JP2009267345A

JP2009267345A - 基板処理装置

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Publication number: JP2009267345A
Application number: JP2008284589A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kato; 努加藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2009-11-12
Also published as: US20090241834A1

Abstract

【課題】処理ガス供給管とパージガス供給管とが合流する部分でのデッドスペースを解消し、パーティクルの発生を防止し、パージガス供給管の圧力が大きくなり、気化器の気化性能を低下させることを回避できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を収納する処理室と、前記処理室にガスを供給するガス供給手段とを有し、前記ガス供給手段は、液体原料を気化する気化器と、前記気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する第１のガス供給管４７ａ，bと、不活性ガスを前記処理室に供給する第２のガス供給管５３と、前記第１のガス供給管４７ａ，bと前記第２のガス供給管とが接続される合流部７１とを備え、該合流部７１は拡散室７３を有し、前記第２のガス供給管５３の下流側の先端部分には前記拡散室７３の方向に向かって内径を絞る絞り部７７を有し、該拡散室７３には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に絞り部７７を通して不活性ガスが流入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の基板上に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を実行して半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。

半導体装置を製造する基板処理装置は、シリコンウェーハ等の基板を処理室に収納し、基板を加熱しつつ前記処理室に処理ガスを導入して基板を処理する処理炉を有する。

前記処理ガスには、定温で液体状態の液体原料を気化するものがあり、気化ガスはパージガスと合流して前記処理室に供給される。

図７は、処理炉の概略を示しており、１は処理室２を画成する反応管、３は処理ガスを前記処理室２に供給するガスノズルであり、該ガスノズル３にはガス供給管４が接続されている。尚、前記処理室２に収納されている基板は図示を省略している。

前記ガス供給管４はバルブ５を介して窒素ガス等の不活性ガス供給源（図示せず）に接続され、又前記ガス供給管４には処理ガス供給管６が接続され、該処理ガス供給管６に開閉弁７を介して気化器８が接続されている。又、前記処理ガス供給管６には開閉弁９を介して排気管１０が接続されている。

前記気化器８で気化した処理ガスは、前記処理ガス供給管６を経て前記ガス供給管４に合流し、該ガス供給管４によりキャリアガスとして供給される不活性ガスと共に前記ガスノズル３から前記処理室２に供給される。又、処理後は、前記処理ガス供給管６内をガスパージする為、前記開閉弁７を閉塞した状態で、前記ガス供給管４から前記処理ガス供給管６に不活性ガスを流通させ、前記処理ガス供給管６中を不活性ガスに置換する。

図８により、前記ガス供給管４と前記処理ガス供給管６との合流部分１２を説明する。
尚、図８中、１１は前記開閉弁７、前記開閉弁９を含む３方弁１１を示している。

前記ガス供給管４は前記処理ガス供給管６の前記３方弁１１の出口付近に直角に接続され、前記合流部分１２はＴ字状となっている。

前記処理ガス供給管６をガスパージする場合、上記した様に前記ガス供給管４から前記処理ガス供給管６に不活性ガスを供給すると、不活性ガスは前記処理ガス供給管６に衝突して流れ方向を変え、大部分は前記処理ガス供給管６から前記処理室２方向に流れる。又、一部は前記処理ガス供給管６に衝突して前記３方弁１１側に向う。この為、該３方弁１１から前記合流部分１２間の部分がデッドスペース１３となり、該デッドスペース１３に処理ガスが封込められる状態となる。

従って、前記デッドスペース１３には、処理ガスが残留することになり、残留ガスは液化し、或は熱分解してパーティクルの原因となるという問題があった。更に、パーティクルにより、ウェーハが汚染されると品質の低下、歩留りの低下になるという問題があった。

更に又、不活性ガスをキャリアガスとして供給している場合で、キャリアガスの流量を増大した場合、前記処理ガス供給管６内の圧力が高くなり、このことは前記気化器８の気化室の圧力を上昇させる原因となり、気化性能を低下させる問題を有していた。

特開２００６−２６９６４６号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、処理ガス供給管とパージガス供給管とが合流する部分でのデッドスペースを解消し、パーティクルの発生を防止すると共にパージガス供給管の圧力が大きくなり、気化器の気化性能を低下させることを回避するものである。

