JPH09181062A - 半導体の製造方法および製造装置、並びに半導体ウェハおよび半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体の製造方法および製造装置において、供
給管路内壁面に残留した液体原料による配管内壁面への
不要な膜形成を防止し、供給管路の閉塞やウェハの品質
不良を避ける。 【解決手段】真空容器５内のヒータ３１に加熱されたサ
セプタ３上にウェハ４を設置し、気化ノズル２１から液
体原料２７と原料ガスを真空容器５内に供給して成膜を
行う。そして、気化ノズル２１への液体原料２７の供給
停止後に、液体原料除去機構５００を働かせ、液体原料
送出用ガス供給部２８からの液体原料送出用のガスをパ
ルス的に供給するなどして、液体原料供給管２３の内壁
面に残留し付着した液体原料２７を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体原料を用いて
基板上に半導体素子用の薄膜を形成する半導体の製造方
法に係わり、特に半導体製造の生産性向上を図るのに好
適な半導体の製造方法およびその装置、並びに半導体ウ
ェハおよび半導体素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に半導体素子用の薄膜を形成する
半導体の製造方法のうち、液体原料を用いるものの従来
技術の一例として、特開平６−６１４５０号公報に開示
されたものがある。これは、液体原料であるペンタエト
キシタンタル（Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）を用いて酸化タン
タル（Ｔａ₂Ｏ₅）の薄膜を形成する技術であり、このよ
うな酸化タンタルの薄膜はＤＲＡＭ用の容量絶縁膜とし
て利用される。また、これとは別に、ＴＥＯＳ（Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）を用いて二酸化ケイソ（ＳｉＯ₂）薄膜
を形成する技術もある。

【０００３】上記のうち、ＴＥＯＳを用いたＳｉＯ₂薄
膜の形成方法の一例を図１２に示す装置の構成図により
説明する。基板（以下、適宜ウェハという）３０４は真
空容器３０５内のサセプタ３０３上に保持され、真空容
器３０５は真空排気部３０６（真空ポンプ）により真空
排気される。サセプタ３０３上に保持されたウェハ３０
４はヒータ３３１により約４５０℃に加熱される。液体
原料３２７は液体原料タンク３２５内で一定の温度（６
０℃）に保たれており、液体原料送出用ガス供給部３２
８より液体原料バブリングガス用流量制御装置３９１を
介して流量制御された不活性ガスでバブリングされ、約
１００℃に加熱されたヒータ付ガス供給管３３１を通っ
てシャワーヘッド３２０から真空容器３０５内に導入さ
れる。但し、シャワーヘッド３２０もシャワーヘッド用
ヒータ３０１により加熱されている。また、ガス供給部
３０８からは、キャリアガス（不活性ガス）や気体原料
が流量制御装置３８３およびガス供給管３８１を介して
シャワーヘッド３２０に供給され、液体原料３２７と共
に真空容器３０５内に導入される。真空容器３０５に導
入された液体原料３２７は熱分解反応してウェハ３０４
上にＳｉＯ₂薄膜が堆積される。

【０００４】このような薄膜の形成方法は、ペントキシ
タンタルを用いたＴａ₂Ｏ₅の薄膜を形成する場合に適用
することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記で述べたような方
法で液体原料を用いて成膜を行う場合には、成膜を終了
し液体原料の供給を停止した際に図１２のヒータ付ガス
供給管３３１やシャワーヘッド３２０などの配管内に液
体原料３２７が残留し、その残留した液体原料によって
配管内壁面に不要な膜が形成されてしまう。特に、成膜
のサイクルを何回か繰り返した後、或いは成膜が行われ
た後次の成膜までの時間が長い場合、或いは製造を停止
して容器を大気開放する前には不要な膜が形成されるこ
とが多い。このような不要な膜は供給管路の閉塞の原因
となるだけでなく、剥離した膜が飛散してウェハ上に到
達し品質不良の原因ともなる。これらの障害を取り除く
ためには、半導体の製造装置を停止し清掃を行った上で
再び立ち上げる必要があり、その間は製造を行うことが
不可能であるため半導体製造の生産性が著しく損なわれ
る。

【０００６】本発明の目的は、供給管路内壁面に残留し
た液体原料による配管内壁面への不要な膜形成を防止で
き、供給管路の閉塞やウェハの品質不良を避けることが
でき、半導体の製造の生産性を向上することが可能な、
半導体の製造方法および製造装置、並びに半導体ウェハ
および半導体素子を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、成膜用の液体原料を供給管路の開
口部から供給して、容器内に設置した基板上に半導体素
子用の薄膜を形成する半導体の製造方法において、前記
液体原料の供給停止後に、供給管路内に残留した液体原
料を除去する液体原料除去工程を行うことを特徴とする
半導体の製造方法が提供される。

【０００８】上記のように構成した本発明においては、
液体原料の供給停止後に、その給管路内に残留した液体
原料を除去する液体原料除去工程を行うことにより、供
給管路内壁面に残留した液体原料が積極的に除去され
る。従って、配管内壁面に不要な膜が形成されてしまう
ようなことがなく、供給管路が閉塞されたり、剥離した
膜の飛散によるウェハの品質不良もなくなる。さらに、
半導体の製造装置を停止して清掃を行うようなことも必
要なくなり、半導体の製造の生産性の向上にも寄与する
ことが可能となる。

【０００９】上記のような半導体の製造方法において好
ましくは、液体原料除去工程の少なくとも初期に供給管
路に急激なパルス的変化を与えることにより、その供給
管路内に残留した液体原料を除去する。

