JPH10306377A - 微量ガス供給方法及びその装置 - Google Patents
微量ガス供給方法及びその装置Info
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4485—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation without using carrier gas in contact with the source material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小量のガスを精度良く供給することができ
る微量ガス供給装置を提供する。 【解決手段】 制御対象ガスを貯留する制御対象ガス源
２２と、キャリアガスを貯留するキャリアガス源２０
と、前記キャリアガス源からガス使用系４に接続された
キャリアガス通路２４と、前記制御対象ガスを排出する
ためのガス排出通路３０と、微量な所定の体積を有して
前記キャリアガス通路と前記ガス排気通路に対して並列
に接続された定量管３２と、前記定量管の連通状態を前
記両通路間で選択的に切り換えるバルブ機構３８とを備
えるように構成する。これにより、定量管内に充填した
制御対象ガスをガス使用系に供給することにより、微小
量のガス流量を精度良くコントロールする。
る微量ガス供給装置を提供する。 【解決手段】 制御対象ガスを貯留する制御対象ガス源
２２と、キャリアガスを貯留するキャリアガス源２０
と、前記キャリアガス源からガス使用系４に接続された
キャリアガス通路２４と、前記制御対象ガスを排出する
ためのガス排出通路３０と、微量な所定の体積を有して
前記キャリアガス通路と前記ガス排気通路に対して並列
に接続された定量管３２と、前記定量管の連通状態を前
記両通路間で選択的に切り換えるバルブ機構３８とを備
えるように構成する。これにより、定量管内に充填した
制御対象ガスをガス使用系に供給することにより、微小
量のガス流量を精度良くコントロールする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置等に設けられる微量ガス供給装置とその方法に関す
る。
装置等に設けられる微量ガス供給装置とその方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程にお
いては、半導体ウエハやガラスなどの基板上に、成膜と
パターンエッチング等を繰り返し施すことにより所望の
素子を得るようになっている。そして、半導体集積回路
の微細化及び高集積化に伴って、加工線幅やゲート幅も
より狭くなされ、また、集積回路の多層構造化の要求に
従って、膜厚も薄くなる傾向にある。特に、多層構造の
集積回路にあっては、回路素子を多層に亘って積み上げ
ることから、各層における膜厚の管理が不十分な場合に
は、その影響が上層に波及してしまって、例えば表面の
凹凸が激しくなったりし、適正な集積回路を実現できな
くなってしまう。通常、半導体製造装置において、ガス
流量を制御するためには、流量制御の精度の高い流量制
御器、例えばマスフローコントローラが用いられてい
る。
いては、半導体ウエハやガラスなどの基板上に、成膜と
パターンエッチング等を繰り返し施すことにより所望の
素子を得るようになっている。そして、半導体集積回路
の微細化及び高集積化に伴って、加工線幅やゲート幅も
より狭くなされ、また、集積回路の多層構造化の要求に
従って、膜厚も薄くなる傾向にある。特に、多層構造の
集積回路にあっては、回路素子を多層に亘って積み上げ
ることから、各層における膜厚の管理が不十分な場合に
は、その影響が上層に波及してしまって、例えば表面の
凹凸が激しくなったりし、適正な集積回路を実現できな
くなってしまう。通常、半導体製造装置において、ガス
流量を制御するためには、流量制御の精度の高い流量制
御器、例えばマスフローコントローラが用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したマ
スフローコントローラは、ガス流に対する流量制御性が
非常に良好であるが、前述のように高集積化及び多層化
が更に推進されると成膜すべき膜厚が更に薄くなり、且
つその膜厚の制御性も高いものが要求されてくる。しか
しながら、上記したマスフローコントローラにあって
は、非常な微量のガス流量に対しては、その構造上の理
由より、精度の高いコントロールが非常に難しく、膜厚
が十分に制御された成膜を行なうことが困難になってき
た。例えば、膜厚が数１００Åのゲート電極や配線を成
膜する場合に、微小ガス流量の制御が難しいことから、
その膜厚の制御が非常に困難になるといった問題点があ
った。
スフローコントローラは、ガス流に対する流量制御性が
非常に良好であるが、前述のように高集積化及び多層化
が更に推進されると成膜すべき膜厚が更に薄くなり、且
つその膜厚の制御性も高いものが要求されてくる。しか
しながら、上記したマスフローコントローラにあって
は、非常な微量のガス流量に対しては、その構造上の理
由より、精度の高いコントロールが非常に難しく、膜厚
が十分に制御された成膜を行なうことが困難になってき
た。例えば、膜厚が数１００Åのゲート電極や配線を成
膜する場合に、微小ガス流量の制御が難しいことから、
その膜厚の制御が非常に困難になるといった問題点があ
った。
【０００４】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、微小量のガスを精度良く供給することができ
る微量ガス供給方法及びその装置を提供することにあ
る。
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、微小量のガスを精度良く供給することができ
