WO2018179507A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
Definitions
- the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing apparatus, and a program.
- a step of manufacturing the semiconductor device As a step of manufacturing the semiconductor device, a step of generating a vaporized gas by vaporizing a liquid raw material containing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), a step of supplying the vaporized gas to a substrate in the processing chamber, May be performed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
- the vaporized gas supplied into the processing chamber may be liquefied, and the substrate processing apparatus may be damaged by a liquid containing hydrogen peroxide at a high concentration.
- the objective of this invention is providing the technique which can prevent the damage of the substrate processing apparatus at the time of performing the process using hydrogen peroxide.
- a step of vaporizing a liquid raw material containing hydrogen peroxide to generate a vaporized gas a step of supplying the vaporized gas to a substrate housed in the first region in the processing chamber,
- the temperature of the substrate is maintained at a first temperature, and faces a second region provided vertically below the first region in the processing chamber.
- Hydrogen peroxide accumulated in the second region when the temperature of the member is higher than the first temperature and the component contained in the vaporized gas is liquefied in the processing chamber and accumulated in the second region.
- FIG. 1 It is a schematic block diagram of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view.
- FIG. 1 It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the control system of a controller with a block diagram.
- (A) (b) is a figure which shows the modification of the upper surface structure of a seal cap, respectively.
- (A) (b) is a schematic diagram which respectively shows the effect
- FIG. 1 A) to (d) are enlarged partial sectional views showing examples of installation of liquefaction detection sensors.
- A) (b) is a top view which shows the example of installation of a liquefaction detection sensor, respectively. It is a figure which shows an example of the flow of a pre-processing process. It is a flowchart which shows an example of the substrate processing process implemented after a pre-processing process.
- the processing furnace 202 includes a reaction tube 203.
- the reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is configured as a cylindrical member having a gas supply port 203p at the upper end and a furnace port (opening) at the lower end.
- a processing chamber 201 is formed in the cylindrical hollow portion of the reaction tube 203.
- the processing chamber 201 includes a wafer storage area A (hereinafter referred to as area A) as a first area for storing a wafer 200 as a substrate, and a furnace port peripheral area as a second area provided below the area A in the vertical direction. B (hereinafter referred to as region B) is provided inside.
- a seal cap 219 is provided as a lid that can airtightly close the lower end opening of the reaction tube 203.
- an O-ring 220 is provided as a seal member that comes into contact with the lower end of the reaction tube 203.
- a rotation mechanism 267 is installed below the seal cap 219.
- the seal cap 219 is formed in a disc shape, and is configured such that an upper surface base portion 219a constituting the upper surface side and a lower surface base portion 219b constituting the lower surface side are laminated.
- the upper surface base portion 219a is made of a nonmetallic member such as quartz, and has a thickness of about 10 to 20 mm.
- the lower surface base portion 219b is made of a metal member such as SUS.
- a rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat 217.
- the rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
- a bearing portion 219s of the rotating shaft 255 provided on the rotating shaft 255 is configured as a fluid seal such as a magnetic seal.
- the seal cap 219 is raised and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 installed below the reaction tube 203.
- the boat elevator 115 is configured as a transfer mechanism that loads and unloads (transfers) the boat 217, that is, the wafer 200 into and out of the processing chamber 201 by moving the seal cap 219 up and down.
- the boat 217 as a substrate support is configured to support a plurality of, for example, 25 to 200, wafers 200 in a multi-stage manner by aligning them vertically in a horizontal posture and with their centers aligned. It is configured to arrange at intervals.
- the boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and includes a top plate 217a and a bottom plate 217b above and below.
- the heat insulator 218 supported in a multi-stage at a lower position of the boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or SiC, and is configured to suppress heat conduction between the region A and the region B. .
- the bottom plate 217b can be provided below the heat insulator 218.
- the heat insulator 218 can also be considered as a part of the components of the boat 217.
- a heater 207 as a first heating unit and a heater 208 as a second heating unit are provided outside the reaction tube 203.
- the heater 207 is vertically installed so as to surround the area A.
- the heater 207 functions as a liquefaction suppression mechanism that heats the wafer 200 accommodated in the region A to a predetermined temperature and also applies thermal energy to the gas supplied into the processing chamber 201 to suppress liquefaction thereof. It functions as an excitation mechanism for activating this gas with heat.
- the heater 207 in the substrate processing process to be described later, the temperature of the wafer 200 contained in the region A, the saturated vapor pressure of H 2 O 2 contained in the vaporized gas supplied to the area A, H in the area A 2 Control is performed to maintain a temperature (first temperature) equal to or higher than the vapor pressure (partial pressure) of O 2 .
- the temperature of the wafer 200 may be controlled to be the first temperature.
- the heater 207 can cause the temperature of the wafer 200 to undergo an oxidation process at a practical rate with respect to a film to be processed formed in advance on the wafer 200 in a substrate processing step to be described later.
- the film is controlled to be maintained at a temperature (first temperature) at which the thermal contraction of the film can be suppressed.
- the heater 208 is provided below the heater 207 in the vertical direction so as to surround the region B.
- the heater 208 accommodates the temperature of the member facing the region B (the inner wall of the furnace port of the reaction tube 203, the inner surface of the seal cap 219, the lower surface of the heat insulator 218, etc.) in the region A in the substrate processing step described later.
- the temperature is controlled to be maintained at a second temperature higher than the temperature of the wafer 200 (first temperature).
- the second temperature is the amount of liquid containing H 2 O 2 accumulated in the region B when the component (H 2 O 2 or the like) contained in the vaporized gas is liquefied in the processing chamber 201 and accumulated in the region B.
- the reaction in which the liquid containing H 2 O 2 causes the above phenomenon is also referred to as “explosive decomposition reaction”.
- the temperature at which the liquid containing H 2 O 2 is in a state of causing an explosive decomposition reaction that is, the temperature at which the explosive decomposition reaction can occur is also referred to as “explosion critical temperature”.
- temperature sensors 263 and 264 are provided as temperature detection units along the inner wall of the reaction tube 203. Based on the temperature information detected by the temperature sensors 263 and 264, the outputs of the heaters 207 and 208 are adjusted.
- a gas supply pipe 232a for supplying vaporized gas is connected to the gas supply port 203p provided at the upper end of the reaction tube 203.
- the gas supply pipe 232 a is disposed between the heater 207 and the reaction pipe 203 along the side wall of the reaction pipe 203, and suppresses the temperature drop of the gas flowing in the gas supply pipe 232 a by heating from the heater 207. It is possible.
- the gas supply pipe 232a may be disposed so as to pass through the inside of the processing chamber 201 through the side wall of the reaction tube 203 around the furnace port (that is, around the region B).
- a plurality of gas supply pipes 232a having different heights may be provided, and the vaporized gas may be supplied into the processing chamber 201 from the gas supply ports provided at the respective upper ends.
- the gas supply pipe 232a is provided with a gas generator 250a, a mass flow controller (MFC) 241a that is a flow rate controller (flow rate control unit), and a valve 243a that is an on-off valve in order from the upstream side.
- MFC mass flow controller
- a valve 243a that is an on-off valve in order from the upstream side.
- the liquid supply pipe 232c is provided with a raw material tank 250t for storing hydrogen peroxide water, a liquid MFC (LMFC) 241c, and a valve 243c in order from the upstream side.
- LMFC liquid MFC
- the hydrogen peroxide solution is an aqueous solution obtained by dissolving hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which is liquid at room temperature, in water (H 2 O) as a solvent.
- the gas generator 250a generates vaporized gas by heating or hydrogenating the hydrogen peroxide solution supplied from the raw material tank 250t to a predetermined temperature (vaporization temperature).
- the vaporized gas contains gaseous or mist-like H 2 O 2 and water vapor (H 2 O gas) at predetermined concentrations.
- H 2 O 2 contained in the vaporized gas is a kind of active oxygen, is unstable and easily releases O, generates OH radicals, and acts as an oxidizing agent (O source) having a very strong oxidizing power. To do.
- a gas supply pipe 232b for supplying a carrier gas (dilution gas) is connected downstream of the valve 243a of the gas supply pipe 232a and upstream of the portion heated by the heater 207.
- the gas supply pipe 232b is provided with an MFC 241b and a valve 243b in order from the upstream side.
- the carrier gas oxygen (O 2) oxygen (O) containing gas or the like gas, nitrogen (N 2) gas or an inert gas such as a noble gas, or can be used a mixture of these gases.
- the raw material supply pipe 232c is connected to a liquid supply pipe 232e that supplies a dilution fluid to the inside thereof.
- the liquid supply pipe 232e is provided with an MFC 241e and a valve 243e in order from the upstream side.
- the dilution fluid for example, water (pure water) or a liquid raw material for dilution can be used.
- the liquid raw material for dilution means a liquid having a lower concentration of H 2 O 2 than the liquid raw material stored in the raw material tank 250t.
- a pressurized gas supply pipe 232g for supplying a pressurized gas into the raw material tank 250t is connected to the raw material tank 250t.
- the gas supply pipe 232g is provided with an MFC 241g and a valve 243g in order from the upstream side.
- the pressurized gas is used for extruding the liquid raw material in the raw material tank 250t to the raw material supply pipe 232c.
- a liquid supply pipe 232d for supplying the above-described dilution fluid into the raw material tank 250t is connected to the raw material tank 250t.
- the liquid supply pipe 232d is provided with an LMFC 241d and a valve 243d in order from the upstream side.
- the raw material tank 250t is provided with a drain pipe 232h for discharging the liquid raw material from the inside thereof.
- a valve 243h is provided in the drain pipe 232h.
- the gas generator 250a is connected to a gas supply pipe 232f for supplying a vaporizing carrier gas to the inside thereof.
- the gas supply pipe 232f is provided with an MFC 241f and a valve 243f in order from the upstream side.
- the vaporizing carrier gas is used for atomizing (atomizing) the liquid raw material supplied from the raw material supply pipe 232c to facilitate vaporization.
- the same gas as the carrier gas can be used.
- the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a constitute a vaporized gas supply system (first supply system).
- a carrier gas supply system (second supply system) is mainly configured by the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b.
- a liquid raw material supply system (third supply system) is mainly configured by the raw material tank 250t, the liquid supply pipe 232c, the LMFC 241c, and the valve 243c.
- the liquid supply pipes 232d and 232e, the LMFCs 241e and 241d, and the valves 243d and 243e mainly constitute a dilution fluid supply system (fourth supply system).
- the gas supply pipe 232g, the MFC 241g, and the valve 243g constitute a pressurized gas supply system (fifth supply system).
- the gas supply pipe 232f, the MFC 241f, and the valve 243f mainly constitute a vaporization carrier gas supply system (sixth supply system).
- An exhaust pipe 231 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is connected to the lower side wall of the reaction tube 203.
- a vacuum pump 246 as an exhaust device is connected to the exhaust pipe 231 via a pressure sensor 245 as a pressure detector for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC valve 244 as a pressure regulator.
- the APC valve 244 can perform evacuation and evacuation stop in the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is activated, and further, with the vacuum pump 246 activated,
- the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the valve opening based on the pressure information detected by the pressure sensor 245.
- An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 244, and the pressure sensor 245.
- the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
- a liquefaction detection sensor 265 is provided on the lower surface of the upper surface base portion 219a constituting the seal cap 219 to detect the liquefaction of the vaporized gas supplied into the processing chamber 201 and the liquefaction elimination.
- a liquid (droplet) generated thereby may accumulate on the seal cap 219 by flowing downward along the surface of a member in the processing chamber 201.
- the liquefaction detection sensor 265 is configured as a temperature sensor such as a thermocouple. The liquefaction detection sensor 265 is caused by a local temperature change of the seal cap 219 caused by the liquid droplets accumulated on the seal cap 219, or by the vaporization of the liquid droplets.
- a local temperature change of the seal cap 219 from which the heat of vaporization is taken is detected.
- a control unit (described later) to which the liquefaction detection sensor 265 is connected is configured to detect the occurrence of liquefaction in the processing chamber 201 when the liquefaction detection sensor 265 detects a temperature drop of the seal cap 219. For example, the control unit determines that liquefaction has occurred when the liquefaction detection sensor 265 detects that the temperature of the seal cap 219 has decreased by 0.5 ° C. or more from the normal temperature.
