JP2002246315A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板処理装置に於いて、液体原料の供給量の制
御性を向上し、成膜処理の安定を向上すると共に制御の
安定化を図る。 【解決手段】反応室１に原料ガスを供給する原料ガス供
給ライン２が上流側に向かって、少なくとも気化器３、
バルブ４、流量制御器５、液体原料源７を有する基板処
理装置に於いて、原料の供給開始時には前記バルブが開
いてから前記流量制御器が開き、原料の供給停止時には
前記流量制御器が閉じてから前記バルブが閉じる様にし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体原料を気化し、
ＣＶＤ処理により基板表面に薄膜を生成する基板処理装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図１により基板処理装置の概略構
成を説明する。

【０００３】ＣＶＤ処理を行う反応室１に原料ガス供給
ライン２が接続され、該原料ガス供給ライン２には前記
反応室１から上流に向かって、気化器３、第１バルブ
４、流量制御器５、第２バルブ６、液体原料貯蔵タンク
７が設けられ、該液体原料貯蔵タンク７には圧送ガスラ
イン８が接続され、該圧送ガスライン８には第３バルブ
９が設けられている。前記反応室１には排気ライン１１
が接続され、該排気ライン１１には排気ポンプ１２が接
続されている。又、前記気化器３にはキャリアガス供給
ライン１３が接続されている。尚、液体原料としては、
ペンタエトキシタンタル、ペンタエトキシニオブ、テト
ライソプロポキシチタン、テトラブトキシジルコニウム
等が用いられ、圧送ガスにはアルゴンガス、ヘリウムガ
ス等の不活性ガス、或は窒素ガス等不活性ガスに準ずる
ガスが使用される。

【０００４】前記気化器３について図２、図３に於いて
説明する。

【０００５】図２は加熱のみにより液体原料を気化する
形式の気化器３であり、気化器本体１５に流路１６がＴ
字状に形成され、上流の２分岐路１６ａ，１６ｂからキ
ャリアガスと液体原料が供給され、前記気化器本体１５
が加熱されることで、液体原料が気化し、気化したガス
はキャリアガスと混合し、原料ガスとなって下流側の分
岐路１６ｃから前記反応室１に供給される。

【０００６】図３は加熱圧力降下により液体原料を気化
する形式の気化器３である。気化器本体１５に流路１６
がＴ字状に形成され、対向する２分岐路１６ａ，１６ｃ
からキャリアガスと液体原料が供給され、分岐路１６ｂ
との交点ではコントロールバルブ１７により流量が絞ら
れる。

【０００７】前記気化器本体１５の加熱と、前記コント
ロールバルブ１７の絞りによる圧力降下で液体原料が気
化し、更にキャリアガスと混合し、原料ガスとなって交
差する下流側の分岐路１６ｂから前記反応室１に供給さ
れる。

【０００８】図１で示した基板処理装置に於ける原料ガ
スの供給は、前記第１バルブ４、流量制御器５、第２バ
ルブ６、第３バルブ９の開閉作動により行われる。

【０００９】前記第１バルブ４、流量制御器５、第２バ
ルブ６、第３バルブ９の開閉のシーケンスは図６により
示されている。即ち、原料ガスを供給する場合、前記第
１バルブ４、流量制御器５、第２バルブ６、第３バルブ
９が同時に開となり、圧送ガスにより前記液体原料貯蔵
タンク７が加圧され、該液体原料貯蔵タンク７内の液体
原料が送出される。停止する場合は、前記第１バルブ
４、第２バルブ６、第３バルブ９が同時に閉とされると
共に前記流量制御器５は僅かに開口した状態となってい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の基板処
理装置に於ける原料ガスの供給方法では、前記第１バル
ブ４と第２バルブ６とが同時に閉となる為、両バルブ
４，６間、特に第１バルブ４と流量制御器５間に液体原
料が封込まれることとなる。この為、前記第１バルブ
４、流量制御器５、第２バルブ６、第３バルブ９が開か
れ、原料ガスの再供給が開始された場合に、封じ込めら
れた液体原料が、前記流量制御器５により流量制御され
ない供給となり、更に前記気化器３に気化能力を越える
液体原料が供給される可能性がある。

【００１１】又、前記第１バルブ４、第２バルブ６間の
圧力も不安定となる為、第１バルブ４、第２バルブ６及
び流量制御器５の前後、配管径が変わる箇所等原料ガス
供給ライン２内で圧力の部分降下を生じ、液体原料内に
溶解していた圧送ガスが溶出気化（発泡）し、液体原料
の流量制御を妨げる要因となっていた。

