專利名稱：氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由氣液混合的流體得到處理氣體的氣化器，為了從液體原料得到處理氣體的氣體生成裝置，以及，半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。這里所謂的半導(dǎo)體處理是，通過在晶片或LCD(液晶顯示器，Liquid CrystalDisplay)或FPD(平板顯示器，F(xiàn)lat Panel Display)用的玻璃基板等被處理基板上按規(guī)定圖形形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，為了在該被處理基板上制造包含半導(dǎo)體器件、連接于半導(dǎo)體器件的配線、電極等的結(jié)構(gòu)物而實(shí)施的各種處理。
背景技術(shù)：
作為半導(dǎo)體制造處理之一，有在半導(dǎo)體晶片W的表面上形成規(guī)定的膜的成膜處理。這種處理利用減壓CVD(化學(xué)氣相沉積，ChemicalVapor Deposition)裝置進(jìn)行。該減壓CVD裝置，以氣體狀態(tài)供給原料，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在晶片表面上堆積薄膜。在這種裝置中，存在將液體原料氣化得到的處理氣體作為成膜氣體導(dǎo)入到處理室內(nèi)的情況。
使用氣化液料原料而得到的處理氣體的成膜處理的例子如下。即，使用氣化TEOS(四乙氧基硅烷，tetraethoxy silane)而得到的處理氣體和氧氣(O2)形成SiO2膜。使用氣化Si2Cl6而得到的處理氣體和氨氣(NH3)形成氮化硅(Si3N4)膜。
作為液體原料的氣化系統(tǒng)已知有熱烘式(Baking Type)或VC(蒸氣控制，Vapor Control)式。熱烘式是將液體原料導(dǎo)入加熱槽中升溫氣化。VC式是熱烘式的簡(jiǎn)單形式，將液體原料直接與氣化部分接觸進(jìn)行氣化。熱烘式適合于大約85℃下蒸氣壓為5.6kPa(42Torr)的TEOS，或大約85℃下蒸氣壓為14.4kPa(108Torr)的HCD(Si2Cl6)等的氣化。VC式適合于TEOS，或大約85℃下蒸氣壓為6.7kPa(50Torr)的BTBAS(SiH2[NH(C4H9)]2)等的氣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供可以高效率地使液體原料氣化的氣化器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供處理效率高的氣體生成裝置和半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的第一個(gè)方面為一種用于從氣液混合的流體得到處理氣體的氣化器，具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
本發(fā)明的第二個(gè)方面為用于從液體原料得到處理氣體的氣體生成裝置，具備預(yù)處理器，由所述液體原料形成氣液混合的流體；氣化器，通過流體供給通路，由所述預(yù)處理器供給得到所述流體；所述氣化器具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，與所述流體供給通路連接，且具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
本發(fā)明的第三個(gè)方面為一種半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，具備處理室，容納被處理基板；支承構(gòu)件，在所述處理室內(nèi)支承所述處理基板；加熱器，加熱所述處理室內(nèi)的所述被處理基板；排氣系統(tǒng)，排出所述處理室內(nèi)的氣體；氣體供給系統(tǒng)，向所述處理室內(nèi)供給處理氣體，所述氣體供給系統(tǒng)包括用于從液體原料得到所述處理氣體的氣體生成裝置；所述氣體生成裝置具備預(yù)處理器，由所述液體原料形成氣液混合的流體；氣化器，通過流體供給通路，由所述預(yù)處理器供給得到所述流體；所述氣化器具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，與所述流體供給通路連接，且具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面說明中提出，并且，其一部分通過說明將變得非常詳細(xì)，或通過實(shí)施方式得以說明。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可利用下面指出的裝置和顯著的組合而得以實(shí)現(xiàn)。


包括在說明書中和構(gòu)成其一部分的附圖表示本發(fā)明的實(shí)施方式，它與以上給出的一般說明和下面給出的實(shí)施方式的詳細(xì)說明一起，說明本發(fā)明的原理。
圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)(成膜系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為表示圖1所示的預(yù)處理器和氣化器的立體圖。
圖3為表示圖2所示的預(yù)處理器和氣化器的截面圖。
圖4為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的流程圖。
圖5為表示氣液混合流體的圖象的截面圖。
圖6為表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的氣化器的截面圖。
圖7A、B為表示氣化器的供給頭的不同的變形例的側(cè)視圖和底視圖。
圖8為表示以往的氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者們?cè)陂_發(fā)本發(fā)明的過程中研究了以往的氣化器和氣化系統(tǒng)的問題。其結(jié)果，本發(fā)明者們得到了下述的知識(shí)。
上述的熱烘式或VC式等的氣化系統(tǒng)適合于TEOS，BTBAS等蒸氣壓高、氣體的分解溫度高的情況。但是，這些氣化系統(tǒng)對(duì)蒸氣壓下低、而且分解溫度低的液體原料不能很好地氣化，不能確保作為處理氣體用的充足的供給量。作為蒸氣壓低且分解溫度低的液體原料有在大約85℃下的蒸氣壓為0.027kPa(0.2Torr)程度的HEAD(六乙基氨基乙硅烷)，或在大約85℃下的蒸氣壓為0.11kPa(0.85Torr)程度的四(N-乙基-N-甲氨基)鉿(Tetrakis(N-ethyl-N-methylamino)hafnium；TEMAH)，或在大約85℃下的蒸氣壓為0.55kPa(4.12Torr)程度的四叔丁氧鉿(hafnium tetra-t-butoxide；HTB)等。本發(fā)明者們研究了使用這種液體原料的問題。
由于長(zhǎng)時(shí)間在高溫下在槽內(nèi)保持液體材料源，熱烘式有材料變質(zhì)的危險(xiǎn)。因此，不能用于分解溫度比加熱槽的溫度低的液體原料的氣化。另外，為了增加供給量，必需增大槽內(nèi)的表面積。
另一方面，VC式是，結(jié)構(gòu)上使液體材料源平時(shí)被暴露在高溫中。另外，為了使氣化只依賴于小空間中的溫度，為了確保充足的流量，必需設(shè)定為高溫。因此，液體材料源也有材料變質(zhì)的危險(xiǎn)。
日本專利特開平8-17749號(hào)公報(bào)公開了一種使用載體氣體(carriergas)使液體原料氣化的氣化系統(tǒng)。圖8表示這種以往氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖8所示，這種系統(tǒng)分別將液體原料L1和載體氣體G1導(dǎo)入到氣化器11的內(nèi)部。使液體原料L1與載體氣體G1(例如氮?dú)?N2))沖突產(chǎn)生霧。這種霧從寬出口12噴出，根據(jù)噴霧原理氣化，得到處理氣體。另外，利用載體氣體將該處理氣體輸送至減壓CVD裝置13。
采用圖8所示的系統(tǒng)，對(duì)于例如TEOS等蒸氣壓高的液體材料，可以確保成膜處理的充足量的處理氣體。但是，對(duì)于鉿材料等低蒸氣壓材料，當(dāng)液體材料的量增多時(shí)，不能完全氣化，會(huì)出現(xiàn)霧殘留的問題。即，對(duì)于低蒸氣壓材料，也許能夠確保在枚葉式成膜處理裝置中的處理所用的少量的處理氣體，但難以確保在分批式的成膜處理裝置的處理中使用的大量的處理氣體。因此，處理的生產(chǎn)率降低。
以下，參照附圖，說明根據(jù)這種認(rèn)識(shí)完成的本發(fā)明的實(shí)施方式。并且，在以下的說明中，對(duì)于具有大致相同功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成部分，用相同的符號(hào)表示，并只在必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)說明。
圖1為表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)(成膜系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，這種系統(tǒng)包括對(duì)被處理基板(例如晶片W)進(jìn)行規(guī)定的成膜處理(在晶片W上形成規(guī)定的薄膜)的成膜處理部。成膜處理部100與用來供給規(guī)定的處理氣體的氣體供給系統(tǒng)200連接。
成膜處理部100具備作反應(yīng)室(處理室)具有縱型反應(yīng)管110的分批式減壓CVD裝置。裝載多個(gè)晶片W的晶片舟(wafer boat)120可在反應(yīng)管110內(nèi)搬入搬出。晶片W可通過設(shè)置在反應(yīng)管110的外側(cè)的加熱器130來加熱。反應(yīng)管110內(nèi)部，通過真空排氣裝置真空泵150被維持在規(guī)定的真空度。反應(yīng)管110中，從后述的處理氣體供給管路供給規(guī)定的處理氣體。
