JP2012172171A - Substrate processing apparatus, and thin film deposition method - Google Patents

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Masanori Sakai
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Tatsuyuki Saito
達之 齋藤
Yukinao Kaga
友紀直 加我
Takashi Yokogawa
貴史 横川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: the film deposition rate of a growing metal thin film and the film quality are dispersed.SOLUTION: A substrate processing apparatus includes a liquid material tank 315 for storing liquid material or solid material, gasification mechanisms 315, 310 for gasifying the liquid material or the solid material in a gaseous state, and an MFC (Mass Flow Controller) 318 provided between the gasification mechanisms 315, 310 and a processing chamber 201. A controller 280 controls the flow rate of the material gas by controlling the gasification mechanisms 315, 310 and the MFC 318 when the liquid material or the solid material is supplied in a gaseous state.

Description

本発明は、基板処理装置及び薄膜成膜方法に関し、特に液体又は固体の金属原料を用いた導電性薄膜を形成する基板処理装置及び基板上に金属薄膜を形成する工程を備える薄膜成膜方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a thin film forming method, and more particularly to a substrate processing apparatus for forming a conductive thin film using a liquid or solid metal raw material and a thin film forming method including a step of forming a metal thin film on a substrate. .

従来から基板上に金属薄膜を形成する手法の1つとして、CVD(Chemical Vapor Deposition)法がある。CVD法とは、気相中もしくは基板表面における2種以上の原料の反応を利用して、原料分子に含まれる元素を構成要素とする膜を基板上に成膜する方法である。また、CVD法の中の1つとして、ALD(Atomic Layer Deposition)法がある。ALD法とは、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種以上の原料となる原料を1種類ずつ交互に基板上に供給し、原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して原子層レベルで制御される成膜を行う手法である。基板上に形成される金属薄膜としては、例えば、特許文献1のように窒化チタン膜(TiN)が挙げられる。   Conventionally, there is a CVD (Chemical Vapor Deposition) method as one of methods for forming a metal thin film on a substrate. The CVD method is a method in which a film containing an element contained in a raw material molecule as a constituent element is formed on a substrate by utilizing a reaction of two or more raw materials in a gas phase or on the substrate surface. As one of the CVD methods, there is an ALD (Atomic Layer Deposition) method. The ALD method is a method in which two or more kinds of raw materials used for film formation are alternately supplied onto a substrate under a certain film formation condition (temperature, time, etc.) and adsorbed in units of atomic layers. This is a technique for performing film formation controlled at the atomic layer level using surface reaction. An example of the metal thin film formed on the substrate is a titanium nitride film (TiN) as disclosed in Patent Document 1.

国際公開第2007/020874号International Publication No. 2007/020874

しかしながら、金属薄膜を形成する際には、材料として固体原料や液体原料を使用する場合がある。CVD法で成膜を行う場合、例えばバブリング方式で供給される金属原料の供給量は、基本的には飽和蒸気圧とキャリアガスの流量で決まるが、金属原料供給中は減圧下の反応室とタンクが直接接続されることとなり、蒸発した金属原料の一部はキャリアガス流量とは関係なく反応室内に流れ込むこととなる。このため、金属原料の供給量の制御性が劣化し、CVD反応の成膜速度にバラツキが生じたり、その結果膜質にバラツキが発生することとなる。   However, when forming a metal thin film, a solid raw material or a liquid raw material may be used as a material. When film formation is performed by the CVD method, for example, the supply amount of the metal raw material supplied by the bubbling method is basically determined by the saturation vapor pressure and the flow rate of the carrier gas. The tank is directly connected, and a part of the evaporated metal raw material flows into the reaction chamber regardless of the carrier gas flow rate. For this reason, the controllability of the supply amount of the metal raw material is deteriorated, and the film formation speed of the CVD reaction varies, and as a result, the film quality varies.

ALD法では、起用着飽和現象を利用するため、原理的には上記のCVD法での問題点を解決することが可能となる。しかし、TiN等の金属系材料のALD法においてはALD反応1サイクルあたりの成膜量が完全には飽和しない場合が多い、このため、CVDでの問題点を緩和できるが完全には解決できないことになる。さらに、特にALD反応においてより活性な金属材料を使用する場合は、金属材料の供給ステップが長時間すぎると材料の分解によりCVD反応が起きてしまうため好ましくない。このため、供給ステップを短時間化することを目的として単位時間あたりの供給量を増やす対策が取られるが、この場合にも材料供給のバラツキの影響が出ることがある。   Since the ALD method uses the saturating phenomenon, it is possible in principle to solve the problems of the CVD method. However, in the ALD method of TiN and other metal-based materials, the film formation amount per cycle of the ALD reaction is often not completely saturated. Therefore, the problems in CVD can be alleviated but cannot be solved completely. become. Furthermore, particularly when a more active metal material is used in the ALD reaction, if the metal material supply step is too long, a CVD reaction occurs due to decomposition of the material, which is not preferable. For this reason, measures are taken to increase the supply amount per unit time for the purpose of shortening the supply step. However, in this case as well, there may be an effect of variations in material supply.

本発明は上述の問題点を解決し、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制できる基板処理装置及び薄膜成膜方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a substrate processing apparatus and a thin film forming method capable of suppressing the film forming speed and film quality variation of a growing metal thin film.

本発明の一の態様によれば、基板を収容する処理容器と、液体原料または固体原料を貯留する原料タンクと、前記原料タンクから前記処理容器へ原料を供給する原料供給路と、前記原料供給路に設けられ、液体原料または固体原料をガス状態にするガス化機構と、前記原料供給路であって、前記ガス化機構と前記処理容器の間に設けられた流量制御機構と、前記ガス化機構、前記流量制御機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記処理容器へ前記液体原料または固体原料をガス状態で供給する際、前記ガス化機構および前記流量制御機構を制御して原料ガスの流量を制御するよう構成される基板処理装置を提供する。   According to one aspect of the present invention, a processing container that accommodates a substrate, a raw material tank that stores a liquid raw material or a solid raw material, a raw material supply path that supplies the raw material from the raw material tank to the processing container, and the raw material supply A gasification mechanism that is provided in a passage and converts a liquid raw material or a solid raw material into a gas state; a flow rate control mechanism that is provided between the gasification mechanism and the processing vessel in the raw material supply path; and the gasification A control unit that controls the flow rate control mechanism, and the control unit controls the gasification mechanism and the flow rate control mechanism when supplying the liquid source or the solid source in a gas state to the processing container. A substrate processing apparatus configured to control and control a flow rate of a source gas is provided.

本発明の他の態様によれば、基板を収容する処理容器と、液体原料または固体原料を貯留する原料タンクと、前記原料タンクから前記処理容器へ原料を供給する原料供給路と、前記原料供給路に設けられ、液体原料または固体原料を加熱による融解もしくは溶媒に溶解させることにより液体状態とする液化機構と、前記原料供給路に設けられ、前記液化機構と前記処理容器の間に設けられたガス化機構と、前記原料供給路であって、前記液化機構と前記処理容器の間に設けられた液体流量制御機構と、前記液化機構、前記ガス化機構、前記液体流量制御機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、処理容器へ前記液体原料または固体原料を供給する際、前記液化機構および前記液体流量制御機構を制御して前記液体状態の原料の流量を制御した後に、前記ガス化機構を制御して前記液体状態の原料をガス化してガス状態の原料を前記処理容器へ供給するよう構成される基板処理装置を提供する。   According to another aspect of the present invention, a processing container that accommodates a substrate, a raw material tank that stores a liquid raw material or a solid raw material, a raw material supply path that supplies the raw material from the raw material tank to the processing container, and the raw material supply A liquefaction mechanism that is provided in the channel and is in a liquid state by melting the liquid raw material or solid raw material by heating or dissolving in a solvent; and provided in the raw material supply channel and provided between the liquefaction mechanism and the processing vessel. A gasification mechanism, a raw material supply path, a liquid flow rate control mechanism provided between the liquefaction mechanism and the processing vessel, and a control for controlling the liquefaction mechanism, the gasification mechanism, and the liquid flow rate control mechanism And the control unit controls the liquefaction mechanism and the liquid flow rate control mechanism to control the flow rate of the raw material in the liquid state when supplying the liquid source or the solid source to the processing container. After your, to provide a substrate processing apparatus configured to supply the raw material gas state to the processing vessel is gasified raw material of the liquid state by controlling the gasification mechanism.

本発明によれば、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress variations in film formation speed and film quality of a growing metal thin film.

本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜透視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る処理炉の一例とそれに付随する部材の概略構成図であって、特に処理炉部分を縦断面で示す図である。It is a schematic block diagram of an example of the processing furnace which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the member accompanying it, Comprising: It is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-section especially. 本発明の第1の実施形態に係る図2に示す処理炉のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the processing furnace shown in FIG. 2 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。FIG. 3 is an enlarged detail view showing an example of a configuration centering on a first gas supply system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the controller which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and each member controlled by the said controller. 本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置において実行される成膜工程のフローチャートである。It is a flowchart of the film-forming process performed in the substrate processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る第1の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the film-forming sequence of the titanium nitride film in the 1st film-forming process based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る第2の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the film-forming sequence of the titanium nitride film in the 2nd film-forming process based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。It is an enlarged detail drawing which shows an example of a structure centering on the 1st gas supply system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。It is an enlarged detail drawing which shows an example of a structure centering on the 1st gas supply system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。   Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
<基板処理装置の構成>
始めに、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置101の構成について説明する。ここに、図1は、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜透視図である。
<First Embodiment>
<Configuration of substrate processing apparatus>
First, the configuration of the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置101は、半導体装置(IC(Integrated Circuits))の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。   The substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention is configured as an example of a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing a semiconductor device (IC (Integrated Circuits)). In the following description, as an example of the substrate processing apparatus, a case will be described in which a vertical apparatus that performs a film forming process or the like on a substrate is used. However, the present invention is not based on the use of a vertical apparatus, and for example, a single wafer apparatus may be used.

図1に示す通り、基板処理装置101では、基板の一例となるウェハ200を収納したカセット110が使用されており、ウェハ200はシリコン等の材料から構成されている。基板処理装置101は筐体111を備えており、筐体111の内部にはカセットステージ114が設置されている。カセット110はカセットステージ114上に工程内搬送装置(図示略)によって搬入されたり、カセットステージ114上から搬出されたりされる。   As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 uses a cassette 110 containing a wafer 200 as an example of a substrate, and the wafer 200 is made of a material such as silicon. The substrate processing apparatus 101 includes a housing 111, and a cassette stage 114 is installed inside the housing 111. The cassette 110 is carried on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) or unloaded from the cassette stage 114.

カセットステージ114は、工程内搬送装置によって、カセット110内のウェハ200が垂直姿勢を保持しかつカセット110のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ114は、カセット110を筐体111の後方に右回り縦方向90°回転し、カセット110内のウェハ200が水平姿勢となり、カセット110のウェハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。   The cassette stage 114 is placed by the in-process transfer device so that the wafer 200 in the cassette 110 maintains a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 clockwise 90 ° to the rear of the casing 111 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing 111. It is configured to be operable.