本発明は、基板を収納する処理室と、液体原料を気化する気化器と、該気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する処理ガス供給管と、該処理ガス供給管とパージガス供給管とが接続される合流部とを備え、該合流部は拡散室を有し、該拡散室には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に前記パージガス供給管の先端に設けられた絞り部を通してパージガスが流入する基板処理装置に係るものである。

本発明によれば、基板を収納する処理室と、前記処理室にガスを供給するガス供給手段と、を有し、前記ガス供給手段は、液体原料を気化する気化器と、前記気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する第１のガス供給管と、不活性ガスを前記処理室に供給する第２のガス供給管と、前記第１のガス供給管と前記第２のガス供給管とが接続される合流部とを備え、該合流部は拡散室を有し、前記第２のガス供給管の下流側先端部分には前記拡散室の方向に向かって内径を絞る絞り部を有し、該拡散室には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に絞り部を通して不活性ガスが流入するので、前記合流部がデフューザとして機能し、前記処理ガス供給管に残留する処理ガスを排出してパーティクルの発生を防止し、又前記処理ガス供給管を介して前記気化器内を減圧して気化効率を向上させ、又配管の圧力損失を補う等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は、本発明が実施される基板処理装置の一例を示すものである。

先ず、図１により本発明が適用される基板処理装置の概略を説明する。

筐体２１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット２２の授受を行う容器授受手段としてのカセットステージ２３が設けられ、該カセットステージ２３の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ２４が設けられ、該カセットエレベータ２４にはカセット搬送手段としてのカセット搬送機２５が取付けられている。又、前記カセットエレベータ２４の後側には、カセット２２の収納手段としてのカセット棚２６が設けられると共に前記カセットステージ２３の上方にもカセット収納手段である予備カセット棚２７が設けられている。該予備カセット棚２７の上方にはファン、防塵フィルタで構成されたクリーンユニット２８が設けられ、クリーンエアを前記筐体２１の内部、例えば前記カセット２２が搬送される領域を流通させる様に構成されている。

前記筐体２１の後部上方には、基板処理炉２９が設けられ、該基板処理炉２９の下方には基板としてのウェーハ３１を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート３２を前記基板処理炉２９に装入、引出しする昇降手段としてのボートエレベータ３３が設けられ、該ボートエレベータ３３に取付けられた昇降部材３４の先端部には前記基板処理炉２９の炉口部を閉塞する蓋体としてのシールキャップ３５が取付けられ、該シールキャップ３５に前記ボート３２が垂直に支持され、該ボート３２は前記ウェーハ３１を水平姿勢で多段に保持する。

前記ボートエレベータ３３と前記カセット棚２６との間には昇降手段としての移載エレベータ３６が設けられ、該移載エレベータ３６には基板移載手段としてのウェーハ移載機３７が取付けられている。該ウェーハ移載機３７は、基板を載置する所要枚数（例えば５枚）の基板搬送プレート４０を有し、該基板搬送プレート４０は進退、回転可能となっている。

又、前記基板処理炉２９下部近傍には、開閉機構を持ち前記基板処理炉２９の炉口を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ３８が設けられている。

前記移載エレベータ３６と対向する前記筐体２１の側面には、ファン、防塵フィルタで構成されたクリーンユニット３０が設けられ、該クリーンユニット３０から送出されたクリーンエアは、前記ウェーハ移載機３７、前記ボート３２、前記ボートエレベータ３３を含む領域を流通した後、図示しない排気装置により前記筐体２１の外部に排気される様になっている。

前記カセット搬送機２５、前記ウェーハ移載機３７、前記ボートエレベータ３３等の駆動制御、前記基板処理炉２９の加熱制御等は制御部４１により行われる。

以下、作動について説明する。

前記ウェーハ３１が垂直姿勢で装填された前記カセット２２は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ２３に搬入され、前記ウェーハ３１が水平姿勢となる様、前記カセットステージ２３で９０°回転させられる。更に、前記カセット２２は、前記カセットエレベータ２４の昇降動作、横行動作及び前記カセット搬送機２５の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ２３から前記カセット棚２６又は前記予備カセット棚２７に搬送される。

