JP3004165B2

JP3004165B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP3004165B2
Application number: JP6079541A
Authority: JP
Inventors: 光明小美野; 禎男坂本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH07263361A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処理装置にかかり、特に
液体材料を気化させて処理室内に導入するための処理ガ
ス導入系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体製造工程においては、各
種の処理ガス、キャリアガス、パージガスなどを処理室
内に導入して、半導体ウェハなどの被処理体に対して、
成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、洗浄処理
などの各種処理を施している。このようなガス成分の中
には、通常は液相状態でボンベ内に保存されている場合
があるため、使用時には適宜気相化させる必要があるも
のがある。ところで、これらのガス成分の中には、それ
ぞれの沸点に応じて、たとえば窒素ガスのように特定の
気化装置を用いずに弁を開放し圧力を変化させるだけで
容易に取り出せるものもあるが、ＴＥＯＳ（テトラエチ
ルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）のように気
化装置により１２０℃程度にまで加熱することにより始
めて気相化し使用できるものもある。

【０００３】図８にＴＥＯＳのような液体材料を気化し
て使用する処理ガス供給系を示すが、図示のように、こ
の処理ガス供給系は、液体材料収納容器１０１から取り
出された液体材料を流量制御器（ＬＭＦＣ）１０２を介
して気化装置１０３に送り、その気化装置１０３におい
て加熱して気相化するとともに、キャリアガス源１０５
から流量制御器（ＭＦＣ）１０６を介して気化装置１０
３に送られたキャリアガスにより処理室１０７の上面に
設けられた処理ガス供給口１０８に搬送するように構成
されている。

【０００４】また上記処理ガス供給系に使用される気化
装置１０３は、図９に示すように、大気圧に保持された
ハウジング１０３ａ内に伝熱特性に優れた材料、たとえ
ばチタンからなる伝熱ボール１０３ｂが充填された構造
を有している。これらの伝熱ボール１０３ｂは図示しな
い外部加熱手段により液体材料の沸点以上に加熱されて
おり、図の下方から導入された液体材料を伝熱により蒸
発気化させることができる。また図の左側からは不活性
ガスなどから成るキャリアガスが導入され、そのキャリ
アガスに蒸発気化した処理ガスが搬送され、図の右側か
ら混合ガスとして処理室に送られる。なおキャリアガス
は液体材料導入地点に到達するまでの間（プリヒート助
走距離）に十分に加熱され、気化した処理ガスと接触し
た際にガスを再液化しないように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、気化装置により液体材料を完全に気化
させて、オーバーシュートを生じさせることなく所望の
流量を確保するためには、図１０に示すように、立ち上
がり時間として約１０〜２０秒を要するので、プロセス
のスループットを向上させる上で問題であった。また外
部の加熱装置からの伝熱により間接的に伝熱ボールを加
熱し、液体材料を蒸発気化させる構造であるため、気化
効率が悪く問題であった。さらに気化効率を高めるため
にはキャリアガスにより気化ガスを搬送する必要がある
が、そのキャリアガスにより気化装置に供給される液体
材料に気泡が生じ、気化効率が低下する上、完全に気化
しなかったり再液化した液体材料がキャリアガスにより
処理室に供給されて液ダレを生じ、処理ガス供給部のシ
ャワーヘッドの目詰まりなどを生じさせるため問題とな
っていた。さらにまた図９に示すようにキャリアガスを
プリヒートするために一定の助走距離が必要であるた
め、気化装置には一定の長さおよび大きさが要求され、
必然的に大型の装置を用いらざるを得なかった。またそ
のため気化装置を処理装置から離れた位置に設置せざる
を得ず、気化装置と処理装置とを連通する処理ガス輸送
管路内にて処理ガスが再液化しないように別途加熱装置
を設ける必要があり問題となっていた。さらにキャリア
ガスを用いるため、キャリアガスの分だけ排気量の大き
な真空排気装置が必要であり問題となっていた。

【０００６】本発明は上記のような従来の液体材料の気
化装置を含む処理ガス供給系の有する問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、キャリア
ガスを用いずとも高い効率で液体材料を安定的に気化さ
せることが可能であり、また所望の流量を得るための立
ち上がり時間を短縮させプロセスのスループットを向上
させることが可能であり、さらに装置の構成を簡略・小
型化することが可能であり、したがって廉価な装置を得
ることが可能であり、さらにまた液体材料によるシャワ
ーヘッドの目詰まりなどが生じにくくメンテナンスの周
期を延長することが可能な新規かつ改良された液体材料
の気化装置を含む処理ガス供給系を備えた処理装置を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、液体材料を気化装置によ
り気化させて処理室内に導入し被処理体に対して所定の
処理を施すための処理装置に適用される気化装置を、液
体材料源に連通する液体材料入口と処理室に連通する処
理ガス出口とを備えたハウジングと、そのハウジングの
前記液体材料入口と前記処理ガス出口との連通路に収納
された多孔性の導電性発熱体とから構成することをその
特徴としている。

