JP2021075739A - 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 - Google Patents
基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021075739A JP2021075739A JP2019200886A JP2019200886A JP2021075739A JP 2021075739 A JP2021075739 A JP 2021075739A JP 2019200886 A JP2019200886 A JP 2019200886A JP 2019200886 A JP2019200886 A JP 2019200886A JP 2021075739 A JP2021075739 A JP 2021075739A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- raw material
- metal
- porous member
- processing gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000008719 thickening Effects 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 322
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 202
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims description 64
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 50
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 32
- QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=CC(C(O)=O)=C1 QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 16
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 12
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 11
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 4
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910001934 tungsten pentoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 57
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 37
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 23
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 6
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- SATWKVZGMWCXOJ-UHFFFAOYSA-N 4-[3,5-bis(4-carboxyphenyl)phenyl]benzoic acid Chemical compound C1=CC(C(=O)O)=CC=C1C1=CC(C=2C=CC(=CC=2)C(O)=O)=CC(C=2C=CC(=CC=2)C(O)=O)=C1 SATWKVZGMWCXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) Chemical compound [La+3] CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000013259 porous coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N azanylidynetungsten Chemical compound [W]#N IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
- B01J20/226—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C63/00—Compounds having carboxyl groups bound to a carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C07C63/14—Monocyclic dicarboxylic acids
- C07C63/15—Monocyclic dicarboxylic acids all carboxyl groups bound to carbon atoms of the six-membered aromatic ring
- C07C63/26—1,4 - Benzenedicarboxylic acid
- C07C63/28—Salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C63/00—Compounds having carboxyl groups bound to a carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C07C63/307—Monocyclic tricarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C63/00—Compounds having carboxyl groups bound to a carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C07C63/33—Polycyclic acids
- C07C63/337—Polycyclic acids with carboxyl groups bound to condensed ring systems
- C07C63/42—Polycyclic acids with carboxyl groups bound to condensed ring systems containing three or more condensed rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F1/00—Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
- C07F1/08—Copper compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F11/00—Compounds containing elements of Groups 6 or 16 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F15/00—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
- C07F15/02—Iron compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C23C16/303—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
- C23C16/4483—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material using a porous body
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