- the control unit is configured to detect liquefaction elimination in the processing chamber 201 when the liquefaction detection sensor 265 detects the recovery of the temperature of the seal cap 219.
- the control unit determines that the liquefaction has been eliminated. Based on these determinations, the control unit is configured to execute a predetermined operation (for example, an operation shown in measures 5 and 6 described later).
- a predetermined operation for example, an operation shown in measures 5 and 6 described later.
- the liquefaction detection sensor 265 is not limited to a temperature sensor, and may be configured using an image sensor or the like that detects the occurrence of liquefaction of gasified gas or the elimination of liquefaction by image recognition.
- the liquefaction detection sensor 265 is constituted by a cheap and highly durable thermocouple, there is an advantage that the equipment cost and the maintenance cost of the substrate processing apparatus are easily lowered.
- the liquefaction detection sensor 265 can be provided not only on the seal cap 219 but also on the inner wall and outer wall of the reaction tube 203, the surface of the boat 217, and the like.
- the controller 121 as a control unit 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 to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e.
- An input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.
- the storage device 121c is configured by a flash memory, an HDD, or the like.
- a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner.
- the process recipe is a combination of functions so that a predetermined result can be obtained by causing the controller 121 to execute each procedure described later, and functions as a program.
- the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to simply as a program.
- the process recipe is also simply called a recipe.
- program When the term “program” is used in this specification, it may include only a recipe, only a control program, or both.
- the RAM 121b is configured as a memory area that temporarily stores programs, data, and the like read by the CPU 121a.
- the I / O port 121d includes the aforementioned MFC (or LMFC) 241a to 241g, valves 243a to 243h, gas generator 250a, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, heaters 207 and 208, temperature sensors 263 and 264.
- MFC or LMFC
- the liquefaction detection sensor 265, the rotation mechanism 267, the boat elevator 115 and the like are connected.
- the CPU 121a is configured to read out and execute a control program from the storage device 121c and to read a recipe from the storage device 121c in response to an operation command input from the input / output device 122 or the like.
- the CPU 121a performs a gas generation operation by the gas generator 250a, a gas / liquid flow rate adjustment operation by the MFC (or LMFC) 241a to 241g, an opening / closing operation of the valves 243a to 243h, and an APC valve 244 in accordance with the contents of the read recipe.
- the controller 121 installs the above-mentioned program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory) 123 in a computer.
- an external storage device for example, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory
- the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
- recording medium When the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both of them.
- the program may be provided to the computer using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
- a polysilazane (PHPS) coating process and a pre-baking process are sequentially performed on the wafer 200.
- PHPS polysilazane
- a coating liquid containing polysilazane polysilazane solution
- the solvent is removed from the film by heat-treating the wafer 200 on which the coating film is formed.
- prebake temperature a processing temperature within a range of 70 to 250 ° C.
- the solvent can be volatilized from the coating film. This heat treatment is preferably performed at about 150 ° C.
- the coating film formed on the surface of the wafer 200 becomes a film (polysilazane film) having a silazane bond (—Si—N—) through a pre-bake process.
- this film contains nitrogen (N) and hydrogen (H), and may further contain carbon (C) and other impurities.
- the polysilazane film formed on the wafer 200 is modified (oxidized) by supplying a vaporized gas containing H 2 O 2 under a relatively low temperature condition.
- a plurality of wafers 200 having a polysilazane film formed on the surface are loaded into a boat 217. Thereafter, as shown in FIG. 1, the boat 217 that supports the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201. In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220.
- the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 so that the space in which the wafer 200 exists, that is, the space where the wafer 200 exists becomes a predetermined pressure (reforming pressure).
- the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information.
- the temperature of the wafer 200 accommodated in the region A becomes the above-mentioned first temperature
- the member facing the region B (specifically, the inner wall of the furnace port of the reaction tube 203, the inner surface of the seal cap 219, etc.) Is heated by the heaters 207 and 208 so that the temperature becomes the above-mentioned second temperature.
- the state of energization to the heaters 207 and 208 is determined based on the temperature information detected by the temperature sensors 263 and 264 so that the wafer 200 accommodated in the region A and the member facing the region B have predetermined temperatures. Is feedback controlled. Further, in order to set the temperature of the inner surface of the seal cap 219 to a predetermined temperature, another heater such as a seal cap heater may be provided on the lower surface of the seal cap 219. The feedback control of the heaters 207 and 208 is continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed. Further, the rotation of the wafer 200 by the rotation mechanism 267 is started. The operation of the vacuum pump 246 and the heating and rotation of the wafer 200 are continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed.
- valves 243c and 243f are opened, and the supply of the liquid raw material and the vaporizing carrier gas to the gas generator 250a is started while the flow rate is controlled by the LMFC 241c and MFC 241f, and the H 2 O 2 gas and the H 2 are started by the gas generator 250a.
- a vaporized gas containing 2 O gas is generated.
- the liquid material is pushed out from the material tank 250t to the gas generator 250a by opening the valve 243g and supplying the feed gas to the material tank 250t while controlling the flow rate by the MFC 241g.
- the supply of vaporized gas into the processing chamber 201 via the gas supply port 203p is started while the valve 243a is opened and the flow rate is controlled by the MFC 241a.
- the vaporized gas supplied into the processing chamber 201 flows downward in the processing chamber 201 and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, vaporized gas is supplied to the wafer 200.
- an oxidation reaction occurs on the surface of the wafer 200, and the polysilazane film on the wafer 200 is modified into a silicon oxide film (SiO film).
- the valve 243b When supplying the vaporized gas into the processing chamber 201, the valve 243b is opened, and the flow rate is adjusted by the MFC 241b, while the O 2 gas (carrier gas) enters the processing chamber 201 via the gas supply pipe 232a and the gas supply port 203p. Supply may be performed.
- the vaporized gas is diluted with O 2 gas in the gas supply pipe 232a and is supplied into the processing chamber 201 in this state.
- the vaporized gas diluted with O 2 gas may be simply referred to as vaporized gas for convenience.
- valve 243a When the predetermined time has elapsed and the modification of the polysilazane film to the SiO film is completed, the valve 243a is closed and the supply of the vaporized gas into the processing chamber 201 is stopped.
- O 2 gas is supplied from the gas supply pipe 232b in this step, the valve 243b is closed simultaneously with the stop of supply of the vaporized gas or after a predetermined time has elapsed, and the supply of O 2 gas into the processing chamber 201 is also stopped. Also good. Further, the valve 243b may be kept open until the next drying process is started or completed, and the supply of O 2 gas may be continued.
- Examples of the processing conditions for the reforming step include the following. Liquid raw material H 2 O 2 concentration: 20 to 40%, preferably 25 to 35% Liquid raw material vaporization conditions: Heated to 120 to 200 ° C. at approximately atmospheric pressure Reforming pressure: 700 to 1000 hPa (atmospheric pressure, slightly reduced pressure) And the temperature of the wafer 200 (first temperature): 70 to 110 ° C., preferably 70 to 80 ° C. Temperature of the inner surface of the seal cap 219 (member facing the region B) (second temperature) ): Temperature higher than the first temperature and lower than 112 ° C.
- the oxidation treatment for the polysilazane film can surely proceed at a practical rate.
- the oxidation reaction can proceed to the deep part of the polysilazane embedded in the groove on the surface of the wafer 200, and the physical properties and composition of the finally obtained SiO film can be made uniform in the thickness direction.
- the thermal history received by the wafer 200 can be well managed. For example, it is possible to prevent thermal contraction of a polysilazane film to be oxidized and reduce stress applied to this film.
- the temperatures of the members in the processing chamber 201 and the surface of the wafer 200 are lower than the generation temperature of the vaporized gas. Therefore, the vaporized gas supplied into the processing chamber 201 is reliquefied in the processing chamber 201, and the liquid generated thereby flows downward along the inner wall of the reaction tube 203, the surface of the boat 217, etc. There is a possibility of staying in the vicinity of the mouth (such as the upper surface of the seal cap 219).
- the boiling point of H 2 O 2 (141 ° C. at atmospheric pressure) is higher than the boiling point of H 2 O (100 ° C.
- H 2 O 2 at atmospheric pressure (saturated vapor of H 2 O 2 ). pressure is lower than the saturated vapor pressure of H 2 O), H 2 O 2 is particularly liquefied prone. Therefore, the liquid generated by re-liquefaction of the vaporized gas tends to be in a state where H 2 O 2 is concentrated to a high concentration, that is, a high concentration H 2 O 2 solution.
- the high-concentration H 2 O 2 liquid is very reactive and has a strong corrosive action, and thus may cause serious damage to the metal member such as the seal cap 219.
- the high-concentration H 2 O 2 liquid staying in the vicinity of the furnace port may flow down to the lower side of the processing chamber 201 when the furnace port is opened, which may threaten the safety of the operator. Further, when the high concentration H 2 O 2 liquid staying in the vicinity of the furnace port is re-vaporized for some reason, the re-vaporized gas generated thereby becomes a gas containing H 2 O 2 at a very high concentration, and the safety of the work. May further threaten.
- H 2 O 2 is O 2 gas and the H 2 O gas contained in the high concentration H 2 O 2 solution
- H 2 O 2 is O 2 gas
- H 2 O gas contained in the high concentration H 2 O 2 solution There is also a concern that it rapidly decomposes and expands to cause the above-mentioned explosive decomposition reaction.
- the concentration distribution of H 2 O 2 in the processing chamber 201 becomes non-uniform, for example, the H 2 O 2 concentration in the processing chamber 201 is different between the lower side and the upper side of the region A.
- This becomes a factor of reducing the uniformity of substrate processing between the wafers 200 and within the wafer 200 surface.
- the temperature of the wafer 200 contained in the region A in the substrate processing step, the saturated vapor pressure of H 2 O 2 contained in the vaporized gas supplied to the area A, H 2 O 2 in the area A The first temperature is maintained at a pressure equal to or exceeding the vapor pressure (partial pressure).
- the temperature of the wafer 200 accommodated in the region A is maintained at a predetermined temperature within the range of 70 to 110 ° C. under the above-described reforming pressure and the H 2 O 2 concentration of the vaporized gas.
- the wafer 200 can be reformed at a low temperature while suppressing the liquefaction of the vaporized gas supplied to the region A in the processing chamber 201.
- the structure around the region B has a complicated structure, and it is difficult to heat the structure uniformly compared to the wafer 200 and the side wall of the reaction tube 203 in the region A. Therefore, by maintaining the temperature of the member facing the region B at a temperature (second temperature) higher than the temperature (first temperature) of the wafer 200 accommodated in the region A, liquefaction occurs due to a local temperature decrease. It is necessary to prevent this.
- the temperature of the member facing the region B in the substrate processing step is maintained at a second temperature that is higher than the first temperature. Accordingly, the saturated vapor pressure of H 2 O 2 in the region B, and higher than the saturation vapor pressure of H 2 O 2 in the region A, it is possible to suppress the liquefaction of vaporized gases in the region B.
- the second temperature is set to a temperature lower than the boiling point of the liquid raw material when it is assumed that the liquid raw material used for generating the vaporized gas is present alone in the region B while the temperature is higher than the first temperature. You can also In this case, the evaporation of moisture from the high concentration H 2 O 2 liquid accumulated in the region B can be suppressed, and the concentration of the high concentration H 2 O 2 liquid can be suppressed.
- the second temperature is set under the atmospheric pressure of the liquid source.
- the second temperature is set to a temperature lower than the boiling point of water when it is assumed that water (pure water) is present alone in the region B while being higher than the first temperature. You can also. In this case, it is possible to further suppress the evaporation of moisture from the high concentration H 2 O 2 liquid accumulated in the region B, and it is possible to further suppress the concentration of the high concentration H 2 O 2 liquid.
- the second temperature is set to a temperature lower than 100 ° C., which is the boiling point of water under atmospheric pressure, so Concentration of the concentration H 2 O 2 liquid can be further suppressed.
- the temperature of the member facing the region B is higher than the first temperature, and the component contained in the vaporized gas is liquefied in the processing chamber 201 to form the high-concentration H 2 O 2 liquid in the region B.
- the H 2 O 2 contained in the liquid is maintained at a second temperature lower than the explosion critical temperature at which an explosive decomposition reaction occurs.