【０００８】また請求項２に記載の発明は、液体材料を
気化装置により気化させて処理室内に導入し被処理体に
対して所定の処理を施すための処理装置に適用される気
化装置を、液体材料源に連通する液体材料入口と処理室
に連通する処理ガス出口とを備えたハウジングと、その
ハウジングの前記液体材料入口と前記処理ガス出口との
連通路に収納された多孔性の導電性発熱体と、その導電
性発熱体に振動を伝える振動子とから構成することをそ
の特徴としている。

【０００９】また請求項３によれば、上記気化装置を処
理室の処理ガス導入部の近傍に設置することが好まし
く、さらに請求項４によれば、上記気化装置を処理室の
処理ガス導入部と一体に構成することが好ましい。また
請求項５によれば、上記気化装置と上記処理ガス導入部
との間にバイパス路を設け、気化装置により気化された
処理ガスを上記処理室の処理ガス導入部とそのバイパス
路とに選択的に流す構成を作用することが好ましい。さ
らに請求項６によれば、上記導電性発熱体をセラミック
ス材料から構成する発明が提供される。また請求項７に
よれば、その導電性発熱体の中に気化させる液体材料が
流通する流通路を形成する発明が提供される。さらにま
た２種以上のガスを混合する場合には、請求項８に記載
のように、上記気化装置の下流側に第２のガス導入口が
設け、さらにその第２のガス導入口の下流側に、管路内
に帯状部材を螺旋状に配して成る気体混合路を形成した
ことを特徴とする発明が提供される。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、液体材料入口
から気化装置内に導入されたＴＥＯＳなどの液体材料
は、従来の気化装置の伝熱体に比較して遥かに広い接触
面積を有する導電性発熱体の多数の孔部に捕捉され、そ
こで蒸発気化するので高い効率で処理ガスを得ることが
できる。また処理室内を真空排気することにより、蒸発
気化した処理ガスが処理ガス出口から所望の流量で処理
室内に導入されるのでキャリアガスを使用する必要がな
い。キャリアガスを用いないので、キャリアガス用の加
熱助走距離も不要であり、またキャリアガスのための余
分の真空排気量も不要となるので気化装置や排気装置な
どの装置類を小型化および簡素化することが可能であ
る。さらにまた本発明によれば導電性発熱体は外部加熱
手段を用いずに通電するだけで直接発熱するので、液体
材料に対する熱交換効率が高く、従来の間接的な伝熱方
法によるよりも短時間で所望の温度まで加熱することが
可能であり、したがって立ち上がり時間を短縮すること
が可能である。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明による効果の上に、振動子により導電性発
熱体の孔部、すなわち伝熱面の振動と液体材料自体の振
動を生じさせることが可能なので、伝熱面と流体の接触
面積がさらに拡大し、対流熱伝達が促進され、液体材料
の蒸発気化効率をさらに高めることが可能である。

【００１２】上述のように請求項１および請求項２に記
載の発明によれば気化装置自体を小型化することが可能
であるが、このように小型化された気化装置を請求項３
に記載の発明のように処理室の近傍に設置することによ
り、気化装置から処理室にまで処理ガスを移送する移送
管路を短縮することができるので、部品点数および設置
スペースを省略することができるとともに処理ガスの再
液化を防止することが可能である。さらに請求項４に記
載のように、シャワーヘッドなどの処理ガス導入部と気
化装置とを一体的に構成することにより、さらに移送管
路の短縮による部品点数および設置スペースの省略、処
理ガスの再液化防止の効果を促進することが可能であ
る。

【００１３】さらに請求項５に記載の発明によれば、気
化装置の処理ガス出口から処理室に送られる処理ガスを
必要に応じてバイパス路に送ることができるので、立ち
上がり時など不安定な状態の処理ガスを処理室から迂回
させることにより、より安定したプロセスを実施するこ
とが可能であり、また目詰まりなどのメンテナンスが必
要な悪影響を予め回避することが可能である。また不安
定な状態の処理ガスをバイパス路を介して排気する作業
を、ウェハの搬入搬送時に行うことにより、処理のスル
ープットを向上させることができる。

