JP6907406B2 - Manufacturing method of vaporizer, substrate processing equipment and semiconductor equipment - Google Patents

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Description

本発明は、気化器、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a vaporizer, a substrate processing device, and a semiconductor device.

絶縁物塗布法や化学気相成長法などにより形成された膜から更に緻密な膜を得る方法として、改質ガスを膜に供給することにより膜を改質することが行われる。例えば特許文献1に開示された技術のように、絶縁材料の膜から更に緻密なSiO膜等の酸化膜を得る方法として、過酸化水素(H22)を含むガスを絶縁材料の膜に供給してその膜を改質することが知られている。As a method of obtaining a more dense film from a film formed by an insulator coating method, a chemical vapor deposition method, or the like, the film is reformed by supplying a reforming gas to the film. For example, as in the technique disclosed in Patent Document 1, as a method of obtaining a more dense oxide film such as a SiO film from a film of an insulating material , a gas containing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is applied to the film of the insulating material. It is known to feed and modify the membrane.

国際公開第2013/077321号International Publication No. 2013/077321

22を含むガスのような所望の処理ガスを生成する手法の一つとして、液体原料を気化器により気化させて所望のガスを得ることが考えられる。しかし従来の気化器では、気化器内に導入された液体原料の温度を精密に管理したり制御したりすることが困難であった。As one of the methods for producing a desired processing gas such as a gas containing H 2 O 2 , it is conceivable to vaporize the liquid raw material with a vaporizer to obtain a desired gas. However, with the conventional vaporizer, it is difficult to precisely control or control the temperature of the liquid raw material introduced into the vaporizer.

本発明の一態様によれば、液体原料を供給する液体原料供給部と、前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、前記気化容器を加熱する第1ヒータと、前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、を備える気化器が提供される。 According to one aspect of the present invention, the liquid raw material supply unit for supplying the liquid raw material, the vaporization container constituting the vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized internally, and the vaporization container are provided. A vaporizer including a first heater for heating and a heat insulating member provided so as to block the heat released from the first heater from the liquid raw material supply unit is provided.

本発明によれば、液体原料を気化させる気化器において、気化器内に導入された液体原料の温度を精密に管理したり制御したりすることができる。 According to the present invention, in a vaporizer that vaporizes a liquid raw material, the temperature of the liquid raw material introduced into the vaporizer can be precisely controlled or controlled.

一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の構成を示す縦断面概略図である。It is a vertical cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the processing furnace provided in the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る基板処理装置が備える気化器の概略を示す縦断面構造図である。It is a vertical cross-sectional structure diagram which shows the outline of the vaporizer provided in the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment. (A)は、本実施形態における気化器の概略を示す縦断面構成図であって、(B)は、(A)に示されている気化器の間隙の模式図である。(A) is a vertical cross-sectional configuration diagram showing an outline of a vaporizer in the present embodiment, and (B) is a schematic view of a gap of the vaporizer shown in (A). (A)は、1.0mmの平行平板間を流れるガスの温度の計算結果を示す図であって、(B)は、0.8mmの平行平板間を流れるガスの温度の計算結果を示す図である。(A) is a diagram showing the calculation result of the temperature of the gas flowing between the parallel plates of 1.0 mm, and (B) is a diagram showing the calculation result of the temperature of the gas flowing between the parallel plates of 0.8 mm. Is. 水蒸気を25slmで間隙に流した場合の圧力上昇量の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the pressure rise amount at the time of flowing water vapor in a gap at 25 slm. 一実施形態に係る基板処理装置が備えるコントローラの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the controller included in the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る基板処理工程に対する事前処理工程を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the pre-processing process with respect to the substrate processing process which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。It is a flow figure which shows the substrate processing process which concerns on one Embodiment. 第2の実施形態に係る気化器の概略を示す縦断面構造図である。It is a vertical cross-sectional structure view which shows the outline of the vaporizer which concerns on 2nd Embodiment. (A)は、本実施例に係る気化器の概略を示す縦断面構造図であって、(B)は、比較例に係る気化器の概略を示す縦断面構造図である。(A) is a vertical cross-sectional structure diagram showing the outline of the vaporizer according to the present embodiment, and (B) is a vertical cross-sectional structure diagram showing the outline of the vaporizer according to the comparative example.

<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照してより詳細に説明する。
<One Embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

(1)基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置10の構成例について、図1及び図2を用いて説明する。本基板処理装置10は、過酸化水素(H22)を含有する液体原料、すなわち過酸化水素水を気化させて生成される処理ガス用いて基板を処理する装置である。例えばシリコン等からなる基板としてのウエハ200を処理する装置である。本基板処理装置10は、微細構造である凹凸構造(空隙)を有するウエハ200に対する処理に用いる場合に好適である。本実施形態では、微細構造の溝にシリコン含有膜であるポリシラザン(SiH2NH)の膜が充填されており、当該ポリシラザン膜を処理ガスにより処理することによりSiO膜を形成する。
(1) Configuration of Substrate Processing Device First, a configuration example of the substrate processing device 10 that implements the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The substrate processing apparatus 10 is an apparatus for processing a substrate using a liquid raw material containing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), that is, a processing gas generated by vaporizing a hydrogen peroxide solution. For example, it is an apparatus for processing a wafer 200 as a substrate made of silicon or the like. The substrate processing apparatus 10 is suitable for processing a wafer 200 having a concavo-convex structure (void) which is a fine structure. In the present embodiment, the groove of the microstructure is filled with a film of polysilazane (SiH 2 NH) which is a silicon-containing film, and the SiO film is formed by treating the polysilazane film with a processing gas.

なお、本実施形態においては、H22を気化もしくはミスト化したもの(すなわち気体状態のH22)をH22ガスと呼び、少なくともH22ガスを含むガスを処理ガスと呼び、H22を含む液体状態の水溶液を過酸化水素水又は液体原料と呼ぶ。In the present embodiment, as the vaporized or atomized with H 2 O 2 (i.e., of H 2 O 2 gas state) is referred to as H 2 O 2 gas, the process gas containing at least H 2 O 2 gas Gas A liquid aqueous solution containing H 2 O 2 is called a hydrogen peroxide solution or a liquid raw material.

(処理容器)
図1に示すように、基板処理装置10を構成する処理炉202は処理容器(反応管)203を備えている。処理容器203は、下端が開口した円筒形状に形成されている。処理容器203の筒中空部には処理室201が形成され、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。
(Processing container)
As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 constituting the substrate processing apparatus 10 includes a processing container (reaction tube) 203. The processing container 203 is formed in a cylindrical shape with an open lower end. A processing chamber 201 is formed in the hollow portion of the processing container 203, and the wafer 200 as a substrate can be accommodated in a horizontal posture and vertically arranged in multiple stages by a boat 217 described later.

処理容器203の下部には、処理容器203の下端開口(炉口)を気密に封止(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、処理容器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。基板の処理空間となる処理室201は、処理容器203とシールキャップ219で構成される。 At the lower part of the processing container 203, a seal cap 219 is provided as a furnace palate body capable of airtightly sealing (closing) the lower end opening (furnace mouth) of the processing container 203. The seal cap 219 is configured to come into contact with the lower end of the processing container 203 from the lower side in the vertical direction. The processing chamber 201, which is the processing space for the substrate, is composed of the processing container 203 and the seal cap 219.

(基板保持部)
基板保持部としてのボート217は、複数枚のウエハ200を多段に保持できるように構成されている。ボート217は、底板217bと天板217cとの間に架設された複数本の支柱217aを備えている。複数枚のウエハ200は、支柱217aに水平姿勢で整列されて管軸方向に多段に保持される。
(Board holding part)
The boat 217 as a substrate holding portion is configured to hold a plurality of wafers 200 in multiple stages. The boat 217 includes a plurality of columns 217a erected between the bottom plate 217b and the top plate 217c. The plurality of wafers 200 are aligned horizontally on the support column 217a and held in multiple stages in the tube axis direction.

ボート217の下部には断熱体218が設けられており、第1の加熱部207からの熱がシールキャップ219側へ伝わりにくくなるように構成されている。 A heat insulating body 218 is provided in the lower part of the boat 217 so that the heat from the first heating portion 207 is less likely to be transferred to the seal cap 219 side.

(昇降部)
処理容器203の下方には、ボート217を昇降させる昇降部としてのボートエレベータが設けられている。ボートエレベータには、ボートエレベータによりボート217が上昇された際に炉口を封止するシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219の処理室201と反対側には、ボート217を回転させるボート回転機構267が設けられている。
(Elevating part)
Below the processing container 203, a boat elevator is provided as an elevating part for raising and lowering the boat 217. The boat elevator is provided with a seal cap 219 that seals the hearth when the boat 217 is lifted by the boat elevator. A boat rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201.

(第1の加熱部)
処理容器203の外側には、処理容器203の側壁面を囲う同心円状に、処理容器203内のウエハ200を加熱する第1の加熱部207が設けられている。第1の加熱部207は、ヒータベース206により支持されて設けられている。図2に示すように、第1の加熱部207は第1〜第4のヒータユニット207a〜207dを備えている。処理容器203内には、加熱部としての第1〜第4のヒータユニット207a〜207d毎に、ウエハ200又は周辺温度を検出する温度検出器として、例えば熱電対等の第1〜第4の温度センサ263a〜263dが、処理容器203とボート217との間にそれぞれ設けられている。
(1st heating part)
On the outside of the processing container 203, a first heating unit 207 for heating the wafer 200 in the processing container 203 is provided concentrically surrounding the side wall surface of the processing container 203. The first heating unit 207 is provided by being supported by the heater base 206. As shown in FIG. 2, the first heating unit 207 includes first to fourth heater units 207a to 207d. In the processing container 203, as a temperature detector for detecting the wafer 200 or the ambient temperature for each of the first to fourth heater units 207a to 207d as a heating unit, for example, a first to fourth temperature sensor such as a thermoelectric pair. 263a to 263d are provided between the processing container 203 and the boat 217, respectively.

第1の加熱部207、第1〜第4の温度センサ263a〜263dには、それぞれ、後述するコントローラ121が電気的に接続されている。また、第1〜第4のヒータユニット207a〜207dのそれぞれの温度を検出する温度検出器として、熱電対で構成される第1の外部温度センサ264a,第2の外部温度センサ264b,第3の外部温度センサ264c,第4の外部温度センサ264dがそれぞれ設けられていてもよい。第1〜第4の外部温度センサ264a〜264dはそれぞれコントローラ121に接続されている。 A controller 121, which will be described later, is electrically connected to the first heating unit 207 and the first to fourth temperature sensors 263a to 263d, respectively. Further, as temperature detectors for detecting the temperatures of the first to fourth heater units 207a to 207d, a first external temperature sensor 264a composed of a thermocouple, a second external temperature sensor 264b, and a third An external temperature sensor 264c and a fourth external temperature sensor 264d may be provided, respectively. The first to fourth external temperature sensors 264a to 264d are connected to the controller 121, respectively.