筐体111内の前後方向の略中央部にはカセット棚105が設置されており、カセット棚105は複数段複数列にて複数個のカセット110を保管するように構成されている。カセット棚105には後述するウェハ移載機構125の搬送対象となるカセット110が収納される移載棚123が設けられている。   A cassette shelf 105 is installed in a substantially central portion of the casing 111 in the front-rear direction, and the cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 125 described later is stored.

カセットステージ114の上方には予備カセット棚107が設けられ、予備的にカセット110を保管するように構成されている。   A reserve cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置118が設置されている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ118aと、搬送機構としてのカセット搬送機構118bとで構成されている。カセット搬送装置118はカセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連続動作により、カセットステージ114とカセット棚105と予備カセット棚107との間で、カセット110を搬送するように構成されている。   A cassette carrying device 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette carrying device 118 includes a cassette elevator 118a that can move up and down while holding the cassette 110, and a cassette carrying mechanism 118b as a carrying mechanism. The cassette carrying device 118 is configured to carry the cassette 110 among the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the spare cassette shelf 107 by continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette carrying mechanism 118b.

カセット棚105の後方には、ウェハ移載機構125が設置されている。ウェハ移載機構125は、ウェハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ移載装置125aと、ウェハ移載装置125aを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ125bとで構成されている。ウェハ移載装置125aにはウェハ200をピックアップするためのツイーザ125cが設けられている。ウェハ移載装置125はウェハ移載装置125aとウェハ移載装置エレベータ125bとの連続動作により、ツイーザ125cをウェハ200の載置部として、ウェハ200をボート217に対して装填(チャージング)したり、ボート217から脱装(ディスチャージング)したりするように構成されている。   A wafer transfer mechanism 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device 125a capable of rotating or linearly moving the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator 125b for moving the wafer transfer device 125a up and down. The wafer transfer device 125 a is provided with a tweezer 125 c for picking up the wafer 200. The wafer transfer device 125 loads (charges) the wafer 200 to the boat 217 using the tweezers 125c as the placement portion of the wafer 200 by continuous operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b. The boat 217 is configured to be detached (discharged).

筐体111の後部上方には、ウェハ200を熱処理する処理炉202が設けられており、処理炉202の下端部が炉口シャッタ147により開閉されるように構成されている。   A processing furnace 202 for heat-treating the wafer 200 is provided above the rear portion of the casing 111, and a lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter 147.

処理炉202の下方には処理炉202に対しボート217を昇降させるボートエレベータ115が設けられている。ボートエレベータ115の昇降台にはアーム128が連結されており、アーム128にはシールキャップ219が水平に据え付けられている。シールキャップ219はボート217を垂直に支持するとともに、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。   Below the processing furnace 202, a boat elevator 115 that raises and lowers the boat 217 with respect to the processing furnace 202 is provided. An arm 128 is connected to the lifting platform of the boat elevator 115, and a seal cap 219 is horizontally installed on the arm 128. The seal cap 219 is configured to support the boat 217 vertically and to close the lower end portion of the processing furnace 202.

ボート217は複数の保持部材を備えており、複数枚(例えば50〜150枚程度)のウェハ200をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。   The boat 217 includes a plurality of holding members, and is configured to hold a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 horizontally in a state where the centers are aligned in the vertical direction. Yes.

カセット棚105の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット134aが設置されている。クリーンユニット134aは供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。   Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a for supplying clean air that is a cleaned atmosphere is installed. The clean unit 134a includes a supply fan and a dustproof filter, and is configured to distribute clean air inside the casing 111.

筐体111の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット134bが設置されている。クリーンユニット134bも供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアをウェハ移載装置125aやボート217等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウェハ移載装置125aやボート217等の近傍を流通した後に、筐体111の外部に排気されるようになっている。   A clean unit 134 b that supplies clean air is installed at the left end of the housing 111. The clean unit 134b also includes a supply fan and a dustproof filter, and is configured to distribute clean air in the vicinity of the wafer transfer device 125a, the boat 217, and the like. The clean air is exhausted to the outside of the casing 111 after circulating in the vicinity of the wafer transfer device 125a, the boat 217, and the like.

続いて、基板処理装置101の主な動作について説明する。   Next, main operations of the substrate processing apparatus 101 will be described.

工程内搬送装置(図示略)によってカセット110がカセットステージ114上に搬入されると、カセット110は、ウェハ200がカセットステージ114の上で垂直姿勢を保持し、カセット110のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット110は、カセットステージ114によって、カセット110内のウェハ200が水平姿勢となり、カセット110のウェハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように、筐体111の後方に右周り縦方向90°回転させられる。   When the cassette 110 is loaded onto the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), the cassette 110 holds the wafer 200 in a vertical position on the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is directed upward. It is placed so that it faces. After that, the cassette 110 is moved clockwise 90 to the rear of the casing 111 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture by the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing 111. ° Rotated.

その後、カセット110は、カセット棚105ないし予備カセット棚107の指定された棚位置へカセット搬送装置118によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚105ないし予備カセット棚107からカセット搬送装置118によって移載棚123に移載されるか、もしくは直接移載棚123に搬送される。   Thereafter, the cassette 110 is automatically transported and delivered by the cassette transport device 118 to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 and temporarily stored, and then the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf. It is transferred from 107 to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 118 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット110が移載棚123に移載されると、ウェハ200はカセット110からウェハ移載装置125aのツイーザ125cによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート217に装填(チャージング)される。ボート217にウェハ200を受け渡したウェハ移載装置125aはカセット110に戻り、後続のウェハ200をボート217に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125 c of the wafer transfer device 125 a and loaded (charged) into the boat 217. The wafer transfer device 125 a that has transferred the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the subsequent wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウェハ200がボート217に装填されると、処理炉202の下端部を閉じていた炉口シャッタ147が開き、処理炉202の下端部が開放される。その後、ウェハ200群を保持したボート217がボートエレベータ115の上昇動作により処理炉202内に搬入(ローディング)され、処理炉202の下部がシールキャップ219により閉塞される。   When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the furnace port shutter 147 that has closed the lower end of the processing furnace 202 is opened, and the lower end of the processing furnace 202 is opened. Thereafter, the boat 217 holding the wafer group 200 is loaded into the processing furnace 202 by the ascending operation of the boat elevator 115, and the lower part of the processing furnace 202 is closed by the seal cap 219.

ローディング後は、処理炉202にてウェハ200に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウェハ200およびカセット110が筐体111の外部に搬出される。   After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are carried out of the casing 111 in the reverse procedure described above.

次に図2及び図3を用いて前述した基板処理装置101に適用される処理炉202について説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る処理炉202の一例とそれに付随する部材の概略構成図であって、特に処理炉部分を縦断面で示す図であり、図3は、本発明の第1の実施形態に係る図2に示す処理炉202のA−A線断面図である。なお、図2において、説明の便宜上、後述するクリーニングガス供給系が不図示とされている。   Next, the processing furnace 202 applied to the substrate processing apparatus 101 described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an example of the processing furnace 202 according to the first embodiment of the present invention and members accompanying the processing furnace 202, and particularly shows a vertical section of the processing furnace. FIG. It is the sectional view on the AA line of the processing furnace 202 shown in FIG. 2 which concerns on the 1st Embodiment of invention. In FIG. 2, a cleaning gas supply system, which will be described later, is not shown for convenience of explanation.

図2及び図3に示す通り、処理炉202にはウェハ200を加熱するための加熱装置(加熱手段)であるヒータ207が設けられている。ヒータ207は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ207の内側には、ウェハ200を処理するための石英製の反応管203が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the processing furnace 202 is provided with a heater 207 which is a heating device (heating means) for heating the wafer 200. The heater 207 includes a cylindrical heat insulating member whose upper portion is closed and a plurality of heater wires, and has a unit configuration in which the heater wires are provided on the heat insulating member. A quartz reaction tube 203 for processing the wafer 200 is provided inside the heater 207.

反応管203の下方には、反応管203の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には反応管203の下端と当接するシール部材としてのOリング220が設けられている。シールキャップ219の処理室201と反対側にはボートを回転させる回転機構267が設けられている。回転機構267の回転軸255はシールキャップを貫通して、後述するボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウェハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は反応管203の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート217を処理室201内に対し搬入搬出することが可能となっている。   Below the reaction tube 203, a seal cap 219 is provided as a furnace opening lid capable of airtightly closing the lower end opening of the reaction tube 203. The seal cap 219 is brought into contact with the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel and has a disk shape. An O-ring 220 is provided on the upper surface of the seal cap 219 as a seal member that contacts the lower end of the reaction tube 203. A rotation mechanism 267 for rotating the boat is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201. A rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap and is connected to a boat 217 described later, and is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be moved up and down in the vertical direction by a boat elevator 115 as an elevating mechanism provided outside the reaction tube 203, so that the boat 217 can be carried into and out of the processing chamber 201. It is possible.

シールキャップ219にはボート217を支持するボート支持台218が設けられている。図1に示す通り、ボート217はボート支持台218に固定された底板210とその上方に配置された天板211とを有しており、底板210と天板211との間に複数本の支柱212が架設された構成を有している。ボート217には複数枚のウェハ200が保持されている。複数枚のウェハ200は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持した状態でボート217の支柱212に支持されている。   The seal cap 219 is provided with a boat support 218 that supports the boat 217. As shown in FIG. 1, the boat 217 includes a bottom plate 210 fixed to the boat support base 218 and a top plate 211 disposed above the bottom plate 210, and a plurality of support columns are disposed between the bottom plate 210 and the top plate 211. 212 has a construction in which it is constructed. A plurality of wafers 200 are held on the boat 217. The plurality of wafers 200 are supported by the support columns 212 of the boat 217 in a state in which the wafers 200 are held in a horizontal posture with a predetermined interval therebetween.

以上の処理炉202では、バッチ処理される複数枚のウェハ200がボート217に対し多段に積層された状態において、ボート217がボート支持台218で支持されながら処理室201に挿入され、ヒータ207が処理室201に挿入されたウェハ200を所定の温度に加熱するようになっている。   In the processing furnace 202 described above, in a state where a plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked on the boat 217 in multiple stages, the boat 217 is inserted into the processing chamber 201 while being supported by the boat support 218, and the heater 207 is The wafer 200 inserted into the processing chamber 201 is heated to a predetermined temperature.

図2及び図3に示す通り、処理室201には、原料ガスを供給するための2本のガス供給管310、320(第1のガス供給管310、第2のガス供給管320)が接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, two gas supply pipes 310 and 320 (first gas supply pipe 310 and second gas supply pipe 320) for supplying source gas are connected to the processing chamber 201. Has been.