る微量ガス供給方法及びその装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、制御対象ガスをキャリアガスと共に微
小量だけガス使用系へ供給する微量ガス供給方法におい
て、微量な所定の体積を有する定量管に前記制御対象ガ
スを充填し、該充填された前記制御対象ガスを前記キャ
リアガスにより搬送して前記ガス使用系へ導入するよう
にしたものである。これにより、定量管内の所定量の制
御対象ガスを使用系に供給することが可能となる。
解決するために、制御対象ガスをキャリアガスと共に微
小量だけガス使用系へ供給する微量ガス供給方法におい
て、微量な所定の体積を有する定量管に前記制御対象ガ
スを充填し、該充填された前記制御対象ガスを前記キャ
リアガスにより搬送して前記ガス使用系へ導入するよう
にしたものである。これにより、定量管内の所定量の制
御対象ガスを使用系に供給することが可能となる。
【０００６】また、本発明は、上記方法を実現するため
に、制御対象ガスを貯留する制御対象ガス源と、キャリ
アガスを貯留するキャリアガス源と、前記キャリアガス
源からガス使用系に接続されたキャリアガス通路と、前
記制御対象ガスを排出するためのガス排出通路と、微量
な所定の体積を有して前記キャリアガス通路と前記ガス
排気通路に対して並列に接続された定量管と、前記定量
管の連通状態を前記両通路間で選択的に切り換えるバル
ブ機構とを備えるように構成したものである。
に、制御対象ガスを貯留する制御対象ガス源と、キャリ
アガスを貯留するキャリアガス源と、前記キャリアガス
源からガス使用系に接続されたキャリアガス通路と、前
記制御対象ガスを排出するためのガス排出通路と、微量
な所定の体積を有して前記キャリアガス通路と前記ガス
排気通路に対して並列に接続された定量管と、前記定量
管の連通状態を前記両通路間で選択的に切り換えるバル
ブ機構とを備えるように構成したものである。
【０００７】これによれば、例えば制御対象ガスの不使
用時には、バルブ機構はガス排出通路と定量管を連通さ
せてこの定量管内に制御対象ガスを流して充填してお
き、ガス使用時には、バルブ機構は、上記定量管とキャ
リアガス通路を連通させてこの定量管に充填されていた
制御対象ガスをガス使用系に供給する。従って、上記定
量管の予め設定された容量に相当する微小量のガスを精
度良くガス使用系に供給することができる。また、この
定量管の容量よりも複数倍大きな容量をガス使用系にて
必要とする場合には、例えば定量管への制御対象ガスの
充填とこれからの搬送を複数回繰り返して行なえばよ
い。
用時には、バルブ機構はガス排出通路と定量管を連通さ
せてこの定量管内に制御対象ガスを流して充填してお
き、ガス使用時には、バルブ機構は、上記定量管とキャ
リアガス通路を連通させてこの定量管に充填されていた
制御対象ガスをガス使用系に供給する。従って、上記定
量管の予め設定された容量に相当する微小量のガスを精
度良くガス使用系に供給することができる。また、この
定量管の容量よりも複数倍大きな容量をガス使用系にて
必要とする場合には、例えば定量管への制御対象ガスの
充填とこれからの搬送を複数回繰り返して行なえばよ
い。
【０００８】このような微量ガス供給装置は、例えば半
導体製造装置の処理ガス供給系として適用することがで
きる。半導体製造装置に適用する場合には、例えば成膜
処理時にあっては処理容器内に圧力変動が生ずることを
避けなければならないことから、制御対象ガスである処
理ガスはガス排出通路を介して常時一定圧で流す状態と
し、また、キャリアガスもキャリアガス通路を介して半
導体製造装置側へ常時一定圧で流す状態とする。そし
て、必要に応じてバルブ機構を操作して、上記定量管を
上記ガス排出通路側へ連通したり、或いはキャリアガス
通路へ連通したりすることを選択的に行ない、定量管内
に充填された処理ガスを必要時に（処理時に）、半導体
製造装置に供給する。これによれば、半導体製造装置に
は、ガスが遮断されることなく、処理時及び非処理時に
亘って常に一定圧で供給されることになるので、処理容
器内の圧力変動が生ずることもない。
導体製造装置の処理ガス供給系として適用することがで
きる。半導体製造装置に適用する場合には、例えば成膜
処理時にあっては処理容器内に圧力変動が生ずることを
避けなければならないことから、制御対象ガスである処
理ガスはガス排出通路を介して常時一定圧で流す状態と
し、また、キャリアガスもキャリアガス通路を介して半
導体製造装置側へ常時一定圧で流す状態とする。そし
て、必要に応じてバルブ機構を操作して、上記定量管を
上記ガス排出通路側へ連通したり、或いはキャリアガス
通路へ連通したりすることを選択的に行ない、定量管内
に充填された処理ガスを必要時に（処理時に）、半導体
製造装置に供給する。これによれば、半導体製造装置に
は、ガスが遮断されることなく、処理時及び非処理時に
亘って常に一定圧で供給されることになるので、処理容
器内の圧力変動が生ずることもない。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る微量ガス供
給方法及びその装置の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。図１は本発明に係る微量ガス供給装置をガス使
用系に設けた状態を示す図、図２は定量管の種類を示す
図である。ここではガス使用系として、半導体ウエハや
ＬＣＤ等の基板に成膜処理等の所定の処理を施す半導体
製造装置を用いてＴｉ膜を成膜する場合を例にとって説
明する。図示するように、本発明に係る微量ガス供給装
置２は、ガス使用系として枚葉式の半導体製造装置４に
接続されており、この装置４に処理に必要な処理ガスを
制御対象ガスとして供給するようになっている。この半