前記カセット棚２６には前記ウェーハ移載機３７の搬送対象となる前記カセット２２が収納される移載棚３９があり、前記ウェーハ３１の移載に供される前記カセット２２は前記カセットエレベータ２４、前記カセット搬送機２５により前記移載棚３９に移載される。

前記カセット２２が前記移載棚３９に移載されると、前記ウェーハ移載機３７は、前記基板搬送プレート４０の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ３６の昇降動作の協働により前記移載棚３９から降下状態の前記ボート３２に前記ウェーハ３１を移載する。

前記ボート３２に所定枚数の前記ウェーハ３１が移載されると、前記ボートエレベータ３３により前記ボート３２が上昇され、該ボート３２が前記基板処理炉２９に装入される。完全に前記ボート３２が装入された状態では、前記シールキャップ３５により前記基板処理炉２９が気密に閉塞される。

気密に閉塞された該基板処理炉２９内では、選択された処理レシピに従い、前記ウェーハ３１が加熱されると共に処理ガスが前記基板処理炉２９内に供給され、ガス排気管６６から図示しない排気装置によって処理室２の雰囲気が排出されつつ、前記ウェーハ３１に処理がなされる（図２参照）。

図２、図３により上記基板処理装置に用いられる縦型の基板処理炉２９について説明する。尚、図７中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

加熱装置（加熱手段）であるヒータ４２の内側に反応管１が設けられ、該反応管１の下端には、例えばステンレス等によりマニホールド４４が気密部材であるＯリング４６を介して連設され、前記マニホールド４４の下端開口部（炉口部）は蓋体であるシールキャップ３５により気密部材であるＯリング１８を介して気密に閉塞され、少なくとも、前記反応管１、前記マニホールド４４及び前記シールキャップ３５により前記処理室２を画成している。

前記シールキャップ３５にはボート支持台４５を介してボート３２が立設され、前記ボート支持台４５は前記ボート３２を保持する保持体となっている。

前記処理室２へは複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管（第１ガス供給管４７、第２ガス供給管４８）が設けられている。

前記第１ガス供給管４７には上流から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ４９、気化器５１、及び開閉弁である第１バルブ５２が設けられ、該第１バルブ５２の下流側に、キャリアガスを供給する第１キャリアガス供給管５３が合流され、該第１キャリアガス供給管５３には上流から順に流量制御装置（流量制御手段）である第２マスフローコントローラ５４、及び開閉弁である第３バルブ５５が設けられている。又、前記第１ガス供給管４７の先端部には、前記反応管１の内壁に沿って下部から上部に亘り、第１ノズル５６が設けられ、該第１ノズル５６の側面にはガスを供給する第１ガス供給孔５７が設けられている。該第１ガス供給孔５７は、下部から上部に亘って等ピッチで設けられ、それぞれ同一の開口面積を有している。

前記第２ガス供給管４８には上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第１マスフローコントローラ５８、開閉弁である第２バルブ５９が設けられ、該第２バルブ５９下流側にキャリアガスを供給する第２キャリアガス供給管６１が合流されている。該第２キャリアガス供給管６１には上流から順に流量制御装置（流量制御手段）である第３マスフローコントローラ６２、及び開閉弁である第４バルブ６３が設けられている。前記第２ガス供給管４８の先端部には、前記第１ノズル５６と平行に第２ノズル６４が設けられ、該第２ノズル６４の側面にはガスを供給する供給孔である第２ガス供給孔６５が設けられている。該第２ガス供給孔６５は、下部から上部に亘って等ピッチで設けられ、それぞれ同一の開口面積を有している。

例えば、前記第１ガス供給管４７から供給される原料が液体の場合、該第１ガス供給管４７からは、前記液体マスフローコントローラ４９、前記気化器５１、及び前記第１バルブ５２を介し、前記第１キャリアガス供給管５３と合流し、更に前記第１ノズル５６を介して前記処理室２内に処理ガスが供給される。例えば、前記第１ガス供給管４７から供給される原料が気体の場合には、前記液体マスフローコントローラ４９を気体用のマスフローコントローラに交換し、前記気化器５１は不要となる。前記第２ガス供給管４８からは前記第１マスフローコントローラ５８、前記第２バルブ５９を介し、前記第２キャリアガス供給管６１と合流し、更に前記第２ノズル６４を介して前記処理室２に処理ガスが供給される。