氣體供給系統(tǒng)200包括貯留槽2、預(yù)處理器3、氣化器4和與它們連接的管路系統(tǒng)。貯留槽2貯留在85℃的蒸氣壓在0.55Pa以下的低蒸氣壓液體原料，例如TEMAH或HTB等鉿材料。預(yù)處理器3，從由貯留槽2供給的液體原料，生成液體原料的氣化氣體(氣體原料)和液體原料的氣液混合的流體。氣化器4使由預(yù)處理器3得到的流體再氣化，生成處理氣體。
具體來說，貯留槽2通過供給管路(液體原料供給管路)51與預(yù)處理器3連接。供給管路51的貯留槽2側(cè)的端部被配置成使其與貯留槽2內(nèi)的液體原料接觸。在第一供給管路51中，從上游(貯留槽2)側(cè)開始按照順序設(shè)置了第一閥V1、液體質(zhì)量流量計(jì)M、和第二閥V2。
貯留槽2與經(jīng)過閥Va而設(shè)置的氣體供給管路21連接。氣體供給管路21的一端被設(shè)置成位于貯留槽2的液體原料的液面的上方。氣體供給管路21的另一端與加壓氣體(例如N2氣體)供給源22連接。當(dāng)從貯留槽2向預(yù)處理器3供給液體原料時(shí)，向貯留槽2內(nèi)供給1.0kg/cm2程度的N2氣體。這樣，可加壓液體原料，利用這種加壓可將液體原料以給定流量從貯留槽2壓送至預(yù)處理器3。這里作為加壓氣體，除了N2氣以外，還可以使用氦(He)氣體或氬(Ar)氣體等惰性氣體。
預(yù)處理器3，經(jīng)過氣體供給管路23還與載體氣體(例如N2氣體)的供給源24連接。在氣體供給管路23中，從載體氣體供給源24側(cè)開始按照順序設(shè)置了第一質(zhì)量流量控制器M1和閥Vb。這樣，可將載體氣體N2氣體以規(guī)定流量供給至預(yù)處理器3。這里作為載體氣體，除了N2氣以外，還可以使用He氣體或氬氣等惰性氣體。
圖2為表示圖1所示的預(yù)處理器和氣化器的立體圖。圖3為表示圖2所示的預(yù)處理器和氣化器的截面圖。如圖2和圖3所示，預(yù)處理器3的出口通過第二供給管路(氣液混合流體供給管路)52與氣化器4連接。在第二供給管路52的周圍配置用來給該供給管路52施加超聲波振動(dòng)的第一超聲波振動(dòng)子50。超聲波振動(dòng)子50是，例如多個(gè)長(zhǎng)方體狀的振動(dòng)子在第二供給管路52的外周上、沿著圓周方向被配置成振動(dòng)子的內(nèi)面與供給管路52的外表面接觸而成的。電力從電力供給部49b供給給超聲波振動(dòng)子50。
如圖3所示，預(yù)處理器3包括成為機(jī)器本體的氣密的殼體31。殼體31的內(nèi)部，通過被構(gòu)成為可彎曲的薄的圓板狀的金屬狀閥芯32，被分割成二部分。殼體31內(nèi)的閥芯32的下側(cè)的空間被構(gòu)成為氣化室33，在這里，形成了氣體導(dǎo)入口(閥口)34a和液體導(dǎo)入口(閥口)35a。
氣體導(dǎo)入口34a，通過在殼體31上形成的氣體通道34和上述的氣體供給管路23，與載體氣體供給源24連接。液體導(dǎo)入口35a，通過在殼體31上形成的液體通道35和上述的第一供給管路51，與液體原料貯留槽2連接。即，可分別從氣體導(dǎo)入口34a和液體導(dǎo)入口35a，將載體氣體和液體原料供給給預(yù)處理器3的氣化室33。并且，殼體31上形成有從氣化室33導(dǎo)出氣液混合的流體的導(dǎo)出通道36。導(dǎo)出通道36與上述第二供給管路52連接。
閥芯32的功能是，進(jìn)行氣體導(dǎo)入口34a的開閉，進(jìn)行流量控制。例如，可以利用電磁式制動(dòng)器37，通過利用驅(qū)動(dòng)軸38的前端壓緊閥芯32，控制氣體導(dǎo)入口34a的開閉和閥的開度。另外，由于容易加熱并氣化液體原料，因此，利用加熱器(圖中沒有示出)將預(yù)處理器3全體加熱至規(guī)定溫度。
預(yù)處理器3中，氣化室33的內(nèi)部通過成膜處理部(減壓VCD裝置)100側(cè)的抽真空而成為減壓氣氛。被壓送過來的液體原料從液體導(dǎo)入口35a流出，在減壓氣氛的氣化室33內(nèi)通過絕熱膨脹同時(shí)發(fā)生霧化和氣化使液體原料的一部分氣化。這樣，預(yù)處理器3中形成液體原料的氣化氣體(氣體原料)和液體原料的氣液混合的流體。該氣液混合流體被載體氣體運(yùn)輸，經(jīng)由導(dǎo)出通道36和第二供給管路52被排出，被搬送至下一工序的氣化器4。
氣化器4，通過具有第三閥V3的第三供給管路(處理氣體供給管路)53，與成膜處理部100的反應(yīng)管110連接。氣化器4為了規(guī)定氣化器的處理空間，包含成為機(jī)器本體的氣密的容器41。容器41由內(nèi)徑比第一供給管路51或第二供給管路52大的縱型筒體構(gòu)成，該容器被配置成在上下方向上延伸。容器41的上端部與第二供給管路52連接，同時(shí)，第三供給管路53，在與垂直方向交叉的方向(在這個(gè)例子中為大致水平的方向)上，與容器41的底部稍為向上的側(cè)面連接。
這樣，在第二供給管路52和第三供給管路53之間形成最初在垂直方向延伸接著在水平方向延伸的L字形的通氣通路。另外，在第三供給管路53下側(cè)的容器41的底部形成霧積存部。容器41的底部與排出管路42連接。排出管路42和容器41的連接部分成為排出口43。另外，在排出管路42中、容器41的底部附近還配置了閥Vm。當(dāng)閥Vm關(guān)閉時(shí)，霧貯留在該排出口43附近的霧積存部中。排出管路42的另一端與排氣泵44連接，由排出管路42和排氣泵44構(gòu)成吸引管路。另外，在圖1和圖3中排出管路42記載成直管狀，在圖2中排出管路42記載成彎曲狀態(tài)，這只是為了圖示方便，實(shí)際上任何一種形狀都可以。