導体製造装置４は、例えば内面がアルマイト処理された
アルミニウム製の処理容器６を有しており、内部には半
導体ウエハ等の基板Ｗを載置するための載置台８が設け
られる。この載置台８には、加熱手段として例えば抵抗
発熱ヒータ１０が内蔵されており、載置台８上の基板Ｗ
を所定の温度に加熱して維持できるようになっている。
給方法及びその装置の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。図１は本発明に係る微量ガス供給装置をガス使
用系に設けた状態を示す図、図２は定量管の種類を示す
図である。ここではガス使用系として、半導体ウエハや
ＬＣＤ等の基板に成膜処理等の所定の処理を施す半導体
製造装置を用いてＴｉ膜を成膜する場合を例にとって説
明する。図示するように、本発明に係る微量ガス供給装
置２は、ガス使用系として枚葉式の半導体製造装置４に
接続されており、この装置４に処理に必要な処理ガスを
制御対象ガスとして供給するようになっている。この半
導体製造装置４は、例えば内面がアルマイト処理された
アルミニウム製の処理容器６を有しており、内部には半
導体ウエハ等の基板Ｗを載置するための載置台８が設け
られる。この載置台８には、加熱手段として例えば抵抗
発熱ヒータ１０が内蔵されており、載置台８上の基板Ｗ
を所定の温度に加熱して維持できるようになっている。
【００１０】また、容器底部には、図示しない真空排気
系に接続される排気口１２が設けられており、処理容器
６内を載置台８の周辺部から均等に真空引きできるよう
になっている。処理容器６の側壁には、この中に基板Ｗ
を搬入・搬出する際に開閉されるゲートバルブ１４が設
けられる。そして、処理容器６の天井部には、例えば成
膜時に処理容器６内に所定のガスを均一に供給するため
のシャワーヘッド１６か設けられており、このシャワー
ヘッド１６には、２つのガス導入口１６Ａ、１６Ｂが設
けられている。一方のガス導入口１６Ｂには、成膜時に
必要とされる反応ガスとして、例えばＮＨ3 （アンモニ
ア）ガスを供給するＮＨ3 ガス供給系１８が接続され、
他方のガス導入口１６Ａには、上述した微量ガス供給装
置２が接続されており、処理ガスとして例えばＴｉＣｌ
4 （四塩化チタン）ガスを供給し得るようになってい
る。
系に接続される排気口１２が設けられており、処理容器
６内を載置台８の周辺部から均等に真空引きできるよう
になっている。処理容器６の側壁には、この中に基板Ｗ
を搬入・搬出する際に開閉されるゲートバルブ１４が設
けられる。そして、処理容器６の天井部には、例えば成
膜時に処理容器６内に所定のガスを均一に供給するため
のシャワーヘッド１６か設けられており、このシャワー
ヘッド１６には、２つのガス導入口１６Ａ、１６Ｂが設
けられている。一方のガス導入口１６Ｂには、成膜時に
必要とされる反応ガスとして、例えばＮＨ3 （アンモニ
ア）ガスを供給するＮＨ3 ガス供給系１８が接続され、
他方のガス導入口１６Ａには、上述した微量ガス供給装
置２が接続されており、処理ガスとして例えばＴｉＣｌ
4 （四塩化チタン）ガスを供給し得るようになってい
る。
【００１１】この微量ガス供給装置２は、キャリアガス
として例えばＮ2 ガスを充填したキャリアガス源として
のＮ2 ガス源２０と、処理ガスとしてＴｉＣｌ4 を充填
した制御対象ガス源としてのＴｉＣｌ4 ガス源２２を有
している。尚、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガスの他
に、他の不活性ガス、例えばＡｒガス、Ｈｅガス等を用
いることができる。上記Ｎ2 ガス源２０と上記シャワー
ヘッド１６の一方のガス導入口１６Ａとの間はキャリア
ガス通路２４により接続されており、また、Ｎ2 ガス源
２０の出口側のキャリアガス通路２４には、Ｎ2 ガス源
２０内のＴｉＣｌ4 ガスを一定の圧力で送り出すための
レギュレータ２６が介設されている。
として例えばＮ2 ガスを充填したキャリアガス源として
のＮ2 ガス源２０と、処理ガスとしてＴｉＣｌ4 を充填
した制御対象ガス源としてのＴｉＣｌ4 ガス源２２を有
している。尚、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガスの他
に、他の不活性ガス、例えばＡｒガス、Ｈｅガス等を用
いることができる。上記Ｎ2 ガス源２０と上記シャワー
ヘッド１６の一方のガス導入口１６Ａとの間はキャリア
ガス通路２４により接続されており、また、Ｎ2 ガス源
２０の出口側のキャリアガス通路２４には、Ｎ2 ガス源
２０内のＴｉＣｌ4 ガスを一定の圧力で送り出すための
レギュレータ２６が介設されている。
【００１２】一方、ＴｉＣｌ4 は、常温では液体である
ことから、ＴｉＣｌ4 ガス源２２内にはＴｉＣｌ4 は液
体状態で貯留させており、このＴｉＣｌ4 ガス源２２の
周囲に加熱ヒータ等よりなる温度調整機構２８を設けて
液体ＴｉＣｌ4 を一定の温度で加熱することにより、一
定の圧力のＴｉＣｌ4 ガスを送出できるようになってい
る。このＴｉＣｌ4 ガス源２２には、ガス排気通路３０
が接続されており、このガス排気通路３０は、例えば図
示しない略大気圧になっている工場排気ダクトに接続さ
れる。
ことから、ＴｉＣｌ4 ガス源２２内にはＴｉＣｌ4 は液
体状態で貯留させており、このＴｉＣｌ4 ガス源２２の
周囲に加熱ヒータ等よりなる温度調整機構２８を設けて
液体ＴｉＣｌ4 を一定の温度で加熱することにより、一
定の圧力のＴｉＣｌ4 ガスを送出できるようになってい
る。このＴｉＣｌ4 ガス源２２には、ガス排気通路３０
が接続されており、このガス排気通路３０は、例えば図
示しない略大気圧になっている工場排気ダクトに接続さ
れる。
【００１３】そして、これらのキャリアガス通路２４と
ガス排気通路３０との間に、本発明の特徴とする定量管
