JP2023129319A - Raw material supply system, substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Raw material supply system, substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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Kaoru Yamamoto
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Abstract

To provide a technology that allows multiple raw materials to be supplied by a single raw material supply system.SOLUTION: A configuration capable of supplying a plurality of raw materials to a processing chamber, comprises a first gas supply line configured to be capable of supplying a first precursor gas produced by the first raw material to the processing chamber by controlling the flow rate of the first precursor gas with a flow rate controller, and a second gas supply line configured to be capable of supplying a second precursor gas produced by the second raw material to the processing chamber, and a configuration is provided in which the flow rate of the second precursor gas is determined based on the differential pressure between the primary pressure of the flow controller in the first gas supply line and the supply pressure of the second precursor gas from the second gas supply line to the processing chamber.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、原料供給システム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a raw material supply system, a substrate processing apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、基板処理装置の一例として、半導体装置を製造する半導体製造装置が知られている。例えば、処理ガスを反応管内に供給させ、基板(以下、「ウエハ」ともいう)を所定の処理条件で処理する基板処理が行われる。近年、液体を気化させたガス、または固体を昇華させたガス等、種々の処理ガスが使用されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing semiconductor devices is known as an example of a substrate processing apparatus. For example, substrate processing is performed in which a processing gas is supplied into a reaction tube and a substrate (hereinafter also referred to as a "wafer") is processed under predetermined processing conditions. In recent years, various processing gases have been used, such as a gas obtained by vaporizing a liquid or a gas obtained by sublimating a solid (see, for example, Patent Document 1).

通常、特性の異なる各原料から生成される処理ガスは、それぞれの異なるシステムで生成及び供給されている。また、同じ供給システム内では、供給バルブの二次側の圧力を考慮して、バルブ切替を行うことにより、複数の処理ガスを供給することが行われている。但し、バルブの二次側圧力の変動よる影響(干渉)で、安定的な一定流量の供給が困難な場合がある。 Typically, processing gases generated from raw materials with different characteristics are generated and supplied by different systems. Furthermore, within the same supply system, a plurality of processing gases are supplied by switching valves in consideration of the pressure on the secondary side of the supply valve. However, it may be difficult to supply a stable constant flow rate due to the influence (interference) of fluctuations in the pressure on the downstream side of the valve.

特開2018-090834号公報JP2018-090834A

本開示は、複数の原料の供給を一つの原料供給システムで可能にする技術を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a technology that allows a single raw material supply system to supply a plurality of raw materials.

本開示の一態様によれば、複数の原料を処理室に供給可能な構成であって、
第1原料により生成された第1前駆体ガスを流量制御器により流量制御して、前記処理室に供給可能に構成される第1ガス供給ラインと、
前記第1原料よりも蒸気圧が低い第2原料により生成された第2前駆体ガスを前記処理室に供給可能に構成される第2ガス供給ラインと、を有し、
前記第2前駆体ガスの流量は、前記第1ガス供給ラインに設けられる前記流量制御器の一次側圧力と前記第2ガス供給ラインの二次側圧力との差圧に基づき決定される構成が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, the configuration is such that a plurality of raw materials can be supplied to the processing chamber,
A first gas supply line configured to control the flow rate of a first precursor gas generated by a first raw material using a flow rate controller and supply the first precursor gas to the processing chamber;
a second gas supply line configured to be able to supply a second precursor gas generated by a second raw material having a lower vapor pressure than the first raw material to the processing chamber;
The flow rate of the second precursor gas is determined based on the pressure difference between the primary side pressure of the flow rate controller provided in the first gas supply line and the secondary side pressure of the second gas supply line. provided.

本開示によれば、一つの原料供給システムで複数の原料の安定供給をすることができる。 According to the present disclosure, one raw material supply system can stably supply a plurality of raw materials.

本開示の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の概略構成を示す縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure. 図1におけるA-A線概略横断面図である。2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. FIG. 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の周辺構造の概略図を示す。1 is a schematic diagram of a peripheral structure of a processing furnace of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の原料供給システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a raw material supply system of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。1 is a schematic configuration diagram of a controller of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure, and is a block diagram showing a control system of the controller. FIG. 本開示の一実施形態に係る流量制御器の一次側圧力とキャリアガス流量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the primary side pressure of the flow rate controller and the carrier gas flow rate according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る流量制御器の特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a flow rate controller according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。3 is a flowchart of a substrate processing process according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る基板処理工程のフローチャートの一例である。1 is an example of a flowchart of a substrate processing process according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る基板処理工程のフローチャートの一例である。1 is an example of a flowchart of a substrate processing process according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る第2固定原料供給系の変形例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the second fixed raw material supply system according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る第2固定原料供給系のガス流量制御の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of gas flow rate control of the second fixed raw material supply system according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る第2固定原料供給系のガス流量制御の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of gas flow rate control of the second fixed raw material supply system according to an embodiment of the present disclosure.

図1に示すように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。 As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 includes a heater 207 as a heating means (heating mechanism). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) serving as a holding plate.

ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応容器(処理容器)を構成する反応管203が配設されている。反応管203は耐熱性材料(例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等)からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。処理室201は、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。 Inside the heater 207, a reaction tube 203 constituting a reaction container (processing container) is arranged concentrically with the heater 207. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material (for example, quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC)), and is formed into a cylindrical shape with a closed upper end and an open lower end. The processing chamber 201 is configured to be capable of accommodating wafers 200 as substrates in a boat 217 (to be described later) in a horizontal position and arranged in multiple stages in the vertical direction.

処理室201には、ノズル410,420,430がマニホールド209の側壁を貫通するように設けられている。ノズル410,420,430には、ガス供給ラインとしてのガス供給管310,320,330が、それぞれ接続されている。このように、反応管203には3本のノズル410,420,430と、3本のガス供給管310,320,330とが設けられており、処理室201へ複数種類のガス(処理ガス)を供給することができるように構成されている。 In the processing chamber 201, nozzles 410, 420, and 430 are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209. Gas supply pipes 310, 320, 330 as gas supply lines are connected to the nozzles 410, 420, 430, respectively. In this way, the reaction tube 203 is provided with three nozzles 410, 420, 430 and three gas supply pipes 310, 320, 330, and multiple types of gas (processing gas) are supplied to the processing chamber 201. It is configured to be able to supply

ただし、本実施形態の処理炉202は上述の形態に限定されない。例えば、反応管203の下方に、反応管203を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管231をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管231を、マニホールドではなく、反応管203の下部に設けてもよい。このように、処理炉202の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。 However, the processing furnace 202 of this embodiment is not limited to the above-mentioned form. For example, a metal manifold supporting the reaction tube 203 may be provided below the reaction tube 203, and each nozzle may be provided so as to penetrate the side wall of the manifold. In this case, the manifold may further be provided with an exhaust pipe 231, which will be described later. Even in this case, the exhaust pipe 231 may be provided at the lower part of the reaction tube 203 instead of the manifold. In this way, the furnace mouth of the processing furnace 202 may be made of metal, and a nozzle or the like may be attached to this metal furnace mouth.

ガス供給管310からは、処理ガスとして、酸素(O)を含む反応ガス(リアクタント)としてのO含有ガスが、ノズル410を介して処理室201に供給される。O含有ガスとしては、金属元素非含有のN含有ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 310, an O-containing gas as a reaction gas (reactant) containing oxygen (O) is supplied as a processing gas to the processing chamber 201 via a nozzle 410. As the O-containing gas, an N-containing gas that does not contain metal elements can be used.

ガス供給管320からは、処理ガスとして、窒素(N)を含む反応ガス(リアクタント)としてのN含有ガスが、ノズル420を介して処理室201に供給される。N含有ガスとしては、金属元素非含有のN含有ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 320, an N-containing gas as a reaction gas (reactant) containing nitrogen (N) is supplied as a processing gas to the processing chamber 201 via a nozzle 420. As the N-containing gas, an N-containing gas that does not contain metal elements can be used.

ガス供給管330からは、処理ガスとして、常温常圧下において固体状態の原料(固体原料)を昇華させて気体状にした原料ガス(以下、単に前駆体ガスともいう)が処理室201に供給される。後述するように、ガス供給管330からは、複数の金属元素を含む固体原料が、処理室201に供給される。例えば、金属元素を含み、かつ炭素(C)非含有の金属原料、すなわち、無機金属系原料(無機金属化合物)であって、ハロゲン系原料(ハロゲン化物原料とも称する)が用いられる。また、後述するように、ガス供給管330からは、第1処理ガスとして、第1の前駆体ガスと共に、第1の固体原料よりも蒸気圧が低い第2固体原料を昇華させた原料ガス(第2の前駆体ガス)が、それぞれ処理室201に供給可能に構成されている。なお、本実施の形態において、ガス供給管330には、複数の金属元素を含む原料を供給することが可能に構成されている後述する原料供給システム100が接続されている。 From the gas supply pipe 330, a raw material gas (hereinafter also simply referred to as a precursor gas) obtained by sublimating a solid raw material (solid raw material) to a gaseous state at room temperature and normal pressure is supplied to the processing chamber 201 as a processing gas. Ru. As will be described later, a solid raw material containing a plurality of metal elements is supplied from the gas supply pipe 330 to the processing chamber 201 . For example, a metal raw material containing a metal element but not containing carbon (C), that is, an inorganic metal raw material (inorganic metal compound), and a halogen raw material (also referred to as a halide raw material) is used. In addition, as will be described later, from the gas supply pipe 330, a raw material gas (a raw material gas ( (second precursor gas) can be supplied to the processing chamber 201, respectively. In this embodiment, the gas supply pipe 330 is connected to a raw material supply system 100, which will be described later, and which is configured to be able to supply raw materials containing a plurality of metal elements.

ここで、固体原料の核となる所定元素(例えば、金属)に同じ元素(例えば、ハロゲン元素)を含む材料であれば、一つの原料供給ラインにすることができる。例えば、所定元素が、金属以外(固体原料以外)でも同じ元素(例えば、ハロゲン元素)を含む材料であれば、一つの原料供給ラインに追加することができる。但し、同じ原料供給ラインに構成できる条件は、(1)共通部分の配管温度が,両方の材料の熱分解温度以下であること、(2)それぞれの原料がお互いに反応しないことである。これらの条件を満たす場合には、後述する図4に固体原料以外の元素、例えば、シリコン(Si)元素を含む原料を供給する原料供給ラインを含めることができる。 Here, as long as the material contains the same element (eg, halogen element) as the predetermined element (eg, metal) that forms the core of the solid raw material, it can be used as one raw material supply line. For example, if the predetermined element is a material other than a metal (other than a solid raw material) but contains the same element (for example, a halogen element), it can be added to one raw material supply line. However, the conditions that can be configured in the same raw material supply line are (1) the piping temperature of the common part is below the thermal decomposition temperature of both materials, and (2) each raw material does not react with each other. If these conditions are satisfied, a raw material supply line for supplying a raw material containing an element other than the solid raw material, such as silicon (Si) element, can be included in FIG. 4, which will be described later.

図2に示すように、ガス供給管310,320,330の先端部にはノズル410,420,430が連結接続されている。ノズル410,420,430の水平部は、マニホールド209の側壁を貫通するように設けられている。ノズル410,420,430の垂直部は、反応管203の内壁とウエハ200との間に形成される円環状の空間に、反応管203の内壁に沿って上方(ウエハ200の積載方向上方)に向かって立ち上がるように(つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように)設けられている。すなわち、ノズル410,420,430は、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。 As shown in FIG. 2, nozzles 410, 420, 430 are connected to the tips of the gas supply pipes 310, 320, 330. The horizontal portions of the nozzles 410, 420, and 430 are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209. The vertical portions of the nozzles 410, 420, and 430 extend upward along the inner wall of the reaction tube 203 (upward in the loading direction of the wafers 200) into an annular space formed between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafers 200. The wafer array area is provided so as to rise toward the wafer array area (that is, to rise from one end of the wafer array area to the other end). That is, the nozzles 410, 420, and 430 are provided along the wafer arrangement region in a region horizontally surrounding the wafer arrangement region on the side of the wafer arrangement region where the wafers 200 are arranged.

ノズル410,420,430の側面にはガスを供給する(噴出させる)ガス供給孔410a,420a,430aが設けられている。ガス供給孔410a,420a,430aは反応管203の中心を向くように開口している。このガス供給孔410a,420a,430aは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔410a,420a,430aは上述の形態に限定されない。例えば、反応管203の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔410a,420a,430aから供給されるガスの流量を均一化することが可能となる。 Gas supply holes 410a, 420a, 430a for supplying (spouting) gas are provided on the side surfaces of the nozzles 410, 420, 430. Gas supply holes 410a, 420a, and 430a are open toward the center of reaction tube 203. A plurality of these gas supply holes 410a, 420a, and 430a are provided from the bottom to the top of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same opening pitch. However, the gas supply holes 410a, 420a, 430a are not limited to the above-mentioned form. For example, the opening area of the reaction tube 203 may be gradually increased from the bottom to the top. This makes it possible to equalize the flow rate of gas supplied from the gas supply holes 410a, 420a, and 430a.

このように、本実施形態では、反応管203の内壁と複数枚のウエハ200の端部とで形成される円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル410,420,430を経由してガスを搬送している。そして、ノズル410,420,430にそれぞれ開口されたガス供給孔410a,420a,430aから、ウエハ200の近傍で初めて反応管203内にガスを噴出させている。そして、反応管203内におけるガスの主たる流れを、ウエハ200の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ200に均一にガスを供給でき、各ウエハ200に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。ウエハ200の表面上を流れた反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管231の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。 As described above, in this embodiment, the nozzles 410 and 420 are arranged in the annular vertical space formed by the inner wall of the reaction tube 203 and the ends of the plurality of wafers 200, that is, in the cylindrical space. , 430. Then, gas is ejected into the reaction tube 203 for the first time in the vicinity of the wafer 200 from gas supply holes 410a, 420a, and 430a opened in the nozzles 410, 420, and 430, respectively. The main flow of gas within the reaction tube 203 is parallel to the surface of the wafer 200, that is, in the horizontal direction. With such a configuration, gas can be uniformly supplied to each wafer 200, and the uniformity of the thickness of the thin film formed on each wafer 200 can be improved. The residual gas after the reaction that has flowed on the surface of the wafer 200 flows toward an exhaust port, that is, an exhaust pipe 231 that will be described later. However, the direction of flow of this residual gas is appropriately specified depending on the position of the exhaust port, and is not limited to the vertical direction.

