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JP6891018B2 - 基板処理装置、気化システム及びミストフィルタ並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置、気化システム及びミストフィルタ並びに半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、液体原料を使用して半導体ウエハを処理する基板処理装置、該基板処理装置に好適に使用される気化システムおよびミストフィルタ並びに半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、液体原料を用いて、基板上に成膜する技術が特許文献１に開示されている。特に、特許文献１には、気化された原料(ミスト状の原料含む)の流路を長くして、気化不良等を低減する工夫が開示されている。
しかしながら、このような原料を用いてウエハ上に成膜を行った場合、原料の大流量化に伴い、気化不良等によるパーティクルの発生、また、気化させた原料ガスの再液化が生じてしまう。
特開２０１３−２３２６２４号公報
本発明の目的は、効率良く液体原料を気化して処理室に供給できる構成を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、該処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、処理室を排気する排気系と、を備え、処理ガス供給系は、液体原料が供給される気化器と、該気化器の下流に配置されたミストフィルタを有し、異なる位置ミスト状原料の流路と該流路を通過したミスト状原料の流れ方向に面する位置に溝をそれぞれ有する少なくとも２種のプレートを複数枚組み合わせた構成が提供される。
本発明によれば、効率良く液体原料を気化して処理室に供給できる。
本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる原料供給系を説明するための概略図である。 本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられるミストフィルタを説明するための概略斜視図である。 本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられるミストフィルタ内の原料の流れを説明するための断面拡大図である。 本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられるミストフィルタ内の原料の流れを説明するための概略分解断面図である。 本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられるミストフィルタを説明するための概略断面拡大図である。 図３のシミュレーション結果図である。 本発明の原料供給系を使用した場合のミストフィルタ内の流速の状況を説明する図である。 比較のための原料供給系を使用した場合のミストフィルタ内の流速の状況を説明する図である。 本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。 図９のＡＡ線概略横断面図である。 図９に示す基板処理装置が有するコントローラの構成を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置を使用してジルコニウム酸化膜を製造するプロセスを説明するためのフローチャートである。 本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置を使用してジルコニウム酸化膜を製造するプロセスを説明するためのタイミングチャートである。
次に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
まず、本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置で好適に使用される原料供給系を説明する。
気化器の供給原料が増えるにつれ、気化不良によるミストが増加してしまう。実際は、処理室までの配管内等で完全に気化できればよいが、気化器から発生する気化不良によるミストは、通常のアトマイザーによる噴霧で生成される粒径より大きな粒となるため、完全に気化できず粒状のまま、処理室側に流れる。供給ライン上に処理室との間にガスフィルタが設置されている。粒径が大きなミストは想定されていないため、フィルタ部にミストが蓄積し、ミストの液体としての特性によりミストはフィルタ部を浸透してしまう。浸透したミストは、残渣となり、ウエハ上へ供給されてしまうとパーティクルとなることが想定される。
上述のように、液体原料を気化させて気体状態とした原料ガスを用いて半導体ウエハ上に成膜等の処理を行った場合に、ウエハ上にパーティクルが生じるという問題等があり、本発明者達は、この問題を鋭意研究した結果、次の知見を得た。
図１に示すように、気化器２７１ａとガスフィルタ２７２ａとの間のガス供給配管２３２ａにミストフィルタ（ミストキラー）３００が設けられる。ミストフィルタ３００を含む気化器２７１ａから処理室２０１までのガス供給配管２３２ａには、ヒータ１５０が設けられ、ガス供給配管２３２ａを通過する原料ガスを加熱できるようにしている。また、図２を参照すれば、ミストフィルタ３００は、ミストフィルタ本体３５０と、ミストフィルタ本体３５０の外側に設けられ、ミストフィルタ本体３５０を覆うヒータ３６０とを備えている。
図３乃至図５を参照すれば、ミストフィルタ３００のミストフィルタ本体３５０は、両端の端部プレート３１０、３４０と、端部プレート３１０、３４０間に配置された２種類のプレート３２０、３３０とを備えている。上流側の端部プレート３１０には継手３１２が取り付けられている。下流側の端部プレート３４０には継手３４２が取り付けられている。端部プレート３１０および継手３１２内にはガス経路(以後、単に流路ともいう)３１１が形成されている。端部プレート３４０および継手３４２内にはガス経路３４１(以後、単に流路ともいう)が形成されている。継手３１２と継手３４２（ガス経路３１１とガス経路３４１）は、それぞれガス供給配管２３２ａに接続される。
２種類のプレート３２０、３３０はそれぞれ複数個設けられ、端部プレート３１０、３４０間に交互に配置されている。プレート３２０は平板状のプレート（プレート部）３２８と、プレート３２８の外周に設けられた外周部３２９とを備えている。プレート３２８には、その外周付近のみに流路を構成する孔３２２が複数設けられていると共に孔３２２以外の中心部全体に溝３２５が形成されている。プレート３３０は平板状のプレート（プレート部）３３８と、プレート３３８の外周に設けられた外周部３３９とを備えている。プレート３３８には、その中心付近のみ（プレート３２８において孔３２２が形成される位置とは異なる位置）に孔３３２が複数設けられていると共に孔３３２よりも外周側全体に溝３３５が形成されている。ミストフィルタ３００は、これらプレート３２０とプレート３３０を複数枚組み合せることによって構成される。
プレート３２０とプレート３３０は、孔３２２，３３２と溝３２５，３３５の形成位置を除き、同一あるいは略同一形状とされる。プレート部３２８とプレート部３３８は、平面視円形を呈し、孔３２２，３３２と溝３２５，３３５の形成位置を除き、同形状あるいは略同形状とされる。複数の孔３２２は、プレート部３２８の外周側に、同心円を描くように形成されると共に孔３２２の内周側に、溝３２５がプレート部３２８の中心から同心円状に複数の凹凸を含むように構成されている。