【００１４】また請求項６に記載の発明のように、導電
性セラミックス材料から導電性発熱体を構成することに
より、気化装置を容易に製造することが可能であるとと
もに、セラミックス材料は耐久性に優れているため、装
置のメンテナンス周期および耐用年数を延ばすことが可
能である。

【００１５】さらにまた請求項７に記載の発明のよう
に、導電性発熱体の内部に液体材料が流通する流通経路
を設けることにより、液体材料の蒸発気化効率をさらに
高めることが可能となる。

【００１６】またＴＥＯＳと酸素などのように複数のガ
スを混合して用いる場合には、気化装置の下流側に第２
のガス導入口を設け、さらに気体混合路内において螺旋
状に配された帯状部材に沿って回転させながら進めるこ
とにより複数のガスの混合を促進させ、より安定した動
作を確保することが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
いて構成された処理装置をＴＥＯＳガスによる成膜処理
のためのプラズマＣＶＤ装置に適応した一実施例に即し
て詳細に説明する。

【００１８】このプラズマＣＶＤ装置１は、図１に示す
ように、導電性材料の表面に絶縁処理を施した材料、た
とえばアルマイト処理されたアルミニウムなどにより円
筒あるいは矩形状に成形された処理室１０を有してお
り、この処理室１０内に、被処理体、たとえば半導体ウ
ェハＷを載置保持するための載置台１２が設置されてい
る。この載置台１２はたとえばアルミニウムなどの導電
性材料からなり、絶縁材１４を介して処理室１０の壁部
から絶縁状態に保持されている。またこの載置台１２の
内部には温度調整用ヒータ１６が設置されている。この
温度調整用ヒータ１６は熱電導率および耐熱性に優れた
抵抗発熱体から構成され、電力源１８より所望の電力を
印加することにより発熱し、上記載置台１２に載置され
た被処理体を所望の温度、たとえば３００℃の成膜温度
にまで加熱することが可能である。また図示の例はコー
ルドウォール型の処理室を示しているが、必要な場合に
は処理室１０をホットウォール形に構成し、処理室１０
内におけるガスの凝集吸着を防止し、処理の効率化を図
ることができる。

【００１９】上記載置台１２の上面は凸状に形成され、
その中央上面には半導体ウェハＷを吸着保持するための
静電チャック２０がウェハＷと略同径大、好ましくはウ
ェハＷの径より若干小さい径で設けられている。この静
電チャック２０は２枚のポリベンズイミダゾール樹脂製
フィルム２０ａ、２０ｂの間に銅箔などの導電膜２０ｃ
を挟持した静電チャックシートから構成されている。な
おポリベンズイミダゾール樹脂の熱膨張率はアルミニウ
ム製の載置台の線膨張率と略同一であるため、加熱処理
時にも剥離等の事態を回避することが可能である。この
ように構成された上記静電チャック２０の導電膜２０ｃ
には可変直流高圧電源２２から高電圧を印加することに
より上記フィルム上面２０ａに被処理体である半導体ウ
ェハＷをクーロン力により吸引保持することができるよ
うに構成されている。

【００２０】さらに上記載置台１２の上面中央凸部の周
囲には、上記静電チャック２０に載置された半導体ウェ
ハＷの外周を囲むように環状のフォーカスリング２４が
載置されている。このフォーカスリング２４は反応性イ
オンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、反応性イオ
ンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果的に入射せしめる
ように作用するものである。

【００２１】またアルミニウムなどの導電性材料からな
る上記載置台１２には、図示しない給電棒によりマッチ
ング用コンデンサ２６を介して高周波電源２８が接続さ
れており、処理時には所定の高周波１３．５６ＭＨｚあ
るいは４０．６８ＭＨｚの高周波電力を印加することに
より下部電極として作用させることが可能であり、後述
する上部電極との間に反応性プラズマを形成し、被処理
体に成膜処理などの処理を施すことが可能なように構成
されている。

【００２２】一方、上記処理室１０内には、上記載置台
１２と対向するように上部電極３０が設けられている。
この上部電極３０は、処理ガス導入経路を兼用するもの
で、たとえばアルミニウムなどの導電部材により一体成
形された中空円盤状をなし、上記載置台１２に対する対
向面には多数の小孔３０ａが形成され、後述する処理ガ
ス供給系から供給された処理ガスを処理室１０内に均等
に分散させることできるように構成されている。また上
部電極３０には図示しない温調用ヒータが内設されてお
り、このヒータに電源３２より所定の電力を印加するこ
とにより、上部電極自体を所望の温度、たとえば１５０
℃に加熱することにより、この上部電極３０を介して導
入される処理ガスの凝集を防止することが可能なように
構成されている。