反応管203には、処理室201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244を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されている。APCバルブ244は、排気装置としての真空ポンプ246を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室201内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ246を作動させた状態で、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室201の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管231、APCバルブ244、圧力センサ245により、排気系が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。 The reaction tube 203 is provided with an exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere of the processing chamber 201 . The exhaust pipe 231 is connected to a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) that detects the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure adjustment unit). A vacuum pump 246 as a vacuum evacuation device is connected. The APC valve 244 can perform evacuation and stop evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve while operating the vacuum pump 246 as an evacuation device. The valve is configured such that the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the valve opening degree based on pressure information detected by the pressure sensor 245 in this state. An exhaust system is mainly composed of an exhaust pipe 231, an APC valve 244, and a pressure sensor 245. The vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.

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構成されている。シールキャップ219は、例えばSUS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。 A seal cap 219 is provided below the reaction tube 203 as a furnace mouth cover that can airtightly close the lower end opening of the reaction tube 203 . The seal cap 219 is configured to abut the lower end of the reaction tube 203 from below in the vertical direction. The seal cap 219 is made of metal such as SUS, and has a disk shape. An O-ring 220 serving as a sealing member that comes into contact with the lower end of the reaction tube 203 is provided on the upper surface of the seal cap 219 .

シールキャップ219の処理室201と反対側には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ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の外部に垂直に設置さ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いる。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ボート217を処理室201内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。 A rotation mechanism 267 for rotating a boat 217, which will be described later, is installed on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201. The rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be vertically raised and lowered by a boat elevator 115 serving as a lifting mechanism installed vertically outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured to be able to carry the boat 217 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.

基板支持具としてのボート217は、複数枚、例えば25~200枚のウエハ200を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート217は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる。ボート217の下部には、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる断熱板218が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ207からの熱がシールキャップ219側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート217の下部に断熱板218を設けずに、石英やSiC等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。 The boat 217 serving as a substrate support is configured to support a plurality of wafers 200, for example, 25 to 200 wafers 200 in a horizontal position and aligned vertically with their centers aligned with each other in multiple stages. They are arranged so that they are spaced apart. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC. At the bottom of the boat 217, heat insulating plates 218 made of a heat-resistant material such as quartz or SiC are supported in multiple stages in a horizontal position. This configuration makes it difficult for the heat from the heater 207 to be transmitted to the seal cap 219 side. However, this embodiment is not limited to the above-mentioned form. For example, instead of providing the heat insulating plate 218 at the bottom of the boat 217, a heat insulating tube configured as a cylindrical member made of a heat-resistant material such as quartz or SiC may be provided.

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への通電量を調整することで、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410,420,430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 inside the reaction tube 203, and the temperature inside the processing chamber 201 is adjusted by adjusting the amount of electricity supplied to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263. It is configured to provide a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is configured in an L-shape like the nozzles 410, 420, and 430, and is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

次に、基板処理装置10の処理炉202の周辺構造について説明する。処理室201には、第1のガス供給管310、第2のガス供給管320、及び第3のガス供給管330が設けられている。 Next, the peripheral structure of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus 10 will be described. The processing chamber 201 is provided with a first gas supply pipe 310, a second gas supply pipe 320, and a third gas supply pipe 330.

第1のガス供給管310は、上流で第1の分岐管82a、82bに分かれている。上流で第1の分岐管82a、82bに分かれている。第1の分岐管82aには、バルブv3及び流量制御器としてのMFC(Mass Flow Controller)84aを介して、第1の原料として、例えば、酸素ガスを供給する酸化ガス供給源86が接続されている。第1の分岐管82bには、バルブv4及びMFC84bを介して、第1の不活性ガスとして窒素(N)等の不活性ガスを供給する第1の不活性ガス供給源88が接続されている。以後、単に第1のガス供給管310から分岐する配管を示す場合には、総称として第1の分岐管82と称し、第2の分岐管82に設けられているMFCを示す場合には、総称としてMFC84と称することがある。以後、本明細書では、同じルールで数字を付加することがある。 The first gas supply pipe 310 is divided into first branch pipes 82a and 82b at the upstream side. Upstream, it is divided into first branch pipes 82a and 82b. An oxidizing gas supply source 86 that supplies, for example, oxygen gas as the first raw material is connected to the first branch pipe 82a via a valve v3 and an MFC (Mass Flow Controller) 84a as a flow rate controller. There is. A first inert gas supply source 88 that supplies an inert gas such as nitrogen (N 2 ) as a first inert gas is connected to the first branch pipe 82b via a valve v4 and an MFC 84b. There is. Hereinafter, when simply referring to a pipe branching from the first gas supply pipe 310, it will be collectively referred to as the first branch pipe 82, and when referring to an MFC provided in the second branch pipe 82, it will be collectively referred to as the first branch pipe 82. It is sometimes referred to as MFC84. Hereinafter, in this specification, numbers may be added according to the same rule.

このように、第1のガス供給管310は、第1反応ガスとしての第1の原料ガス、又は第1の原料ガスとN等の不活性ガスとの混合ガスを処理室201に導入することができる。主に、第1のガス供給管310、第1の分岐管82a、バルブv2、MFC84a、及び第1の原料ガス供給源86により、例えば、第1の原料ガス供給系が構成される。 In this way, the first gas supply pipe 310 introduces the first raw material gas as the first reaction gas or the mixed gas of the first raw material gas and an inert gas such as N2 into the processing chamber 201. be able to. Mainly, the first gas supply pipe 310, the first branch pipe 82a, the valve v2, the MFC 84a, and the first raw material gas supply source 86 constitute, for example, a first raw material gas supply system.

第2のガス供給管320は、上流で第2の分岐管72a、72bに分かれている。第2の分岐管72aには、バルブv1及びMFC74aを介して、第2の原料ガスとして窒化ガスを供給する窒化ガス供給源76が接続されている。第2の分岐管72bには、バルブv2及びMFC74bを介して、第2の不活性ガスとしてN等の不活性ガスを供給する第2の不活性ガス供給源78が接続されている。以後、単に第1のガス供給管310から分岐する配管を示す場合には、第2の分岐管72と称し、第2の分岐管72に設けられているMFCを示す場合には、MFC74と称することがある。 The second gas supply pipe 320 is divided into second branch pipes 72a and 72b at the upstream side. A nitriding gas supply source 76 that supplies nitriding gas as a second raw material gas is connected to the second branch pipe 72a via a valve v1 and an MFC 74a. A second inert gas supply source 78 that supplies an inert gas such as N 2 as a second inert gas is connected to the second branch pipe 72b via a valve v2 and an MFC 74b. Hereinafter, when simply indicating a pipe branching from the first gas supply pipe 310, it will be referred to as a second branch pipe 72, and when referring to an MFC provided in the second branch pipe 72, it will be referred to as an MFC 74. Sometimes.

このように、第2のガス供給管320は、第2反応ガスとしての第2の原料ガス、又は第2の原料ガスとN等の不活性ガスを処理室201に導入する。主に、第2のガス供給管320、第2の分岐管72a、バルブv1、MFC74a、及び窒化ガス供給源76により窒化ガス供給系が構成される。 In this way, the second gas supply pipe 320 introduces the second raw material gas as the second reaction gas, or the second raw material gas and an inert gas such as N 2 into the processing chamber 201 . A nitriding gas supply system is mainly composed of the second gas supply pipe 320, the second branch pipe 72a, the valve v1, the MFC 74a, and the nitriding gas supply source 76.

第1の不活性ガス供給源88及び第2の不活性ガス供給源78から供給される不活性ガスを用いるようにしてもよい。そして、これらは、後述する基板処理工程において、パージガス、希釈ガス、或いは、キャリアガスとして作用する場合がある。なお、第1のガス供給管310、第2のガス供給管320、及び第3のガス供給管330のそれぞれには、ガスを外部へ排出するベント管を設けるようにしてもよい。 Inert gases supplied from the first inert gas supply source 88 and the second inert gas supply source 78 may be used. These gases may act as a purge gas, diluent gas, or carrier gas in a substrate processing step to be described later. Note that each of the first gas supply pipe 310, the second gas supply pipe 320, and the third gas supply pipe 330 may be provided with a vent pipe for discharging the gas to the outside.

バルブv1~v4、MFC74、MFC84、APCバルブ243、及び排気装置246等の構成部品には、図示しない制御部121が電気的に接続されている。制御部121は、供給するガスの流量や処理室201の圧力等が所定の値となるよう、これらの構成部品を所望のタイミングにて制御する。ここで、MFC74、MFC84は、それぞれMFC74a,74b、MFC84a,84bの総称である。 A control unit 121 (not shown) is electrically connected to components such as the valves v1 to v4, the MFC 74, the MFC 84, the APC valve 243, and the exhaust device 246. The control unit 121 controls these components at desired timing so that the flow rate of gas to be supplied, the pressure of the processing chamber 201, etc. become predetermined values. Here, MFC74 and MFC84 are generic terms for MFC74a, 74b and MFC84a, 84b, respectively.

第3のガス供給管330には、図4に示す原料供給システム100が接続されている。以下、本実施形態に係る第3のガス供給管330に接続される原料供給システム100について、図4を参照して具体的に説明する。 The raw material supply system 100 shown in FIG. 4 is connected to the third gas supply pipe 330. Hereinafter, the raw material supply system 100 connected to the third gas supply pipe 330 according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG. 4.

原料供給システム100は、第1原料容器60a内に第1固体原料50aが配置され、この第1原料容器60aを加熱することにより第1固体原料50aを昇華させたガス(以後、第1前駆体ガスということがある)を第3のガス供給管330を介して処理室201に供給する第1前駆体ガス供給系100aと、第2原料容器60b内に第2固体原料50bが配置され、この第2原料容器60bを加熱することにより第2固体原料50bを昇華させたガス(以後、第2前駆体ガスということがある)を第3のガス供給管330を介して処理室201に供給する第2前駆体ガス供給系100bと、を有する構成となっている。 In the raw material supply system 100, a first solid raw material 50a is arranged in a first raw material container 60a, and a gas (hereinafter referred to as a first precursor) is obtained by sublimating the first solid raw material 50a by heating the first raw material container 60a. A first precursor gas supply system 100a that supplies a gas (sometimes referred to as gas) to the processing chamber 201 via a third gas supply pipe 330, and a second solid raw material 50b are arranged in a second raw material container 60b. Gas obtained by sublimating the second solid raw material 50b by heating the second raw material container 60b (hereinafter also referred to as second precursor gas) is supplied to the processing chamber 201 via the third gas supply pipe 330. The second precursor gas supply system 100b is configured to have a second precursor gas supply system 100b.

図4に示すように、第1前駆体ガス供給系100aおよび第2前駆体ガス供給系100bは、開閉部としての開閉弁97(以後、ファイナルバルブFV(Final Valve)ともいう)から処理室201まで共通のガス供給管330およびノズル430を含む構成となっている。言い換えれば、開閉弁97は、ガス供給管330上であって、処理室201に最も近い位置に設けられている部品である。なお、第1原料容器60aから開閉弁97までを第1の固体原料供給ライン(第1前駆体ガス供給ライン)、第2原料容器60bから開閉弁97までを第2の固体原料供給ライン(第2前駆体ガス供給ライン)と称する場合がある。 As shown in FIG. 4, the first precursor gas supply system 100a and the second precursor gas supply system 100b are connected to a processing chamber 201 from an on-off valve 97 (hereinafter also referred to as a final valve FV) as an on-off section. The configuration includes a common gas supply pipe 330 and nozzle 430. In other words, the on-off valve 97 is a component provided on the gas supply pipe 330 and closest to the processing chamber 201. Note that the line from the first raw material container 60a to the on-off valve 97 is called a first solid raw material supply line (first precursor gas supply line), and the line from the second raw material container 60b to on-off valve 97 is called a second solid raw material supply line (first precursor gas supply line). 2 precursor gas supply line).

また、本実施形態では、第1固体原料50aと第2固体原料50bでは、蒸気圧特性が異なるため、異なる構成および原料供給方式を採用している。例えば、比較的蒸気圧が高い第1固体原料50aが自己昇華方式、蒸気圧が極めて低い第2固体原料50bがキャリアガスフロー方式を採用するなど供給制御方式を使い分けている。自己昇華方式は、いわゆるベーパドロー方式とも呼ばれ、第1原料容器60aをサブヒータとしてのタンクヒータ(以後、第1サブヒータ)70aによる加熱のみで固体から相変化させて第1前駆体ガスを生成する方式である。図示しないが、この第1前駆体ガスは、第1原料容器60aの出口でキャリアガスと適宜混合することができる。この方式では、第1原料容器60a内には、キャリアガスを供給することはない。キャリアガスフロー方式は、第2原料容器60bをサブヒータとしての第2タンクヒータ(以後、第2サブヒータ)70bにより加熱しつつ、MFC96により流量調整されたキャリアガスを第2導入管350bを介して、第2原料容器60bに供給することにより、固体から相変化させて第2前駆体ガスを生成する方式である。なお、図4に示していないが、このキャリアガスは第2固体原料50bが相変化する温度以上に予め加熱されておいた方が良い。 Further, in this embodiment, since the first solid raw material 50a and the second solid raw material 50b have different vapor pressure characteristics, different configurations and raw material supply methods are adopted. For example, different supply control methods are used, such as a self-sublimation method for the first solid raw material 50a, which has a relatively high vapor pressure, and a carrier gas flow method for the second solid raw material 50b, which has an extremely low vapor pressure. The self-sublimation method is also called a vapor draw method, and is a method in which the first raw material container 60a is changed from a solid state to a phase only by heating by a tank heater (hereinafter referred to as the first sub-heater) 70a as a sub-heater to generate a first precursor gas. It is. Although not shown, this first precursor gas can be appropriately mixed with a carrier gas at the outlet of the first raw material container 60a. In this method, carrier gas is not supplied into the first raw material container 60a. In the carrier gas flow method, while the second raw material container 60b is heated by a second tank heater (hereinafter referred to as second sub-heater) 70b as a sub-heater, a carrier gas whose flow rate is adjusted by the MFC 96 is passed through the second introduction pipe 350b. This method generates a second precursor gas by supplying it to the second raw material container 60b, causing a phase change from a solid. Although not shown in FIG. 4, it is preferable that this carrier gas be heated in advance to a temperature higher than the temperature at which the second solid raw material 50b undergoes a phase change.