ガス供給管310は、本発明に係る「原料供給路」の一例であり、ガス供給管310には上流側から順にMFC(Mass Flow Controller:流量制御器)312、開閉弁であるバルブ314、本発明に係る「原料タンク」の一例である液体原料タンク315、開閉弁であるバルブ317、本発明に係る「流量制御機構」の一例であるMFC318及び開閉弁であるバルブ319が設けられている。   The gas supply pipe 310 is an example of the “raw material supply path” according to the present invention. The gas supply pipe 310 includes an MFC (Mass Flow Controller) 312, a valve 314 that is an on-off valve, A liquid raw material tank 315 that is an example of the “raw material tank” according to the invention, a valve 317 that is an on-off valve, an MFC 318 that is an example of the “flow rate control mechanism” according to the present invention, and a valve 319 that is an on-off valve are provided.

ガス供給管310の先端部にはノズル410(第1のノズル410)が連結されている。ノズル410は、処理室201を構成している反応管203の内壁とウェハ200との間における円弧状の空間で、反応管203の内壁に沿った上下方向(ウェハ200の積載方向)に延在している。ノズル410の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔410aが設けられている。ガス供給孔410aは、下部から上部にわたってそれぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。   A nozzle 410 (first nozzle 410) is connected to the tip of the gas supply pipe 310. The nozzle 410 is an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200, and extends in the vertical direction along the inner wall of the reaction tube 203 (the loading direction of the wafer 200). is doing. A large number of gas supply holes 410 a for supplying a source gas are provided on the side surface of the nozzle 410. The gas supply holes 410a have the same or inclined opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch.

さらに、ガス供給管310にはMFC318とバルブ319との間に、後述の排気管231に接続されたベントライン610及びバルブ614が設けられており、原料ガスを処理室201に供給しない場合は、バルブ614を介して原料ガスをベントライン610へ供給する。主に、ガス供給管310、MFC312、バルブ314、液体原料タンク315、バルブ317、MFC318、バルブ319、ノズル410、ベントライン610、バルブ614により第1のガス供給系が構成される。   Further, the gas supply pipe 310 is provided with a vent line 610 and a valve 614 connected to an exhaust pipe 231 described later between the MFC 318 and the valve 319, and when the source gas is not supplied to the processing chamber 201, The source gas is supplied to the vent line 610 via the valve 614. A gas supply pipe 310, MFC 312, valve 314, liquid raw material tank 315, valve 317, MFC 318, valve 319, nozzle 410, vent line 610, and valve 614 constitute a first gas supply system.

また、ガス供給管310にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管510が接続されている。キャリアガス供給管510にはMFC512及びバルブ514が設けられている。ガス供給管310から供給された原料ガスは、キャリアガス供給管510と合流し、更に反応ガスとしてノズル410を介して処理室201内に供給される。主に、キャリアガス供給管510、MFC512、バルブ514により第1のキャリアガス供給系(不活性ガス供給系)が構成される。   Further, a carrier gas supply pipe 510 for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipe 310. The carrier gas supply pipe 510 is provided with an MFC 512 and a valve 514. The source gas supplied from the gas supply pipe 310 merges with the carrier gas supply pipe 510 and is further supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 410 as a reaction gas. A carrier gas supply pipe 510, MFC 512, and valve 514 mainly constitute a first carrier gas supply system (inert gas supply system).

ガス供給管320には上流側から順にMFC322及びバルブ324が設けられている。ガス供給管320の先端部にはノズル420(第2のノズル420)が連結されている。ノズル420も、ノズル410と同様に、処理室201を構成している反応管203の内壁とウェハ200との間における円弧状の空間で、反応管203の内壁に沿って上下方向(ウェハ200の積載方向)に延在している。ノズル420の側面には、原料ガスを供給する多数のガス供給孔420aが設けられている。ガス供給孔420aも、ガス供給孔410aと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、ガス供給管320、MFC322、バルブ324、ノズル420により第2のガス供給系が構成される。   The gas supply pipe 320 is provided with an MFC 322 and a valve 324 in order from the upstream side. A nozzle 420 (second nozzle 420) is connected to the distal end portion of the gas supply pipe 320. Similarly to the nozzle 410, the nozzle 420 is an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200, and the vertical direction along the inner wall of the reaction tube 203 (of the wafer 200. Extending in the loading direction). A large number of gas supply holes 420 a for supplying a source gas are provided on the side surface of the nozzle 420. Similarly to the gas supply holes 410a, the gas supply holes 420a have the same or inclined opening areas from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch. A second gas supply system is mainly configured by the gas supply pipe 320, the MFC 322, the valve 324, and the nozzle 420.

ガス供給管320にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管520が連結されている。キャリアガス供給管520にはMFC522及びバルブ524が設けられている。ガス供給管320から供給された原料ガスは、キャリアガス供給管520と合流し、更に反応ガスとしてノズル420を介して処理室201内に供給される。主に、キャリアガス供給管520、MFC522、バルブ524により第2のキャリアガス供給系(不活性ガス供給系)が構成される。   A carrier gas supply pipe 520 for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipe 320. The carrier gas supply pipe 520 is provided with an MFC 522 and a valve 524. The raw material gas supplied from the gas supply pipe 320 merges with the carrier gas supply pipe 520 and is further supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 420 as a reaction gas. A carrier gas supply pipe 520, MFC 522, and valve 524 mainly constitute a second carrier gas supply system (inert gas supply system).

上記構成に係る一例として、ガス供給管310には原料ガスの一例としてTi原料(四塩化チタン(TiCl4)やテトラキスジメチルアミノチタン(TDMAT、Ti[N(CH324)、テトラキスジエチルアミノチタン(TDEAT、Ti[N(CH2CH324)等)が導入される。ガス供給管320には、改質原料の一例として窒化原料であるアンモニア(NH3)、窒素(N2)、亜酸化窒素(N2O)、モノメチルヒドラジン(CH62)等が導入される。 As an example of the above-described configuration, the gas supply pipe 310 includes Ti raw materials (titanium tetrachloride (TiCl 4 ), tetrakisdimethylaminotitanium (TDMAT, Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 ), tetrakisdiethylamino as examples of source gases. Titanium (TDEAT, Ti [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4 ), etc.) is introduced. As an example of the reforming raw material, ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), nitrous oxide (N 2 O), monomethylhydrazine (CH 6 N 2 ), etc. are introduced into the gas supply pipe 320 as an example of the reforming raw material. The

キャリアガス供給管510および520からは、例えば窒素(N2)ガスが、それぞれMFC512および522、バルブ514および524、ガス供給管510および520、ノズル410、420を介して処理室201内に供給される。 From the carrier gas supply pipes 510 and 520, for example, nitrogen (N 2 ) gas is supplied into the processing chamber 201 via the MFCs 512 and 522, the valves 514 and 524, the gas supply pipes 510 and 520, and the nozzles 410 and 420, respectively. The

なお、例えば各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、第1のガス供給系により原料ガス供給系、すなわち金属含有ガス(金属化合物)供給系が構成される。また、第2のガス供給系により反応性ガス(改質ガス)供給系が構成される。   For example, when each of the above gases is supplied from each gas supply pipe, a source gas supply system, that is, a metal-containing gas (metal compound) supply system is configured by the first gas supply system. In addition, a reactive gas (reformed gas) supply system is configured by the second gas supply system.

次に、図4を参照し、本発明の第1の実施形態に係る第1のガス供給系の詳細について説明する。ここに、図4は、本発明の第1の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。   Next, the details of the first gas supply system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged detailed view showing an example of a configuration centering on the first gas supply system according to the first embodiment of the present invention.

図4に示すように、液体原料タンク101は、内部に液体状態の原料、固体状態の原料を加熱による融解させることにより液体状態とする原料又は固体原料が溶解された溶媒(以下、適宜「原料液」と総称する)を収容(充填)可能な密閉容器である。   As shown in FIG. 4, the liquid raw material tank 101 includes a raw material in a liquid state, a raw material in a liquid state by melting the raw material in a solid state by heating, or a solvent in which a solid raw material is dissolved (hereinafter referred to as “raw material” A closed container capable of containing (filling).

ガス供給管310は、外部からキャリアガスを液体原料タンク315に供給するキャリアガス供給管310aと、気化された原料ガスを液体原料タンク315から処理室201に供給する原料ガス供給管310bとを備えている。キャリアガス供給管310aは、上流側端部には不図示のキャリアガス供給源が接続され、下流側端部は液体原料タンク315内に収容した原料液内に浸されるように構成されている。一方、原料ガス供給管310bの上流側端部は液体原料タンク315内に収容した原料液内に浸されないように構成されている。   The gas supply pipe 310 includes a carrier gas supply pipe 310a that supplies a carrier gas from the outside to the liquid source tank 315, and a source gas supply pipe 310b that supplies the vaporized source gas from the liquid source tank 315 to the processing chamber 201. ing. The carrier gas supply pipe 310 a is configured such that a carrier gas supply source (not shown) is connected to an upstream end portion, and a downstream end portion is immersed in a raw material liquid stored in a liquid raw material tank 315. . On the other hand, the upstream end of the source gas supply pipe 310b is configured not to be immersed in the source liquid stored in the liquid source tank 315.

本発明の第1の実施形態に係る第1のガス供給系の構成により、バブリング方式を原料供給方式として、キャリアガスを液体原料タンク315内に供給することで、液体原料タンク315内部に収容された原料液をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させ、処理室201に供給することが可能となる。即ち、液体原料タンク315、キャリアガス供給管310a及び原料ガス供給管310bにより本発明に係る「ガス化機構」の一例が構成されている。なお、キャリアガスとしては、原料液とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばN2ガスやArガスやHeガス等の不活性ガスが好適に用いられる。   With the configuration of the first gas supply system according to the first embodiment of the present invention, the bubbling method is used as the material supply method, and the carrier gas is supplied into the liquid material tank 315 so that the liquid material tank 315 is accommodated. The raw material liquid is vaporized by bubbling to generate a raw material gas, which can be supplied to the processing chamber 201. That is, the liquid source tank 315, the carrier gas supply pipe 310a, and the source gas supply pipe 310b constitute an example of the “gasification mechanism” according to the present invention. As the carrier gas, a gas that does not react with the raw material liquid is preferably used. For example, an inert gas such as N 2 gas, Ar gas, or He gas is preferably used.

液体原料タンク315よりも下流側には、原料ガス供給管310bの一部であって、本発明に係る「流量制御機構」の一例であるMFC318が設けられている。MFC318及び後述するコントローラ280の制御により、ガス状態となる原料液、即ちバブリングにより気化された原料ガスの流量を制御することが可能となる。   An MFC 318 which is a part of the source gas supply pipe 310b and is an example of the “flow rate control mechanism” according to the present invention is provided on the downstream side of the liquid source tank 315. Control of the MFC 318 and the controller 280 described later makes it possible to control the flow rate of the raw material liquid that is in a gas state, that is, the raw material gas vaporized by bubbling.