【課題】 半導体装置を製造するための基板に対して、当該基板の処理を行うための処理ガスを供給するにあたり、高濃度の処理ガスを供給できる技術を提供すること。【解決手段】半導体装置を製造するための基板の処理を行う処理ガスを供給するにあたり、多孔質部材が収容された濃縮タンクと、多孔質部材に吸着された処理ガスを脱離させるように構成された脱離機構と、を備える。多孔質部材は、キャリアガスと混合された処理ガスを優先的に吸着するように構成された金属有機構造体を含むものである。処理ガスは濃縮タンクの多孔質部材に吸着、貯蔵され、使用時に脱離機構により脱離される。【選択図】図１
Description
本開示は、基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法に関する。
次世代半導体プロセスにおいては、基板に金属や金属化合物等の薄膜を成膜するニーズが高まりつつある。これらの薄膜は例えばＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法にて成膜される。これらＡＬＤ法やＣＶＤ法は、処理チャンバ内に置かれた基板に対して処理ガスである原料ガスを供給して、基板上に薄膜を形成する手法である。原料ガスを処理チャンバに供給する手法の一例として、特許文献１には、原料ガスを一旦貯留部にて貯留し、これにより昇圧された貯留部から処理チャンバ内に吐出することが提案されている。
特許文献２には、アルミニウムイオンと芳香族カルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を複数集積して形成された、水素吸蔵能を有する多孔性金属錯体が記載されている。また、特許文献３には、３価の金属イオンと芳香族トリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を複数集積して形成された、水素、メタン、二酸化炭素などの吸蔵能を有する多孔性金属錯体が記載されている。さらに、特許文献４には、ガス貯蔵・供給システムにおいて、水素、アンモニア、メタン等のガスの吸蔵及び放出を可逆的に行うことが可能なガス貯蔵材料を封入したガス貯蔵タンクを備える構成が記載されている。
本開示は、半導体装置を製造するための基板に対して、当該基板の処理を行なうための処理ガスを供給するにあたり、高濃度の処理ガスを供給できる技術を提供する。
本開示は、半導体装置を製造するための基板を処理する装置であって、
前記基板が収容されたチャンバと、
前記基板を処理するための処理ガスの原料が収容された原料タンクと、
前記原料タンクにキャリアガスを供給するように構成されたキャリアガス供給部と、
前記原料タンクに接続され、前記処理ガスの原料から得た処理ガスと前記キャリアガスとの混合ガスが流通する混合ガス流路と、
前記混合ガス流路の下流に接続され、前記混合ガスに含まれる前記処理ガスが優先的に吸着されるように構成された金属有機構造体を含む多孔質部材が収容された濃縮タンクと、
前記多孔質部材に吸着された前記処理ガスを脱離させるように構成された脱離機構と、
前記濃縮タンクと前記チャンバとの間に設けられ、前記多孔質部材から脱離された前記処理ガスが前記チャンバへ供給される濃縮ガス流路と、を有する。
前記基板が収容されたチャンバと、
前記基板を処理するための処理ガスの原料が収容された原料タンクと、
前記原料タンクにキャリアガスを供給するように構成されたキャリアガス供給部と、
前記原料タンクに接続され、前記処理ガスの原料から得た処理ガスと前記キャリアガスとの混合ガスが流通する混合ガス流路と、
前記混合ガス流路の下流に接続され、前記混合ガスに含まれる前記処理ガスが優先的に吸着されるように構成された金属有機構造体を含む多孔質部材が収容された濃縮タンクと、
前記多孔質部材に吸着された前記処理ガスを脱離させるように構成された脱離機構と、
前記濃縮タンクと前記チャンバとの間に設けられ、前記多孔質部材から脱離された前記処理ガスが前記チャンバへ供給される濃縮ガス流路と、を有する。
本開示によれば、半導体装置を製造するための基板に対して、当該基板の処理を行なうための処理ガスを供給するにあたり、高濃度の処理ガスを供給することができる。
本開示の基板を処理する装置である成膜装置の第１の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。基板とは、半導体装置を製造するための基板であり、以下では基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）に膜を形成する処理を行なう成膜装置１について説明する。成膜装置１は、膜が形成されるウエハが収容されたチャンバ１０と、このチャンバ１０に、処理ガスとして、膜の原料である原料ガスを供給するためのガス供給系１１と、を備えている。このように、ウエハの成膜処理では、処理ガスは原料ガスであり、処理ガスの原料はウエハに形成される膜の原料である。
ガス供給系１１は原料タンク２を備え、この原料タンク２には、液体または固体である膜の原料２１が収容されている。膜の原料２１としては、金属化合物等を用いることができ、ここでは、原料２１としてハロゲン化金属である塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）を用いる場合を例にして説明する。ＡｌＣｌ３は常温で固体であり、原料タンク２は、この原料２１を気化させるように構成された気化機構２２を備えている。この例における気化機構２２は、原料タンク２の周囲に設けられたヒータよりなる原料加熱機構である。原料タンク２内の固体状のＡｌＣｌ３は、原料加熱機構により、ＡｌＣｌ３が気化し、熱分解しない温度例えば１２５℃まで加熱されることにより、気化して原料ガスとなる。
原料タンク２には、キャリアガス供給部からキャリアガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが供給されるように構成されている。キャリアガスとしては、Ａｒガスの他、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを用いることができる。例えばキャリアガス供給部は、キャリアガス供給源３１とキャリアガス供給路３２と、を有するものであり、キャリアガス供給路３２には、流量調節部３２１及びバルブ３２２が設けられている。原料タンク２内にてＡｌＣｌ３を気化させて原料ガスを生成させると共に、当該原料タンク２内にキャリアガスを供給すると、原料ガスとキャリアガスとを含む混合ガスが得られる。
また、原料タンク２には混合ガス流路４１が接続されている。混合ガス流路４１は、前記混合ガスが流通するものであり、混合ガス流路４１の下流には、バルブ４１１、４１２を介して、原料ガス濃縮装置５の濃縮タンク５１が接続されている。バルブ３２２は、キャリアガスの給断用のバルブ、バルブ４１１、４１２は混合ガスの給断用のバルブである。
原料ガス濃縮装置５は、混合ガスに含まれる原料ガスを濃縮する機能を有し、濃縮タンク５１と後述する脱離機構５２と、を備えるものである。濃縮タンク５１は例えば金属容器により構成され、その内部には多孔質部材５３が収容されている。多孔質部材５３は、混合ガスに含まれる原料ガスを優先的に吸着するように構成された金属有機構造体（Metal-Organic Framework、ＭＯＦ）を含むものである。金属有機構造体は、多孔性配位高分子（Porous Coordination Polymer、ＰＣＰ）とも呼ばれる。金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子（有機化合物）との配位結合によって構成される金属錯体を含み、この金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有するものである。
金属有機構造体には、金属イオンと有機配位子との配位結合により、金属イオンが架橋性の有機配位子により連結され、その内部に空間を有する結晶性の高分子構造が形成されている。金属錯体の複数が集積して形成される金属有機構造体は、金属イオンと有機配位子とが規則的に結合するため、例えば図２（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように、金属有機構造体５３０は、ナノメートルサイズの細孔５３１が規則的に立体的に配列した構造を有する。このような金属有機構造体５３０に対して、原料ガスは、１つの細孔５３１に、原料ガスの１または複数の分子Ａが入り込むように吸着される（図２（ａ）参照）。なお、図示の便宜上、簡略化して記載してあるが、図２（ａ）、（ｂ）に模式的に示した金属有機構造体５３０の内部にも、規則的に細孔５３１が形成されている。そして、これら内部の細孔５３１にも原料ガスの分子Ａを吸着することができる。