３２が並列に接続される。具体的には、この定量管３２
は、両通路２４、３０間に掛け渡すように接続された２
本の補助管３４、３６の間に接続されて連通されてい
る。この定量管３２の両端には、フランジ３２Ａ、３３
Ａが設けられており、補助管３４及び３６に設けたフラ
ンジ３４Ａ、３６Ａにボルト等により気密に着脱可能に
なされている。この定量管３２は、その内径及び長さが
予め精度良く定められており、内部容量が微量な所定の
体積となるように設定されている。
ガス排気通路３０との間に、本発明の特徴とする定量管
３２が並列に接続される。具体的には、この定量管３２
は、両通路２４、３０間に掛け渡すように接続された２
本の補助管３４、３６の間に接続されて連通されてい
る。この定量管３２の両端には、フランジ３２Ａ、３３
Ａが設けられており、補助管３４及び３６に設けたフラ
ンジ３４Ａ、３６Ａにボルト等により気密に着脱可能に
なされている。この定量管３２は、その内径及び長さが
予め精度良く定められており、内部容量が微量な所定の
体積となるように設定されている。
【００１４】そして、この定量管３２の連通状態は、上
記補助管３４、３６や両通路２４、３０に介設した複数
のバルブよりなるバルブ機構３８により制御され、例え
ば選択的に両通路２４、３０に連通し得るようになって
いる。具体的には、このバルブ機構３０は、両補助管３
４、３６のキャリアガス通路２４への接続点間に設けた
第１バルブ３８Ａと、両補助管３４、３６のガス排気通
路３０への接続点間に設けた第２バルブ３８Ｂと、定量
管３２の一方の補助管３４への接続点Ａの両側に設けた
第３及び第４バルブ３８Ｃ、３８Ｄと、定量管３２の他
方の補助管３６への接続点Ｂの両側に設けた第５及び第
６バルブ３８Ｅ、３８Ｆとにより構成される。この場
合、各接続点Ａ、Ｂを挟んで設けられる第３と第４バル
ブ３８Ｃ、３８Ｄ及び第５及び第６バルブ３８Ｅ、３８
Ｆは、可能な限り、各接続点Ａ、Ｂ側に接近させて配置
し、両バルブ間３８Ｃ、３８Ｄ間の管容量及び両バルブ
間３８Ｅ、３８Ｆ間の管容量を小さくしている。各バル
ブ３８Ａ〜３８Ｆの開閉は、半導体製造装置４の主制御
部（図示せず）の支配下にあるバルブ駆動部４０により
制御されることになる。
記補助管３４、３６や両通路２４、３０に介設した複数
のバルブよりなるバルブ機構３８により制御され、例え
ば選択的に両通路２４、３０に連通し得るようになって
いる。具体的には、このバルブ機構３０は、両補助管３
４、３６のキャリアガス通路２４への接続点間に設けた
第１バルブ３８Ａと、両補助管３４、３６のガス排気通
路３０への接続点間に設けた第２バルブ３８Ｂと、定量
管３２の一方の補助管３４への接続点Ａの両側に設けた
第３及び第４バルブ３８Ｃ、３８Ｄと、定量管３２の他
方の補助管３６への接続点Ｂの両側に設けた第５及び第
６バルブ３８Ｅ、３８Ｆとにより構成される。この場
合、各接続点Ａ、Ｂを挟んで設けられる第３と第４バル
ブ３８Ｃ、３８Ｄ及び第５及び第６バルブ３８Ｅ、３８
Ｆは、可能な限り、各接続点Ａ、Ｂ側に接近させて配置
し、両バルブ間３８Ｃ、３８Ｄ間の管容量及び両バルブ
間３８Ｅ、３８Ｆ間の管容量を小さくしている。各バル
ブ３８Ａ〜３８Ｆの開閉は、半導体製造装置４の主制御
部（図示せず）の支配下にあるバルブ駆動部４０により
制御されることになる。
【００１５】上記定量管３２は、図２にも示すように例
えば内径を種々変動させて内部容量を異ならせた複数種
類のものが予め用意されており、成膜時に必要とする処
理ガスの流量に対応したものを適宜選択して用いること
になる。例えば図２（Ａ）は１０ｃｃ用の定量管を示
し、図２（Ｂ）は３０ｃｃ用の定量管を示し、図２
（Ｃ）は５０ｃｃ用の定量管を示す。尚、ここで注意さ
れたい点は、厳密には各定量管の容量は、第３及び第４
バルブ３８Ｃ、３８Ｄ間の補助管容量と第５及び第６バ
ルブ３８Ｅ、３８Ｆ間の補助管容量との総和の容量分だ
け、上記表記した容量よりも小さくなされており、ガス
流量を精度良くコントロールできるようになっている。
また、管容量は一例を示したに過ぎず、上記したものに
限定されないのは勿論である。また、ＴｉＣｌ4 ガスが
流れる部分には、通路途中で、或いは管路途中でＴｉＣ
ｌ4 ガスが凝縮液化することを防止するために、例えば
テープヒータのような加熱ヒータ４０（図示、破線で示
す）が通路２４、３０、補助管３４、３６及び定量管３
２に沿って設けられている。尚、図示例では、６個のバ
ルブを別体で形成しているが、複数のバルブを１つのブ
ロック体に組み込んだ多方弁を用いれば、全体構成は非
常に簡略化することができる。
えば内径を種々変動させて内部容量を異ならせた複数種
類のものが予め用意されており、成膜時に必要とする処
理ガスの流量に対応したものを適宜選択して用いること
になる。例えば図２（Ａ）は１０ｃｃ用の定量管を示
し、図２（Ｂ）は３０ｃｃ用の定量管を示し、図２
（Ｃ）は５０ｃｃ用の定量管を示す。尚、ここで注意さ
れたい点は、厳密には各定量管の容量は、第３及び第４
バルブ３８Ｃ、３８Ｄ間の補助管容量と第５及び第６バ
ルブ３８Ｅ、３８Ｆ間の補助管容量との総和の容量分だ
け、上記表記した容量よりも小さくなされており、ガス
流量を精度良くコントロールできるようになっている。
また、管容量は一例を示したに過ぎず、上記したものに
限定されないのは勿論である。また、ＴｉＣｌ4 ガスが
流れる部分には、通路途中で、或いは管路途中でＴｉＣ
ｌ4 ガスが凝縮液化することを防止するために、例えば
テープヒータのような加熱ヒータ４０（図示、破線で示
す）が通路２４、３０、補助管３４、３６及び定量管３
２に沿って設けられている。尚、図示例では、６個のバ
ルブを別体で形成しているが、複数のバルブを１つのブ
ロック体に組み込んだ多方弁を用いれば、全体構成は非
常に簡略化することができる。