なお、本発明の第1の実施形態において、MFC318は、図4に示すように、原料ガス供給管310bと排気管231に接続されたベントライン610との分岐点より上流側に設けられているが、本発明に係る「ガス化機構」の一例である液体原料タンク315と処理室201との間に設けられ、気化された原料ガスの流量を制御することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、原料ガス供給管310bと排気管231に接続されたベントライン610との分岐点より下流側に設けられてもよい。   In the first embodiment of the present invention, the MFC 318 is provided on the upstream side from the branch point between the source gas supply pipe 310b and the vent line 610 connected to the exhaust pipe 231 as shown in FIG. However, as long as it is provided between the liquid raw material tank 315 and the processing chamber 201 which is an example of the “gasification mechanism” according to the present invention and the flow rate of the vaporized raw material gas can be controlled, it is particularly limited. It may not have various aspects. For example, it may be provided downstream from the branch point between the source gas supply pipe 310b and the vent line 610 connected to the exhaust pipe 231.

この構成によれば、後述するコントローラ280がMFC318を制御することにより、金属原料(即ち、バブリング方式で気化された気体状態の金属原料)の供給量を制御することができ、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制することができる。   According to this configuration, the controller 280, which will be described later, controls the MFC 318, whereby the supply amount of the metal raw material (that is, the metal raw material vaporized by the bubbling method) can be controlled. Variations in film formation rate and film quality can be suppressed.

また、図4に示すように、ガス供給管310にはクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給管330が接続され、クリーニングガス供給管330にはMFC332、バルブ334及び切り替え弁336が設けられている。ガス供給管320にはクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給管340が接続され、クリーニングガス供給管340にはMFC342、バルブ344及び切り替え弁346が設けられている。一方、ガス供給管310、320それぞれには、クリーニングガス供給管330、340それぞれと合流する合流点より上流側において切り替え弁338、348が設けられている。主に、クリーニングガス供給管330、340、MFC332、342、バブル334、344及び切り替え弁336、346、338、348によりクリーニングガス供給系が構成される。   As shown in FIG. 4, the gas supply pipe 310 is connected with a cleaning gas supply pipe 330 for supplying a cleaning gas, and the cleaning gas supply pipe 330 is provided with an MFC 332, a valve 334, and a switching valve 336. Yes. A cleaning gas supply pipe 340 for supplying a cleaning gas is connected to the gas supply pipe 320, and the cleaning gas supply pipe 340 is provided with an MFC 342, a valve 344, and a switching valve 346. On the other hand, the gas supply pipes 310 and 320 are respectively provided with switching valves 338 and 348 on the upstream side from the joining point where the cleaning gas supply pipes 330 and 340 join each other. A cleaning gas supply system is mainly configured by the cleaning gas supply pipes 330 and 340, the MFCs 332 and 342, the bubbles 334 and 344, and the switching valves 336, 346, 338, and 348.

再び図2に戻り、反応管203には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231には処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243を介して真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されており、処理室201内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、APCバルブ243は弁を開閉して処理室201内の真空排気・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。主に、排気管231、APCバルブ243、真空ポンプ246、圧力センサ245により排気系が構成される。   Returning to FIG. 2 again, the reaction tube 203 is provided with an exhaust pipe 231 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201. The exhaust pipe 231 is evacuated via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 243 as a pressure regulator (pressure adjustment unit). A vacuum pump 246 serving as an exhaust device is connected, and the processing chamber 201 can be evacuated so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). Note that the APC valve 243 is an open / close valve that can open and close the valve to evacuate / stop the evacuation in the processing chamber 201 and further adjust the valve opening to adjust the pressure. An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 243, the vacuum pump 246, and the pressure sensor 245.

反応管203内には温度検出器としての温度センサ263が設置されており、温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ263は、ノズル410および420と同様にL字型に構成されており、反応管203の内壁に沿って設けられている。   A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203, and the temperature in the processing chamber 201 is adjusted by adjusting the power supply to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263. It is configured to have a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is configured in an L shape similarly to the nozzles 410 and 420, and is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

反応管203内の中央部にはボート217が設けられている。ボート217は、ボートエレベータ115により反応管203に対し昇降(出入り)することができるようになっている。ボート217を支持するボート支持台218の下端部には、処理の均一性を向上するためにボート217を回転させるボート回転機構267が設けられている。ボート回転機構267を駆動させることにより、ボート支持台218に支持されたボート217を回転させることができるようになっている。   A boat 217 is provided at the center in the reaction tube 203. The boat 217 can be moved up and down (in and out) with respect to the reaction tube 203 by the boat elevator 115. A boat rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided at the lower end of the boat support 218 that supports the boat 217 in order to improve processing uniformity. By driving the boat rotation mechanism 267, the boat 217 supported by the boat support 218 can be rotated.

以上のMFC312、318、322、332、342、512、522、バルブ314、317、319、324、334、346、348、344、346、348、514、524、614、APCバルブ243、ヒータ207、温度センサ263、圧力センサ245、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115等の各部材はコントローラ280に接続されている。コントローラ280は、基板処理装置101の全体の動作を制御する本発明に係る「制御部」の一例であり、MFC312、318、322、332、342、512、522の流量調整、バルブ314、317、319、324、334、346、348、344、346、348、514、524、614の開閉動作、APCバルブ243の開閉および圧力センサ245に基づく圧力調整動作、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構267の回転速度調節、ボートエレベータ115の昇降動作等をそれぞれ制御するようになっている。   MFC312, 318, 322, 332, 342, 512, 522, valves 314, 317, 319, 324, 334, 346, 348, 344, 346, 348, 514, 524, 614, APC valve 243, heater 207, Each member such as the temperature sensor 263, the pressure sensor 245, the vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, and the boat elevator 115 is connected to the controller 280. The controller 280 is an example of a “control unit” according to the present invention that controls the overall operation of the substrate processing apparatus 101. The controller 280 adjusts the flow rate of the MFCs 312, 318, 322, 332, 342, 512, 522, the valves 314, 317, 319, 324, 334, 346, 348, 344, 346, 348, 514, 524, 614 opening / closing, opening / closing of the APC valve 243 and pressure adjustment operation based on the pressure sensor 245, temperature adjustment of the heater 207 based on the temperature sensor 263 The operation, the start / stop of the vacuum pump 246, the rotation speed adjustment of the boat rotation mechanism 267, the lifting / lowering operation of the boat elevator 115, and the like are respectively controlled.

次に、図5を参照し、本発明の第1の実施形態に係るコントローラ280と当該コントローラ280によって制御される各部材について説明する。ここに、図5は、本発明の第1の実施形態に係るコントローラ280と当該コントローラ280によって制御される各部材を説明するためのブロック図である。   Next, the controller 280 according to the first embodiment of the present invention and each member controlled by the controller 280 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram for explaining the controller 280 and each member controlled by the controller 280 according to the first embodiment of the present invention.

図5に示すように、コントローラ280は、操作メニュー等を表示するディスプレイ288と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作入力部290とを備えている。また、コントローラ280は、基板処理装置101全体の動作を司るCPU281と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたROM282と、各種データを一時的に記憶するRAM283と、各種データを記憶して保持するHDD284と、ディスプレイ288への各種情報の表示を制御すると共にディスプレイ288からの操作情報を受け付けるディスプレイドライバ287と、操作入力部290に対する操作状態を検出する操作入力検出部289と、後述する温度制御部291、後述する圧力制御部294、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115、MFC312、318、322、332、342、512、522、後述するバルブ制御部299等の各部材と各種情報の送受信を行う通信インタフェース(I/F)部285と、を備えている。   As shown in FIG. 5, the controller 280 includes a display 288 that displays an operation menu and the like, and an operation input unit 290 that includes a plurality of keys and inputs various information and operation instructions. The controller 280 stores a CPU 281 that controls the overall operation of the substrate processing apparatus 101, a ROM 282 that stores various programs including a control program in advance, a RAM 283 that temporarily stores various data, and various data. An HDD 284 to be held, a display driver 287 that controls display of various types of information on the display 288 and receives operation information from the display 288, an operation input detection unit 289 that detects an operation state of the operation input unit 290, and a temperature described later Various members such as a control unit 291, a pressure control unit 294 described later, a vacuum pump 246, a boat rotating mechanism 267, a boat elevator 115, MFCs 312, 318, 322, 332, 342, 512, 522, a valve control unit 299 described later, and various types Communication that sends and receives information An interface (I / F) unit 285, and a.

CPU281、ROM282、RAM283、HDD284、ディスプレイドライバ287、操作入力検出部289および通信I/F部285は、システムバスBUS286を介して相互に接続されている。従って、CPU281は、ROM282、RAM283、HDD284へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ287を介したディスプレイ288への各種情報の表示の制御およびディスプレイ288からの操作情報の把握、通信I/F部285を介した各部材との各種情報の送受信の制御を行うことができる。また、CPU281は、操作入力検出部289を介して操作入力部290に対するユーザの操作状態を把握することができる。   The CPU 281, ROM 282, RAM 283, HDD 284, display driver 287, operation input detection unit 289, and communication I / F unit 285 are connected to each other via a system bus BUS 286. Therefore, the CPU 281 can access the ROM 282, RAM 283, and HDD 284, control display of various information on the display 288 via the display driver 287, grasp operation information from the display 288, communication I / F It is possible to control transmission / reception of various information to / from each member via the unit 285. Further, the CPU 281 can grasp the operation state of the user with respect to the operation input unit 290 via the operation input detection unit 289.

温度制御部291は、ヒータ207と、ヒータ207に電力を供給する加熱用電源250と、温度センサ263と、コントローラ280との間で設定温度情報等の各種情報を送受信する通信I/F部293と、受信した設定温度情報と温度センサ263からの温度情報等に基づいて加熱用電源250からヒータ207への供給電力を制御するヒータ制御部292とを備えている。ヒータ制御部292もコンピュータによって実現されている。温度制御部291の通信I/F部293とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル751で接続されている。   The temperature control unit 291 is a communication I / F unit 293 that transmits and receives various information such as set temperature information between the heater 207, the heating power source 250 that supplies power to the heater 207, the temperature sensor 263, and the controller 280. And a heater control unit 292 that controls the power supplied from the heating power source 250 to the heater 207 based on the received set temperature information, temperature information from the temperature sensor 263, and the like. The heater control unit 292 is also realized by a computer. The communication I / F unit 293 of the temperature control unit 291 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 751.