複数の孔３３２は、プレート３３８の中心側に、同心円を描くように形成されると共に孔３３２の外周側に、溝３３５がプレート部３３８の中心から同心円を描くように形成される。ここで、複数の孔３２２によって描かれる円と複数の孔３３２によって描かれる円の半径は相違させられる共に溝３２５によって描かれる円の半径と溝３３５によって描かれる円の半径は相違されるよう構成される。
具体的には、複数の孔３２２によって描かれる円の半径の方が、複数の孔３３２によって描かれる円の半径よりも大きく、溝３２５に描かれる円の半径の方が溝３３５によって描かれる円の半径よりも小さい。換言すれば、プレート部３２８において孔３２２が形成される領域と、プレート部３３８において孔３３２が形成される領域は、異なると同様にプレート部３２８において溝３２５が形成される領域とプレート部３３８において溝３３５が形成される領域は異なる。
それぞれの領域は、プレート３２０とプレート３３０を交互に配置（積層、重ね合わせ）したときに、その積層方向において、孔３２２，３３２と溝３２５，３３５がそれぞれ互い違いとなる位置に設定される。これにより、プレート３２０、３３０を交互に配置することによって、ミストフィルタ３００の上流側から下流側に向け、孔３２２，３３２と溝３２５，３３５がそれぞれ互い違いに配置される。すなわち、孔３２２，３３２と溝３２５，３３５は、ミストフィルタ３００の上流側から下流側に向け、互いに重ならないように配置される。
溝３２５，３３５の幅と深さの関係は、溝の数にも依存するが、溝の幅を１．０とすると深さは０．５から２．０の範囲が理想である。図３では、幅２ｍｍ、深さ１ｍｍを表示している。尚、図３は、気化器２７１ａから気化された液体原料であるミストの捕集イメージを模式的に示す図であり、図に示す長さ、幅は説明のためのものであり、この図の形態で限定されない。ここでは、図３に示す（１）から（４）のミストが辿る流路３７０について、図３乃至図５を用いて以下説明する。また、便宜上、ミストの粒径は、ミスト（１）＞ミスト（２）＞ミスト（３）＞ミスト（４）である。
気相中に存在しているミスト(粒)にかかる力は、ミスト自体の粒径の大きさにより異なる。図３ではミスト（１）、ミスト（２）に該当する大きい粒(例えば、３０μｍ〜１００μｍ、)は力を受ける面が大きい為、ガスの流れが変化する箇所で流れに乗りきれず、直前までのベクトル方向(ガス流れ方向)に飛んでしまう。つまり、ガスの流れ方向の先が壁であれば、壁に衝突することになる。また、衝突したミストの粒径は、径１００μｍの１個から３０μｍの数個と形状を変化させる。つまり、プレート部３２８の内壁ぶつかってミスト（１）またはミスト（２）については終了するが、図示しない小さく飛び散ったミストが発生する。しかしながら、これらのミストもガスの流れ方向に移動するが溝３２５(図ではＶ字型)が複数プレート部３２８に刻設されている。つまり、くぼみ(凹凸)があるため、流速が落ち、次の溝３２５へ衝突をする。こうした作用をプレート部３２８，３３８で繰り返されることで、ミストの捕集効果が上がる。
また、図３ではミスト（３）、ミスト（４）に該当する小さい粒(３０μｍ以下)は力を受ける面が小さい為、図３に示すようなジグザグの流路３７０を複数形成し、ミストフィルタ３００内の流路３７０が長くなるように構成しても、プレート部３２８，３３８の壁面に衝突しにくい。ただし、衝突確率を上げるため、流速を急激に変化させることやミストの向き(ベクトル)を何度も変化させることを繰り返すことで、その衝突確率、捕集確率が上がる。
このように、本実施形態におけるミストフィルタ３００(ミストフィルタ本体３５０)は、外周付近に孔３２２が複数設けられると共に孔３２２の内周側に溝３２５が設けられるプレート部３２８と、中心付近に孔３３２が複数設けられると共に孔３３２の外周側に溝３３５が設けられるプレート部３３８とを隣り合う流路３７０を構成する孔３２２，３３３が互いに重ならないように交互に配置された構造を有している。これにより、ミスト状の原料をプレート部３２８の孔３２２とプレート部３３８の孔３３２に交互に通過させるよう構成されているので、ミスト状の原料が、プレート部３２８からプレート部３３８へ移動するとき、及び、プレート部３３８からプレート部３２８へ移動するとき、このミストの流れ方向に面する位置にちょうど溝３２５，３３５が設けられる構成となっている。また、ミストフィルタ本体３５０に端部プレート３１２から流路３１１を通過して導入されたミストは、プレート部３２８に設けられた溝３２５に衝突するように構成されている。
このような構成により、ミスト状の原料がプレート部３２８，３３８に接触する際の表面積を大きくすると共に、ミスト状原料の気化効率の向上が図れる。更に、溝３２５，３３５内のミスト状原料に渦を巻かせることにより、流速を低下させることで、ミスト状から完全に気化されるのに十分な加熱時間を得ることができ、気化効率を格段に向上させることができる。
ここで、溝３２５，３３５は、凹凸形状、Ｖ字形状、ノコギリ刃形状のうち少なくとも一つが選択される。但し、溝の形状は、四角、台形、Ｕ字形状でも構わない。また、溝の深さと前記溝の幅の比は、０．５乃至２の範囲が好ましく、溝の開き角度は、６０°乃至１２０°の範囲であればよく、溝は、プレート部３２８，３３８の中心から同心円状に等間隔で形成されている。
後述する図６は、図３のミストフィルタ３００の構成におけるシミュレーション結果の一部を拡大したものである。図に示すように、溝に対して垂直方向に突入してこないミストに対しても、溝の内部で入り込む(渦を巻いている)ような結果が示されている。これにより、溝を設けることによるミスト捕集の効率向上が期待できる。
プレート３２０，３３０の外周部３２９，３３９の厚さは、プレート部３２８，３３８の厚さよりも大きく設定される。外周部３２９，３３９のそれぞれが、隣接するプレートの外周部３２９，３３９と接することにより、各プレート部３２８，３３８の間には空間が形成される。また、外周部３２９，３３９は、プレート３２８，３３８に対してオフセットされた位置に形成される。より具体的には、外周部３２９，３３９は、その一方の面(プレート３２０とプレート３３０の積層方向における一方の面)がプレート部３２８，３３８の平面から突出するように形成され、他方の面がプレート３２８，３３８の縁部上に位置するように形成される。これにより、プレート３２０とプレート３３０を積層したときに、プレート３２０の外周部３２９がプレート３３０のプレート３３８の縁部に嵌め合わされると共に、プレート３３０の外周部３３９がプレート３２０のプレート３２８の縁部に嵌め合わされ、プレート３２０，３３０が互いに位置合わせされる。
このようなプレート３２０、３３０を交互に配置することによって、入り組んだ複雑なガス経路３７０となり、気化不良や再液化で発生した液滴が、加熱された壁面（プレート３２８、３３８）に衝突する確率を高めることができる。なお、孔３２２、３３２の大きさはミストフィルタ本体３５０内の圧力に依存し、好ましくは、直径１〜３ｍｍである。下限値の根拠は、孔３２２、３３２の大きさがあまりに小さいと詰まりが発生するためである。また、プレート３３０に設けられた孔３３２においては、中心に設けられた孔をその周辺より小さくしてもよい。
液体原料が気化器２７１ａ（図１参照）で気化して気体状態となった原料ガスおよび気化不良や再液化で生じた液滴は、端部プレート３１０および継手３１２内のガス経路３１１からミストフィルタ本体３５０内に導入され、１枚目のプレート３２０の平板状のプレート３２８の中央部４２１（溝３２５が形成されている部位）に衝突し、その後、プレート３２８の外周付近に設けられた孔３２２を通過して、２枚目のプレート３３０の平板状のプレート３３８の外周部４３２（溝３３５が形成されている部位）に衝突し、その後、プレート３３８の中心付近に設けられた孔３３２を通過して、３枚目のプレート３２０の平板状のプレート３２８の中央部４２２（溝３２５が形成されている部位）に衝突し、その後、同様にしてプレート３３０、３２０を順次通過して端部プレート３４０および継手３４２内のガス経路３４１を通ってミストフィルタ本体３５０から導出され、下流のガスフィルタ２７２ａ（図１参照）に送られる。
