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TWI391994B - 汽化器及半導體處理系統 - Google Patents

汽化器及半導體處理系統 Download PDF

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Publication number
TWI391994B
TWI391994B TW095137145A TW95137145A TWI391994B TW I391994 B TWI391994 B TW I391994B TW 095137145 A TW095137145 A TW 095137145A TW 95137145 A TW95137145 A TW 95137145A TW I391994 B TWI391994 B TW I391994B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
vaporizer
container
width
lower block
Prior art date
Application number
TW095137145A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200725700A (en
Inventor
Tsuneyuki Okabe
Shigeyuki Okura
Kazuo Ujiie
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Soken Ind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Soken Ind filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of TW200725700A publication Critical patent/TW200725700A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI391994B publication Critical patent/TWI391994B/zh

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles

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Description

汽化器及半導體處理系統 發明領域
本發明係有關於一種用以從液體原料取得處理氣體之汽化器及半導體處理系統。在此，半導體處理係指藉於晶或LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)用之玻璃基板等被處理基板以預定圖案形成半導體層、絕緣層、導電層等，而於該被處理基板上製造半導體裝置或具有連接於半導體裝置之配線、電極等之構造物而執行之各種處理。
 發明背景
半導體製造處理之其中一種有於半導體晶圓W之表面形成預定之膜之成膜處理。此處理係使用減壓CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置來進行。此減壓CVD裝置將原料以氣體狀態供應，進行化學反應，以於晶圓表面堆積薄膜。在此種裝置中，有將液體原料汽化而得之氣體作為成膜氣體而導入至處理室內之情形。
使用將液體原料汽化而得之處理氣體之成膜處理之例有如下述者。即，使用將TEOS(Tetra ethoxy silane)汽化而得之處理氣體及氧(O2 )氣，形成SiO2 膜。使用將Si2 C1 6 汽化而得之處理氣體與氨(NH3 )氣，形成氮化矽(Si3 N4 )膜。
專利文獻1(日本專利公開公報平3－126872號(第3頁段落30、第1圖))揭示將液體原料汽化之汽化器之其中之一種類型。若為此汽化器，藉將霧狀液體原料供應給加熱至預定溫度之汽化室內而將之汽化。然而，在此汽化器中，在霧狀液體原料通過汽化室內之期間，未進行足夠之熱交換。因此，從連接於汽化室出口側之管排出之處理氣體含有許多霧。當將此處理氣體供應給諸如減壓CVD裝置等反應室內時，此霧附著於晶圓表面，而形成微粒。即，霧為晶圓之微粒產生之主要原因。