圧力制御部294は、APCバルブ243と、圧力センサ245と、コントローラ280との間で設定圧力情報、APCバルブ243の開閉情報等の各種情報を送受信する通信I/F部296と、受信した設定圧力情報、APCバルブ243の開閉情報等と圧力センサ245からの圧力情報等に基づいてAPCバルブ243の開閉や開度を制御するAPCバルブ制御部295とを備えている。APCバルブ制御部295もコンピュータによって実現されている。圧力制御部294の通信I/F部296とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル752で接続されている。   The pressure control unit 294 includes a communication I / F unit 296 that transmits and receives various types of information such as set pressure information and APC valve 243 opening / closing information between the APC valve 243, the pressure sensor 245, and the controller 280, and the received setting. An APC valve control unit 295 that controls the opening and closing and the opening degree of the APC valve 243 based on the pressure information, the opening and closing information of the APC valve 243, the pressure information from the pressure sensor 245, and the like. The APC valve control unit 295 is also realized by a computer. The communication I / F unit 296 of the pressure control unit 294 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 752.

真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115、MFC312、318、322、332、342、512、522とコントローラ280の通信I/F部285は、それぞれケーブル753、754、755、756、757、758、759、760、761、762で接続されている。   The vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, the boat elevator 115, the MFC 312, 318, 322, 332, 342, 512, 522 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are respectively connected to cables 753, 754, 755, 756, 757, 758, 759, 760, 761, and 762 are connected.

バルブ制御部299は、バルブ314、317、319、324、334、346、348、344、346、348、514、524、614と、エアバルブであるバルブ314、317、319、324、334、346、348、344、346、348、514、524、614へのエアの供給を制御する電磁バルブ群298とを備えている。電磁バルブ群298は、バルブ314、317、319、324、334、346、348、344、346、348、514、524、614にそれぞれ対応する電磁バルブ297を備えている。電磁バルブ群298とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル763で接続されている。   The valve controller 299 includes valves 314, 317, 319, 324, 334, 346, 348, 344, 346, 348, 514, 524, 614, and valves 314, 317, 319, 324, 334, 346, which are air valves. 348, 344, 346, 348, 514, 524, 614 and an electromagnetic valve group 298 for controlling the supply of air. The electromagnetic valve group 298 includes electromagnetic valves 297 corresponding to the valves 314, 317, 319, 324, 334, 346, 348, 344, 346, 348, 514, 524, and 614, respectively. The electromagnetic valve group 298 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 763.

<半導体装置の製造方法>
次に、図6乃至図8を参照しながら、上述の基板処理装置の処理炉202を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、大規模集積回路(Large Scale Integration;LSI)を製造する際などに、基板上に絶縁膜を成膜する方法の例について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ280により制御される。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, referring to FIG. 6 to FIG. 8, a large scale integration (LSI) is performed as one step of the manufacturing process of the semiconductor device (device) using the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus described above. An example of a method for forming an insulating film on a substrate when manufacturing the substrate will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 280.

本実施形態では、金属膜として窒化チタン膜を基板上に形成する方法について説明する。ここに、図6は、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置101において実行される成膜工程のフローチャートであり、図7は、本発明の第1の実施形態に係る第1の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す図であり、図8は、本発明の第1の実施形態に係る第2の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す図である。   In this embodiment, a method for forming a titanium nitride film on a substrate as a metal film will be described. FIG. 6 is a flowchart of the film forming process executed in the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows the first process according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a titanium nitride film deposition sequence in the film deposition process, and FIG. 8 is a diagram showing a titanium nitride film deposition sequence in the second film deposition process according to the first embodiment of the present invention. .

窒化チタン膜を基板上にそれぞれ異なる成膜方法で形成するよう2つの工程に分ける。まず第1の成膜工程としてALD法を用いて基板上に窒化チタン膜を成膜する。次に、第2の成膜工程としてCVD法を用いて基板上に窒化チタン膜を成膜する。   The titanium nitride film is divided into two processes so as to be formed on the substrate by different film forming methods. First, as a first film forming step, a titanium nitride film is formed on the substrate by using the ALD method. Next, a titanium nitride film is formed on the substrate by a CVD method as a second film formation step.

本実施形態では、チタン(Ti)含有原料として、TiCl4、窒化ガスとしてNH3を用いる例について説明する。尚、この例では、第1のガス供給系によりチタン含有ガス供給系(第1の元素含有ガス供給系)が構成され、第2のガス供給系により窒素含有ガス供給系(第2の元素含有ガス供給系)が構成される。 In the present embodiment, an example in which TiCl 4 is used as a titanium (Ti) -containing material and NH 3 is used as a nitriding gas will be described. In this example, a titanium-containing gas supply system (first element-containing gas supply system) is configured by the first gas supply system, and a nitrogen-containing gas supply system (second element-containing) is formed by the second gas supply system. Gas supply system) is configured.

図6は、本実施形態における制御フローの一例を示す。まず、複数枚のウェハ200がボート217に装填(ウェハチャージ)されると、複数枚のウェハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。   FIG. 6 shows an example of a control flow in the present embodiment. First, when a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charging), the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). The In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220.

さらに、成膜プロセスでは、コントローラ280が、基板処理装置101を下記の通りに制御する。すなわち、ヒータ207を制御して処理室201内を例えば300℃〜550℃の範囲の温度であって、好適には450℃以下、より好ましくは450℃に保持する。   Further, in the film forming process, the controller 280 controls the substrate processing apparatus 101 as follows. That is, the heater 207 is controlled to keep the inside of the processing chamber 201 at a temperature in the range of 300 ° C. to 550 ° C., for example, preferably 450 ° C. or less, more preferably 450 ° C.

その後、複数枚のウェハ200をボート217に装填し、ボート217を処理室201に搬入する。その後、ボート217をボート駆動機構267により回転させ、ウェハ200を回転させる。その後、真空ポンプ246を作動させるとともにAPCバルブ243を開いて処理室201内を真空引きし、ウェハ200の温度が450℃に達して温度等が安定したら、処理室201内の温度を450℃に保持した状態で後述するステップを順次実行する。   Thereafter, a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217, and the boat 217 is carried into the processing chamber 201. Thereafter, the boat 217 is rotated by the boat driving mechanism 267 to rotate the wafer 200. Thereafter, the vacuum pump 246 is operated and the APC valve 243 is opened to evacuate the processing chamber 201. When the temperature of the wafer 200 reaches 450 ° C. and the temperature is stabilized, the temperature in the processing chamber 201 is increased to 450 ° C. The steps described later are sequentially executed in the held state.

(1)第1の成膜工程(交互供給工程)
図7に、本実施形態に係る第1の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す。第1の成膜工程では、ALD法を用いて基板上に成膜を行う例について説明する。ALD法とは、CVD法の一つであり、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種類の原料となる原料ガスを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。このとき、膜厚の制御は、原料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)。
(1) 1st film-forming process (alternate supply process)
FIG. 7 shows a film forming sequence of the titanium nitride film in the first film forming process according to the present embodiment. In the first film formation step, an example in which film formation is performed on a substrate using the ALD method will be described. The ALD method is one of CVD methods, and under a certain film forming condition (temperature, time, etc.), source gases as at least two kinds of raw materials used for film forming are alternately supplied onto the substrate one by one. In this method, the film is adsorbed on the substrate in units of one atom, and film formation is performed using a surface reaction. At this time, the film thickness is controlled by the number of cycles in which the source gas is supplied (for example, if the film forming speed is 1 kg / cycle, 20 cycles are performed when a 20 mm film is formed).

(ステップ11)
ステップ11では、TiCl4を流す。TiCl4は常温で液体であり、キャリアガスと呼ばれるHe(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、N2(窒素)などの不活性ガスをTiCl4容器(即ち液体原料タンク315)の中に通し(即ちバブリングし)、気化している分をそのキャリアガスと共に処理室201へと供給する。
(Step 11)
In step 11, TiCl 4 is flowed. TiCl 4 is a liquid at room temperature, and an inert gas such as He (helium), Ne (neon), Ar (argon), N 2 (nitrogen) or the like, which is called a carrier gas, is added to the TiCl 4 container (ie, liquid source tank 315). The vaporized part is supplied to the processing chamber 201 together with the carrier gas.

ガス供給管310にTiCl4を、キャリアガス供給管510にキャリアガス(N2)を流す。ガス供給管310のバルブ314、317、319、切り替え弁338、キャリアガス供給管510のバルブ514及び排気管231のAPCバルブ243を共に開け、クリーニングガス供給管330の切り替え弁336、ベントライン610のバルブ614を閉める。キャリアガスは、キャリアガス供給管510から流れ、MFC512により流量調整される。TiCl4は、液体タンク315からバブリング方式で気化され供給され、MFC318により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、ノズル410のガス供給孔410aから処理室201内に供給されつつ排気管231から排気される。 TiCl 4 is passed through the gas supply pipe 310 and carrier gas (N 2 ) is passed through the carrier gas supply pipe 510. The valves 314, 317, and 319 of the gas supply pipe 310, the switching valve 338, the valve 514 of the carrier gas supply pipe 510, and the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 are opened, and the switching valve 336 of the cleaning gas supply pipe 330 and the vent line 610 are opened. Valve 614 is closed. The carrier gas flows from the carrier gas supply pipe 510 and the flow rate is adjusted by the MFC 512. TiCl 4 is vaporized and supplied from the liquid tank 315 in a bubbling manner, and the flow rate is adjusted by the MFC 318. The carrier gas whose flow rate is adjusted is mixed, and the exhaust pipe is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 410a of the nozzle 410. 231 is exhausted.

この時、APCバルブ243を適正に調整して処理室201内の圧力を20〜50Paの範囲であって、例えば30Paに維持する。MFC318で制御するTiCl4の供給量は1.0〜2.0g/minである。TiCl4にウェハ200を晒す時間は3〜10秒間である。このときヒータ207の温度は、ウェハの温度が300℃〜550℃の範囲であって、例えば450℃になるよう設定してある。 At this time, the APC valve 243 is appropriately adjusted to maintain the pressure in the processing chamber 201 within a range of 20 to 50 Pa, for example, 30 Pa. The supply amount of TiCl 4 controlled by the MFC 318 is 1.0 to 2.0 g / min. The time for exposing the wafer 200 to TiCl 4 is 3 to 10 seconds. At this time, the temperature of the heater 207 is set such that the wafer temperature is in the range of 300 ° C. to 550 ° C., for example, 450 ° C.

なお、本発明の第1の実施形態では、MFC318でTiCl4の供給量を制御すると例示されているが、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制することが可能である限りにおいて、各種の態様を有してよい。例えば、MFC312及びMFC318両方を利用してTiCl4の供給量を制御し、MFC318の制御を優先する態様であってもよい。 In the first embodiment of the present invention, it is exemplified that the supply amount of TiCl 4 is controlled by the MFC 318. However, as long as it is possible to suppress the film formation speed and film quality variation of the growing metal thin film. Various aspects may be provided. For example, the supply amount of TiCl 4 may be controlled using both the MFC 312 and the MFC 318, and the control of the MFC 318 may be prioritized.