金属有機構造体を製造する手法の一つである溶液法は、常温、常圧下で金属イオンと有機配位子の溶液を混合することにより金属有機構造体を形成するものであり、金属錯体の集積は、溶液中で自己集合的に進行する。このように金属有機構造体は、製造が比較的容易であり、金属イオンと有機配位子とを選択し、合成条件を調整することにより、細孔５３１の大きさや形状を制御できるので、設計の自由度も高い。
本例においては、原料ガスであるＡｌＣｌ３がキャリアガスに比べて優先的に吸着されるように、ＡｌＣｌ３分子の大きさに合わせて多孔質部材５３をなす金属有機構造体の細孔５３１が設計されている。ここで、金属有機構造体が混合ガスに含まれる原料ガスを優先的に吸着するとは、例えば原料ガスとキャリアガスとの分圧が等しい状態で金属有機構造体に混合ガスを供給した場合に、原料ガス分子の吸着量の方がキャリアガス分子の吸着量よりも多くなることをいう。言い換えると、原料ガスがキャリアガスに対して選択的に金属有機構造体に吸着されるということである。従って、金属有機構造体には、原料ガス分子の他、キャリアガス分子が吸着してもよい。
上述した構成を有する多孔質部材５３が充填された濃縮タンク５１内に混合ガスを流通させると、図２（ａ）に示すように多孔質部材５３を構成する金属有機構造体５３０の細孔５３１にＡｌＣｌ３が入り込み、吸着される。既述のように細孔５３１はナノメートルサイズであって高密度に形成されているため、各細孔５３１にＡｌＣｌ３分子を取り込んで、多量の原料ガスを高密度に吸着・貯蔵することができる。
またこの際に、ＡｌＣｌ３分子は、ガスの分子構造を維持しつつ、多孔質部材５３の細孔５３１に閉じ込められた状態となる。一方、既述のように金属有機構造体は、原料ガスであるＡｌＣｌ３分子を優先的に吸着するように構成されている。このため、キャリアガス分子は多孔質部材５３に吸着されないか、一部が吸着されるものの大部分は吸着されずに、多孔質部材５３を通過していく。この結果、濃縮タンク５１内では、濃縮タンク５１に供給される前の混合ガスに比べて原料ガスの濃度が高められ、原料ガスが濃縮されることになる。
多孔質部材５３を構成する金属有機構造体としては、例えば次の（ａ）〜（ｄ）に記載の金属有機構造体群から選択されたものを用いる例を挙げることができる。
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
金属有機構造体を含む多孔質部材５３は、ペレット状や粉末状、ペレットよりも小さい粒状に形成され、濃縮タンク５１内に充填される。こうして、濃縮タンク５１内は、ガスが通過する充填層が設けられた状態となる。多孔質部材５３は金属有機構造体のみから構成されるものであってもよいし、金属有機構造体の他に、金属有機構造体をペレット状や粒状に成型するための成型助剤等を含むものであってもよい。
なお以下の説明では、多孔質部材５３とこれを構成する金属有機構造体とを区別せずに「多孔質部材５３の細孔」、「多孔質部材５３への吸着」などと記載する場合がある。
なお以下の説明では、多孔質部材５３とこれを構成する金属有機構造体とを区別せずに「多孔質部材５３の細孔」、「多孔質部材５３への吸着」などと記載する場合がある。
また、原料ガス濃縮装置５の濃縮タンク５１には、多孔質部材５３に吸着された原料ガスを脱離させるように構成された脱離機構５２が設けられている。この例の脱離機構５２は、濃縮タンク５１内の多孔質部材５３を加熱して、多孔質部材５３に吸着している原料ガスを脱離させるように構成された多孔質部材加熱機構である。多孔質部材加熱機構は、例えばヒータにより構成され、濃縮タンク５１の周囲に設けられている。
既述のように、原料ガスは多孔質部材５３の細孔５３１に入り込むように吸着されるので、原料ガスと多孔質部材５３の吸着エネルギーは比較的小さい。従って、原料ガスが熱分解しない程度の比較的低い温度で多孔質部材５３を加熱することにより、図２（ｂ）に示すように、金属有機構造体５３０から原料ガスを容易に脱離させることができる。
ここで、既述のように、多孔質部材５３には、原料ガスが優先的に吸着される。従って、多孔質部材５３に吸着されたキャリアガス分子が加熱により脱離する場合であっても、脱離により生成したガス中のキャリアガス濃度は、濃縮タンク５１に供給される混合ガス中のキャリアガス濃度よりも低くなっている。以下、多孔質部材５３からの脱離により得られたガスを、濃縮ガスと呼ぶ場合がある。
さらに、濃縮タンク５１は濃縮ガス流路６を介してチャンバ１０に接続されている。チャンバ１０は、膜が形成されるウエハＷが収容されるものであり、例えばウエハＷが載置される載置台を備えると共に、排気路を介して排気機構に接続されている。なお、図１では、載置台、排気路や排気機構の図示を省略している。
濃縮ガス流路６は、多孔質部材５３から脱離された原料ガスをチャンバ１０に供給するための流路である。濃縮ガス流路６には、既述のように、多孔質部材５３から脱離された原料ガスを含む濃縮ガスが流通する。この濃縮ガス流路６を流通する濃縮ガスは、濃縮タンク５１の上流側の混合ガス流路４１を流通する混合ガスに比べて、混合ガス中の原料ガスの濃度が高められた状態となっている。
濃縮ガス流路６は、チャンバ１０への原料ガスの供給、停止を行うように構成された原料ガス給断バルブ６１と、原料ガスの流量調節を実施するように構成された流量調節部６２を備えている。
さらにまた、濃縮ガス流路６には原料ガス給断バルブ６１の上流側に、キャリアガスを排出するための排出路６３が接続されており、この排出路６３はバルブ６３１を備えている。排出路６３は図示しない排気機構に接続されている。
さらにまた、濃縮ガス流路６には原料ガス給断バルブ６１の上流側に、キャリアガスを排出するための排出路６３が接続されており、この排出路６３はバルブ６３１を備えている。排出路６３は図示しない排気機構に接続されている。
この例における成膜装置１は、ＡＬＤ法により薄膜を形成するように構成され、反応ガス供給部と、パージガス供給部と、をさらに備えている。
反応ガス供給部は、反応ガスをチャンバ１０へ供給するように構成され、反応ガスの供給源６４１と、当該供給源６４１からチャンバ１０へ反応ガスを供給する反応ガス供給路６４と、を有するものである。反応ガスは、原料ガスと反応して、膜を形成するガスであり、例えばＡｌＣｌ３との反応により窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を生成するアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。例えば反応ガス供給路６４は、反応ガスの供給、停止を行うように構成された反応ガス給断バルブ６４２と、反応ガスの流量調節を実施する流量調節部６４３と、を備えている。
反応ガス供給部は、反応ガスをチャンバ１０へ供給するように構成され、反応ガスの供給源６４１と、当該供給源６４１からチャンバ１０へ反応ガスを供給する反応ガス供給路６４と、を有するものである。反応ガスは、原料ガスと反応して、膜を形成するガスであり、例えばＡｌＣｌ３との反応により窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を生成するアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。例えば反応ガス供給路６４は、反応ガスの供給、停止を行うように構成された反応ガス給断バルブ６４２と、反応ガスの流量調節を実施する流量調節部６４３と、を備えている。
パージガス供給部は、パージガス例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給源６５１からチャンバ１０へパージガスを供給するパージガス供給路６５を備えている。例えばパージガス供給路６５には、パージガスの供給、停止を行うように構成されたパージガス給断バルブ６５２と、パージガスの流量調節を実施する流量調節部６５３と、が設けられる。この例においては、全てのバルブは、自動で開閉する構成のバルブが用いられる。