ミストフィルタ本体３５０は、ヒータ３６０（図２参照）によって外側から加熱される。ミストフィルタ本体３５０は、複数のプレート３２０とプレート３３０を備え、プレート３２０は、平板状のプレート３２８と該プレート３２８の外周に設けられた外周部３２９とを備え、プレート３３０は、平板状のプレート３３８と該プレート３３８の外周に設けられた外周部３３９とを備えている。プレート部３２８と外周部３２９は一体的に構成され、プレート部３３８と外周部３３９は一体的に構成されているので、ヒータ３６０によってミストフィルタ本体が外側から加熱されると、熱は効率よく平板状のプレート３２８、３３８に伝えられる。なお、プレート部３２８と外周部３２９は一体的に構成されていなくても、完全に接触している状態であれば、また、プレート部３３８と外周部３３９は一体的に構成されていなくても、完全に接触している状態であれば、ヒータ３６０からの熱を同様に十分効率よく、プレート部３２８、３３８に伝えられる。
ミストフィルタ本体３５０では、上述のように、複数のプレート３２０とプレート３３０により入り組んだ複雑なガス経路３７０を構成すると共にプレート３２０からプレート３３０へ通過するときの流路３７０の延長線上、また、プレート３３０からプレート３２０へ通過するときの流路３７０の延長線上に溝３２５，３３５を有しているので、気化して気体状態となった原料ガスおよび気化不良や再液化で生じた液滴の、加熱された平板状のプレート３２８、３３８への衝突確率を高めることができる。そして、気化不良や再液化で生じた液滴は、十分な熱量をもったミストフィルタ本体３５０内で、加熱された平板状のプレート３２８、３３８に衝突しながら再加熱され、気化される。従って、プレート部３２８、３３８に衝突した液滴は、溝３２５，３３５内で渦を形成することにより、流速が低下するため、ミストフィルタ本体３５０内での気化効率が格段に向上する。
また、ミストフィルタ本体３５０は、気化された液体原料ガスおよび気化器での気化不良や再液化により発生したミスト(液滴)を、隣接する主面の異なる位置に孔３２２，３３２と溝３２５，３３５を有する少なくとも２種のプレート部３２８，３３８を複数枚重ね合わせて構成され隣接する２種のプレート部３２８，３３８間の流体経路３７０が主面と対向方向よりも主面と平行方向のほうが長く構成されている。これにより、ミストフィルタ本体３５０内の流路３７０を長くすると共にミストの流速を落としつつ溝３２５，３３５でのミストの捕集効率の向上させることでミストフィルタ本体３５０内にいる間にヒータ３６０加熱されるため気化するのに十分な熱量が加えられるから気化効率が格段に向上する。ここで主面とは、プレート部３２８，３３８の溝３２５，３３５が形成されている面のことである。
ミストフィルタ本体３５０の材質は、気化器２７１ａや配管２３２ａで使用される材質と同等もしくそれらよりも高い熱伝導率の材質が好ましい。また、耐腐食性を有することも好ましい。一般的な材質としては、ステンレス材（ＳＵＳ）が挙げられる。
気化器２７１ａとガスフィルタ２７２ａとの間のガス供給配管２３２ａにミストフィルタ３００を設ける（図２参照）と、気化し難い液体原料や気化流量が多い場合、気化不良で液滴が発生しても、十分に熱量をもったミストフィルタ３００内でプレート３２０の壁面（プレート３２８）とプレート３３０の壁面（プレート３３８）に衝突しながら再加熱され、気化する。そして、処理室２０１直前のガスフィルタ２７２ａで、わずかに残った気化不良の液滴や気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００内部で発生するパーティクルを捕集する。ミストフィルタ３００は気化補助の役割を果たし、気化不良で発生する液滴やパーティクルの無い反応ガスを処理室２９１内に供給でき、良質な成膜等の処理が行える。また、ミストフィルタ３００は、ガスフィルタ２７２ａの補助の役割も果たし、ガスフィルタ２７２ａのフィルタ詰まりを抑制できることで、ガスフィルタ２７２ａをメンテナンスフリーにでき、また、ガスフィルタ２７２ａのフィルタ交換周期を延ばすことができる。
上述のように、プレート３２０は、平板状のプレート３２８とプレート３２８の外周に設けられた外周部３２９とを備え、プレート３３０は、平板状のプレート３３８とプレート３３８の外周に設けられた外周部３３９とを備えている（図４参照）。また、端部プレート３１０も平板状のプレート３１８とプレート３１８の外周に設けられた外周部３１９とを備え、端部プレート３４０も平板状のプレート３４８とプレート３４８の外周に設けられた外周部３４９とを備えている（図４参照）。そして、これら外周部３２９、３３９、３１９、３４９の内側には、空間３２３、３３３、３１３、３４３がそれぞれ形成されている（図４参照）。なお、端部プレート３１０、端部プレート３４０、プレート３２０およびプレート３３０は、それぞれの外周部３１９、３４９、３２９、３３９同士が例えば溶接により接合されることにより、気密に接続される。また、上述のミストフィルタ３００では、プレート３２０とプレート３３０を有するように構成したが、孔の形成位置が異なる３種以上のプレートを有するようにしてもよい。
また、図２に示すように、気化器２７１ａとミストフィルタ３００との間に配管２３２ａを設け、気化器２７１ａとミストフィルタ３００とを分離して設けている。処理室２０１が減圧であり、ミストフィルタ３００が気化器２７１ａよりも処理室２０１側に設けられているので、ミストフィルタ３００の方が気化器２７１ａよりも圧力が低い側に設けられている。ガスは圧力が低い方へ流れるため、気化器２７１ａとミストフィルタ３００とが分離していることで、気化器２７１ａからミストフィルタ３００に向かってガスの助走期間を持つことができる。その結果、ミストフィルタ３００内で、ガスをより大きい流速で、プレート３２０、プレート３３０に衝突させることができるようになる。
また、図２に示すように、気化器２７１ａの下流側にミストフィルタ３００を設け、その下流側にガスフィルタ２７２ａを設け、配管２３２ａを介してガスフィルタ２７２ａを処理室２０１に接続している。ミストフィルタ３００とガスフィルタ２７２ａは、できるだけ処理室２０１に近い位置に設置されることが好ましい。その理由は、気化器２７１ａから処理室２０１までの配管２３２ａの圧力損失との関係により、処理室２０１に近い位置に設置することでよりミストフィルタ３００内の圧力を下げることができるからである。ミストフィルタ３００内の圧力をより低圧力とすることで、気化しやすくすることができ、気化不良を抑制することができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置について図面を参照しながら説明する。この基板処理装置は、一例として、半導体装置（半導体デバイス）としてのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の製造方法における基板処理工程としての成膜工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に対して酸化、窒化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行うバッチ式縦型装置（以下、単に処理装置という場合もある）を用いた場合について述べる。
