结构中的动作基本相同，因此以下简单地进行说明。
利用LMFC61(参照图3)进行了流量调整的液体原料63从气体供给管45供给至喷雾流路97，利用MFC86(参照图3)进行了流量调整的第一载气88从气体供给管85经由载气供给孔99供给至载气室98后，从喷射口101供给至气化室65。
此时，在喷雾流路97的出口部分(液出口)和喷射口101的出口部分，在液体原料63与第一载气88之间产生了大的速度差，该高速的第一载气88与液体原料63碰撞。由此，液体原料63微粒化，生成混合有微粒化的液体原料63和第一载气88的雾。
在该液体原料63与第一载气88之间产生大的速度差是因为，在喷射口101的内径比载气供给孔99的内径小、载气室98的容积足够大、且向载气室98填充第一载气88并达到预定的高压的条件下，第一载气88在通过喷射口101时进一步被压缩而加速。
如果存在根据以后的原料向处理室7的供给量的增加而进一步增加向喷雾流路97供给的液体原料63的情况，则需要一边满足该条件，一边不仅增加第一载气88的流量，而且扩大喷射口101的内径。
根据本实施方式，即使液体原料63的流量增多，通过增大第一载气88的流量，并且扩大喷射口101的内径，也能够将液体原料63微粒化，能够高效地生成混合有微粒化的液体原料63和第一载气88的雾。而且，通过向该雾中混合后述的第二载气，能够抑制气化室65的残渣堆积，并实现气化效率的提高。
(第二流体供给部)
设于气化室65的一端部的第二流体供给部B朝向由第一流体供给部A从气化室65的另一端部供给至气化室65内的混合流体从气化室65的一端部侧供给第二载气(惰性气体)105。也就是，第二流体供给部B构成为，向气化室65内喷射作为以具有来自第一流体供给部A的雾的气化所需的热能的方式被加热了的惰性气体(以后，也称为Hot－N2气。)的第二载气105，在该气化室65内使雾和第二载气105碰撞。
图10是表示第二流体供给部B的构成要素的说明图。
如图10所示，第二流体供给部B在一端部具有配设成面向气化室65内的作为Blow－UP(吹胀)板(B.UP板)的板部件109。
在板部件109设有用于使第二载气105向气化室65喷出的吹出孔(第二喷出孔)111和成为向第二喷出孔111导入第二载气105的流路的载气导入孔106。第二喷出孔111俯视下形成为圆形状。载气导入孔106沿着构成第二喷出孔111的内壁的切线方向配置。载气导入孔106至少设有一个，优选设有多个(在图例中为两个)。如图10所示，经由载气导入孔106供给至第二喷出孔111的两个第二载气105以不阻碍其流动的方式混合。
在这样构成的板部件109中，在向气化室65喷射第二载气105时，从载气导入孔106朝向第二喷出孔111供给第二载气105。此时，由于载气导入孔106沿着第二喷出孔111的内壁的切线方向配置，因此当载气导入孔106供给第二载气105时，在第二喷出孔111中，供给的第二载气105形成旋涡状的流。如图10所示，两个第二载气105以不阻碍其流动且促进其流动的方式混合。因此，通过将第二载气105经由多个载气导入孔106并经由第二喷出孔111向气化室65喷出，能够供给更大流量的第二载气105。
因此，从第二流体供给部B的板部件109喷射以旋涡状流动的第二载气105。而且，该第二载气105在气化室65内一边旋转一边上升。通过这样的第二载气105的流，在气化室65内，从第二流体供给部B喷射出的第二载气105沿着设于气化室65的下方侧的锥形部73的壁面上升。也就是，气化室65及第二流体供给部B构成为使第二流体供给部B向气化室65供给的第二载气105沿着该气化室65的内壁流动。
此外，第二流体供给部B也可以构成为以沿着气化室65的内壁的方式设置使第二载气105沿切线方向流动的管，形成旋涡流。
(气化室内的气体的流动)
在此，对构成气化器56的气化室65中的气体的流动进一步详细地进行说明。
如上所述，气化器56构成为，在气化室65的另一端部设有第一流体供给部A，在气化室65的一端部设有第二流体供给部B，这些第一流体供给部A及第二流体供给部B分别进行气体喷射。也就是，气化器56在气化室65的上下对置面分别进行气体喷射。具体而言，液体原料63通过第一载气88成为雾状并从第一流体供给部A向气化室65内喷雾(雾化)。另外，以气化的辅助为目的，具有来自第一流体供给部A的雾的气化所需的热能的第二载气105(Hot－N2气)从第二流体供给部B向气化室65喷射。
在该情况下，如果来自第一流体供给部和第二流体供给部的气体流为朝向对置面侧的直线状，则从第一流体供给部A喷出的雾偏颇地碰触气化室65的壁面，局部产生温度低的部分，因此存在液体原料63的气化不充分，在气化室65内堆积残渣的担忧。也就是，当来自第一流体供给部A的雾与来自下方侧的第二载气105(Hot－N2气)碰撞时，由于流的不均衡而产生雾与载气105不碰撞的部分，作为其结果，可能雾附着于气化室65的下表面，成为残渣堆积的要因。如果残渣附着区域增加，则气化室65中的气化效率降低，残渣堆积的进行加速。
这样，在气化室65中生成气化气体时，如果液体原料63的气化不充分，则产生残渣堆积，因此，气化效率可能降低。因此，期望使雾和载气105充分地混合而使雾气化，实现气化效率的提高，另外，期望即使假设雾附着于气化室65的内壁，也能够与载气105充分混合，抑制残渣堆积。
在本实施方式的气化器56中，来自第二流体供给部B的第二载气105(Hot－N2气)至少直至到达排出孔70以覆盖气化室65的内壁的整个表面的方式流动。更详细而言，从气化室65的下方侧喷射的第二载气不是朝向雾的直线，而是以沿着气化室65的内壁一边旋转一边上升的方式流动，由此朝向气化室65的上方侧以旋涡状流动。