本実施形態では、MFC99により流量調整された状態の第1固体原料50aを昇華させたガスを処理室201に供給可能に構成される第1原料供給ラインと、第2固体原料50bを昇華させたガスを処理室201に供給可能に構成される第2原料供給ラインと、を有し、第2原料供給ラインに供給される第2固体原料50bを昇華させたガスの流量は、第1原料供給ラインに設けられるMFC99の一次側圧力と二次側圧力の差圧により決定される。詳細は後述するが、この場合、第1固体原料50a及び第2固体原料50bをそれぞれ昇華させたガス(第1前駆体ガスおよび第2前駆体ガス)を処理室201に同時に供給することができる。すなわち、第1固体原料50aと第2固体原料50bをそれぞれ昇華させたガスをガス供給管330内で混合させてからノズル430を介して処理室201に供給することができる。 In this embodiment, the first raw material supply line is configured to be able to supply to the processing chamber 201 a gas obtained by subliming the first solid raw material 50a whose flow rate is adjusted by the MFC 99, and a sublimated second solid raw material 50b. a second raw material supply line configured to be able to supply gas to the processing chamber 201, and the flow rate of the gas that sublimates the second solid raw material 50b supplied to the second raw material supply line is equal to the first raw material supply. It is determined by the differential pressure between the primary side pressure and the secondary side pressure of the MFC99 provided in the line. Although details will be described later, in this case, gases obtained by sublimating the first solid raw material 50a and the second solid raw material 50b (first precursor gas and second precursor gas) can be simultaneously supplied to the processing chamber 201. . That is, the gases obtained by sublimating the first solid raw material 50 a and the second solid raw material 50 b can be mixed in the gas supply pipe 330 and then supplied to the processing chamber 201 through the nozzle 430 .

(開閉弁97)
第1前駆体ガスおよび第2前駆体ガス(第1固体原料50a及び第2固体原料50bをそれぞれ昇華させたガス)を処理室201に供給するためのバルブであり、第1原料供給ラインと第2原料供給ラインは、開閉弁97の直前で接続される。具体的には、上記「直前」とは、第1原料供給ラインと第2原料供給ラインとに分岐する箇所(配管)が開閉弁97に近接して設けられる。また、可能な限り、開閉弁97は、処理室201に近接して設けられることが好ましい。これにより、第1原料供給ラインと第2原料供給ラインの相互干渉の影響を抑制することができる。
(On-off valve 97)
These are valves for supplying the first precursor gas and the second precursor gas (gases obtained by sublimating the first solid raw material 50a and the second solid raw material 50b, respectively) to the processing chamber 201, and are connected to the first raw material supply line and the second precursor gas. The two raw material supply lines are connected just before the on-off valve 97. Specifically, the above-mentioned "immediately before" means that a location (piping) where the first raw material supply line and the second raw material supply line are branched is provided close to the on-off valve 97. Further, it is preferable that the on-off valve 97 be provided as close to the processing chamber 201 as possible. Thereby, the influence of mutual interference between the first raw material supply line and the second raw material supply line can be suppressed.

(第1固体原料供給ラインの構成)
第1前駆体ガス供給系100aは、第1固体原料供給ラインと、開閉弁97と、該開閉弁97から処理室201までの配管を含む構成であり、以下、図4を用いて第1固体原料供給ラインについて説明する。
(Configuration of the first solid raw material supply line)
The first precursor gas supply system 100a includes a first solid raw material supply line, an on-off valve 97, and piping from the on-off valve 97 to the processing chamber 201. The raw material supply line will be explained.

第1固体原料供給ラインは、開閉弁97から上流に向けて、第1供給バルブ110a、圧力センサとしての圧力計109a、MFC99、バルブv7a、第1原料容器60aが第1原料供給管330aに設けられ、第1サブヒータ70aが、第1原料容器60aを包み込むように設けられ、加熱することが可能に構成される。この第1サブヒータ70aの加熱により、第1原料容器60a内の第1固体原料50aが気体状に変位する温度以上に加熱される。 In the first solid raw material supply line, a first supply valve 110a, a pressure gauge 109a as a pressure sensor, an MFC 99, a valve v7a, and a first raw material container 60a are installed in a first raw material supply pipe 330a in the upstream direction from the on-off valve 97. The first sub-heater 70a is provided so as to surround the first raw material container 60a, and is configured to be able to heat the first raw material container 60a. By heating the first sub-heater 70a, the first solid raw material 50a in the first raw material container 60a is heated to a temperature higher than that at which it changes to a gaseous state.

更に、第1固体原料供給ラインは、第1原料供給管330a、MFC99、圧力計109、開閉部97をそれぞれ加熱する配管加熱部としての第1配管ヒータ71aを有し、第1固体原料50aの気化状温度以上になるように温度制御されている。なお、第1配管ヒータ71aは、第1前駆体ガスの気体状からの相変位を抑制するために、第1原料容器60aよりも高い温度に制御されるのが好ましい。 Further, the first solid raw material supply line has a first pipe heater 71a as a pipe heating section that heats the first raw material supply pipe 330a, the MFC 99, the pressure gauge 109, and the opening/closing part 97, respectively, and the first solid raw material supply line The temperature is controlled to be above the vaporization temperature. Note that the first pipe heater 71a is preferably controlled to a higher temperature than the first raw material container 60a in order to suppress the phase shift of the first precursor gas from the gaseous state.

また、第1原料容器60aの上流には、第1導入管350aが接続され、第1導入管350aには、導入バルブv5a、一次バルブv6aが設けられている。更に導入管350aの上流には、MFC96が設けられ、不活性ガス源101に接続されている。なお、MFC96および不活性ガス源101は、後述する第2導入管350bと共有になっている。また、バイパスラインにバルブv8aが設けられ、第1原料容器60aを経由することなく、不活性ガスを第1原料供給管330a内に供給することができるので、第1原料供給管330a内をパージすることができる。これら、第1導入管350a、バイパスライン、導入バルブv5a、一次バルブv6a、バイパスバルブv8aも第1前駆体ガス供給系100aに含まれる。 Further, a first introduction pipe 350a is connected upstream of the first raw material container 60a, and the first introduction pipe 350a is provided with an introduction valve v5a and a primary valve v6a. Furthermore, an MFC 96 is provided upstream of the introduction pipe 350a and connected to the inert gas source 101. Note that the MFC 96 and the inert gas source 101 are shared with a second introduction pipe 350b, which will be described later. In addition, since the bypass line is provided with a valve v8a and the inert gas can be supplied into the first raw material supply pipe 330a without passing through the first raw material container 60a, the inside of the first raw material supply pipe 330a can be purged. can do. These first introduction pipe 350a, bypass line, introduction valve v5a, primary valve v6a, and bypass valve v8a are also included in the first precursor gas supply system 100a.

(MFC)
本実施形態のMFC99は、例えば、差圧式のMFCである。また、MFC99は、オリフィス上流側の第1原料ソース源としての第1固体原料容器60aからの第1前駆体ガスの供給圧力をP1、オリフィス下流側の圧力P2(圧力センサ109により検出される圧力)としたとき、差圧(圧力P2―圧力P1)が制御可能な範囲であれば、第1固体原料容器60aの圧力変動に対して第1前駆体ガスの流量を一定に保つことが可能である。例えば、圧力P2は、「P1≧2P2」のオリフィス内のチョーク流れ条件式を満たす圧力値に維持される。なお、本実施形態のMFC99は、上述の差圧式のMFCに特に限定されることはなく、例えば、熱式のMFCであってもよいのは言うまでもない。
(MFC)
The MFC 99 of this embodiment is, for example, a differential pressure type MFC. The MFC 99 also sets the supply pressure of the first precursor gas from the first solid raw material container 60a as the first raw material source on the upstream side of the orifice to P1, and the pressure P2 on the downstream side of the orifice (the pressure detected by the pressure sensor 109). ), as long as the differential pressure (pressure P2 - pressure P1) is within a controllable range, it is possible to keep the flow rate of the first precursor gas constant against pressure fluctuations in the first solid raw material container 60a. be. For example, the pressure P2 is maintained at a pressure value that satisfies the choke flow conditional expression in the orifice of "P1≧2P2". Note that the MFC 99 of this embodiment is not particularly limited to the above-mentioned differential pressure type MFC, and it goes without saying that it may be a thermal type MFC, for example.

図7にMFC99の特性概念図を示す。図7に示すように、領域Aが、差圧(圧力P2―圧力P1)不足で制御が不可能な領域であり、領域Bが制御可能な領域であり、領域Cが制御可能であるがパーティクル発生の恐れがある領域(気体から固体への変位しやすい領域)である。 FIG. 7 shows a conceptual diagram of the characteristics of MFC99. As shown in FIG. 7, area A is an area that cannot be controlled due to insufficient differential pressure (pressure P2 - pressure P1), area B is a controllable area, and area C is controllable but particles This is a region where there is a risk of generation (a region where transition from gas to solid is likely).

本実施形態では、MFC99の一次側と二次側の圧力を制御することにより、MFC99の制御限界値を超えないように、MFC99の領域Bの条件に調整することができるため、第1前駆体ガスを相変化(固体原料の場合は固化)させることなく、第1前駆体ガスを処理室201に供給することができる。これにより、ウエハ200の表面に第1前駆体ガスを行き渡らせることができ、単一のウエハ200の面内膜厚均一性及び各ウエハ200間の膜厚均一性を向上させることができる。また、MFC99を並列に複数設けるようにしてもよい。これにより、MFC99より供給できる第1前駆体ガスの流量を多くすることができる。 In this embodiment, by controlling the pressure on the primary side and the secondary side of the MFC 99, it is possible to adjust to the conditions in the region B of the MFC 99 so as not to exceed the control limit value of the MFC 99. The first precursor gas can be supplied to the processing chamber 201 without causing a phase change (solidification in the case of a solid raw material) of the gas. Thereby, the first precursor gas can be spread over the surface of the wafer 200, and the in-plane film thickness uniformity of a single wafer 200 and the film thickness uniformity between each wafer 200 can be improved. Further, a plurality of MFCs 99 may be provided in parallel. Thereby, the flow rate of the first precursor gas that can be supplied from the MFC 99 can be increased.

なお、本実施形態では、図4に示すように、第1前駆体ガスを処理室201に供給している間、導入バルブv5a、一次バルブv6a、バイパスバルブv8aは閉状態のままである。また、不活性ガス源101は、これらのバルブ(v5a、v6a)を介して第1原料容器60aと接続されている。これは、本実施形態が、第1固体原料50aと第1固体原料50bの蒸気圧が異なる場合だけでなく、第1固体原料50aが第1固体原料50bと同等の蒸気圧であってもよいためである。言い換えると、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスを供給する方式が同じであってもよいためである。更に、図4では2つの固体原料を供給するラインが示されているが、2つである理由は全くなく、3つ以上であってもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, while the first precursor gas is being supplied to the processing chamber 201, the introduction valve v5a, the primary valve v6a, and the bypass valve v8a remain closed. Further, the inert gas source 101 is connected to the first raw material container 60a via these valves (v5a, v6a). This embodiment is applicable not only to the case where the first solid raw material 50a and the first solid raw material 50b have different vapor pressures, but also to the case where the first solid raw material 50a has the same vapor pressure as the first solid raw material 50b. It's for a reason. In other words, the method for supplying the first precursor gas and the second precursor gas may be the same. Further, although FIG. 4 shows two lines for supplying solid raw materials, there is no reason for there to be two lines, and there may be three or more lines.

(第1固体原料供給ラインの動作)
第1前駆体ガスを処理室201に供給するときの様子が図4に示されている。このとき、導入バルブv5a、一次バルブv6a、バイパスバルブv8aは閉状態となっており、二次バルブv7a、第1供給バルブ110a及び開閉弁97は開状態となっている。コントローラ121は、第1サブヒータ70aにより第1原料容器60a内の第1固体原料50aを加熱させ、第1固体原料50aを昇華させたガス(第1前駆体ガス)をMFC99により流量制御しつつ処理室201に供給するよう構成されている。二次バルブv7aまたは第1供給バルブ110aを閉状態とすることで第1前駆体ガスの供給を停止させるよう構成されている。
(Operation of the first solid raw material supply line)
FIG. 4 shows how the first precursor gas is supplied to the processing chamber 201. At this time, the introduction valve v5a, the primary valve v6a, and the bypass valve v8a are in a closed state, and the secondary valve v7a, the first supply valve 110a, and the on-off valve 97 are in an open state. The controller 121 heats the first solid raw material 50a in the first raw material container 60a with the first sub-heater 70a, and processes the gas (first precursor gas) obtained by sublimating the first solid raw material 50a while controlling the flow rate with the MFC 99. It is configured to supply the chamber 201. The supply of the first precursor gas is stopped by closing the secondary valve v7a or the first supply valve 110a.

(第2固体原料供給ラインの構成)
次に、図4を用いて第2固体原料供給ラインについて説明する。第2前駆体ガス供給系100bは、第2固体原料供給ラインと、開閉弁97と、該開閉弁97から処理室201までの配管を少なくとも含む構成であり、第2固体原料供給ラインは、開閉弁97から上流に向けて、第2供給バルブ110b、圧力センサとしての圧力計109b、流量監視器としての質量流量計(Mass Flow Mator)MFM98、バルブv7b、第2原料容器60bが第2原料供給管330bに設けられる。
(Configuration of second solid raw material supply line)
Next, the second solid raw material supply line will be explained using FIG. 4. The second precursor gas supply system 100b has a configuration that includes at least a second solid raw material supply line, an on-off valve 97, and piping from the on-off valve 97 to the processing chamber 201, and the second solid raw material supply line has an on-off and on-off valve. Upstream from the valve 97, a second supply valve 110b, a pressure gauge 109b as a pressure sensor, a mass flow meter (Mass Flow Mator) MFM98 as a flow rate monitor, a valve v7b, and a second raw material container 60b supply the second raw material. It is provided in the tube 330b.

第2サブヒータ70bが、第2原料容器60bを包み込むように設けられ、加熱することが可能に構成される。この第2サブヒータ70bの加熱により、第2原料容器60b内の第2固体原料50bが気体状に変位する温度以上に加熱される。更に、第2固体原料供給ラインは、第2原料供給管330b、MFM98、圧力センサ109b、開閉部97をそれぞれ加熱する配管加熱部としての第2配管ヒータ71bを有し、第2固体原料50bの気化状温度以上になるように温度制御されている。なお、第2配管ヒータ71bは、第2前駆体ガスの気体状からの相変位を抑制するために、第2原料容器60bよりも高い温度に制御されるのが好ましい。 The second sub-heater 70b is provided so as to surround the second raw material container 60b, and is configured to be able to heat the second raw material container 60b. By heating the second sub-heater 70b, the second solid raw material 50b in the second raw material container 60b is heated to a temperature higher than that at which it changes to a gaseous state. Further, the second solid raw material supply line has a second pipe heater 71b as a pipe heating section that heats the second raw material supply pipe 330b, the MFM 98, the pressure sensor 109b, and the opening/closing part 97, respectively, and the second solid raw material supply line The temperature is controlled to be above the vaporization temperature. Note that the second pipe heater 71b is preferably controlled to a higher temperature than the second raw material container 60b in order to suppress the phase shift of the second precursor gas from the gaseous state.