- This explosion critical temperature varies depending on the concentration of H 2 O 2 in the high-concentration H 2 O 2 liquid, and specifically decreases as the concentration of H 2 O 2 increases (explodes even under low temperature conditions). Easier).
- the explosion critical temperature of a high concentration H 2 O 2 liquid with a concentration of 74% is 128 ° C. under atmospheric pressure
- the explosion critical temperature of a high concentration H 2 O 2 liquid with a concentration of 100% is under atmospheric pressure. 112 ° C.
- the lowering of the explosion critical temperature becomes the lower limit when the concentration of the high concentration H 2 O 2 liquid reaches 100%. In other words, as long as to maintain the temperature of the high-concentration H 2 O 2 solution to a temperature below 112 ° C., even it no matter how advanced enrichment of high concentrations H 2 O 2 solution, is possible to avoid the occurrence of explosive decomposition reaction It becomes possible.
- the temperature of the member facing the region B where the high concentration H 2 O 2 liquid is likely to stay is set to a temperature higher than the first temperature, the second temperature lower than 112 ° C. is maintained.
- the occurrence of an explosive decomposition reaction can be reliably avoided, the risk of serious damage to the substrate processing apparatus can be avoided, and the safety of work can be improved.
- the partial pressure of H 2 O 2 can be reduced by keeping the pressure (total pressure) in the processing chamber 201 constant and increasing the flow rate ratio of the carrier gas to the vaporized gas.
- O 2 gas is used as the carrier gas, it is possible to suppress a reduction in oxidizing power with respect to the polysilazane film, compared with the case where an inert gas is used as the carrier gas.
- the partial pressure of H 2 O 2 in the vaporized gas may be reduced by reducing the concentration of hydrogen peroxide in the liquid raw material. Further, the partial pressure of the vaporized gas may be reduced by increasing the exhaust speed in the processing chamber 201.
- the region B is set to prevent the high concentration H 2 O 2 liquid generated by liquefaction from causing an explosive decomposition reaction. Control the temperature of the facing member (second temperature). Specifically, when the liquefaction detection sensor 265 detects that the high-concentration H 2 O 2 liquid has accumulated in the region B, the temperature of the member facing the region B is changed to the region B when liquefaction is detected.
- the temperature of the heater 208 is preferably controlled so as to be lowered to a temperature lower than the temperature at the time of liquefaction detection so that the temperature is not raised to a temperature higher than the temperature of the facing member (temperature at the time of liquefaction detection).
- the temperature of the member facing the region B it is possible to reliably prevent the temperature of the high-concentration H 2 O 2 liquid generated by liquefaction from rising to the explosion critical temperature.
- the saturated vapor pressure of H 2 O 2 in the region B is excessively decreased, and the vaporized gas in the region B Liquefaction proceeds easily. Therefore, it is preferable to maintain the second temperature at least higher than the first temperature even after detecting the liquefaction of the vaporized gas.
- the temperature of the member facing the region B (second temperature) is It is preferable to control the temperature of the heater 208 so that the temperature is equal to or higher than the temperature at the time of liquefaction detection.
- the concentration of H 2 O 2 in the vaporized gas may be reduced.
- the liquid raw material in the raw material tank 250t may be diluted by supplying water or a liquid raw material for dilution into the raw material tank 250t.
- the supply of water or the liquid raw material for dilution into the raw material tank 250t may be performed after the liquid raw material in the raw material tank 250t is discharged through the drain pipe 232h or while being discharged. In these cases, the concentration of H 2 O 2 in the vaporized gas can be reduced more rapidly.
- water or a liquid raw material for dilution may be supplied into the liquid supply pipe 232c, and the liquid raw material supplied to the gas generator 250a may be directly diluted.
- the open / close states of the valves 243c to 243f may be switched so that water or a liquid raw material for dilution is directly supplied to the gas generator 250a. According to these methods, the concentration of H 2 O 2 in the vaporized gas can be reduced more rapidly.
- the flow rate ratio (dilution ratio) of the carrier gas to the vaporized gas may be increased.
- the flow rate of vaporized gas supplied into the processing chamber 201 may be reduced, or the supply thereof may be stopped, and the flow rate of O 2 gas supplied into the processing chamber 201 may be maintained.
- the flow rate of vaporized gas supplied into the processing chamber 201 may be reduced, or the supply thereof may be stopped, and the flow rate of O 2 gas supplied into the processing chamber 201 may be increased.
- the flow rate of the carrier gas may be increased without reducing the flow rate of the vaporized gas supplied into the processing chamber 201.
- the exhaust speed in the processing chamber 201 may be increased.
- the partial pressure of H 2 O 2 in the processing chamber 201 can be rapidly reduced by stopping the supply of the vaporized gas and the carrier gas into the processing chamber 201 and evacuating the processing chamber 201.
- the rate of the oxidation treatment may be significantly reduced and the progress may be substantially stopped. Therefore, when the supply of the vaporized gas into the processing chamber 201 is stopped, it is preferable to maintain the supply of O 2 gas as the carrier gas without stopping or increase the flow rate.
- the liquefaction detection sensor 265 detects the liquefaction elimination in the processing chamber 201 of the component contained in the vaporized gas during the execution of the interlock operation
- the partial pressure of H 2 O 2 in the processing chamber 201 is liquefied. It is preferable to control each supply system and the exhaust system so that the pressure is equal to or higher than the partial pressure at the time of detection.
- the concentration of H 2 O 2 in the vaporized gas is increased to a concentration equal to or higher than the concentration at the time of liquefaction detection.
- the flow rate ratio of the carrier gas to the vaporized gas is reduced to a ratio that is the same as or less than the ratio at the time of detecting liquefaction.
- measures 5 and 6 are more preferably implemented in combination. That is, when liquefaction is detected, a temperature interlock operation is first performed to prevent the temperature of the high-concentration H 2 O 2 liquid generated by liquefaction from rising to the explosion critical temperature. Thereafter, by performing a partial pressure interlock operation, the progress of liquefaction is suppressed and further liquefaction is eliminated. Thereby, even if liquefaction occurs, the state where liquefaction has not occurred safely can be recovered without causing an explosive decomposition reaction.
- the heater 207 is controlled to heat the wafer 200 to a predetermined temperature (drying temperature) that is higher than the above-described reforming temperature and lower than the above-described pre-baking temperature.
- the drying temperature can be, for example, a temperature within the range of 120 to 160 ° C.
- the processing pressure in the drying process is the same as the processing pressure in the reforming process, for example.
- ammonia NH 3
- ammonium chloride NH 4 Cl
- C ammonium chloride
- H hydrogen
- impurities such as outgas caused by the solvent, H 2 O 2 Impurities and the like derived from
- the inside of the processing chamber 201 is evacuated. Thereafter, N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 to return the inside to atmospheric pressure, and the heat capacity in the processing chamber 201 is increased.
- the wafer 200 and the members in the processing chamber 201 can be heated uniformly, and particles, impurities, outgas, and the like that could not be removed by evacuation can be removed from the processing chamber 201.
- the inside of the processing chamber 201 is lowered to a predetermined unloadable temperature.
- the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 and the lower end of the reaction tube 203 is opened. Then, the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the reaction tube 203 while being supported by the boat 217. The processed wafer 200 is taken out of the reaction tube 203 and then taken out from the boat 217.
- the saturated vapor pressure of H 2 O 2 contained in the vaporized gas supplied to the region A is equal to the vapor pressure of H 2 O 2 in the region A, or the temperature of the substrate accommodated in the region A is By maintaining the first temperature at a pressure exceeding that, liquefaction of the vaporized gas supplied to the region A can be suppressed.
- the second temperature is set to a temperature lower than the boiling point of the liquid raw material when the liquid raw material used for generating the vaporized gas is present alone in the region B, or the water when water is present alone in the region B. It is possible to suppress the concentration of the high concentration H 2 O 2 liquid accumulated in the region B by setting the temperature to be lower than the boiling point of.
- the temperature of the member facing the region B is a second temperature lower than an explosion critical temperature at which when the high-concentration H 2 O 2 liquid accumulates in the region B, this liquid causes an explosive decomposition reaction.
- the second temperature is maintained at a temperature lower than the temperature at which the H 2 O 2 solution having a concentration of 100% causes an explosive decomposition reaction under the pressure in the processing chamber 201 (112 ° C. under atmospheric pressure). As a result, the occurrence of an explosive decomposition reaction in the processing chamber 201 can be avoided more reliably.
- a surface (upper surface) on the inner side of the processing chamber 201 where high-concentration H 2 O 2 liquid can accumulate is provided with an inclination, and the liquefaction detection sensor 265 is provided at a position corresponding to the vicinity of the lower end of this inclination. You may do it.
- the upper surface of the seal cap 219 (that is, the upper surface of the upper surface base portion 219a) is formed in a conical shape that gradually inclines downward from the center side toward the outer peripheral side,
- the liquefaction detection sensor 265 may be provided on the lower surface of the corresponding upper surface base portion 219a.
- the high-concentration H 2 O 2 liquid that has flowed onto the seal cap 219 is quickly moved to the outer peripheral side (liquefaction detection sensor 265 side) of the seal cap 219 (broken arrow in the figure), and a response to liquefaction detection It becomes possible to improve the nature.
- the upper surface of the seal cap 219 has an inverted conical shape that is gradually inclined downward from the outer peripheral side toward the center side, and the lower surface of the upper surface base portion 219a corresponding to the center side.
- the liquefaction detection sensor 265 may be provided in the slab. In this case, the high-concentration H 2 O 2 liquid that has flowed onto the seal cap 219 is quickly moved to the center side (liquefaction detection sensor 265 side) of the seal cap 219 (broken arrow in the figure), and a response to liquefaction detection It becomes possible to improve the nature.
- the modified example shown in FIG. 3A is preferable to the modified example shown in FIG.
- the modification shown in FIG. 3B is preferable to the modification shown in FIG.
- a liquefaction detection sensor 265 may be provided on the lower surface of 219a. In this case, both effects of the modified examples shown in FIGS. 3A and 3B are obtained.
- a linear guide (gutter mechanism) 203g as a protrusion is provided on the inner wall of the reaction tube 203 (particularly the inner wall near the region B).
- the movement of the high-concentration H 2 O 2 liquid adhering to the inner wall toward the liquefaction detection sensor 265 may be prompted by the guide 203g.
- an inclined guide (saddle mechanism) 217 g is provided on the outer peripheral portion of the bottom plate 217 b included in the boat 217, and the high concentration H 2 O 2 liquid from the bottom plate 217 b toward the liquefaction detection sensor 265 is provided.
- a drop (broken arrow in the figure) may be prompted by the guide 217g.
- a liquefaction detection sensor 265 may be provided on the back surface side of the upper surface base portion 219a configured as a thick flat plate. Further, as shown in FIG. 6B, an engraved portion 219t may be provided on the back surface side of the upper surface base portion 219a, and the liquefaction detection sensor 265 may be provided in a portion where the plate thickness is reduced thereby. In this case, the sensitivity of the liquefaction detection sensor 265 configured as a temperature sensor can be increased. Further, as shown in FIG. 6C, a heater 219h for locally preheating the vicinity of the liquefaction detection sensor 265 of the upper surface base portion 219a may be provided.
- the temperature of the liquefied detection sensor 265 near the upper surface the base portion 219a by heating at a temperature slightly below the boiling temperature of the high-concentration H 2 O 2 solution accumulated on the upper surface thereof, a high concentration H 2 O on the upper surface base portion 219a
- a high concentration H 2 O on the upper surface base portion 219a When the two liquids accumulate, the vaporization is promoted, and the temperature change when the heat of vaporization is deprived from the upper surface base portion 219a is increased.
- the sensitivity of the liquefaction detection sensor 265 can be further increased by combining the installation examples shown in FIGS. 6B and 6C.
- the liquefaction detection sensor 265 is not limited to being provided as shown in FIG. 7A, and a plurality of liquefaction detection sensors 265 may be provided as shown in FIG.
- a plurality of liquefaction detection sensors 265 may be provided as shown in FIG.
- the vaporized gas may be generated outside the processing chamber 201.
- the liquid raw material may be supplied to the top plate 217a heated by a lamp heater or the like, and the liquid raw material may be vaporized to generate a vaporized gas.
- processing procedure and processing conditions at this time can be the same processing procedure and processing conditions as in the above-described embodiment, for example.