【００１０】このように供給管路に急激なパルス的変化
を与えることにより、単純に供給管路から液体原料を除
去する場合に比べて、残留した液体原料を速やかかつ効
率的に除去することができる。もし、単純に供給管路か
ら液体原料を除去するだけならば、供給管路内壁面にわ
ずかならがらも液体原料が残留してしまうことは避けら
れず、そのわずかに残留した液体原料が堆積して不要な
膜になってしまうが、本発明の場合にはそのような供給
管路内壁面への不要な膜の形成は防止される。

【００１１】上記液体原料除去工程における急激なパル
ス的変化は、供給管路に気体の流れを作ることにより与
えたり、供給管路に加熱された気体の流れを作ることに
より与えたり、供給管路の壁面を昇温することにより与
えたり、供給管路の壁面を昇温することと供給管路に気
体の流れを作ることとを併用することにより与えたり、
供給管路の壁面を昇温することと供給管路に加熱された
気体の流れを作ることとを併用することにより与えたり
することが好ましい。これにより、残留した液体原料
は、上記のようにして与えられた気体の流れや熱により
供給管路の内壁面から速やかに気化し、除去される。

【００１２】また、上記液体原料除去工程における急激
なパルス的変化を供給管路に洗浄液を供給することによ
り与えるのもよい。このような洗浄液の流れにより、残
留した液体原料は即座に洗浄除去される。この場合、さ
らに洗浄後の洗浄液を回収する。

【００１３】また、半導体の製造方法において好ましく
は、基板上に成膜用の液体原料を供給して半導体素子用
の薄膜を形成する過程を化学蒸着過程とする。

【００１４】さらに、本発明によれば、上記のような半
導体の製造方法を用いて製造された半導体ウェハ、また
は半導体素子が提供される。

【００１５】さらに、本発明によれば、成膜用の液体原
料により容器内の基板上に薄膜を成膜する成膜機構と、
上記容器に開口部を有する供給管路から液体原料を供給
する原料供給機構とを有する半導体の製造装置におい
て、上記液体原料の供給停止後に、供給管路内に残留し
た液体原料を除去する液体原料除去機構を備えたことを
特徴とする半導体の製造装置が提供される。そして、上
記液体原料除去機構は、好ましくは、液体原料を除去す
る際の少なくとも初期にその液体原料の供給管路に急激
なパルス的変化を与える機構である。さらに、上記成膜
機構は、好ましくは、化学蒸着を行う機構である。

【００１６】このような半導体の製造装置により、前述
のような半導体の製造方法が実施できる。

【００１７】また、上記液体原料除去機構として、液体
原料の供給管路の内壁面に非親水性の構造体を設けても
よい。これにより、供給管路の内壁面の液体原料に対す
る濡れ性が低下し、不要な膜の形成が防止される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１か
ら図３を参照しながら説明する。本実施形態は、減圧気
相化学蒸着によって半導体の基板であるウェハ表面に半
導体素子用の薄膜を蒸着する実施形態である（以下、第
２の実施形態から第９の実施形態についても同様とす
る。）。

【００１９】図１に示すように、本実施形態の半導体の
製造装置は、気相化学反応装置１、気化機構２、真空排
気部６、ガス処理部７、ガス供給部８、予備室９、壁面
温度制御部１０、液体原料除去機構５００を備える。気
相化学反応装置１は、真空容器５の中に、ウェハ（半導
体の基板）４を載置するサセプタ３およびヒータ３１を
収容することによって構成され、また真空容器５には真
空計１１が取り付けられている。気化機構２において、
液体原料２７は液体原料タンク２５に貯められており、
液体原料送出用ガス供給部２８から液体原料送出用ガス
配管２６を介して送られた液体原料送出用のガスによっ
て圧され、その圧送された液体原料２７が液体原料供給
流量制御装置２４で流量が調整されつつ液体原料供給管
２３および液体原料供給バルブ２２を介して真空容器５
上方に取り付けられた気化ノズル２１に供給される。ガ
ス供給部８からは、キャリアガス（不活性ガス）や気体
原料が、ガス供給バルブ８２およびガス供給管８１を介
して気化ノズル２に供給される。

【００２０】真空排気部６は、真空排気配管６１、真空
排気バルブ６２、排気配管６３を備え、排気されるガス
がガス処理部７によって処理される。予備室９は真空容
器５内への気密性を保ちながらウェハ４の出し入れを行
うためのものであって、ウェハハンドラ９１、予備室第
一ゲートバルブ９２、予備室第二ゲートバルブ９３を備
える。壁面温度制御部１０は、壁面温度制御用第１配管
１０１および壁面温度制御用第２配管１０２を有し、真
空容器５内の温度を制御する。上記のうち、真空容器
５、真空排気部６、ガス処理部７、壁面温度制御部１０
等は成膜機構を構成する。

【００２１】液体原料除去機構５００は、液体原料除去
用ガス供給バルブ５０１、液体原料除去用ガス供給管５
０２、およびパルスバルブ５０３を備えている。

【００２２】図２に、気化ノズル２１の先端部分付近の
構造の一例を示す。本実施形態において、気化ノズル２
１は、同心状の気化ノズル外管２１１および気化ノズル
内管２１２からなる二重管構造をしており、液体原料２
７は気化ノズル内管２１２を流れ、気体原料およびキャ
リアガス（不活性ガス）は気化ノズル外管２１１を流れ
る。図２では液体原料２７の流れを矢印Ａで、気体原料
およびキャリアガスの流れを矢印Ｂで示す。