図９は、本実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示し、図１０は、本実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を横断面で示す。図１１は、図９に示す基板処理装置が有するコントローラの構成を示す。
図９に示されているように、処理炉２０２は、加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が設けられる。
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炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。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の処理室２０１と反対側にはボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の回転軸２５５はシールキャップを貫通して、後述するボート２１７に接続されており、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。シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
シールキャップ２１９には断熱部材としての石英キャップ２１８を介して基板保持手段（支持具）としてのボート２１７が立設されている。石英キャップ２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを保持する保持体となっている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて管軸方向に多段に支持されるように構成されている。
処理室２０１内であって反応管２０３の下部には、ノズル２４９ａ、ノズル２４９ｂ、が反応管２０３を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ、ノズル２４９ｂにはガス供給管２３２ａ、ガス供給管２３２ｂがそれぞれ接続されている。このように、反応管２０３には２本のノズル２４９ａ、２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられており、処理室２０１内へ複数の種類のガスを供給することができるように構成されている。また、後述のように、ガス供給管２３２ａ、ガス供給管２３２ｂには、それぞれ不活性ガス供給管２３２ｃ、２３２ｅ等が接続されている。
ガス供給管２３２ａには上流方向から順に、気化装置（気化手段）であり液体原料を気化して原料ガスとしての気化ガスを生成する気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００、ガスフィルタ２７２ａ、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、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。バルブ２４３ａを開けることにより、気化器２７１ａ内にて生成された気化ガスがノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。ガス供給管２３２ａにはＭＦＣ２４１ａとバルブ２４３ａの間に、後述の排気管２３１に接続されたベントライン２３２ｄが接続されている。このベントライン２３２ｄには開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられており、後述の原料ガスを処理室２０１に供給しない場合は、バルブ２４３ｄを介して原料ガスをベントライン２３２ｄへ供給する。バルブ２４３ａを閉め、バルブ２４３ｄを開けることにより、気化器２７１ａにおける気化ガスの生成を継続したまま、処理室２０１内への気化ガスの供給を停止することが可能なように構成されている。気化ガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、バルブ２４３ａとバルブ２４３ｄの切り替え動作によって、処理室２０１内への気化ガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。さらにガス供給管２３２ａには、バルブ２４３ａの下流側に不活性ガス供給管２３２ｃが接続されている。この不活性ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。ガス供給管２３２ａ、不活性ガス供給管２３２ｃ、ベントライン２３２ｄにはヒータ１５０を取り付けて、再液化を防止している。
ガス供給管２３２ａの先端部には、上述のノズル２４９ａが接続されている。ノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａはＬ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル２４９ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
主に、ガス供給管２３２ａ、ベントライン２３２ｄ、バルブ２４３ａ、２４３ｄ、ＭＦＣ２４１ａ、気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００、ガスフィルタ２７２ａ、ノズル２４９ａにより第１のガス供給系が構成される。また主に、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより第１の不活性ガス供給系が構成される。
ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、オゾン（Ｏ３）ガスを生成する装置であるオゾナイザ５００、バルブ２４３ｆ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｂ及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。ガス供給管２３２ｂの上流側は、酸素（Ｏ２）ガスを供給する図示しない酸素ガス供給源に接続
されている。オゾナイザ５００に供給されたＯ２ガスは、オゾナイザ５００にてＯ３ガスとなり、処理室２０１内に供給されるように構成されている。ガス供給管２３２ｂにはオゾナイザ５００とバルブ２４３ｆの間に、後述の排気管２３１に接続されたベントライン２３２ｇが接続されている。このベントライン２３２ｇには開閉弁であるバルブ２４３ｇが設けられており、後述のＯ３ガスを処理室２０１に供給しない場合は、バルブ２４３ｇを介して原料ガスをベントライン２３２ｇへ供給する。バルブ２４３ｆを閉め、バルブ２４３ｇを開けることにより、オゾナイザ５００によるＯ３ガスの生成を継続したまま、処理室２０１内へのＯ３ガスの供給を停止することが可能なように構成されている。Ｏ３ガスを安定して精製するには所定の時間を要するが、バルブ２４３ｆ、バルブ２４３ｇの切り替え動作によって、処理室２０１内へのＯ３ガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。さらにガス供給管２３２ｂには、バルブ２４３ｂの下流側に不活性ガス供給管２３２ｅが接続されている。この不活性ガス供給管２３２ｅには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅが設けられている。