【００１２】液体原料の流量制御の不安定は、原料ガス
の供給量、濃度の不安定となり、成膜処理安定性に影響
を及していた。

【００１３】本発明は斯かる実情に鑑み、液体原料の供
給量の制御性を向上し、成膜処理の安定を向上すると共
に制御の安定化を図ることで基板処理装置寿命の延命を
図るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応室に原料
ガスを供給する原料ガス供給ラインが上流側に向かっ
て、少なくとも気化器、バルブ、流量制御器、液体原料
源を有する基板処理装置に於いて、原料の供給開始時に
は前記バルブが開いてから前記流量制御器が開き、原料
の供給停止時には前記流量制御器が閉じてから前記バル
ブが閉じる様にした基板処理装置に係るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】機器の構成については、図１に示したもの
と同様であるので、図１を参照し機器の構成の説明を省
略する。

【００１７】図４により第１の実施の形態について説明
する。

【００１８】図４は第１バルブ４、流量制御器５、第２
バルブ６、第３バルブ９の開閉シーケンスを示してお
り、前記流量制御器５は全開、全閉される。

【００１９】液体原料が供給されない状態では、前記第
１バルブ４、流量制御器５、第２バルブ６、第３バルブ
９は全て全閉の状態である。

【００２０】液体原料の供給が開始されると、先ず前記
第１バルブ４、第３バルブ９が同時に開かれ、所定時間
ｔ１遅れて前記第２バルブ６が開かれる。更に所定時間
ｔ２遅れて前記流量制御器５が開かれる。

【００２１】先ず、前記第３バルブ９が開かれること
で、液体原料貯蔵タンク７内、第２バルブ６迄の圧力が
高められ、同圧化される。更に、該第２バルブ６が開か
れることで、前記流量制御器５迄昇圧された液体原料が
充満される。次いで、該流量制御器５が開かれること
で、流量制御された液体原料が気化器３に供給される。

【００２２】又、前記流量制御器５が開かれる前、既に
ｔ１，ｔ２時間だけ前記第１バルブ４が開となってお
り、該第１バルブ４と流量制御器５間の圧力が前記第１
バルブ４の下流側と同圧化される。該第１バルブ４の下
流、気化器３の下流が反応室１と同圧となっているの
で、前記流量制御器５の流量制御初期段階から安定した
供給が可能となる。

【００２３】液体原料の供給を停止する場合は、最初に
前記流量制御器５が完全に閉となり、所定時間ｔ３経過
後、前記第２バルブ６が閉となる。前記流量制御器５が
前記第２バルブ６より先に閉じられることで、前記流量
制御器５から上流側の原料ガス供給ライン２の圧力が安
定化され、安定化した状態で前記第２バルブ６が閉じら
れるので、該第２バルブ６が閉動作する際の上流側、下
流側での圧力変動はない。

【００２４】該第２バルブ６が閉となった後、更に所定
時間ｔ４経過後前記第１バルブ４と第３バルブ９とが同
時に閉じられる。前記第２バルブ６が閉じられたこと
で、該第２バルブ６より上流側の圧力が安定化されてい
るので、前記第３バルブ９が閉動作を行っても、圧力変
動は生じない。

【００２５】又、前記流量制御器５が完全に閉じられた
後も、前記第１バルブ４が開いているので、前記流量制
御器５により計量された液体ガスは全て前記気化器３に
供給され、気化され前記反応室１に供給される。前記原
料ガス供給ライン２の流量制御器５より下流側で液体原
料が気化し、更に下流側の圧力が安定化した状態で、前
記第１バルブ４が閉じられる。

【００２６】而して、液体原料の供給を再開した場合、
前記流量制御器５と前記気化器３間には液体原料は封込
められていないので、前記気化器３には前記流量制御器
５で計量された液体原料が供給され、前記気化器３に供
給する液体原料の供給量は前記流量制御器５により完全
に制御することができる。即ち、前記気化器３及び反応
室１に供給される原料の量は、前記流量制御器５により
計量されたものだけとなる。又、該流量制御器５は全閉
の状態から開口されるので、オーバシュートを防ぐこと
ができる。更に、圧送ガスライン８から流量制御器５に
至る迄、圧力を同圧化するので、液体原料中に溶解した
圧送ガスの再気化を防ぎ流量制御器５の制御性を向上す
る。

【００２７】図５により、第２の実施の形態について説
明する。

【００２８】第２の実施の形態では、基板処理装置稼働
時には第２バルブ６、第３バルブ９を常時開とし、液体
原料の供給開始時は所定時間ｔ１だけ、流量制御器５よ
り第１バルブ４を早く開き、供給停止時には所定時間ｔ
４だけ前記第１バルブ４を遅く閉じる様にしたものであ
る。