【００２３】次に図１および図２を参照しながら本発明
に基づいて構成された気化装置（ＶＡＰＯ）３２を含む
処理ガス供給系について説明する。

【００２４】液体材料、たとえばＴＥＯＳは通常は液体
収納容器３４に収納されており、処理時には流量制御器
（ＬＭＦＣ）３６を介して本発明に基づいて構成された
気化装置３２に必要流量が送られる。上記気化装置３２
は、図２に示すように、液体材料入口３８と処理ガス出
口４０とを備えたハウジング４２内に多孔性の導電性発
熱体４４が収納される構造を有している。この多孔性の
導電性発熱体４４は、たとえばカーボンなどの導電性材
料を混入して焼結したセラミックから構成することが可
能であり、これにより加工性が良好で、耐熱性、耐薬品
性に富む気化装置を製造することができる。そしてこの
多孔性の導電性発熱体４４は、電源４６より電力を供給
することにより抵抗発熱体として所望の温度、たとえば
１５０℃にまで昇温する。またこの発熱体４４を上下方
向から挟持するように振動子４８が配置される。この振
動子４８として、たとえば超音波振動子を使用すること
ができるが、発熱体４４およびその孔部に捕捉された液
体材料に振動を伝達することが可能であれば、いかなる
構造の振動子を上記発熱体４４に対していかなる位置に
配置することも可能である。たとえば図２に示す気化装
置は、図の左側から液体材料を導入し、図の右側から蒸
発気化した処理ガスを排出する構成を示しているが、図
１に示すように、図の上部から液体材料を導入し、図の
下部から蒸発気化した処理ガスを排出する構成を取るこ
とも自由であり、いずれの構成を採用しても本発明の優
れた効果を享受することが可能である。

【００２５】このように気化装置３２を構成することに
より、液体収納容器３４からＬＭＦＣ３６を介して液体
材料入口３８に供給されたＴＥＯＳなどの液体材料は多
孔質発熱体４４の多数の孔部に入り込み捕捉され、所定
の温度にまで加熱された発熱体４４からの熱伝達により
加熱され蒸発気化する。その際本発明によれば、従来の
装置に比較して液体材料と発熱体との接触面が飛躍的に
広がるので、高い効率で液体材料を蒸発気化させること
可能である。

【００２６】さらにまた本発明によれば、振動子４８か
ら超音波振動が、発熱体４４およびその孔部に捕捉され
た液体材料とに振動が伝達され、伝熱面振動および流体
振動が生じ、発熱体４４の孔部の伝熱面と液体材料との
境界層、すなわち熱抵抗層が薄膜化され、その結果対流
熱伝達が促進されるので、液体材料の蒸発気化効率をさ
らに向上させることが可能である。

【００２７】このようにして液体材料を蒸発気化させる
ことにより得られた処理ガスは、処理室１０内を真空引
きして、処理ガス出口４０側を減圧することにより、キ
ャリアガスを使用せずに、処理ガス出口４０側から容易
に取り出し、処理室１０の上部電極３０に供給すること
が可能である。

【００２８】さらにまた、本発明によれば、図１に示す
ように、気化装置３２の処理ガス出口４０と上部電極３
０とを結ぶ連通路には上流側から下流側に向けてバイパ
ス路５０およびストップバルブ５２が順次設けられてい
る。そしてこのバイパス路５０はバイパス弁５４を介し
て図示しない除害装置に接続されており、不要なガスを
除害後、大気中に排気することが可能なように構成され
ている。さらに上記連通路にはセンサ５６が接続されて
おり、液体材料が気化装置３２により完全に蒸発気化さ
れたかどうか、あるいは２種以上のガスを混合する場合
には、それらのガスが適正な割合で混合されているかを
監視し、監視信号を適宜制御器５８に送るように構成さ
れている。

【００２９】かかる構成により、立ち上がり時などにＴ
ＥＯＳなどの液体材料の気化が十分に行われないような
場合、あるいは２種以上のガスを使用するがそれらのガ
スが適正な割合で混合されていないような場合には、セ
ンサ５６からの信号を制御器５８は受け、その信号に応
じて、バイパス路５０のバイパス弁５４およびストップ
バルブ５２にそれぞれ指令を送り、ストップバルブ５２
を閉止してバイパス弁５４を開放することにより、処理
には不適切なガスをバイパス路５０から排気することが
可能である。そしてセンサ５６からの信号が適正値を示
す場合に、バイパス路５０のバイパス弁５４を閉止し、
ストップバルブ５２を開放することにより最適な処理ガ
スを処理室１０内に導入することが可能である。