該処理室２は、ガスを排気する前記ガス排気管６６により第５バルブ６７を介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ６８に接続され、真空排気される様になっている。尚、前記第５バルブ６７は弁を開閉して前記処理室２の真空排気及び真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。

前記シールキャップ３５にはボート回転機構６９が設けられ、該ボート回転機構６９は処理の均一性を向上する為に前記ボート３２を回転する様になっている。

制御手段である前記制御部４１は、前記液体マスフローコントローラ４９、前記第１〜第３マスフローコントローラ５８，５４，６２、前記第１〜第５バルブ５２，５９，５５，６３，６７、前記ヒータ４２、前記真空ポンプ６８、前記ボート回転機構６９、図示しないボート昇降機構とに接続されており、前記液体マスフローコントローラ４９、及び前記第１〜第３マスフローコントローラ５８，５４，６２の流量調整、前記第１〜第４バルブ５２，５９，５５，６３の開閉動作、前記第５バルブ６７の開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ４２の温度調整、前記真空ポンプ６８の起動及び停止、前記ボート回転機構６９の回転速度調節、前記ボート昇降機構の昇降動作制御が行われる。

次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＨ及びＯ3 を用いてＨｆＯ2 膜を成膜する例を基に説明する。

ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一つであるＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる反応性ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。この時、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。

ＡＬＤ法では、例えばＨｆＯ2 膜形成の場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ3 Ｃ2 Ｈ5 ］4 、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）とＯ3 （オゾン）を用いて１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。

先ず、上述した様に前記ウェーハ３１を前記ボート３２に装填し、前記処理室２に搬入する。前記ボート３２を前記処理室２に搬入後、後述する３つのステップを順次実行する。

（ステップ１）
ステップ１では、ＴＥＭＡＨとキャリアガス（Ｎ2 ）を流す。まず前記第１ガス供給管４７に設けた前記第１バルブ５２、前記第１キャリアガス供給管５３に設けた前記第３バルブ５５、及び前記ガス排気管６６に設けた前記第５バルブ６７を共に開けて、前記第１ガス供給管４７から前記液体マスフローコントローラ４９により流量調整され、前記気化器５１により気化されたＴＥＭＡＨガスと、第１キャリアガス供給管５３から前記第２マスフローコントローラ５４により流量調整されたキャリアガス（Ｎ2 ）とを混合し、この混合ガスを前記第１ノズル５６の前記第１ガス供給孔５７から前記処理室２内に供給しつつ前記ガス排気管６６から排気する。前記液体マスフローコントローラ４９で制御するＴＥＭＡＨガスの供給流量は０．１〜０．３ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスに前記ウェーハ３１を晒す時間は３０〜１８０秒間である。この時の前記ヒータ４２の温度は前記ウェーハ３１が１８０〜２５０℃になる様設定してある。又、前記処理室２内の圧力は５０〜１００Ｐａである。これにより前記ウェーハ３１の下地膜上にＴＥＭＡＨ原料が吸着す
る。

（ステップ２）
ステップ２では、前記第１ガス供給管４７の前記第１バルブ５２及び前記第１キャリア供給管５３の前記第３バルブ５５を閉めて、ＴＥＭＡＨガスとキャリアガスの供給を止める。前記ガス排気管６６の前記第５バルブ６７は開いたままにし、前記真空ポンプ６８により、前記基板処理炉２９を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを前記処理室２内から排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ2 を該基板処理炉２９に供給すると、更に残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。

（ステップ３）
ステップ３では、Ｏ3 とキャリアガス（Ｎ2 ）を流す。まず前記第２ガス供給管４８に設けた前記第２バルブ５９、前記第２キャリアガス供給管６１に設けた前記第４バルブ６３を共に開けて、前記第２ガス供給管４８から前記第１マスフローコントローラ５８により流量調整されたＯ3 と、前記第２キャリアガス供給管６１から前記第３マスフローコントローラ６２により流量調整されたキャリアガス（Ｎ2 ）とを混合し、前記第２ノズル６４の前記第２ガス供給孔６５から前記処理室２内に供給しつつ前記ガス排気管６６から排気する。Ｏ3 に前記ウェーハ３１を晒す時間は１０〜１２０秒間である。この時の前記ウェーハ３１の温度はＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃である。又、前記処理室２内の圧力もＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく、５０〜１００Ｐａである。Ｏ3 の供給により、前記ウェーハ３１の下地膜上のＴＥＭＡＨガスとＯ3 とが表面反応して、前記ウェーハ３１上にＨｆＯ2 膜が成膜される。