專利文獻2(日本專利公開公報平6－310444號(段落0123、第13圖))揭示另一種將液體原料汽化之汽化器。若為此汽化器時，於汽化室內內藏加熱器之複數汽化板相對於內壁面配置成直角，而阻礙液體原料之流路。霧狀液體原料藉撞擊已加熱之汽化板而汽化。然而，在此汽化器中，於汽化板之基端側(汽化器之壁面側)產生氣體之停滯區域(失效容體)。在此停滯區域中，霧狀液體原料不撞擊汽化板而堆積，其堆積物為霧之原因。因此，無法完全抑制霧之產生。
 發明概要
本發明之目的在於供應一種可以高效率將液體原料汽化之汽化器。本發明之另一目的在於供應一種處理效率高之半導體處理系統。
本發明之第1觀點為一種用以從液體原料取得處理氣體之汽化器，其包含有用以界定前述汽化器之處理空間之容器；具有使前述液體原料以霧狀朝下方噴出至前述容器內之吐出口之噴射器；位在前述吐出口下側且配設於前述容器內，且於與前述吐出口間界定前述霧狀液體原料之助流空間，於與前述容器之內側面界定接續於前述助流空間之環狀空間之下部塊體；分別配設於前述容器及前述下部塊體，用以將通過前述環狀空間之前述霧狀液體原料加熱，以生成前述處理氣體之第1及第2加熱器；及連接於前述容器，以從前述環狀空間將前述處理氣體導出之氣體導出路徑。
本發明第2觀點為一種半導體處理系統，其係包含有收納被處理基板之處理室；在前述處理室內支撐前述被處理基板之支撐構件；將前述處理室內之前述被處理基板加熱之加熱器、將前述處理室內排氣之排氣系統；將處理氣體供應給前述處理室，並具有用以從液體原料取得前述處理氣體之汽化器之氣體供應系統。前述汽化器具有用以界定前述汽化器之處理空間之容器；具有使前述液體原料以霧狀朝下方噴出至前述容器內之吐出口之噴射器；位在前述吐出口下側且配設於前述容器內，且於與前述吐出口間界定前述霧狀液體原料之助流空間，於與前述容器之內側面界定接續於前述助流空間之環狀空間之下部塊體；分別配設於前述容器及前述下部塊體，用以將通過前述環狀空間之前述霧狀液體原料加熱，以生成前述處理氣體之第1及第2加熱器；及連接於前述容器，以從前述環狀空間將前述處理氣體導出之氣體導出路徑。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本發明實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。
第2圖係顯示在第1圖之系統使用之汽化器之縱截面圖。
第3A圖係顯示第2圖所示之汽化器內部之縱截面圖。
第3B圖係顯示沿第3A圖之IIIB－IIIB線之橫截面圖。
第4圖係顯示本發明實施形態之成膜方法之流程圖。
第5圖係顯示以第2圖所示之汽化器進行之液體原料汽化之影像之截面圖。
第6A圖係顯示形成於第2圖所示之環狀空間之氣體之流速分佈者。
第6B圖係顯示比較例之環狀空間之氣體之流速分佈者。
第7圖係顯示第2圖所示之汽化器之變更例之橫斷平面圖。
第8圖係顯示第2圖所示之另一變更例之縱斷側面圖。
第9圖係顯示本發明另一實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構者。
第10圖係顯示第9圖所示之實施形態之變更例之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。
 較佳實施例之詳細說明
以下，參照圖式，說明本發明之實施形態。另，在以下之說明中，具有約略相同及結構之構成要件附上同一標號，而重複說明僅於必要時進行。
第1圖係顯示本發明實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。如第1圖所示，此系統包含有對諸如晶圓W之被處理基板進行預定之成膜處理(於晶圓W上形成預定之薄膜)之成膜處理部100。於成膜處理部100連接用以供應預定之處理氣體之氣體供應系統200。