構(gòu)成氣化器4的容器41由例如內(nèi)徑為30mm的不銹鋼制的管路構(gòu)成，長(zhǎng)度被設(shè)定為250mm程度。與容器41連接的第三供給管路53，連接在與不和霧接觸的上側(cè)位置，以便不引入貯留在容器41底部的霧。
在容器41的內(nèi)部，第二供給管路52的前端與具有多個(gè)(例如在本例中為3個(gè))噴嘴的供給頭45連接。第二供給管路52位于容器41的中心；供給頭45的噴嘴被配置成等間隔，且被設(shè)置成向下方連續(xù)、偏離容器41的中心軸、而且互相隔開。因此，供給頭45的噴嘴前端的噴出口，在等間隔的不同方向上，向下方傾斜，而且向外側(cè)取向。供給頭45的噴嘴具有孔，通過將氣液混合流體從噴出口噴嘴噴出，可在擴(kuò)散狀態(tài)下，將氣液混合流體供給至容器41內(nèi)。
另外，在容器41內(nèi)部的供給頭45的下方配置集合了多個(gè)金屬制導(dǎo)管47(例如，不銹鋼SUS316L制的內(nèi)徑為1mm、長(zhǎng)度為50mm的直管)的、蜂窩狀結(jié)構(gòu)(蜂窩狀導(dǎo)管)的加熱通路46。另外，各個(gè)導(dǎo)管47形成由加熱壁(金屬壁)構(gòu)成的垂直和并列的多個(gè)通路部。另外，作為管47，優(yōu)選使用研磨過外面或內(nèi)面的管。
在容器41的周圍，沿著容器41的長(zhǎng)度方向以包圍容器41的方式配置多個(gè)(例如3個(gè))加熱器48(48a，48b，48c)。這些加熱器48分別與電力供給部49a連接。利用加熱器48將容器41的內(nèi)部加熱至例如80℃程度，由此可加熱管路47。當(dāng)氣液混合流體從供給頭45噴出時(shí)，氣液混合流體在擴(kuò)散狀態(tài)下供給至容器41內(nèi)，通過被加熱的導(dǎo)管的內(nèi)部或?qū)Ч鼙舜酥g，流向下方。這時(shí)，通過熱交換，高效率地使氣液混合流體氣化，生成處理氣體。
另外，在氣化器4中，為了洗滌容器41的內(nèi)部，容器41與供給洗滌液的供給部6連接(在圖2中，為了方便，沒有表示供給部6)。供給部6包括貯留洗滌液的洗滌液槽62，它通過具有閥Vc的供給管路61與容器41的上部連接。在這里，作為洗滌液，可以使用溶解液體原料或液體原料的固化物的溶劑(例如乙醇或己烷等醇系的溶液)。從洗滌槽62通過供給管路61供給至容器41內(nèi)的洗滌液，通過打開閥Vm經(jīng)由排出管路42被排出。
在第三供給管路53上，在氣化器4的附近配置第三閥V3。為了在防止再液化狀態(tài)下將處理氣體導(dǎo)入到成膜處理部100，從第三閥V3至成膜處理部100的距離設(shè)定得較短，例如為20cm程度。實(shí)際上，第三供給管路53的第三閥V3的上游極短，使第三閥V3與氣化管4的出口連接。當(dāng)不這樣做時(shí)，第三閥V3的上游成為死區(qū)(dead zone)，霧積存在該區(qū)域中。另外，在第三供給管路53中，閥V3的下游側(cè)通過具有閥Vf和質(zhì)量流量控制器M2的供給管路55，與氮?dú)夤┙o源25連接。
在氣體供給系統(tǒng)200中可以設(shè)置具有閥Vd的分支管路63，其一端與供給管路61連接，另一端連接于氣體供給管路23的閥Vb和預(yù)處理器3之間。另外，在氣體供給系統(tǒng)200中可以設(shè)置具有閥Ve的分支管路54，其一端在第一閥V1和液體質(zhì)量流量計(jì)M之間與第一供給管路51連接，另一端與排出管路42的閥Vm的下游連接。另外，第一、第二和第三供給管路51、52、53，以及排出管42等管路系統(tǒng)，由例如內(nèi)徑為10mm、外徑為12.7mm的所謂1/2英寸的不銹鋼管構(gòu)成。
圖4為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的流程圖。在該方法中，為了進(jìn)行成膜處理(步驟S1)，首先關(guān)閉閥Vm、Vc、Vd、Ve，打開閥V1、V2、V3、Va、Vb。與此同時(shí)，向第一超聲波振動(dòng)子50供給電力。
即，在氣體供給系統(tǒng)200中，通過氣體供給管路21，向貯留槽2內(nèi)供給作為加壓氣體的N2氣體。利用該加壓氣體，將貯留槽2內(nèi)的低蒸氣壓液體原料(例如鉿材料)，在利用液體質(zhì)量流量計(jì)M調(diào)整流量的狀態(tài)下，通過第一供給管路51，壓送至預(yù)處理器3。這時(shí)，在第一供給管路51內(nèi)流動(dòng)的液體原料的溫度被設(shè)定為40℃程度。