(ガス供給部(ガス供給系))
図1、図2に示すように、処理容器203と第1の加熱部207との間には、処理容器203の外壁の側部に沿って、処理ガス供給ノズル501aと酸素含有ガス供給ノズル502aが設けられている。処理ガス供給ノズル501aと酸素含有ガス供給ノズル502aの先端(下流端)は、それぞれ処理容器203の頂部から処理容器203の内部に気密に挿入されている。処理容器203の内部に位置する処理ガス供給ノズル501aと酸素含有ガス供給ノズル502aの先端には、それぞれ供給孔501bと供給孔502bが設けられている。
(Gas supply unit (gas supply system))
As shown in FIGS. 1 and 2, between the processing container 203 and the first heating unit 207, the processing gas supply nozzle 501a and the oxygen-containing gas supply nozzle 502a are located along the side portion of the outer wall of the processing container 203. Is provided. The tips (downstream ends) of the processing gas supply nozzle 501a and the oxygen-containing gas supply nozzle 502a are airtightly inserted into the processing container 203 from the top of the processing container 203, respectively. A supply hole 501b and a supply hole 502b are provided at the tips of the processing gas supply nozzle 501a and the oxygen-containing gas supply nozzle 502a located inside the processing container 203, respectively.

酸素含有ガス供給ノズル502aの上流端にはガス供給管602cが接続されている。さらにガス供給管602cには、上流側から順に、バルブ602a、ガス流量制御部を構成するマスフローコントローラ(MFC)602b、バルブ602d、酸素含有ガス加熱部602e、が設けられている。酸素含有ガスは例えば、酸素(O2)ガス、オゾン(O3)ガス、亜酸化窒素(N2O)ガスの少なくとも1つ以上を含むガスが用いられる。本実施形態では、酸素含有ガスとしてO2ガスを用いる。酸素含有ガス加熱部602eは、酸素含有ガスを加熱するように設けられている。A gas supply pipe 602c is connected to the upstream end of the oxygen-containing gas supply nozzle 502a. Further, the gas supply pipe 602c is provided with a valve 602a, a mass flow controller (MFC) 602b constituting a gas flow rate control unit, a valve 602d, and an oxygen-containing gas heating unit 602e in this order from the upstream side. As the oxygen-containing gas, for example, a gas containing at least one or more of oxygen (O 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, and nitrous oxide (N 2 O) gas is used. In this embodiment, O 2 gas is used as the oxygen-containing gas. The oxygen-containing gas heating unit 602e is provided to heat the oxygen-containing gas.

処理ガス供給ノズル501aの上流端には、処理ガスを供給する処理ガス供給管289aの下流端が接続されている。さらに処理ガス供給管289aには、上流側から、液体原料を気化させて処理ガスを生成する処理ガス生成部としての気化器100、バルブ289bが設けられている。本実施形態では、処理ガスとしてH22を少なくとも含むガスを用いる。また、処理ガス供給管289aの周囲には、ジャケットヒータ等により構成される配管ヒータ289cが設けられている。処理ガス供給管289aと処理ガス供給ノズル501aは、気化器100で生成された気化ガスを処理室201内に供給する気化ガス配管を構成する。The downstream end of the processing gas supply pipe 289a for supplying the processing gas is connected to the upstream end of the processing gas supply nozzle 501a. Further, the processing gas supply pipe 289a is provided with a vaporizer 100 and a valve 289b as a processing gas generating unit that vaporizes the liquid raw material to generate the processing gas from the upstream side. In this embodiment, a gas containing at least H 2 O 2 is used as the processing gas. Further, a pipe heater 289c composed of a jacket heater or the like is provided around the processing gas supply pipe 289a. The processing gas supply pipe 289a and the processing gas supply nozzle 501a constitute a vaporization gas pipe that supplies the vaporized gas generated by the vaporizer 100 into the processing chamber 201.

気化器100には、気化器100に対して処理ガスの液体原料を供給する液体原料供給系300と、気化器100に対してキャリアガスを供給するキャリアガス供給部(キャリアガス供給系)が接続されている。気化器100において生成された液体原料の気化ガスは、キャリアガスとともに、処理ガスとして処理ガス供給管289aへ向けて送出(排出)される。 The vaporizer 100 is connected to a liquid raw material supply system 300 that supplies the liquid raw material of the processing gas to the vaporizer 100 and a carrier gas supply unit (carrier gas supply system) that supplies the carrier gas to the vaporizer 100. Has been done. The vaporized gas of the liquid raw material generated in the vaporizer 100 is sent (discharged) to the processing gas supply pipe 289a as a processing gas together with the carrier gas.

液体原料供給系300は、上流側から、液体原料供給源301と、バルブ302と、気化器100へ供給される液体原料の流量を制御する液体流量コントローラ(LMFC)303を備えている。キャリアガス供給部は、キャリアガス供給管601c、キャリアガスバルブ601a,キャリアガス流量制御部としてのMFC601b、キャリアガスバルブ601d、などにより構成される。本実施形態では、キャリアガスとして酸素含有ガスであるO2ガスが用いられる。但し、キャリアガスとしては、酸素含有ガス(O2ガスの他、例えばO3ガス、NOガス、等)を少なくとも1つ以上を含むガスを用いることができる。また、キャリアガスとして、ウエハ200やウエハ200に形成された膜に対して反応性の低いガスを用いることもできる。たとえば、N2ガス又は希ガスを用いることができる。The liquid raw material supply system 300 includes a liquid raw material supply source 301, a valve 302, and a liquid flow rate controller (LMFC) 303 that controls the flow rate of the liquid raw material supplied to the vaporizer 100 from the upstream side. The carrier gas supply unit includes a carrier gas supply pipe 601c, a carrier gas valve 601a, an MFC 601b as a carrier gas flow rate control unit, a carrier gas valve 601d, and the like. In this embodiment, O 2 gas, which is an oxygen-containing gas, is used as the carrier gas. However, as the carrier gas, a gas containing at least one or more oxygen-containing gas (in addition to O 2 gas, for example, O 3 gas, NO gas, etc.) can be used. Further, as the carrier gas, a gas having low reactivity with respect to the wafer 200 or the film formed on the wafer 200 can also be used. For example, N 2 gas or noble gas can be used.

ここで、少なくとも処理ガス供給ノズル501aと供給孔501bにより処理ガス供給部が構成される。処理ガス供給部には更に、処理ガス供給管289a、バルブ289b、気化器100等を含めるようにしても良い。また、少なくとも酸素含有ガス供給ノズル502aと供給孔502bにより酸素含有ガス供給部が構成される。酸素含有ガス供給部には更に、ガス供給管602c、酸素含有ガス加熱部602e、バルブ602d、MFC602b、バルブ602a等を含めるようにしても良い。また、処理ガス供給部と酸素含有ガス供給部により、ガス供給部(ガス供給系)が構成される。 Here, at least the processing gas supply nozzle 501a and the supply hole 501b form a processing gas supply unit. The processing gas supply unit may further include a processing gas supply pipe 289a, a valve 289b, a vaporizer 100, and the like. Further, at least the oxygen-containing gas supply nozzle 502a and the supply hole 502b constitute an oxygen-containing gas supply unit. The oxygen-containing gas supply unit may further include a gas supply pipe 602c, an oxygen-containing gas heating unit 602e, a valve 602d, an MFC 602b, a valve 602a, and the like. Further, the processing gas supply unit and the oxygen-containing gas supply unit constitute a gas supply unit (gas supply system).

(気化器)
続いて、図3を用いて気化器100の構造の概略を説明する。
気化器100は、気化容器111内に液体原料を供給する液体原料供給部150(霧化部、アトマイザ部)と、気化容器111内に供給された液体原料を気化器ヒータ113で加熱して気化する気化部108と、から構成される。気化器100は、気化器ヒータ113で加熱された気化容器111内に、液体原料供給部150により霧化された微細な液体原料の液滴を供給することで液体原料を気化する。また、気化部108を構成する気化容器111と、液体原料供給部150とは、一体に形成されている。また、気化容器111と液体原料供給部150とは、共に石英部材(石英ガラス)で構成されている。
(Vaporizer)
Subsequently, the outline of the structure of the vaporizer 100 will be described with reference to FIG.
The vaporizer 100 vaporizes the liquid raw material supply unit 150 (atomizer, atomizer unit) that supplies the liquid raw material into the vaporizer container 111 by heating the liquid raw material supplied into the vaporizer container 111 with the vaporizer heater 113. It is composed of a vaporizing unit 108 and a vaporizing unit 108. The vaporizer 100 vaporizes the liquid raw material by supplying fine droplets of the liquid raw material atomized by the liquid raw material supply unit 150 into the vaporizing container 111 heated by the vaporizer heater 113. Further, the vaporization container 111 constituting the vaporization unit 108 and the liquid raw material supply unit 150 are integrally formed. Further, both the vaporization container 111 and the liquid raw material supply unit 150 are made of a quartz member (quartz glass).

(気化部)
気化部108の詳細な構造を説明する。気化部108は主に、気化容器111と、気化容器111の内部に形成される気化室112と、気化容器111を加熱する第1ヒータとしての気化器ヒータ113と、気化器ヒータ113から放出される熱を気化容器111に伝える金属ブロック116と、排気口114と、気化容器111の温度を測定する、熱電対で構成された温度センサ115とを備えている。
(Vaporization department)
The detailed structure of the vaporization unit 108 will be described. The vaporization unit 108 is mainly discharged from the vaporization container 111, the vaporization chamber 112 formed inside the vaporization container 111, the vaporizer heater 113 as the first heater for heating the vaporization container 111, and the vaporizer heater 113. It is provided with a metal block 116 for transmitting the heat to the vaporization container 111, an exhaust port 114, and a temperature sensor 115 composed of a thermocouple for measuring the temperature of the vaporization container 111.

また、気化部108は、アウタブロック110aとインナブロック110bの2つのブロックに区分することができる。アウタブロック110aは円筒形状であって、円柱形状であるインナブロック110bがその円筒形状の内側に挿入されるように構成されている。インナブロック110bは、その上部(先端部)がドーム状(球面状)に形成されている。また、アウタブロック110aの円筒形状の内周の壁面と、アウタブロック110aの外周の壁面との間には間隙112bが設けられている。アウタブロック110aは、後述するアウタヒータ113a、金属ブロック116の一部、気化容器111の一部(後述する石英部材111a)、断熱部材160の一部、を含んでいる。インナブロック110bは、後述するインナヒータ113b、金属ブロック116の一部、気化容器111の一部(後述する石英部材111b)、断熱部材160の一部、温度センサ115、を含んでいる。 Further, the vaporization unit 108 can be divided into two blocks, an outer block 110a and an inner block 110b. The outer block 110a has a cylindrical shape, and the inner block 110b, which has a cylindrical shape, is configured to be inserted inside the cylindrical shape. The upper portion (tip portion) of the inner block 110b is formed in a dome shape (spherical shape). Further, a gap 112b is provided between the cylindrical inner peripheral wall surface of the outer block 110a and the outer peripheral wall surface of the outer block 110a. The outer block 110a includes an outer heater 113a described later, a part of the metal block 116, a part of the vaporization container 111 (quartz member 111a described later), and a part of the heat insulating member 160. The inner block 110b includes an inner heater 113b described later, a part of the metal block 116, a part of the vaporization container 111 (quartz member 111b described later), a part of the heat insulating member 160, and a temperature sensor 115.

気化器ヒータ113は、アウタブロック110aに内蔵されたアウタヒータ113aと、インナブロック110bに内蔵されたインナヒータ113bにより構成されている。温度センサ115により測定された温度データに基づいて、アウタヒータ113aとインナヒータ113bはそれぞれ制御される。 The vaporizer heater 113 is composed of an outer heater 113a built in the outer block 110a and an inner heater 113b built in the inner block 110b. The outer heater 113a and the inner heater 113b are controlled based on the temperature data measured by the temperature sensor 115, respectively.