ガス供給管２３２ｂの先端部には、上述のノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ｂはＬ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル２４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
主に、ガス供給管２３２ｂ、ベントライン２３２ｇ、オゾナイザ５００、バルブ２４３ｆ、２４３ｇ、２４３ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、ノズル２４９ｂにより第２のガス供給系が構成される。また主に、不活性ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより第２の不活性ガス供給系が構成される。
ガス供給管２３２ａからは、例えば、ジルコニウム原料ガス、すなわちジルコニウム（Ｚｒ）を含むガス（ジルコニウム含有ガス）が第１の原料ガスとして、気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００、ガスフィルタ２７２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ジルコニウム含有ガスとしては、例えばテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）を用いることができる。テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）は、常温常圧で液体である。
ガス供給管２３２ｂには、酸素（Ｏ）を含むガス（酸素含有ガス）であって例えばＯ２ガスが供給され、オゾナイザ５００にてＯ３ガスとなり、酸化ガス（酸化剤）として、バルブ２４３ｆ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂを介して処理室２０１内へ供給される。また、オゾナイザ５００にてＯ３ガスを生成せずに酸化ガスとしてＯ２ガスを処理室２０１内へ供給することも可能である。
不活性ガス供給管２３２ｃ、２３２ｅからは、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ、２４１ｅ、バルブ２４３ｃ、２４３ｅ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、ノズル２４９ａ、２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部)としての圧力センサ２４５及び圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して真空排気装置としての真空ポンプが接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。尚、ＡＰＣバルブ２４４は弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系が構成される。
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ、２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、図１１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、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、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成され
ている。制御部１２１には、例えば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。また、制御部１２１には、後述するプログラムを記憶した外部記憶装置（記憶媒体）１２３が接続可能とされる。
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。また、外部記憶装置１２３に制御プログラムやプロセスレシピ等を記憶させ、当該外部記憶装置１２３を制御部１２１に接続することによ
り、制御プログラムやプロセスレシピ等を記憶装置１２１Ｃに格納させることもできる。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができ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。なお、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、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、制御部２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｅ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇ、気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００、オゾナイザ５００、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ１５０、２０７、温度センサ２６３、ボート回転機構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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピに従って、制御部２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、ヒータ１５０の温度調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００（ヒータ３６０）、オゾナイザ５００の制御、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５の昇降動作等の制御等が行われる。
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜を成膜するシーケンス例について、図１２、図１３を参照して説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は制御部１２１により制御される。
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法では、例えば、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガスを同時に供給する。また、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガスを交互に供給する成膜方法もある。
まず、複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると（図１２、ステップＳ１０１参照）、図１９に示されているように、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内に搬入（ボートロード）される（図１２、ステップＳ１０２参照）。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。