【００２３】次に、本実施形態の動作および作用を説明
する。まず、真空容器５を真空排気部６により真空排気
する。次に、ガス供給部８からの不活性ガスを真空容器
５に導入する。続いて、不活性ガスの供給を停止し、再
度真空容器５を真空排気部６により真空排気する。この
ような真空排気および不活性ガスの導入を数回繰り返し
て、真空容器５内のガス置換を行う。次に、予備室９中
に保持されたウェハ４を第１ゲートバルブ９２を開いて
ヒータ３１に加熱されたサセプタ３上に搬入する。そし
て、再度真空容器５内のガス置換を行う。その後、気化
機構２の働きによって液体原料２７と原料ガスを真空容
器５内に供給して成膜を行う。成膜が終了すると、ガス
置換を行い、サセプタ３上のウェハ４を予備室９中に置
かれたウェハと交換する。以上が本実施形態の半導体の
製造装置の製造サイクルである。

【００２４】本実施形態では、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５００を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５００の動作を述べる。

【００２５】液体原料２７の供給が停止されると、液体
原料除去用ガス供給バルブ５０１を開いて液体原料除去
の準備を行い、パルスバルブ５０３を開く。すると、液
体原料送出用ガス供給部２８から液体原料除去用ガス供
給管５０２を通じて液体原料送出用のガスが急激なパル
ス的変化となって気化ノズル２１の気化ノズル内管２１
２に供給される。

【００２６】図３は、上記ガスの供給パターンの例を示
す図である。但し、図３では横軸に経過時間を、縦軸に
ガスの流量を示す。図３（ａ）に示す例ではガス供給の
初期に急激にガス流量を大きくし、一定時間その流量を
持続させた後でガス流量を０とする。また、図３（ｂ）
に示す例ではガス供給の初期に急激にガス流量を大きく
し、すぐにガス流量を０とする。さらに、図３（ａ）や
図３（ｂ）のようなパルス的変化を数回続けて与えても
よい。

【００２７】このようにパルス的に供給されたガスによ
り、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁
面に残留し付着した液体原料２７が速やかに気化し、速
やかかつ効率的に除去される。そして或る一定の時間が
経過した後に、液体原料除去用ガス供給バルブ５０１を
閉じてガスの供給を停止し、次の操作（例えば次の成膜
のサイクル）に移る。

【００２８】なお、本実施形態では、液体原料除去のた
めのガスの供給を液体原料送出用ガス供給部２８から行
っているが、別途のガス供給部を設けておき、そのガス
供給部より液体原料除去のためのガスを供給してもよ
い。また、気化ノズル２１の構造を図２とは逆の配置、
即ち液体原料２７が気化ノズル外管２１１を流れ、気体
原料やキャリアガスが気化ノズル内管２１２を流れる構
造とし、液体原料除去機構５００を気化ノズル外管２１
１に接続するようにしてもよく、その場合にも同様の動
作により同等の作用効果が得られる。

【００２９】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５００のパルスバルブ５０３を開いて、液体原料
送出用ガス供給部２８からの液体原料送出用のガスをパ
ルス的に供給するので、気化ノズル内管２１２や液体原
料供給管２３の内壁面に残留し付着した液体原料２７を
速やかかつ効率的に除去することができる。従って、気
化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に不
要な膜が形成されてしまうようなことがなく、気化ノズ
ル内管２１２や液体原料供給管２３が閉塞されたり、剥
離した膜の飛散によるウェハ４の品質不良もなくなる。
また、半導体の製造装置を停止して清掃を行うようなこ
とも必要なくなり、半導体の製造の生産性を向上するこ
とができる。さらに、比較的簡単な装置の改造により従
来からの半導体の製造装置の信頼性を改善することがで
きる。

【００３０】次に、本発明の第２の実施形態を図４を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
１０は、液体原料除去用吸引バルブ５１１、液体原料除
去用吸引配管５１２、パルスバルブ５１３、液体原料除
去用吸引ポンプ５１４、液体原料除去用ポンプ排気配管
５１５を備えている。これ以外の構成は図１と同様であ
り、図４における図１と同等の部材には同じ符号を付し
てある。また、成膜時の手順は第１の実施形態と全く同
じであるため、ここでは説明を省略する。

【００３１】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５１０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５１０の動作を述べる。

【００３２】あらかじめ適当な時期に液体原料除去用吸
引ポンプ５１４を動作させておき、液体原料２７の供給
が停止されると液体原料除去用吸引バルブ５１１を開い
て液体原料除去の準備を行い、パルスバルブ５１３を開
く。すると、液体原料除去用吸引ポンプ５１４から液体
原料除去用吸引配管５１２を通じて吸引が行われ、しか
もその吸引力から作り出された気体の流れが急激なパル
ス的変化となる。この時のパルス的変化は、図３で説明
したものと同様にすればよい。吸引された気体は液体原
料除去用ポンプ排気配管５１５を介してガス処理部７で
処理される。このようにパルス的に作り出された気体の
流れにより、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２
３の内壁面に残留し付着した液体原料２７が速やかに気
化し、速やかかつ効率的に除去される。そして或る一定
の時間が経過した後に、液体原料除去用吸引バルブ５１
１を閉じてガスの供給を停止し、次の操作（例えば次の
成膜のサイクル）に移る。

【００３３】なお、本実施形態では、液体原料除去のた
めの液体原料除去用吸引ポンプ５１４を真空排気部６と
は別に設けているが、真空排気部６を液体原料除去のた
めの液体原料除去用吸引ポンプと兼用してもよい。