【００２９】又、前記原料ガス供給ライン２をメンテナ
ンスする時に前記第２バルブ６、第３バルブ９は閉じら
れる。

【００３０】前記第２バルブ６、第３バルブ９が常時開
となっていることから、前記流量制御器５の上流側の圧
力が安定化する。

【００３１】前記流量制御器５が開かれる前、既にｔ１
時間だけ前記第１バルブ４が開となっており、該第１バ
ルブ４と流量制御器５間の圧力が第１バルブ４の下流側
と同圧化される。該第１バルブ４の下流側、気化器３の
下流側が反応室１と同圧となっており、又、前記流量制
御器５迄昇圧された液体原料が充満しているので、流量
制御器５が開かれた場合、流量制御された液体原料が前
記気化器３に供給される。而して、流量制御器５の流量
制御初期段階から安定した供給が可能となる。

【００３２】更に、液体原料の供給停止時には、前記流
量制御器５が完全に閉じられた後も、第１バルブ４が開
いているので、前記流量制御器５により計量された液体
ガスは全て前記気化器３に供給され、気化され前記反応
室１に供給される。前記原料ガス供給ライン２の流量制
御器５より下流側で液体原料が気化し、更に下流側の圧
力が安定化した状態で、前記第１バルブ４が閉じられ
る。

【００３３】而して、第１の実施の形態同様、液体原料
供給開始時、供給停止時共に前記気化器３及び反応室１
に供給される原料の量は、前記流量制御器５により計量
されたものだけとなる。

【００３４】

【実施例】基板にＴaＯ5膜を生成する場合は、ＰＥＴa
が用いられ、成膜温度は３５０℃〜５００℃、圧力１５
Ｐa 〜２００Ｐa 、キャリアガス流量０．１〜１slm 、
圧送ガス圧力０．０５〜０．３MPa 、液体原料流量０．
０１〜０．５ccm 、図４で示すシーケンス中、ｔ１：１
〜６０sec 、ｔ２：１〜６０sec 、ｔ３：１〜６０sec
、ｔ４：１〜６０sec で処理される。

【００３５】本実施例では、膜厚の均一性が従来６％の
範囲であったのが、３％の範囲となり、向上した。

【００３６】尚、成膜種がＮb2Ｏ5 の時ガス種はＮb(Ｏ
Ｃ2Ｈ5)5、成膜種がＲu、ＲuＯの時ガス種はＲu(ＥtＣ
p)2、Ｒu(ＯＤ)3、成膜種がＺrＯ の時ガス種はＺr(Ｏt
Ｂu)4、成膜種がＴiＯ の時ガス種はＴi(ＯＩ-Ｐr)4、
成膜種がＨfＯ の時ガス種はＨf(ＯtＢu)4等が用いられ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応室
に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインが上流側に向
かって、少なくとも気化器、バルブ、流量制御器、液体
原料源を有する基板処理装置に於いて、原料の供給開始
時には前記バルブが開いてから前記流量制御器が開き、
原料の供給停止時には前記流量制御器が閉じてから前記
バルブが閉じる様にしたので、反応室に供給される原料
ガスの量が前記流量制御器により精度よく制御され、又
原料ガス供給ライン内での圧力が安定し、気化器の気化
能力が安定し、又気化器に能力以上の液体原料が供給さ
れることがなくなり、又ライン中に原料液体が残留する
ことがなくなるので、原料ガス供給系でのトラブルが低
減し、基板処理装置の寿命が延命する等の優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板処理装置の概略構成図である。

【図２】該基板処理装置で使用される気化器の一例の概
略断面図である。

【図３】該基板処理装置で使用される気化器の他の例の
概略断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の原料ガス供給のシーケン
ス図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の原料ガス供給のシー
ケンス図である。

【図６】従来例の原料ガス供給のシーケンス図である。

【符号の説明】

１ 反応室 ２ 原料ガス供給ライン ３ 気化器 ４ 第１バルブ ５ 流量制御器 ６ 第２バルブ ７ 液体原料貯蔵タンク ８ 圧送ガスライン ９ 第３バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室に原料ガスを供給する原料ガス供
   給ラインが上流側に向かって、少なくとも気化器、バル
   ブ、流量制御器、液体原料源を有する基板処理装置に於
   いて、原料の供給開始時には前記バルブが開いてから前
   記流量制御器が開き、原料の供給停止時には前記流量制
   御器が閉じてから前記バルブが閉じる様にしたことを特
   徴とする基板処理装置。