【００３０】なお上記載置台１２の下部周辺には排気経
路６０が接続されており、処理室１０内を図示しない排
気ポンプなどにより排気することが可能なように構成さ
れている。さらにまた、上記処理室１０の側部には被処
理体搬入出口６２が設けられ、この搬入出口６２が図示
しない駆動機構により自動開閉するゲートバルブ６４を
介してロードロック室６６に連通している。このロード
ロック室６６内には被処理体であるウェハＷを一枚づつ
処理室１０内に搬入出することが可能なハンドリングア
ームなどの搬送機構６８が設けられている。

【００３１】以上のように本発明に基づいて構成された
気化装置を含む処理ガス供給経路を備えたプラズマＣＶ
Ｄ装置は構成されている。

【００３２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まずロードロック室６６内を外
部（大気）と隔離した状態でゲートバルブ６４を開放
し、そのロードロック室６６から被処理体である半導体
ウェハＷを所定の圧力、たとえば１×１０^-4〜数Ｔｏｒ
ｒ程度に減圧された処理室１０内に搬入して、載置台１
２上の静電チャック２０に載置する。ついで、載置台１
２に内装される加熱装置１６の発熱量を制御してウェハ
Ｗを所望の成膜温度、たとえば３００℃にまで加熱す
る。

【００３３】このようにして処理室１０内の準備を整え
る間に、ＴＥＯＳなどの液体材料を流量制御器３６を介
して気化装置３２に送る。気化装置３２においては、多
孔性発熱体４４が所定の温度、たとえば１５０℃に加熱
されており、その孔部に捕捉された液体材料を速やかに
蒸発気化させていく。その際、振動子４８により超音波
振動を発熱体４４および液体材料に加えることにより、
液体材料の蒸発が促進される。このようにして蒸発気化
した液体材料は、キャリアガスを用いずとも、減圧され
た方向に、すなわち処理室１０内の方向に必要十分な流
量で供給される。その際、ガスが十分に気化されている
かどうか、あるいは適正に混合されているかどうかがセ
ンサ５６により監視され、ガスが不適切な場合にはバイ
パス路５０から排気され処理室１０内には供給されな
い。このようにして、気化装置３２により蒸発気化され
たＴＥＯＳガスなどの処理ガスは、処理室１０の処理ガ
ス供給部を兼ねる上部電極３０を介して処理室１０内に
導入される。なお処理室にウェハＷを搬入搬出する間
に、バイパス路５０から不適切な処理ガスを排気する上
記処理を行うことによりスループットを向上させること
ができる。

【００３４】ついで、下部電極を兼ねる載置台１２に高
周波電源２８より所定の高周波電力が印加され、処理室
内に反応性プラズマが生起され、プラズマ中の活性種が
ウェハＷの処理面に到達し、たとえばＰ−ＴＥＯＳ（プ
ラズマ−テトラエチルオルソシリケート）膜が成膜す
る。そして必要な厚みの成膜が完了した時点で、高周波
電源２８の出力を停止し、一連の処理を終了する。

【００３５】次に本実施例の効果について説明する。以
上説明したように、本発明によれば、気化装置３２に導
入されたＴＥＯＳなどの液体材料は気化装置３２の多孔
性発熱体４４の孔部に捕捉されるので、従来の装置より
も遥かに広い面積で伝熱面に接触し加熱されるので高い
効率で気化される。また振動子４８により超音波振動を
発熱体４４および液体材料に加えることにより、伝熱面
振動と流体振動を引き起こし、液体材料と伝熱面との境
界層、すなわち熱抵抗層を薄膜化することができるの
で、液体材料の蒸発気化効率をさらに促進することが可
能である。その結果、プロセスのスループットを向上さ
せることができる。またこのようにして、蒸発気化した
液体材料は、減圧方向、すなわち処理室方向に流れてい
くので、従来の装置のようにキャリアガスを用いる必要
が無くなる。したがってキャリアガスを使用する場合に
問題となっていた気泡の発生や、気化装置の大型化、真
空排気量の増大といったような問題を回避できるととも
に、気化装置の小型化が図れるので処理室１０と隣接し
てあるいは一体的に構成することが可能となり、気化装
置３２と処理室１０とを結ぶ処理ガス供給路の加熱など
も不要となるので、さらに装置の簡略化、低コスト化を
図ることができる。さらにまた、不適切なガス成分はバ
イパス路５０を介して排気することができるので、プロ
セスの安定化を図ることができる。