因此，在气化室65中，旋涡状的第二载气105以从外周侧包围来自第一流体供给部A的雾的方式流动。由此，喷到气化室65的雾偏颇地碰触气化室65的壁面的情况得以抑制。另外，即使如果雾附着到气化室65的壁面，也由于被第二载气加热，因此能够在作为残渣堆积到气化室65的壁面之前气化。因此，在本实施方式的气化器56中，通过来自第二流体供给部B的第二载气105(Hot－N2气)沿着气化室65的内壁以旋涡状流动，与现有的第二载气105的直线的流的情况相比，能够抑制残渣堆积于气化室65，作为其结果，能够实现气化室65中的气化效率的提高。
而且，与现有的第二载气105的直线的流的情况相比，由于第二载气朝向气化室65的内壁的周向流动，因此能够使雾和第二载气105以混合的状态停留于气化室65的时间比现有的第二载气105的直线的流的情况长，因此，其结果，能够实现气化室65中的气化效率的提高，能够进行气化气体的大流量化。另外，第二载气105的流构成为沿着气化室65的内壁朝向气化室65的侧壁的周向。由此，与现有的第二载气105的直线的流的情况相比，第二载气105从沿气化室65的侧壁的周向设有多个的排出孔70高效地排出，作为其结果，能够大量排出将液体原料气化而成的气化气体。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，起到以下所示的一个或多个效果。
(a)根据本实施方式，通过使第二载气105沿着气化室65的内壁流动，能够抑制气化室65中的残渣堆积，实现生成气化气体时的气化效率的提高。
(b)根据本实施方式，通过使第二载气105以旋涡状流动，能够确保残渣堆积的抑制及气化效率提高。也就是，在抑制气化室65中的残渣堆积并实现气化效率的提高的方面非常有用。
(c)根据本实施方式，通过使第二载气105在气化室65中一边旋转一边上升，能够确保残渣堆积的抑制及气化效率提高。也就是，在抑制气化室65中的残渣堆积并实现气化效率的提高的方面非常有用。
(d)根据本实施方式，对气化室65的内壁实施精密研磨、涂层处理等表面处理，因此可抑制液体原料向气化室65的内壁的表面的附着。因此，在抑制气化室65中的残渣堆积并实现气化效率的提高方面非常有用。
(e)根据本实施方式，第二载气105沿着气化室65的内壁以旋涡状一边旋转一边上升，因此即使存在液体原料向气化室65的内壁的表面的附着，也能够利用第二载气105进行加热，能够将液体原料气化。因此，可抑制液体原料向气化室65的内壁的表面的附着。
(f)根据本实施方式，第二载气105的流构成为沿着气化室65的内壁朝向气化室65的侧壁的周向，因此至少直至到达排出孔70，能够利用第二载气105对气化室65的侧壁的整个表面进行加热，能够将液体原料气化。因此，能够确保残渣堆积的抑制及气化效率提高。
(g)根据本实施方式，第二载气105的流构成为沿着气化室65的内壁朝向气化室65的侧壁的周向，因此直至到达排出孔70的时间变长，因此，与液体原料混合的时间变长，能够高效地将液体原料气化。因此，能够有助于作为气化气体的原料气体的大流量化。
(h)根据本实施方式，第二载气105的流构成为沿着气化室65的内壁朝向气化室65的侧壁的周向，因此第二载气105通过从在气化室65的侧壁的周向设有多个的排出孔70高效地排出，能够排出将液体原料气化而成的气化气体。因此，能够有助于作为气化气体的原料气体的大流量化。
(5)变形例等
以上对本公开的一实施方式具体地进行了说明，但本公开不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
例如，也可以以使第二载气105的流沿着气化室65的内壁的方式将第二载气的供给管设为螺旋状。另外，为了使第二载气105的流一边旋转一边上升，也可以将第二载气105的流路构成为不是水平而是稍微向上侧倾斜。理想的是，倾斜角度尽可能小，例如为10°以下，优选为5°以下。由此，第二载气105构成为在气化室65内壁一边旋转一边上升。
例如，在上述的实施方式中，也可以使用四乙基甲基氨基锆(TEMAZ、ZrN(CH3)C2H5]4)、四二乙氨基锆(TDEAZ、Zr[N(C2H5)2]4)、四甲基氨基锆(TDMAZ、Zr[N(CH3)2]4)等Zr原料作为液体原料63来形成金属氧化膜。
另外，上述的实施方式的基板处理装置只要是使用蒸汽压力低的原料的膜种类即可，例如，在将Ni脒化物(Ni－amidinate)作为气体种类在晶圆6上形成镍膜(Ni膜)的处理、将Co脒化物(Co－amidinate)作为气体种类在晶圆6上形成钴膜(Co膜)的处理中也能够应用上述的实施方式的基板处理装置。

Claims (20)

1.一种气化系统，其特征在于，具备：
气化室，其具有一端部和另一端部；
第一流体供给部，其在上述另一端部与上述气化室连接，且朝向上述一端部供给混合有第一载气和液体原料的混合流体；以及
第二流体供给部，其在上述一端部与上述气化室连接，且构成为在从上述一端部供给第二载气时，使上述第二载气沿着上述气化室的内壁流动。
2.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述第二流体供给部构成为使上述第二载气在上述气化室中以旋涡状流动。
3.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述一端部配设于上述气化室的下方侧，
构成为，上述第二流体供给部供给的上述第二载气在上述气化室中一边旋转一边上升。
4.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述第二载气是被加热了的惰性气体。
5.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述气化室的侧壁设有将上述混合流体被上述第二载气气化的气体从上述气化室排出的排出孔。