成膜處理部100具有作為反應室(處理室)之直式反應管110之間歇式減壓CVD裝置。在反應管110內搭載有多數片晶圓W之晶舟120可搬入搬出。晶圓W藉設置於反應管110外側之加熱器130加熱。反應管110內藉由作為真空排氣機構之真空泵150維持在預定之真空度。從後述之處理氣體供應線路供應預定之處理氣體至反應管110。
氣體供應系統200具有貯存槽1、汽化器2及連接於該等之配管系統。貯存槽1貯存諸如TEMAH(Tetrakis(N－ethyl－N－methylamino)或HTB(hafnium tetra－t－butoxide)等在85℃之蒸氣壓為0.55Pa以下之低氣壓液體原料之鉿系材料。汽化器2將從貯存槽1供應之液體原料汽化，以生成處理氣體。
具體而言，貯存槽1藉由供應線路(液體原料供應路徑)51而連接於汽化器2。供應線路51之貯存槽1側之端部配設成與貯存槽1內之液體原料接觸。在供應線路51從上流側(貯存槽1側)依序設置第1閥V1、液體質量流量計M、第2閥V2。
於貯存槽1連接設有閥Va之氣體供應線路21。氣體供應線路21之一端側配設成位於貯存槽1之液體原料液面之上方側。氣體供應線路21之另一端側與諸如N2 之加壓氣體之供應源22連接。當從貯存槽1將液體原料供應給汽化器2時，將諸如1.0k/cm2左右之N2 氣體供應至貯存槽1內。藉此，將液體原料加壓，藉此加壓，可從貯存槽1將液體原料以預定流量壓送壓汽化器2。在此，加壓氣體除了N2 氣體外，可使用氦(He)氣或氬(Ar)氣等惰性氣體。
於汽化器2藉由氣體供應線路23連接將諸如N2 氣體之作為沖洗氣體或霧化用氣體使用之輔助氣體之供應源24。在氣體供應線路23從氣體供應源24依序設置第1質量流量控制器M1、閥Vb。藉此，作為輔助氣體之N2 氣體可以預定流量供應給汽化器2。在此，輔助氣體除了N2 氣體外，可使用He氣體或氬氣等惰性氣體。
第2圖係顯示在第1圖之系統使用之汽化器之縱截面圖。第3A圖係顯示第2圖所示之汽化器內部之縱截面圖。第3B圖係顯示沿第3A圖之IIIB－IIIB線之橫截面圖。汽化器2為界定汽化器之處理空間而包含有作為器本體之氣密圓筒形容器40、覆蓋容器40外周面之四角形狀之蓋41。容器40以內徑30~40mm、長度250mm之不鏽鋼製圓筒狀體構成。於容器40之上端部之中心軸上配設連接於供應線路51之噴射器30。噴射器30為具有內管及外管之雙重管構造之噴霧式噴射器構成。由此內管供應從供應線路51輸送之液體原料，從外管供應從供應線路23輸送作為霧化用氣體之氮氣。從噴射器30前端之吐出口30a(孔徑0.1mm)液體原料霧化(作為霧)而供應至容器40內。
如第3A圖所示，於容器40之底部配置較該容器40小徑之圓筒狀下部塊體31。於下部塊體31之上方側形成具有可使霧狀液體原料更均一霧化之距離L、例如20~200mm左右之助流空間G。下部塊體31係使其中心相對噴射器30之中心往一側偏移約1~4mm之距離R而配置。於此側，如後述於容器40下端部之側面形成從汽化器2取出處理氣體之取出埠32。藉此結構，於容器40之內周面與下部塊31間形成環狀空間F。如第3B圖所示，環狀空間F之寬度為(在汽化器2之平面圖觀看時之寬度)取出口32側之寬度D1較其相反側之寬度D2小。在此，環狀空間F之寬度比D2/D1以3~1為佳，更佳為2~1.5。
如第3A圖、第3B圖所示，於蓋41之內部由沿容器40之長度方向延伸之複數個電阻發熱體構成之加熱器48配設成包圍容器40。在本實施形態中，加熱器40於靠近取出口32側之位置配設2個，於靠近取出口32之相反側之位置配設2個。該等加熱器48分別連接於電力供給部49。加熱器48可以1個共通之溫度控制器控制加熱。除此之外，加熱器48可令取出口32側之2個為1組，取出口32之相反側之2個為1組1，各組獨立控制加熱。除此之外，加熱器48可4個獨立控制加熱。
於容器40之下端部側面形成用以取出將液體原料汽化而得之處理氣體之取出埠。又，於容器40之底面形成用以將未汽化之液體原料排出之排洩口34。如第3B圖所示，排洩口34形成於從取出口32反側之容器40壁面與下塊塊體31間相對之容器40底面。於排洩口34連接排出線路42。於排出線路42之容器40底部附近配設霧排出用閥Vm。當閥Vm關閉時，霧積存於該排洩口34附近，此便形成霧積存部。於排出線路42之另一端側連接用以將霧吸引後排出之排出泵44，以排出線路42與排出路線44構成吸引路徑。