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。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に基づきＡＰＣバルブ２４４が、フィードバック制御される（圧力調整）（図１２、ステップＳ１０３参照）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）（図１２、ステップＳ１０３参照）。続いて、回転機構２６７により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
次に、ＴＥＭＡＺガスとＯ３ガスを処理室２０２内に供給することにより絶縁膜であるＺｒＯ膜を成膜する絶縁膜形成工程（図１２、ステップＳ１０４参照）を行う。絶縁膜形成工程では次の４つのステップを順次実行する。
（絶縁膜形成工程）
＜ステップＳ１０５＞
ステップＳ１０５（図１２、図１３参照、第１の工程）では、まずＴＥＭＡＺガスを流す。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを開き、ベントライン２３２ｄのバルブ２４３ｄを閉じることで、気化器２７１ａ、ミストフィルタ３００およびガスフィルタ２７２ａを介してガス供給管２３２ａ内にＴＥＭＡＺガスを流す。ガス供給管２３２ａ内を流れたＴＥＭＡＺガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整される。流量調整されたＴＥＭＡＺガスはノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｃを開き、不活性ガス供給管２３２ｃ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管２３２ｇ内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはＴＥＭＡＺガスと一緒に処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。ＴＥＭＡＺガスを処理室２０１内に供給することでウエハ２００と反応し、ウエハ２００上にジルコニウム含有層が形成される。尚、ステップＳ１０５の実行に先立ち、ミストフィルタ３００のヒータ３６０の動作が制御され、ミストフィルタ本体３５０の温度が所望の温度に維持される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば５０〜４００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ａで制御するＴＥＭＡＺガスの供給流量は、例えば０．１〜０．５ｇ/分の範囲内の流量とする。ＴＥＭＡＺガスをウエハ２００に晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば３０〜２４０秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば１５０〜２５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
＜ステップＳ１０６＞
ステップＳ１０６（図１２、図１３参照、第２の工程）では、ジルコニウム含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、バルブ２４３ｄを開けて処理室２０１内へのＴＥＭＡＺガスの供給を停止し、ＴＥＭＡＺガスをベントライン２３２ｄへ流す。このとき、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはジルコニウム含有層形成に寄与した後のＴＥＭＡＺガスを処理室２０１内から排除する。尚、この時バルブ２４３ｃは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはジルコニウム含有層形成に寄与した後のＴＥＭＡＺガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
＜ステップＳ１０７＞
ステップＳ１０７（図１２、図１３参照、第３の工程）では、処理室２０１内の残留ガスを除去した後、ガス供給管２３２ｂ内にＯ２ガスを流す。ガス供給管２３２ｂ内を流れたＯ２ガスは、オゾナイザ５００によりＯ３ガスとなる。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｆ及びバルブ２４３ｂを開き、ベントライン２３２ｇのバルブ２４３ｇを閉めることで、ガス供給管２３２ｂ内を流れたＯ３ガスは、ＭＦＳ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時同時にバルブ２４３ｅを開き、不活性ガス供給管２３２ｅ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスはＯ３ガスと一緒に処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。Ｏ３ガスを処理室２０１内に供給することにより、ウエハ２００上に形成されたジルコニウム含有層とＯ３ガスが反応してＺｒＯ層が形成
される。
Ｏ３ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば５０〜４００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ３ガスの供給流量は、例えば１０〜２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。Ｏ３ガスにウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば６０〜３００秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、ステップ１０５と同様、ウエハ２００の温度が１５０〜２５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
＜ステップＳ１０８＞
ステップＳ１０８（図１２、図１３参照、第４の工程）では、ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｇを開けて処理室２０１内へのＯ３ガスの供給を停止し、Ｏ３ガスをベントライン２３２ｇへ流す。このとき、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のＯ３ガスを処理室２０１内から排除する。尚、この時バルブ２４３ｅは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のＯ３ガスを処理室２０１内から排除する効果を高める。酸素含有ガスとしては、Ｏ３ガス以外に、Ｏ２ガス等を用いてもよい。
上述したステップＳ１０５〜Ｓ１０８を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ１０９）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＺｒＯ膜を形成することができる。尚、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所望のＺｒＯ膜が形成される。
ＺｒＯ膜を形成後、ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、不活性ガス供給管２３２ｃの２４３ｃを開き、不活性ガス供給管２３２ｅの２４３ｅを開いて、処理室２０１内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスが処理室２０１内から除去される（パージ、ステップＳ１１０）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰、ステップＳ１１１）。