【００３６】次に本発明に基づいて構成された気化装置
を含む処理ガス供給系の他の実施例について、図３〜図
７を参照しながら説明する。

【００３７】まず図３に示す実施例では気化装置３２’
は処理室１０’の上部電極３０’と一体化されており、
さらに装置の簡略化、低コスト化が図られている。なお
この実施例においても、装置の各構成要素の基本的機能
は変わらないので、同じ機能を有する部材には同じ参照
番号を付することにより詳細な説明は省略することにす
る。

【００３８】図示のようにこの実施例では、上部電極３
０’の上方に中間室７０を介して気化装置３２’が一体
的に構成されている。この気化装置３２’のハウジング
４２’の処理ガス出口側は多数の孔７２が穿孔された多
孔板７４として構成されており、蒸発気化された処理ガ
スの取り出しを容易に行うことができるように構成され
ている。また上記中間室７０には第２のガス、たとえば
酸素ガスや不活性ガスなどを導入するためのガス導入口
７６が取り付けられるとともに、その対向側にはバイパ
ス路５０’が形成され、不適当なガスを排気できるよう
に構成されている。なお図示の例では、説明の便宜のた
めに、ストップ弁やバイパス弁などのバイパス路５０’
と処理室側通路とを選択的に連通させる機構は省略して
示しているが、必要に応じてかかる機構を設置すること
も可能である。さらに上記中間室７０の下方には多数の
孔７８ａ、７８ｂ、７８ｃが穿孔された多孔板８０ａ、
８０ｂ、８０ｃが複数枚、間隔を空けて配列され、処理
ガスを効率的に拡散させることができるように構成され
ている。

【００３９】次に図４および図５を参照しながら、本発
明に基づいて構成された気化装置３２”に適用可能な多
孔性発熱体４４”のさらに別の実施例について説明す
る。なおこの実施例においても、装置の各構成要素の基
本的機能は変わらないので、同じ機能を有する部材には
同じ参照番号を付することにより詳細な説明は省略する
ことにする。なお図４は同実施例の略断面図であり、図
５は同実施例の多孔性発熱体４４”部分の概略的な見取
図である。

【００４０】図示のようにこの実施例では、多孔性発熱
体４４”の内部に液体流通路８２が形成されている。こ
の液体流通路８２は、中央通路８２ａとそこから周囲に
放射線状に延びる分岐通路８２ｂとから構成されてい
る。このように多孔性発熱体４４”の内部に液体流通路
を巡らすことにことにより、液体材料を多孔性発熱体４
４”の全体に満遍なく供給することが可能となり、さら
に蒸発気化効率を高めることが可能となる。

【００４１】図６には、複数のガス成分を混合して用い
る場合に使用可能な実施例の略断面図が示されている。
図示のように気化装置３８”’の下流側には、たとえば
酸素ガスや不活性ガスなどの第２のガス成分を供給可能
な第２のガス供給口８４が設けられており、さらにその
下流にはガス混合用管路８６が設置され、その下流側に
バイパス弁５４”’を有するバイパス路５０”’および
ストップバルブ５２”’が設置されている。上記ガス混
合用管路８６の内部には帯状部材８８を螺旋状にひねっ
て構成した螺旋状通路９０が形成されており、この螺旋
状通路９０を第１および第２のガス成分が流通する間
に、２つのガス成分が十分に混合され、バイパス路５
０”’と処理室側通路との分岐点に到達するように構成
されている。このように適当なガス混合用管路を用いる
ことにより、複数のガス成分を混合して使用する場合で
あっても、短い管路で最適に混合して処理室に導くこと
が可能である。なお、必要な場合には、上記ガス混合用
管路を加熱し、ガスの凝集を防止する構成とすることも
もちろん可能である。