さらに、成膜装置１は、制御部１００を備えている。この制御部１００は、ＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータにより構成され、成膜装置１の各部を制御するものである。記憶部にはウエハＷの成膜処理に必要な動作を実行するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録される。また、例えばチャンバ１０に対して原料ガスと反応ガスとが交互に供給されるように、原料ガス給断バルブ６１、反応ガス給断バルブ６４２、パージガス給断バルブ６５２の開閉動作を制御するように構成される。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて、成膜装置１にて実施されるウエハＷに膜を形成する処理を行なう方法について説明する。先ず、膜の原料であるＡｌＣｌ３を収容した原料タンク２にて、原料を気化させる工程を実施する。この工程では、例えばバルブ３２２、４１１を開いた状態で、原料タンク２を気化機構（原料加熱機構）２２によって、固体であるＡｌＣｌ３が気化する温度例えば１２５℃まで加熱することにより実施される。
次に、前記気化させる工程と並行して、原料タンク２にキャリアガスを供給して、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを得る工程を実施する。つまり、原料タンク２にキャリアガス供給路３２を介してキャリアガスを供給する。これにより、原料タンク２内では、原料ガスとキャリアガスとが混合して混合ガスが生成される。
次いで、濃縮タンク５１に混合ガスを供給し、多孔質部材５３に対して混合ガス中の原料ガスを優先的に吸着させる工程を実施する。例えば、この工程では、図３に示すように、バルブ３２２、４１１、４１２、６３１を開き、その他のバルブを閉じて、原料タンク２から濃縮タンク５１に混合ガスを流通させる。これにより、混合ガス中の原料ガスは多孔質部材５３に吸着され、多孔質部材５３に吸着されずに通過したキャリアガスは、排出路６３を介して排出される。なお、図３及び図４では、バルブを開放した状態を「Ｏ」、バルブを閉止した状態を「Ｓ」で夫々示し、ガスが流通する流路を太字にて示している。また、原料ガスを優先的に吸着させる工程では、バルブ４１２を開く一方、バルブ６１、６３１の双方を閉じ、出口が閉じられた状態の濃縮タンク５１に混合ガスを供給することにより、多孔質部材５３に原料ガスを吸着させるようにしてもよい。この場合には、例えば吸着実施後、バルブ６３１を開き、多孔質部材５３に吸着されなかったキャリアガスを排出路６３へと排出する。
続いて、多孔質部材５３に吸着された原料ガスを脱離させる工程を実施する。つまり、バルブ６１、６３１の双方を閉じ、濃縮タンク５１を脱離機構（多孔質部材加熱機構）５２により、多孔質部材５３から原料ガスが脱離する温度まで加熱し、多孔質部材５３に吸着された原料ガスを脱離させる。
この後、脱離させた原料ガスを含んだ濃縮ガスを、ウエハＷが収容されたチャンバ１０へ供給し、ウエハＷに膜を形成する工程を実施する。チャンバ１０内の載置台にはウエハＷが載置されており、ＡＬＤ法にて膜を形成する場合には、先ず、チャンバ１０内を排気機構により排気して、成膜時の圧力に調整する。そして図４に示すように、原料ガス給断バルブ６１を開き、他のバルブを閉じて、濃縮ガスをチャンバ１０に供給し、ウエハＷの表面に原料ガスを吸着させる。
なお、原料ガスの脱離と濃縮ガスのチャンバ１０への供給とは、同時に行ってもよい。この場合には、図４に示すように原料ガス給断バルブ６１を開いた状態で多孔質部材５３を加熱し、脱離させた原料ガスをそのままチャンバ１０へと供給する。
なお、原料ガスの脱離と濃縮ガスのチャンバ１０への供給とは、同時に行ってもよい。この場合には、図４に示すように原料ガス給断バルブ６１を開いた状態で多孔質部材５３を加熱し、脱離させた原料ガスをそのままチャンバ１０へと供給する。
次いで、パージガス給断バルブ６５２を開き、他のバルブを閉じて、パージガスをチャンバ１０に供給し、チャンバ１０内の原料ガスをパージガスにより置換する。続いて、反応ガス給断バルブ６４２を開き、他のバルブを閉じて、反応ガスをチャンバ１０に供給する。これにより、ウエハ表面に吸着された原料ガスと反応ガスとが反応して、ＡｌＮの１分子層が形成される。この後、パージガス給断バルブ６５２を開き、他のバルブを閉じて、パージガスをチャンバ１０に供給し、チャンバ１０内の反応ガスをパージガスにより置換する。
こうして、チャンバ１０に対して、原料ガス→パージガス→反応ガス→パージガスの順序で、原料ガスと反応ガスとを交互に供給するように、原料ガス、反応ガス、パージガスの各給断バルブ６１、６４２、６５２の開閉動作を制御する。そして、原料ガスと反応ガスとの供給を繰り返すことにより、所望の厚さのＡｌＮ膜を形成する。
以上において、濃縮タンク５１の多孔質部材５３に原料ガスを吸着させる工程は、ウエハＷに膜を形成する工程を開始する前、つまり多孔質部材５３から原料ガスを脱離させる工程を実施する前に完了させておくことが好ましい。このため、濃縮タンク５１に充填する多孔質部材５３の充填量は、例えばウエハＷに膜を形成する工程にて１つのロット内のウエハ全てに膜を形成することが可能な原料ガスを吸着可能な量に設定される。また、多孔質部材５３への原料ガスの吸着に時間がかかる場合には、濃縮タンク５１を複数個用意し、多孔質部材５３への原料ガスの吸着を複数の濃縮タンク５１にて並行して実施するようにしてもよい。この場合に、濃縮ガス流路６に接続する濃縮タンク５１を逐次切り替えることにより、チャンバ１０に原料ガスを供給しながら、他の濃縮タンク５１にて、多孔質部材５３に対して原料ガスを吸着させてもよい。
この実施形態によれば、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを濃縮タンク５１に流通させて、原料ガスを多孔質部材５３に選択的に吸着させ、次いで、この原料ガスを多孔質部材５３から脱離してチャンバ１０に供給している。原料ガスは多孔質部材５３に高密度に吸着・貯蔵されるので、多孔質部材５３から脱離されるガスは、原料ガスの濃度が高い、濃縮されたガス（濃縮ガス）となる。このように濃縮タンク５１では、原料ガスを選択的に大量に吸着貯蔵し、使用したいときに任意のタイミングで脱離できることから、原料ガスの気化速度に制限されず、原料ガスを使用することができる。また、チャンバ１０においてウエハＷに膜を形成するにあたり、チャンバ１０に、原料ガスの濃度の高い濃縮ガスを供給することができる。この結果、ウエハＷに吸着させるうえで十分な量の原料ガスのガス流量を短時間で供給することができ、成膜処理の生産性が向上する。
ハロゲン化金属等の金属を含む原料は、分子同士の相互作用が強いため、飽和蒸気圧が低く、気化しにくいことが知られている。一方、気化量を多くしようとして、原料を高温で加熱すると、原料成分が熱分解するおそれがあり、加熱温度に制限がある。また、原料ガスにキャリアガスを供給して、キャリアガスと原料ガスとの混合ガスをチャンバ１０に流通させる手法では、キャリアガスにより希釈されるので、混合ガス中の原料ガス濃度を高くすることが難しい。従って、成膜処理時に十分な原料ガスのガス流量を確保できず、生産性が低下してしまう懸念があった。特に、ＡＬＤ法にて原料ガスと反応ガスとを交互にチャンバ１０に供給して膜を形成する場合には、原料ガスの供給時間帯に十分な流量の原料ガスを供給できずに、成膜レートが低下する傾向にある。従って、本開示の手法は、飽和蒸気圧が低く、気化しにくい原料２１を用いて膜を形成する場合に、特に有効である。原料ガスやキャリアガスの供給流量、チャンバ１０内のプロセス圧力などの条件によって変化するが、好適には、１００℃における飽和蒸気圧が２６．７ｋＰａ以下の物質を原料２１とする場合を例示できる。
また、多孔質部材５３からの原料ガスの脱離は、脱離機構５２をなす多孔質部材加熱機構により多孔質部材５３を加熱するといった簡易な手法で行うことができる。このため、短時間で、かつ原料分子を熱分解させることなく、効率的に多孔質部材５３から原料ガスを脱離させることができる。
既述のように、多孔質部材５３を構成する金属有機構造体は、活性炭やゼオライト等の他の多孔質部材に比べて、細孔５３１の大きさや形状などの設計が容易であり、吸着対象のガスを選択的に吸着させるように設計することができる。