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Abstract
課題： 過酸化水素を用いた処理を行う際における基板処理装置のダメージを低減させる。 解決手段： 過酸化水素を含む液体原料を気化させて気化ガスを生成する工程と、処理室内の第１領域に収容された基板に対して気化ガスを供給する工程と、を有し、気化ガスを供給する工程では、基板の温度を第１温度に維持し、処理室内のうち第１領域よりも鉛直方向下方に設けられた第２領域に面する部材の温度を、第１温度よりも高く、且つ、気化ガスに含まれる成分が処理室内で液化して第２領域に溜まった際に、第２領域に溜まった過酸化水素を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い第２温度に維持する。
Description
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含む液体原料を気化させて気化ガスを生成する工程と、処理室内の基板に対してこの気化ガスを供給する工程と、を含む基板処理が行われることがある（例えば特許文献１，２参照）。
上述の基板処理を行うと、条件によっては、処理室内へ供給された気化ガスが液化し、過酸化水素を高濃度に含む液体によって基板処理装置がダメージを受ける場合がある。本発明の目的は、過酸化水素を用いた処理を行う際における基板処理装置のダメージを防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、過酸化水素を含む液体原料を気化させて気化ガスを生成する工程と、処理室内の第１領域に収容された基板に対して前記気化ガスを供給する工程と、を有し、前記気化ガスを供給する工程では、前記基板の温度を第１温度に維持し、前記処理室内のうち前記第１領域よりも鉛直方向下方に設けられた第２領域に面する部材の温度を、前記第１温度よりも高く、且つ、前記気化ガスに含まれる成分が前記処理室内で液化して前記第２領域に溜まった際に、前記第２領域に溜まった過酸化水素を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い第２温度に維持する技術が提供される。
本発明によれば、過酸化水素を用いた処理を行う際における基板処理装置のダメージを防止することが可能となる。
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１～図２を用いて説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１～図２を用いて説明する。
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は反応管２０３を備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端にガス供給ポート２０３ｐを有し、下端に炉口（開口）を有する円筒部材として構成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容する第１領域としてのウエハ収容領域Ａ（以下、領域Ａ）、および、領域Ａの鉛直方向下方に設けられた第２領域としての炉口周辺領域Ｂ（以下、領域Ｂ）を、内部に備えている。
図１に示すように、処理炉２０２は反応管２０３を備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端にガス供給ポート２０３ｐを有し、下端に炉口（開口）を有する円筒部材として構成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容する第１領域としてのウエハ収容領域Ａ（以下、領域Ａ）、および、領域Ａの鉛直方向下方に設けられた第２領域としての炉口周辺領域Ｂ（以下、領域Ｂ）を、内部に備えている。
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な蓋部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の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転機構２６７が設置されている。シールキャップ２１９は円盤状に形成されており、上面側を構成する上面ベース部２１９ａと、下面側を構成する下面ベース部２１９ｂとが積層するように構成されている。上面ベース部２１９ａは、例えば石英等の非金属部材により構成され、その厚さは１０～２０ｍｍ程度である。下面ベース部２１９ｂは、例えばＳＵＳ等の金属部材により構成されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。回転軸２５５に開設された回転軸２５５の軸受部２１９ｓは、磁気シール等の流体シールとして構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の下方に設置されたボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降させられる。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７すなわちウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送機構として構成されている。
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上下に天板２１７ａ、底板２１７ｂを備えている。ボート２１７の下部に水平姿勢で多段に支持された断熱体２１８は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、領域Ａと領域Ｂとの間の熱伝導を抑制するように構成されている。底板２１７ｂを断熱体２１８よりも下側に設けることもできる。断熱体２１８をボート２１７の構成部材の一部と考えることもできる。
反応管２０３の外側には、第１加熱部としてのヒータ２０７と、第２加熱部としてのヒータ２０８と、が設けられている。
ヒータ２０７は、領域Ａを囲うように垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、領域Ａに収容されたウエハ２００を所定の温度に加熱する他、処理室２０１内へ供給されたガスに熱エネルギーを付与してその液化を抑制する液化抑制機構として機能したり、このガスを熱で活性化させる励起機構として機能したりする。ヒータ２０７は、後述する基板処理工程において、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度を、領域Ａに供給される気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧が、領域Ａ内におけるＨ２Ｏ２の蒸気圧（分圧）と同等、或いは、それを超える圧力となるような温度（第１温度）に維持するよう制御される。ウエハ２００の温度だけでなく、領域Ａに面する反応管２０３の内壁の温度等も第１温度となるように制御してもよい。また、ヒータ２０７は、後述する基板処理工程において、ウエハ２００の温度を、ウエハ２００上に予め形成されている処理対象の膜に対して実用的なレートで酸化処理を進行させることができ、且つ、この膜の熱収縮を抑制することができるような温度（第１温度）に維持するよう制御される。
ヒータ２０８は、領域Ｂを囲うようにヒータ２０７の鉛直方向下方に設けられている。ヒータ２０８は、後述する基板処理工程において、領域Ｂに面する部材（反応管２０３の炉口部内壁、シールキャップ２１９の内側表面、断熱体２１８の下面、等）の温度を、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度（第１温度）よりも高い第２温度に維持するよう制御される。第２温度は、上述の気化ガスに含まれる成分（Ｈ２Ｏ２等）が処理室２０１内で液化して領域Ｂに溜まった際に、領域Ｂに溜まったＨ２Ｏ２を含む液体が酸素ガス（Ｏ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とに急激に分解して膨張し、爆発や燃焼、或いは、これらに近い現象を生じさせる温度よりも低い温度である。本明細書では、Ｈ２Ｏ２を含む液体が上述の現象を起こす反応のことを「爆発的分解反応」とも称する。また、Ｈ２Ｏ２を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度、すなわち、爆発的分解反応を起こし得る温度のことを「爆発臨界温度」とも称する。
処理室２０１内には、反応管２０３の内壁に沿って、温度検出部としての温度センサ２６３，２６４がそれぞれ設けられている。温度センサ２６３，２６４により検出された温度情報に基づいて、ヒータ２０７，２０８の出力が調整される。
反応管２０３の上端に設けられたガス供給ポート２０３ｐには、気化ガスを供給するガス供給管２３２ａが接続されている。ガス供給管２３２ａは、ヒータ２０７と反応管２０３との間に反応管２０３の側壁に沿って配設されており、ガス供給管２３２ａ内を流れるガスの温度低下をヒータ２０７からの加熱によって抑制することが可能となっている。ガス供給管２３２ａは、反応管２０３の炉口周辺（すなわち領域Ｂ周辺）の側壁を貫通して、処理室２０１内を通るように配設されてもよい。また、高さが互いに異なるガス供給管２３２ａを複数設けて、それぞれの上端に設けられたガス供給ポートから気化ガスを処理室２０１内に供給するように構成してもよい。ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、ガス発生器２５０ａ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ、開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。ガス発生器２５０ａには、液体原料としての過酸化水素水を供給する液体供給管２３２ｃが接続されている。液体供給管２３２ｃには、上流側から順に、過酸化水素水を貯留する原料タンク２５０ｔ、液体ＭＦＣ（ＬＭＦＣ）２４１ｃ、バルブ２４３ｃが設けられている。
ここで過酸化水素水とは、常温で液体である過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を溶媒としての水（Ｈ２Ｏ）中に溶解させることで得られる水溶液のことである。ガス発生器２５０ａは、原料タンク２５０ｔから供給される過酸化水素水を所定の温度（気化温度）に加熱する等し、これを気化或いはミスト化させることによって気化ガスを発生させる。気化ガス中には、ガス状或いはミスト状のＨ２Ｏ２および水蒸気（Ｈ２Ｏガス）がそれぞれ所定の濃度で含まれる。気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２は、活性酸素の一種であり、不安定であってＯを放出しやすく、ＯＨラジカルを生成させ、非常に強い酸化力を持つ酸化剤（Ｏソース）として作用する。
ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側であって、ヒータ２０７により加熱される部分よりも上流側には、キャリアガス（希釈用ガス）を供給するガス供給管２３２ｂが接続されている。ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｂおよびバルブ２４３ｂが設けられている。キャリアガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガスや、窒素（Ｎ２）ガスや希ガス等の不活性ガス、或いは、これらの混合ガスを用いることができる。
原料供給管２３２ｃには、その内部へ希釈用流体を供給する液体供給管２３２ｅが接続されている。液体供給管２３２ｅには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅが設けられている。希釈用流体としては、例えば、水（純水）或いは希釈用液体原料を用いることができる。希釈用液体原料とは、原料タンク２５０ｔ内に貯められる液体原料よりもＨ２Ｏ２の含有濃度が低い液体のことをいう。
原料タンク２５０ｔには、原料タンク２５０ｔ内へ圧送ガスを供給する圧送ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｇには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇが設けられている。圧送ガスは、原料タンク２５０ｔ内の液体原料を原料供給管２３２ｃへ押し出すために用いられるもので、例えばキャリアガスと同様のガスを用いることができる。また、原料タンク２５０ｔには、原料タンク２５０ｔ内へ上述の希釈用流体を供給する液体供給管２３２ｄが接続されている。液体供給管２３２ｄには、上流側から順に、ＬＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄが設けられている。また、原料タンク２５０ｔには、その内部から液体原料を排出するドレイン管２３２ｈが設けられている。ドレイン管２３２ｈにはバルブ２４３ｈが設けられている。
ガス発生器２５０ａには、その内部へ気化用キャリアガスを供給するガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｆには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆが設けられている。気化用キャリアガスは、原料供給管２３２ｃから供給された液体原料を霧化（アトマイジング）して気化させ易くするために用いられるもので、例えばキャリアガスと同様のガスを用いることができる。
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、気化ガス供給系（第１供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、キャリアガス供給系（第２供給系）が構成される。主に、原料タンク２５０ｔ、液体供給管２３２ｃ、ＬＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、液体原料供給系（第３供給系）が構成される。主に、液体供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ＬＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｄ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅにより、希釈用流体供給系（第４供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇにより、圧送ガス供給系（第５供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより、気化用キャリアガス供給系（第６供給系）が構成される。
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４４を介して、排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