另一方面，由氣體供給管路23，將作為載體氣體的N2氣體，在利用第一質(zhì)量流量控制器M1調(diào)整流量的狀態(tài)下，供給給預(yù)處理器3。這里的成膜處理部100中，由于反應(yīng)管110內(nèi)被真空排氣至規(guī)定的真空度，因此，通過打開設(shè)置在供給管路的各個(gè)閥，氣體供給系統(tǒng)200的氣體，可通至下游側(cè)。這樣，液體原料和載體氣體，例如，以鉿材料∶N2＝5sccm∶600sccm的流量比被導(dǎo)入至預(yù)處理器3中。并且，如上所述，液體原料的一部分被氣化，得到氣液混合流體。
該氣液混合流體，利用載體氣體，通過第二供給管路52，輸送至氣化器4。在這里，利用第一超聲波振動(dòng)子50，給第二供給管路52施加超聲波振動(dòng)。這樣，當(dāng)氣液混合流體通過這里時(shí)，氣體成分和液體成分成為均勻混合的狀態(tài)。
在氣化器4中，氣液混合流體從供給頭45的三個(gè)噴嘴噴出，在容器41內(nèi)部成為擴(kuò)散的狀態(tài)。容器41，由加熱器49加熱至內(nèi)部達(dá)到80℃程度。當(dāng)從供給頭45供給氣液混合流體時(shí)，氣液混合流體在容器41內(nèi)部以擴(kuò)散的狀態(tài)被供給，通過被加熱的加熱通路46的導(dǎo)管47的內(nèi)部或?qū)Ч苤g，流至下流側(cè)。在這期間，氣液混合流體可以高效率地進(jìn)行熱交換，這樣可以以高效率地被氣化。這樣，通過在氣化器4中使氣液混合流體再氣化，可得到處理氣體和霧的混合物。
這時(shí)，容器41成為關(guān)閉閥Vm、關(guān)閉排出口43的狀態(tài)，因此，如上所述，在容器41內(nèi)形成在加熱通路46的下側(cè)，從垂直方向向水平方向彎曲的通氣通路。通過了加熱通路46的處理氣體，沿著該彎曲的通氣通路變換方向成為水平方向，可以流至供給管路53。但處理氣體中包含的霧由于重量大不能利用慣性力改變方向，仍流向下方。其結(jié)果，霧與處理氣體分離，被收集在容器41的底部的霧積存部中。
在這里，當(dāng)加熱通路46為蜂窩結(jié)構(gòu)的情況下，如上所述，由于可以高效率地被氣化，氣體原料的大部分的霧可以被除去，剩下的霧由于慣性力向下方下落而被分離。另一方面，當(dāng)加熱通路46不為蜂窩結(jié)構(gòu)的情況下，由于慣性力可使霧向下方下落而被分離。
這樣，處理氣體中的霧在容器41內(nèi)落下，積存在容器41的底部的霧積存部中。另外，處理氣體通過第三供給管路53被輸送至成膜處理部100。并且，在氣化器4內(nèi)，處理氣體溫度被設(shè)定為80℃程度。
另一方面，在成膜處理部100中，預(yù)先將規(guī)定片數(shù)的晶片W裝載在舟120上，例如，搬入維持在規(guī)定溫度的反應(yīng)管110內(nèi)，將反應(yīng)管110內(nèi)真空排氣至規(guī)定的真空度。在將反應(yīng)管110內(nèi)穩(wěn)定在規(guī)定溫度和規(guī)定壓力的狀態(tài)之后，從第三供給管路53，將使鉿材料氣化得到的處理氣體和氧氣(圖中沒有示出)供給至反應(yīng)管110內(nèi)。這樣，可以進(jìn)行在晶片W上形成鉿氧化膜的成膜處理。
在結(jié)束這樣的成膜處理之后，進(jìn)行氣化器4的清洗處理(步驟S2)。這時(shí)，停止向第一超聲波振動(dòng)子50電力供給。另外，關(guān)閉閥V1、V2、V3、Va、Vc、Vd、Ve，打開閥Vb、Vm，使排氣泵44工作。這樣，清洗氣體N2氣體從載體氣體供給源24通過氣體供給管路23和預(yù)處理器3被供給至氣化器4，再通過排出管路42被排出。
這樣，利用N2氣體清洗預(yù)處理器3和氣化器4內(nèi)部，由此，可以完全除去殘留在預(yù)處理器3或氣化器4內(nèi)的液體原料。這樣，可以提高處理的再現(xiàn)性，同時(shí)更可抑制顆粒的產(chǎn)生。這種清洗處理，可在每次進(jìn)行成膜處理部100中的成膜處理時(shí)進(jìn)行，也可以在進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的成膜處理之后、定期進(jìn)行。
另外，在成膜處理結(jié)束后，也可以進(jìn)行第三供給管路53的第三閥V3的下游側(cè)的清洗處理。在這種清洗處理中，打開閥Vf，同時(shí)，利用真空泵150進(jìn)行反應(yīng)管110的排氣。另外，可通過管路55，從氮?dú)夤┙o源25，將由質(zhì)量流量控制器M2進(jìn)行流量控制的氮?dú)?，供給至第三供給管路53的第三閥V3的下游側(cè)。這樣，可將附著在第三供給管路53的內(nèi)壁面上的處理氣體的殘留物或處理氣體變質(zhì)的固體成分等的附著物，壓出至成膜處理部100，去除。這種清洗處理，可在每次進(jìn)行成膜處理部100中的成膜處理時(shí)進(jìn)行，也可以在進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的成膜處理之后、定期進(jìn)行。
這樣，在利用N2氣清洗氣化器4之后，判斷是否為利用洗滌液進(jìn)行氣化器4的洗滌的時(shí)間(步驟S3)。當(dāng)為不進(jìn)行洗滌時(shí)間時(shí)，返回至步驟S1。當(dāng)為進(jìn)行洗滌的時(shí)間時(shí)，前進(jìn)至步驟S4。在這里，在進(jìn)行在成膜處理部分100中的成膜處理規(guī)定次數(shù)之后、定期地進(jìn)行氣化器4的洗滌。