（ステップ４）
ステップ４では、成膜後、前記第２バルブ５９及び前記第４バルブ６３を閉じ、前記真空ポンプ６８により前記処理室２内を真空排気し、成膜に寄与した後に残留するＯ3 を排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ2 を前記処理室２内に供給すると、更に残留するＯ3 を前記処理室２から排除する効果が高まる。

又、上述したステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰返すことにより、前記ウェーハ３１上に所定の膜厚のＨｆＯ2 膜を成膜することができる。

次に、本発明に於ける処理ガス供給管とパージガス（キャリアガス）供給管とが合流する部分、例えば、前記第１ガス供給管４７と前記第１キャリアガス供給管５３との合流部分７１について図４，図５により説明する。

合流ブロック７２の内部には拡散室７３が形成され、該拡散室７３に第１継手管７４が連通され、又前記拡散室７３に前記第１継手管７４と直交する第２継手管７５が連通され、前記第１継手管７４には前記気化器５１からの第１ガス供給管４７ａが接続され、前記第２継手管７５には前記第１ノズル５６に向う第１ガス供給管４７ｂが接続される。

前記第２継手管７５内に形成される流路７６は前記拡散室７３に連通する開口径が小さく、下流側（反応炉側）に向って漸次拡径し、前記第１ガス供給管４７ｂの内径と等しくなる形状をしている。

又、前記合流ブロック７２には前記第１ガス供給管４７ｂと同一軸心上に配置された前記第１キャリアガス供給管５３が連通され、該第１キャリアガス供給管５３の先端には前記拡散室７３に突出する内径を絞る絞り部（流量絞り）７７が形成されている。該絞り部７７を貫通する流路径は、前記第１キャリアガス供給管５３の内径より充分小さく、前記絞り部７７が前記第１ガス供給孔５７を流通するガスの流体に対して充分な絞り効果を発揮する径に選択される。

又、前記絞り部７７の先端と前記流路７６の開口端とは適宜な間隙が形成される。該間隙は、前記第１キャリアガス供給管５３からのガスが前記絞り部７７から噴出された場合の減圧作用で、周囲のガスを吸引するに効果的である様に設定される。

而して、前記合流ブロック７２は、前記第１キャリアガス供給管５３を流れるガス、即ちパージガスを作動流体とするディフューザを構成する。

以下、前記合流ブロック７２の作用について説明する。

先ず、前記第１バルブ５２が閉じられ、前記第１ガス供給管４７がガスパージされる場合を説明する。

前記第１キャリアガス供給管５３からパージガスが供給されると、前記絞り部７７によってパージガスが前記拡散室７３に高速で噴出され、急激に膨張、減圧して前記流路７６を経て前記第１ガス供給管４７ｂに流出する。

前記拡散室７３での減圧作用で、前記合流ブロック７２と前記第１バルブ５２間（図８のデッドスペース１３に相当）に滞留していた残留処理ガスが吸引され、パージガスと共に前記第１ガス供給管４７ｂから排出される。従って、パーティクルの発生原因が除去される。

次に、処理ガスを供給する場合について説明する。この場合、パージガスはキャリアガスとして作用する。

前記第１バルブ５２が開放され、気化した処理ガスが前記第１ガス供給管４７を介して前記第１ノズル５６に供給される。パージガスは、前記絞り部７７より前記拡散室７３に噴出し、上記した様に該拡散室７３を減圧する。この為、前記第１ガス供給管４７より処理ガスを吸引する作用が発生する。従って、前記合流ブロック７２は、前記第１ガス供給管４７に対して吸引ポンプとして作用し、前記気化器５１の気化室の圧力を減少させ、気化効率を増大させる。又、配管の圧力損失を補うので、前記気化器５１から前記処理室２迄の配管距離を長くすることができ、設計上の制約を緩和する。