【００３４】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５１０のパルスバルブ５１３を開いて、液体原料
除去用吸引ポンプ５１４からの吸引力で作り出される気
体の流れをパルス的変化とするので、気化ノズル内管２
１２や液体原料供給管２３の内壁面に残留し付着した液
体原料２７を速やかかつ効率的に除去することができ
る。従って、第１の実施形態と同様に、気化ノズル内管
２１２や液体原料供給管２３の内壁面に不要な膜が形成
されてしまうようなことがなく、気化ノズル内管２１２
や液体原料供給管２３が閉塞されたり、剥離した膜の飛
散によるウェハ４の品質不良もなくなる。また、半導体
の製造装置を停止して清掃を行うようなことも必要なく
なり、半導体の製造の生産性を向上することができる。
さらに、比較的簡単な装置の改造により従来からの半導
体の製造装置の信頼性を改善することができる。

【００３５】次に、本発明の第３の実施形態を図５を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
２０は、液体原料除去用ガス供給バルブ５２１、液体原
料除去用ガス加熱装置５２２、液体原料除去用ガス供給
管５２３、パルス発生用コントローラ５２４を備えてい
る。これ以外の構成は図１と同様であり、図５における
図１と同等の部材には同じ符号を付してある。また、成
膜時の手順は第１の実施形態と全く同じであるため、こ
こでは説明を省略する。

【００３６】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５２０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５２０の動作を述べる。

【００３７】液体原料２７の供給が停止されると、液体
原料除去用ガス供給バルブ５２１を開いて液体原料送出
用ガス供給部２８から液体原料除去用ガス供給管５２３
を通じて液体原料送出用のガスを供給するが、同時に液
体原料除去用ガス加熱装置５２２によりそのガスを加熱
する。この液体原料除去用ガス加熱装置５２２の出力
は、上記ガス供給の初期に急激に大きくなるようパルス
発生用コントローラ５２４で制御される。この時のパル
ス的変化は、図３で説明したものに準じて設定すればよ
い。

【００３８】このようにパルス的に加熱されたガスの供
給により、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３
の内壁面に残留し付着した液体原料２７が速やかに気化
し、速やかかつ効率的に除去される。特に、この場合は
ガスを加熱するため、室温のガスを供給する場合に比較
して液体原料２７の蒸気圧が高くなり、液体原料２７を
除去するために要する時間が短くなる。そして或る一定
の時間が経過した後に、液体原料除去用ガス供給バルブ
５２１を閉じてガスの供給を停止し、次の操作（例えば
次の成膜のサイクル）に移る。

【００３９】なお、本実施形態でも、液体原料除去のた
めのガスの供給を液体原料送出用ガス供給部２８から行
っているが、別途のガス供給部を設けておき、そのガス
供給部より液体原料除去のためのガスを供給してもよ
い。

【００４０】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に液体原料除去
用ガス供給バルブ５２１開き、液体原料除去機構５２０
の液体原料除去用ガス加熱装置５２２でパルス的に加熱
されたガスを供給するので、気化ノズル内管２１２や液
体原料供給管２３の内壁面に残留し付着した液体原料２
７を速やかかつ効率的に除去することができる。特に、
この場合はガスを加熱するため、室温のガスを供給する
場合に比べ液体原料２７を除去するために要する時間が
短くなる。従って、気化ノズル内管２１２や液体原料供
給管２３の内壁面に不要な膜が形成されてしまうような
ことがなく、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２
３が閉塞されたり、剥離した膜の飛散によるウェハ４の
品質不良もなくなる。また、半導体の製造装置を停止し
て清掃を行うようなことも必要なくなり、半導体の製造
の生産性を向上することができる。さらに、比較的簡単
な装置の改造により従来からの半導体の製造装置の信頼
性を改善することができる。

【００４１】次に、本発明の第４の実施形態を図６を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
３０は、例えば加熱ヒータ等の発熱体で構成した気化ノ
ズル加熱装置５３１、パルス発生用コントローラ５３２
を備えている。これ以外の構成は図１と同様であり、図
６における図１と同等の部材には同じ符号を付してあ
る。また、成膜時の手順は第１の実施形態と全く同じで
あるため、ここでは説明を省略する。

【００４２】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５３０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５３０の動作を述べる。

【００４３】液体原料２７の供給が停止されると、気化
ノズル加熱装置５３１を動作させ、気化ノズル２１の温
度を成膜時に液体原料２７を供給している時よりも高く
する。この気化ノズル加熱装置５３１の出力は、加熱の
初期に急激に大きくなるようパルス発生用コントローラ
５３２で制御される。この時のパルス的変化は、図３で
説明したものに準じて設定すればよいが、最初出力を急
激に立ちあげてからその高い出力状態を維持させた方が
効果的である。このように気化ノズル加熱装置５３１に
よって気化ノズル２１をパルス的に加熱することによ
り、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁
面に残留し付着した液体原料２７が速やかに気化し、速
やかかつ効率的に除去される。そして或る一定の時間が
経過した後に、気化ノズル加熱装置５３１を完全に停止
させて気化ノズル２１の温度を下げ、次の操作（例えば
次の成膜のサイクル）に移る。

【００４４】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５３０の気化ノズル加熱装置５３１によって気化
ノズル２１をパルス的に加熱するので、気化ノズル内管
２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残留し付着した
液体原料２７を速やかかつ効率的に除去することができ
る。従って、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２
３の内壁面に不要な膜が形成されてしまうようなことが
なく、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３が閉
塞されたり、剥離した膜の飛散によるウェハ４の品質不
良もなくなる。また、半導体の製造装置を停止して清掃
を行うようなことも必要なくなり、半導体の製造の生産
性を向上することができる。さらに、比較的簡単な装置
の改造により従来からの半導体の製造装置の信頼性を改
善することができる。