如第3A圖、第3B圖所示，由沿下部塊體31長度方向延伸之複數個電阻發熱體構成之加熱器33於下部塊體31內部於圓周方向間隔配設。在本實施形態中，加熱器33於靠近取出口32之位置配設2個，於靠近取出口32之相反側之位置配設2個。該等加熱器33分別連接於電力供給部49。加熱器33以1個共通之溫度控制器控制加熱。除此之外，加熱器33可令取出口32側之2個為1組，取出口32之相反側之2個為1組1，各組獨立控制加熱。除此之外，加熱器33可4個獨立控制加熱。
又，於汽化器2連接用以將洗浄液供應給容器40之供應部6。供應部6具有用以貯存洗浄液之洗浄液槽62，其藉由具有閥Vc之供應線路61連接於容器40之上部。在此，洗淨液係使用用以溶解液體原料或液體原料之固化物之溶劑，例如乙醇或己酸等之醇系藥液。從洗浄液槽62藉由供應線路61供應至容器40內之洗浄液藉開啟閥Vm而藉由排出線路42排出。
汽化器2藉由具有後述第3閥V3之供應線路(處理氣體線路)53連接於成膜處理部100之反應管110。為將處理氣體以防止再液化之狀態引導至成膜處理部100，而將第3閥V3至成膜處理部100之距離設定為短至50~100cm左右。實際上，供應線路53之第3閥V之上流側相當短，於汽化器2之出口連結第3閥V3。若不如此進行，則第3閥V3之上流側形成空區，霧積存於該區域。進一步，於供應線路53藉由在閥V3之下流側且具有閥Vf、主控制器M2之供應線路55連接氮氣供應源25。
於氣體供應系統200可配設具有一端側連接於供應線路61，另一端側連接於氣體供應線路23之閥Vb與汽化器2間且具有閥Vd之分歧線路63。又，於氣體供應系統200可配設具有一端側在第1閥V1與液體質量流量計M間，且連接於供應線路51，另一端側連接於排出線路42之閥Vm之下流側且具有閥Ve之分歧線路54。
第4圖係顯示本發明實施形態之成膜方法之流程圖。在此方法中，為先進行成膜處理(步驟S1)，而開啟閥Vm、Vb、、Vc、Vd、Ve，關閉閥V1、V2、V3、Va(步驟S1)。
即，氣體供應系統200中，藉由氣體供應線路21將為加壓氣體之N2 氣體供應至貯存槽1內。藉此加壓氣體，將貯存槽11內之低蒸氣壓之液體原料、例如鉿系材料藉由供應線路51以藉液體調整流量之狀態壓送至汽化器2。此時，流過供應線路51內之液體原料溫度藉配設於供應線路5周圍之加熱器(圖中未示)設定為40℃左右。
在此，在成膜處理部100中，由於反應管110內真空排氣至預定之真空度，故氣體供應系統200之流體藉開啟設置於供應線路之各閥，而流至下流側。如此進行，於汽化器2導入5sccm之流量之鉿系材料。此外，此時，開放取出口32之閥V3，另一方面，為封閉排洩口34之閥Vm，而於容器40內形成從垂直方向彎曲至水平方向之流體流路，第5圖係顯示以第2圖所示之汽化器進行之液體原料汽化之影像之截面圖。在汽化器2中，藉加熱器33、48，將容器40之內部加熱至80℃。於此從噴射器30向下方吐出已霧化(呈細微之粒子)之液體原料。此霧狀液體原料一面於為容器40之上部側區域之助流空間G內擴展呈圓錐狀，一面更均一霧化，同時一部份藉加熱而汽化。然後，含有霧與蒸氣之圓錐狀霧狀液體原料流撞擊下部塊體31。此時，藉下部塊體31相對地進入霧狀液體原料流中央，此流擴展，而流入在容器40之內周面與下部塊體31間形成之環狀空間F。
第6A圖係顯示形成於第2圖所示之環狀空間之氣體之流速分佈者。如上述，環狀空間F設定為其取出口32側之寬度D1小於其相反側之寬度D2。因此，即使於藉由供應線路53之吸引而於取出口32產生負壓，如第6A圖所示，在環狀空間F中，取出口32側與其相反側之壓力差小，而環狀空間F內之壓力約均一。因此，在助流空間G已一部份汽化之霧狀液體原料一面均等地在環狀空間F流動，一面加熱。藉此，霧狀液體原料可有效率地汽化，而生成處理氣體。
在環狀空間F內朝下流動之處理氣體因取出口32之吸引而轉換方向為水平方向，可從取出口32流至供應線路53。然而，處理氣體中所含之霧由於重量大，故因慣性力而無法轉換方向，而逕自於下方流動。結果，霧從處理氣體分離，而撞擊容器40之底部。當霧積存於容器40底面時，該等便相互附著，而形成液相，往排洩口34流動(閥Vm封閉)。由於排洩口34位於較取出埠32低之位置，故不致流入至取出口32。