在利用洗滌液進(jìn)行氣化器4的清洗時(shí)，關(guān)閉閥V1、V2、V3、Va、Vb、Vd、Ve，打開閥Vc、Vm，使排氣泵44工作。這樣，貯留在容器41中的霧等，通過排出管路42被排出至裝置外部；另一方面，將洗滌液通過供給管路61供給至氣體器4。在這里，由于洗滌液為溶解液體原料或液體原料的固化物的溶劑，由它能夠洗去附著在氣化器4的容器41的內(nèi)壁上的霧的同時(shí)，即使是霧再液化，一部分變質(zhì)為固體成分時(shí)，仍可用洗滌液溶解除去。
并且，在洗滌處理中，也可以打開閥V2、Vd、Ve，使排氣泵44工作。這樣，使洗滌液在分支管路63、預(yù)處理器3、液體質(zhì)量流量計(jì)M、第一供給管路51、分支管路54和排出管路42中流動(dòng)，除去附著在這些內(nèi)壁上的液體原料或液體原料的固化成分等附著物。
在這種氣化器4中，由于從配置在容器41內(nèi)的供給頭45的多個(gè)(例如三個(gè))噴出口噴射氣液混合流體，氣液混合流體以擴(kuò)散的狀態(tài)供給至容器41內(nèi)。這樣，氣液混合流體可在容器41內(nèi)部不偏不滿地流動(dòng)。因此，利用加熱的容器41，容易使氣液混合流體中的液滴均勻地進(jìn)行熱交換，可以提高液滴的氣化效率(熱交換率)。
這時(shí)，利用配置在第二供給管路52周圍的第一超聲波振動(dòng)子50，可以給在該供給管路52內(nèi)流動(dòng)的氣液混合流體付與微振動(dòng)或超聲波等的能量。因此，氣體和液體混合的氣液混合流體被細(xì)微地?cái)嚢瑁桓馁|(zhì)成均勻的狀態(tài)。由于氣液混合流體是以這種狀態(tài)被供給至氣化器4，更容易發(fā)生氣液混合流體的氣化。
圖5為表示氣液混合流體圖象的截面圖。如圖5所示，氣液混合流體為液體中混入氣體的狀態(tài)。但是，當(dāng)將超聲波的能量給與該流體時(shí)，液體被分散，氣泡被分割成小的氣泡。這樣，使氣體和液體成為均勻混合的狀態(tài)，可提高氣化效率。另外，當(dāng)有大的液滴時(shí)，難以氣化，在之后進(jìn)行霧分離時(shí)，分離也變得困難。通過將超聲波能量給與氣液混合流體，液滴的一部分被霧化，這樣，成為更容易發(fā)生氣化的狀態(tài)。這里，液體的供給量為5cc/分鐘程度，氣體的供給量為600cc/分鐘程度。
通過在氣化器4內(nèi)部設(shè)置蜂窩結(jié)構(gòu)的加熱通路46，傳熱面積增大，提高了氣化效率。另外，由于加熱通46的導(dǎo)管(通路部分)47為直管狀，可以減小壓力損失，即，由于加熱通路(蜂窩管)46是由直管集束而構(gòu)成的，可使氣液混合流體均等地在直管中分配。氣液混合流體通過加熱的管47的內(nèi)部或?qū)Ч?7之間流至下方，此時(shí)，利用管路47的熱進(jìn)行熱交換、被氣化。即由于氣液混合流體和加熱媒介物的接觸面積增大，因此傳熱面積也增大，這樣，可以確保高的氣化效率。另外，由于壓力損失小，在通過導(dǎo)管之間時(shí)壓力升高，不會(huì)產(chǎn)生難以氣化的狀態(tài)。
另外，通過研磨導(dǎo)管47的外面或內(nèi)面，在向氣化器4供給清洗氣體時(shí)，使氣體容易脫離。在這種情況下，可以充分除去附著在氣化器4上的殘?jiān)?，可以確保高的清洗性能。這樣，通過使用蜂窩管46，可以提高熱交換、壓力損失、氣體置換等特性。
作為比較例，從僅僅增大傳熱面積的想法出發(fā)，可以考慮采用彎曲管。但是，在這種情況下，由于彎曲管的壓力損失，其上游的預(yù)處理器3內(nèi)的壓力升高，液體原料變得難以氣化。另外，在彎曲管中，氣體的排出不好，液滴容易附著在流路上，當(dāng)向氣化器4供給清洗氣體時(shí)，不能完全除去殘?jiān)?br> 這樣，氣化器4可以高效率地氣化液體原料的同時(shí)，分離處理氣體和霧。因此，即使是使用低蒸氣壓的液體原料的情況下，也可以充分地進(jìn)行氣化，可以得到大量的不含霧的處理氣體。即，在使用氣化器4的氣體供給系統(tǒng)200中，即使是使用低蒸氣壓的液體原料的情況下，也可將大流量的處理氣體供給至成膜處理部100。這樣，即使成膜處理部100不是枚葉式，而是要求大量氣體原料的分批式，由于可以確保充分量的處理氣體，可以提高處理效率。
另外，每進(jìn)行一次成膜處理、或每進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的成膜處理之后，通過氣體供給管路23向預(yù)處理器3或氣化器4通入清洗氣體，由此可除去殘存在其內(nèi)部的液體原料。因此，在進(jìn)行下一批處理時(shí)，通常這些的內(nèi)部成為不存在附著物的干燥的狀態(tài)，可以提高處理的再現(xiàn)性。在這種情況下，利用與通向成膜處理部100的供給路徑不同的其它系統(tǒng)的供給路徑，向預(yù)處理器3和氣化器4內(nèi)供給清洗氣體。由于這樣，清洗區(qū)域被該預(yù)處理器3和氣化器4等縮小，可以高效地進(jìn)行它們的清洗，可以在短時(shí)間內(nèi)完全除去這些區(qū)域內(nèi)的附著物。另外，由于閥V3和成膜處理部100之間的第三供給管路53的空間小，通過利用真空泵150進(jìn)行成膜處理部100的排氣，可以高效率地排出該空間內(nèi)的附著物。