【００４２】以上本発明の好適な一実施例について、液
体材料であるＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケー
ト）を蒸発気化させ、その気化ガスを用いてプラズマＣ
ＶＤ装置よりＰ−ＴＥＯＳ膜を成膜する場合を例に挙げ
て説明を行ったが、本発明はかかる例に限定されない。
たとえば本発明に基づいて構成された気化装置より蒸発
気化させて使用可能な処理ガスは、ＴＥＯＳ以外にも、
Ｓｉ系材料としては、トリクロルシラン（ＳｉＨＣ
ｌ₃）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）、Ｔａ系材料として
は、ペンタエトキシタンタル（ＰＥＯＴａ：Ｔａ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₅）、ペンタメトキシタンタル（ＰＭＯＴａ：Ｔ
ａ（ＯＣＨ₃）₅）、Ｔｉ系材料としては、テトラソプロ
ポキシチタン（Ｔｉ（ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄）、テトラジメ
チルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ：Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）
₄）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ：
Ｔｉ（Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）₄）、四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ₄）、Ｃｕ系材料としては、Ｃｕ（ＨＦＡ）₂、Ｃｕ
（ＤＰＭ）₂、強誘電体薄膜形成材料としては、Ｂａ
（ＤＰＭ）₂／ＴＨＦ、Ｓｒ（ＤＰＭ）₂／ＴＨＦがあ
り、さらにその他の材料としては、水（Ｈ₂Ｏ）、エタ
ノール（Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ：
Ｃ₄Ｈ₈Ｏ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭ
ＡＨ：（ＣＨ₃）₂ＡｌＨ）などがある。

【００４３】また上記実施例においては、枚葉式のプラ
ズマＣＶＤ装置を例に挙げて説明を行ったが、本発明は
これ以外にも、熱ＣＶＤ装置、エッチング装置、アッシ
ング装置、洗浄装置など液体材料を気化させて処理ガス
を生成する各種処理装置に使用することが可能である。

【００４４】たとえば図７に示すバッチ処理式の横型プ
ラズマＣＶＤ装置を例に挙げて本発明のさらに別の実施
例について簡単に説明すると、このＣＶＤ装置２００
は、排気口２１０と処理ガス供給部２１２を備えた略円
筒状の処理室２１４と、その処理室２１４内に複数枚の
ウェハを載置可能なウェハボート２１６と、この処理室
２１４の周囲に配置されて処理室２１４内を所望の温度
にまで加熱するための加熱手段２１８とから主に構成さ
れている。

【００４５】そして上記処理ガス供給部２１２には液体
収納容器２１５と、流量制御器２１７と、気化装置２１
９とから主に構成される処理ガス供給系が接続されてい
る。この気化装置２１９は上述の実施例で説明したもの
と同様に、ハウジング２２０と、そのハウジング内に収
容された多孔性の導電性発熱体２２２と、その導電性発
熱体２２２に電圧を供給するための電源２２４と、その
導電性発熱体２２２を挟持するように配置された振動子
２２６とから構成され、発熱体の孔部に捕捉された液体
材料を所定の温度に加熱し、蒸発気化させることができ
るように構成されている。さらに気化装置２１９の下流
側には選択的に処理ガス供給路に連通するバイパス路２
２６が設けられており、蒸発気化された処理ガスのうち
不適切なものを排気することが可能なように構成されて
いる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、気化装置に導入されたＴＥＯＳなどの液
体材料は気化装置の多孔性発熱体の孔部に捕捉されるの
で、従来の装置よりも遥かに広い面積で伝熱面に接触し
加熱されるので高い効率で気化される。その結果、プロ
セスのスループットを向上させることができる。またこ
のようにして、蒸発気化した液体材料は、減圧方向、す
なわち処理室方向に流れていくので、従来の装置のよう
にキャリアガスを用いる必要が無くなる。したがってキ
ャリアガスを使用する場合に問題となっていた気泡の発
生や、気化装置の大型化、真空排気量の増大といったよ
うな問題を回避できるとともに、気化装置の小型化を図
ることができる。

【００４７】さらに請求項２に記載の発明のように、振
動子により超音波振動を発熱体および液体材料に加える
ことにより、伝熱面振動と流体振動を引き起こし、液体
材料と伝熱面との境界層、すなわち熱抵抗層を薄膜化す
ることができるので、液体材料の蒸発気化効率をさらに
促進し、プロセスのスループットをより一層向上させる
ことができる。

【００４８】上述のように請求項１および請求項２に記
載の発明によれば気化装置自体を小型化することが可能
であるが、このように小型化された気化装置を請求項３
に記載の発明のように処理室の近傍に設置したり、ある
いは請求項４に記載の発明のように、処理ガス導入部と
一体に設置することにより、気化装置から処理室まで処
理ガスを移送する移送管路を短縮することができるの
で、部品点数および設置スペースを省略することができ
るとともに処理ガスの再液化を防止することが可能であ
る。