第6B圖係顯示比較例之環狀空間之氣體之流速分佈者。在此比較例中，下部塊體31配置於容器30之中心。此時，因取出口32之吸引，如第6B圖所示，在環狀空間F中，取出口32側與其相反側之壓力差增大，而使環狀空間F內之壓力不均一。此時，霧狀液體原料無法均等地於環狀空間內流動，而使汽化效率降低。本發明為亦包含此情形者，而如第6A圖所示，宜使下部區塊31偏移至取出口32側。
如此進行，處理氣體藉由供應線路53輸送至成膜處理部100。此時，通過供應線路53內之處理氣體溫度藉配設於該供應線路53周圍之加熱器(圖中未示)，設定為80℃左右。
另一方面，在成膜處理部100中，預先將預定片數之晶圓W搭載於晶舟120後，搬入維持在預定溫度之反應管110內，將反應管內排真空至預定真空度。然後，使反應管110內穩定至預定溫度、預定壓力後，從供應線路53將鉿系材料汽化而得之處理氣體與氧氣(圖中未示)供應至反應管110內。藉此，進行於晶圓W上形成氧化膜之成膜處理。
如此進行，結束成膜處理後，進行汽化器2之沖洗處理(步驟S2)。在此，關閉閥V1、V2、V3、Va、Vc、Vd、Ve，開啟閥Vb、Vm，使排氣泵44作動。藉此，從氣體供應源24將N2 氣體以藉質量流量控制器M1控制流量之狀態而藉由氣體供應線路23供應至汽化器2，藉由排出線路42將之排出。
如此，使N2 氣體於汽化器2內沖洗，可完全去除殘留於汽化器2內之液體原料。藉此，可提高處理之再現性，同時，可更抑制微粒之產生。此沖洗處理於每次進行成膜處理部100之成膜處理時進行亦可，於每當進行成膜處理預定次數時進行亦可。
當結束成膜處理後，亦可進行供應線路53之第3閥V3下流側之沖洗處理。在此處理中，開啟閥V1，同時，藉真空泵150將反應管100排氣。又，藉由供應線路55從氮氣供應源25將以質量流量控制器M2控制流量之氮化供應給供應線路53之第3閥V3之下流側。藉此，可將附著於供應線路53內壁面之處理氣體之殘留物或處理氣體已變質之固體成份等之附著物擠壓至成膜處理部100側，將之去除。此沖洗處理可於每次進行成膜處理部100之成膜處理時進行，亦可於每當進行成膜處理預定次數時，定期進行。
如此進行，汽化器2藉N2 氣體沖洗後，判斷是否為進行以洗浄液進行之汽化器2之洗浄的時間(步驟S3)。若非進行洗浄之時間時，便返回至步驟S1。若為進行洗浄之時間時，便前進至步驟S4。在此，汽化器2之洗浄於進行成膜處理部100之成膜處理預定次數後，定期地進行。
在以洗浄液進行之汽化器2之洗浄中，關閉閥V1、V2、V3、Va、Vb、Vd、Ve，開啟閥Vc、Vm，使排氣泵44運作。藉此，積存於容器40之霧等藉由排出線42排出至裝置外部，另一方面，從供應線路61將洗浄液供應給汽化器2。在此，由於洗浄液為將液體原料或液體原之固化物溶解之溶劑，故藉此，洗掉附著於汽化器2之容器40內壁之霧。又，假設霧再液化，一部份變質為固體成份者，亦可藉洗浄液將之溶解而去除。
進一步，在洗浄處理中，亦可開啟閥V2、Vd、Ve，使排氣泵44作動。藉此，使洗浄液從分歧線路63流至液體質量流量計M、供應線路51、分歧線路54、排出線路42，而去除附著於該等內壁之液體原料或液體原料之固化成份等附著物。
在此種汽化器2中，從噴射器30朝向下方吐出之霧狀液體原料於助流空間G更均一地霧化，同時一部份藉加熱而汽化。之後，霧狀液體原料因下部塊體31擴展而於環狀空間F流動，一面進行充份之熱交換而加熱。在環狀空間F中，由於不產生氣體之停滯區域(失效容體)，故霧狀液體原料可以高汽化效率確實地汽化。藉此，由於可將已極力抑制霧混入之處理氣體(液體原料之蒸氣)供應給成膜處理部100，故可抑制晶圓之微粒之附著。又，在成膜處理部進行水蒸氣處理時，可抑制晶圓之水滴造成之所謂水痕之產生等。
又，每當進行成膜處理時，或每進行預定次數之成膜處理時，藉使氣體藉由氣體供應線路23流至汽化器2，可去除殘存於其內部之液體原料。因此，進行下批之處理時，汽化器2之內部平常呈附著物不存在而乾燥之狀態，而可使處理之再現性提高。此時，藉與至成膜處理部100之供應路徑不同之系統之供應路徑將沖洗氣體供應至汽化器2內。因此，要沖洗之區域為該汽化器2縮小等，而可有效率地進行此沖洗，而可在短時間完全去除此區域內之附著物。又，閥V3與成膜處理部100間之供應線路53之空間小，故藉成膜處理部100之真空泵150之排氣可有效率地排出此空間內之附著物。