液体原料供給部150が接続される気化容器111の天井壁161の下面とインナブロック110bの上部との間に形成される上部空間112aと、間隙112bは気化室112を構成する。また、アウタブロック110aの気化室112に露出する面に形成された外側容器部としての石英部材111aと、インナブロック110bの気化室112に露出する面に形成された内側容器部としての石英部材111bと、天井壁161とにより気化容器111が構成されている。すなわち、気化容器111は、石英部材111aと石英部材111bによる二重管構造となっている。 The upper space 112a formed between the lower surface of the ceiling wall 161 of the vaporization container 111 to which the liquid raw material supply unit 150 is connected and the upper part of the inner block 110b, and the gap 112b form the vaporization chamber 112. Further, a quartz member 111a as an outer container portion formed on a surface exposed to the vaporization chamber 112 of the outer block 110a and a quartz member 111b as an inner container portion formed on a surface exposed to the vaporization chamber 112 of the inner block 110b. And the ceiling wall 161 constitute the vaporization container 111. That is, the vaporization container 111 has a double-tube structure composed of a quartz member 111a and a quartz member 111b.

つまり、気化容器111は、液体原料供給部150により供給された液体原料を気化するための気化室112を構成し、気化室112内で生じた気化ガスは、キャリアガスとともに処理ガスとして排気口114から処理ガス供給管289aへ排気(送出)される。 That is, the vaporization container 111 constitutes a vaporization chamber 112 for vaporizing the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit 150, and the vaporization gas generated in the vaporization chamber 112 is treated as a processing gas together with the carrier gas at the exhaust port 114. Is exhausted (delivered) from the processing gas supply pipe 289a.

気化容器111は、気化室112に露出する面、すなわち液体原料又は気化ガスに接触する面が全て、メタルフリー材料である石英で構成されている。したがって、気化容器の材料が金属との反応性が高いH22と反応することにより生じる金属汚染を防止することができる。The surface of the vaporization container 111 that is exposed to the vaporization chamber 112, that is, the surface that comes into contact with the liquid raw material or the vaporization gas is entirely made of quartz, which is a metal-free material. Therefore, it is possible to prevent metal contamination caused by the reaction of the material of the vaporization vessel with H 2 O 2 having high reactivity with metal.

(液体原料供給部(霧化部、アトマイザ部))
液体原料供給部150は、気化容器111の上部に設けられている。また、液体原料供給部150は、金属ブロック116の上端よりも上方であって、気化室112の上方に設けられている。なお、本実施形態では、気化容器111と液体原料供給部150が一体として形成されており、両者は天井壁161により区画されているが、両者はそれぞれ分離可能なユニットとして構成することもできる。
(Liquid raw material supply section (atomization section, atomizer section))
The liquid raw material supply unit 150 is provided in the upper part of the vaporization container 111. Further, the liquid raw material supply unit 150 is provided above the upper end of the metal block 116 and above the vaporization chamber 112. In the present embodiment, the vaporization container 111 and the liquid raw material supply unit 150 are integrally formed, and both are partitioned by the ceiling wall 161. However, both can be configured as separable units.

液体原料供給部150は、LMFC303から供給される液体原料が導入される液体原料導入口151と、液体原料導入口151から導入された液体原料を気化容器111内に吐出する吐出口152と、液体原料導入口151から吐出口152まで液体原料を導入する液体原料導入管158と、キャリアガス供給管601cから供給されるキャリアガスが導入されるキャリアガス導入口153と、キャリアガス導入口153から導入されたキャリアガスを気化容器111内に噴出させるキャリアガス噴出口155から構成される。 The liquid raw material supply unit 150 includes a liquid raw material introduction port 151 into which the liquid raw material supplied from the LMFC 303 is introduced, a discharge port 152 for discharging the liquid raw material introduced from the liquid raw material introduction port 151 into the vaporization container 111, and a liquid. Introduced from the liquid raw material introduction pipe 158 that introduces the liquid raw material from the raw material introduction port 151 to the discharge port 152, the carrier gas introduction port 153 into which the carrier gas supplied from the carrier gas supply pipe 601c is introduced, and the carrier gas introduction port 153. It is composed of a carrier gas outlet 155 that ejects the generated carrier gas into the vaporization container 111.

さらに、キャリアガス導入口153とキャリアガス噴出口155の間には、バッファ空間154が形成される。キャリアガス噴出口155は、天井壁161に形成された開口の縁と、この開口に挿入された液体原料導入管158との間に形成される狭小な隙間により構成されている。キャリアガス噴出口155は、液体原料導入管158の先端の吐出口152の近傍に形成される。 Further, a buffer space 154 is formed between the carrier gas introduction port 153 and the carrier gas outlet 155. The carrier gas outlet 155 is composed of a narrow gap formed between the edge of the opening formed in the ceiling wall 161 and the liquid raw material introduction pipe 158 inserted in the opening. The carrier gas outlet 155 is formed in the vicinity of the discharge port 152 at the tip of the liquid raw material introduction pipe 158.

つまり、キャリアガス導入口153に導入されたキャリアガスは、バッファ空間154を経由して、液体原料導入管158の吐出口152の周囲に形成されたキャリアガス噴出口155から上部空間112a内へ噴射される。流路が狭く制限された構造となっているキャリアガス噴出口155を通過するキャリアガスの流れは非常に高速になるため、噴出する際に吐出口152の先端から吐出される液体原料の液滴を霧化(アトマイジング)する。このように、吐出口152から吐出される液体原料は、キャリアガスとともに、微細な液滴状態で気化容器111内の上部空間112aに噴射される。 That is, the carrier gas introduced into the carrier gas introduction port 153 is injected into the upper space 112a from the carrier gas injection port 155 formed around the discharge port 152 of the liquid raw material introduction pipe 158 via the buffer space 154. Will be done. Since the flow of the carrier gas passing through the carrier gas outlet 155 having a narrowly restricted structure is very high, the liquid raw material droplets discharged from the tip of the discharge port 152 at the time of ejection Is atomized. In this way, the liquid raw material discharged from the discharge port 152 is injected together with the carrier gas into the upper space 112a in the vaporization container 111 in the state of fine droplets.

(ヒータとその周辺部の構成)
気化容器111を構成する石英部材は熱伝導性が低いため、金属製の気化容器に比べて、ヒータからの熱を均一に液体原料に伝えて気化させることが難しい。そこで本実施形態では、アウタヒータ113aと気化容器111との間には、アウタヒータ113aにより加熱され気化容器111の石英部材に間接的に熱を伝えるように構成された、第1金属ブロックとしての金属ブロック116が挿入されている。金属ブロック116は、石英部材111aの外側面を覆うように、下方から天井壁161と同じ高さ位置まで、若しくは下方から天井壁161よりも低い高さ位置まで設けられている。石英部材111aを均一に加熱するという観点からは、石英部材111aの全面を覆うように、(すなわち、天井壁161と同じ高さまで金属ブロック116が延伸するように)設けられることが望ましい。ただし、本実施形態では、金属ブロック116と液体原料供給部150との間に、後述する断熱部材160を設けるため、十分な断熱作用を得るために必要な断熱部材160の厚さ分だけ、金属ブロック116の上端部の高さは天井壁161よりも低い位置に設定されている。
(Structure of heater and its peripheral part)
Since the quartz member constituting the vaporization container 111 has low thermal conductivity, it is difficult to uniformly transfer the heat from the heater to the liquid raw material for vaporization as compared with the metal vaporization container. Therefore, in the present embodiment, a metal block as a first metal block is formed between the outer heater 113a and the vaporization container 111 so as to be heated by the outer heater 113a and indirectly transfer heat to the quartz member of the vaporization container 111. 116 is inserted. The metal block 116 is provided from below to the same height position as the ceiling wall 161 or from below to a height position lower than the ceiling wall 161 so as to cover the outer surface of the quartz member 111a. From the viewpoint of uniformly heating the quartz member 111a, it is desirable that the quartz member 111a is provided so as to cover the entire surface of the quartz member 111a (that is, the metal block 116 extends to the same height as the ceiling wall 161). However, in the present embodiment, since the heat insulating member 160 described later is provided between the metal block 116 and the liquid raw material supply unit 150, the metal is corresponding to the thickness of the heat insulating member 160 required to obtain a sufficient heat insulating effect. The height of the upper end of the block 116 is set lower than the ceiling wall 161.

本実施形態では、金属ブロック116はアルミニウムにより構成されている。石英部材は金属と比べて熱伝導性が低いが、熱伝導性の高い金属のブロックを挿入することにより、アウタヒータ113aからの熱を気化容器111へ均等に伝えることができる。 In this embodiment, the metal block 116 is made of aluminum. Although the quartz member has lower thermal conductivity than metal, the heat from the outer heater 113a can be evenly transferred to the vaporization container 111 by inserting a metal block having high thermal conductivity.

また、気化器ヒータ113と金属ブロック116との間、及び金属ブロック116と気化容器111との間には伝熱ペースト117が充填されている。こられの間に生じる間隙に伝熱ペースト117が充填されていることにより、間隙を無くし、より均一に熱を伝えることができる。特に金属ブロック116と気化容器111の間に間隙があると、気化容器111における温度ムラが発生しやすいため、当該間隙に伝熱ペースト117を充填することは有効である。 Further, the heat transfer paste 117 is filled between the vaporizer heater 113 and the metal block 116, and between the metal block 116 and the vaporization container 111. By filling the gaps formed between these with the heat transfer paste 117, the gaps can be eliminated and heat can be transferred more uniformly. In particular, if there is a gap between the metal block 116 and the vaporization container 111, temperature unevenness in the vaporization container 111 is likely to occur, so it is effective to fill the gap with the heat transfer paste 117.

(断熱構造)
気化部108の周囲は、断熱クロスで構成される断熱部材160で覆われている。具体的には、断熱部材160は、金属ブロック116の表面の少なくとも一部、具体的には上面、下面及び外周面を覆うように設けられている。特に金属ブロック116の上面を覆うように設けられた断熱部材160の部分は、アウタヒータ113aと液体原料供給部150との間(より詳細には、アウタブロック110a内の金属ブロック116と液体原料供給部150との間)に設けられ、アウタヒータ113aから放出される熱を液体原料供給部150に対して遮断(遮蔽)するように構成されている。すなわち、気化器ヒータ113(特に液体原料供給部150に近接しているアウタヒータ113a)に対して、液体原料供給部150が熱的に十分に隔離されるように、断熱部材160は設けられる。
(Insulation structure)
The periphery of the vaporization portion 108 is covered with a heat insulating member 160 made of a heat insulating cloth. Specifically, the heat insulating member 160 is provided so as to cover at least a part of the surface of the metal block 116, specifically, the upper surface, the lower surface, and the outer peripheral surface. In particular, the portion of the heat insulating member 160 provided so as to cover the upper surface of the metal block 116 is between the outer heater 113a and the liquid raw material supply unit 150 (more specifically, the metal block 116 and the liquid raw material supply unit in the outer block 110a). It is provided between 150 and 150) and is configured to block (shield) the heat released from the outer heater 113a from the liquid raw material supply unit 150. That is, the heat insulating member 160 is provided so that the liquid raw material supply unit 150 is sufficiently thermally isolated from the vaporizer heater 113 (particularly the outer heater 113a which is close to the liquid raw material supply unit 150).