【００１６】次に以上のように構成された微量ガス供給
装置を用いて半導体製造装置により成膜処理を行なう場
合について説明する。まず、成膜処理を開始するに先立
って、過去の経験により、ある一定の圧力でＴｉＣｌ4
ガスを供給した場合、どの位の流量を流すと、どの程度
の厚みの成膜が形成されるかは判明していることから、
従って成膜の目標とする厚みに対応するガス量の定量管
３２を、上記微量ガス供給装置２に装着する。例えば、
目標とする厚みが１００Åであり、１００Åの厚みのＴ
ｉ膜を形成するには、上記一定の圧力で１０ｃｃのＴｉ
Ｃｌ4 ガスを必要とすると仮定するならば、図２（Ａ）
に示す１０ｃｃ用の定量管を用いてこれを装着する。さ
て、このようにして、事前の準備が完了したならば、基
板Ｗを処理容器６内の載置台８上に設置すると共にこれ
を所定の処理温度に加熱し、同時に、処理容器６内を真
空引きして所定の処理圧力に維持する。処理温度は、例
えば６００℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒから１０Ｔｏ
ｒｒの範囲内、例えば３００ｍＴｏｒｒ程度である。
装置を用いて半導体製造装置により成膜処理を行なう場
合について説明する。まず、成膜処理を開始するに先立
って、過去の経験により、ある一定の圧力でＴｉＣｌ4
ガスを供給した場合、どの位の流量を流すと、どの程度
の厚みの成膜が形成されるかは判明していることから、
従って成膜の目標とする厚みに対応するガス量の定量管
３２を、上記微量ガス供給装置２に装着する。例えば、
目標とする厚みが１００Åであり、１００Åの厚みのＴ
ｉ膜を形成するには、上記一定の圧力で１０ｃｃのＴｉ
Ｃｌ4 ガスを必要とすると仮定するならば、図２（Ａ）
に示す１０ｃｃ用の定量管を用いてこれを装着する。さ
て、このようにして、事前の準備が完了したならば、基
板Ｗを処理容器６内の載置台８上に設置すると共にこれ
を所定の処理温度に加熱し、同時に、処理容器６内を真
空引きして所定の処理圧力に維持する。処理温度は、例
えば６００℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒから１０Ｔｏ
ｒｒの範囲内、例えば３００ｍＴｏｒｒ程度である。
【００１７】まず、実際に成膜処理を行なう前は、図３
（Ａ）に示すように、第１、第４及び第６バルブ３８
Ａ、３８Ｄ、３８Ｆを開状態とし、第２、第３及び第５
バルブ３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｅを閉状態とする。これに
より、キャリアガスは、矢印４２に示すようにキャリア
ガス通路２４を介して直接的に処理容器６内へ導入し、
他方、処理ガスであるＴｉＣｌ4 ガスは矢印４４に示す
ようにガス排気通路３０から、第４バルブ３８Ｄを介し
て定量管３２内に流し、更に、第６バルブ３８Ｆを介し
て再度、ガス排気通路３０に流して排出する。この状態
では、定量管３２内には常に一定量、すなわち１０ｃｃ
のＴｉＣｌ4 ガスが充填された状態で流れていることに
なる。ここで、ガス排気通路３０内へはレギュレータ２
６により常に一定圧でキャリアガスが流れるように制御
され、また、同時に、ガス排出通路内へは温度調整機構
２２により常に一定圧でＴｉＣｌ4 ガスが流れるように
制御される。そして、両通路２４、３０内の圧力は略同
圧となるように調整されている。ここでは、例えば温度
調整機構２２は、液状ＴｉＣｌ4 を７５℃程度に加熱し
て蒸気を発生し、また、途中での凝縮液化を防止するた
めに加熱ヒータ４０は、８０℃程度で通路等を加熱して
いる。
（Ａ）に示すように、第１、第４及び第６バルブ３８
Ａ、３８Ｄ、３８Ｆを開状態とし、第２、第３及び第５
バルブ３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｅを閉状態とする。これに
より、キャリアガスは、矢印４２に示すようにキャリア
ガス通路２４を介して直接的に処理容器６内へ導入し、
他方、処理ガスであるＴｉＣｌ4 ガスは矢印４４に示す
ようにガス排気通路３０から、第４バルブ３８Ｄを介し
て定量管３２内に流し、更に、第６バルブ３８Ｆを介し
て再度、ガス排気通路３０に流して排出する。この状態
では、定量管３２内には常に一定量、すなわち１０ｃｃ
のＴｉＣｌ4 ガスが充填された状態で流れていることに
なる。ここで、ガス排気通路３０内へはレギュレータ２
６により常に一定圧でキャリアガスが流れるように制御
され、また、同時に、ガス排出通路内へは温度調整機構
２２により常に一定圧でＴｉＣｌ4 ガスが流れるように
制御される。そして、両通路２４、３０内の圧力は略同
圧となるように調整されている。ここでは、例えば温度
調整機構２２は、液状ＴｉＣｌ4 を７５℃程度に加熱し
て蒸気を発生し、また、途中での凝縮液化を防止するた
めに加熱ヒータ４０は、８０℃程度で通路等を加熱して
いる。
【００１８】また、処理容器６内へは、別系統のＮＨ3
ガス供給系１８より反応ガスとしてＮＨ3 ガスが一定量
供給されている。このような状況下で、実際に成膜処理
を行なうには、図３（Ｂ）に示すように上記各バルブの
開閉状態を、図３（Ａ）の場合とは全く逆に切り換え
る。これらのバルブの切り換え動作は全て同時に行な
う。すなわち、第１、第４及び第６バルブ３８Ａ、３８
Ｄ、３８Ｆを閉状態とし、第２、第３及び第５バルブ３
８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｅを開状態とする。これにより、キ
ャリアガスは、矢印４６に示すように、キャリアガス通
路２４から第３バルブ３８Ｃを介して定量管３２内に流
入し、更に、第５バルブ３８Ｃを介して再度、キャリア
ガス通路２４内に流れて処理容器６に至る。この時、定