【００４５】次に、本発明の第５の実施形態を図７を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
４０は、例えば加熱ヒータ等の発熱体で構成した気化ノ
ズル加熱装置５４１、パルス発生用コントローラ５４
２、液体原料除去用ガス供給バルブ５４３、液体原料除
去用ガス供給管５４４を備えている。これ以外の構成は
図１と同様であり、図７における図１と同等の部材には
同じ符号を付してある。また、成膜時の手順は第１の実
施形態と全く同じであるため、ここでは説明を省略す
る。

【００４６】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５４０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５４０の動作を述べる。

【００４７】液体原料２７の供給が停止されると、気化
ノズル加熱装置５４１を動作させ、気化ノズル２１の温
度を成膜時に液体原料２７を供給している時よりも高く
する。この気化ノズル加熱装置５４１の出力は、加熱の
初期に急激に大きくなるようパルス発生用コントローラ
５４２で制御される。この時のパルス的変化は、図３で
説明したものに準じて設定すればよいが、最初出力を急
激に立ちあげてからその高い出力状態を維持させた方が
効果的である。また、気化ノズル加熱装置５４１による
加熱と同時に液体原料除去用ガス供給バルブ５４３を開
き、液体原料送出用ガス供給部２８から液体原料除去用
ガス供給管５４４を通じて液体原料送出用のガスを気化
ノズル２１（気化ノズル内管２１２）に供給する。

【００４８】このように気化ノズル加熱装置５４１によ
って気化ノズル２１をパルス的に加熱することにより気
化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残
留し付着した液体原料２７が速やかに気化し、かつ液体
原料送出用ガス供給部２８からの液体原料送出用のガス
を供給することにより残留した液体原料２７の気化が一
層促進される。そして或る一定の時間が経過した後に、
気化ノズル加熱装置５４１を完全に停止させて気化ノズ
ル２１の温度を下げ、さらに液体原料除去用ガス供給バ
ルブ５４３を閉じてガスの供給を停止し、次の操作（例
えば次の成膜のサイクル）に移る。

【００４９】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５４０の気化ノズル加熱装置５４１によって気化
ノズル２１をパルス的に加熱し、かつ液体原料送出用ガ
ス供給部２８からの液体原料送出用のガスを供給するの
で、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁
面に残留し付着した液体原料２７を一層速やかかつ効率
的に除去することができる。従って、気化ノズル内管２
１２や液体原料供給管２３の内壁面に不要な膜が形成さ
れてしまうようなことがなく、気化ノズル内管２１２や
液体原料供給管２３が閉塞されたり、剥離した膜の飛散
によるウェハ４の品質不良もなくなる。また、半導体の
製造装置を停止して清掃を行うようなことも必要なくな
り、半導体の製造の生産性を向上することができる。さ
らに、比較的簡単な装置の改造により従来からの半導体
の製造装置の信頼性を改善することができる。

【００５０】次に、本発明の第６の実施形態を図８を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
５０は、例えば加熱ヒータ等の発熱体で構成した気化ノ
ズル加熱装置５５１、パルス発生用コントローラ５５
２、液体原料除去用吸引バルブ５５３、液体原料除去用
吸引配管５５４、液体原料除去用吸引ポンプ５５５、液
体原料除去用ポンプ排気配管５５６を備えている。これ
以外の構成は図１と同様であり、図８における図１と同
等の部材には同じ符号を付してある。また、成膜時の手
順は第１の実施形態と全く同じであるため、ここでは説
明を省略する。

【００５１】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５５０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５５０の動作を述べる。

【００５２】液体原料２７の供給が停止されると、気化
ノズル加熱装置５５１を動作させ、気化ノズル２１の温
度を成膜時に液体原料２７を供給している時よりも高く
する。この気化ノズル加熱装置５５１の出力は、加熱の
初期に急激に大きくなるようパルス発生用コントローラ
５５２で制御される。この時のパルス的変化は、図３で
説明したものに準じて設定すればよいが、最初出力を急
激に立ちあげてからその高い出力状態を維持させた方が
効果的である。また、あらかじめ液体原料除去用吸引ポ
ンプ５５５を動作させておき、気化ノズル加熱装置５４
１による加熱と同時に液体原料除去用吸引バルブ５５３
を開き、液体原料除去用吸引ポンプ５５５から液体原料
除去用吸引配管５５６を通じて吸引を行い、その吸引力
により気体の流れを作り出す。

【００５３】このように気化ノズル加熱装置５５１によ
って気化ノズル２１をパルス的に加熱することにより気
化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残
留し付着した液体原料２７が速やかに気化し、かつ液体
原料除去用吸引ポンプ５５５で作り出された気体の流れ
により残留した液体原料２７の気化が一層促進される。
そして或る一定の時間が経過した後に、気化ノズル加熱
装置５５１を完全に停止させて気化ノズル２１の温度を
下げ、さらに液体原料除去用吸引バルブ５５３を閉じて
ガスの供給を停止し、次の操作（例えば次の成膜のサイ
クル）に移る。