このとき、処理室201内に流しているガスは、TiCl4とN2、Ar等の不活性ガスのみであり、NH3は存在しない。したがって、TiCl4は気相反応を起こすことはなく、ウェハ200の表面や下地膜と表面反応(化学吸着)して、原料(TiCl4)の吸着層またはTi層(以下、Ti含有層)を形成する。TiCl4の吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ti層とは、Tiにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるTi薄膜をも含む。尚、Tiにより構成される連続的な層をTi薄膜という場合もある。 At this time, the gases flowing into the processing chamber 201 are only inert gases such as TiCl 4 , N 2 , and Ar, and NH 3 does not exist. Therefore, TiCl 4 does not cause a gas phase reaction, and reacts with the surface of the wafer 200 and the base film (chemical adsorption) to form an adsorption layer or Ti layer (hereinafter referred to as Ti-containing layer) of the raw material (TiCl 4 ). Form. The adsorption layer of TiCl 4 includes a continuous adsorption layer of raw material molecules and a discontinuous adsorption layer. The Ti layer includes not only a continuous layer composed of Ti but also a Ti thin film formed by overlapping these layers. In addition, the continuous layer comprised by Ti may be called Ti thin film.

同時に、ガス供給管320の途中につながっているキャリアガス供給管520から、バルブ524及び切り替え弁348を開けて不活性ガスを流すと、NH3側にTiCl4が回り込むことを防ぐことができる。 At the same time, by opening the valve 524 and the switching valve 348 from the carrier gas supply pipe 520 connected in the middle of the gas supply pipe 320 and flowing an inert gas, TiCl 4 can be prevented from flowing into the NH 3 side.

(ステップ12)
ガス供給管310のバルブ314を閉めて処理室へのTiCl4の供給を停止し、バルブ614を開けてベントライン610へTiCl4を流す。これによりTiCl4を常に安定して処理室へ供給することができる。このとき排気管231のAPCバルブ243は開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を20Pa以下となるまで排気し、残留TiCl4を処理室201内から排除する。このときN2等の不活性ガスを処理室201内へ供給すると、更に残留TiCl4を排除する効果が高まる。
(Step 12)
The valve 314 of the gas supply pipe 310 is closed to stop the supply of TiCl 4 to the processing chamber, and the valve 614 is opened to flow TiCl 4 to the vent line 610. As a result, TiCl 4 can always be stably supplied to the processing chamber. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 246 to remove residual TiCl 4 from the processing chamber 201. At this time, if an inert gas such as N 2 is supplied into the processing chamber 201, the effect of removing residual TiCl 4 is further enhanced.

(ステップ13)
ステップ13では、NH3を流す。ガス供給管320にNH3を、キャリアガス供給管520にキャリアガス(N2)を流す。ガス供給管320のバルブ324、切り替え弁348、キャリアガス供給管520のバルブ524及び排気管231のAPCバルブ243を共に開け、クリーニングガス供給管340の切り替え弁346を閉める。キャリアガスは、キャリアガス供給管520から流れ、MFC522により流量調整される。NH3は、ガス供給管320から流れ、MFC322により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、ノズル420のガス供給孔420aから処理室201内に供給されつつ排気管231から排気される。NH3を流すときは、APCバルブ243を適正に調節して処理室201内圧力を50〜1000Paの範囲であって、例えば60Paに維持する。MFC322で制御するNH3の供給流量は1〜10slmである。NH3にウェハ200を晒す時間は10〜30秒間である。このときのヒータ207の温度は、300℃〜550℃の範囲の所定の温度であって、例えば450℃になるよう設定してある。
(Step 13)
In step 13, NH 3 is flowed. NH 3 flows through the gas supply pipe 320 and carrier gas (N 2 ) flows through the carrier gas supply pipe 520. The valve 324 of the gas supply pipe 320, the switching valve 348, the valve 524 of the carrier gas supply pipe 520, and the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 are all opened, and the switching valve 346 of the cleaning gas supply pipe 340 is closed. The carrier gas flows from the carrier gas supply pipe 520 and the flow rate is adjusted by the MFC 522. NH 3 flows from the gas supply pipe 320, is adjusted in flow rate by the MFC 322, mixes the adjusted carrier gas, and is exhausted from the exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 420a of the nozzle 420. . When flowing NH 3 , the APC valve 243 is appropriately adjusted to maintain the pressure in the processing chamber 201 in the range of 50 to 1000 Pa, for example, 60 Pa. The supply flow rate of NH3 controlled by the MFC 322 is 1 to 10 slm. The time for exposing the wafer 200 to NH 3 is 10 to 30 seconds. The temperature of the heater 207 at this time is a predetermined temperature in the range of 300 ° C. to 550 ° C., and is set to 450 ° C., for example.

同時に、ガス供給管310の途中につながっているキャリアガス供給管510から、開閉バルブ514及び切り替え弁338を開けて不活性ガスを流すと、TiCl4側にNH3が回り込むことを防ぐことができる。   At the same time, when the opening / closing valve 514 and the switching valve 338 are opened from the carrier gas supply pipe 510 connected in the middle of the gas supply pipe 310 to flow an inert gas, it is possible to prevent NH3 from flowing into the TiCl4 side.

NH3の供給により、ウェハ200上に化学吸着したTi含有層とNH3が表面反応(化学吸着)して、ウェハ200上に窒化チタン膜が成膜される。 By supplying NH 3 , the Ti-containing layer chemically adsorbed on the wafer 200 and NH 3 undergo a surface reaction (chemical adsorption), and a titanium nitride film is formed on the wafer 200.

(ステップ14)
ステップ14では、ガス供給管320のバルブ324を閉めて、NH3の供給を止める。また、排気管231のAPCバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により、処理室201を20Pa以下に排気し、残留NH3を処理室201から排除する。また、この時には、N2等の不活性ガスを、NH3供給ラインであるガス供給管320及びTiCl4供給ラインであるガス供給管310からそれぞれ処理室201に供給してパージすると、残留NH3を排除する効果が更に高まる。
(Step 14)
In step 14, the valve 324 of the gas supply pipe 320 is closed to stop the supply of NH 3 . Further, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is kept open, and the processing chamber 201 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246 to remove residual NH 3 from the processing chamber 201. At this time, if inert gas such as N 2 is supplied to the processing chamber 201 from the gas supply pipe 320 that is an NH 3 supply line and the gas supply pipe 310 that is a TiCl 4 supply line and is purged, residual NH 3 The effect of eliminating is further enhanced.

上記ステップ11〜14を1サイクルとし、少なくとも1回以上行なうことによりウェハ200上にALD法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜を成膜する。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップ11におけるTi含有原料ガスにより構成される雰囲気と、ステップ13における窒化ガスにより構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室201内で混合しないように成膜することに留意する。   The above steps 11 to 14 are defined as one cycle, and a titanium nitride film having a predetermined thickness is formed on the wafer 200 by using the ALD method by performing at least once. In this case, in each cycle, as described above, the atmosphere constituted by the Ti-containing source gas in Step 11 and the atmosphere constituted by the nitriding gas in Step 13 are not mixed in the processing chamber 201. Note that a film is formed on the substrate.

また、ALD法による窒化チタン膜の膜厚は、サイクル数を制御して、1〜5nm程度に調整すると良い。このときに形成される窒化チタン膜は、表面が滑らか(スムーズ)であって且つ緻密な連続膜となる。   The film thickness of the titanium nitride film by the ALD method is preferably adjusted to about 1 to 5 nm by controlling the number of cycles. The titanium nitride film formed at this time is a smooth continuous film having a smooth surface.

(2)第2の成膜工程(同時供給工程)
第2の成膜工程では、CVD法を用いて基板上に成膜を行う例について説明する。
(2) Second film formation process (simultaneous supply process)
In the second film formation step, an example in which a film is formed on a substrate using a CVD method will be described.

図8に、本実施形態に係る第2の成膜工程における窒化チタン膜の成膜シーケンスを示す。CVD法による窒化チタン膜の堆積は、コントローラ280が、バルブ、MFC、真空ポンプ等を制御して、気相反応(CVD反応)が起こるように、同時に存在するタイミングが出来るようにTiCl4とNH3を処理室201内に供給する。以下に、具体的な成膜シーケンスを説明する。 FIG. 8 shows a film forming sequence of the titanium nitride film in the second film forming process according to the present embodiment. Deposition of a titanium nitride film by the CVD method, the controller 280, the valve, MFC, controls the vacuum pump or the like, as a gas phase reaction (CVD reaction) occurs, TiCl 4 and NH to allow timing of the simultaneous presence 3 is supplied into the processing chamber 201. A specific film forming sequence will be described below.

本工程では、TiCl4とNH3を同時に流す。ガス供給管310にTiCl4を、キャリアガス供給管510にキャリアガス(N2)を流す。ガス供給管310のバルブ314、317、319、切り替え弁338、キャリアガス供給管510のバルブ514及び排気管231のAPCバルブ243を共に開け、クリーニングガス供給管330の切り替え弁336、ベントライン610のバルブ614を閉める。キャリアガスは、キャリアガス供給管510から流れ、MFC512により流量調整される。TiCl4は、液体タンク315からバブリング方式で気化され供給され、MFC318により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、ノズル410のガス供給孔410aから処理室201内に供給される。 In this step, TiCl 4 and NH 3 are flowed simultaneously. TiCl 4 is passed through the gas supply pipe 310 and carrier gas (N 2 ) is passed through the carrier gas supply pipe 510. The valves 314, 317, and 319 of the gas supply pipe 310, the switching valve 338, the valve 514 of the carrier gas supply pipe 510, and the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 are opened, and the switching valve 336 of the cleaning gas supply pipe 330 and the vent line 610 are opened. Valve 614 is closed. The carrier gas flows from the carrier gas supply pipe 510 and the flow rate is adjusted by the MFC 512. TiCl 4 is vaporized and supplied from the liquid tank 315 in a bubbling manner, the flow rate is adjusted by the MFC 318, the flow-adjusted carrier gas is mixed, and supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 410 a of the nozzle 410.

また、ガス供給管320にNH3を、キャリアガス供給管520にキャリアガス(N2)を流す。ガス供給管320のバルブ324、切り替え弁348、キャリアガス供給管520のバルブ524及び排気管231のAPCバルブ243を共に開け、クリーニングガス供給管340の切り替え弁346を閉める。キャリアガスは、キャリアガス供給管520から流れ、MFC522により流量調整される。NH3は、ガス供給管320から流れ、MFC322により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、ノズル420のガス供給孔420aから処理室201内に供給される。 In addition, NH 3 is passed through the gas supply pipe 320 and carrier gas (N 2 ) is passed through the carrier gas supply pipe 520. The valve 324 of the gas supply pipe 320, the switching valve 348, the valve 524 of the carrier gas supply pipe 520, and the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 are all opened, and the switching valve 346 of the cleaning gas supply pipe 340 is closed. The carrier gas flows from the carrier gas supply pipe 520 and the flow rate is adjusted by the MFC 522. NH 3 flows from the gas supply pipe 320, is adjusted in flow rate by the MFC 322, mixes the adjusted carrier gas, and is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 420 a of the nozzle 420.