6.根据权利要求5所述的气化系统，其特征在于，
在上述气化室的侧壁沿周向均等地设有多个上述排出孔。
7.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述气化室的内壁的表面为了抑制上述液体原料的附着而进行了表面处理。
8.根据权利要求7所述的气化系统，其特征在于，
作为上述表面处理，实施精密研磨。
9.根据权利要求7所述的气化系统，其特征在于，
作为上述表面处理，实施涂层处理。
10.根据权利要求5所述的气化系统，其特征在于，
对比上述排出孔靠上述第二流体供给部侧的上述气化室的内壁实施用于抑制上述液体原料的附着的表面处理。
11.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述第二流体供给部具有导入上述第二载气的部件和经由设于上述部件内的导入孔设于上述部件的内侧的吹出孔。
12.根据权利要求11所述的气化系统，其特征在于，
上述导入孔沿着构成上述吹出孔的上述部件的内壁的切线方向配置。
13.根据权利要求11所述的气化系统，其特征在于，
上述导入孔在上述部件内设有多个，且配置为不阻碍供给到上述吹出孔的上述第二载气的流动。
14.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述第一载气向上述气化室导入的速度构成为比上述液体原料向上述气化室导入的速度大。
15.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，
上述第一流体供给部具有：载气室，其具有预定的体积；以及喷雾喷嘴，其设为垂直地贯通上述载气室，
在上述载气室形成有导入上述第一载气的载气供给孔。
16.根据权利要求15所示的气化系统，其特征在于，
在上述载气室的下表面形成有与上述喷雾喷嘴的前端部平行且使上述载气室和上述气化室连通的喷射口。
17.根据权利要求16所述的气化系统，其特征在于，
上述喷射口设于上述喷雾喷嘴的前端的周边。
18.根据权利要求17所述的气化系统，其特征在于，
上述喷射口的内径构成为比上述载气供给孔的内径小。
19.一种基板处理装置，其特征在于，至少具备：
处理室，其处理基板；以及
原料气体供给系统，其将利用气化器使液体原料气化而成的气化气体作为原料气体向上述处理室供给，
上述气化器具备：
气化室，其具有一端部和另一端部；
第一流体供给部，其在上述另一端部与上述气化室连接，且朝向上述一端部供给混合有第一载气和上述液体原料的混合流体；以及
第二流体供给部，其在上述一端部与上述气化室连接，且构成为在从上述一端部供给第二载气时，使上述第二载气沿着上述气化室的内壁流动。
20.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有如下工序：
将利用气化器使液体原料气化而成的气体作为原料气体向容纳有基板的处理室供给，上述气化器具备气化室、第一流体供给部以及第二流体供给部，上述气化室具有一端部和另一端部，上述第一流体供给部在上述另一端部与上述气化室连接，且朝向上述一端部供给混合有第一载气和上述液体原料的混合流体，上述第二流体供给部在上述一端部与上述气化室连接，且构成为在从上述一端部供给第二载气时，使上述第二载气沿着上述气化室的内壁流动；
从上述处理室去除上述原料气体；
向去除了上述原料气体的上述处理室供给反应气体；以及
从上述处理室去除上述反应气体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117316830A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 成都高投芯未半导体有限公司 一种半导体封装系统及控制方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7203070B2 (ja) * 2020-09-23 2023-01-12 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310444A (ja) * 1993-04-27 1994-11-04 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 液体原料用ｃｖｄ装置
JPH09143740A (ja) * 1995-11-22 1997-06-03 Tokyo Electron Ltd 処理ガス供給系のクリーニング方法
JP2001077051A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Tokyo Electron Ltd 銅層の形成方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置の製造装置
JP2008186934A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法
CN101842880A (zh) * 2008-03-27 2010-09-22 东京毅力科创株式会社 气体供给装置、处理装置、处理方法及存储介质
CN102144281A (zh) * 2008-09-08 2011-08-03 应用材料股份有限公司 原位腔室处理与沉积工艺
US20180135176A1 (en) * 2015-07-16 2018-05-17 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, method for manufacturing semiconductor device and vaporizer