シールキャップ２１９を構成する上面ベース部２１９ａの下面には、処理室２０１内へ供給された気化ガスの液化発生や液化解消を検出する液化検出センサ２６５が設けられている。気化ガスが処理室２０１内で液化すると、これにより生じた液体（液滴）が、処理室２０１内の部材の表面を伝って下方へ流れる等してシールキャップ２１９上に溜まる場合がある。液化検出センサ２６５は、熱電対等の温度センサとして構成されており、上述の液滴がシールキャップ２１９上に溜まることによるシールキャップ２１９の局所的な温度変化や、上述の液滴が気化することにより気化熱が奪われるシールキャップ２１９の局所的な温度変化を検知する。液化検出センサ２６５が接続された制御部（後述）は、液化検出センサ２６５がシールキャップ２１９の温度低下を検知することにより、処理室２０１内における液化発生を検出するように構成されている。例えば、制御部は、定常時の温度から０．５℃以上、シールキャップ２１９の温度が低下したことを液化検出センサ２６５により検知した場合、液化が発生したものと判定する。また、制御部は、液化検出センサ２６５がシールキャップ２１９の温度の回復を検知することにより、処理室２０１内における液化解消を検出するように構成されている。例えば、制御部は、低下した温度が定常時の温度まで回復したことを液化検出センサ２６５により検知した場合、液化が解消されたものと判定する。制御部は、これらの判定に基づき所定の動作（例えば、後述する対策５や対策６に示す動作）を実行するよう構成されている。なお、液化検出センサ２６５は、温度センサに限らず、気化ガスの液化発生や液化解消を画像認識により検出するイメージセンサ等を用いて構成することも可能である。ただし、液化検出センサ２６５を安価で耐久性の高い熱電対により構成する場合、基板処理装置の機器コストやメンテナンスコストを低下させやすいという利点が得られる。液化検出センサ２６５は、シールキャップ２１９に限らず、反応管２０３の内壁や外壁、ボート２１７の表面等に設けることも可能である。
図２に示すように、制御部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、タッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
記憶装置１２１ｃはフラッシュメモリやＨＤＤ等により構成されている。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、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ（或いはＬＭＦＣ）２４１ａ～２４１ｇ、バルブ２４３ａ～２４３ｈ、ガス発生器２５０ａ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７，２０８、温度センサ２６３，２６４、液化検出センサ２６５、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ガス発生器２５０ａによるガス生成動作、ＭＦＣ（或いはＬＭＦＣ）２４１ａ～２４１ｇによるガスや液体の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３，２６４に基づくヒータ２０７，２０８の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢ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ている。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、それらの両方を含む場合がある。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。
（２）事前処理工程
ここで、ウエハ２００に対して基板処理工程を実施する前に行われる事前処理工程について、図８を用いて説明する。
ここで、ウエハ２００に対して基板処理工程を実施する前に行わ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、本工程では、ウエハ２００に対して、ポリシラザン（ＰＨＰＳ）塗布工程、プリベーク工程を順に実施する。ＰＨＰＳ塗布工程では、ウエハ２００の表面上に、ポリシラザンを含む塗布液（ポリシラザン溶液）をスピンコーティング法等の手法を用いて塗布する。プリベーク工程では、塗膜が形成されたウエハ２００を加熱処理することにより、この膜から溶剤を除去する。塗膜が形成されたウエハ２００を、例えば７０～２５０℃の範囲内の処理温度（プリベーク温度）で加熱処理することにより、塗膜中から溶剤を揮発させることができる。この加熱処理は、好ましくは１５０℃程度で行われる。
ウエハ２００の表面に形成された塗膜は、プリベーク工程を経ることで、シラザン結合（－Ｓｉ－Ｎ－）を有する膜（ポリシラザン膜）となる。この膜には、シリコン（Ｓｉ）の他、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）が含まれ、さらに、炭素（Ｃ）や他の不純物が混ざっている場合がある。後述する基板処理工程では、ウエハ２００上に形成されたポリシラザン膜に対し、比較的低温の条件下でＨ２Ｏ２を含む気化ガスを供給することで、この膜を改質（酸化）する。
（３）基板処理工程
続いて、上述の基板処理装置を用い、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の一例について、図９を用いて説明する。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。
続いて、上述の基板処理装置を用い、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の一例について、図９を用いて説明する。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。
（基板搬入工程）
表面にポリシラザン膜が形成された複数枚のウエハ２００が、ボート２１７に装填される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
表面にポリシラザン膜が形成された複数枚のウエハ２００が、ボート２１７に装填される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
（圧力・温度調整工程）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所定の圧力（改質圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内が真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度が上述の第１温度となり、領域Ｂに面する部材（具体的には、反応管２０３の炉口部内壁、シールキャップ２１９の内側表面、等）の温度が上述の第２温度となるように、ヒータ２０７，２０８によって加熱される。この際、領域Ａに収容されたウエハ２００、及び領域Ｂに面する部材がそれぞれ所定の温度となるように、温度センサ２６３，２６４が検出した温度情報に基づいてヒータ２０７，２０８への通電具合がフィードバック制御される。また、シールキャップ２１９の内側表面の温度を所定の温度にするため、シールキャップ２１９の下面にシールキャップヒータ等の他のヒータを設けてもよい。ヒータ２０７，２０８のフィードバック制御は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所定の圧力（改質圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内が真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度が上述の第１温度となり、領域Ｂに面する部材（具体的には、反応管２０３の炉口部内壁、シールキャップ２１９の内側表面、等）の温度が上述の第２温度となるように、ヒータ２０７，２０８によって加熱される。この際、領域Ａに収容されたウエハ２００、及び領域Ｂに面する部材がそれぞれ所定の温度となるように、温度センサ２６３，２６４が検出した温度情報に基づいてヒータ２０７，２０８への通電具合がフィードバック制御される。また、シールキャップ２１９の内側表面の温度を所定の温度にするため、シールキャップ２１９の下面にシールキャップヒータ等の他のヒータを設けてもよい。ヒータ２０７，２０８のフィードバック制御は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
（改質工程）
続いて、バルブ２４３ｃ，２４３ｆを開き、ＬＭＦＣ２４１ｃ，ＭＦＣ２４１ｆにより流量制御しながら、ガス発生器２５０ａへの液体原料及び気化用キャリアガスの供給を開始し、ガス発生器２５０ａによりＨ２Ｏ２ガスおよびＨ２Ｏガスを含む気化ガスを発生させる。なお、液体原料は、バルブ２４３ｇを開き、ＭＦＣ２４１ｇにより流量制御しながら、原料タンク２５０ｔへ圧送ガスを供給することにより、原料タンク２５０ｔ内からガス発生器２５０ａへと押し出される。気化ガスの発生量や濃度等が安定したら、バルブ２４３ａを開き、ＭＦＣ２４１ａにより流量制御しながら、ガス供給ポート２０３ｐを介した処理室２０１内への気化ガスの供給を開始する。処理室２０１内へ供給された気化ガスは、処理室２０１内の下方に向かって流れ、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して気化ガスが供給される。その結果、ウエハ２００の表面で酸化反応が生じ、ウエハ２００上のポリシラザン膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）へと改質される。
続いて、バルブ２４３ｃ，２４３ｆを開き、ＬＭＦＣ２４１ｃ，ＭＦＣ２４１ｆにより流量制御しながら、ガス発生器２５０ａへの液体原料及び気化用キャリアガスの供給を開始し、ガス発生器２５０ａによりＨ２Ｏ２ガスおよびＨ２Ｏガスを含む気化ガスを発生させる。なお、液体原料は、バルブ２４３ｇを開き、ＭＦＣ２４１ｇにより流量制御しながら、原料タンク２５０ｔへ圧送ガスを供給することにより、原料タンク２５０ｔ内からガス発生器２５０ａへと押し出される。気化ガスの発生量や濃度等が安定したら、バルブ２４３ａを開き、ＭＦＣ２４１ａにより流量制御しながら、ガス供給ポート２０３ｐを介した処理室２０１内への気化ガスの供給を開始する。処理室２０１内へ供給された気化ガスは、処理室２０１内の下方に向かって流れ、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して気化ガスが供給される。その結果、ウエハ２００の表面で酸化反応が生じ、ウエハ２００上のポリシラザン膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）へと改質される。
処理室２０１内へ気化ガスを供給する際、バルブ２４３ｂを開き、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整しながら、ガス供給管２３２ａ、ガス供給ポート２０３ｐを介した処理室２０１内へのＯ２ガス（キャリアガス）の供給を行うようにしてもよい。この場合、気化ガスは、ガス供給管２３２ａ内にてＯ２ガスによって希釈され、その状態で処理室２０１内へ供給される。本明細書では、Ｏ２ガスにより希釈された気化ガスを、便宜上、単に気化ガスと称する場合がある。
所定時間が経過し、ポリシラザン膜のＳｉＯ膜への改質が終了したら、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への気化ガスの供給を停止する。本工程でガス供給管２３２ｂからＯ２ガスを供給していた場合、気化ガスの供給停止と同時或いは所定時間経過後にバルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給も停止してもよい。また、次の乾燥工程を開始或いは完了するまでバルブ２４３ｂを開いたままとし、Ｏ２ガスの供給を継続してもよい。
改質工程の処理条件としては、以下が例示される。
液体原料のＨ２Ｏ２濃度：２０～４０％、好ましくは２５～３５％ 液体原料の気化条件：略大気圧下で１２０～２００℃に加熱 改質圧力：７００～１０００ｈＰａ（大気圧、微減圧および微加圧のうちいずれか） ウエハ２００の温度（第１温度）：７０～１１０℃、好ましくは７０～８０℃ シールキャップ２１９の内側表面（領域Ｂに面する部材）の温度（第２温度）：第１温度よりも高く、１１２℃よりも低い温度 液体原料の供給流量：１．０～１０ｓｃｃｍ、好ましくは１．６～８ｓｃｃｍ 気化ガスのＨ２Ｏ２濃度：１～１２モル％ Ｏ２ガス（キャリアガス）の流量：０～２０ＳＬＭ、好ましくは５～１０ＳＬＭ ガス供給時間：１０～７２０分
液体原料のＨ２Ｏ２濃度：２０～４０％、好ましくは２５～３５％ 液体原料の気化条件：略大気圧下で１２０～２００℃に加熱 改質圧力：７００～１０００ｈＰａ（大気圧、微減圧および微加圧のうちいずれか） ウエハ２００の温度（第１温度）：７０～１１０℃、好ましくは７０～８０℃ シールキャップ２１９の内側表面（領域Ｂに面する部材）の温度（第２温度）：第１温度よりも高く、１１２℃よりも低い温度 液体原料の供給流量：１．０～１０ｓｃｃｍ、好ましくは１．６～８ｓｃｃｍ 気化ガスのＨ２Ｏ２濃度：１～１２モル％ Ｏ２ガス（キャリアガス）の流量：０～２０ＳＬＭ、好ましくは５～１０ＳＬＭ ガス供給時間：１０～７２０分
気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２は、上述したように非常に強い酸化力を有する。そのため、第１温度を上述の低温条件とする場合であっても、ポリシラザン膜に対する酸化処理を実用的なレートで確実に進行させることが可能となる。例えば、ウエハ２００表面の溝内に埋め込まれたポリシラザンの深部にまで酸化反応を進行させ、最終的に得られるＳｉＯ膜の物性や組成をその厚さ方向にわたり均一化させることが可能となる。また、第１温度を上述の低温条件とする場合には、ウエハ２００が受ける熱履歴を良好に管理することも可能となる。例えば、酸化処理の対象となるポリシラザン膜の熱収縮を防いだり、この膜に加わるストレスを低減させたりすることが可能となる。
但し、ここで述べた温度条件のうち、処理室２０１内の部材やウエハ２００の表面の温度（第１、第２温度）は、気化ガスの発生温度よりも低い。そのため、処理室２０１内へ供給された気化ガスが処理室２０１内で再液化し、これにより生じた液体が、反応管２０３の内壁やボート２１７の表面等を伝って下方へ流れる等し、炉口付近（シールキャップ２１９の上面等）に滞留する可能性がある。ここで、気化ガスに含まれる成分のうち、Ｈ２Ｏ２の沸点（大気圧で１４１℃）は、Ｈ２Ｏの沸点（大気圧で１００℃）よりも高く（Ｈ２Ｏ２の飽和蒸気圧はＨ２Ｏの飽和蒸気圧よりも低く）、Ｈ２Ｏ２は特に液化しやすい傾向がある。そのため、気化ガスの再液化によって生じた液体は、Ｈ２Ｏ２が高濃度に濃縮された状態、すなわち、高濃度Ｈ２Ｏ２液となる傾向がある。また、高濃度Ｈ２Ｏ２液に含まれるＨ２ＯはＨ２Ｏ２に比べて気化しやすいため、高濃度Ｈ２Ｏ２液は、Ｈ２Ｏ２がさらに高濃度に濃縮された状態に変化する傾向がある。高濃度Ｈ２Ｏ２液は、非常に反応性が高く、強力な腐食作用を有することから、シールキャップ２１９等の金属部材に深刻なダメージを与える可能性がある。また、炉口付近に滞留した高濃度Ｈ２Ｏ２液は、炉口を開放した際に処理室２０１の下方へ流れ出る等し、作業者の安全性を脅かす可能性もある。また、炉口付近に滞留した高濃度Ｈ２Ｏ２液が何らかの要因で再気化した場合、これにより発生した再気化ガスはＨ２Ｏ２を非常に高濃度に含むガスとなり、作業の安全性をさらに脅かす可能性がある。例えば、再気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の濃度が大気圧下において２６モル％を超える状態では、高濃度Ｈ２Ｏ２液に含まれるＨ２Ｏ２がＯ２ガスとＨ２Ｏガスとに急激に分解して膨張し、上述の爆発的分解反応を引き起こす懸念もある。また、再気化ガスが発生すると、例えば、処理室２０１内のＨ２Ｏ２濃度が領域Ａの下方と上方とで異なる等、処理室２０１内でのＨ２Ｏ２の濃度分布が不均一になる可能性もある。これは、ウエハ２００間やウエハ２００面内での基板処理の均一性を低下させる要因となる。