なお、本明細書における「熱の放出」とは、熱の放射又は伝導の少なくともいずれかを含む意味である。より具体的には、断熱部材160により遮断されるアウタヒータ113aから放出される熱とは、a)アウタヒータ113aにより加熱された金属ブロック116から間接的に放射される熱の他、b)金属ブロック116を介して間接的に伝導する熱や、c)アウタヒータ113aから直接放射される熱(アウタヒータ113aが金属ブロック116から露出している場合)、等が考えられる。本実施形態では、断熱部材160を設けることにより、少なくともa)とb)の熱が液体原料供給部150に対して遮断される。 The term "heat release" as used herein means to include at least either radiation or conduction of heat. More specifically, the heat released from the outer heater 113a cut off by the heat insulating member 160 is a) the heat indirectly radiated from the metal block 116 heated by the outer heater 113a, and b) the metal block 116. Heat that is indirectly conducted through the metal block 116, c) heat that is directly radiated from the outer heater 113a (when the outer heater 113a is exposed from the metal block 116), and the like can be considered. In the present embodiment, by providing the heat insulating member 160, at least the heat of a) and b) is blocked from the liquid raw material supply unit 150.

ここで、断熱部材160が設けられていない気化器では、気化容器111(気化室112)の温度が所望の温度となるように制御される一方、液体原料供給部150における液体原料の温度が、気化室112を加熱する気化器ヒータ113からの熱干渉を受ける。そのため、液体原料供給部150における液体原料の温度を、気化容器111の温度から独立した所望の温度となるように管理や制御することは困難であった。特に、H22のように温度上昇と共に急速に分解が進む性質を有する化合物を含む液体原料を用いる場合、液体原料の温度が管理や制御がされていないと、気化室112内で気化される前の液体原料中の化合物の濃度が管理や制御をされないまま変動し、結果として気化室112内で生成された気化ガス中の化合物の濃度に意図しないバラつきが生じてしまう。Here, in the vaporizer not provided with the heat insulating member 160, the temperature of the vaporization container 111 (vaporization chamber 112) is controlled to be a desired temperature, while the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 is controlled. It receives thermal interference from the vaporizer heater 113 that heats the vaporization chamber 112. Therefore, it has been difficult to control and control the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 so as to be a desired temperature independent of the temperature of the vaporization container 111. In particular, when a liquid raw material containing a compound having a property of rapidly decomposing as the temperature rises, such as H 2 O 2 , is used, if the temperature of the liquid raw material is not controlled or controlled, it is vaporized in the vaporization chamber 112. The concentration of the compound in the liquid raw material before the above fluctuates without being controlled or controlled, and as a result, the concentration of the compound in the vaporized gas generated in the vaporization chamber 112 unintentionally varies.

そこで本実施形態では、断熱部材160を設けることによって、液体原料供給部150に対する気化器ヒータ113からの熱干渉を抑制し、液体原料供給部150における液体原料の温度の管理や制御を容易にしている。本実施形態では、気化容器111が180〜210℃に加熱されるように気化器ヒータ113が制御される。一方、断熱部材160が設けられることによって気化器ヒータ113からの熱干渉は抑制され、液体原料供給部150における液体原料の温度が100℃以下となるように管理される。また、本実施形態によれば、冷却手段を設けることなく、液体原料供給部150における液体原料の温度を所定の温度(例えば100℃)以下に抑えることができる。発明者による検証によれば、H22を含む液体原料の温度が100℃以下であれば、液中のH22の濃度は安定し、得られる気化ガスの濃度も安定することが分かっている。なお、本明細書における「180〜210℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「180〜210℃」とは「180℃以上210℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。Therefore, in the present embodiment, by providing the heat insulating member 160, thermal interference from the vaporizer heater 113 with respect to the liquid raw material supply unit 150 is suppressed, and the temperature control and control of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 is facilitated. There is. In this embodiment, the vaporizer heater 113 is controlled so that the vaporizer container 111 is heated to 180 to 210 ° C. On the other hand, by providing the heat insulating member 160, thermal interference from the vaporizer heater 113 is suppressed, and the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 is controlled to be 100 ° C. or lower. Further, according to the present embodiment, the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 can be suppressed to a predetermined temperature (for example, 100 ° C.) or less without providing the cooling means. According to the verification by the inventor, when the temperature of the liquid raw material containing H 2 O 2 is 100 ° C. or lower, the concentration of H 2 O 2 in the liquid is stable and the concentration of the obtained vaporized gas is also stable. I know. The notation of a numerical range such as "180 to 210 ° C." in the present specification means that the lower limit value and the upper limit value are included in the range. Therefore, for example, "180 to 210 ° C." means "180 ° C. or higher and 210 ° C. or lower." The same applies to other numerical ranges.

気化器ヒータ113による加熱に対して、液体原料供給部150における液体原料の温度が100℃以下となるように、断熱部材160の材質や厚み、構造等は選択される。本実施形態では、熱伝導率が0.1〜0.3W/mkである断熱クロスを断熱部材160として用いている。なお、より具体的な実施形態としては、液体原料供給部150における液体原料の温度が100℃以下となるようにするため、後述する温度センサ119で測定される液体原料供給部150の温度が100℃以下となるように、断熱部材160を構成することが望ましい。 The material, thickness, structure, etc. of the heat insulating member 160 are selected so that the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 is 100 ° C. or lower with respect to the heating by the vaporizer heater 113. In this embodiment, a heat insulating cloth having a thermal conductivity of 0.1 to 0.3 W / mk is used as the heat insulating member 160. As a more specific embodiment, in order to keep the temperature of the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 at 100 ° C. or lower, the temperature of the liquid raw material supply unit 150 measured by the temperature sensor 119 described later is 100. It is desirable to configure the heat insulating member 160 so that the temperature is below ° C.

本実施形態において金属ブロック116の上面に設けられた断熱部材160の部分を、他の断熱材に置き換えることもできる。例えば、断熱クロスと同等の熱伝導率を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂の板材と、断熱部材160の一部とを置き換えてもよい。また、金属ブロック116の一部を多孔構造にして断熱機能を与えることによって、断熱部材160に換えることもできる。 In the present embodiment, the portion of the heat insulating member 160 provided on the upper surface of the metal block 116 can be replaced with another heat insulating material. For example, resin plates such as polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), polybenzimidazole (PBI), and polyetheretherketone (PEEK), which have the same thermal conductivity as adiabatic cloth, and adiabatic. It may replace a part of the member 160. Further, the metal block 116 can be replaced with the heat insulating member 160 by forming a part of the metal block 116 into a porous structure to provide a heat insulating function.

バッファ空間154内の液体原料導入管158の外面には、熱電対で構成された温度センサ119が装着されている。温度センサ119は液体原料供給部150の温度、より具体的には液体原料導入管158の温度を測定する。液体原料導入管158の外面の温度を測定するように温度センサ119を設けることによって、液体原料導入管158を通過する液体原料の温度を間接的に測定することができる。本実施形態では、温度センサ119はコントローラ121に接続され、コントローラ121によって液体原料の温度がモニタされる。 A temperature sensor 119 composed of a thermocouple is mounted on the outer surface of the liquid raw material introduction pipe 158 in the buffer space 154. The temperature sensor 119 measures the temperature of the liquid raw material supply unit 150, more specifically, the temperature of the liquid raw material introduction pipe 158. By providing the temperature sensor 119 so as to measure the temperature of the outer surface of the liquid raw material introduction pipe 158, the temperature of the liquid raw material passing through the liquid raw material introduction pipe 158 can be indirectly measured. In the present embodiment, the temperature sensor 119 is connected to the controller 121, and the temperature of the liquid raw material is monitored by the controller 121.

本実施形態における気化器100は、温度センサ119を液体原料導入管158の外面に1つ備えているが、他の箇所に備えても良く、複数備えても良い。例えば、液体原料導入管158の内面やバッファ空間154の側面等に設けても良い。温度センサ119を液体原料導入管158の外面に設ける場合、本実施形態のようにバッファ空間154の内側に設けてもよく、また、バッファ空間154の内側に設けることが困難であれば、その外側(特に液体原料導入管158の上流側)に設けてもよい。 The vaporizer 100 in the present embodiment is provided with one temperature sensor 119 on the outer surface of the liquid raw material introduction pipe 158, but may be provided at other locations or a plurality of temperature sensors 119. For example, it may be provided on the inner surface of the liquid raw material introduction pipe 158, the side surface of the buffer space 154, or the like. When the temperature sensor 119 is provided on the outer surface of the liquid raw material introduction pipe 158, it may be provided inside the buffer space 154 as in the present embodiment, or if it is difficult to provide the temperature sensor 119 inside the buffer space 154, the outside thereof. It may be provided (particularly on the upstream side of the liquid raw material introduction pipe 158).

また、気化器ヒータ113から放出される熱の干渉により、温度センサ119により測定された温度が所望の温度を超えるような場合には、温度センサ115,119により測定された温度データに基づいて、気化器ヒータ113の温度を制御してもよい。この場合、温度センサ115,119により測定された温度データはそれぞれ温度制御コントローラ106に出力され、温度制御コントローラ106は、当該温度データに基づいて気化器ヒータ113の温度を制御する。ただし、断熱部材160によって、液体原料供給部150に対する気化器ヒータ113から供給される熱の干渉が十分に抑制されている場合(すなわち、気化器ヒータ113に対して液体原料供給部150が熱的に実質的に隔離されている場合)、温度センサ119により測定された温度データに基づいた気化器ヒータ113の制御は行わない。 If the temperature measured by the temperature sensor 119 exceeds a desired temperature due to the interference of heat emitted from the vaporizer heater 113, the temperature data measured by the temperature sensors 115 and 119 is used as the basis for the temperature data. The temperature of the vaporizer heater 113 may be controlled. In this case, the temperature data measured by the temperature sensors 115 and 119 are output to the temperature control controller 106, respectively, and the temperature control controller 106 controls the temperature of the vaporizer heater 113 based on the temperature data. However, when the heat insulating member 160 sufficiently suppresses the interference of the heat supplied from the vaporizer heater 113 with respect to the liquid raw material supply unit 150 (that is, the liquid raw material supply unit 150 is thermally with respect to the vaporizer heater 113). The vaporizer heater 113 is not controlled based on the temperature data measured by the temperature sensor 119.

また、後述する本発明の第2の実施形態のように、液体原料供給部150を加熱するヒータを気化器ヒータ113とは別に設けることによって、100℃以下の所望の温度で維持されるように液体原料の温度を制御することもできる。 Further, as in the second embodiment of the present invention described later, a heater for heating the liquid raw material supply unit 150 is provided separately from the vaporizer heater 113 so that the temperature is maintained at a desired temperature of 100 ° C. or lower. It is also possible to control the temperature of the liquid raw material.

(気化容器の二重管構造)
さらに本実施形態では、ヒータからの熱をより効率的に液体原料に伝えるため、気化容器111を二重管構造としている。液体原料供給部150から供給される液体原料の液滴は、上部空間112aと、筒状の気体流路を構成する円筒状の間隙112bとを通ることにより加熱され、気化される。
(Double tube structure of vaporization container)
Further, in the present embodiment, the vaporization container 111 has a double tube structure in order to transfer the heat from the heater to the liquid raw material more efficiently. The liquid raw material droplets supplied from the liquid raw material supply unit 150 are heated and vaporized by passing through the upper space 112a and the cylindrical gap 112b forming the tubular gas flow path.