また、第2原料容器60bの上流には、第2導入管350bが接続され、第2導入管350bには、導入バルブv5b、一次バルブv6bが設けられており、更に第2導入管350bの上流には、MFC96が設けられ、不活性ガス源101に接続されている。また、バイパスラインにバルブv8bが設けられ、第2原料容器60bを経由することなく、不活性ガスを第2原料供給管330b内に供給することができるので、第2原料供給管330b内をパージすることができる。これら、第1導入管350a、バイパスライン、導入バルブv5a、一次バルブv6a、バイパスバルブv8aも第2前駆体ガス供給系100bに含まれる。 Further, a second introduction pipe 350b is connected upstream of the second raw material container 60b, and the second introduction pipe 350b is provided with an introduction valve v5b and a primary valve v6b, and further upstream of the second introduction pipe 350b. is equipped with an MFC 96 and connected to an inert gas source 101. In addition, since the bypass line is provided with a valve v8b and the inert gas can be supplied into the second raw material supply pipe 330b without passing through the second raw material container 60b, the inside of the second raw material supply pipe 330b can be purged. can do. These first introduction pipe 350a, bypass line, introduction valve v5a, primary valve v6a, and bypass valve v8a are also included in the second precursor gas supply system 100b.

第2固体原料容器60bには、圧送ガス供給管としての第2導入管350bが接続されており、この圧送ガス供給管350bには、上述の導入バルブv5b、一次バルブv6b及びMFC96を介して圧送ガス供給源としての不活性ガス源101が接続されている。圧送ガス供給管350bから圧送ガスが供給されることで、第2固体原料容器60b内で昇華したガス(第2前駆体ガス)が、第3のガス供給管330から処理室201に導入される。キャリアガス(以後、圧送ガスともいう)としては、原料と反応しない不活性ガスを用いることが好ましい。圧送ガスは、第2固体原料50bの昇華を促進するので、圧送ガスの流量を多くすることにより、第2前駆体ガスの流量を増加させることができる。 A second introduction pipe 350b serving as a pressurized gas supply pipe is connected to the second solid raw material container 60b, and the pressurized gas supply pipe 350b is supplied with pressure via the above-mentioned introduction valve v5b, primary valve v6b, and MFC96. An inert gas source 101 as a gas supply source is connected. By supplying the pressurized gas from the pressurized gas supply pipe 350b, the gas (second precursor gas) sublimated in the second solid raw material container 60b is introduced into the processing chamber 201 from the third gas supply pipe 330. . As the carrier gas (hereinafter also referred to as pressurized gas), it is preferable to use an inert gas that does not react with the raw material. Since the pressurized gas promotes sublimation of the second solid raw material 50b, the flow rate of the second precursor gas can be increased by increasing the flow rate of the pressurized gas.

このように、第2固体原料供給ラインは、第2前駆体ガス(実際には、第2前駆体ガスと圧送ガスとの混合ガス)を処理室201に導入する。主に、第3のガス供給管330b、MFM98、第2固体原料容器60b、圧送ガス供給管350b、導入バルブv5b、一次バルブv6b、MFC96、及び不活性ガス源101により第2固体原料供給ラインが構成される。 In this way, the second solid material supply line introduces the second precursor gas (actually, a mixed gas of the second precursor gas and the pumped gas) into the processing chamber 201. The second solid raw material supply line is mainly connected to the third gas supply pipe 330b, MFM98, second solid raw material container 60b, pressurized gas supply pipe 350b, introduction valve v5b, primary valve v6b, MFC96, and inert gas source 101. configured.

(第2固体原料供給ラインの動作)
第2前駆体ガスを処理室201に供給するときの様子が図4に示されている。このとき、バイパスバルブv8bは閉状態となっており、導入バルブv5b、一次バルブv6b、二次バルブv7b、第2供給バルブ110b及び開閉弁97は開状態となっている。コントローラ121は、第2サブヒータ70bにより第2原料容器60b内の第2固体原料50bを加熱させ、第2固体原料50bを昇華させたガス(第2前駆体ガス)と圧送ガスとの混合ガスの流量をMFM98により監視しつつ処理室201に供給するよう構成されている。また、二次バルブv7bまたは第2供給バルブ110bを閉状態とすることで第2前駆体ガスの供給を停止させるよう構成されている。また、このとき、圧送ガスの供給も停止してもよい。
(Operation of the second solid raw material supply line)
FIG. 4 shows how the second precursor gas is supplied to the processing chamber 201. At this time, the bypass valve v8b is in the closed state, and the introduction valve v5b, the primary valve v6b, the secondary valve v7b, the second supply valve 110b, and the on-off valve 97 are in the open state. The controller 121 heats the second solid raw material 50b in the second raw material container 60b with the second sub-heater 70b, and generates a mixed gas of the sublimated second solid raw material 50b (second precursor gas) and the pressurized gas. The flow rate is monitored by the MFM 98 while being supplied to the processing chamber 201 . Further, the supply of the second precursor gas is stopped by closing the secondary valve v7b or the second supply valve 110b. Further, at this time, the supply of pressurized gas may also be stopped.

(第2固体原料供給ラインの流量監視)
まず、第2原料容器60bの二次側(下流側)には、流量監視器としてのMFM98はあるが、MFM98単体での流量制御はできない。そこで、第2固体原料50bについては、二次側(下流側)の圧力が変化すると、昇華量が変化する(二次側の圧力が上がると昇華量が減る)ため、MFM98で流量を監視し、キャリアガス(圧送ガス)を変化させることにより流量を適正に制御することが可能である。
(Flow rate monitoring of the second solid raw material supply line)
First, although there is an MFM 98 as a flow rate monitor on the secondary side (downstream side) of the second raw material container 60b, the flow rate cannot be controlled by the MFM 98 alone. Therefore, regarding the second solid raw material 50b, when the pressure on the secondary side (downstream side) changes, the amount of sublimation changes (as the pressure on the secondary side increases, the amount of sublimation decreases), so the flow rate is monitored using the MFM 98. , it is possible to appropriately control the flow rate by changing the carrier gas (pressured gas).

MFM98では、第2前駆体ガス+キャリアガスの混合ガスをモニタしており、第2前駆体ガスの流量を直接監視することはできない。本実施形態では、一次側にMFC96を設け、MFC96で供給する流量を流量A、MFM98で監視する流量を流量Bとしたとき、次式で与えられる。
第2前駆体ガスの流量=(流量B−流量A))×Cf
ここで,Cfは第2前駆体ガスのコンバージョンファクターである.ただし,コンバージョンファクターはMFC96の校正ガスのコンバージョンファクターを1.0とした値である.これにより、本実施形態では、第2前駆体ガスの流量が計測できる。
The MFM 98 monitors the mixed gas of the second precursor gas and the carrier gas, and cannot directly monitor the flow rate of the second precursor gas. In this embodiment, the MFC 96 is provided on the primary side, and when the flow rate supplied by the MFC 96 is the flow rate A, and the flow rate monitored by the MFM 98 is the flow rate B, the following equation is given.
Flow rate of second precursor gas = (Flow rate B−Flow rate A)) × Cf
Here, Cf is the conversion factor of the second precursor gas. However, the conversion factor is a value based on the conversion factor of the MFC96 calibration gas as 1.0. Thereby, in this embodiment, the flow rate of the second precursor gas can be measured.

図6に第1固体原料供給ラインと第2固体原料供給ラインの圧力の関係を示す。縦軸が圧力、横軸がガス流量であり、具体的には、第2前駆体ガスを処理室201に供給するために、第2固体原料供給ラインに導入されるガスの流量である。なお、キャリアガスの他に供給される後述する希釈ガスの流量を含む流量である。また、第1固体原料を昇華させるだけであれば第1サブヒータ70aにより温度を高くすればよいが、温度が高いほど固化リスク、腐食リスクは高まるため、過剰に高温にすべきではなく、ほぼ昇華温度近傍(飽和蒸気圧近傍)になるように第1サブヒータ70aは制御されている。よって、図6に示すMFC99の一次側圧力は、ほぼ第1固体原料50aの飽和蒸気圧と記載している。 FIG. 6 shows the relationship between the pressures of the first solid raw material supply line and the second solid raw material supply line. The vertical axis represents the pressure, and the horizontal axis represents the gas flow rate, specifically, the flow rate of the gas introduced into the second solid material supply line in order to supply the second precursor gas to the processing chamber 201. Note that this flow rate includes the flow rate of a diluent gas, which will be described later, that is supplied in addition to the carrier gas. In addition, if the first solid raw material is only to be sublimated, the temperature may be raised by the first subheater 70a, but the higher the temperature, the higher the risk of solidification and corrosion, so the temperature should not be raised excessively, and the temperature should be almost sublimated. The first sub-heater 70a is controlled so that the temperature is near (near the saturated vapor pressure). Therefore, the primary side pressure of the MFC 99 shown in FIG. 6 is approximately the saturated vapor pressure of the first solid raw material 50a.

図6に示すように、第2固体原料供給ラインの二次側の圧力と第1固体原料供給ラインの一次側の圧力との差が、MFC99の制御限界値に達しないように制御される。上述のようにガスの流量を大きくすることにより、第2前駆体ガスの流量を大きくすることは可能であるが、これにより、第1固体原料供給ラインの二次側圧力が大きくなりすぎると、MFC99の制御限界値に達してしまい、第1前駆体ガスの供給が不可能となってしまう。従い、コントローラ121により差圧監視するよう構成されている。 As shown in FIG. 6, the difference between the pressure on the secondary side of the second solid raw material supply line and the pressure on the primary side of the first solid raw material supply line is controlled so as not to reach the control limit value of the MFC 99. Although it is possible to increase the flow rate of the second precursor gas by increasing the flow rate of the gas as described above, if this increases the pressure on the secondary side of the first solid raw material supply line too much, The control limit value of the MFC99 is reached, and it becomes impossible to supply the first precursor gas. Therefore, the controller 121 is configured to monitor the differential pressure.

具体的には、コントローラ121は、第1固体原料供給ラインにおいて、第1固体原料を加熱させ、昇華させることにより第1前駆体ガスの供給圧力を取得し、第2ガス供給ラインに供給されるべき第2前駆体ガスの流量を算出し、その時の第2ガス供給ラインの第2固体原料の二次側圧力を取得し、前記第1ガス供給ラインに設けられる流量制御器の一次側圧力(MFC99の一次側圧力)と第2ガス供給ラインに流れる第2前駆体ガスとキャリアガスとの混合ガスの供給圧力(第2ガス供給ラインの二次側圧力)の差圧がMFC99の制御制限値を超えるかどうか確認する。 Specifically, the controller 121 obtains the supply pressure of the first precursor gas by heating and sublimating the first solid raw material in the first solid raw material supply line, and supplies the first precursor gas to the second gas supply line. The flow rate of the second precursor gas to be calculated is calculated, the secondary side pressure of the second solid material in the second gas supply line at that time is obtained, and the primary side pressure ( The control limit value of the MFC99 is the pressure difference between the pressure on the primary side of the MFC99) and the supply pressure of the mixed gas of the second precursor gas and carrier gas flowing into the second gas supply line (the pressure on the secondary side of the second gas supply line). Check whether it exceeds.

上記コントローラ121による確認は、第1前駆体ガスまたは第2前駆体ガスを処理室201に供給する前に行われる。これにより、第1前駆体ガスまたは第2前駆体ガスの所望の量を同時に処理室201に継続して供給することができる。 The confirmation by the controller 121 is performed before supplying the first precursor gas or the second precursor gas to the processing chamber 201. Thereby, a desired amount of the first precursor gas or the second precursor gas can be continuously supplied to the processing chamber 201 at the same time.

図5に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a,RAM(Random Access Memory)121b,記憶装置121c,I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b,記憶装置121c,I/Oポート121dは、内部バスを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。 As shown in FIG. 5, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer equipped with a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I/O port 121d. has been done. The RAM 121b, storage device 121c, and I/O port 121d are configured to be able to exchange data with the CPU 121a via an internal bus. An input/output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121 .

記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。なお、本実施形態において、記憶装置121c内には、少なくとも図6に示す流量制御器の制御制限範囲と固体原料の一次側圧力(飽和蒸気圧)と二次側圧力との差圧との関係を示すデータ、図7に示す流量制御器の制御制限範囲を含む特性データが保存されている。 The storage device 121c is configured with, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 121c, a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe in which procedures, conditions, etc. of substrate processing to be described later are described, and the like are stored in a readable manner. The process recipe is a combination of instructions that causes the controller 121 to execute each procedure in the substrate processing step described later to obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, this process recipe, control program, etc. will be collectively referred to as simply a program. When the word program is used in this specification, it may include only a single process recipe, only a single control program, or both. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, etc. read by the CPU 121a are temporarily held. In this embodiment, the storage device 121c stores at least the relationship between the control limit range of the flow rate controller shown in FIG. 6 and the differential pressure between the primary side pressure (saturated vapor pressure) and the secondary side pressure of the solid raw material. , and characteristic data including the control limit range of the flow rate controller shown in FIG. 7 are stored.

I/Oポート121dは、上述のMFC96,99、MFM98、バルブv1~v8,110、APCバルブ243、圧力センサ109,245、真空ポンプ246、ヒータ207、 第1サブヒータ70および配管ヒータ71、回転機構267、ボートエレベータ115等に接続されている。 The I/O port 121d includes the above-mentioned MFCs 96, 99, MFM 98, valves v1 to v8, 110, APC valve 243, pressure sensors 109, 245, vacuum pump 246, heater 207, first sub-heater 70 and piping heater 71, and rotation mechanism. 267, the boat elevator 115, etc.

CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したプロセスレシピに従って、各MFCによる各種ガスの流量調整動作、各バルブの開閉動作、APCバルブ243の開閉動作およびAPCバルブ243による圧力センサ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の起動および停止、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作等を制御するように構成されている。また、本実施形態では、開閉弁97、第1固体原料供給ラインや第2固体原料供給ラインをそれぞれ構成するMFC96、MFC99、MFM98、圧力計109、バルブv5-v8、供給バルブ110、サブヒータ70、配管ヒータ71等の動作制御等を行う。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and read a process recipe from the storage device 121c in response to input of an operation command from the input/output device 122. In accordance with the read process recipe, the CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by each MFC, opens and closes each valve, opens and closes the APC valve 243, and adjusts the pressure by the APC valve 243 based on the pressure sensor 245 and the temperature sensor 263. It is configured to control the temperature adjustment operation of the heater 207, the starting and stopping of the vacuum pump 246, the rotation and rotational speed adjustment operation of the boat 217 by the rotation mechanism 267, the raising and lowering operation of the boat 217 by the boat elevator 115, and the like. In addition, in this embodiment, the on-off valve 97, the MFC96, MFC99, and MFM98 that respectively constitute the first solid raw material supply line and the second solid raw material supply line, the pressure gauge 109, the valves v5 to v8, the supply valve 110, the subheater 70, It controls the operation of the pipe heater 71, etc.