【００５４】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５５０の気化ノズル加熱装置５５１によって気化
ノズル２１をパルス的に加熱し、かつ液体原料除去用吸
引ポンプ５５５で気体の流れを作り出すので、気化ノズ
ル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残留し付
着した液体原料２７を一層速やかかつ効率的に除去する
ことができる。従って、気化ノズル内管２１２や液体原
料供給管２３の内壁面に不要な膜が形成されてしまうよ
うなことがなく、気化ノズル内管２１２や液体原料供給
管２３が閉塞されたり、剥離した膜の飛散によるウェハ
４の品質不良もなくなる。また、半導体の製造装置を停
止して清掃を行うようなことも必要なくなり、半導体の
製造の生産性を向上することができる。さらに、比較的
簡単な装置の改造により従来からの半導体の製造装置の
信頼性を改善することができる。

【００５５】次に、本発明の第７の実施形態を図９を参
照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構５
６０は、例えば加熱ヒータ等の発熱体で構成した気化ノ
ズル加熱装置５６１、パルス発生用コントローラ５６
２、液体原料除去用ガス供給バルブ５６３、パルス発生
用コントローラ５６４、液体原料除去用ガス供給管５６
５を備えている。これ以外の構成は図１と同様であり、
図９における図１と同等の部材には同じ符号を付してあ
る。また、成膜時の手順は第１の実施形態と全く同じで
あるため、ここでは説明を省略する。

【００５６】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５６０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５６０の動作を述べる。

【００５７】液体原料２７の供給が停止されると、気化
ノズル加熱装置５６１を動作させ、気化ノズル２１の温
度を成膜時に液体原料２７を供給している時よりも高く
する。この気化ノズル加熱装置５６１の出力は、加熱の
初期に急激に大きくなるようパルス発生用コントローラ
５６２で制御される。この時のパルス的変化は、図３で
説明したものに準じて設定すればよいが、最初出力を急
激に立ちあげてからその高い出力状態を維持させた方が
効果的である。また、気化ノズル加熱装置５６１による
加熱と同時に液体原料除去用ガス供給バルブ５６３を開
き、液体原料送出用ガス供給部２８から液体原料除去用
ガス供給管５６を通じて液体原料送出用のガスを気化ノ
ズル２１（気化ノズル内管２１２）に供給する。

【００５８】さらに、この液体原料送出用のガス供給と
同時に、液体原料除去用ガス加熱装置５６４によりその
ガスを加熱する。この液体原料除去用ガス加熱装置５６
２の出力もパルス発生用コントローラ５６２で制御する
ようにし、しかも気化ノズル加熱装置５６１に与える出
力パターンと同様とする。

【００５９】このように気化ノズル加熱装置５６１によ
って気化ノズル２１をパルス的に加熱することにより気
化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残
留し付着した液体原料２７が速やかに気化し、かつ液体
原料送出用ガス供給部２８からの液体原料送出用のガス
をパルス的に加熱して供給することにより残留した液体
原料２７の気化が一層促進される。そして或る一定の時
間が経過した後に、気化ノズル加熱装置５６１を完全に
停止させて気化ノズル２１の温度を下げ、さらに液体原
料除去用ガス供給バルブ５６３を閉じてガスの供給を停
止し、次の操作（例えば次の成膜のサイクル）に移る。

【００６０】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５６０の気化ノズル加熱装置５６１によって気化
ノズル２１をパルス的に加熱し、かつ液体原料送出用ガ
ス供給部２８からの液体原料送出用のガスをパルス的に
加熱して供給するので、気化ノズル内管２１２や液体原
料供給管２３の内壁面に残留し付着した液体原料２７を
一層速やかかつ効率的に除去することができる。従っ
て、気化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁
面に不要な膜が形成されてしまうようなことがなく、気
化ノズル内管２１２や液体原料供給管２３が閉塞された
り、剥離した膜の飛散によるウェハ４の品質不良もなく
なる。また、半導体の製造装置を停止して清掃を行うよ
うなことも必要なくなり、半導体の製造の生産性を向上
することができる。さらに、比較的簡単な装置の改造に
より従来からの半導体の製造装置の信頼性を改善するこ
とができる。

【００６１】次に、本発明の第８の実施形態を図１０を
参照しながら説明する。図１０に示すように、本実施形
態の液体原料除去機構は、気化ノズル内管２１２の内壁
面を被服するように配置された非親水性構造体５７０で
ある。これ以外の構成は図１および図２と同様であり、
図１０における図２と同等の部材には同じ符号を付して
ある。また、成膜時の手順は第１の実施形態と全く同じ
であるため、ここでは説明を省略する。

【００６２】本実施形態の場合、気化ノズル内管２１２
の内壁面に非親水性構造体５７０が被服されているため
に、その内壁面の液体原料２７に対する濡れ性が低下
し、成膜のサイクルにおける液体原料２７の供給が停止
されても、不要な膜の形成が防止される。従って、気化
ノズル内管２１２や液体原料供給管２３が閉塞された
り、剥離した膜の飛散によるウェハ４の品質不良もなく
なる。また、半導体の製造装置を停止して清掃を行うよ
うなことも必要なくなり、半導体の製造の生産性を向上
することができる。さらに、比較的簡単な装置の改造に
より従来からの半導体の製造装置の信頼性を改善するこ
とができる。

【００６３】次に、本発明の第９の実施形態を図１１を
参照しながら説明する。本実施形態の液体原料除去機構
５８０は、液体原料除去剤供給バルブ５８１、液体原料
除去剤供給配管５８２、パルスバルブ５８３、液体原料
除去剤供給配部５８４、液体原料除去剤回収カップ５８
５、液体原料除去剤回収カップ移動機構５８６、液体原
料除去剤回収管５８７、液体原料除去剤回収機構収納部
５８８を備えている。これ以外の構成は図１と同様であ
り、図１１おける図１と同等の部材には同じ符号を付し
てある。また、成膜時の手順は第１の実施形態と全く同
じであるため、ここでは説明を省略する。