アウタブロック110aの金属ブロック116と気化容器111の間には、金属ブロック116と気化容器111が直接接触することによって気化容器111が破損するのを防止するため、耐熱性を有するO−リング118が設けられている。 Between the metal block 116 of the outer block 110a and the vaporization container 111, a heat-resistant O-ring 118 is provided to prevent the vaporization container 111 from being damaged due to direct contact between the metal block 116 and the vaporization container 111. It is provided.

排気口114は気化容器111と同じく石英部材により構成されている。排気口114は、処理ガス供給管289aとの接続インターフェイス部をフランジ構造とし、O−リングを挟んで処理ガス供給管289aとの接続部をシールしている。 The exhaust port 114 is made of a quartz member like the vaporization container 111. The exhaust port 114 has a flange structure at the connection interface portion with the processing gas supply pipe 289a, and seals the connection portion with the processing gas supply pipe 289a with an O-ring interposed therebetween.

ここで、間隙112bの幅(筒状の気体流路の幅)は0.6mm以上0.8mm以下とする。以下、その根拠について図4〜図6に基づいて説明する。 Here, the width of the gap 112b (width of the tubular gas flow path) is 0.6 mm or more and 0.8 mm or less. Hereinafter, the grounds thereof will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

図4(A)に示す間隙112bを流れるガス温度の解析を、図4(B)に示されるような加熱された平行平板間を流れるガスの対流の熱伝達問題であると仮定し、加熱した平行平板間を流れるガス温度を下記の差分式で計算した。

Figure 0006907406
The analysis of the gas temperature flowing through the gap 112b shown in FIG. 4 (A) was performed on the assumption that it was a heat transfer problem of convection of gas flowing between the heated parallel plates as shown in FIG. 4 (B). The gas temperature flowing between the parallel plates was calculated by the following difference formula.
Figure 0006907406

ここで、xは流路の長さ方向の座標を示し、yは流路の幅方向の座標を示している。また、Tはガス温度、uは速度成分、αは温度伝導率をそれぞれ示している。 Here, x indicates the coordinates in the length direction of the flow path, and y indicates the coordinates in the width direction of the flow path. Further, T indicates the gas temperature, u indicates the velocity component, and α indicates the temperature conductivity.

図5(A)は、平行平板間の距離が1.0mmの場合の計算結果を示す図であって、図5(B)は、平行平板間の距離が0.8mmの場合の計算結果を示す図である。両者において、流路の長さLを0.15mとし、平行平板をそれぞれ200℃に加熱することとして計算した。また、平行平板間の距離以外の他の処理条件は同一のものとした。図5の縦軸はガス温度を、横軸は流路の幅方向の座標yをそれぞれ示している。 FIG. 5A is a diagram showing a calculation result when the distance between the parallel plates is 1.0 mm, and FIG. 5B is a calculation result when the distance between the parallel plates is 0.8 mm. It is a figure which shows. In both cases, the length L of the flow path was 0.15 m, and the parallel flat plate was heated to 200 ° C. for each calculation. In addition, the processing conditions other than the distance between the parallel plates were the same. The vertical axis of FIG. 5 shows the gas temperature, and the horizontal axis shows the coordinate y in the width direction of the flow path.

図5(A)及び図5(B)に示されているように、流路の入口付近(x=0.05m)において、平行平板間の距離が1.0mmの場合と比較して、平行平板間の距離が0.8mmの場合の方が流路の中心(y=0.4mm)におけるガス温度を高くすることができることが確認された。また、流路の出口付近(x=0.10m)においても、平行平板間の距離が1.0mmの場合と比較して、平行平板間の距離が0.8mmの場合の方が、流路の中心(y=0.4mm)におけるガス温度を高くすることができることが確認された。すなわち、平行平板間の距離が狭いほど熱伝達効率が高められ、気化効率が向上されると考えられる。特に、平行平板間の距離を0.8mm以下にすることにより、流路の中心においてもガス温度を充分高くすることが可能であることが分かる。 As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), in the vicinity of the inlet of the flow path (x = 0.05 m), the distance between the parallel flat plates is parallel as compared with the case of 1.0 mm. It was confirmed that the gas temperature at the center of the flow path (y = 0.4 mm) can be raised when the distance between the flat plates is 0.8 mm. Further, even in the vicinity of the outlet of the flow path (x = 0.10 m), the flow path is larger when the distance between the parallel plates is 0.8 mm than when the distance between the parallel plates is 1.0 mm. It was confirmed that the gas temperature at the center (y = 0.4 mm) of the above can be increased. That is, it is considered that the shorter the distance between the parallel plates, the higher the heat transfer efficiency and the higher the vaporization efficiency. In particular, it can be seen that the gas temperature can be sufficiently raised even at the center of the flow path by setting the distance between the parallel plates to 0.8 mm or less.

図6は、水蒸気を25slmで間隙112bに流した場合における気化室112の圧力上昇量の計算結果を示す図である。図6の縦軸は圧力上昇量を、横軸は流路の幅をそれぞれ示している。 FIG. 6 is a diagram showing a calculation result of the amount of pressure increase in the vaporization chamber 112 when water vapor is flowed through the gap 112b at 25 slm. The vertical axis of FIG. 6 shows the amount of pressure increase, and the horizontal axis shows the width of the flow path.

図5に示されているように、気化室112の流路の幅(間隙112bの幅)を狭くすると熱伝達効率が良好となり、導入される液滴(ミスト)の気化が安定化する傾向となる。一方、図6に示されているように、流路の幅を狭くしすぎると、気化室112の圧力が急激に上昇し、液滴が気化しにくい状態となるため気化不良がおこる。具体的には、流路の幅が0.5mm以下になると、急激に圧力が上昇して、気化不良となることが予想される。これは、H22含有ガスについても同様の傾向と考えられる。これらの結果から、気化不良を防止するためには、流路の幅を0.6mm以上とする必要があることが分かる。As shown in FIG. 5, narrowing the width of the flow path of the vaporization chamber 112 (width of the gap 112b) improves the heat transfer efficiency and tends to stabilize the vaporization of the introduced droplets (mist). Become. On the other hand, as shown in FIG. 6, if the width of the flow path is too narrow, the pressure in the vaporization chamber 112 rises sharply, making it difficult for the droplets to vaporize, resulting in poor vaporization. Specifically, when the width of the flow path is 0.5 mm or less, the pressure is expected to rise sharply, resulting in poor vaporization. This is considered to be the same tendency for the H 2 O 2 containing gas. From these results, it can be seen that the width of the flow path needs to be 0.6 mm or more in order to prevent poor vaporization.

つまり、図5及び図6に示されている計算結果を考慮すると、流路の幅である間隙112bの幅が、流路の中心におけるガス温度を十分に高くすることができる0.8mm以下であり、且つ、圧力上昇による気化不良を防止することができる0.6mm以上である場合に、熱伝達効率を高めて気化効率を向上させつつ、圧力上昇量を小さくして気化不良を抑制できると考えられる。 That is, considering the calculation results shown in FIGS. 5 and 6, the width of the gap 112b, which is the width of the flow path, is 0.8 mm or less, which can sufficiently raise the gas temperature at the center of the flow path. If it is 0.6 mm or more, which can prevent poor vaporization due to pressure rise, it is possible to suppress poor vaporization by reducing the amount of pressure rise while improving heat transfer efficiency and vaporization efficiency. Conceivable.

(排気部)
処理容器203の下方には、処理室201内のガスを排気するガス排気管231の一端が接続されている。ガス排気管231の他端は、圧力調整器としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ255を介して、真空ポンプ246に接続されている。また、圧力検出器としての圧力センサ223がAPCバルブ255の上流側に設けられている。圧力センサ223およびAPCバルブ255には、圧力制御コントローラ224が電気的に接続されている。圧力制御コントローラ224は、圧力センサ223により検出された圧力に基づいて、処理室201内の圧力が所望の圧力となるよう、APCバルブ255を所望のタイミングで制御するように構成されている。
(Exhaust part)
One end of a gas exhaust pipe 231 for exhausting gas in the processing chamber 201 is connected below the processing container 203. The other end of the gas exhaust pipe 231 is connected to the vacuum pump 246 via an APC (Auto Pressure Controller) valve 255 as a pressure regulator. Further, a pressure sensor 223 as a pressure detector is provided on the upstream side of the APC valve 255. A pressure control controller 224 is electrically connected to the pressure sensor 223 and the APC valve 255. The pressure control controller 224 is configured to control the APC valve 255 at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure based on the pressure detected by the pressure sensor 223.

(制御部)
図7に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU121a、RAM121b、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121e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やディスプレイ等として構成された入出力装置122が接続されている。
(Control unit)
As shown in FIG. 7, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU 121a, a RAM 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e. An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel or a display 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など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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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。また、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。 The storage device 121c is composed of, 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 device, a process recipe in which the procedures and conditions for substrate processing described later are described, and the like are readablely stored. The process recipes are combined so that the controller 121 can execute each procedure in the substrate processing step described later and obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, this process recipe, control program, etc. are collectively referred to as a program. In addition, a process recipe is also simply referred to as a recipe. When the term program is used in the present specification, it may include only a recipe alone, a control program alone, or both. Further, the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily held.

I/Oポート121dは、上述のLMFC303、MFC601b,602b、バルブ601a,601d,602a,602d,302,289b、APCバルブ255、第1の加熱部207、第1〜第4の温度センサ263a〜263d、ボート回転機構267、圧力センサ223、圧力制御コントローラ224、温度制御コントローラ106、気化器ヒータ113、温度センサ115,119、配管ヒータ289c、等に接続されている。 The I / O port 121d includes the above-mentioned LMFC303, MFC601b, 602b, valves 601a, 601d, 602a, 602d, 302,289b, APC valve 255, first heating unit 207, and first to fourth temperature sensors 263a to 263d. , Boat rotation mechanism 267, pressure sensor 223, pressure control controller 224, temperature control controller 106, vaporizer heater 113, temperature sensors 115, 119, piping heater 289c, and the like.

CPU121aは、記憶装置121cからの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からレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出されたレシピの内容に沿うように、LMFC303による液体原料の流量調整動作、MFC601b,602bによるガスの流量調整動作、バルブ601a,601d,602a,602d,302,289bの開閉動作、APCバルブ255の開閉調整動作、及び第1〜第4の温度センサ263a〜263dに基づく第1の加熱部207の温度調整動作、真空ポンプ246の起動及び停止、ボート回転機構267の回転速度調節動作、温度制御コントローラ106を介した気化器ヒータ113、配管ヒータ289cの温度調整動作、等を制御するように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like. The CPU 121a adjusts the flow rate of the liquid raw material by the LMFC 303, adjusts the flow rate of the gas by the MFC 601b, 602b, and opens and closes the valves 601a, 601d, 602a, 602d, 302, 289b so as to follow the contents of the read recipe. Open / close adjustment operation of APC valve 255, temperature adjustment operation of first heating unit 207 based on first to fourth temperature sensors 263a to 263d, start and stop of vacuum pump 246, rotation speed adjustment operation of boat rotation mechanism 267. , The temperature adjustment operation of the vaporizer heater 113 and the pipe heater 289c via the temperature control controller 106, and the like are controlled.

コントローラ121は、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等の光ディスク、MOなどの光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。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有る。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。 The controller 121 executes the above-mentioned program stored in an external storage device (for example, magnetic tape, magnetic disk such as flexible disk or hard disk, optical disk such as CD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as flash memory) 123. , Can be configured by installing on a computer. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. In the present specification, when the term recording medium is used, it may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them. The program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.