コントローラ121は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)123を用意し、この外部記憶装置123を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ121を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置123を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置123を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。 The controller 121 is not limited to being configured as a dedicated computer, but may be configured as a general-purpose computer. For example, an external storage device storing the above program (e.g., magnetic tape, magnetic disk such as a flexible disk or hard disk, optical disk such as CD or DVD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as USB memory or memory card) The controller 121 of this embodiment can be configured by preparing the external storage device 123 and installing a program on a general-purpose computer using the external storage device 123. However, the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 123. For example, the program may be supplied without going through the external storage device 123 using communication means such as the Internet or a dedicated line. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these will be collectively referred to as simply recording media. When the term "recording medium" is used in this specification, it may include only the storage device 121c, only the external storage device 123, or both.

<基板処理方法>
次に、ウエハ200を処理する例について説明する。半導体デバイスの製造工程の一例として、ウエハ200上で膜を形成する例を説明する。先ず、上述した様にウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する(図8中のステップS1)。このとき、ボート217を処理室201に搬入後、処理室201の圧力及び温度を調整する(図8中のステップS2)。次に、成膜工程1~4の4つのステップを順次実行する。
<Substrate processing method>
Next, an example of processing the wafer 200 will be described. As an example of a semiconductor device manufacturing process, an example in which a film is formed on a wafer 200 will be described. First, as described above, the wafers 200 are loaded onto the boat 217 and carried into the processing chamber 201 (step S1 in FIG. 8). At this time, after the boat 217 is carried into the processing chamber 201, the pressure and temperature of the processing chamber 201 are adjusted (step S2 in FIG. 8). Next, four steps of film formation steps 1 to 4 are sequentially performed.

本実施形態における処理では、処理室201のウエハ200に対して原料ガスとしての前駆体ガスを供給する工程(成膜工程1:図8中のステップS3)と、処理室201から原料ガス(残留ガス)を除去するパージ工程(成膜工程2:図8中のステップS4)と、処理室201のウエハ200に対して窒素含有ガスを供給する工程(成膜工程3:図8中のステップS5)と、処理室201から窒素含有ガス(残留ガス)を除去するパージ工程(成膜工程4:図8中のステップS6)と、を非同時に行うサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に膜を形成する。 In the process in this embodiment, a process of supplying a precursor gas as a raw material gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 (film forming process 1: step S3 in FIG. 8), and a process of supplying a precursor gas as a raw material gas from the processing chamber 201 gas) (film formation process 2: step S4 in FIG. 8) and a process of supplying nitrogen-containing gas to the wafer 200 in the processing chamber 201 (film formation process 3: step S5 in FIG. 8). ) and a purge step (film formation step 4: step S6 in FIG. 8) for removing nitrogen-containing gas (residual gas) from the processing chamber 201, are performed a predetermined number of times (at least once). , a film is formed on the wafer 200.

以下、図9を用いて、それぞれのステップを詳細に説明する。 Each step will be described in detail below using FIG. 9.

(成膜工程1)
成膜工程1では、まず、原料ガスを供給する前に、コントローラ121は、第2ガス供給ラインに供給されるべき第2前駆体ガスの流量を算出し、その時の第2ガス供給ラインの第2固体原料50bの二次側圧力を取得し、前記第1ガス供給ラインに設けられる第1MFC99の一次側圧力と第2固体原料50bの二次側圧力の差圧が第1MFC99の制御制限値を超えていないかを確認する。なお、この確認は、成膜工程1ではなく、図8中のステップS2の間に行われてもよい。
(Film forming process 1)
In the film forming process 1, first, before supplying the source gas, the controller 121 calculates the flow rate of the second precursor gas to be supplied to the second gas supply line, and calculates the flow rate of the second precursor gas to be supplied to the second gas supply line at that time. 2. Obtain the secondary side pressure of the solid raw material 50b, and determine that the differential pressure between the primary side pressure of the first MFC 99 provided in the first gas supply line and the secondary side pressure of the second solid raw material 50b exceeds the control limit value of the first MFC 99. Check whether it is exceeded. Note that this confirmation may be performed not during the film forming process 1 but during step S2 in FIG.

上記確認後、ウエハ200の表面上に処理ガスとしての前駆体を吸着させる。具体的には、開閉弁97を開状態にしておき、第1固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7a、供給バルブ110aを開状態で、第1サブヒータ70a,第1配管ヒータ71aを加熱させ第1原料容器60a内の第1固体原料50aで生成された第1前駆体ガスを第1MFC99によって処理室201へ供給すると共に、第2固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7b、供給バルブ110bを開状態で、第2サブヒータ70b,第2配管ヒータ71bを加熱させつつ第2MFC96で流量制御されたキャリアガスを供給させ、第2原料容器60b内の第2固体原料50bで生成された第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスをMFM98で監視しつつ処理室201へ供給する。つまり、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスが処理室201に供給される。 After the above confirmation, a precursor as a processing gas is adsorbed onto the surface of the wafer 200. Specifically, the on-off valve 97 is kept open, and the first sub-heater 70a and the first piping heater 71a are heated in the first solid raw material supply line with the secondary side valve v7a and the supply valve 110a open. The first precursor gas generated by the first solid raw material 50a in the first raw material container 60a is supplied to the processing chamber 201 by the first MFC 99, and the secondary valve v7b and the supply valve 110b are supplied to the second solid raw material supply line. In the open state, while heating the second sub-heater 70b and the second piping heater 71b, the carrier gas whose flow rate is controlled by the second MFC 96 is supplied, and the second solid raw material 50b generated in the second raw material container 60b is heated. A mixed gas of a precursor gas and a carrier gas is supplied to the processing chamber 201 while being monitored by the MFM 98 . That is, a mixed gas of the first precursor gas, the second precursor gas, and the carrier gas is supplied to the processing chamber 201 .

(成膜工程2)
成膜工程2では、少なくとも開閉弁97を閉めて、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスとキャリアガスの供給を止める。具体的には、第1固体原料供給ラインおよび第2固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7を閉状態に変更する。また、供給バルブ110を閉状態に変更するよう構成してもよい。なお、サブヒータ70,配管ヒータ71、MFC96,99は基板処理工程が終わるまでは少なくともオン状態が維持される。また、ガス排気管231のバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により、処理炉202を20Pa以下に排気し、残留混合ガスを処理室201から排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったN2ガスを処理炉202に供給すると、更に残留原料ガスを排除する効果が高まる。
(Film forming process 2)
In the film forming step 2, at least the on-off valve 97 is closed to stop the supply of the first precursor gas, the second precursor gas, and the carrier gas. Specifically, in the first solid raw material supply line and the second solid raw material supply line, the secondary side valve v7 is changed to the closed state. Further, the supply valve 110 may be configured to be changed to a closed state. Note that the sub-heater 70, pipe heater 71, and MFCs 96 and 99 are maintained at least in the on state until the substrate processing process is finished. Further, the valve 243 of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing furnace 202 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and the residual mixed gas is removed from the processing chamber 201. Furthermore, at this time, if an inert gas, for example N 2 gas used as a carrier gas, is supplied to the processing furnace 202, the effect of removing the residual raw material gas is further enhanced.

(成膜工程3)
成膜工程3では、反応ガスとしての酸素含有ガスを流す。具体的には、第1ガス供給管310の分岐管82aに設けたバルブv3を開けると共に、分岐管82bに設けたバルブv4を閉め、第1ガス供給管310からMFC84aにより流量調整された酸素含有ガスを、第1ノズル410の第1ガス供給孔410aから処理室201に供給しつつガス排気管231から排気する。酸素含有ガスの供給により、ウエハ200上の膜と酸素含有ガスとが反応して、ウエハ200上に酸化膜が形成される。
(Film forming process 3)
In the film forming step 3, an oxygen-containing gas is flowed as a reaction gas. Specifically, the valve v3 provided in the branch pipe 82a of the first gas supply pipe 310 is opened, and the valve v4 provided in the branch pipe 82b is closed, and oxygen containing gas whose flow rate is adjusted by the MFC 84a is supplied from the first gas supply pipe 310. Gas is supplied to the processing chamber 201 from the first gas supply hole 410a of the first nozzle 410 and exhausted from the gas exhaust pipe 231. By supplying the oxygen-containing gas, the film on the wafer 200 reacts with the oxygen-containing gas, and an oxide film is formed on the wafer 200.

なお、反応ガスとして窒素含有ガスを流す場合は、第2ガス供給管320の分岐管72aに設けたバルブv1を開けると共に、分岐管72bに設けたバルブv2を閉め、第2ガス供給管320からMFC74aにより流量調整された窒素含有ガスを、第2ノズル420の第2ガス供給孔420aから処理室201に供給しつつガス排気管231から排気する。窒素含有ガスの供給により、ウエハ200上の膜と窒素含有ガスとが反応して、ウエハ200上に窒化膜が形成される。同様に、酸窒化膜を形成するときは、本工程において、反応ガスとして上述のように第1ノズル410の第1ガス供給孔410aから酸素含有ガス、第2ノズル420の第2ガス供給孔420aから窒化含有ガスをそれぞれ流すようにすればよい。例えば、酸素含有ガスと窒素含有ガスを同時に供給しても良いし、酸素含有ガスと窒素含有ガスをそれぞれ単独で供給してもよい。 Note that when flowing a nitrogen-containing gas as the reaction gas, open the valve v1 provided on the branch pipe 72a of the second gas supply pipe 320, close the valve v2 provided on the branch pipe 72b, and then The nitrogen-containing gas whose flow rate is adjusted by the MFC 74a is supplied to the processing chamber 201 from the second gas supply hole 420a of the second nozzle 420, and is exhausted from the gas exhaust pipe 231. By supplying the nitrogen-containing gas, the film on the wafer 200 reacts with the nitrogen-containing gas, and a nitride film is formed on the wafer 200. Similarly, when forming an oxynitride film, in this step, the oxygen-containing gas is supplied as a reactive gas from the first gas supply hole 410a of the first nozzle 410, and the second gas supply hole 420a of the second nozzle 420 is used as the reactive gas. The nitride-containing gas may be made to flow from each of the two. For example, the oxygen-containing gas and the nitrogen-containing gas may be supplied simultaneously, or the oxygen-containing gas and the nitrogen-containing gas may be supplied individually.

(成膜工程4)
成膜工程4では、上記酸化膜を形成後、バルブv3を少なくとも閉じ、排気装置としての真空ポンプ246により処理室201を真空排気し、成膜に寄与した後に残留する酸素含有ガスを排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったN2ガスを処理室201に供給すると、更に残留する酸素含有ガスを処理室201から排除する効果が高まる。
(Film forming process 4)
In the film forming step 4, after forming the oxide film, at least the valve v3 is closed, and the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 as an exhaust device to eliminate the oxygen-containing gas remaining after contributing to the film forming. Furthermore, at this time, if an inert gas such as N 2 gas used as a carrier gas is supplied to the processing chamber 201, the effect of removing the remaining oxygen-containing gas from the processing chamber 201 is further enhanced.

そして、上述した成膜工程1~4を1サイクルとし、図8中のステップS7において、成膜工程1~4のサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ200上に所定の膜厚の酸化膜を形成することができる。本実施形態では、成膜工程1~4は複数回繰返される。 Then, the above-described film forming steps 1 to 4 are considered as one cycle, and in step S7 in FIG. can be formed. In this embodiment, film forming steps 1 to 4 are repeated multiple times.

上述の成膜処理が完了した後、図8中のステップS8において、処理室201の圧力を常圧(大気圧)に復帰させる。具体的には、例えば、Nガス等の不活性ガスを処理室201へ供給して排気する。これにより、処理室201が不活性ガスでパージされ、処理室201に残留するガス等が処理室201から除去される(不活性ガスパージ)。その後、処理室201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の圧力が常圧(大気圧)に復帰される。そして、図8中のステップS9において、処理室201からウエハ200を搬出すれば、本実施形態に係る基板処理が終了する。 After the above film forming process is completed, in step S8 in FIG. 8, the pressure in the process chamber 201 is returned to normal pressure (atmospheric pressure). Specifically, for example, an inert gas such as N 2 gas is supplied to the processing chamber 201 and exhausted. As a result, the processing chamber 201 is purged with inert gas, and gas remaining in the processing chamber 201 is removed from the processing chamber 201 (inert 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 (atmospheric pressure). Then, in step S9 in FIG. 8, if the wafer 200 is carried out from the processing chamber 201, the substrate processing according to the present embodiment is completed.

本実施形態では、供給管310a内を流れる原料ガスとしての前駆体ガスの量を制御するMFC99と、該MFC99により第1前駆体ガスを処理室201に供給可能に構成される第1ガス供給ラインと、第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスを処理室201に供給可能に構成される第2ガス供給ラインと、を有し、該第2前駆体ガスの流量は、第1ガス供給ラインに設けられるMFC99の一次側圧力(第1前駆体ガスの供給圧力)と第2固体原料容器60bの二次側圧力(第2前駆体ガスとキャリアガスとの混合ガスの供給圧力)との差圧により決定されるよう構成されているコントローラ121を備えた構成を有するため、複数の原料ガス(前駆体ガス)をそれぞれの蒸気圧特性によらず処理室201に同時供給することができる。また、本実施形態では、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスが同時に供給されているが、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスの供給タイミングが一部でも同時であれば、本開示が適用可能であることは言うまでもない。 In this embodiment, an MFC 99 that controls the amount of precursor gas as a source gas flowing through the supply pipe 310a, and a first gas supply line configured to be able to supply the first precursor gas to the processing chamber 201 by the MFC 99 are provided. and a second gas supply line configured to be able to supply a mixed gas of a second precursor gas and a carrier gas to the processing chamber 201, and the flow rate of the second precursor gas is equal to or lower than that of the first gas supply line. The difference between the primary side pressure of the MFC 99 (the supply pressure of the first precursor gas) provided in the MFC 99 and the secondary side pressure of the second solid raw material container 60b (the supply pressure of the mixed gas of the second precursor gas and the carrier gas) Since the controller 121 is configured to be determined based on the pressure, a plurality of raw material gases (precursor gases) can be simultaneously supplied to the processing chamber 201 regardless of their vapor pressure characteristics. Further, in this embodiment, the first precursor gas and the second precursor gas are supplied at the same time, but if the first precursor gas and the second precursor gas are supplied at least partially at the same time, the main It goes without saying that disclosure is applicable.