量管３２内に充填されていたＴｉＣｌ4 ガスは、キャリ
アガスにより押し出されて処理容器６内に流れ込むこと
になる。
ガス供給系１８より反応ガスとしてＮＨ3 ガスが一定量
供給されている。このような状況下で、実際に成膜処理
を行なうには、図３（Ｂ）に示すように上記各バルブの
開閉状態を、図３（Ａ）の場合とは全く逆に切り換え
る。これらのバルブの切り換え動作は全て同時に行な
う。すなわち、第１、第４及び第６バルブ３８Ａ、３８
Ｄ、３８Ｆを閉状態とし、第２、第３及び第５バルブ３
８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｅを開状態とする。これにより、キ
ャリアガスは、矢印４６に示すように、キャリアガス通
路２４から第３バルブ３８Ｃを介して定量管３２内に流
入し、更に、第５バルブ３８Ｃを介して再度、キャリア
ガス通路２４内に流れて処理容器６に至る。この時、定
量管３２内に充填されていたＴｉＣｌ4 ガスは、キャリ
アガスにより押し出されて処理容器６内に流れ込むこと
になる。
【００２０】他方、ＴｉＣｌ4 ガスは、矢印４８に示す
ようにガス排出通路３０を介して、直接的に、すなわ
ち、定量管３２内を流れることなく、工場排気ダクト側
に排出されることになる。このように、定量管３２内に
充填されていた一定圧力下の１０ｃｃのＴｉＣｌ4 を処
理容器６内に供給することができ、この流量に対応する
厚み、例えば１００Åの成膜を精度良く形成することが
可能となる。このように、目標とする膜厚に対応する処
理ガスの流量を、それに対応する定量管を用いることに
よって精度良く供給することができ、精度の高い膜厚の
コントロールを行なうことができる。特に、この定量管
を用いれば、従来のマスフローコントローラでは精度の
高い流量コントロールができなかった微小流量のコント
ロールが容易に行なうことができ、膜厚が非常に薄い成
膜処理時においてもその膜厚を精度良くコントロールす
ることができる。
ようにガス排出通路３０を介して、直接的に、すなわ
ち、定量管３２内を流れることなく、工場排気ダクト側
に排出されることになる。このように、定量管３２内に
充填されていた一定圧力下の１０ｃｃのＴｉＣｌ4 を処
理容器６内に供給することができ、この流量に対応する
厚み、例えば１００Åの成膜を精度良く形成することが
可能となる。このように、目標とする膜厚に対応する処
理ガスの流量を、それに対応する定量管を用いることに
よって精度良く供給することができ、精度の高い膜厚の
コントロールを行なうことができる。特に、この定量管
を用いれば、従来のマスフローコントローラでは精度の
高い流量コントロールができなかった微小流量のコント
ロールが容易に行なうことができ、膜厚が非常に薄い成
膜処理時においてもその膜厚を精度良くコントロールす
ることができる。
【００２１】また、キャリアガス及びＴｉＣｌ4 ガスの
双方を一定圧力で流した状態で各バルブの切り換えを行
なっているので、バルブの切り換えが行なわれても処理
容器６内に供給ガスの圧力変動が生ずることはなく、従
って、プロセス条件が変動することはなく、この点より
も精度の高い膜厚コントロールを行なうことができる。
上記実施例では、各バルブの切り換えを同時に行なった
が、例えば図３（Ａ）に示す状態において、第４及び第
６バルブ３８Ｄ、３８Ｆを閉じると同時に第２バルブ３
８Ｂを開くことにより、定量管３２内にＴｉＣｌ4 ガス
を充填したままこれを一時的に孤立化し、その後、第３
及び第５バルブ３８Ｃ、３８Ｅを開くと同時に第１バル
ブ３８Ａを閉じることによって図３（Ｂ）に示す状態に
移行するようにしてもよい。すなわち、定量管３２内を
ＴｉＣｌ4 ガスを処理容器６内に搬送し得るならば、ど
のようなバルブ切り換え操作を行なってもよい。
双方を一定圧力で流した状態で各バルブの切り換えを行
なっているので、バルブの切り換えが行なわれても処理
容器６内に供給ガスの圧力変動が生ずることはなく、従
って、プロセス条件が変動することはなく、この点より
も精度の高い膜厚コントロールを行なうことができる。
上記実施例では、各バルブの切り換えを同時に行なった
が、例えば図３（Ａ）に示す状態において、第４及び第
６バルブ３８Ｄ、３８Ｆを閉じると同時に第２バルブ３
８Ｂを開くことにより、定量管３２内にＴｉＣｌ4 ガス
を充填したままこれを一時的に孤立化し、その後、第３
及び第５バルブ３８Ｃ、３８Ｅを開くと同時に第１バル
ブ３８Ａを閉じることによって図３（Ｂ）に示す状態に
移行するようにしてもよい。すなわち、定量管３２内を
ＴｉＣｌ4 ガスを処理容器６内に搬送し得るならば、ど
のようなバルブ切り換え操作を行なってもよい。
【００２２】また、目標とする膜厚の成膜を行なうため
に、例えば３０ｃｃ用のＴｉＣｌ4ガスが必要であると
仮定した場合には、図３（Ｂ）に示す３０ｃｃ用の定量
管を用いてもよいが、図３（Ａ）に示す１０ｃｃ用の定
量管を用いて、前述したバルブの切り換え操作を例えば
３回間欠的に繰り返し行なうことによって、全体として
３０ｃｃのＴｉＣｌ4 を処理容器６に供給するようにし
てもよい。すなわち、バルブの切り換え操作を間欠的に
適当回数行なって 、全体として必要流量のＴｉＣｌ4
ガスを供給できればよい。このように、複数回間欠的に
ガスを供給して成膜を行なう場合には、成膜ガスが供給
されていないときはアニールを行なっていることと同等
になり、その分、低抵抗化が促進されて膜質を向上させ
ることができる。また、他のガス供給系、例えばここで
は反応ガスであるＮＨ3 ガスも微小流量の精度の高いコ
ントロールが要求される場合には、ＴｉＣｌ4 系と同様
な構造の微量ガス供給装置を別途設け、上述したと同様
にバルブの切り換え操作を行なって同様な制御を行えば
よい。
に、例えば３０ｃｃ用のＴｉＣｌ4ガスが必要であると