【００６４】本実施形態でも、サイクルを何回か繰り返
した後、或いは成膜が行われた後次の成膜までの時間が
長い場合、或いは気相化学反応装置１を停止して真空容
器５を大気開放する前に、液体原料除去機構５８０を動
作させ、液体原料供給管２３内及び気化ノズル２１内に
残留した液体原料２７を除去する。以下、この時に実施
される液体原料除去機構５８０の動作を述べる。

【００６５】液体原料２７の供給が停止されると、ま
ず、液体原料除去剤回収機構収納部５８８から液体原料
除去剤回収カップ移動機構５８６によって液体原料除去
剤回収カップ５８５が移動し、気化ノズル２１下部に位
置決めされる。その後、液体原料除去剤供給バルブ５８
１を開いて液体原料除去剤供給の準備を行い、パルスバ
ルブ５８３を開く。すると、液体原料除去剤供給配部５
８４から液体原料除去剤供給配管５８２を通じて液体原
料除去剤（専用の薬剤）が急激なパルス的変化となって
気化ノズル２１に供給される。この時のパルス的変化
は、図３で説明したものに準じて設定すればよいが、最
初出力を急激に立ちあげてからその高い出力状態を維持
させた方が効果的である。このようにパルス的に作り出
された液体原料除去剤の流れにより、気化ノズル内管２
１２や液体原料供給管２３の内壁面に残留し付着した液
体原料２７が速やかつ効率的に洗浄され除去される。

【００６６】この時、気化ノズル内管２１２を洗浄後の
液体原料除去剤は液体原料除去剤回収カップ５８５に回
収されるため、真空容器５内に漏出することはない。ま
た、液体原料除去剤回収カップ５８５に回収された液体
原料除去剤は、液体原料除去剤回収管５８７を経て真空
容器５外へ排出される。そして或る一定の時間が経過し
た後に、液体原料除去剤供給バルブ５８１を閉じて洗浄
液の供給を停止し、次の操作（例えば次の成膜のサイク
ル）に移る。

【００６７】以上のような本実施形態によれば、気化ノ
ズル２１への液体原料２７の供給停止後に、液体原料除
去機構５８０の液体原料除去剤供給配部５８４から液体
原料除去剤をパルス的に供給するので、気化ノズル内管
２１２や液体原料供給管２３の内壁面に残留し付着した
液体原料２７を速やかかつ効率的に除去することができ
る。しかも、専用の薬剤を用いるので液体原料２７の除
去をさらに確実に行うことができる。従って、気化ノズ
ル内管２１２や液体原料供給管２３の内壁面に不要な膜
が形成されてしまうようなことがなく、気化ノズル内管
２１２や液体原料供給管２３が閉塞されたり、剥離した
膜の飛散によるウェハ４の品質不良もなくなる。また、
半導体の製造装置を停止して清掃を行うようなことも必
要なくなり、半導体の製造の生産性を向上することがで
きる。さらに、比較的簡単な装置の改造により従来から
の半導体の製造装置の信頼性を改善することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、液体原料の供給停止後
に、その給管路内に残留した液体原料を除去する液体原
料除去工程を行うので、供給管路内壁面に残留した液体
原料が積極的に除去される。従って、配管内壁面に不要
な膜が形成されてしまうようなことがなく、供給管路が
閉塞されたり、剥離した膜の飛散によるウェハの品質不
良もなくなる。さらに、半導体の製造装置を停止して清
掃を行うようなことも必要なくなり、半導体の製造の生
産性を向上することができる。

【００６９】また、液体原料除去工程において供給管路
に急激なパルス的変化を与えるので、単純に供給管路か
ら液体原料を除去する場合に比べて、残留した液体原料
を速やかかつ効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、半
導体の製造装置を示す図である。

【図２】図１の半導体の製造装置における気化ノズルの
先端部分付近の構造を示す断面図である。

【図３】図１における液体原料除去用のガスの供給パタ
ーンの例を示す図であって、（ａ）はガス供給の初期に
急激にガス流量を大きくし一定時間その流量を持続させ
た後でガス流量を０とする例、（ｂ）はガス供給の初期
に急激にガス流量を大きくしすぐにガス流量を０とする
例である。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す図であって、半
導体の製造装置を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す図であって、半
導体の製造装置を示す図である。