(2)事前処理工程
ここで、基板としてのウエハ200に後述の改質処理が施される前に施される事前処理工程について図8を用いて説明する。図8に示すように、事前処理工程では、塗布装置(不図示)にウエハ200を搬入し(基板搬入工程T10)、塗布装置内でウエハ200に対して、ポリシラザン塗布工程T20とプリベーク工程T30が施される。ポリシラザン塗布工程T20では、塗布装置により、ウエハ200にポリシラザンが塗布される。プリベーク工程T30では、ウエハ200を加熱することにより、塗布されたポリシラザンから溶剤が除去され、
シリコン含有膜であるポリシラザン塗布膜が形成される。その後ウエハ200が塗布装置から搬出される(基板搬出工程T40)。
(2) Pretreatment Step Here, a pretreatment step performed before the modification treatment described later is performed on the wafer 200 as a substrate will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, in the pretreatment step, the wafer 200 is carried into the coating device (not shown) (the substrate carrying step T10), and the polysilazane coating step T20 and the prebaking step T30 are performed on the wafer 200 in the coating device. Be given. In the polysilazane coating step T20, polysilazane is coated on the wafer 200 by the coating apparatus. In the prebaking step T30, the solvent is removed from the applied polysilazane by heating the wafer 200.
A polysilazane coating film, which is a silicon-containing film, is formed. After that, the wafer 200 is carried out from the coating device (board carrying-out step T40).

(3)基板処理工程
続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図9を用いて説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置10により実施される。本実施形態では、かかる基板処理工程の一例として、処理ガスとしてH22を含むガスを用い、基板としてのウエハ200上に形成されたシリコン含有膜をSiO膜に改質(酸化)する工程(改質工程)を行う場合について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ121により制御される。
(3) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step carried out as one step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Such a step is carried out by the above-mentioned substrate processing apparatus 10. In the present embodiment, as an example of such a substrate processing step, a step of modifying (oxidizing) a silicon-containing film formed on the wafer 200 as a substrate into a SiO film by using a gas containing H 2 O 2 as a processing gas. A case where (modification step) is performed will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

(基板搬入工程(S10))
まず、ウエハ200をボート217に装填し、ボート217をボートエレベータによって持ち上げて処理容器203内に搬入する。この状態で、処理炉202の開口部である炉口はシールキャップ219によりシールされる。
(Board loading process (S10))
First, the wafer 200 is loaded into the boat 217, and the boat 217 is lifted by the boat elevator and carried into the processing container 203. In this state, the furnace opening, which is the opening of the processing furnace 202, is sealed by the seal cap 219.

(圧力・温度調整工程(S20))
処理容器203内が所望の圧力となるように真空ポンプ246を制御して処理容器203内の雰囲気を真空排気する。また、供給孔502bから酸素含有ガスを処理容器203に供給する。この際、処理容器203内の圧力は、圧力センサ223で測定し、この測定した圧力に基づきAPCバルブ255の開度を制御する。処理容器203内の圧力は例えば、微減圧状態(約700hPa〜1000hPa)に調整される。また、処理容器203内に収容されたウエハ200が所望の第1の温度、例えば40℃から100℃となるように第1の加熱部207によって加熱する。
(Pressure / temperature adjustment step (S20))
The vacuum pump 246 is controlled so that the pressure inside the processing container 203 becomes a desired pressure, and the atmosphere inside the processing container 203 is evacuated. Further, the oxygen-containing gas is supplied to the processing container 203 from the supply hole 502b. At this time, the pressure in the processing container 203 is measured by the pressure sensor 223, and the opening degree of the APC valve 255 is controlled based on the measured pressure. The pressure in the processing container 203 is adjusted to, for example, a slightly reduced pressure state (about 700 hPa to 1000 hPa). Further, the wafer 200 housed in the processing container 203 is heated by the first heating unit 207 so as to reach a desired first temperature, for example, 40 ° C. to 100 ° C.

また、ウエハ200を加熱しつつ、ボート回転機構267を作動させ、ボート217の回転を開始する。なお、ボート217は、少なくとも後述する改質工程(S30)が終了するまでの間は、常に回転させた状態とする。 Further, while heating the wafer 200, the boat rotation mechanism 267 is operated to start the rotation of the boat 217. The boat 217 is always in a rotated state at least until the reforming step (S30) described later is completed.

(改質工程(S30))
ウエハ200が所定の第1温度に到達し、ボート217が所望とする回転速度に到達したら、液体原料供給系300から液体原料を気化器100へ供給する。すなわち、バルブ302を開け、LMFC303により流量制御された液体原料を、液体原料導入口151を介して液体原料供給部150に導入する。液体原料供給部150に供給された液体原料は、温度センサ119により100℃以下(例えば80〜100℃)になっているか否か監視される。液体原料は吐出口152から吐出される際にキャリアガスによって霧化され、微細な液滴の状態(例えばミスト状態)となって気化容器111内の上部空間112aに噴霧される。気化容器111は、気化器ヒータ113によって金属ブロック116を介して所望の温度(例えば180〜210℃)に加熱されており、噴霧された液体原料の液滴は、気化容器111の表面や気化室112中において加熱されて蒸発し、気体となる。気化された液体原料は、キャリアガスとともに処理ガス(気化ガス)として排気口114から処理ガス供給管289aへ送出される。
(Modification step (S30))
When the wafer 200 reaches a predetermined first temperature and the rotation speed desired by the boat 217 is reached, the liquid raw material is supplied from the liquid raw material supply system 300 to the vaporizer 100. That is, the valve 302 is opened, and the liquid raw material whose flow rate is controlled by the LMFC 303 is introduced into the liquid raw material supply unit 150 via the liquid raw material introduction port 151. The liquid raw material supplied to the liquid raw material supply unit 150 is monitored by the temperature sensor 119 whether or not the temperature is 100 ° C. or lower (for example, 80 to 100 ° C.). When the liquid raw material is discharged from the discharge port 152, it is atomized by the carrier gas, becomes a state of fine droplets (for example, a mist state), and is sprayed into the upper space 112a in the vaporization container 111. The vaporization container 111 is heated to a desired temperature (for example, 180 to 210 ° C.) through the metal block 116 by the vaporizer heater 113, and the sprayed droplets of the liquid raw material are collected on the surface of the vaporization container 111 or in the vaporization chamber. It is heated in 112 and evaporates to become a gas. The vaporized liquid raw material is sent out from the exhaust port 114 to the processing gas supply pipe 289a as a processing gas (vaporizing gas) together with the carrier gas.

気化器ヒータ113の温度は、温度センサ115により測定された温度データに基づいて、気化不良が起こらないように制御する。気化不良によって処理室201内に供給される処理ガス中に液滴状態の液体原料が含まれていると、改質処理中にパーティクルが発生するなどしてSiO膜の品質の低下につながるからである。具体的には、気化容器111の一部又は全部の温度低下によって液滴が完全に気化されない、又は再液化することのないように、気化室112の温度を所定の温度以上に保つように気化器ヒータ113を制御する。 The temperature of the vaporizer heater 113 is controlled so that poor vaporization does not occur based on the temperature data measured by the temperature sensor 115. If the processing gas supplied into the processing chamber 201 due to poor vaporization contains a liquid raw material in a droplet state, particles are generated during the reforming process, which leads to deterioration of the quality of the SiO film. be. Specifically, the temperature of the vaporization chamber 112 is vaporized so as to be kept above a predetermined temperature so that the droplets are not completely vaporized or reliquefied due to a decrease in the temperature of a part or all of the vaporization container 111. Controls the instrument heater 113.

また、バルブ289bを開け、気化器100から送出された処理ガスを、処理ガス供給管289a、バルブ289b、処理ガス供給ノズル501a、供給孔501bを介して、処理室201内に供給する。供給孔501bから処理室201内に導入された処理ガスはウエハ200に供給される。処理ガスに含まれるH22ガスは、反応ガスとしてウエハ200の表面のシリコン含有膜と酸化反応することで、当該シリコン含有膜をSiO膜に改質する。Further, the valve 289b is opened, and the processing gas delivered from the vaporizer 100 is supplied into the processing chamber 201 via the processing gas supply pipe 289a, the valve 289b, the processing gas supply nozzle 501a, and the supply hole 501b. The processing gas introduced into the processing chamber 201 from the supply hole 501b is supplied to the wafer 200. The H 2 O 2 gas contained in the processing gas oxidizes with the silicon-containing film on the surface of the wafer 200 as a reaction gas to modify the silicon-containing film into a SiO film.

また、処理容器203内に処理ガスを供給しつつ、処理容器203内を真空ポンプ246により排気する。すなわち、APCバルブ255を開け、ガス排気管231を介して処理容器203内から排気された排気ガスを、真空ポンプ246により排気する。そして所定時間経過後、バルブ289bを閉じ、処理容器203内への処理ガスの供給を停止する。また、さらに所定時間経過後、APCバルブ255を閉じ、処理容器203内の排気を停止する。 Further, while supplying the processing gas into the processing container 203, the inside of the processing container 203 is exhausted by the vacuum pump 246. That is, the APC valve 255 is opened, and the exhaust gas exhausted from the processing container 203 via the gas exhaust pipe 231 is exhausted by the vacuum pump 246. Then, after a lapse of a predetermined time, the valve 289b is closed and the supply of the processing gas into the processing container 203 is stopped. Further, after a lapse of a predetermined time, the APC valve 255 is closed to stop the exhaust in the processing container 203.

本実施形態では、液体原料として過酸化水素水を用いているが、これに限らず、液体原料として例えばオゾン(O3)を含む液体や、水などを用いることもできる。但し、本実施形態で用いるH22のような、温度上昇により急速に分解が進む特性を有する化合物を含む液体原料を気化させる場合において、本実施形態における気化器100の使用は特に好適である。In the present embodiment, hydrogen peroxide solution is used as the liquid raw material, but the liquid raw material is not limited to this, and for example, a liquid containing ozone (O 3 ), water, or the like can be used as the liquid raw material. However, in the case of vaporizing a liquid raw material containing a compound having a property of rapidly decomposing with increasing temperature, such as H 2 O 2 used in the present embodiment, the use of the vaporizer 100 in the present embodiment is particularly suitable. be.

(乾燥工程(S40))
改質工程(S30)が終了した後、ウエハ200を、プリベーク工程T30で処理された温度以下の所定の第2温度に昇温させる。第2温度は、上述の第1温度よりも高い温度であって、上述のプリベーク工程T30の温度以下の温度に設定される。昇温後、温度を保持して、ウエハ200と処理容器203内を乾燥させる。
(Drying step (S40))
After the reforming step (S30) is completed, the wafer 200 is heated to a predetermined second temperature equal to or lower than the temperature processed in the prebaking step T30. The second temperature is set to a temperature higher than the above-mentioned first temperature and equal to or lower than the temperature of the above-mentioned prebaking step T30. After the temperature is raised, the temperature is maintained to dry the wafer 200 and the inside of the processing container 203.

(降温・大気圧復帰工程(S50))
乾燥工程(S40)が終了した後、APCバルブ255を開け、処理容器203内を真空排気することで、処理容器203内に残存するパーティクルや不純物を除去する。真空排気後、APCバルブ255を閉じ、処理容器203内の圧力を大気圧に復帰させる。処理容器203内の圧力が大気圧になり、所定時間経過した後、例えばウエハ200の挿入温度程度に降温させる。
(Temperature lowering / atmospheric pressure return step (S50))
After the drying step (S40) is completed, the APC valve 255 is opened and the inside of the processing container 203 is evacuated to remove particles and impurities remaining in the processing container 203. After vacuum exhaust, the APC valve 255 is closed to restore the pressure in the processing container 203 to atmospheric pressure. After the pressure in the processing container 203 reaches atmospheric pressure and a predetermined time elapses, the temperature is lowered to, for example, about the insertion temperature of the wafer 200.