又，當在預定時間從汽化器2以吸引排出霧後，將汽化器2洗浄。因而，霧排出後，亦可去除附著於容器內或霧積存部附近區域之霧或霧已變質之附著物。因此，進行下批之處理時，由於汽化器2內部呈附著物不存在之狀態，故可抑制微粒之產生，同時，可使處理之再現性提高。
第7圖係顯示第2圖所示之汽化器之變更例之橫斷平面圖。在第2圖所示之構造中，下部塊體31之中心相對噴射器30之中心偏移至取出口32側距離R而配置。藉此，環狀空間F設定為取出埠口32側之寬度D1較其相反側之寬度D2小。相對於此，在第8圖所示之變更例中，下部塊體之中心配置於噴射器30之中心，另一方面，容器40之側壁形成從下部塊體31之頂部7彎曲。藉此，環狀空間F設定為取出口32側之寬度D1較其相反側之寬度D2小。此種結構亦可獲得與上述相同之作用效果。
在本發明中，低蒸氣壓液體原料除了鉿系材料或HEAD外，可使用140℃之蒸氣壓為40Pa以下之Ta(OC2 H5 )、120℃之蒸氣壓為40Pa以下之TDEAH(HF[N(C2H5)]4)等。又，本發明可適用於使用將HEAD汽化而得之處理氣體與NH3 氣體，形成氮化矽膜之處理、使用將Ta(OC2 H5 )汽化而得之處理氣體與O3 氣體，形成Ta2 O5 膜之處理。又，成膜處理部除了間歇式之減壓CVD裝置外，亦可使用枚葉式成膜裝置。
第9圖係顯示本發明另一實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構者。在此實施形態例中，氣體供應系統300構造成將不同之複數處理氣體供應給成膜處理部100之反應管110。因此，氣體供應系統300具有分別貯存不同之複數液體原料之複數貯存槽及用以從複數液體原料分別取得不同之複數處理氣體之複數汽化器。
具體而言，成膜處理部100構造成於搭載於反應管110內之晶舟120之晶圓W表面形成含有諸如鋇(Ba)、鍶(Sr)及鈦(Ti)等高介電率材料之金屬氧化膜。因此，氣體供應系統300具有貯存分別將鈦(Ti)、鍶(Sr)、鋇(Ba)之各有機物質(金屬有機物質)溶解於四氫呋喃(THF)溶液而成之液體原料之貯存槽70、71、72。貯存槽70、71、72分別連接於專用之汽化器2。安裝於該等之汽化器2之取出口32的氣體供應線路53在成膜處理部100之前側結合為一管，此管連接於成膜處理部100。將各貯存槽70、71、72內之液體原料壓送之加壓氣體在此例中使用氦(He)氣體。
第9圖所示之半導體處理系統以以下之態樣執行成膜方法。即，藉由氣體供應線路21將作為加壓氣體之He氣體供應至貯存槽70、71、72內，而將液體原料壓送至各汽化器2。在各汽化器2中，該等鈦系材料、鍶系材料及鋇系材料汽化而生成各處理氣體。該等處理氣體藉由氣體供應線路53供應至成膜處理部100之反應管110。進一步，氧氣(圖中未示)亦供應至反應管110。此時，反應管110內設定在預定溫度及預定壓力。藉此，在反應管110內，於保持於晶舟120之晶圓W表面形成BST(鈦酸鍶鋇)氧化膜。
在此，在供應鈦系材料之汽化器2中，藉加熱器33、48將容器40之內部溫度設定為最適合將鈦系材料汽化之溫度，例如200℃。在供應鍶系材料之汽化器2中，藉加熱器33、48將容器40之內部溫度設定為最適合將鍶系材料汽化之溫度，例如300℃。在供應鋇系材料之汽化器2中，藉加熱器33、48將容器40之內部溫度設定為最適合將鋇系材料汽化之溫度，例如300℃。如此，藉將各汽化器2之容器40之內部溫度設定為最適合將對應之液體原料汽化之溫度，可同時將蒸氣壓或熱分解溫度不同之複數液體原料汽化。
又，於氣體供應系統300配設用以貯存將汽化器2及供應線路51洗淨之四氫呋喃(THF)溶液。於貯存槽73連接設有液體質量流量計M4之洗浄液供應線路83。供應線路83具有在液體質量流量計M之下流側且分別連接於汽化器2側之供應線路51之分歧線路。又，供應線路83具有在液體質量流量計M之上流側分別連接於供應線路51之分歧線路。於來自供應線路83之該等分歧線路配設有閥V7、V8。於貯存槽73藉由閥V9連接上述之氣體供應線路21。