【図６】本発明の第４実施形態を示す図であって、半導
体の製造装置を示す図である。

【図７】本発明の第５実施形態を示す図であって、半導
体の製造装置を示す図である。

【図８】本発明の第６実施形態を示す図であって、半導
体の製造装置を示す図である。

【図９】本発明の第７実施形態を示す図であって、半導
体の製造装置を示す図である。

【図１０】本発明の第８実施形態を説明する図であっ
て、気化ノズルの先端部分付近を示す断面図である。

【図１１】本発明の第９実施形態を示す図であって、半
導体の製造装置を示す図である。

【図１２】従来の半導体の製造装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 気相化学反応装置 ２ 気化機構 ３ サセプタ ４ ウェハ（半導体の基板） ５ 真空容器 ６ 真空排気部 ７ ガス処理部 ８ ガス供給部 ９ 予備室 １０ 壁面温度制御部 １１ 真空計 ２１ 気化ノズル ２２ 液体原料供給バルブ ２３ 液体原料供給管 ２４ 液体原料供給流量制御装置 ２５ 液体原料タンク ２６ 液体原料送出用ガス配管 ２７ 液体原料 ２８ 液体原料送出用ガス供給部 ６１ 真空排気配管 ６２ 真空排気バルブ ６３ 排気配管 ８１ ガス供給管 ８２ ガス供給バルブ ９１ ウェハハンドラ ９２ 予備室第一ゲートバルブ ９３ 予備室第二ゲートバルブ １０１ 壁面温度制御用第１配管 １０２ 壁面温度制御用第２配管 ２１１ 気化ノズル外管 ２１２ 気化ノズル内管 ５００ 液体原料除去機構 ５０１ 液体原料除去用ガス供給バルブ ５０２ 液体原料除去用ガス供給管 ５０３ パルスバルブ ５１０ 液体原料除去機構 ５１１ 液体原料除去用吸引バルブ ５１２ 液体原料除去用吸引配管 ５１３ パルスバルブ ５１４ 液体原料除去用吸引ポンプ ５１５ 液体原料除去用ポンプ排気配管 ５２０ 液体原料除去機構 ５２１ 液体原料除去用ガス供給バルブ ５２２ 液体原料除去用ガス加熱装置 ５２３ 液体原料除去用ガス供給管 ５２４ パルス発生用コントローラ ５３０ 液体原料除去機構 ５３１ 気化ノズル加熱装置 ５３２ パルス発生用コントローラ ５４０ 液体原料除去機構 ５４１ 気化ノズル加熱装置 ５４２ パルス発生用コントローラ ５４３ 液体原料除去用ガス供給バルブ ５４４ 液体原料除去用ガス供給管 ５５０ 液体原料除去機構 ５５１ 気化ノズル加熱装置 ５５２ パルス発生用コントローラ ５５３ 液体原料除去用吸引バルブ ５５４ 液体原料除去用吸引配管 ５５５ 液体原料除去用吸引ポンプ ５５６ 液体原料除去用ポンプ排気配管 ５６０ 液体原料除去機構 ５６１ 気化ノズル加熱装置 ５６２ パルス発生用コントローラ ５６３ 液体原料除去用ガス供給バルブ ５６４ パルス発生用コントローラ ５６５ 液体原料除去用ガス供給管 ５７０ 非親水性構造体 ５８０ 液体原料除去機構 ５８１ 液体原料除去剤供給バルブ ５８２ 液体原料除去剤供給配管 ５８３ パルスバルブ ５８４ 液体原料除去剤供給配部 ５８５ 液体原料除去剤回収カップ ５８６ 液体原料除去剤回収カップ移動機構 ５８７ 液体原料除去剤回収管 ５８８ 液体原料除去剤回収機構収納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 國友 正人 東京都青梅市今井町2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜用の液体原料を供給管路の開口部か
   ら供給して、容器内に設置した基板上に半導体素子用の
   薄膜を形成する半導体の製造方法において、前記液体原
   料の供給停止後に、前記液体原料の供給管路内に残留し
   た液体原料を除去する液体原料除去工程を行うことを特
   徴とする半導体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程の少なくとも初期に前記液体
   原料の供給管路に急激なパルス的変化を与えることによ
   り、前記供給管路内に残留した液体原料を除去すること
   を特徴とする半導体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路に気体の流れを作ることにより与える
   ことを特徴とする半導体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路に加熱された気体の流れを作ることに
   より与えることを特徴とする半導体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路の壁面を昇温することにより与えるこ
   とを特徴とする半導体の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項２記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路の壁面を昇温することと、前記供給管
   路に気体の流れを作ることとにより与えることを特徴と
   する半導体の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路の壁面を昇温することと、前記供給管
   路に加熱された気体の流れを作ることとにより与えるこ
   とを特徴とする半導体の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項２記載の半導体の製造方法におい
   て、前記液体原料除去工程における急激なパルス的変化
   は、前記供給管路に洗浄液を供給することにより与え、
   さらに洗浄後の前記洗浄液を回収することを特徴とする
   半導体の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１から８のうちいずれか１項記載
   の半導体の製造方法において、前記基板上に成膜用の液
   体原料を供給して半導体素子用の薄膜を形成する過程は
   化学蒸着過程によることを特徴とする半導体の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のうちいずれか１項記
    載の半導体の製造方法を用いて製造された半導体ウェ
    ハ。
11. 【請求項１１】 請求項１から９のうちいずれか１項記
    載の半導体の製造方法を用いて製造された半導体素子。
12. 【請求項１２】 成膜用の液体原料により容器内の基板
    上に薄膜を成膜する成膜機構と、前記容器に開口部を有
    する供給管路から前記液体原料を供給する原料供給機構
    とを有する半導体の製造装置において、前記液体原料の
    供給停止後に、前記液体原料の供給管路内に残留した液
    体原料を除去する液体原料除去機構を備えたことを特徴
    とする半導体の製造装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の半導体の製造装置に
    おいて、前記液体原料除去機構は、前記液体原料を除去
    する際の少なくとも初期に前記液体原料の供給管路に急
    激なパルス的変化を与える機構であることを特徴とする
    半導体の製造装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載の半導体の製造装置に
    おいて、前記液体原料除去機構として、前記液体原料の
    供給管路の内壁面に非親水性の構造体を設けたことを特
    徴とする半導体の製造装置。
15. 【請求項１５】 請求項１２から１４のうちいずれか１
    項記載の半導体の製造装置において、前記成膜機構が化
    学蒸着を行う機構であることを特徴とする半導体の製造
    装置。