本実施形態では、これらの課題を解消するため、以下に示す様々な対策を用意している。
〔対策１：温度制御による液化の防止〕
本実施形態では、基板処理工程における領域Ａに収容されたウエハ２００の温度を、領域Ａに供給された気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧が、領域Ａ内におけるＨ２Ｏ２の蒸気圧（分圧）と同等、或いは、それを超える圧力となる第１温度に維持する。具体的には、上述の改質圧力及び気化ガスのＨ２Ｏ２濃度の下において、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度を、７０～１１０℃の範囲内の所定の温度に維持する。これにより、処理室２０１のうち領域Ａに供給された気化ガスの液化を抑制しながら、ウエハ２００を低温で改質処理することが可能となる。
本実施形態では、基板処理工程における領域Ａに収容されたウエハ２００の温度を、領域Ａに供給された気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧が、領域Ａ内におけるＨ２Ｏ２の蒸気圧（分圧）と同等、或いは、それを超える圧力となる第１温度に維持する。具体的には、上述の改質圧力及び気化ガスのＨ２Ｏ２濃度の下において、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度を、７０～１１０℃の範囲内の所定の温度に維持する。これにより、処理室２０１のうち領域Ａに供給された気化ガスの液化を抑制しながら、ウエハ２００を低温で改質処理することが可能となる。
一方、領域Ｂの周辺には、反応管２０３の炉口部やシールキャップ２１９、断熱体２１８、回転軸２５５、排気管２３１、ガス供給管２３２ａ（処理室２０１内に配設した場合）等の多数の部材が配設されている。そのため、領域Ｂの周辺は構造が複雑となっており、領域Ａにおけるウエハ２００や反応管２０３の側壁に比べて、それらの構造を均一に加熱することが困難である。したがって、領域Ｂに面する部材の温度を、領域Ａに収容されたウエハ２００の温度（第１温度）よりも高い温度（第２温度）に維持することで、局所的な温度低下による液化発生を防止することが必要となる。本実施形態では、基板処理工程における領域Ｂに面する部材の温度を、第１温度よりも高い第２温度に維持する。これにより、領域ＢにおけるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧を、領域ＡにおけるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧よりも高くして、領域Ｂにおいても気化ガスの液化を抑制することが可能となる。
〔対策２：温度制御による濃縮の防止〕
本実施形態では、第２温度を、第１温度よりも高い温度としつつも、気化ガスの生成に用いる液体原料が領域Ｂに単独で存在すると仮定した場合におけるこの液体原料の沸点より低い温度とすることもできる。この場合、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液からの水分の蒸発を抑制することができ、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮を抑制することが可能となる。例えば、気化ガスの生成に液体原料として濃度３０％の過酸化水素水を用い、基板処理工程における処理室２０１内の圧力を大気圧とする場合、第２温度を、この液体原料の大気圧下の沸点である１０６℃よりも低い温度とすることで、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮を抑制することが可能となる。
本実施形態では、第２温度を、第１温度よりも高い温度としつつも、気化ガスの生成に用いる液体原料が領域Ｂに単独で存在すると仮定した場合におけるこの液体原料の沸点より低い温度とすることもできる。この場合、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液からの水分の蒸発を抑制することができ、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮を抑制することが可能となる。例えば、気化ガスの生成に液体原料として濃度３０％の過酸化水素水を用い、基板処理工程における処理室２０１内の圧力を大気圧とする場合、第２温度を、この液体原料の大気圧下の沸点である１０６℃よりも低い温度とすることで、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮を抑制することが可能となる。
また、本実施形態では、第２温度を、第１温度よりも高い温度としつつも、水（純水）が領域Ｂに単独で存在すると仮定した場合におけるこの水の沸点より低い温度とすることもできる。この場合、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液からの水分の蒸発をさらに抑制することができ、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮をさらに抑制することが可能となる。例えば、基板処理工程における処理室２０１内の圧力を大気圧とした場合、第２温度を、大気圧下の水の沸点である１００℃よりも低い温度とすることで、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮をさらに抑制することが可能となる。
〔対策３：温度制御による爆発の防止〕
本実施形態では、領域Ｂに面する部材の温度を、第１温度よりも高く、且つ、気化ガスに含まれる成分が処理室２０１内で液化して高濃度Ｈ２Ｏ２液として領域Ｂに溜まった際に、この液体に含まれるＨ２Ｏ２が爆発的分解反応を起こす状態となる爆発臨界温度よりも低い第２温度に維持する。この爆発臨界温度は、高濃度Ｈ２Ｏ２液におけるＨ２Ｏ２の濃度によって変動し、具体的には、Ｈ２Ｏ２の濃度の増加に伴って低温化する（低温条件下でも爆発しやすくなる）。例えば、濃度７４％の高濃度Ｈ２Ｏ２液の爆発臨界温度は大気圧下で１２８℃であるのに対し、濃度１００％の高濃度Ｈ２Ｏ２液の爆発臨界温度は大気圧下で１１２℃である。但し、爆発臨界温度の低温化は、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃度が１００％に到達した時点で下限となる。いいかえれば、高濃度Ｈ２Ｏ２液の温度を１１２℃未満の温度に維持する限り、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮がどんなに進んだとしても、爆発的分解反応の発生を回避することが可能となる。本実施形態では、高濃度Ｈ２Ｏ２液が滞留しやすい領域Ｂに面する部材の温度を第１温度よりも高い温度としつつも、１１２℃よりも低い第２温度に維持することから、爆発的分解反応の発生を確実に回避することができ、基板処理装置が深刻なダメージを受けるリスクを回避し、また、作業の安全性を高めることが可能となる。
本実施形態では、領域Ｂに面する部材の温度を、第１温度よりも高く、且つ、気化ガスに含まれる成分が処理室２０１内で液化して高濃度Ｈ２Ｏ２液として領域Ｂに溜まった際に、この液体に含まれるＨ２Ｏ２が爆発的分解反応を起こす状態となる爆発臨界温度よりも低い第２温度に維持する。この爆発臨界温度は、高濃度Ｈ２Ｏ２液におけるＨ２Ｏ２の濃度によって変動し、具体的には、Ｈ２Ｏ２の濃度の増加に伴って低温化する（低温条件下でも爆発しやすくなる）。例えば、濃度７４％の高濃度Ｈ２Ｏ２液の爆発臨界温度は大気圧下で１２８℃であるのに対し、濃度１００％の高濃度Ｈ２Ｏ２液の爆発臨界温度は大気圧下で１１２℃である。但し、爆発臨界温度の低温化は、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃度が１００％に到達した時点で下限となる。いいかえれば、高濃度Ｈ２Ｏ２液の温度を１１２℃未満の温度に維持する限り、高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮がどんなに進んだとしても、爆発的分解反応の発生を回避することが可能となる。本実施形態では、高濃度Ｈ２Ｏ２液が滞留しやすい領域Ｂに面する部材の温度を第１温度よりも高い温度としつつも、１１２℃よりも低い第２温度に維持することから、爆発的分解反応の発生を確実に回避することができ、基板処理装置が深刻なダメージを受けるリスクを回避し、また、作業の安全性を高めることが可能となる。
〔対策４：分圧制御による液化の防止〕
本実施形態では、処理室２０１内へ気化ガスを供給する際、気化ガスと一緒にキャリアガスを供給する。このようにすることで、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧（蒸気圧）を適正に低下させ、気化ガスの液化を抑制することが可能となる。すなわち、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を、第１温度におけるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧と同等、或いは、それ未満の圧力に低下させることで、気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の処理室２０１内における液化を抑制することが可能となる。例えば、処理室２０１内における圧力（全圧）は一定とし、気化ガスに対するキャリアガスの流量比率を大きくすることにより、Ｈ２Ｏ２の分圧を低下させることができる。なお、キャリアガスとしてＯ２ガスを用いる場合、キャリアガスとして不活性ガスを用いる場合よりも、ポリシラザン膜に対する酸化力の低下を抑制することが可能となる。
本実施形態では、処理室２０１内へ気化ガスを供給する際、気化ガスと一緒にキャリアガスを供給する。このようにすることで、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧（蒸気圧）を適正に低下させ、気化ガスの液化を抑制することが可能となる。すなわち、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を、第１温度におけるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧と同等、或いは、それ未満の圧力に低下させることで、気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の処理室２０１内における液化を抑制することが可能となる。例えば、処理室２０１内における圧力（全圧）は一定とし、気化ガスに対するキャリアガスの流量比率を大きくすることにより、Ｈ２Ｏ２の分圧を低下させることができる。なお、キャリアガスとしてＯ２ガスを用いる場合、キャリアガスとして不活性ガスを用いる場合よりも、ポリシラザン膜に対する酸化力の低下を抑制することが可能となる。
また、気化ガスに対するキャリアガスの流量比率だけでなく、液体原料中の過酸化水素の濃度を低くすることにより気化ガス中のＨ２Ｏ２の分圧を低下させてもよい。また、処理室２０１内の排気速度を増加させることにより気化ガスの分圧を低下させてもよい。
〔対策５：液化検出時の温度インターロック動作〕
本実施形態では、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化発生を検出したら、液化により生じた高濃度Ｈ２Ｏ２液が爆発的分解反応を起こすことを防ぐように、領域Ｂに面する部材の温度（第２温度）を制御する。具体的には、高濃度Ｈ２Ｏ２液が領域Ｂに溜まったことを液化検出センサ２６５により検出した場合に、領域Ｂに面する部材の温度を、液化を検出した時点での領域Ｂに面する部材の温度（液化検出時温度）よりも高い温度に昇温させないように、好ましくは、液化検出時温度未満の温度に低下させるように、ヒータ２０８の温度を制御する。このように領域Ｂに面する部材の温度を制御することにより、液化により生じた高濃度Ｈ２Ｏ２液の温度が爆発臨界温度まで上昇することを確実に防止することができる。
本実施形態では、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化発生を検出したら、液化により生じた高濃度Ｈ２Ｏ２液が爆発的分解反応を起こすことを防ぐように、領域Ｂに面する部材の温度（第２温度）を制御する。具体的には、高濃度Ｈ２Ｏ２液が領域Ｂに溜まったことを液化検出センサ２６５により検出した場合に、領域Ｂに面する部材の温度を、液化を検出した時点での領域Ｂに面する部材の温度（液化検出時温度）よりも高い温度に昇温させないように、好ましくは、液化検出時温度未満の温度に低下させるように、ヒータ２０８の温度を制御する。このように領域Ｂに面する部材の温度を制御することにより、液化により生じた高濃度Ｈ２Ｏ２液の温度が爆発臨界温度まで上昇することを確実に防止することができる。
ただし、ここで述べたインターロック動作の実行中に、領域Ｂに面する部材の温度を低下させすぎると、領域ＢにおけるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧が過度に低下し、領域Ｂにおいて気化ガスの液化が進行しやすくなる。そのため、気化ガスの液化を検出した後であっても、第２温度を、少なくとも第１温度よりも高い温度に維持するのが好ましい。
上述のインターロック動作の実行中に、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化解消を液化検出センサ２６５により検出した場合は、領域Ｂに面する部材の温度（第２温度）を、液化検出時温度以上の温度とするように、好ましくは、これを超える温度とするように、ヒータ２０８の温度を制御するのが好ましい。このようなインターロック解除動作を行うことで、領域Ｂにおける気化ガスの液化を抑制しやすくなる。
〔対策６：液化検出時の分圧インターロック動作〕
本実施形態では、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化発生を検出したら、それ以上の液化を進行させないように、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を制御する。具体的には、高濃度Ｈ２Ｏ２液が領域Ｂに溜まったことを液化検出センサ２６５により検出した場合に、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を、液化を検出した時点でのＨ２Ｏ２の分圧（液化検出時分圧）よりも高い圧力に昇圧させないように、好ましくは、液化検出時圧力未満の圧力に低下させるように、各供給系や排気系を制御する。
本実施形態では、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化発生を検出したら、それ以上の液化を進行させないように、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を制御する。具体的には、高濃度Ｈ２Ｏ２液が領域Ｂに溜まったことを液化検出センサ２６５により検出した場合に、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を、液化を検出した時点でのＨ２Ｏ２の分圧（液化検出時分圧）よりも高い圧力に昇圧させないように、好ましくは、液化検出時圧力未満の圧力に低下させるように、各供給系や排気系を制御する。