(基板搬出工程(S60))
その後、ボートエレベータにより、処理済みウエハ200をボート217に保持した状態で処理容器203の下端から処理容器203の外部へ搬出する。その後、処理済みウエハ200はボート217より取り出され、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
(Board unloading process (S60))
After that, the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the processing container 203 to the outside of the processing container 203 while being held by the boat 217 by the boat elevator. After that, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217, and the substrate processing step according to the present embodiment is completed.

<本発明の第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態について図10に基づいて説明する。以下において、上述の実施形態と同様の構成及び工程については、詳細な説明を省略する。
<Second Embodiment of the present invention>
Subsequently, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following, detailed description of the same configurations and steps as those in the above-described embodiment will be omitted.

本実施形態の基板処理装置では、気化器100のかわりに気化器400を用いる。本実施形態に係る気化器400は、液体原料供給部150の周囲に液体原料供給部150を加熱する第2ヒータとしてのアトマイズヒータ162が設けられている。 In the substrate processing apparatus of this embodiment, the vaporizer 400 is used instead of the vaporizer 100. The vaporizer 400 according to the present embodiment is provided with an atomizing heater 162 as a second heater for heating the liquid raw material supply unit 150 around the liquid raw material supply unit 150.

気化器400は、アトマイズヒータ162と液体原料供給部150との間に、アトマイズヒータ162から放出される熱を液体原料供給部150の石英部材に伝導させるように設けられた金属ブロック163(第2金属ブロック)が挿入されている。つまり、金属ブロック163は、液体供給部150の側面に沿って、液体原料供給部150の周囲を覆うように設けられている。金属ブロック163は、アトマイズヒータ162により加熱され、バッファ室154に熱を伝導するように構成されている。 The vaporizer 400 is provided between the atomizing heater 162 and the liquid raw material supply unit 150 so as to conduct the heat released from the atomizing heater 162 to the quartz member of the liquid raw material supply unit 150 (second). Metal block) is inserted. That is, the metal block 163 is provided along the side surface of the liquid supply unit 150 so as to cover the periphery of the liquid raw material supply unit 150. The metal block 163 is heated by the atomizing heater 162 and is configured to conduct heat to the buffer chamber 154.

また、バッファ空間154内の液体原料導入管158の外面には、熱電対で構成された温度センサ119が装着され、温度センサ119により測定された温度データに基づいて、金属ブロック163は、アトマイズヒータ162により加熱される。 Further, a temperature sensor 119 composed of a thermocouple is mounted on the outer surface of the liquid raw material introduction pipe 158 in the buffer space 154, and the metal block 163 is an atomizing heater based on the temperature data measured by the temperature sensor 119. It is heated by 162.

温度制御コントローラ106は、第1ヒータである気化器ヒータ113と第2ヒータであるアトマイズヒータ162とをそれぞれ個別に制御する。具体的には、温度制御コントローラ106は、温度センサ119により測定された温度データに基づいて、液体原料供給部150の温度が80℃以上100℃以下の所定の温度(例えば90℃)で保持されるようにアトマイズヒータ162の温度を制御する。また、温度制御コントローラ106は、温度センサ115により測定された温度データに基づいて、気化容器111の温度が180℃以上210℃以下となるように気化器ヒータ113の温度を制御する。 The temperature control controller 106 individually controls the vaporizer heater 113, which is the first heater, and the atomize heater 162, which is the second heater. Specifically, the temperature control controller 106 is held at a predetermined temperature (for example, 90 ° C.) in which the temperature of the liquid raw material supply unit 150 is 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower based on the temperature data measured by the temperature sensor 119. The temperature of the atomizing heater 162 is controlled so as to be. Further, the temperature control controller 106 controls the temperature of the vaporizer heater 113 so that the temperature of the vaporizer container 111 is 180 ° C. or higher and 210 ° C. or lower based on the temperature data measured by the temperature sensor 115.

本実施形態では、後述する断熱部材165が設けられることによって、液体原料供給部150、金属ブロック163、及びアトマイズヒータ162が、アウタヒータ113aから放出される熱の干渉を受けることを防止している。したがって、気化器ヒータ113とアトマイズヒータ162とは互いに熱干渉をすることなく、液体原料供給部150の温度と気化容器111の温度とをそれぞれ簡易に制御することができる。すなわち、気化器ヒータ113は温度センサ115で測定された温度データに基づいて制御し、アトマイズヒータ162は温度センサ119で測定された温度データに基づいて制御することができる。 In the present embodiment, the heat insulating member 165, which will be described later, is provided to prevent the liquid raw material supply unit 150, the metal block 163, and the atomizing heater 162 from being interfered with by the heat emitted from the outer heater 113a. Therefore, the temperature of the liquid raw material supply unit 150 and the temperature of the vaporization container 111 can be easily controlled without causing thermal interference between the vaporizer heater 113 and the atomizing heater 162. That is, the vaporizer heater 113 can be controlled based on the temperature data measured by the temperature sensor 115, and the atomize heater 162 can be controlled based on the temperature data measured by the temperature sensor 119.

また、本実施形態では、アトマイズヒータ162を制御して、液体原料供給部150の温度を所定の温度に維持するので、液体原料供給部150における液体原料中のH22の分解速度が一定となるように管理することができる。すなわち、気化室112に供給される液体原料中のH22の濃度を一定に管理できるので、気化器400で生成されるガス中のH22の濃度を理論値に基づいて管理することがより容易になる。Further, in the present embodiment, since the atomizing heater 162 is controlled to maintain the temperature of the liquid raw material supply unit 150 at a predetermined temperature, the decomposition rate of H 2 O 2 in the liquid raw material in the liquid raw material supply unit 150 is constant. It can be managed so as to be. That is, since the concentration of H 2 O 2 in the liquid raw material supplied to the vaporization chamber 112 can be constantly controlled and managed on the basis of the concentration of H 2 O 2 in the gas generated in the vaporizer 400 to the theoretical value Will be easier.

また、気化室112に供給される液体原料の温度が低過ぎると、気化されるまでの時間が長くなり、気化不良が発生する可能性がある。本実施形態では、液体原料供給部150を80℃以上100℃以下で予備加熱することにより、液体原料供給部150でのH22の分解が急速に進まないように抑制しながら気化室112内における気化を促進させることができる。Further, if the temperature of the liquid raw material supplied to the vaporization chamber 112 is too low, the time until vaporization becomes long, and vaporization failure may occur. In the present embodiment, by preheating the liquid raw material supply unit 150 at 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, the vaporization chamber 112 is suppressed so that the decomposition of H 2 O 2 in the liquid raw material supply unit 150 does not proceed rapidly. It can promote vaporization within.

なお、気化器400は、一体となった断熱部材160で覆われており、金属ブロック116と金属ブロック163との間には、断熱部材160とは別に断熱部材165が設けられている。つまり、断熱部材165は、第1ヒータを構成するアウタヒータ113aと第2ヒータを構成するアトマイズヒータ162との間に設けられている。また、断熱部材165は、液体原料供給部150と接続される気化容器111の天井壁161と、金属ブロック116の上面との間に設けられている。 The vaporizer 400 is covered with an integrated heat insulating member 160, and a heat insulating member 165 is provided between the metal block 116 and the metal block 163 in addition to the heat insulating member 160. That is, the heat insulating member 165 is provided between the outer heater 113a constituting the first heater and the atomizing heater 162 constituting the second heater. Further, the heat insulating member 165 is provided between the ceiling wall 161 of the vaporization container 111 connected to the liquid raw material supply unit 150 and the upper surface of the metal block 116.

このように、断熱部材165は液体原料供給部150の下方に設けられ、気化器ヒータ113から金属ブロック116を介して放出される熱が、金属ブロック163や液体原料供給部150に対して遮断されるように構成されている。言い換えれば、液体原料供給部150と気化室112とを分離独立構造とし、液体原料供給部150と気化室112内の温度干渉が低減される。 In this way, the heat insulating member 165 is provided below the liquid raw material supply unit 150, and the heat released from the vaporizer heater 113 via the metal block 116 is blocked from the metal block 163 and the liquid raw material supply unit 150. It is configured to. In other words, the liquid raw material supply unit 150 and the vaporization chamber 112 have a separate and independent structure, and the temperature interference between the liquid raw material supply unit 150 and the vaporization chamber 112 is reduced.

<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の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 of the Present Invention>
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

上述の実施形態では、ポリシラザン膜が形成されたウエハ200を処理する例を示したがこれに限るものでは無い。例えば、シリコン元素と窒素元素と水素元素を含む膜、特にシラザン結合(−Si−N−)を有する膜が形成されたウエハ200を処理する場合にも同様に本発明を適用することができる。例えば、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ヘキサメチルシクロトリシラザン(HMCTS)、ポリカルボシラザン、ポリオルガノシラザンを用いた塗布膜に対する処理にも、上述の気化器を用いることができる。 In the above-described embodiment, an example of processing the wafer 200 on which the polysilazane film is formed has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to the case of processing a wafer 200 on which a film containing a silicon element, a nitrogen element and a hydrogen element, particularly a film having a silazane bond (-Si-N-) is formed. For example, the above-mentioned vaporizer can also be used for treatment of a coating film using hexamethyldisilazane (HMDS), hexamethylcyclotrisilazane (HMCTS), polycarbosilazane, and polyorganosilazan.

また、テトラシリルアミンとアンモニアのプラズマ重合膜などに対する処理にも、上述の気化器を用いることができる。また、CVD法で形成されたシリコン含有膜、例えば、モノシランガス又は、トリシリルアミン(TSA)ガスなどのシリコン原料を用いたCVD法によって形成されたシリコン含有膜に対する処理にも、上述の気化器を用いることができる。CVD法によるシリコン含有膜の形成方法としては、特に流動性CVD法を用いることができる。 Further, the above-mentioned vaporizer can also be used for the treatment of the plasma polymerized film of tetrasilylamine and ammonia. Further, the above-mentioned vaporizer is also used for processing a silicon-containing film formed by the CVD method, for example, a silicon-containing film formed by the CVD method using a silicon raw material such as monosilane gas or trisilylamine (TSA) gas. Can be used. As a method for forming the silicon-containing film by the CVD method, a fluid CVD method can be particularly used.

また、上述の実施形態では、縦型処理炉を備える基板処理装置について説明したがこれに限らず、例えば、枚葉式、Hot Wall型、Cold Wall型の処理炉を有する基板処理装置や、処理ガスを励起させてウエハ200を処理する基板処理装置に上述の気化器を適用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the substrate processing apparatus including the vertical processing furnace has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a substrate processing apparatus having a single-wafer type, Hot Wall type, and Cold Wall type processing furnace, and processing The above-mentioned vaporizer may be applied to a substrate processing apparatus that excites a gas to process a wafer 200.

<実施例>
以下、本発明の実施例を説明する。
<Example>
Hereinafter, examples of the present invention will be described.