また、本実施形態では、MFC99の一次側圧力と第2固体原料50bの下流側の圧力との差が大きい場合、第1MFC99の二次側に不活性ガスを供給するようにしてもよい。これにより、コントローラ121は、MFC99の制御限界値を超えないよう、差圧(一次側圧力P1-二次側圧力P2)を小さくすることで、熱膨張の影響を抑制することができ、原料ガスの再固化(または再液化)を抑制することが可能になる。 Furthermore, in this embodiment, if the difference between the primary side pressure of the MFC 99 and the pressure on the downstream side of the second solid raw material 50b is large, an inert gas may be supplied to the secondary side of the first MFC 99. As a result, the controller 121 can suppress the influence of thermal expansion by reducing the differential pressure (primary side pressure P1 - secondary side pressure P2) so that the control limit value of the MFC 99 is not exceeded. This makes it possible to suppress resolidification (or reliquefaction) of

なお、第1固体原料50a及び第2固体原料50bはそれぞれ同じ塩化物、炭化物、酸化物、フッ化物が好ましい。これにより、それぞれ固体原料を昇華させて生成される前駆体ガスを混合させて処理室201に供給することができる。 Note that the first solid raw material 50a and the second solid raw material 50b are preferably the same chloride, carbide, oxide, or fluoride, respectively. Thereby, the precursor gases generated by sublimating the respective solid raw materials can be mixed and supplied to the processing chamber 201.

次に、図10を用いて、成膜処理(図8中のステップS3からステップS6に該当する処理)の一例について説明する。上述した様にウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。このとき、ボート217を処理室201に搬入後、処理室201の圧力及び温度を調整する。これらの工程は、図8中のステップS1とステップS2と同じである。 Next, an example of a film forming process (processing corresponding to steps S3 to S6 in FIG. 8) will be described using FIG. 10. As described above, the wafers 200 are loaded onto the boat 217 and carried into the processing chamber 201. At this time, after the boat 217 is carried into the processing chamber 201, the pressure and temperature of the processing chamber 201 are adjusted. These steps are the same as step S1 and step S2 in FIG.

(成膜工程1)
ウエハ200の表面上に原料ガスとしての前駆体を吸着させる。具体的には、開閉弁97を開状態にしておき、第1固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7a、供給バルブ110aを開状態で、第1サブヒータ70a,第1配管ヒータ71aを加熱させ第1原料容器60a内の第1固体原料50aで生成された第1前駆体ガスをMFC99によって処理室201へ供給する。
(Film forming process 1)
A precursor as a source gas is adsorbed onto the surface of the wafer 200 . Specifically, the on-off valve 97 is kept open, and the first sub-heater 70a and the first piping heater 71a are heated in the first solid raw material supply line with the secondary side valve v7a and the supply valve 110a open. The first precursor gas generated from the first solid raw material 50a in the first raw material container 60a is supplied to the processing chamber 201 by the MFC 99.

(成膜工程2)
成膜工程2では、少なくとも開閉弁97を閉めて、第1前駆体ガスの供給を止める。具体的には、第1固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7aを閉状態に変更する。また、供給バルブ110aを閉状態に変更するよう構成してもよい。なお、第1サブヒータ70a,第1配管ヒータ71a、MFC96,99は基板処理工程が終わるまでは少なくともオン状態が維持される。また、ガス排気管231のバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により、処理炉202を20Pa以下に排気し、残留混合ガスを処理室201から排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったN2ガスを処理炉202に供給すると、更に残留原料ガスを排除する効果が高まる。
(Film forming process 2)
In the film forming step 2, at least the on-off valve 97 is closed to stop the supply of the first precursor gas. Specifically, in the first solid raw material supply line, the secondary valve v7a is changed to the closed state. Further, the supply valve 110a may be configured to be changed to a closed state. Note that the first sub-heater 70a, the first pipe heater 71a, and the MFCs 96 and 99 are maintained at least in the on state until the substrate processing process is finished. Further, the valve 243 of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing furnace 202 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and the residual mixed gas is removed from the processing chamber 201. Furthermore, at this time, if an inert gas, for example N 2 gas used as a carrier gas, is supplied to the processing furnace 202, the effect of removing the residual raw material gas is further enhanced.

(成膜工程3)
成膜工程3では、反応ガスとしての酸素含有ガスを流す。具体的には、第1ガス供給管310の分岐管82aに設けたバルブv3を開けると共に、分岐管82bに設けたバルブv4を閉め、第1ガス供給管310からMFC84aにより流量調整された酸素含有ガスを、第1ノズル410の第1ガス供給孔410aから処理室201に供給しつつガス排気管231から排気する。酸素含有ガスの供給により、ウエハ200上の膜と酸素含有ガスとが反応して、ウエハ200上に酸化膜が形成される。
(Film forming process 3)
In the film forming step 3, an oxygen-containing gas is flowed as a reaction gas. Specifically, the valve v3 provided in the branch pipe 82a of the first gas supply pipe 310 is opened, and the valve v4 provided in the branch pipe 82b is closed, and oxygen containing gas whose flow rate is adjusted by the MFC 84a is supplied from the first gas supply pipe 310. Gas is supplied to the processing chamber 201 from the first gas supply hole 410a of the first nozzle 410 and exhausted from the gas exhaust pipe 231. By supplying the oxygen-containing gas, the film on the wafer 200 reacts with the oxygen-containing gas, and an oxide film is formed on the wafer 200.

(成膜工程4)
成膜工程4では、上記窒化膜を形成後、バルブv3を少なくとも閉じ、排気装置としての真空ポンプ246により処理室201を真空排気し、成膜に寄与した後に残留する窒素含有ガスを排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったN2ガスを処理室201に供給すると、更に残留する窒素含有ガスを処理室201から排除する効果が高まる。
(Film forming process 4)
In the film forming step 4, after forming the nitride film, at least the valve v3 is closed, and the processing chamber 201 is evacuated using the vacuum pump 246 as an evacuation device to eliminate the nitrogen-containing gas remaining after contributing to the film forming. Furthermore, at this time, if an inert gas, for example N 2 gas used as a carrier gas, is supplied to the processing chamber 201, the effect of removing the remaining nitrogen-containing gas from the processing chamber 201 is further enhanced.

(成膜工程5)
ウエハ200の表面上に第2前駆体ガスを吸着させる。具体的には、第2固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7b、供給バルブ110bを開状態で、第2サブヒータ70b,第2配管ヒータ71bを加熱させつつ第2MFC96で流量制御されたキャリアガスを供給させ、第2原料容器60b内の第2固体原料50bで生成された第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスをMFM98で監視しつつ処理室201へ供給する。つまり、第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスが処理室201に供給される。
(Film forming process 5)
A second precursor gas is adsorbed onto the surface of the wafer 200. Specifically, in the second solid raw material supply line, with the secondary side valve v7b and the supply valve 110b open, the carrier gas whose flow rate is controlled by the second MFC 96 is heated while the second sub-heater 70b and the second piping heater 71b are heated. is supplied to the processing chamber 201 while monitoring the mixed gas of the second precursor gas and carrier gas generated by the second solid raw material 50b in the second raw material container 60b with the MFM 98. That is, a mixed gas of the second precursor gas and carrier gas is supplied to the processing chamber 201.

(成膜工程6)
成膜工程6では、少なくとも開閉弁97を閉めて、第2前駆体ガスとキャリアガスの混合ガスの供給を止める。具体的には、第2固体原料供給ラインにおいて、二次側バルブv7bを閉状態に変更する。また、供給バルブ110bを閉状態に変更するよう構成してもよい。なお、第2サブヒータ70b,第2配管ヒータ71b、MFC96、MFM98は基板処理工程が終わるまでは少なくともオン状態が維持される。また、ガス排気管231のバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により、処理炉202を20Pa以下に排気し、残留混合ガスを処理室201から排除する。又、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったN2ガスを処理炉202に供給すると、更に残留原料ガスを排除する効果が高まる。
(Film forming process 6)
In the film forming step 6, at least the on-off valve 97 is closed to stop the supply of the mixed gas of the second precursor gas and the carrier gas. Specifically, in the second solid raw material supply line, the secondary valve v7b is changed to the closed state. Further, the supply valve 110b may be configured to be changed to the closed state. Note that the second sub-heater 70b, second pipe heater 71b, MFC96, and MFM98 are maintained at least in the on state until the substrate processing process is finished. Further, the valve 243 of the gas exhaust pipe 231 is left open, and the processing furnace 202 is evacuated to 20 Pa or less using the vacuum pump 246 to remove the residual mixed gas from the processing chamber 201. Furthermore, at this time, if an inert gas, for example N 2 gas used as a carrier gas, is supplied to the processing furnace 202, the effect of removing the residual raw material gas is further enhanced.

(成膜工程7)(成膜工程8)
それぞれ成膜工程3と成膜工程4と全く同じであるため説明は省略する。
(Film formation process 7) (Film formation process 8)
Since these steps are exactly the same as the film formation process 3 and the film formation process 4, their explanations will be omitted.

そして、上述した成膜工程1~8を1サイクルとし、図8中のステップS7において、成膜工程1~8のサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ200上に所定の膜厚の膜を形成することができる。本実施形態では、成膜工程1~8は複数回繰返される。また、本実施形態に限定されず、成膜工程1~4のサイクルを所定回数実施し、成膜工程5~8のサイクルを所定回数実施するようにしてもよい。 Then, the above-mentioned film forming steps 1 to 8 are considered as one cycle, and in step S7 in FIG. can be formed. In this embodiment, film forming steps 1 to 8 are repeated multiple times. Furthermore, the present invention is not limited to this embodiment, and the cycles of film forming steps 1 to 4 may be performed a predetermined number of times, and the cycles of film forming steps 5 to 8 may be performed a predetermined number of times.

上述の成膜処理が完了した後、図8中のステップS8において、処理室201の圧力を常圧(大気圧)に復帰させる。具体的には、例えば、Nガス等の不活性ガスを処理室201へ供給して排気する。これにより、処理室201が不活性ガスでパージされ、処理室201に残留するガス等が処理室201から除去される(不活性ガスパージ)。その後、処理室201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の圧力が常圧(大気圧)に復帰される。そして、図8中のステップS9において、処理室201からウエハ200を搬出すれば、本実施形態に係る基板処理が終了する。 After the above film forming process is completed, in step S8 in FIG. 8, the pressure in the process chamber 201 is returned to normal pressure (atmospheric pressure). Specifically, for example, an inert gas such as N 2 gas is supplied to the processing chamber 201 and exhausted. As a result, the processing chamber 201 is purged with inert gas, and gas remaining in the processing chamber 201 is removed from the processing chamber 201 (inert 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 (atmospheric pressure). Then, in step S9 in FIG. 8, if the wafer 200 is carried out from the processing chamber 201, the substrate processing according to the present embodiment is completed.

(第2固体原料供給ラインの流量制御)
本実施形態では、第1固体原料50aと第2固体原料50bでは、蒸気圧特性が異なる複数の固体原料を有するシステム構成のため、例えば、比較的蒸気圧が高い第1固体原料50aが、後述するサブヒータによる加熱により、昇華反応が促進され、MFC99による流量制御が可能である一方、蒸気圧が極めて低い第2固体原料50bが後述するサブヒータに加え、昇華を促進するためのキャリアガスを供給しなければならない。
(Flow rate control of second solid raw material supply line)
In this embodiment, since the first solid raw material 50a and the second solid raw material 50b have a system configuration that includes a plurality of solid raw materials with different vapor pressure characteristics, for example, the first solid raw material 50a having a relatively high vapor pressure is Heating by the subheater promotes the sublimation reaction, and the flow rate can be controlled by the MFC 99. On the other hand, the second solid raw material 50b, which has an extremely low vapor pressure, supplies a carrier gas for promoting sublimation in addition to the subheater described later. There must be.

例えば、第1固体原料50aは、ある程度、サブヒータの加熱により昇華してしまうまで交換する必要はないが、一方、第2固体原料50bは原料が少なくなると、第2前駆体ガスの流量が確保できずに交換する頻度が高い。コントローラ121は、第2固体原料50bの交換する周期を延伸するために、上述のような基板処理工程を行うにあたり、第2前駆体ガスの流量制御を行っている。 For example, the first solid raw material 50a does not need to be replaced until it has sublimated to some extent due to the heating of the subheater, but on the other hand, when the amount of the second solid raw material 50b decreases, the flow rate of the second precursor gas cannot be ensured. It has to be replaced frequently. The controller 121 controls the flow rate of the second precursor gas when performing the above-described substrate processing step in order to extend the period of exchanging the second solid raw material 50b.

図11に第2前駆体ガス供給系100b(第2固定原料供給ライン)の変形例を示す。特に図4に示す第2前駆体ガス供給系100b(第2固定原料供給ライン)と同じ構成ではあるが図11では説明に必要な構成だけを表示し、説明の不要な構成は省略している。そして、図4の第2前駆体ガス供給系100b(第2固定原料供給ライン)との違いは、MFM98と第2固定原料容器60bの間の原料供給管330bに希釈ガスラインを設けたことであり、この希釈ガスはMFC95で流量制御されている。この希釈ガスもキャリアガスと同様に不活性ガスである。なお、第2固定原料50bの昇華温度に加熱されていることが好ましい。これにより、第2希釈ガスの再固化を抑制することができる。 FIG. 11 shows a modification of the second precursor gas supply system 100b (second fixed raw material supply line). In particular, although it has the same configuration as the second precursor gas supply system 100b (second fixed raw material supply line) shown in FIG. 4, only the configuration necessary for explanation is shown in FIG. 11, and the configuration unnecessary for explanation is omitted. . The difference from the second precursor gas supply system 100b (second fixed raw material supply line) in FIG. 4 is that a dilution gas line is provided in the raw material supply pipe 330b between the MFM 98 and the second fixed raw material container 60b. The flow rate of this diluent gas is controlled by MFC95. This diluent gas is also an inert gas like the carrier gas. Note that it is preferable that the second fixed raw material 50b be heated to a sublimation temperature. Thereby, re-solidification of the second diluent gas can be suppressed.

図12において、縦軸は、ガス流量であり、上側横軸は、第2固体原料50bの残量、下側横軸が時間である。図12に示すように、第2固定原料供給ラインの変形例における第2前駆体ガスの流量とキャリアガスと希釈ガスの合計流量の推移が分かる。 In FIG. 12, the vertical axis is the gas flow rate, the upper horizontal axis is the remaining amount of the second solid raw material 50b, and the lower horizontal axis is time. As shown in FIG. 12, changes in the flow rate of the second precursor gas and the total flow rate of the carrier gas and diluent gas in the modified example of the second fixed raw material supply line can be seen.