そして、処理室201内に供給されたTiCl4とNH3は、排気管231から排気される。この時、APCバルブ243を適正に調整して処理室201内の圧力を10〜30Paの範囲であって、例えば20Paに維持する。MFC318で制御するTiCl4の供給量は0.1〜1.0g/minである。MFC322で制御するNH3の供給量は0.1〜0.5slmである。TiCl4及びNH3にウェハ200を晒す時間は所望の膜厚に達するまでである。このときヒータ207温度は、ウェハの温度が300℃〜550℃の範囲であって、例えば450℃になるよう設定してある。 Then, TiCl 4 and NH 3 supplied into the processing chamber 201 are exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, the APC valve 243 is appropriately adjusted to maintain the pressure in the processing chamber 201 within a range of 10 to 30 Pa, for example, 20 Pa. The supply amount of TiCl 4 controlled by the MFC 318 is 0.1 to 1.0 g / min. The supply amount of NH 3 controlled by the MFC 322 is 0.1 to 0.5 slm. The time for exposing the wafer 200 to TiCl 4 and NH 3 is until a desired film thickness is reached. At this time, the heater 207 temperature is set such that the wafer temperature is in the range of 300 ° C. to 550 ° C., for example, 450 ° C.

なお、ALD法を利用する第1の成膜工程と同様に、第2の成膜構成では、MFC318でTiCl4の供給量を制御すると例示されているが、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制することが可能である限りにおいて、各種の態様を有してよい。例えば、MFC312及びMFC318両方を利用してTiCl4の供給量を制御し、MFC318の制御を優先する態様であってもよい。 As in the first film formation step using the ALD method, in the second film formation configuration, it is exemplified that the supply amount of TiCl 4 is controlled by the MFC 318. As long as it is possible to suppress variations in film quality, various aspects may be provided. For example, the supply amount of TiCl 4 may be controlled using both the MFC 312 and the MFC 318, and the control of the MFC 318 may be prioritized.

ここで、第1の成膜工程と第2の成膜工程では、実質的に同じヒータ温度になるように設定しており、この場合は450℃としている。このように実質的に同じ温度としてインサイチューで処理を行うことにより、処理時間の短縮を図り、半導体装置の生産性を高める効果がある。また、逆に、温度を積極的に変化させて最適なALD法やCVD法の条件にすることも可能である。例えば、ALD法による処理温度をCVD法による処理温度より低くすることも可能である。   Here, the first film formation step and the second film formation step are set to have substantially the same heater temperature, and in this case, the temperature is set to 450 ° C. By performing the processing in situ at substantially the same temperature in this way, there is an effect of shortening the processing time and increasing the productivity of the semiconductor device. On the other hand, it is also possible to change the temperature positively to obtain the optimum conditions for the ALD method or the CVD method. For example, the processing temperature by the ALD method can be made lower than the processing temperature by the CVD method.

このとき、処理室201内に流しているガスは、TiCl4とNH3及びN2、Ar等の不活性ガスであり、TiCl4とNH3が気相反応(熱CVD反応)を起こして、ウェハ200の表面や下地膜上に所定膜厚の薄膜が堆積(デポジション)される。 At this time, the gas flowing in the processing chamber 201 is an inert gas such as TiCl 4 and NH 3 and N 2 and Ar, and TiCl 4 and NH 3 cause a gas phase reaction (thermal CVD reaction), A thin film having a predetermined thickness is deposited (deposited) on the surface of the wafer 200 and the underlying film.

予め設定された処理時間が経過すると、ガス供給管310のバルブ314及びガス供給管320のバルブ324を閉め、TiCl4及びNH3の供給を停止する。このとき排気管231のAPCバルブ243は開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を20Pa以下となるまで排気し、残留TiCl4及びNH3を処理室201内から排除する。またこのとき、ガス供給管510のバルブ514及びガス供給管520のバルブ524は開けておき、不活性ガスを処理室201内へ供給すると、更に残留TiCl3及びNH3を排除する効果が高まる。 When a preset processing time has elapsed, the valve 314 of the gas supply pipe 310 and the valve 324 of the gas supply pipe 320 are closed, and the supply of TiCl 4 and NH 3 is stopped. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246 to remove residual TiCl 4 and NH 3 from the processing chamber 201. At this time, if the valve 514 of the gas supply pipe 510 and the valve 524 of the gas supply pipe 520 are opened and an inert gas is supplied into the processing chamber 201, the effect of further removing residual TiCl 3 and NH 3 is enhanced.

所定膜厚の窒化チタン膜を形成する成膜処理がなされると、N2ガス等の不活性ガスが処理室201内へ供給されつつ排気されることで処理室201内が不活性ガスでパージされる(ガスパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済ウェハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済ウェハ200はボート217より取出される(ウェハディスチャージ)。これにより1回の成膜処理(バッチ処理)が終了する。 When a film forming process for forming a titanium nitride film having a predetermined thickness is performed, an inert gas such as N 2 gas is exhausted while being supplied into the process chamber 201, thereby purging the inside of the process chamber 201 with the inert gas. (Gas purge). Thereafter, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (return to atmospheric pressure). Thereafter, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, the lower end of the reaction tube 203 is opened, and the processed wafer 200 is supported by the boat 217 from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203. Unload (boat unload). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge). This completes one film formation process (batch process).

CVD法による窒化チタン膜の膜厚は、供給時間によって調整する。供給時間が長ければ長いほど膜厚をより厚くすることができ、供給時間が短ければ短いほど膜厚をより薄くすることが出来る。   The film thickness of the titanium nitride film by the CVD method is adjusted according to the supply time. The longer the supply time, the thicker the film thickness, and the shorter the supply time, the thinner the film thickness.

<第2実施形態>
次に、図9を参照しながら本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置101について説明する。ここに、図9は、本発明の第2の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。なお、図9において、図4と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
Second Embodiment
Next, a substrate processing apparatus 101 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an enlarged detailed view showing an example of a configuration centering on the first gas supply system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 4 and the description thereof will be omitted as appropriate.

第1の実施形態では、原料ガスがバブリング方式で生成されるように構成されているが、第2の実施形態では、原料ガスが加熱方式で生成されるように構成されている。即ち、図9に示すように、液体原料タンク315の周りには、液体原料タンク315及び内部の原料液を加熱するヒータ350が設けられている。   In the first embodiment, the source gas is configured to be generated by a bubbling method, but in the second embodiment, the source gas is configured to be generated by a heating method. That is, as shown in FIG. 9, around the liquid source tank 315, a heater 350 for heating the liquid source tank 315 and the internal source liquid is provided.

ヒータ350は、本発明に係る「ガス化機構」の一例であり、加熱により液体原料タンク315内部に収容された原料液の蒸気圧を制御することで、原料液を気化させて原料ガスを生成させることが可能となるように構成されている。即ち、第2の実施形態は、バブリング方式ではなく、積極加熱による蒸発を利用することで、液体又は固体の金属原料をガス状態にするものである。この際、キャリアガス供給管310aの下流側端部及び原料ガス供給管310bの上流側端部は何れも液体原料タンク315内に収容した原料液内に浸されていない。   The heater 350 is an example of the “gasification mechanism” according to the present invention, and controls the vapor pressure of the raw material liquid stored in the liquid raw material tank 315 by heating to generate the raw material gas by vaporizing the raw material liquid. It is comprised so that it can be made. That is, in the second embodiment, a liquid or solid metal raw material is made into a gas state by using evaporation by positive heating instead of a bubbling method. At this time, neither the downstream end of the carrier gas supply pipe 310a nor the upstream end of the raw material gas supply pipe 310b is immersed in the raw material liquid stored in the liquid raw material tank 315.

この構成によれば、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、コントローラ280がMFC318を制御することにより、金属原料(即ち、ヒータ350の加熱により気化された気体状態の金属原料)の供給量を制御することができ、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制することができる。   According to this configuration, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the controller 280 controls the MFC 318, so that the metal raw material (that is, the metal raw material in a gas state vaporized by the heating of the heater 350) is obtained. ) Can be controlled, and variations in film formation speed and film quality of the growing metal thin film can be suppressed.

なお、本発明の第2の実施形態では、液体原料タンク315の周りのみにヒータ350が設けられているが、原料ガスの再液化を防止することが可能である限りにおいて、各種の態様を有してよい。例えば、処理室201、原料ガス供給管310b、ノズル410、ベントライン610及び排気管231等の周囲にもヒータ350が設けられてもよい。   In the second embodiment of the present invention, the heater 350 is provided only around the liquid source tank 315. However, as long as it is possible to prevent re-liquefaction of the source gas, there are various modes. You can do it. For example, the heater 350 may be provided around the processing chamber 201, the source gas supply pipe 310b, the nozzle 410, the vent line 610, the exhaust pipe 231 and the like.

<第3実施形態>
次に、図10を参照しながら本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置101について説明する。ここに、図10は、本発明の第3の実施形態に係る第1のガス供給系を中心とした構成の一例を示す拡大詳細図である。なお、図10において、図4、図9と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
<Third Embodiment>
Next, a substrate processing apparatus 101 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an enlarged detailed view showing an example of a configuration centering on the first gas supply system according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10, parts that are the same as those in FIGS. 4 and 9 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

原料ガスは、第1の実施形態では原料ガスがバブリング方式で生成され、第2の実施形態では加熱方式で生成されるように構成されているが、第3の実施形態では、原料ガスが液体原料タンク315よりも下流側の気化部360により生成されるように構成されている。   The source gas is configured so that the source gas is generated by the bubbling method in the first embodiment and is generated by the heating method in the second embodiment. However, in the third embodiment, the source gas is liquid. It is configured to be generated by the vaporization unit 360 on the downstream side of the raw material tank 315.

図10に示すように、原料ガス供給管310bには上流側から順にバルブ317、液体MFC362、気化部360、バルブ314及び切り替え弁338が設けられている。気化部360は、本発明に係る「ガス化機構」の一例であり、液体原料タンク315から供給された原料液の蒸気圧を制御することで、原料液を気化させて原料ガスを生成させることが可能となるように構成されている。この際、原料ガス供給管310bの上流側端部は液体原料タンク315内に収容した原料液内に浸されていると共に、キャリアガス供給管310aの下流側端部は液体原料タンク315内に収容した原料液内に浸されていない。   As shown in FIG. 10, the source gas supply pipe 310b is provided with a valve 317, a liquid MFC 362, a vaporizer 360, a valve 314, and a switching valve 338 in order from the upstream side. The vaporization unit 360 is an example of the “gasification mechanism” according to the present invention, and controls the vapor pressure of the raw material liquid supplied from the liquid raw material tank 315 to vaporize the raw material liquid and generate the raw material gas. Is configured to be possible. At this time, the upstream end of the source gas supply pipe 310b is immersed in the source liquid stored in the liquid source tank 315, and the downstream end of the carrier gas supply pipe 310a is stored in the liquid source tank 315. Not immersed in the raw material liquid.