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード、ステップＳ１１２）される。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ、ステップＳ１１２）。
（実施例１）
図７、図８にミストフィルタ３００内におけるミストの流速を示すシミュレーション結果が開示されている。シミュレーションの条件は、ガス圧力３４０００Ｐａ、温度１７０度、気化器からの総流量を２８ｓｌｍとした際の、ミスト３ｇ/ｃｍ３、ミスト(粒)の径５０μｍ、ミストの数１７０個であり、ミストが導入から消滅するまでの距離を線で示している。尚、図７及び図８に示されていないが、消滅するまでの距離に対する時間を結果としてでる。図７に示す本発明のミストフィルタ構成では、導入側の端部フランジ３１０から供給されたミスト(１７０個)が、導出側の端部フランジ３４０を通過しているミストは１個もないことが分かる。つまり、粒径５０μｍ以上の粒径のミストが完全にミストフィルタ３００内で消滅していることが分かる。一方、図８に示す従来のミストフィルタ構成では、数個ではあるがミストが導出側の端部フランジ３４０内の流路３４１まで到達している。また、通過時間(滞留時間)は、従来が平均して０．０３５ｓｅｃに対して、本発明では０．００２６ｓｅｃとなり、１０倍以上速くミストが捕集されていることが分かる。
また、図６は、図７に示されるシミュレーション結果の一部を拡大したものであり、特に溝３２５，３３５付近のガスの流れを示すものである。ここで、解析における溝３２５，３３５は幅０．４ｍｍ、深さ０．５ｍｍである。この結果より、溝３２５，３３５があっても、その面上を流れるミストの流速は、低くなることが分かる。つまり、流速が遅くなるということは、溝３２５，３３５内にミストが突入してときに、溝３２５，３３５に入り込む前の高い速度(高速)から低い速度(低速)に変化することである。これにより溝３２５，３３５内での滞留時間が長くなる。滞留時間が長くなることで、気化に必要な熱量を多く吸収することができる。
また、図６に示すように溝３２５，３３５に対して垂直方向に突入してこないミストに対しても、ガス流れ方向は、溝３２５，３３５で、図６に示すベクトルのように入り込むようになることが分かる。流速から見ても粒径が小さいミストが溝３２５，３３５に接触する確率は、粒径が大きいミストよりも小さくなるが、その形状ゆえに溝３２５，３３５から脱出するのに時間を有する。
以上、詳細に説明したように、本実施の形態によれば、以下(ａ)乃至(ｆ)のいずれか一つの効果を奏する。
(ａ)本実施の形態によれば、気化し難い液体原料を使用する場合や気化流量を多く必要とする場合であっても気化不良を抑制できる。
(ｂ)本実施の形態によれば、ミスト状の原料がプレートに接触する際の表面積を大きくすることで、原料の気化効率の向上が図れる。また、溝内でミスト状の原料に渦を巻かせることにより気化効率を格段に向上させることができる。
(ｃ)本実施の形態によれば、異なる位置にミスト状原料の流路と該流路を通過したミスト状原料の流れ方向に面する位置に溝を有する少なくとも２種のプレートを複数枚組み合わせて構成しているので、ミストフィルタ内の流路を長くすることができ、プレート間の通過するミストの流れ方向に溝を形成しているので、ミスト捕集効率が向上する。特に、溝を設けることでミストの流速を遅らせることができ、溝に入り込んだミストの気化効率が向上する。
(ｄ)本実施の形態によれば、異なる位置にミスト状原料の流路と該流路を通過したミスト状原料の流れ方向に面する位置に溝を有する少なくとも２種のプレートを複数枚組み合わせて構成することにより、２種のプレート間の流体経路が主面と対向方向よりも主面と平行方向のほうが長くすることができるので、ミストフィルタ内の流路を長くすることができ、また、溝を設けることでミストの捕集効率が向上する。よって、ミストのミストフィルタ内の滞在時間を長くすることができ、気化するのに十分な熱量をミストに供給することができる。
(ｅ) 本実施の形態によれば、ガスフィルタの前段(気化器→ミストフィルタ→フィルタ→反応室)に位置し、粒径が大きいミストを完全に捕集することができる。仮に、発明の内部で、ミストの集合体により液状残差に変化し、加熱と蒸気圧によりゆっくりと気化されることで、固体残差(パーティクル原因)が発生するが、固体としての残渣に変化してれば、ガスフィルタで完全に捕集することが可能である。
(ｆ)本実施の形態によれば、ガスフィルタ詰まりを抑制でき、メンテナンスフリー、またはフィルタ交換周期を延ばせる。また、パーティクルレスまたはパーティクルを抑制した成膜が行える。
上述の実施の形態では、ＺｒＯ膜の成膜を行ったが、ミストフィルタ３００を用いる技術は、ＺｒＯ、ＨｆＯ等のＨｉｇｈ−ｋ（高誘電率）膜や、気化器（特に気化不良を起こしやすいガス、または大流量を必要とする膜種）を使用する膜種等、他の膜種にも適用可能である。特に、ミストフィルタ３００を用いる技術は、蒸気圧の低い液体原料を用いる膜種に好適に適用可能である。
ミストフィルタ３００を用いる技術としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属元素を１以上含む金属炭化膜や金属窒化膜、もしくはこれらにシリコン（Ｓｉ）を加えたシリサイド膜を形成する場合にも好適に適用可能である。その際、Ｔｉ含有原料としては塩化チタン（ＴｉＣｌ４ガ）、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２］４）等を用いることができ、Ｔａ含有原料としては塩化タンタル（ＴａＣｌ４）等を用いることができ、Ｃｏ含有原料としてはＣｏａｍｄ［（ｔＢｕ）ＮＣ（ＣＨ３）Ｎ（ｔＢｕ）２Ｃｏ］等を用いることができ、Ｗ含有原料としてはフッ化タングステン（ＷＦ６）等を用いることができ、Ｍｏ含有原料としては塩化モリブデン（ＭｏＣｌ３もしくはＭｏＣｌ５）等を用いることができ、Ｒｕ含有原料としては２，４−ジメチルペンタジエニル（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）（Ｃ７Ｈ１１））等を用いることができ、Ｙ含有原料としてはトリスエチルシクロペンタジエニルイットリウム（Ｙ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）３）等を用いることができ、Ｌａ含有原料としてはトリスイソプロピルシクロペンタジエニルランタン（Ｌａ（ｉ−Ｃ３Ｈ７Ｃ５Ｈ４）３）等を用いることができ、Ｚｒ含有原料としてはテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ３（Ｃ２Ｈ５））４）等を用いることができ、Ｈｆ含有原料としてはテトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ３（Ｃ２Ｈ５））４）等を用いることができ、Ｎｉ含有原料としてはニッケルアミジナート（ＮｉＡＭＤ）、シクロペンタジエニルアリルニッケル（Ｃ５Ｈ5ＮｉＣ3Ｈ5）、メチルシクロペンタジエニルアリルニッケル（（ＣＨ３）Ｃ５Ｈ４ＮｉＣ3Ｈ5）、エチルシクロペンタジエニルアリルニッケル（（Ｃ２Ｈ５）Ｃ５Ｈ４ＮｉＣ3Ｈ5）、Ｎｉ（ＰＦ３）４等を用いることができ、Ｓｉ含有原料としてはテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）、ビスターシャルブチルアミノシラン（Ｈ２Ｓｉ（ＨＮＣ（ＣＨ３）２）２）等を用いることができる。