尚、前記第１ガス供給管４７ｂと前記第１キャリアガス供給管５３とは必ずしも直交する必要はなく、傾斜して前記拡散室７３に連通してもよい。要は、前記第１ガス供給管４７ｂが前記拡散室７３に連通していればよい。

図６のTEMAHの蒸気圧曲線に示すように、TEMAH等の蒸気圧の低い液体原料では、出来るだけ圧力を下げたいという課題がある。従って、コンバムの原理により不活性ガスを用いて真空を発生させる本発明は、特に蒸気圧の低い液体原料に対して有効である。

（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。

（付記１）基板を収納する処理室と、液体原料を気化する気化器と、該気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する処理ガス供給管と、該処理ガス供給管とパージガス供給管とが接続される合流部とを備え、該合流部は拡散室を有し、該拡散室には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に前記パージガス供給管の先端に設けられた流量絞りを通してパージガスが流入することを特徴とする基板処理装置。

（付記２）前記パージガス供給管を流れるパージガスと、前記合流部から流出する気化ガスとパージガスとの混合ガスとが、所定の第１の方向で流れ、前記気化ガスは、前記第１の方向とは異なる第２の方向で前記拡散室に流入する付記１の基板処理装置。

（付記３）基板を収納する処理室と、前記処理室にガスを供給するガス供給手段と、を有し、
前記ガス供給手段は、液体原料を気化する気化器と、前記気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する第１のガス供給管と、不活性ガスを前記処理室に供給する第２のガス供給管と、前記第１のガス供給管と前記第２のガス供給管とが接続される合流部とを備え、該合流部は拡散室を有し、前記第２のガス供給管の下流側の先端部分には前記拡散室の方向に向かって内径を絞る絞り部を有し、該拡散室には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に絞り部を通して不活性ガスが流入することを特徴とする基板処理装置。

（付記４）前記流量絞り部を貫通する不活性ガス流路の内径は、前記第２のガス供給管の内径より小さいことを特徴とする付記３の基板処理装置。

（付記５）前記第１のガス供給管は、前記気化器から前記合流部に接続される部位を構成する第３のガス供給管と、前記合流部から前記処理室へ向かう第４のガス供給管とを有し、前記拡散室に第１継手管が連通され、前記拡散室に前記第１継手管と直行する第２継手管が連通され、前記第１継手管には前記第３のガス供給管が接続され、前記第２継手管には前記第４のガス供給管が接続され、前記第２継手管内に形成される流路は前記拡散室に連通する開口径が小さく、下流側に向かって漸次拡径し、前記第２のガス供給管の内径と等しくなることを特徴とする付記３もしくは付記４に記載の基板処理装置。

（付記６）前記第２のガス供給管を流れる不活性ガスと、前記合流部から流出する気化ガスと不活性ガスとの混合ガスが、所定の第１の方向で流れ、前記気化ガスは、前記第１の方向とは異なる第２の方向で前記拡散室に流入することを特徴とする付記３から付記５のいずれかに記載の基板処理装置。

（付記７）前記ガス供給手段は、さらに、前記処理室内に酸化ガスもしくは窒化ガスを供給する第５のガス供給管を有し、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記ガス供給手段と前記排気手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ガス供給手段及び前記排気手段を制御して、前記気化ガスと、前記前記酸化ガスもしくは窒化ガスを交互に供給して前記基板に膜を形成する付記３から付記６のいずれかに記載の基板処理装置。

(付記８) 前記液体原料は、TEMAH、TEMAZ、TiCl4、TDMAS、TMAのいずれかであることを特徴とする付記３から付記７に記載の基板処理装置。

（付記９）前記基板に形成する膜は、Hf原子、Zr原子、Ti原子、Si原子、Al原子のいずれを少なくとも１種含むことを特徴とする付記７もしくは付記８に記載の基板処理装置。

（付記１０）基板を収納する処理室と、ガスを供給するガス供給手段と、を有し、前記ガス供給手段は、処理ガスを供給する第１のガス供給管と、少なくとも前記第１のガス供給管をパージするパージガスを供給する第２のガス供給管と、前記第１のガス供給管、前記第２のガス供給管及び第３のガス供給管とが互いに所定の角度を持って接続される合流部とを備え、該合流部は拡散室を有し、前記第２のガス供給管の下流側の先端部分には前記拡散室の方向に内径を絞る絞り部を有し、前記前記絞り部を貫通する流路の内径は、前記第２のガス供給管の内径より小さく、前記パージガスは前記流路を経て前記拡散室に噴出され、前記合流部に滞留していた残留処理ガスを吸引しつつ前記第３のガス供給管から排出されることを特徴とする基板処理装置。