液体原料タンク315よりも下流側であって、気化部360よりも上流側には、原料ガス供給管310bの一部であって、本発明に係る「液体流量制御機構」の一例である液体MFC362が設けられている。液体MFC362及びコントローラ280の制御により、原料液の流量を制御することが可能となる。   A liquid MFC 362, which is a part of the raw material gas supply pipe 310b and is an example of the “liquid flow rate control mechanism” according to the present invention, is downstream of the liquid raw material tank 315 and upstream of the vaporization unit 360. Is provided. By controlling the liquid MFC 362 and the controller 280, the flow rate of the raw material liquid can be controlled.

この構成によれば、第3の実施形態では、第1及び第2の実施形態と同様に、コントローラ280が気化部360及び液体MFC362を制御することにより、金属原料(即ち、液体原料タンク315から供給された液体状態の金属原料)の供給量を制御ことができ、成長する金属薄膜の成膜速度や膜質のバラツキを抑制することができる。   According to this configuration, in the third embodiment, as in the first and second embodiments, the controller 280 controls the vaporization unit 360 and the liquid MFC 362, so that the metal raw material (that is, the liquid raw material tank 315 is removed). It is possible to control the supply amount of the supplied metal raw material in a liquid state, and to suppress the film formation speed and film quality variation of the growing metal thin film.

<変形例>
上述の第1、第2及び第3の実施形態では、2種類の原料の反応を利用して、原料分子が含まれる元素を構成要素とする膜を基板上に成膜する態様が例示されているが、第1、第2及び第3の実施形態の変形例としては、3種以上の原料の反応を利用してもよい。例えば、TiON(酸窒化チタン)などを成膜する3元系の原料ガスを利用してもよい。この際、第1の成膜工程(交互供給工程)では、TiCl4供給、パージ、NH3供給、パージ、O2供給、パージを1サイクルとし、ウェハ200上にALD法を用いて所定膜厚の酸窒化チタン膜を成膜する。
<Modification>
In the first, second, and third embodiments described above, a mode in which a film including an element including a raw material molecule as a constituent element is formed on a substrate by using a reaction of two kinds of raw materials is exemplified. However, as a modification of the first, second, and third embodiments, a reaction of three or more kinds of raw materials may be used. For example, a ternary source gas for forming a film of TiON (titanium oxynitride) or the like may be used. At this time, in the first film formation process (alternate supply process), TiCl 4 supply, purge, NH 3 supply, purge, O 2 supply, and purge are set as one cycle, and a predetermined film thickness is formed on the wafer 200 using the ALD method. A titanium oxynitride film is formed.

〔付記〕
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
[Appendix]
Below, the preferable aspect which concerns on this embodiment is appended.

〔付記1〕
液体又は固体金属材料を反応室に供給し、熱・プラズマ・光・電磁波の少なくとも一つを用いることで金属材料を分解するか、或いは他の材料と反応させることで基板上に導電性薄膜を形成する薄膜形成方法において、上記金属材料の蒸気を生成するためのバブリング機構又は加熱による気化機構と反応室を結合する配管の途中に流量制御機構を設けることを特徴とする、薄膜形成装置。
[Appendix 1]
Supply a liquid or solid metal material to the reaction chamber and decompose the metal material by using at least one of heat, plasma, light, and electromagnetic waves, or react with other materials to form a conductive thin film on the substrate. In the thin film forming method to be formed, a thin film forming apparatus comprising: a bubbling mechanism for generating vapor of the metal material or a vaporizing mechanism by heating and a flow control mechanism in the middle of a pipe connecting the reaction chamber.

〔付記2〕
液体又は固体金属材料を反応室に供給し、熱・プラズマ・光・電磁波の少なくとも一つを用いることで金属材料を分解するか、或いは他の材料を反応させることで基板上に導電性薄膜を形成する薄膜形成方法において、上記金属材料を加熱により融解するか、溶媒に溶解させた状態で液状の金属材料又は溶媒の流量を制御した後に気化し、反応室へ金属材料を供給することを特徴とする、薄膜形成装置。
[Appendix 2]
Supplying a liquid or solid metal material to the reaction chamber and decomposing the metal material by using at least one of heat, plasma, light, and electromagnetic waves, or reacting other materials to form a conductive thin film on the substrate In the thin film forming method to be formed, the metal material is melted by heating or vaporized after controlling the flow rate of the liquid metal material or the solvent in a state dissolved in the solvent, and the metal material is supplied to the reaction chamber A thin film forming apparatus.

〔付記3〕
付記1又は2に記載の成膜装置であって、反応に供する原料のうち少なくとも一つをパルス状に反応室内に供給することで薄膜を形成するために供給を制御するためのバルブを設けたことを特徴とする、薄膜形成装置、及びそれを用いた成膜方法。
[Appendix 3]
The film forming apparatus according to appendix 1 or 2, further comprising a valve for controlling supply in order to form a thin film by supplying at least one of raw materials for reaction into the reaction chamber in a pulse shape. A thin film forming apparatus and a film forming method using the same.

〔付記4〕
液体又は固体金属材料を反応室に供給し、熱・プラズマ・ひかり・電磁波の少なくとも一つを用いることで金属材料を分解するか、或いは他の材料と反応させることで基板上に導電性薄膜を形成する薄膜形成方法において、上記金属材料の蒸気を生成するためのバブリング機構又は加熱による気化機構を有しており、かつバブリング機構又は加熱による気化機構に接続されたキャリアガス導入部配管、及び気化された材料とキャリアガスの混合物を反応室に導くための配管の両者に流量制御機構を設けたことを特徴とする薄膜成膜装置。
[Appendix 4]
Supply a liquid or solid metal material to the reaction chamber and decompose the metal material by using at least one of heat, plasma, light and electromagnetic waves, or react with other materials to form a conductive thin film on the substrate. In the thin film forming method to be formed, a carrier gas introduction pipe having a bubbling mechanism for generating vapor of the metal material or a vaporizing mechanism by heating and connected to the bubbling mechanism or the vaporizing mechanism by heating, and vaporization A thin film deposition apparatus, characterized in that a flow rate control mechanism is provided in both pipes for guiding a mixture of the prepared material and a carrier gas to a reaction chamber.

〔付記5〕
付記1乃至4のいずれかに記載の薄膜形成装置であって、反応室4枚以上の基板を同時に処理するバッチ処理装置であることを特徴とする、薄膜成膜装置。
[Appendix 5]
The thin film forming apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the thin film forming apparatus is a batch processing apparatus that simultaneously processes four or more substrates in a reaction chamber.

本発明に係る基板処理装置及び薄膜成膜方法は、基板を処理する装置、特に液体又は固体の金属原料を用いた導電性薄膜を形成する基板処理装置及び基板上に金属薄膜を形成する工程を備える薄膜成膜方法に利用可能である。   The substrate processing apparatus and thin film forming method according to the present invention include an apparatus for processing a substrate, particularly a substrate processing apparatus for forming a conductive thin film using a liquid or solid metal raw material, and a step of forming a metal thin film on the substrate. It can be used for the thin film forming method provided.

101 基板処理装置
200 ウェハ
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
217 ボート
280 コントローラ
310 ガス供給管
310a キャリアガス供給管
310b 原料ガス供給管
312 MFC
314 バルブ
315 液体原料タンク
317 バルブ
318 MFC
319 バルブ
350 ヒータ
360 気化部
362 液体MFC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate processing apparatus 200 Wafer 201 Processing chamber 202 Processing furnace 203 Reaction tube 217 Boat 280 Controller 310 Gas supply pipe 310a Carrier gas supply pipe 310b Raw material gas supply pipe 312 MFC
314 Valve 315 Liquid material tank 317 Valve 318 MFC
319 Valve 350 Heater 360 Vaporizer 362 Liquid MFC

Claims (2)

基板を収容する処理容器と、
液体原料または固体原料を貯留する原料タンクと、
前記原料タンクから前記処理容器へ原料を供給する原料供給路と、
前記原料供給路に設けられ、液体原料または固体原料をガス状態にするガス化機構と、
前記原料供給路であって、前記ガス化機構と前記処理容器の間に設けられた流量制御機構と、
前記ガス化機構、前記流量制御機構を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記処理容器へ前記液体原料または固体原料をガス状態で供給する際、前記ガス化機構および前記流量制御機構を制御して原料ガスの流量を制御するよう構成される基板処理装置。
A processing container for containing a substrate;
A raw material tank for storing liquid raw material or solid raw material;
A raw material supply path for supplying a raw material from the raw material tank to the processing container;
A gasification mechanism which is provided in the raw material supply path and brings a liquid raw material or a solid raw material into a gas state;
A flow rate control mechanism provided between the gasification mechanism and the processing vessel in the raw material supply path;
A control unit for controlling the gasification mechanism and the flow rate control mechanism;
Have
The control unit is configured to control the flow rate of the source gas by controlling the gasification mechanism and the flow rate control mechanism when supplying the liquid source or the solid source in a gas state to the processing container. .
基板を収容する処理容器と、
液体原料または固体原料を貯留する原料タンクと、
前記原料タンクから前記処理容器へ原料を供給する原料供給路と、
前記原料供給路に設けられ、液体原料または固体原料を加熱による融解もしくは溶媒に溶解させることにより液体状態とする液化機構と、
前記原料供給路に設けられ、前記液化機構と前記処理容器の間に設けられたガス化機構と、
前記原料供給路であって、前記液化機構と前記処理容器の間に設けられた液体流量制御機構と、
前記液化機構、前記ガス化機構、前記液体流量制御機構を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、処理容器へ前記液体原料または固体原料を供給する際、前記液化機構および前記液体流量制御機構を制御して前記液体状態の原料の流量を制御した後に、前記ガス化機構を制御して前記液体状態の原料をガス化してガス状態の原料を前記処理容器へ供給するよう構成される基板処理装置。
A processing container for containing a substrate;
A raw material tank for storing liquid raw material or solid raw material;
A raw material supply path for supplying a raw material from the raw material tank to the processing container;
A liquefaction mechanism that is provided in the raw material supply path and is in a liquid state by melting a liquid raw material or a solid raw material or dissolving it in a solvent;
A gasification mechanism provided in the raw material supply path and provided between the liquefaction mechanism and the processing vessel;
A liquid flow rate control mechanism provided between the liquefaction mechanism and the processing vessel in the raw material supply path;
A controller that controls the liquefaction mechanism, the gasification mechanism, and the liquid flow rate control mechanism;
Have
The control unit controls the gasification mechanism after controlling the flow rate of the raw material in the liquid state by controlling the liquefaction mechanism and the liquid flow rate control mechanism when supplying the liquid source or the solid source to the processing container. A substrate processing apparatus configured to gasify the liquid state raw material and supply the gas state raw material to the processing container.
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