本実施例として図10及び図11(A)に示す上述した気化器400を用い、比較例として図11(B)に示す気化器500を用いて、それぞれ液体原料としての水(H2O)を液体原料供給部150に供給して気化する実験を行った。気化器500には、気化器400における断熱部材165がなく、液体原料供給部150と気化容器111とが熱的に分離独立した構造ではない。また、処理条件は同一のものとした。As the present embodiment, the above-mentioned vaporizer 400 shown in FIGS. 10 and 11 (A) is used, and as a comparative example, the vaporizer 500 shown in FIG. 11 (B) is used, and water (H 2 O) as a liquid raw material is used. Was supplied to the liquid raw material supply unit 150 and vaporized. The vaporizer 500 does not have the heat insulating member 165 of the vaporizer 400, and the liquid raw material supply unit 150 and the vaporizer container 111 are not thermally separated and independent. The processing conditions were the same.

図11(B)に示す気化器500では、液部温度(液体原料供給部150における温度)が143℃である場合に、最大で20g/分の液体原料を気化する能力があることが確認された。一方、図11(A)に示す気化器400では、液部温度が89℃である場合に、最大で同じく20g/分の液体原料を気化する能力があることが確認された。 It was confirmed that the vaporizer 500 shown in FIG. 11B has the ability to vaporize a liquid raw material of up to 20 g / min when the liquid part temperature (temperature in the liquid raw material supply part 150) is 143 ° C. rice field. On the other hand, it was confirmed that the vaporizer 400 shown in FIG. 11A has the ability to vaporize a liquid raw material of 20 g / min at the maximum when the liquid part temperature is 89 ° C.

すなわち、本実施例では、液体原料供給部150を加熱するアトマイズヒータと気化室112を加熱する気化器ヒータ113との間に断熱部材165を設けることにより、液部温度を100℃以下に保持することができ、液部温度が100℃以下であっても100℃超のときと同等量の液体原料を気化できることが確認された。 That is, in this embodiment, the temperature of the liquid part is maintained at 100 ° C. or lower by providing the heat insulating member 165 between the atomizing heater that heats the liquid raw material supply part 150 and the vaporizer heater 113 that heats the vaporization chamber 112. It was confirmed that even if the temperature of the liquid part is 100 ° C. or lower, the same amount of liquid raw material as when the temperature exceeds 100 ° C. can be vaporized.

10 基板処理装置
100,400 気化器
150 液体原料ガス供給部
108 気化部
111 気化容器
112 気化室
160,165 断熱部材
200 ウエハ(基板)
10 Substrate processing device 100,400 Vaporizer 150 Liquid raw material gas supply section 108 Vaporization section 111 Vaporization container 112 Vaporization chamber 160,165 Insulation member 200 Wafer (board)

Claims (14)

液体原料を供給する液体原料供給部と、
前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、
前記気化容器を加熱する第1ヒータと、
前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、
前記液体原料供給部を加熱する第2ヒータと、
前記第1ヒータと前記第2ヒータの温度をそれぞれ個別に制御する制御部と、
を備える気化器。
The liquid raw material supply unit that supplies the liquid raw material and
A vaporization container constituting a vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized inside.
The first heater that heats the vaporization container and
A heat insulating member provided so as to block the heat released from the first heater with respect to the liquid raw material supply unit, and
A second heater that heats the liquid raw material supply unit and
A control unit that individually controls the temperatures of the first heater and the second heater,
Vaporizer equipped with.
前記断熱部材は、前記第1ヒータと前記第2ヒータとの間に設けられる請求項記載の気化器。 The heat insulating member, carburetor of claim 1, wherein provided between the second heater and the first heater. 液体原料を供給する液体原料供給部と、
前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、
前記気化容器を加熱する第1ヒータと、
前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、を備え、
前記気化容器は、
筒形状の外側容器部と、
前記外側容器部の内側に設けられる柱状の内側容器部と、
を有し、
前記内側容器部の外側壁は、前記外側容器部の内側壁との間に所定の間隙をあけて設けられることにより、前記間隙に前記液体原料が気化される筒状の気体流路を形成するように構成され、
前記筒状の気体流路の幅は0.6mm以上0.8mm以下である気化器。
The liquid raw material supply unit that supplies the liquid raw material and
A vaporization container constituting a vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized inside.
The first heater that heats the vaporization container and
A heat insulating member provided so as to block the heat released from the first heater with respect to the liquid raw material supply unit is provided.
The vaporization container is
Cylindrical outer container and
A columnar inner container provided inside the outer container and
Have,
The outer wall of the inner container portion is provided with a predetermined gap between the outer wall surface and the inner side wall of the outer container portion, thereby forming a tubular gas flow path in which the liquid raw material is vaporized. Is configured as
Vaporizer width of the tubular gas flow path Ru der than 0.8mm or less 0.6 mm.
前記断熱部材は、前記液体原料供給部の温度が100℃以下となるように構成されている請求項1〜のいずれか1項に記載の気化器。 The vaporizer according to any one of claims 1 to 3 , wherein the heat insulating member is configured such that the temperature of the liquid raw material supply unit is 100 ° C. or lower. 前記制御部は、前記液体原料供給部の温度が80℃以上100℃以下となるように前記第2ヒータの温度を制御する請求項記載の気化器。 Wherein, carburetor of claim 2 wherein the temperature of the liquid material supply section to control the temperature of the second heater so that the 80 ° C. or higher 100 ° C. or less. 前記液体原料供給部は、前記液体原料を前記気化室内に吐出する吐出口と、前記吐出口まで前記液体原料を導入する液体原料供給管と、を備える請求項1〜のいずれか1項に記載の気化器。 The liquid raw material supply unit includes any one of claims 1 to 5 including a discharge port for discharging the liquid raw material into the vaporization chamber and a liquid raw material supply pipe for introducing the liquid raw material to the discharge port. The vaporizer described. 前記液体原料供給部は、前記吐出口の近傍に設けられ、キャリアガスを前記気化室内に噴出させるように構成されたキャリアガス噴出口と、前記キャリアガス噴出口までキャリアガスを導入するキャリアガス供給管と、を備える請求項記載の気化器。 The liquid raw material supply unit is provided in the vicinity of the discharge port, and is configured to eject the carrier gas into the vaporization chamber, and the carrier gas supply for introducing the carrier gas to the carrier gas outlet. The vaporizer according to claim 6 , further comprising a tube. 液体原料を供給する液体原料供給部と、
前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、
前記気化容器を加熱する第1ヒータと、
前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、を備え、
前記気化容器および前記液体原料供給部は石英で構成され、両者は一体として形成されている気化器。
The liquid raw material supply unit that supplies the liquid raw material and
A vaporization container constituting a vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized inside.
The first heater that heats the vaporization container and
A heat insulating member provided so as to block the heat released from the first heater with respect to the liquid raw material supply unit is provided.
The vaporizing container and the liquid material supply section is composed of quartz, vaporizer both that are formed integrally.
液体原料を供給する液体原料供給部と、
前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、
前記気化容器を加熱する第1ヒータと、
前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、を備え、
前記第1ヒータと前記気化容器との間には、前記第1ヒータにより加熱され前記気化容器に熱を伝導させるように設けられた第1金属ブロックが設けられ、
前記断熱部材は、前記第1金属ブロックから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように、前記第1金属ブロックの表面の少なくとも一部を覆っている気化器。
The liquid raw material supply unit that supplies the liquid raw material and
A vaporization container constituting a vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized inside.
The first heater that heats the vaporization container and
A heat insulating member provided so as to block the heat released from the first heater with respect to the liquid raw material supply unit is provided.
Between the first heater and the vaporization container, a first metal block which is heated by the first heater and provided so as to conduct heat to the vaporization container is provided.
The heat insulating member, the heat emitted from the first metal block to block to the liquid material supply section, vaporizer that has over at least a portion of a surface of the first metal block.
前記気化容器は筒形状の外側容器部を有し、前記第1金属ブロックは、前記外側容器部の外側面を覆うように、下方から前記液体原料供給部が接続される前記気化容器の天井壁と同じ高さ位置まで、もしくは下方から前記天井壁よりも低い位置まで設けられている請求項記載の気化器。 The vaporization container has a tubular outer container portion, and the first metal block is a ceiling wall of the vaporization container to which the liquid raw material supply portion is connected from below so as to cover the outer surface of the outer container portion. The vaporizer according to claim 9, which is provided up to the same height position as, or from below to a position lower than the ceiling wall. 前記液体原料供給部を加熱する第2ヒータを更に備え、
前記第2ヒータと前記液体原料供給部との間には、前記第2ヒータにより加熱され前記液体原料供給部に熱を伝導させるように設けられた第2金属ブロックが設けられ、
前記断熱部材は、前記第1金属ブロックと前記第2金属ブロックの間に設けられている請求項9又は10記載の気化器。
A second heater for heating the liquid raw material supply unit is further provided.
A second metal block heated by the second heater and provided to conduct heat to the liquid raw material supply unit is provided between the second heater and the liquid raw material supply unit.
The vaporizer according to claim 9 or 10 , wherein the heat insulating member is provided between the first metal block and the second metal block.
前記液体原料は、過酸化水素を含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の気化器。 The vaporizer according to any one of claims 1 to 11 , wherein the liquid raw material contains hydrogen peroxide. 基板を収容する処理室と、
液体原料を供給する液体原料供給部と、前記液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器と、前記気化容器を加熱する第1ヒータと、前記第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して遮断するように設けられた断熱部材と、前記液体原料供給部を加熱する第2ヒータと、前記第1ヒータと前記第2ヒータの温度をそれぞれ個別に制御する制御部と、を備える気化器と、
前記気化器で生成された気化ガスを前記処理室内に供給する気化ガス配管と、
を備える基板処理装置。
A processing room for accommodating the substrate and
A liquid raw material supply unit that supplies a liquid raw material, a vaporization container that constitutes a vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized internally, a first heater that heats the vaporization container, and the first heater. A heat insulating member provided so as to block the heat released from the 1 heater to the liquid raw material supply unit, a second heater for heating the liquid raw material supply unit, and the first heater and the second heater. A vaporizer equipped with a control unit that controls the temperature individually, and
A vaporization gas pipe that supplies the vaporized gas generated by the vaporizer to the processing chamber, and
Substrate processing device.
基板を処理室内に搬入する工程と、
液体原料を供給する液体原料供給部により供給された液体原料が内部で気化される気化室を構成する気化容器内に液体原料を供給する工程と、
前記気化容器を加熱する第1ヒータから放出される熱を前記液体原料供給部に対して断熱部材で遮断しつつ、前記第1ヒータにより前記気化容器を加熱するとともに、前記液体原料供給部を加熱する第2ヒータにより前記液体原料供給部を加熱する工程と、
加熱された気化容器内に供給された液体原料を気化して気化ガスを生成し、気化ガスを処理室内に供給する工程と、
を備える、
前記第1ヒータと前記第2ヒータの温度はそれぞれ個別に制御される、半導体装置の製造方法。
The process of bringing the substrate into the processing chamber and
Supplying the liquid raw material The process of supplying the liquid raw material into the vaporization container constituting the vaporization chamber in which the liquid raw material supplied by the liquid raw material supply unit is vaporized inside, and
While the heat released from the first heater for heating the vaporization container is blocked from the liquid raw material supply unit by a heat insulating member, the vaporization container is heated by the first heater and the liquid raw material supply unit is heated. The step of heating the liquid raw material supply unit by the second heater
The process of vaporizing the liquid raw material supplied in the heated vaporization container to generate vaporized gas and supplying the vaporized gas to the processing chamber.
Ru with a,
A method for manufacturing a semiconductor device, in which the temperatures of the first heater and the second heater are individually controlled.
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