在第9圖所示之半導體處理系統中，執行洗浄處理時，藉由氣體供應線路21將作為加壓氣體之He氣體供應至貯存槽73內。藉此，將貯存槽73內之四氫呋喃(THF)溶液壓送至汽化器2及供應線路51，將該等內部洗浄。
如上述，在此實施形態中，就複數之液體原料分別準備汽化器，在此例中就鋇、鍶、鈦分別準備汽化器2，在各汽化器2中，將容器40之內部溫度設定為最適合各液體原料汽化之溫度。因此，可將蒸氣壓或熱分解溫度不同之複數液體原料同時汽化，而可從各汽化器2將處理氣體同時導入至成膜處理部100之反應管110內。
與此結構相反，若對各液體原料將汽化器2共通化時，為分別決定適合將各液體原料汽化之溫度範圍，而必須在該等重疊之溫度範圍控制加熱。此時，不易控制溫度，且液體原料熱分解，蒸氣壓低，有液狀物附著於汽化器2內之虞。因而，宜如第9圖所示，為就液體原料配設汽化器2之結構。
第10圖係顯示第9圖所示之實施形態之變更例之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。在此變更例中，分別安裝於各汽化器2之取出口32之複數氣體供應線路53直接連接於成膜處理部100之反應管110。即，不同之處理氣體不事先混合而分別供應至各反應管110內。此結構適合間歇地將處理氣體分別導入反應管110內之情形。其他之結構與第9圖所示者相同。
1．．．貯存槽
34．．．排洩口
2．．．汽化器
40．．．容器
6．．．供應部
41．．．蓋
7．．．頂部
42．．．排出線路
21．．．氣體供應線路
44．．．排出泵
22．．供應源
48．．．加熱器
23．．．氣體供應線路
49．．．電力供應部
24．．．供應源
51．．．供應線路
25．．．氮氣供應源
53．．．供應線路
30．．．噴射器
54．．．分歧線路
30a．．．吐出口
61．．．供應線路
31．．．下部塊體
62．．．洗浄液槽
32．．．取出口
63．．．分歧線路
33．．．加熱器
70．．．貯存槽
71．．．貯存槽
V8．．．閥
72．．．貯存槽
V9．．．閥
73．．．貯存槽
Va．．．閥
83．．．供應線路
Vb．．．閥
100．．．成膜處理部
Vc．．．閥
200．．．氣體供應系統
Vd．．．閥
110．．．反應管
Ve．．．閥
120．．．晶舟
Vf．．．閥
130．．．加熱器
Vm．．．閥
150．．．真空泵
F．．．環狀空間
W．．．晶圓
G．．．助流空間
V1．．．第1閥
M．．．液體質量流量計
V2．．．第2閥
M1．．．第1質量流量控制器
V3．．．第3閥
M2．．．質量流量控制器
V7．．．閥
第1圖係顯示本發明實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。
第2圖係顯示在第1圖之系統使用之汽化器之縱截面圖。
第3A圖係顯示第2圖所示之汽化器內部之縱截面圖。
第3B圖係顯示沿第3A圖之IIIB－IIIB線之橫截面圖。
第4圖係顯示本發明實施形態之成膜方法之流程圖。
第5圖係顯示以第2圖所示之汽化器進行之液體原料汽化之影像之截面圖。
第6A圖係顯示形成於第2圖所示之環狀空間之氣體之流速分佈者。
第6B圖係顯示比較例之環狀空間之氣體之流速分佈者。
第7圖係顯示第2圖所示之汽化器之變更例之橫斷平面圖。
第8圖係顯示第2圖所示之另一變更例之縱斷側面圖。
第9圖係顯示本發明另一實施形態之半導體處理系統(成膜系統)之結構者。
第10圖係顯示第9圖所示之實施形態之變更例之半導體處理系統(成膜系統)之結構圖。
1．．．貯存槽
2．．．汽化器
30．．．噴射器
30a．．．吐出口
31．．．下部塊體
33．．．加熱器
34．．．排洩口
40．．．容器
41．．．蓋
42．．．排出線路
44．．．排出泵
48．．．加熱器
49．．．電力供應部
51．．．供應線路
53．．．供應線路
61．．．供應線路
62．．．洗浄液槽
F．．．環狀空間
G．．．助流空間
V2．．．第2閥
Vc．．．閥
Vm．．．閥

Claims (20)