另外，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)從氣化器4通過吸引排出霧之后，洗滌氣化器4。因此，在排出霧之后，除去附著在容器41內(nèi)或霧積存部附近區(qū)域的霧或霧變質(zhì)的附著物。因此，在進(jìn)行下一批處理時(shí)，通常氣化器4的內(nèi)部成為不存在附著物的干燥的狀態(tài)，可以進(jìn)一步抑制顆粒的產(chǎn)生，同時(shí)，可以提高處理的再現(xiàn)性。
圖6為表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的氣化器的截面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，為了給在容器41內(nèi)部流動(dòng)的氣體和流體超聲波振動(dòng)，在容器41的周圍配置第二超聲波振動(dòng)子7。第二超聲波振動(dòng)子7是，例如多個(gè)長(zhǎng)方體狀的振動(dòng)子在容器41的外周上、沿著圓周方向被配置成振動(dòng)子的內(nèi)面與容器41的外表面緊密接觸而成的。另外，也可以將振動(dòng)子的內(nèi)表面沿著容器41的外表面形成為圓弧狀，將多個(gè)振動(dòng)子配置成與容器41的外表面接觸。從電力供給部49b向第二超聲波振動(dòng)子7供給電力，在向氣化器4供給清洗氣體時(shí)或供給洗滌液時(shí)，向容器41給予超聲波振動(dòng)。
這樣，通過在向氣化器4內(nèi)供給清洗氣體時(shí)給予超聲波振動(dòng)，可促進(jìn)清洗時(shí)氣體的脫離，提高清洗性能。即，通過向容器41給予超聲波能量，該超聲波振動(dòng)可使容器41的內(nèi)壁表面的吸著物容易脫離。并且，脫離物由清洗氣體運(yùn)送除去，這樣可得到高的清洗特性。另外，當(dāng)向氣化器4供給洗滌液、洗滌容器41的內(nèi)部時(shí)，也可以利用第二超聲波振動(dòng)子7向容器41給予超聲波能量。這樣，該超聲波振動(dòng)，使附著在容器41內(nèi)部的附著物容易脫離，可得到高的洗滌效率。
在上述各個(gè)實(shí)施方式中，供給頭的噴出口可以為2個(gè)，也可以為4個(gè)以上。供給頭的噴出口如果向著下方，則可以為向下方傾斜的方向或向下方垂直的方向，也可以為向著互相相同的方向。圖7A為表示氣化器的供給頭的變形例的側(cè)視圖。圖7A的供給頭71被構(gòu)成為，噴出口在向著下方垂直方向、且向著互相相同的方向。因此，供給頭71具有向著下方、向著互相相同的方向的多個(gè)(例如3個(gè))噴嘴72。在這個(gè)例子中，三個(gè)噴嘴72中的任何一個(gè)也可以向著下方傾斜的方向。另外，圖7B為表示氣化器的供給頭的另一個(gè)變形例的底視圖。圖7B的供給頭73具有分支成4個(gè)的噴嘴73。
在本發(fā)明中，作為低蒸氣壓的液體原料，除了鉿材料或HEAD以外，可以使用140℃的蒸氣壓為40Pa以下的Ta(OC2H5)5，120℃的蒸氣壓為40Pa以下的TDEAH(HF(N(C2H5)4)等。另外，本發(fā)明除了適用于使用氣化HEAD得到的處理氣體和NH3氣體形成氮化硅膜的處理以外，還可以適用于使用氣化Ta(OC2H5)5得到的處理氣體和O3氣體形成Ta2O5膜的處理中。另外，作為成膜處理部，除了分批式的減壓CVD裝置以外，也可以使用枚葉式成膜裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易了解本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。因此，本發(fā)明在廣義上不僅限于所述的細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施方式。顯然，在不偏離所附權(quán)利要求書及其等價(jià)文件所確定的本發(fā)明的一般概念的要意或范圍的條件下，本發(fā)明可作各種改進(jìn)，這些都被包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于從氣液混合的流體得到處理氣體的氣化器，其特征在于，具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)在流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
2.如權(quán)利要求1所述的氣化器，其特征在于所述加熱通路具有分別由加熱壁構(gòu)成的并列的多個(gè)通路部分。
3.如權(quán)利要求1所述的氣化器，其特征在于所述噴出口在不同的方向上向斜下方且向外側(cè)方向取向。
4.如權(quán)利要求1所述的氣化器，其特征在于在所述容器內(nèi)的底部形成所述霧積存部，該處與排出泵連接。
5.如權(quán)利要求1所述的氣化器，其特征在于還具備向所述容器給予超聲波振動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