また、後述の評価試験に示すように、銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合、鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合、クロムイオンとテレフタル酸との配位結合、ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって夫々構成された金属有機構造体を含む多孔質部材５３は、ＡｌＣｌ３を含む原料ガスを実際に吸着できることが確認されている。
続いて、原料ガス濃縮装置５を備えたガス供給系１１を含む成膜装置の構成例について、図５〜図７を用いて簡単に説明する。これらの図においてなお、図１に示す成膜装置１と同様の構成部材については、同符号を付し、説明を省略する。
図５は、前記ガス供給系１１に、図１に示すチャンバ１０として、バッチ式の成膜装置７のチャンバ７１を接続した例である。縦長の真空容器よりなるチャンバ７１には、ウエハＷが多段に載置されたウエハボート７２が収容される。このチャンバ７１は、バルブ７４１を備えた排気路７４により、図示しない排気構機に接続される。また、チャンバ７１内にウエハボート７２が収容されたときの、ウエハボート７２の側方には、ウエハボート７２の長さ方向に沿って伸びるガスノズル７３が設けられる。
ガスノズル７３は、本開示の原料ガスのガス供給系１１を介して、原料ガス濃縮装置５の濃縮タンク５１から濃縮された原料ガスが供給されるように構成される。ガス供給系１１は、上述の実施形態において、図１に示す構成と同様に構成されるが、図５においては、キャリアガス供給源３１とバルブ４１２との間の構成は図示を省略している。また、ガスノズル７３は、反応ガス供給路６４を介して反応ガスの供給源６４１、パージガス供給路６５を介してパージガスの供給源６５１に夫々接続される。この成膜装置７においては、図４を用いて説明した例と同様に、ガスノズル７３から原料ガスと反応ガスとを交互にチャンバ７１内に供給して、ＡＬＤ法により例えばＡｌＮよりなる薄膜がウエハＷに形成される。
図６は、前記ガス供給系１１に、図１に示すチャンバ１０として、枚葉式の成膜装置８のチャンバ８１を接続した例である。例えば扁平な円筒状の真空容器よりなるチャンバ８１には、図示しない載置台の上にウエハＷが載置される。また、例えばチャンバ８１の天井部にはガス導入部８２が接続され、チャンバ８１は、バルブ８３１を備えた排気路８３により、図示しない排気機構に接続される。
ガス導入部８２は、本開示の原料ガスのガス供給系１１を介して、原料ガス濃縮装置５の濃縮タンク５１から、濃縮された原料ガスが供給されるように構成される。ガス供給系１１は、上述の実施形態において、図１に示す構成と同様に構成されるが、図６においては、キャリアガス供給源３１とバルブ４１２との間の構成は図示を省略している。また、ガス導入部８２は、反応ガス供給路６４を介して反応ガスの供給源６４１、パージガス供給路６５を介してパージガスの供給源６５１に夫々接続される。この成膜装置８においては、図４を用いて説明した例と同様に、ガス導入部８２から原料ガスと反応ガスとを交互にチャンバ８１内に供給して、ＡＬＤ法により例えばＡｌＮよりなる薄膜がウエハＷに形成される。
図７は、前記ガス供給系１１に、図１に示すチャンバ１０として、セミバッチ式の成膜装置９のチャンバ９１を接続した例である。例えば扁平な円筒状の真空容器よりなるチャンバ９１内には、載置台をなす水平な回転テーブル９２が設けられ、この回転テーブル９２上には、回転テーブル９２の回転により公転するように複数枚のウエハＷが載置される。また、回転テーブル９２の回転によるウエハＷの通過領域に対して、原料ガスを供給するための原料ガスノズル９３と、反応ガスを供給するための反応ガスノズル９４と、が設けられる。さらに、原料ガスノズル９３と、反応ガスノズル９４との間の領域には、分離ガス例えばＮ２ガスを供給するための２本の分離ガスノズル９５１、９５２が夫々設けられる。これら原料ガスノズル９３、反応ガスノズル９４、分離ガスノズル９５１、９５２は、チャンバ９１の側壁からチャンバ中央に向かって水平に伸び出すように、互いに周方向に離隔して配置される。
分離ガスノズル９５１、９５２が設けられる領域には、例えばチャンバ９１内の空間を、原料ガスが供給される領域９１１と、反応ガスが供給される領域９１２とに区画するための区画部材９６が設けられる。これにより、チャンバ９１内において原料ガスと反応ガスとの混合が抑制される。また、原料ガスが供給される領域９１１と、反応ガスが供給される領域９１２とは、夫々バルブ９７１、９８１を備えた排気路９７、９８を介して図示しない排気機構に夫々接続されている。
原料ガスノズル９３は、本開示の原料ガスのガス供給系１１を介して、原料ガス濃縮装置５の濃縮タンク５１から濃縮された原料ガスが連続供給されるように構成される。ガス供給系１１は、上述の実施形態において、図１に示す構成と同様に構成されるが、図７においては、キャリアガス供給源３１とバルブ４１２との間の構成は図示を省略している。また、反応ガスノズル９４は、反応ガス供給路６４を介して反応ガスの供給源６４１に接続される。さらに、分離ガスノズル９５１、９５２は、分離ガス給断バルブ９６４、流量調節部９６５を備えた分離ガス供給路９６３を介して、分離ガスの供給源９６４に夫々接続される。
この成膜装置９においては、回転テーブル９２の回転に伴い、ウエハＷが原料ガスの供給領域９１１を通過することにより、ウエハ表面に原料ガスが吸着される。次いで、ウエハＷが反応ガスの供給領域９１２を通過することにより、ウエハ表面の原料ガスと反応ガスとが反応して膜が形成される。こうして、ウエハＷが原料ガスの供給領域９１１と反応ガスの供給領域９１２とを交互に通過することにより、ＡＬＤ法によりウエハＷに例えばＡｌＮよりなる薄膜が形成される。
以上において、基板を処理するための処理ガスの原料は気体であってもよく、例えば原料ガス濃縮装置５による濃縮が必要な低濃度の原料ガスを「原料ガスの原料」としてもよい。この場合には、原料タンクに気化機構を設け、原料を気化させる工程を実施する必要はない。また、図１〜図７を用いて説明した本開示のガス供給系１１において、原料タンクに設けられる気化機構は、液体である原料にキャリアガスをバブリングして、原料を気化するように構成されたバブリング機構であってもよい。さらに、気化機構は液体である原料をインジェクタから噴射して直接気化させる機構であってもよい。さらにまた、脱離機構は、濃縮タンク内を減圧して、多孔質部材から原料ガスを脱離させるように構成された減圧機構により構成してもよく、多孔質部材加熱機構及び減圧機構の両方を備えたものであってもよい。
原料ガスと反応ガスとの組み合わせは既述の例に限定されない。原料として、ハロゲン化金属を用いる場合には、ＡｌＣｌ３の他に、常温で固体である五塩化タングステン（ＷＣｌ５）を用いることができる。例えば原料としてＷＣｌ５、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用い、ＡＬＤ法にてウエハＷに膜を形成する場合には、窒化タングステン（ＷＮ）を形成することができる。また、ハロゲン化金属以外に、有機金属化合物、有機化合物を原料として用いることができる。
さらに、原料ガスと反応して膜を形成する反応ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、酸素（Ｏ２）ガスやオゾン（Ｏ３）ガス、水素（Ｈ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス等を用いることができる。この反応ガスの供給にも、必要に応じて濃縮タンクを利用するようにしてもよい。
基板に膜を形成する装置は、上述の図５〜図７に記載の成膜装置に限られず、他の構成の成膜装置にも適用可能である。また、半導体装置を製造するための基板に対して実施される膜の形成は、ＡＬＤ法による成膜処理のみならず、原料ガスを単体で供給して、熱分解により成膜を行う熱ＣＶＤ法による成膜処理も実施可能である。さらに、本開示は、成膜装置に限らず、エッチング装置、原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic layer Etching）装置等の基板を処理する装置に適用可能である。この場合には、原料タンクには、基板をエッチング処理するための処理ガスである、エッチングガスの原料が収容される。さらにまた、本開示を適用可能な基板は、半導体ウエハＷに限定されるものではない。例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板であってもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