（付記１１）前記ガス供給手段は、さらに前記処理室内に酸化ガスもしくは窒化ガスを供給する第４のガス供給管を有し、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記ガス供給手段と前記排気手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ガス供給手段及び前記排気手段を制御して、前記気化ガスと、前記前記酸化ガスもしくは窒化ガスを交互に供給して前記基板に膜を形成する付記１０に記載の基板処理装置。

（付記１２）前記液体原料は、TEMAH、TEMAZ、TiCl4、TDMAS、TMAのいずれかであることを特徴とする付記１０もしくは付記１１に記載の基板処理装置。

（付記１３）前記基板に形成する膜は、Hf原子、Zr原子、Ti原子、Si原子、Al原子のいずれを少なくとも１種含むことを特徴とする付記１１もしくは付記１２に記載の基板処理装置。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略を示す斜視図である。該基板処理装置に使用される基板処理炉の概略断面図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。前記基板処理装置に於けるガス合流部を示す図である。該ガス合流部の拡大図である。 TEMAHの蒸気圧曲線を示す図である。従来の基板処理装置の概略説明図である。従来のガス合流部を示す図である。

符号の説明

１反応管
２処理室
３１ウェーハ
３２ボート
４７第１ガス供給管
５１気化器
５２第１バルブ
５３第１キャリアガス供給管
５５第３バルブ
５６第１ノズル
７１合流部分
７２合流ブロック
７３拡散室
７６流路
７７絞り部

Claims

基板を収納する処理室と、
前記処理室にガスを供給するガス供給手段と、
を有し、
前記ガス供給手段は、
液体原料を気化する気化器と、
前記気化器からの気化ガスを前記処理室に供給する第１のガス供給管と、
不活性ガスを前記処理室に供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管と前記第２のガス供給管とが接続される合流部とを備え、
該合流部は拡散室を有し、
前記第２のガス供給管の下流側先端部分には前記拡散室の方向に向かって内径を絞る絞り部を有し、
該拡散室には前記気化器からの気化ガスが流入すると共に絞り部を通して不活性ガスが流入することを特徴とする基板処理装置。
前記絞り部を貫通する不活性ガス流路の内径は、前記第２のガス供給管の内径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１のガス供給管は、前記気化器から前記合流部に接続される部位を構成する第３のガス供給管と、
前記合流部から前記処理室へ向かう第４のガス供給管とを有し、
前記拡散室に第１継手管が連通され、前記拡散室に前記第１継手管と直行する第２継手管が連通され、前記第１継手管には前記第３のガス供給管が接続され、前記第２継手管には前記第４のガス供給管が接続され、
前記第２継手管内に形成される流路は前記拡散室に連通する開口径が小さく、下流側に向かって漸次拡径し、前記第２のガス供給管の内径と等しくなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の基板処理装置。
前記第２のガス供給管を流れる不活性ガスと、
前記合流部から流出する気化ガスと不活性ガスとの混合ガスが、所定の第１の方向で流れ、前記気化ガスは、前記第１の方向とは異なる第２の方向で前記拡散室に流入することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
基板を収納する処理室と、
ガスを供給するガス供給手段と、
を有し、
前記ガス供給手段は、
処理ガスを供給する第１のガス供給管と、
少なくとも前記第１のガス供給管をパージするパージガスを供給する第２のガス供給管と、
前記第１のガス供給管、前記第２のガス供給管及び第３のガス供給管とが互いに所定の角度を持って接続される合流部とを備え、
該合流部は拡散室を有し、
前記第２のガス供給管の下流側の先端部分には前記拡散室の方向に向かって内径を絞る絞り部を有し、
前記絞り部を貫通する流路の内径は、前記第２のガス供給管の内径より小さく、
前記パージガスは前記流路を経て前記拡散室に噴出され、前記合流部に滞留していた残留処理ガスを吸引しつつ前記第３のガス供給管から排出されることを特徴とする基板処理装置。