この希釈ガスを供給することにより、図11における第2固定原料供給ラインから第2前駆体ガスとキャリアガスと希釈ガスの混合ガスが処理室201に供給されることになる。このような構成によると、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定にすることにより、第2固体原料50bの出力側の圧力の変動を抑えることができる。具体的には、図12に示すように、第2固体原料50bの昇華によりキャリアガスを増加させる一方で希釈ガス流量を減少させるようにし、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定に保つことにより、第2固体原料50bの減少による第2固定原料供給ラインにおける二次側圧力の不安定さを解消することができる。 By supplying this diluent gas, a mixed gas of the second precursor gas, carrier gas, and diluent gas is supplied to the processing chamber 201 from the second fixed raw material supply line in FIG. According to such a configuration, by keeping the total flow rate of the carrier gas and diluent gas constant, it is possible to suppress fluctuations in the pressure on the output side of the second solid raw material 50b. Specifically, as shown in FIG. 12, the carrier gas is increased by sublimation of the second solid raw material 50b, while the diluent gas flow rate is decreased, and the total flow rate of the carrier gas and diluent gas is kept constant. This makes it possible to eliminate the instability of the secondary side pressure in the second fixed raw material supply line due to the decrease in the second solid raw material 50b.

また、図12に示されるように、このような構成によれば、第2固定原料供給ラインに供給される第2前駆体ガスの流量は一定に保つことができるので、第1固体原料供給ラインに設けられる流量制御器の一次側圧力と第2固体原料供給ラインの二次側圧力の差圧による確認は、第2前駆体ガスを供給する前に一度だけ行うことにより決定すればよい。 Furthermore, as shown in FIG. 12, with such a configuration, the flow rate of the second precursor gas supplied to the second fixed raw material supply line can be kept constant, so that the flow rate of the second precursor gas supplied to the second fixed raw material supply line can be kept constant. The confirmation based on the pressure difference between the primary side pressure of the flow rate controller provided in the flow rate controller and the secondary side pressure of the second solid material supply line may be determined only once before supplying the second precursor gas.

図12における希釈ガスの流量による一定化は、第2固体原料供給ラインの二次側圧力を一定化による第2前駆体ガスの安定供給にある一定の効果は得られるが、希釈ガスの流量により調整しているので、第2固体原料50bの減少によるキャリアガスの増大に伴い、希釈ガスの流量がゼロになり調整できなくなり、所定流量の第2固体原料50bを供給することができなくなるため、第2固体原料50bの交換ということになる。 The constant flow rate of the diluent gas in FIG. 12 has a certain effect on the stable supply of the second precursor gas by keeping the pressure on the secondary side of the second solid raw material supply line constant; Therefore, as the carrier gas increases due to the decrease in the second solid raw material 50b, the flow rate of the diluent gas becomes zero and cannot be adjusted, and it becomes impossible to supply the second solid raw material 50b at a predetermined flow rate. This means that the second solid raw material 50b is replaced.

図13に示すように、第2固体原料50bの交換の延伸の工夫ということで、希釈ガスの流量がゼロになるときに、もしくは流量がゼロになる直前に第2サブヒータ70bの設定温度を上げ、第2固体原料50bの更なる昇華を促し、再度、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定になるように調整しなおすことにした。これにより、図12では第2固体原料50bの残量があっても交換せざるを得なかったが、図13に示す改良により、第2固体原料50bの残量がギリギリまで使用できることが分かる。ここでは、流量がゼロになる「直前」とは、流量がゼロに近づいたときに予め設定されていた流量(閾値)に達したときのことをいう。 As shown in FIG. 13, in order to extend the exchange of the second solid raw material 50b, the set temperature of the second sub-heater 70b is increased when the flow rate of the diluent gas becomes zero or just before the flow rate becomes zero. , it was decided to encourage further sublimation of the second solid raw material 50b and readjust the total flow rate of the carrier gas and diluent gas so as to be constant again. As a result, in FIG. 12, even if there was a remaining amount of the second solid raw material 50b, it had to be replaced, but with the improvement shown in FIG. 13, it can be seen that the remaining amount of the second solid raw material 50b can be used to the limit. Here, "just before" the flow rate becomes zero refers to when the flow rate approaches zero and reaches a preset flow rate (threshold value).

また、設定温度を上げて温度が安定した後、第1前駆体ガスや第2前駆体ガスを供給する前に、第1固体原料供給ラインに設けられる流量制御器の一次側圧力と第2固体原料供給ラインの二次側圧力の差圧による確認を行うようにしてもよい。これにより、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスを同時に供給することができる。 In addition, after raising the set temperature and stabilizing the temperature, and before supplying the first precursor gas and the second precursor gas, check the primary side pressure of the flow rate controller provided in the first solid raw material supply line and the second solid material supply line. Confirmation may be performed based on the pressure difference on the secondary side of the raw material supply line. Thereby, the first precursor gas and the second precursor gas can be supplied simultaneously.

なお、第1固体原料50aにも適用することができる。例えば、第1固体原料50aの残量がどれくらいの熱量でなくなるかを予め把握し、所定の閾値を設定しておき、第1サブヒータ70aの加熱時間、または第1固体原料容器60aの加熱時間等が閾値に到達したら、第1固体原料容器60aの設定温度を上げるようにすればよい。また、例えば、第1固体原料容器60aに重量計を設置し、所定の閾値を設定しておき、第1固体原料容器60a内の第1固体原料50aの残量が閾値に到達したら、第1固体原料容器60aの設定温度を上げるようにすればよい。 Note that this can also be applied to the first solid raw material 50a. For example, by understanding in advance how much heat is left in the first solid raw material 50a and setting a predetermined threshold value, the heating time of the first sub-heater 70a or the heating time of the first solid raw material container 60a, etc. When the temperature reaches the threshold value, the set temperature of the first solid raw material container 60a may be increased. Further, for example, a weight scale is installed in the first solid raw material container 60a and a predetermined threshold value is set, and when the remaining amount of the first solid raw material 50a in the first solid raw material container 60a reaches the threshold value, the first solid raw material container 60a is What is necessary is to raise the set temperature of the solid raw material container 60a.

また、プロレスレシピ実行中、コントローラ121は、予め設定されている第2前駆体ガスの流量に基づき、各圧力計109、MFM98、MFC95,96からの情報により、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量の一定化を、ウエハ200を処理している間(例えば、成膜工程1~4の間)に行うことができる。これにより、第2前駆体ガス(実際は、第2前駆体ガスとキャリアガスと希釈ガスの混合ガス)を一定の流量で安定供給することができるため、ウエハ200の面内膜厚均一性及び各ウエハ200間の膜厚均一性を高めることができ、更に、再現性を向上させることができる。 Also, while the wrestling recipe is being executed, the controller 121 determines the total flow rate of the carrier gas and diluent gas based on the preset flow rate of the second precursor gas and the information from each pressure gauge 109, MFM 98, MFC 95, 96. can be made constant while the wafer 200 is being processed (for example, during film formation steps 1 to 4). As a result, the second precursor gas (actually, a mixed gas of the second precursor gas, carrier gas, and diluent gas) can be stably supplied at a constant flow rate, which improves the uniformity of the in-plane film thickness of the wafer 200 and the The film thickness uniformity between wafers 200 can be improved, and reproducibility can also be improved.

また、希釈ガスの流量がゼロに近い値に閾値を設けておき、この閾値に到達した後、実行中のプロセスレシピ終了後、第2サブヒータ70bの設定温度を上げて第2固体原料容器60bの温度を上昇させる。仮に、プロセスレシピ実行中に希釈ガスの流量がゼロに到達した場合、キャリアガスを上述の一定の流量以上の流量にするように構成される。但し、この場合、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスの同時供給を行っていれば、供給前に予め第1固体原料供給ラインに設けられる流量制御器の一次側圧力と第2固体原料供給ラインの二次側圧力の差圧による確認を行う必要がある。これにより、実行中のプロセスレシピは終了させることができる。 Further, a threshold value is set at a value where the flow rate of the diluent gas is close to zero, and after reaching this threshold value and after the end of the process recipe being executed, the set temperature of the second sub-heater 70b is increased and the temperature of the second solid raw material container 60b is increased. Increase temperature. If the flow rate of the diluent gas reaches zero during execution of the process recipe, the carrier gas is configured to have a flow rate equal to or higher than the above-described constant flow rate. However, in this case, if the first precursor gas and the second precursor gas are supplied simultaneously, the primary side pressure of the flow rate controller installed in the first solid raw material supply line and the second solid raw material are adjusted in advance before the supply. It is necessary to check the pressure difference on the secondary side of the supply line. Thereby, the process recipe being executed can be terminated.

そして、次のプロセスレシピの実行前に、第2サブヒータ70bの設定温度を上げて第2固体原料容器60bの温度を上昇させる。これにより、第2固体原料50bの昇華を促進することができ、キャリアガスと希釈ガスの合計流量を再設定させることができ、希釈ガス流量による調整が可能となる。なお、コントローラ121は、第2固体原料容器60bの温度が安定していなければ、第2前駆体ガスの流量が安定して生成されないため、第2固体原料容器60bの温度が設定温度に到達する前に、プロセスレシピが実行できないように構成されている。 Then, before executing the next process recipe, the set temperature of the second sub-heater 70b is raised to raise the temperature of the second solid raw material container 60b. Thereby, sublimation of the second solid raw material 50b can be promoted, the total flow rate of the carrier gas and the diluent gas can be reset, and adjustment can be made by the diluent gas flow rate. Note that the controller 121 determines that if the temperature of the second solid raw material container 60b is not stable, the flow rate of the second precursor gas will not be generated stably, so that the temperature of the second solid raw material container 60b will reach the set temperature. The process recipe is previously configured so that it cannot be executed.

本実施形態によれば、複数の固体原料を昇華させたガス(前駆体ガス)を処理室201に供給可能な原料供給システムであって、MFC99により第1前駆体ガスを処理室201に供給可能に構成される第1原料供給ラインと、キャリアガス(圧送ガス)を供給しつつ第2前駆体ガスを処理室201に供給可能に構成される第2原料供給ラインを有し、該第2原料供給ラインに供給される第2前駆体ガスの流量は、該第1原料供給ラインに設けられるMFC99の一次側圧力と第2ガス供給ラインから処理室201への第2前駆体ガスの供給圧力の差圧に応じて決められるので、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスを同時に処理室201に供給することができる。 According to this embodiment, the raw material supply system is capable of supplying gas (precursor gas) obtained by sublimating a plurality of solid raw materials to the processing chamber 201, and the first precursor gas can be supplied to the processing chamber 201 by the MFC 99. and a second raw material supply line configured to be able to supply a second precursor gas to the processing chamber 201 while supplying a carrier gas (pressured gas), The flow rate of the second precursor gas supplied to the supply line is determined by the primary side pressure of the MFC 99 provided in the first raw material supply line and the supply pressure of the second precursor gas from the second gas supply line to the processing chamber 201. Since it is determined according to the differential pressure, the first precursor gas and the second precursor gas can be supplied to the processing chamber 201 at the same time.

また、本実施形態によれば、MFC99の一次側圧力と第2固体原料容器60bの二次側圧力の差圧がMFC99の制御範囲内で、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスをそれぞれ供給することが可能に構成されるので、第1前駆体ガスと第2前駆体ガスのそれぞれの流量を予め設定された流量で安定的に供給することができる。 Further, according to the present embodiment, the first precursor gas and the second precursor gas are each supplied with the pressure difference between the primary side pressure of the MFC 99 and the secondary side pressure of the second solid raw material container 60b within the control range of the MFC 99. Since the first precursor gas and the second precursor gas are configured to be able to be supplied, the respective flow rates of the first precursor gas and the second precursor gas can be stably supplied at preset flow rates.

また、本実施形態によれば、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定にすることにより、第2前駆体ガスを一定に安定供給することができるので、第1原料供給ラインと第2原料供給ラインの圧力干渉が抑制することができる。 Furthermore, according to the present embodiment, by keeping the total flow rate of the carrier gas and the diluent gas constant, the second precursor gas can be constantly and stably supplied. Pressure interference in the supply line can be suppressed.

また、本実施形態によれば、MFC99の一次側圧力と第2原料供給ラインの二次側圧力の差圧がMFC99の制御範囲内で、キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定に維持することができなくなる前に、第2固体原料容器60bの設定温度を上げ、第2固体原料50bの昇華を促進することができる。これにより、再度キャリアガスと希釈ガスの合計の流量を一定に維持させられるので、第2前駆体ガスの流量を安定にすることができる。 Further, according to the present embodiment, the total flow rate of the carrier gas and diluent gas is maintained constant while the differential pressure between the primary side pressure of the MFC 99 and the secondary side pressure of the second raw material supply line is within the control range of the MFC 99. Before this becomes impossible, the set temperature of the second solid raw material container 60b can be raised to promote sublimation of the second solid raw material 50b. As a result, the total flow rate of the carrier gas and diluent gas can be maintained constant again, so that the flow rate of the second precursor gas can be stabilized.

また、本実施形態によれば、流量制御方式の異なる複数の原料を一つの供給ライン(供給システム)で構成することができる。これにより、例えば、蒸気圧特性の異なる2つの原料(原料A、原料B)を使用するときに、それぞれの原料Aと原料Bで供給ライン(供給システム)を構築する必要があり、改造に要する時間やコストを低減することができる。 Furthermore, according to the present embodiment, a plurality of raw materials with different flow rate control methods can be configured in one supply line (supply system). As a result, for example, when using two raw materials with different vapor pressure characteristics (raw material A and raw material B), it is necessary to construct a supply line (supply system) for each raw material A and raw material B, which requires modification. Time and cost can be reduced.

また、本実施形態によれば、原料を加熱するだけでは基板処理に使用する流量の確保ができないぐらい蒸気圧の低い原料について、温度を段階的に上げて原料を使用することで、この原料の交換周期を延伸することができる。 Furthermore, according to the present embodiment, for raw materials whose vapor pressure is so low that it is not possible to secure the flow rate for substrate processing by simply heating the raw materials, by raising the temperature in stages and using the raw materials, it is possible to The replacement cycle can be extended.

(他の実施形態)
以上、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present disclosure have been specifically described above, the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the gist thereof.

また、複数の固体原料が原料供給システム100に設けられた場合が例示されたが、本開示では、これに限定されない。常温で液体や気体の原料が接続されていてもよい。また、MFC99の上流側の原料供給管330aに圧力計を設け、第1固体原料容器60aからの第1前駆体ガスの供給圧力P1を計測するようにしてもよい。また、MFM98は濃度計IRでも代用できる。 Furthermore, although a case has been exemplified in which a plurality of solid raw materials are provided in the raw material supply system 100, the present disclosure is not limited to this. A liquid or gas source may be connected at room temperature. Further, a pressure gauge may be provided in the raw material supply pipe 330a on the upstream side of the MFC 99 to measure the supply pressure P1 of the first precursor gas from the first solid raw material container 60a. Furthermore, the MFM98 can be replaced with a densitometer IR.