続いて、上述の多孔質部材５３を構成する金属有機構造体へのＡｌＣｌ３の吸着を評価するために実施した吸着実験について説明する。実験は、容積が９０ｍｌの金属製の耐圧容器の内部に、容積が４ｍｌのバイアル瓶を２本収容した装置にて実施した。先ず、バイアル瓶の蓋を開放し、一方のバイアル瓶には後述する金属有機構造体１．０ｇを収容し、他方のバイアル瓶には固体のＡｌＣｌ３１．０ｇを収容した。次に、バイアル瓶の蓋は開放したまま、耐圧容器の内部をキャリアガスであるＡｒガスにより置換して、耐圧容器の蓋を閉止した。次いで、耐圧容器の内部が約１２５℃になるように、オーブンにて１８時間加熱して、金属有機構造体にＡｌＣｌ３のガスを吸着させた。この後、金属有機構造体が収容されたバイアル瓶について電子天秤にて秤量し、熱重量（ＴＧ：Thermal Gravimetric）分析を実施した。
この吸着実験は、次の（ａ）〜（ｄ）に記載の金属有機構造体（実施例１〜４）に対して実施した。
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例１）
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例２）
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例３）
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例４）
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例１）
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例２）
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例３）
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体（実施例４）
また、吸着実験の比較例として、ＡｌＣｌ３単体のＴＧ分析も実施した。この比較実験では、前記耐圧容器の内部に、前記バイアル瓶を１本設け、当該バイアル瓶に、同量の固体のＡｌＣｌ３を収容して、上述の吸着実験と同様にＴＧ分析を行った。
この評価試験の結果について、図８に示す。図８中、横軸は温度、縦軸は重量減少割合である。また、実施例１は粗い破線、実施例２は二点鎖線、実施３は一点鎖線、実施例４は実線、比較例は細かい破線にて、夫々の結果を示す。この結果、実施例１〜４はいずれも温度が高くなるにつれて、重量減少割合が増加しており、金属有機構造体にＡｌＣｌ３が吸着されること、金属有機構造体の加熱により吸着されたＡｌＣｌ３が脱離されることが確認された。
また、金属有機構造体の種別によって、重量減少割合の変化の仕方が異なることから、金属有機構造体毎に細孔の大きさや、ＡｌＣｌ３の吸着しやすさ等が異なることが理解された。このことから、金属有機構造体は細孔の大きさ等の設計の自由度が高く、吸着対象のガスに応じて適正な金属有機構造体を設計し、製造できるものと推察される。
さらに、比較例であるＡｌＣｌ３単体の場合には、１２５℃以上の温度で急減に重量減少割合が増加しており、気化が進行していることが認められた。一方、実施例３及び実施例４では、１２５℃よりも低い温度で重量減少割合の増加が見られる。このことから、実施例３及び実施例４の金属有機構造体を用いた場合には、１２５℃よりも低い温度例えば８０℃〜９０℃程度の温度で、ＡｌＣｌ３が脱離できることが認められた。これにより、原料としてＡｌＣｌ３を用いる場合には、多孔質部材５３として、実施例３及び実施例４の金属有機構造体を用いることがより好ましいことが理解される。また、実施例１及び実施例２に係る金属有機構造体においても、金属有機構造体に対するＡｌＣｌ３の吸着及び脱離が確認された。このことから、ＡｌＣｌ３以外の、より低温で脱離可能なハロゲン化金属や、有機金属化合物、有機化合物等があれば、これらの物質を優先的に吸着することに利用できる可能性が窺える。
１０ チャンバ
２ 原料タンク
２２ 気化機構
４ 混合ガス流路
５ 原料ガス濃縮装置
５１ 濃縮タンク
５２ 脱離機構
５３ 多孔質部材
６ 濃縮ガス流路
Ｗ 半導体ウエハ
２ 原料タンク
２２ 気化機構
４ 混合ガス流路
５ 原料ガス濃縮装置
５１ 濃縮タンク
５２ 脱離機構
５３ 多孔質部材
６ 濃縮ガス流路
Ｗ 半導体ウエハ
Claims (17)
- 半導体装置を製造するための基板を処理する装置であって、
前記基板が収容されたチャンバと、
前記基板を処理するための処理ガスの原料が収容された原料タンクと、
前記原料タンクにキャリアガスを供給するように構成されたキャリアガス供給部と、
前記原料タンクに接続され、前記処理ガスの原料から得た処理ガスと前記キャリアガスとの混合ガスが流通する混合ガス流路と、
前記混合ガス流路の下流に接続され、前記混合ガスに含まれる前記処理ガスが優先的に吸着されるように構成された金属有機構造体を含む多孔質部材が収容された濃縮タンクと、
前記多孔質部材に吸着された前記処理ガスを脱離させるように構成された脱離機構と、
前記濃縮タンクと前記チャンバとの間に設けられ、前記多孔質部材から脱離された前記処理ガスが前記チャンバへ供給される濃縮ガス流路と、を有する装置。 - 前記原料は液体または固体であり、
前記原料タンクは、前記処理ガスの原料を気化させて前記処理ガスを得るように構成された気化機構を備える、請求項１に記載の装置。 - 前記脱離機構は、前記濃縮タンク内の前記多孔質部材を加熱して前記処理ガスを脱離させるように構成された多孔質部材加熱機構を含む、請求項１または２に記載の装置。
- 前記金属有機構造体は、下記（ａ）〜（ｄ）に記載の金属有機構造体群から選択されたものである、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体 - 前記濃縮ガス流路は、前記処理ガスの流量調節を実施するように構成された流量調節部を備える、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。
- 前記気化機構は、液体である前記原料に前記キャリアガスをバブリングして、前記原料を気化するように構成されたバブリング機構、または、液体または固体である前記原料を加熱して、前記原料を気化するように構成された原料加熱機構である、請求項２ないし５のいずれか一つに記載の装置。
- 前記処理は基板に膜を形成する処理であり、前記原料は前記膜の原料であるハロゲン化金属である、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置。
- 前記ハロゲン化金属は、塩化アルミニウム、五塩化タングステン及び四塩化チタンからなるハロゲン化金属群から選択されたものである、請求項７に記載の装置。
- 前記濃縮ガス流路に設けられ、前記チャンバへの前記処理ガスの供給、停止を行うように構成された処理ガス給断バルブと、
前記処理ガスと反応して前記膜を形成する反応ガスを供給するように構成されると共に、前記チャンバへの反応ガスの供給、停止を行うように構成された反応ガス給断バルブを備えた反応ガス供給部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記チャンバに対して前記処理ガスと反応ガスとが交互に供給されるように、前記処理ガス給断バルブ及び前記反応ガス給断バルブを制御するように構成される、請求項７または８に記載の装置。 - 半導体装置を製造するための基板の処理に用いられる処理ガスを濃縮する装置であって、
前記処理ガスとその他のガスとを含む混合ガスが供給され、前記混合ガスに含まれる前記処理ガスが優先的に吸着されるように構成された金属有機構造体を含む多孔質部材が収容された濃縮タンクと、
前記多孔質部材に吸着された前記処理ガスを脱離させるように構成された脱離機構と、を有する装置。 - 前記脱離機構は、前記濃縮タンク内の前記多孔質部材を加熱して前記処理ガスを脱離させるように構成された多孔質部材加熱機構である、請求項１０に記載の装置。