Ｔｉを含む金属炭化膜としては、ＴｉＣＮやＴｉＡｌＣ等を用いることができる。ＴｉＣＮの原料としては、例えば、ＴｉＣｌ４とＨｆ［Ｃ５Ｈ４（ＣＨ３）］２（ＣＨ３）２とＮＨ３とを用いることができる。また、ＴｉＡｌＣの原料としては、例えば、ＴｉＣｌ４とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、（ＣＨ３）３Ａｌ）を用いることができる。また、ＴｉＡｌＣの原料として、ＴｉＣｌ４とＴＭＡとプロピレン（Ｃ３Ｈ６）とを用いてもよい。また、Ｔｉを含む金属窒化膜としては、ＴｉＡｌＮ等を用いることができる。ＴｉＡｌＮの原料としては、例えば、ＴｉＣｌ４とＴＭＡとＮＨ３とを用いることができる。
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
１２１ コントローラ(制御部)
１５０ ヒータ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２７１ａ 気化器
２７２ａ ガスフィルタ
３００ ミストフィルタ
３１０、３４０ 端部プレート
３２０、３３０ プレート

Claims (14)

  1. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室に原料ガスを供給する処理ガス供給系と、
    前記処理室を排気する排気系と、
    を備え、
    前記処理ガス供給系は、
    液体原料等の原料が供給される気化器と、
    前記気化器の下流に配置されたミストフィルタと、を有し、
    前記ミストフィルタは、互いに異なる位置に、前記原料ガスの流路として複数の孔により形成される流路が各々配置される部分と、前記流路を通過した前記原料ガスの流れ方向に面する位置に設けられる複数の溝が配置される部分と、をそれぞれ有する少なくとも２種のプレートを組み合わせて構成される際、
    中心付近に前記溝が複数設けられ、外周側に前記孔が複数設けられる第１プレートと、外周側に前記溝が複数設けられ、中央付近に複数の前記孔が設けられる第２プレートと、が交互に配置され、
    前記第１プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第２プレートに設けられる前記溝に衝突させ、前記第２プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第１プレートに設けられる前記溝に衝突させるように構成される基板処理装置。
  2. 前記溝は、凹凸形状、V字形状、ノコギリ刃形状よりなる群から選択される請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記溝の深さと前記溝の幅の比は、０．５乃至２の範囲である請求項１記載の基板処理装置。
  4. 前記溝の開き角度は、６０°乃至１２０°の範囲である請求項１記載の基板処理装置。
  5. 前記第１プレートに設けられる前記溝は、前記第１プレートの中心から同心円状に等間隔で形成されている請求項１記載の基板処理装置。
  6. 前記第１プレートと前記第２プレートは、前記孔及び前記溝が形成されるプレート部と、前記プレート部の外周に設けられ前記孔及び前記溝が形成されない外周部とをそれぞれ有し、前記外周部の厚さは前記プレート部の厚さよりも大きく設定され、前記第１プレートと前記第２プレートの前記外周部同士が接することによって前記第１プレートと前記第２プレートの部間に空間が形成される請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 前記処理ガス供給系は、更に、前記ミストフィルタの下流に配置されたガスフィルタを有する請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 前記気化器、前記ミストフィルタ、前記ガスフィルタは、夫々分離して構成される請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記ミストフィルタは、前記第１プレートと前記第２プレートを加熱するヒータを備える請求項１に記載の基板処理装置。
  10. 前記第１プレートと前記第２プレートは金属から構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  11. 前記第１プレートと前記第２プレートは、前記流路を構成する孔及び前記溝を除いて同一あるいは実質的に同一形状に構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  12. 液体原料が供給される気化器と、
    前記気化器の下流に配置されたミストフィルタと、を有し、
    前記ミストフィルタは、互いに異なる位置に原料ガスの流路として複数の孔により形成される流路が各々配置される部分と、前記流路を通過した前記原料ガスの流れ方向に面する位置に設けられる複数の溝が配置される部分と、をそれぞれ有する少なくとも２種のプレートを組み合わせて構成される際、
    中心付近に前記溝が複数設けられ、外周側に前記孔が複数設けられる第１プレートと、外周側に前記溝が複数設けられ、中央付近に複数の前記孔が設けられる第２プレートと、が交互に配置され、
    前記第１プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第２プレートに設けられる前記溝に衝突させ、前記第２プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第１プレートに設けられる前記溝に衝突させるように構成される気化システム。
  13. 互いに異なる位置に原料ガスの流路として複数の孔により形成される流路が各々配置される部分と、前記流路を通過した前記原料ガスの流れ方向に面する位置に設けられる複数の溝が配置される部分と、をそれぞれ有する少なくとも２種のプレートを組み合わせて構成されるミストフィルタであって、
    中心付近に複数の前記溝が設けられ、外周側に複数の前記孔が設けられる第１プレートと、外周側に複数の前記溝が設けられ、中央付近に複数の前記孔が設けられる第２プレートが交互に配置され、前記第１プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第２プレートに設けられる前記溝に衝突させ、前記第２プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第１プレートに設けられる前記溝に衝突させるよう構成されるミストフィルタ。
  14. 処理室に基板を搬入する工程と、
    互いに異なる位置に原料ガスの流路として複数の孔により形成される流路が各々配置される部分と、前記流路を通過した前記原料ガスの流れ方向に面する位置に設けられる複数の溝が配置される部分と、をそれぞれ有する少なくとも２種のプレートを組み合わせて構成されるミストフィルタであって、中心付近に複数の前記溝が設けられ、外周側に複数の前記孔が設けられる第１プレートと、外周側に複数の前記溝が設けられ、中央付近に複数の前記孔が設けられる第２プレートが交互に配置され、前記第１プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第２プレートに設けられる前記溝に衝突させ、前記第２プレートの前記孔を通過した前記原料ガスを前記第１プレートに設けられる前記溝に衝突させるよう構成されるミストフィルタを介して前記原料ガスを前記処理室に供給して前記基板を処理する工程と、
    前記処理室から基板を搬出する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。



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