仮定した場合には、図３（Ｂ）に示す３０ｃｃ用の定量
管を用いてもよいが、図３（Ａ）に示す１０ｃｃ用の定
量管を用いて、前述したバルブの切り換え操作を例えば
３回間欠的に繰り返し行なうことによって、全体として
３０ｃｃのＴｉＣｌ4 を処理容器６に供給するようにし
てもよい。すなわち、バルブの切り換え操作を間欠的に
適当回数行なって 、全体として必要流量のＴｉＣｌ4
ガスを供給できればよい。このように、複数回間欠的に
ガスを供給して成膜を行なう場合には、成膜ガスが供給
されていないときはアニールを行なっていることと同等
になり、その分、低抵抗化が促進されて膜質を向上させ
ることができる。また、他のガス供給系、例えばここで
は反応ガスであるＮＨ3 ガスも微小流量の精度の高いコ
ントロールが要求される場合には、ＴｉＣｌ4 系と同様
な構造の微量ガス供給装置を別途設け、上述したと同様
にバルブの切り換え操作を行なって同様な制御を行えば
よい。
【００２３】更に、ここではＴｉ膜を成膜する場合を例
にとって説明したが、ＴｉＮ膜、ＴｉＳｉ膜等、どのよ
うな種類の成膜を行なう場合にも、本発明装置を適用で
きるのは勿論である。また、更には、本発明装置は枚葉
式の半導体製造装置に限らず、多数枚の基板を一度に処
理できるバッチ式の半導体製造装置にも適用し得る。ま
た、基板としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス
基板、ＬＣＤ基板等にも適用することがきる。
にとって説明したが、ＴｉＮ膜、ＴｉＳｉ膜等、どのよ
うな種類の成膜を行なう場合にも、本発明装置を適用で
きるのは勿論である。また、更には、本発明装置は枚葉
式の半導体製造装置に限らず、多数枚の基板を一度に処
理できるバッチ式の半導体製造装置にも適用し得る。ま
た、基板としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス
基板、ＬＣＤ基板等にも適用することがきる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の微量ガス
供給方法及びその装置によれば、次のように優れた作用
効果を発揮することができる。定量管を用いて、これに
充填されている制御対象ガスをキャリアガスによりガス
使用系に供給するようにしたので、精度の高い微小流量
制御を行なうことができる。また、この微量ガス供給装
置を半導体製造装置の処理ガス供給系に適用することに
より、微量の処理ガスの流量を精度良くコントロールす
ることができる。従って、非常に薄い成膜を形成する時
に、その膜厚を高い精度でコントロールすることができ
る。特に、キャリアガス通路とガス排出通路に同じ圧力
のガスを流した状態で定量管の連通の切り換えを行なう
ことにより、処理容器内に圧力変動を引き起こすことな
く成膜処理を行なうことができ、一層高い精度で膜厚の
コントロールを行なうことができる。
供給方法及びその装置によれば、次のように優れた作用
効果を発揮することができる。定量管を用いて、これに
充填されている制御対象ガスをキャリアガスによりガス
使用系に供給するようにしたので、精度の高い微小流量
制御を行なうことができる。また、この微量ガス供給装
置を半導体製造装置の処理ガス供給系に適用することに
より、微量の処理ガスの流量を精度良くコントロールす
ることができる。従って、非常に薄い成膜を形成する時
に、その膜厚を高い精度でコントロールすることができ
る。特に、キャリアガス通路とガス排出通路に同じ圧力
のガスを流した状態で定量管の連通の切り換えを行なう
ことにより、処理容器内に圧力変動を引き起こすことな
く成膜処理を行なうことができ、一層高い精度で膜厚の
コントロールを行なうことができる。
【図１】本発明に係る微量ガス供給装置をガス使用系に
設けた状態を示す図である。
設けた状態を示す図である。
【図２】定量管の種類を示す図である。
【図３】本発明装置におけるバルブの切り換え操作を説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
２ 微量ガス供給装置 ４ 半導体製造装置（ガス使用系） ６ 処理容器 １６ シャワーヘッド ２０ Ｎ2 ガス源（キャリアガス源） ２２ ＴｉＣｌ4 ガス源（制御対象ガス源） ２４ キャリアガス通路 ２６ レギュレータ ３０ ガス排出通路 ３２ 定量管 ３４，３６ 補助管 ３８ バルブ機構 ３８Ａ〜３８Ｆ バルブ Ｗ 基板
Claims (5)
- 【請求項１】 制御対象ガスをキャリアガスと共に微小
量だけガス使用系へ供給する微量ガス供給方法におい
て、微量な所定の体積を有する定量管に前記制御対象ガ
スを充填し、該充填された前記制御対象ガスを前記キャ
リアガスにより搬送して前記ガス使用系へ導入するよう
にしたことを特徴とする微量ガス供給方法。 - 【請求項２】 制御対象ガスを貯留する制御対象ガス源
と、キャリアガスを貯留するキャリアガス源と、前記キ
ャリアガス源からガス使用系に接続されたキャリアガス
通路と、前記制御対象ガスを排出するためのガス排出通
路と、微量な所定の体積を有して前記キャリアガス通路
と前記ガス排気通路に対して並列に接続された定量管
と、前記定量管の連通状態を前記両通路間で選択的に切
り換えるバルブ機構とを備えたことを特徴とする微量ガ
ス供給装置。 - 【請求項３】 前記ガス使用系は、基板に対して所定の
処理を施す半導体製造装置であり、前記制御対象ガスは
基板に対して所定の処理を施す時に用いる処理ガスであ
ることを特徴とする請求項２記載の微量ガス供給装置。 - 【請求項４】 前記バルブ機構は、非処理時には前記定
量管に前記処理ガスを流してこの定量管内に処理ガスを
充填し、処理時には前記定量管内に充填されていた前記
処理ガスを前記キャリアガスにより搬送するように動作