6.一種從液體原料得到處理氣體的氣體生成裝置，其特征在于，具備預(yù)處理器，由所述液體原料形成氣液混合的流體；氣化器，通過流體供給通路，由所述預(yù)處理器供給得到所述流體；所述氣化器具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，與所述流體供給通路連接，且具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于還具備向所述流體供給通路給予超聲波振動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述預(yù)處理器被構(gòu)成為將所述液體原料導(dǎo)入減壓空間內(nèi)，利用絕熱膨脹，使所述液體原料的一部分氣化，由此形成所述流體。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述加熱通路具備分別由加熱壁構(gòu)成的并列的多個(gè)通路部分。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述噴出口在不同的方向上向斜下方且向外側(cè)方向取向。
11.一種半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其特征在于，具備處理室，容納被處理基板；支承構(gòu)件，在所述處理室內(nèi)支承所述處理基板；加熱器，加熱所述處理室內(nèi)的所述被處理基板；排氣系統(tǒng)，排出所述處理室內(nèi)的氣體；氣體供給系統(tǒng)，向所述處理室內(nèi)供給處理氣體，所述氣體供給系統(tǒng)包括用于從液體原料得到所述處理氣體的氣體生成裝置；所述氣體生成裝置具備預(yù)處理器，由所述液體原料形成氣液混合的流體；氣化器，通過流體供給通路，由所述預(yù)處理器供給得到所述流體；所述氣化器具備容器，規(guī)定所述氣化器的處理空間；供給頭，與所述流體供給通路連接，且具有向所述容器內(nèi)噴出所述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于還具備向所述流體供給通路給予超聲波振動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)處理器被構(gòu)成為將所述液體原料導(dǎo)入減壓空間內(nèi)，利用絕熱膨脹，使所述液體原料的一部分氣化，由此形成所述流體。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述加熱通路具備分別由加熱壁構(gòu)成的并列的多個(gè)通路部分。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述噴出口在不同的方向上向斜下方且向外側(cè)方向取向。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于在所述容器內(nèi)的底部形成所述霧積存部，該處與排出泵連接。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于還具備向所述容器給予超聲波振動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還具備貯留槽，通過液體原料供給通路與所述預(yù)處理器連接，貯留所述液體原料；氣體供給部，為了通過所述液體原料供給通路將所述液體原料從所述貯留槽壓送至所述預(yù)處理器，向所述貯留槽供給加壓氣體。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于還具備向所述預(yù)處理器供給載體氣體的氣體供給部，所述流體與所述載體氣體一起，從所述預(yù)處理器被供給至所述流體氣化器。
20.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述氣體供給系統(tǒng)被構(gòu)成成為供給作為所述處理氣體的、通過CVD在所述被處理基板上形成薄膜用的氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從氣液混合的流體得到處理氣體的氣化器，具備容器，規(guī)定上述氣化器的處理空間；供給頭，具有向上述容器內(nèi)噴出上述流體的多個(gè)噴出口；加熱通路，在所述噴出口的下側(cè)、配置在所述容器內(nèi)，所述加熱通路對(duì)流通過程中的所述流體進(jìn)行加熱而生成所述處理氣體；氣體導(dǎo)出通路，與所述容器連接，從所述加熱通路的下側(cè)、在橫方向上導(dǎo)出所述處理氣體；霧積存部，在所述氣體導(dǎo)出路的下側(cè)、配置于所述容器中。
文檔編號(hào)H01L21/205GK1754983SQ20051010796
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者岡部庸之, 大倉成幸 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社