【００４９】さらに請求項５に記載の発明によれば、気
化装置の処理ガス出口から処理室に送られる処理ガスを
必要に応じてバイパス路に送ることができるので、立ち
上がり時など不安定な状態の処理ガスを処理室から迂回
させることにより、より安定したプロセスを実施するこ
とが可能であり、また目詰まりなどのメンテナンスが必
要な悪影響を予め回避することが可能である。また不安
定な状態の処理ガスをバイパス路を介して排気する作業
を、ウェハの搬入搬送時に行うことにより、処理のスル
ープットを向上させることができる。

【００５０】また請求項６に記載の発明のように、導電
性セラミックス材料から導電性発熱体を構成することに
より、気化装置を容易に構成することが可能であるとと
もに、セラミックス材料は耐久性に優れているため、装
置のメンテナンス周期および耐用年数を延ばすことが可
能である。

【００５１】さらにまた請求項７に記載の発明のよう
に、導電性発熱体の内部に液体材料が流通する流通経路
を設けることにより、液体材料の蒸発気化効率をさらに
高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された処理装置の一実施
例の概略的な断面図である。

【図２】本発明に基づいて構成された処理装置に適用可
能な気化装置の一実施例の概略的な断面図である。

【図３】本発明に基づいて構成された処理装置に適用可
能な気化装置の別な実施例の概略的な断面図である。

【図４】本発明に基づいて構成された処理装置に適用可
能な気化装置のさらに別な実施例の概略的な断面図であ
る。

【図５】図４に示す気化装置の発熱体部分の概略的な見
取図である。

【図６】本発明に基づいて構成された処理装置に適用可
能な複数のガスを混合するための混合用管路部分の拡大
断面図である。

【図７】本発明に基づいて構成された処理装置のさらに
別な実施例の概略的な断面図である。

【図８】従来の処理ガス供給系を備えた処理装置の概略
図である。

【図９】従来の処理ガス供給系に設置される気化装置の
概略図である。

【図１０】従来の処理ガス供給系の立ち上がり時の流量
と時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１プラズマＣＶＤ装置１０処理室１２載置台３２気化装置３４液体収納容器３６流量制御器（ＬＭＦＣ）３８液体材料入口４０処理ガス出口４２ハウジング４４多孔性発熱体４６電源４８振動子５０バイパス路５２ストップバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/44 H01L 21/304 341 H01L 21/3065

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体材料を気化装置により気化させて処
理室内に導入し被処理体に対して所定の処理を施すため
の処理装置において、前記気化装置が、液体材料源に連通する液体材料入口と
前記処理室に連通する処理ガス出口とを備えたハウジン
グと、そのハウジングの前記液体材料入口と前記処理ガ
ス出口との連通路に収納された多孔性の導電性発熱体と
から成ることを特徴とする、処理装置。
【請求項２】液体材料を気化装置により気化させて処
理室内に導入し被処理体に対して所定の処理を施すため
の処理装置において、前記気化装置が、液体材料源に連通する液体材料入口と
前記処理室に連通する処理ガス出口とを備えたハウジン
グと、そのハウジングの前記液体材料入口と前記処理ガ
ス出口との連通路に収納された多孔性の導電性発熱体
と、その導電性発熱体に振動を伝える振動子とから成る
ことを特徴とする、処理装置。
【請求項３】前記気化装置が前記処理室の処理ガス導
入部の近傍に設置されていることを特徴とする、請求項
１または請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】前記気化装置が前記処理室の処理ガス導
入部と一体に構成されていることを特徴とする、請求項
１または請求項２に記載の処理装置。
【請求項５】前記気化装置と前記処理ガス導入部との
間にバイパス路を設け、前記気化装置の出口が前記処理
室の処理ガス導入部と前記バイパス路とが選択的に連通
可能であることを特徴とする、請求項１、２、３または
４のいずれかに記載の処理装置。
【請求項６】前記導電性発熱体がセラミックス材料で
あることを特徴とする、請求項１、２、３、４または５
のいずれかに記載の処理装置。
【請求項７】前記導電性発熱体の中に前記液体材料が
流通する流通路が形成されていることを特徴とする、請
求項１、２、３、４、５または６のいずれかに記載の処
理装置。
【請求項８】前記気化装置の下流側に第２のガス導入
口が設けられ、さらにその第２のガス導入口の下流側
に、管路内に帯状部材を螺旋状に配して成る気体混合路
が形成されていることを特徴とする、請求項１、２、
３、４、５、６まはた７のいずれかに記載の処理装置。