CN110914624A (zh) * 2017-07-20 2020-03-24 日新类望股份有限公司 热交换器
WO2020162500A1 (ja) * 2019-02-07 2020-08-13 株式会社高純度化学研究所 薄膜形成用金属ハロゲン化合物の固体気化供給システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3417751B2 (ja) * 1995-02-13 2003-06-16 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH10189909A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Texas Instr Japan Ltd 誘電体キャパシタ及び誘電体メモリ装置と、これらの製造方法
US5887117A (en) * 1997-01-02 1999-03-23 Sharp Kabushiki Kaisha Flash evaporator
US6758591B1 (en) * 2002-03-22 2004-07-06 Novellus Systems, Inc. Mixing of materials in an integrated circuit manufacturing equipment
US8465791B2 (en) * 2009-10-16 2013-06-18 Msp Corporation Method for counting particles in a gas
JP6078335B2 (ja) * 2012-12-27 2017-02-08 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、気化システム、気化器およびプログラム
US10107490B2 (en) * 2014-06-30 2018-10-23 Lam Research Corporation Configurable liquid precursor vaporizer
US9982341B2 (en) * 2015-01-30 2018-05-29 Lam Research Corporation Modular vaporizer
CA2974387A1 (en) * 2016-08-30 2018-02-28 Rolls-Royce Corporation Swirled flow chemical vapor deposition
JP7552502B2 (ja) * 2021-05-26 2024-09-18 トヨタ自動車株式会社 動力伝達装置の製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310444A (ja) * 1993-04-27 1994-11-04 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 液体原料用ｃｖｄ装置
JPH09143740A (ja) * 1995-11-22 1997-06-03 Tokyo Electron Ltd 処理ガス供給系のクリーニング方法
JP2001077051A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Tokyo Electron Ltd 銅層の形成方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置の製造装置
JP2008186934A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法
CN101842880A (zh) * 2008-03-27 2010-09-22 东京毅力科创株式会社 气体供给装置、处理装置、处理方法及存储介质
CN102144281A (zh) * 2008-09-08 2011-08-03 应用材料股份有限公司 原位腔室处理与沉积工艺
US20180135176A1 (en) * 2015-07-16 2018-05-17 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, method for manufacturing semiconductor device and vaporizer
CN110914624A (zh) * 2017-07-20 2020-03-24 日新类望股份有限公司 热交换器
WO2020162500A1 (ja) * 2019-02-07 2020-08-13 株式会社高純度化学研究所 薄膜形成用金属ハロゲン化合物の固体気化供給システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马一平等: "《建筑功能材料》", 31 March 2014, 同济大学出版社, pages: 220 - 222 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117316830A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 成都高投芯未半导体有限公司 一种半导体封装系统及控制方法
CN117316830B (zh) * 2023-11-28 2024-02-02 成都高投芯未半导体有限公司 一种半导体封装系统及控制方法

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