処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を低下させるには、気化ガスにおけるＨ２Ｏ２の濃度を低下させればよい。例えば、原料タンク２５０ｔ内へ水や希釈用液体原料を供給し、原料タンク２５０ｔ内の液体原料を希釈すればよい。原料タンク２５０ｔ内への水や希釈用液体原料の供給は、原料タンク２５０ｔ内の液体原料をドレイン管２３２ｈを介して排出してから、或いは、排出しながら行ってもよい。これらの場合、気化ガスにおけるＨ２Ｏ２の濃度をより迅速に低下させることが可能となる。また例えば、水や希釈用液体原料を液体供給管２３２ｃ内へ供給し、ガス発生器２５０ａへ供給する液体原料を直接希釈してもよい。また例えば、水や希釈用液体原料をガス発生器２５０ａへ直接供給するようにバルブ２４３ｃ～２４３ｆの開閉状態を切り替えてもよい。これらの手法によれば、気化ガスにおけるＨ２Ｏ２の濃度をより迅速に低下させることが可能となる。
また、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を低下させるには、気化ガスに対するキャリアガスの流量比率（希釈率）を増加させてもよい。例えば、処理室２０１内へ供給する気化ガスの流量を減らしたり、その供給を停止したりするとともに、処理室２０１内へ供給するＯ２ガスの流量を維持するようにしてもよい。また例えば、処理室２０１内へ供給する気化ガスの流量を減らしたり、その供給を停止したりするとともに、処理室２０１内へ供給するＯ２ガスの流量を増加させるようにしてもよい。また例えば、処理室２０１内へ供給する気化ガスの流量を減らさずに、キャリアガスの流量を増加させるようにしてもよい。但し、この場合、上述の手法を用いて気化ガスにおけるＨ２Ｏ２の濃度を低下させるか、排気系の速度を増加させることが好ましい。また、この場合、処理室２０１内における圧力（全圧）は変化させないことが好ましい。
また、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を低下させるため、処理室２０１内の排気速度を増加させてもよい。なお、処理室２０１内への気化ガスおよびキャリアガスの供給をそれぞれ停止し、処理室２０１内を真空引きすることによって、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を急速に低下させることも可能である。但し、この場合、酸化処理のレートが大幅に低下し、その進行が実質的に停止してしまう場合がある。したがって、処理室２０１内への気化ガスの供給を停止する場合には、キャリアガスとしてのＯ２ガスの供給は停止せずに維持するか、その流量を増加させることが好ましい。
上述のインターロック動作の実行中に、気化ガスに含まれる成分の処理室２０１内における液化解消を液化検出センサ２６５により検出した場合は、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を、液化検出時分圧以上の圧力とするように、好ましくは、これを超える圧力とするように、各供給系や排気系を制御するのが好ましい。例えば、気化ガス中のＨ２Ｏ２の濃度を、液化検出した時点での濃度と同じ、又はそれより高い濃度まで増加させる。または、気化ガスに対するキャリアガスの流量比率を、液化検出した時点での比率と同じ、又はそれ未満の比率まで低下させる。このようなインターロック解除動作を行うことで、酸化力を回復させ、酸化処理の生産性低下を解消することが可能となる。
なお、対策５及び対策６は組み合わせて実施されることがより好ましい。すなわち、液化検出した際に、まず温度インターロック動作を実施することにより、液化により生じた高濃度Ｈ２Ｏ２液の温度が爆発臨界温度まで上昇することを防止する。その後、分圧インターロック動作を実施することにより、液化の進行を抑制し、更に液化解消を行う。これにより、たとえ液化が発生したとしても爆発的分解反応を発生させることなく、安全に液化が発生していない状態を回復することができる。
（乾燥工程）
改質工程が終了したら、ヒータ２０７を制御し、ウエハ２００を、上述の改質温度よりも高い温度であって、かつ、上述のプリベーク温度以下の所定の温度（乾燥温度）に加熱する。乾燥温度は、例えば１２０～１６０℃の範囲内の温度とすることができる。ウエハ２００を加熱することにより、処理室２０１内の温度も上昇する。昇温後、この温度を保持することにより、ウエハ２００と処理室２０１内とを緩やかに乾燥させる。乾燥工程の処理圧力は、例えば改質工程の処理圧力と同様とする。乾燥処理を行うことで、ポリシラザン膜から離脱した副生成物であるアンモニア（ＮＨ３）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、Ｃ、Ｈの他、溶媒に起因するアウトガス等の不純物、Ｈ２Ｏ２に由来する不純物等を、ＳｉＯ膜やその表面から除去することができる。また、これらの物質のウエハ２００への再付着を抑制することもできる。
改質工程が終了したら、ヒータ２０７を制御し、ウエハ２００を、上述の改質温度よりも高い温度であって、かつ、上述のプリベーク温度以下の所定の温度（乾燥温度）に加熱する。乾燥温度は、例えば１２０～１６０℃の範囲内の温度とすることができる。ウエハ２００を加熱することにより、処理室２０１内の温度も上昇する。昇温後、この温度を保持することにより、ウエハ２００と処理室２０１内とを緩やかに乾燥させる。乾燥工程の処理圧力は、例えば改質工程の処理圧力と同様とする。乾燥処理を行うことで、ポリシラザン膜から離脱した副生成物であるアンモニア（ＮＨ３）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、Ｃ、Ｈの他、溶媒に起因するアウトガス等の不純物、Ｈ２Ｏ２に由来する不純物等を、ＳｉＯ膜やその表面から除去することができる。また、これらの物質のウエハ２００への再付着を抑制することもできる。
（降温・大気圧復帰工程）
乾燥工程が終了した後、処理室２０１内を真空排気する。その後、処理室２０１内へＮ２ガスを供給してその内部を大気圧に復帰させ、処理室２０１内の熱容量を増加させる。これにより、ウエハ２００や処理室２０１内の部材を均一に加熱することができ、真空排気で除去できなかったパーティクル、不純物、アウトガス等を処理室２０１内から除去することが可能となる。所定時間経過した後、処理室２０１内を所定の搬出可能温度に降温させる。
乾燥工程が終了した後、処理室２０１内を真空排気する。その後、処理室２０１内へＮ２ガスを供給してその内部を大気圧に復帰させ、処理室２０１内の熱容量を増加させる。これにより、ウエハ２００や処理室２０１内の部材を均一に加熱することができ、真空排気で除去できなかったパーティクル、不純物、アウトガス等を処理室２０１内から除去することが可能となる。所定時間経過した後、処理室２０１内を所定の搬出可能温度に降温させる。
（基板搬出工程）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される。
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される。
（４）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）領域Ａに収容された基板の温度を、領域Ａに供給された気化ガスに含まれるＨ２Ｏ２の飽和蒸気圧が、領域Ａ内におけるＨ２Ｏ２の蒸気圧と同等、或いは、それを超える圧力となる第１温度に維持することで、領域Ａに供給された気化ガスの液化を抑制することが可能となる。
（ｂ）領域Ｂに面する部材の温度を、第１温度よりも高い第２温度に維持することで、領域Ｂにおいて、気化ガスの液化をさらに抑制することが可能となる。
（ｃ）第２温度を、気化ガスの生成に用いる液体原料が領域Ｂに単独で存在する場合におけるこの液体原料の沸点より低い温度としたり、水が領域Ｂに単独で存在する場合におけるこの水の沸点より低い温度としたりすることで、領域Ｂに溜まった高濃度Ｈ２Ｏ２液の濃縮を抑制することが可能となる。
（ｄ）領域Ｂに面する部材の温度を、高濃度Ｈ２Ｏ２液が領域Ｂに溜まった際に、この液体が爆発的分解反応を起こす状態となる爆発臨界温度よりも低い第２温度に維持することで、処理室２０１内における爆発的分解反応の発生を確実に回避することが可能となる。特に、第２温度を、処理室２０１内の圧力下において濃度１００％のＨ２Ｏ２液が爆発的分解反応を起こす状態となる温度（大気圧下では１１２℃）よりも低い温度に維持することで、処理室２０１内における爆発的分解反応の発生をより確実に回避することが可能となる。
（ｅ）処理室２０１内へ気化ガスを供給する際、気化ガスと一緒にキャリアガスを供給することで、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を適正に低下させ、気化ガスの液化を抑制することが可能となる。また、キャリアガスとして、不活性ガスではなくＯ２ガスを用いることで、酸化力の低下を抑制することが可能となる。
（ｆ）処理室２０１内における液化発生を検出した際、領域Ｂに面する部材の温度を、液化検出時温度以下の温度に維持したり低下させたりするインターロック動作を実行することで、高濃度Ｈ２Ｏ２液が爆発的分解反応を起こすことを防ぐことが可能となる。また、このロックの実行中に液化解消を検出した場合、ロックを速やかに解除して領域Ｂに面する部材の温度を高める方向に制御することで、領域Ｂにおける気化ガスの液化を抑制することができる。
（ｇ）処理室２０１内における液化発生を検出した際、処理室２０１内におけるＨ２Ｏ２の分圧を液化検出時分圧以下の圧力に維持したり低下させたりするインターロック動作を実行することで、液化のさらなる進行を回避したり液化を解消することが可能となる。また、このロックの実行中に液化解消を検出した場合、ロックを速やかに解除してＨ２Ｏ２の分圧を高める方向に制御することで、酸化処理の生産性低下を抑制することが可能となる。
（ｈ）上述の効果は、Ｏ２ガス以外のＯ含有ガスをキャリアガスとして用いる場合や、Ｎ２ガスや希ガス等の不活性ガスをキャリアガスとして用いる場合にも、同様に得ることができる。
（５）変形例
本実施形態は、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は、任意に組み合わせることもできる。
本実施形態は、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は、任意に組み合わせることもできる。
（変形例１）
シールキャップ２１９の主面のうち、高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まり得る処理室２０１内側の面（上面）に傾斜を設け、液化検出センサ２６５を、この傾斜の下端近傍に対応する位置に設けるようにしてもよい。
シールキャップ２１９の主面のうち、高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まり得る処理室２０１内側の面（上面）に傾斜を設け、液化検出センサ２６５を、この傾斜の下端近傍に対応する位置に設けるようにしてもよい。
例えば、図３（ａ）に示すように、シールキャップ２１９の上面（すなわち上面ベース部２１９ａの上面）をその中心側から外周側へ向かって徐々に下方に傾斜する円錐形状とし、その外周側に対応する上面ベース部２１９ａの下面に液化検出センサ２６５を設けてもよい。この場合、シールキャップ２１９上へ流れた高濃度Ｈ２Ｏ２液を、シールキャップ２１９の外周側（液化検出センサ２６５側）へと速やかに移動（図中、破線矢印）させ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。
例えば、図３（ｂ）に示すように、シールキャップ２１９の上面をその外周側から中心側へ向かって徐々に下方に傾斜する逆円錐形状とし、その中心側に対応する上面ベース部２１９ａの下面に液化検出センサ２６５を設けてもよい。この場合、シールキャップ２１９上へ流れた高濃度Ｈ２Ｏ２液を、シールキャップ２１９の中心側（液化検出センサ２６５側）へと速やかに移動（図中、破線矢印）させ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。
なお、軸受部２１９ｓのダメージを回避するという観点からは、図３（ｂ）に示す変形例よりも、図３（ａ）に示す変形例の方が好ましい。また、Ｏリング２２０のダメージを回避するという観点からは、図３（ａ）に示す変形例よりも、図３（ｂ）に示す変形例の方が好ましい。また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す構成は組み合わせてもよい。すなわち、シールキャップ２１９の上面を、その中心側と外周側との間がそれらの中間に向かって徐々に下方に傾斜する環状凹形状とし、この環状凹形状の最下点に対応する上面ベース部２１９ａの下面に液化検出センサ２６５を設けてもよい。この場合、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す各変形例の効果が両方得られる。
（変形例２）
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、反応管２０３の内壁（特に領域Ｂ近傍の内壁）に突起部としての線状のガイド（樋機構）２０３ｇを設け、反応管２０３の内壁に付着した高濃度Ｈ２Ｏ２液の液化検出センサ２６５に向けた移動（図中、破線矢印）を、ガイド２０３ｇにより促すようにしてもよい。また、図５に示すように、ボート２１７が備える底板２１７ｂの外周部に傾斜状のガイド（樋機構）２１７ｇを設け、液化検出センサ２６５に向けた底板２１７ｂからの高濃度Ｈ２Ｏ２液の落下（図中、破線矢印）を、ガイド２１７ｇにより促すようにしてもよい。これらの変形例によれば、高濃度Ｈ２Ｏ２液を、液化検出センサ２６５側へと速やかに移動させ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。また、高濃度Ｈ２Ｏ２液が回転軸２５５を伝って軸受部２１９ｓ側へ流れ込むことを抑制でき、回転軸２５５や軸受部２１９ｓのダメージを最小限に抑えることも可能となる。
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、反応管２０３の内壁（特に領域Ｂ近傍の内壁）に突起部としての線状のガイド（樋機構）２０３ｇを設け、反応管２０３の内壁に付着した高濃度Ｈ２Ｏ２液の液化検出センサ２６５に向けた移動（図中、破線矢印）を、ガイド２０３ｇにより促すようにしてもよい。また、図５に示すように、ボート２１７が備える底板２１７ｂの外周部に傾斜状のガイド（樋機構）２１７ｇを設け、液化検出センサ２６５に向けた底板２１７ｂからの高濃度Ｈ２Ｏ２液の落下（図中、破線矢印）を、ガイド２１７ｇにより促すようにしてもよい。これらの変形例によれば、高濃度Ｈ２Ｏ２液を、液化検出センサ２６５側へと速やかに移動させ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。また、高濃度Ｈ２Ｏ２液が回転軸２５５を伝って軸受部２１９ｓ側へ流れ込むことを抑制でき、回転軸２５５や軸受部２１９ｓのダメージを最小限に抑えることも可能となる。
（変形例３）