- 半導体装置を製造するための基板を処理する方法であって、
前記基板を処理するための処理ガスの原料を収容した原料タンクにキャリアガスを供給して、処理ガスと前記キャリアガスとの混合ガスを得る工程と、
金属有機構造体を含む多孔質部材が収容された濃縮タンクに前記混合ガスを供給し、前記多孔質部材に対して前記混合ガス中の前記処理ガスを優先的に吸着させる工程と、
前記多孔質部材に吸着された前記処理ガスを脱離させる工程と、
前記脱離させた前記処理ガスを、基板が収容されたチャンバへ供給し、前記基板の処理を行なう工程と、を有する方法。 - 前記原料は、液体または固体であり、
原料を収容した原料タンクにて、前記処理ガスの原料を気化させて前記処理ガスを得る工程を有する、請求項１２に記載の方法。 - 前記処理ガスを脱離させる工程では、前記濃縮タンク内の前記多孔質部材を加熱して前記処理ガスを脱離させる、請求項１２又は１３に記載の方法。
- 前記金属有機構造体は、下記（ａ）〜（ｄ）に記載の金属有機構造体群から選択されたものである、請求項１２ないし１４のいずれか一つに記載の方法。
（ａ）銅イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｂ）鉄イオンと１，３，５−ベンゼントリカルボン酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｃ）クロムイオンとテレフタル酸との配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体
（ｄ）ランタンイオンと１，３，５−トリス（４−カルボキシフェニル）ベンゼンとの配位結合によって構成される金属錯体を含み、前記金属錯体の複数が集積して形成された細孔構造を有する金属有機構造体 - 前記処理は基板に膜を形成する処理であり、前記原料は前記膜の原料であるハロゲン化金属である、請求項１２ないし１５のいずれか一つに記載の方法。
- 前記ハロゲン化金属は、塩化アルミニウム、五塩化タングステン及び四塩化チタンからなるハロゲン化金属群から選択されたものである、請求項１６に記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019200886A JP2021075739A (ja) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 |
| US17/773,985 US20220372623A1 (en) | 2019-11-05 | 2020-10-26 | Substrate processing apparatus, processing gas concentrating apparatus, and substrate processing method |
| CN202080074647.2A CN114599442B (zh) | 2019-11-05 | 2020-10-26 | 处理基板的装置、浓缩处理气体的装置和处理基板的方法 |
| PCT/JP2020/040116 WO2021090723A1 (ja) | 2019-11-05 | 2020-10-26 | 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 |
| KR1020227018039A KR20220091546A (ko) | 2019-11-05 | 2020-10-26 | 기판을 처리하는 장치, 처리 가스를 농축하는 장치, 및 기판을 처리하는 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019200886A JP2021075739A (ja) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021075739A true JP2021075739A (ja) | 2021-05-20 |
| JP2021075739A5 JP2021075739A5 (ja) | 2023-01-18 |
Family
ID=75848587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019200886A Pending JP2021075739A (ja) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220372623A1 (ja) |
| JP (1) | JP2021075739A (ja) |
| KR (1) | KR20220091546A (ja) |
| CN (1) | CN114599442B (ja) |
| WO (1) | WO2021090723A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230042562A (ko) | 2021-09-21 | 2023-03-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| KR20230042563A (ko) | 2021-09-21 | 2023-03-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230029414A (ko) * | 2021-08-24 | 2023-03-03 | 삼성전자주식회사 | Ale용 배치-타입 장치, 및 그 장치에 기반한 ale 방법과 반도체 소자 제조방법 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535279B2 (ja) | 1971-08-20 | 1978-02-25 | ||
| JP2611009B2 (ja) * | 1989-09-12 | 1997-05-21 | 株式会社エステック | 有機金属化合物の気化供給装置 |
| US6101816A (en) * | 1998-04-28 | 2000-08-15 | Advanced Technology Materials, Inc. | Fluid storage and dispensing system |
| JP4174941B2 (ja) * | 2000-02-03 | 2008-11-05 | 株式会社デンソー | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
| JP2003342260A (ja) * | 2002-05-23 | 2003-12-03 | Osaka Gas Co Ltd | 三次元型金属錯体、吸着材および分離材 |
| US7396381B2 (en) * | 2004-07-08 | 2008-07-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Storage and delivery systems for gases held in liquid medium |
| JP4340221B2 (ja) * | 2004-12-03 | 2009-10-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | 窒化金属膜作製装置及び窒化金属膜作製方法 |
| JP4566787B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2010-10-20 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
| JP5066981B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-11-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 |
| JP5233562B2 (ja) * | 2008-10-04 | 2013-07-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| KR101158456B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2012-06-19 | 한국화학연구원 | 결정성의 다공성 유무기 혼성체 및 그의 제조 방법 |