また、本実施形態によれば、サブヒータ70は、固体原料容器60を覆うように設けられているが、固体原料容器60の一部(例えば、下方側のみ)に設け、固体原料容器60内の温度を上昇させるよう構成してもよく、また、固体原料容器60の上部と下部にそれぞれ設け、固体原料容器60を加熱するようにしてもよい。 Further, according to the present embodiment, the sub-heater 70 is provided so as to cover the solid raw material container 60, but is provided in a part of the solid raw material container 60 (for example, only on the lower side), and is provided inside the solid raw material container 60. It may be configured to increase the temperature, or may be provided at the upper and lower portions of the solid raw material container 60 to heat the solid raw material container 60.

金属元素を含み、かつ炭素(C)を含まない固体原料として、すなわち、無機金属系原料(無機金属化合物)であって、ハロゲン系原料としての四塩化ハフニウム(HfCl)、または三塩化アルミニウム(AlCl)を用いることができる。また、有機金属系原料であってもよい。また、ハロゲン系原料とはハロゲン基を含む原料である。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)等のハロゲン元素が含まれる。 As a solid raw material containing a metal element but not containing carbon (C), that is, an inorganic metal-based raw material (inorganic metal compound), hafnium tetrachloride (HfCl 4 ) as a halogen-based raw material, or aluminum trichloride ( AlCl 3 ) can be used. Alternatively, it may be an organometallic raw material. Further, a halogen-based raw material is a raw material containing a halogen group. The halogen group includes a chloro group, a fluoro group, a bromo group, an iodo group, and the like. That is, the halogen group includes halogen elements such as chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), and iodine (I).

窒素含有ガスとしては、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、アンモニア(NH)ガス等のうち1以上を用いることができる。酸素含有ガスとしては、酸素(O)ガス、オゾン(O)ガス等のうち1以上を用いることができる。 As the nitrogen-containing gas, one or more of nitrous oxide ( N2O ) gas, nitrogen monoxide (NO) gas, nitrogen dioxide ( NO2 ) gas, ammonia ( NH3 ) gas, etc. can be used. As the oxygen-containing gas, one or more of oxygen (O 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, etc. can be used.

また、リアクタントとしては、窒素含有ガスや酸素含有ガスに限らず、ソースと反応して膜処理を行うガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、3種類以上の処理ガスを用いて成膜処理を行ってもよい。 Furthermore, the reactant is not limited to a nitrogen-containing gas or an oxygen-containing gas, and other types of thin films may be formed using a gas that reacts with the source to perform film processing. Furthermore, the film forming process may be performed using three or more types of processing gases.

また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う処理として半導体装置における成膜処理を例にあげたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。 Further, for example, in each of the above-described embodiments, a film forming process in a semiconductor device is taken as an example of the process performed by the substrate processing apparatus, but the present disclosure is not limited thereto. That is, in addition to the film forming process, the process may be a process of forming an oxide film, a nitride film, or a process of forming a film containing metal. Further, the specific content of the substrate processing is not limited, and the present invention can be suitably applied not only to film formation processing but also to other substrate processing such as annealing processing, oxidation processing, nitriding processing, diffusion processing, and lithography processing.

さらに、本開示は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本開示は、これらの装置が混在していてもよい。 Furthermore, the present disclosure is applicable to other substrate processing apparatuses such as annealing processing apparatuses, oxidation processing apparatuses, nitriding processing apparatuses, exposure apparatuses, coating apparatuses, drying apparatuses, heating apparatuses, processing apparatuses using plasma, etc. It can also be suitably applied. Further, in the present disclosure, these devices may be used together.

また、本実施形態では、半導体製造プロセスについて説明したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理に対しても本開示を適用できる。 Further, in this embodiment, a semiconductor manufacturing process has been described, but the present disclosure is not limited thereto. For example, the present disclosure can also be applied to substrate processing such as liquid crystal device manufacturing processes, solar cell manufacturing processes, light emitting device manufacturing processes, glass substrate processing processes, ceramic substrate processing processes, and conductive substrate processing processes. Applicable.

また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is also possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.

また、上述の実施形態では、不活性ガスとして、Nガスを用いる例について説明しているが、これに限らず、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いてもよい。但し、この場合、希ガス源の準備が必要である。また、この希ガス源を第3原料供給管330に繋ぎ、希ガスを導入可能なように構成する必要がある。 Further, in the above embodiment, an example is described in which N2 gas is used as the inert gas, but the invention is not limited to this, and rare gases such as Ar gas, He gas, Ne gas, and Xe gas may also be used. good. However, in this case, it is necessary to prepare a rare gas source. Further, it is necessary to connect this rare gas source to the third raw material supply pipe 330 so as to be able to introduce the rare gas.

98 流量監視器(MFM)
99 流量制御器(MFC)
121 制御部(コントローラ)
330 第3の原料供給部(第3原料供給管)
98 Flow rate monitor (MFM)
99 Flow controller (MFC)
121 Control unit (controller)
330 Third raw material supply section (third raw material supply pipe)

Claims (18)

複数の原料を処理室に供給可能な原料供給システムであって、
第1原料により生成された第1前駆体ガスを流量制御器により流量制御して前記処理室に供給可能に構成される第1ガス供給ラインと、
第2原料により生成された第2前駆体ガスを前記処理室に供給可能に構成される第2ガス供給ラインと、を有し、
前記第2前駆体ガスの流量は、前記第1ガス供給ラインに設けられる前記流量制御器の一次側圧力と前記第2ガス供給ラインから前記処理室への前記第2前駆体ガスの供給圧力との差圧に基づき決定されるよう構成されている原料供給システム。
A raw material supply system capable of supplying multiple raw materials to a processing chamber,
a first gas supply line configured to control the flow rate of a first precursor gas generated by a first raw material using a flow rate controller and supply the first precursor gas to the processing chamber;
a second gas supply line configured to be able to supply a second precursor gas generated from a second raw material to the processing chamber,
The flow rate of the second precursor gas is determined by the primary side pressure of the flow rate controller provided in the first gas supply line and the supply pressure of the second precursor gas from the second gas supply line to the processing chamber. a raw material supply system configured to be determined based on the differential pressure of
前記差圧は、前記流量制御器の制御範囲内になるように調整される請求項1記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 1, wherein the differential pressure is adjusted to be within a control range of the flow rate controller. 更に、前記第2原料を格納する第2原料容器と、前記第2原料容器にキャリアガスを供給する供給管と、を有し、
前記第2前駆体ガスの流量は、前記キャリアガスの流量を変化させることにより、一定にすることが可能に構成される請求項1記載の原料供給システム。
Furthermore, it has a second raw material container that stores the second raw material, and a supply pipe that supplies carrier gas to the second raw material container,
The raw material supply system according to claim 1, wherein the flow rate of the second precursor gas can be made constant by changing the flow rate of the carrier gas.
更に、前記複数の原料を前記処理室に供給するための開閉弁を設け、
前記第1ガス供給ラインと前記第2ガス供給ラインは、前記開閉弁の直前で接続される請求項1記載の原料供給システム。
Furthermore, an on-off valve for supplying the plurality of raw materials to the processing chamber is provided,
The raw material supply system according to claim 1, wherein the first gas supply line and the second gas supply line are connected immediately before the on-off valve.
更に、前記第2原料容器の下流に流量監視器を設け、
前記流量監視器は、前記第2前駆体ガスと前記キャリアガスの混合ガスの流量を検出する請求項3に記載の原料供給システム。
Furthermore, a flow rate monitor is provided downstream of the second raw material container,
The raw material supply system according to claim 3, wherein the flow rate monitor detects the flow rate of the mixed gas of the second precursor gas and the carrier gas.
前記第1原料および前記第2原料は、それぞれ常温で固体である請求項1記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 1, wherein the first raw material and the second raw material are each solid at room temperature. 前記第1原料が内部に配置される第1原料容器は、
前記第1原料を加熱する第1ヒータを有し、
前記第1ヒータの加熱により、前記第1原料の昇華温度以上になるように制御可能に構成されている請求項1記載の原料供給システム。
The first raw material container in which the first raw material is placed,
comprising a first heater that heats the first raw material,
The raw material supply system according to claim 1, wherein the raw material supply system is configured to be controllable so that the temperature becomes equal to or higher than the sublimation temperature of the first raw material by heating by the first heater.
更に、前記第1原料を供給する第1の原料供給配管、および前記流量制御器を加熱する第1配管ヒータを有し、
前記第1配管ヒータは、前記第1の原料供給配管、前記流量制御器を前記昇華温度以上に加熱するように構成されている請求項1記載の原料供給システム。
Furthermore, it has a first raw material supply pipe that supplies the first raw material and a first pipe heater that heats the flow rate controller,
2. The raw material supply system according to claim 1, wherein the first pipe heater is configured to heat the first raw material supply pipe and the flow rate controller to a temperature equal to or higher than the sublimation temperature.
前記第2原料が内部に配置される第2原料容器は、
前記第1原料を加熱する第2ヒータを有し、
前記第2ヒータの加熱により、前記第2原料の昇華温度以上になるように制御可能に構成されている請求項1記載の原料供給システム。
The second raw material container in which the second raw material is placed,
comprising a second heater that heats the first raw material,
The raw material supply system according to claim 1, wherein the raw material supply system is configured to be controllable so that the temperature becomes equal to or higher than the sublimation temperature of the second raw material by heating by the second heater.
更に、前記第2原料を供給する第2の原料供給配管、および前記流量監視器を加熱する第2配管ヒータを有し、
前記第2配管ヒータは、前記第2の原料供給配管、前記流量監視器を少なくとも前記昇華温度以上に加熱するように構成されている請求項5記載の原料供給システム。
Furthermore, it has a second raw material supply pipe that supplies the second raw material and a second pipe heater that heats the flow rate monitor,
The raw material supply system according to claim 5, wherein the second pipe heater is configured to heat the second raw material supply pipe and the flow rate monitor to at least the sublimation temperature or higher.
前記第2原料は、前記第1原料よりも蒸気圧が低い請求項1記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 1, wherein the second raw material has a lower vapor pressure than the first raw material. 更に、前記第2原料容器の二次側に希釈ガスを供給する配管を接続し、
前記キャリアガス流量と前記希釈ガスの合計の流量を一定に保ちつつ、前記第2原料容器の温度に基づき、前記第2原料を昇華させるよう構成されている請求項9記載の原料供給システム。
Furthermore, connecting piping for supplying dilution gas to the secondary side of the second raw material container,
10. The raw material supply system according to claim 9, wherein the raw material supply system is configured to sublimate the second raw material based on the temperature of the second raw material container while keeping the total flow rate of the carrier gas and the diluent gas constant.
前記第2原料容器内の前記第2原料を昇華させたガスの流量低下に応じて、前記キャリアガスの流量を増加、および、前記希釈ガスの流量を減少させるよう構成されている請求項12記載の原料供給システム。 13. The flow rate of the carrier gas is increased and the flow rate of the diluent gas is decreased in response to a decrease in the flow rate of the gas that sublimates the second raw material in the second raw material container. raw material supply system. 前記希釈ガスの流量がゼロに近づいたとき、または、前記希釈ガスの流量がゼロのときに前記第2原料容器の温度を上昇させるよう構成されている請求項12記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 12, wherein the raw material supply system is configured to increase the temperature of the second raw material container when the flow rate of the diluent gas approaches zero or when the flow rate of the diluent gas is zero. 前記第2原料容器の一部の温度を上昇させるよう構成される請求項14記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 14, configured to increase the temperature of a portion of the second raw material container. 更に、前記流量制御器の制御制限範囲を含む特性データを格納する記憶部を有するよう構成されている請求項1記載の原料供給システム。 The raw material supply system according to claim 1, further comprising a storage unit that stores characteristic data including a control limit range of the flow rate controller. 複数の原料を処理室に供給可能な原料供給システムであって、
第1原料により生成された第1前駆体ガスを流量制御器により流量制御して、前記処理室に供給可能に構成される第1ガス供給ラインと、
第2原料により生成された第2前駆体ガスを前記処理室に供給可能に構成される第2ガス供給ラインと、を有し、
前記第2前駆体ガスの流量は、前記第1ガス供給ラインに設けられる前記流量制御器の一次側圧力と前記第2ガス供給ラインから前記処理室への前記第2前駆体ガスの供給圧力との差圧に基づき決定されるよう構成されている原料供給システムを備えた処理装置。
A raw material supply system capable of supplying multiple raw materials to a processing chamber,
A first gas supply line configured to control the flow rate of a first precursor gas generated by a first raw material using a flow rate controller and supply the first precursor gas to the processing chamber;
a second gas supply line configured to be able to supply a second precursor gas generated from a second raw material to the processing chamber,
The flow rate of the second precursor gas is determined by the primary side pressure of the flow rate controller provided in the first gas supply line and the supply pressure of the second precursor gas from the second gas supply line to the processing chamber. a processing device having a feedstock supply system configured to be determined based on a differential pressure of
複数の原料を処理室に供給可能な原料供給システムであって、第1原料により生成された第1前駆体ガスを流量制御器により流量制御して、前記処理室に供給可能に構成される第1ガス供給ラインと、第2原料により生成された第2前駆体ガスを前記処理室に供給可能に構成される第2ガス供給ラインと、を有し、前記第2前駆体ガスの流量は、前記第1ガス供給ラインに設けられる前記流量制御器の一次側圧力と前記第2ガス供給ラインから前記処理室への前記第2前駆体ガスの供給圧力との差圧に基づき決定されるよう構成されている原料供給システムにより、少なくとも前記第1前駆体ガスおよび前記第2前駆体ガスを前記処理室に供給し、前記処理室に配置された基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法。 A raw material supply system capable of supplying a plurality of raw materials to a processing chamber, the first precursor gas generated from the first raw material being configured to be able to be supplied to the processing chamber by controlling the flow rate of the first precursor gas using a flow rate controller. 1 gas supply line, and a second gas supply line configured to be able to supply a second precursor gas generated from a second raw material to the processing chamber, and the flow rate of the second precursor gas is: The pressure is determined based on the pressure difference between the primary side pressure of the flow rate controller provided in the first gas supply line and the supply pressure of the second precursor gas from the second gas supply line to the processing chamber. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of supplying at least the first precursor gas and the second precursor gas to the processing chamber using a raw material supply system according to the present invention, and processing a substrate placed in the processing chamber.
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