図１や図６（ａ）に示すように、厚板の平板として構成された上面ベース部２１９ａの裏面側に液化検出センサ２６５を設けてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、上面ベース部２１９ａの裏面側に彫り込み部２１９ｔを設け、これにより板厚の薄くなった部分に液化検出センサ２６５を設けてもよい。この場合、温度センサとして構成された液化検出センサ２６５の感度を高めることが可能となる。また、図６（ｃ）に示すように、上面ベース部２１９ａの液化検出センサ２６５の近傍を局所的に予備加熱するヒータ２１９ｈを設けてもよい。上面ベース部２１９ａの液化検出センサ２６５近傍の温度を、その上面に溜まる高濃度Ｈ２Ｏ２液の沸点よりも僅かに低い温度に加熱することにより、上面ベース部２１９ａ上に高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まった際にその気化を促し、上面ベース部２１９ａから気化熱が奪われる際の温度変化を大きくする。これにより、同じ量の高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まった際にも、温度変化をより大きくして液化検出センサ２６５の感度を高めることが可能となる。また、図６（ｄ）に示すように、図６（ｂ）、図６（ｃ）に記載の設置例を組み合わせることで、液化検出センサ２６５の感度をさらに高めることが可能となる。
図１や図６（ａ）に示すように、厚板の平板として構成された上面ベース部２１９ａの裏面側に液化検出センサ２６５を設けてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、上面ベース部２１９ａの裏面側に彫り込み部２１９ｔを設け、これにより板厚の薄くなった部分に液化検出センサ２６５を設けてもよい。この場合、温度センサとして構成された液化検出センサ２６５の感度を高めることが可能となる。また、図６（ｃ）に示すように、上面ベース部２１９ａの液化検出センサ２６５の近傍を局所的に予備加熱するヒータ２１９ｈを設けてもよい。上面ベース部２１９ａの液化検出センサ２６５近傍の温度を、その上面に溜まる高濃度Ｈ２Ｏ２液の沸点よりも僅かに低い温度に加熱することにより、上面ベース部２１９ａ上に高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まった際にその気化を促し、上面ベース部２１９ａから気化熱が奪われる際の温度変化を大きくする。これにより、同じ量の高濃度Ｈ２Ｏ２液が溜まった際にも、温度変化をより大きくして液化検出センサ２６５の感度を高めることが可能となる。また、図６（ｄ）に示すように、図６（ｂ）、図６（ｃ）に記載の設置例を組み合わせることで、液化検出センサ２６５の感度をさらに高めることが可能となる。
（変形例４）
液化検出センサ２６５は、図７（ａ）に示すように１つ設ける場合に限らず、図７（ｂ）に示すように複数設けてもよい。液化検出センサ２６５を複数設ける方が、液化検出センサ２６５に検出されるまでの高濃度Ｈ２Ｏ２液の移動距離や移動時間を短縮させることができ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。なお、移動距離や移動時間を短縮させることにより、高濃度Ｈ２Ｏ２液が気化して消滅する前に液化検出センサ２６５による検出を行いやすくなり、検出の信頼性を高めることが可能となる。
液化検出センサ２６５は、図７（ａ）に示すように１つ設ける場合に限らず、図７（ｂ）に示すように複数設けてもよい。液化検出センサ２６５を複数設ける方が、液化検出センサ２６５に検出されるまでの高濃度Ｈ２Ｏ２液の移動距離や移動時間を短縮させることができ、液化検出の応答性を高めることが可能となる。なお、移動距離や移動時間を短縮させることにより、高濃度Ｈ２Ｏ２液が気化して消滅する前に液化検出センサ２６５による検出を行いやすくなり、検出の信頼性を高めることが可能となる。
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、気化ガスを処理室２０１の外部で発生させる例について説明したが、気化ガスを処理室２０１の内部で発生させてもよい。例えば、ランプヒータ等によって加熱された天板２１７ａに対して液体原料を供給し、ここで液体原料を気化させて気化ガスを発生させてもよい。
上述の実施形態では、気化ガスを処理室２０１の外部で発生させる例について説明したが、気化ガスを処理室２０１の内部で発生させてもよい。例えば、ランプヒータ等によって加熱された天板２１７ａに対して液体原料を供給し、ここで液体原料を気化させて気化ガスを発生させてもよい。
上述の実施形態では、ポリシラザン膜が形成された基板を処理する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＣＶＤ法で形成された、プリベークされていないシリコン含有膜を処理する場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
２００ ウエハ（基板） ２０１ 処理室
Claims (20)
- 過酸化水素を含む液体原料を気化させて気化ガスを生成する工程と、
処理室内の第１領域に収容された基板に対して前記気化ガスを供給する工程と、を有し、
前記気化ガスを供給する工程では、
前記基板の温度を第１温度に維持し、
前記処理室内のうち前記第１領域よりも鉛直方向下方に設けられた第２領域に面する部材の温度を、前記第１温度よりも高く、且つ、前記気化ガスに含まれる成分が前記処理室内で液化して前記第２領域に溜まった際に、前記第２領域に溜まった過酸化水素を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い第２温度に維持する半導体装置の製造方法。 - 前記第２温度を、前記処理室内の圧力下において濃度１００％の過酸化水素液が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い温度とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第２温度を、前記第２領域に前記液体原料が単独で存在する場合における前記液体原料の沸点よりも低い温度とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第２温度を、前記第２領域に水が単独で存在する場合における前記水の沸点よりも低い温度とする、請求項３記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１温度を、前記第１領域に供給された前記気化ガスに含まれる過酸化水素の飽和蒸気圧が、前記第１領域内における過酸化水素の蒸気圧と同等、或いは、それを超える圧力となるような温度とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記気化ガスを生成する工程では、過酸化水素および水を含む液体原料を気化させ、ガス状の過酸化水素および水蒸気を含む気化ガスを生成し、
前記気化ガスを供給する工程では、前記第１領域に収容され、酸化処理の対象となる膜が表面に予め形成された基板に対し、前記気化ガスおよびキャリアガスを一緒に供給する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 前記処理対象の膜はポリシラザン膜であり、
前記第１温度を７０℃以上１１０℃以下の範囲内の温度とする、請求項６記載の半導体装置の製造方法。 - 前記処理室内の圧力を、大気圧、微減圧および微加圧のうちいずれかの圧力とする、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
- 前記処理室内における過酸化水素の分圧を、前記第１温度における過酸化水素の飽和蒸気圧と同等、或いは、それ未満の圧力とするように、前記気化ガスにおける過酸化水素の濃度、前記気化ガスに対するキャリアガスの流量比率、および、前記処理室内の排気速度のうち、少なくともいずれかを制御する、請求項５記載の半導体装置の製造方法。
- 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化発生をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化発生を検出した場合、前記気化ガスにおける過酸化水素の濃度を低下させる、請求項９記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化発生をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化発生を検出した場合、前記気化ガスに対する前記キャリアガスの流量比率を増加させる、請求項９記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化発生をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化発生を検出した場合、前記第２温度を、前記気化ガスの液化を検出した時点での前記第２領域に面する部材の温度未満の温度に低下させる、請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化解消をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化解消を検出した場合、前記気化ガスにおける過酸化水素の濃度を、前記気化ガスの液化を検出した時点での前記気化ガスにおける過酸化水素の濃度に増加させる、請求項１０記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化解消をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化解消を検出した場合、前記気化ガスに対する前記キャリアガスの流量比率を、前記気化ガスの液化を検出した時点での前記気化ガスに対する前記キャリアガスの流量比率に低下させる、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。 - 前記気化ガスに含まれる成分の前記処理室内における液化解消をセンサにより検出する工程をさらに有し、
前記センサが液化解消を検出した場合、前記第２温度を、前記気化ガスの液化を検出した時点での前記第２領域に面する部材の温度以上の温度に設定する、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。 - 前記センサを、前記処理室を構成する反応管の下端開口を閉塞する蓋部に設ける、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
- 前記蓋部の主面のうち前記処理室内側の面に傾斜を設け、
前記センサを前記傾斜の下端近傍に設ける、請求項１６記載の半導体装置の製造方法。 - 前記反応管の内周面に、鉛直方向に向かって傾斜する線上の突起部を設け、
前記センサを前記突起部の下端近傍に設ける、請求項１６記載の半導体装置の製造方法。 - 基板を収容する第１領域および前記第１領域よりも鉛直方向下方に設けられた第２領域を内部に備える処理室と、
前記第１領域に収容された前記基板を加熱する第１加熱部と、
前記第２領域に面する部材を加熱する第２加熱部と、
過酸化水素を含む液体原料が気化されてなる気化ガスを前記処理室内へ供給するガス供給系と、
前記気化ガスを生成する処理と、前記基板に対して前記気化ガスを供給する処理と、前記基板の温度を第１温度に維持する処理と、前記第２領域に面する部材の温度を、前記第１温度よりも高く、且つ、前記気化ガスに含まれる成分が前記処理室内で液化して前記第２領域に溜まった際に、前記第２領域に溜まった過酸化水素を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い第２温度に維持する処理と、を行わせるように、前記第１加熱部、前記第２加熱部および前記ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。 - 過酸化水素を含む液体原料を気化させて気化ガスを生成する手順と、
基板処理装置の処理室内の第１領域に収容された基板に対して前記気化ガスを供給する手順と、
前記基板の温度を第１温度に維持する手順と、
前記処理室内のうち前記第１領域よりも鉛直方向下方に設けられた第２領域に面する部材の温度を、前記第１温度よりも高く、且つ、前記気化ガスに含まれる成分が前記処理室内で液化して前記第２領域に溜まった際に、前記第２領域に溜まった過酸化水素を含む液体が爆発的分解反応を起こす状態となる温度よりも低い第２温度に維持する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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|---|---|---|---|
| JP2017-061452 | 2017-03-27 | ||
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0570954A (ja) * | 1991-09-19 | 1993-03-23 | Nec Kyushu Ltd | 排気ガス希釈装置 |
| JP2001085421A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱酸化方法およびその装置 |
| JP2001230246A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 半導体の熱酸化方法および熱酸化装置 |
| JP2008187103A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Tokyo Electron Ltd | 基板載置構造体及び基板処理装置 |
| WO2014192871A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体製造装置の製造方法及び炉口蓋体 |
| JP2015192148A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． | 過酸化水素を半導体処理チャンバへ送る方法及びシステム |
-
2017
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0570954A (ja) * | 1991-09-19 | 1993-03-23 | Nec Kyushu Ltd | 排気ガス希釈装置 |
| JP2001085421A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱酸化方法およびその装置 |
| JP2001230246A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 半導体の熱酸化方法および熱酸化装置 |
| JP2008187103A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Tokyo Electron Ltd | 基板載置構造体及び基板処理装置 |
| WO2014192871A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体製造装置の製造方法及び炉口蓋体 |
| JP2015192148A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． | 過酸化水素を半導体処理チャンバへ送る方法及びシステム |
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