| JP5656186B2 (ja) | 2010-06-23 | 2015-01-21 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 多孔性金属錯体及びその製造方法、ガス吸着方法並びにガス分離方法 |
| JP5720406B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2015-05-20 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス供給装置、熱処理装置、ガス供給方法及び熱処理方法 |
| JP5895712B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-03-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 原料ガス供給装置、成膜装置、原料ガスの供給方法及び記憶媒体 |
| JP5953994B2 (ja) * | 2012-07-06 | 2016-07-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2014083482A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Kuraray Co Ltd | 炭化水素を含む混合ガスのガス分離材 |
| JP6107327B2 (ja) | 2013-03-29 | 2017-04-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及びガス供給装置並びに成膜方法 |
| CN105813711B (zh) * | 2013-08-05 | 2019-09-24 | 纽麦特科技公司 | 用于电子气体储存的金属有机骨架材料 |
| JP6036747B2 (ja) | 2014-05-09 | 2016-11-30 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス貯蔵・供給システム |
| KR102301071B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2021-09-14 | 누맷 테크놀로지스, 인코포레이티드 | 전자 가스의 저감 및 정제 및 탄화수소 스트림으로부터의 수은제거를 위한 다공성 중합체 |
| EP3257014B1 (en) * | 2015-02-12 | 2022-03-30 | Entegris, Inc. | Smart package |
| JP5944549B2 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-07-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および半導体装置 |
| WO2019071067A2 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Numat Technologies, Inc. | IN SITU PURIFICATION OF ELECTRONIC GAS |
-
2019
- 2019-11-05 JP JP2019200886A patent/JP2021075739A/ja active Pending
-
2020
- 2020-10-26 CN CN202080074647.2A patent/CN114599442B/zh active Active
- 2020-10-26 US US17/773,985 patent/US20220372623A1/en active Pending
- 2020-10-26 KR KR1020227018039A patent/KR20220091546A/ko unknown
- 2020-10-26 WO PCT/JP2020/040116 patent/WO2021090723A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230042562A (ko) | 2021-09-21 | 2023-03-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| KR20230042563A (ko) | 2021-09-21 | 2023-03-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021090723A1 (ja) | 2021-05-14 |
| CN114599442B (zh) | 2024-05-17 |
| US20220372623A1 (en) | 2022-11-24 |
| CN114599442A (zh) | 2022-06-07 |
| KR20220091546A (ko) | 2022-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021090723A1 (ja) | 基板を処理する装置、処理ガスを濃縮する装置、及び基板を処理する方法 | |
| US11377732B2 (en) | Reactant vaporizer and related systems and methods | |
| TWI552225B (zh) | ＳｉＣＮ膜之形成方法及裝置 | |
| JP5692842B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
| WO2021090724A1 (ja) | 基板を処理する装置、原料カートリッジ、基板を処理する方法、及び原料カートリッジを製造する方法 | |
| TW201408810A (zh) | 用於沉積貧氧金屬膜的方法 | |
| JP2004006801A (ja) | 縦型半導体製造装置 | |
| KR102002669B1 (ko) | 배기관 무해화 방법 및 성막 장치 | |
| JP2021075739A5 (ja) | ||
| JPH0940489A (ja) | Ｍｏｃｖｄの固体原料供給方法及び供給装置 | |
| TWI551708B (zh) | 使用金屬前驅物之原子層沉積法 | |
| TW201741489A (zh) | 膜形成方法 | |
| KR101099928B1 (ko) | 성막 방법, 성막 장치 및 기억 매체 | |
| KR101775196B1 (ko) | 성막 방법 및 성막 장치 | |
| JP4979965B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| US20230093077A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| KR100886282B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
| US20230087577A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| JPWO2020170482A1 (ja) | 原子層堆積方法および原子層堆積装置 | |
| TW201924766A (zh) | 電子氣體之原位純化 | |
| JP2013199673A (ja) | 酸化ルテニウム膜の成膜方法および酸化ルテニウム膜成膜用処理容器のクリーニング方法 | |
| JP2010059492A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221101 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230105 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20240201 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240325 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240604 |