することを特徴とする請求項３記載の微量ガス供給装
置。 - 【請求項５】 前記バルブ機構は、非処理時には前記キ
ャリアガスを前記半導体製造装置に直接流し、処理時に
は前記処理ガスを前記定量管に流すことなく排出するよ
うに動作することを特徴とする請求項３または４記載の
微量ガス供給装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9130261A JPH10306377A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 微量ガス供給方法及びその装置 |
| US09/069,987 US5989345A (en) | 1997-05-02 | 1998-04-30 | Process-gas supply apparatus |
| DE69826171T DE69826171T2 (de) | 1997-05-02 | 1998-04-30 | Zuführvorrichtung für Prozessgas |
| EP98107948A EP0875595B1 (en) | 1997-05-02 | 1998-04-30 | Process-gas supply apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9130261A JPH10306377A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 微量ガス供給方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009154468A Division JP4941514B2 (ja) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | 処理ガス供給装置及び成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10306377A true JPH10306377A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=15030046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9130261A Pending JPH10306377A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 微量ガス供給方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5989345A (ja) |
| EP (1) | EP0875595B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10306377A (ja) |
| DE (1) | DE69826171T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100514170B1 (ko) * | 2003-07-25 | 2005-09-09 | 삼성전자주식회사 | 박막 형성장치 및 이를 이용한 반도체 소자의 박막 형성방법 |
| JP2007505220A (ja) * | 2004-06-04 | 2007-03-08 | アプライド マイクロストラクチャーズ，インコーポレイテッド | 酸化層により接着される多層コーティングの制御された気相堆積 |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6217659B1 (en) * | 1998-10-16 | 2001-04-17 | Air Products And Chemical, Inc. | Dynamic blending gas delivery system and method |
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| US7964505B2 (en) | 2005-01-19 | 2011-06-21 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition of tungsten materials |
| US7405158B2 (en) | 2000-06-28 | 2008-07-29 | Applied Materials, Inc. | Methods for depositing tungsten layers employing atomic layer deposition techniques |
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| US6561220B2 (en) * | 2001-04-23 | 2003-05-13 | International Business Machines, Corp. | Apparatus and method for increasing throughput in fluid processing |
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| US20030029715A1 (en) | 2001-07-25 | 2003-02-13 | Applied Materials, Inc. | An Apparatus For Annealing Substrates In Physical Vapor Deposition Systems |
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