  1. 一種汽化器，係用以從液體原料取得處理氣體者，包含有：容器，係用以界定前述汽化器之處理空間者；噴射器，係具有使前述液體原料以霧狀朝下方噴出至前述容器內之吐出口者；下部塊體，係位在前述吐出口之下側且配設於前述容器內之底部上，且於前述吐出口與前述下部塊體間界定前述霧狀液體原料之助流空間，並且於前述下部塊體與前述下部塊體之周圍的前述容器之內側面間界定接續於前述助流空間之環狀空間者；第1及第2加熱器，係分別配設於前述容器及前述下部塊體，用以將通過前述環狀空間之前述霧狀液體原料加熱，以生成前述處理氣體者；及氣體導出路徑，係連接於前述容器，以從前述環狀空間將前述處理氣體導出者，前述氣體導出路徑係構造成從前述環狀空間將前述處理氣體朝橫方向導出，前述下部塊體係橫截面形狀為圓形或多角形之柱，前述環狀空間係設定為連接於前述氣體導出路徑之第1側的第1寬度較其相反側之第2側的第2寬度小，且前述第2寬度對前述第1寬度之比在3~1.5之範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之汽化器，更包含有：排出路徑，係較前述氣體導出路徑靠近下側且連接 於前述容器，以排出排水者。
  3. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中於前述排出路徑配設有閥，且在封鎖前述閥之狀態下，前述排出路徑具有作為霧積存部之功能。
  4. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中前述第2寬度對前述第1寬度之前述比設定為2~1.5之範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中前述下部塊體之中心較前述吐出口之中心朝前述氣體導出路徑側偏移，藉此設定前述第2寬度對前述第1寬度之前述比。
  6. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中前述噴射器具有由內管及外管構成之雙重管構造，且從前述內管供應前述液體原料，並從前述外管供應霧化用氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項之汽化器，該汽化器更包含有連接於前述容器，以將沖洗氣體供應至前述處理空間內之沖洗氣體供應路徑。
  8. 如申請專利範圍第1項之汽化器，更包含有連接於前述容器，以將洗浄液供應給前述處理空間內之洗浄液供應路徑。
  9. 一種半導體處理系統，包含有：處理室，係收納被處理基板者；支撐構件，係在前述處理室內支撐前述被處理基板者；加熱器，係將前述處理室內之前述被處理基板加熱者；排氣系統，係將前述處理室內排氣者；及氣體供應系統，係將處理氣體供應給前述處理室， 並具有用以從液體原料取得前述處理氣體之汽化器者，而前述汽化器具有：容器，係用以界定前述汽化器之處理空間者；噴射器，係具有使前述液體原料以霧狀朝下方噴出至前述容器內之吐出口者；下部塊體，係位在前述吐出口下側且配設於前述容器內之底面上，且於前述吐出口與前述下部塊體間界定前述霧狀液體原料之助流空間，並且於前述下部塊體與前述下部塊體之周圍的前述容器之內側面間界定接續於前述助流空間之環狀空間者；第1及第2加熱器，係分別配設於前述容器及前述下部塊體，用以將通過前述環狀空間之前述霧狀液體原料加熱，以生成前述處理氣體者；及氣體導出路徑，係連接於前述容器，以從前述環狀空間將前述處理氣體導出者，前述氣體導出路徑係構造成從前述環狀空間將前述處理氣體朝橫方向導出，前述下部塊體係橫截面形狀為圓形或多角形之柱，前述環狀空間係設定為連接於前述氣體導出路徑之第1側的第1寬度較其相反側之第2側的第2寬度小，且前述第2寬度對前述第1寬度之比在3~1.5之範圍。
  10. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中該汽化器更包含有：排出路徑，係較前述氣體導出路徑靠近下側且連接於前述容器，以排出排水者。
  11. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述下部塊體之中心較前述吐出口中心朝前述氣體導出路徑側偏移，藉此設定前述第2寬度對前述第1寬度之前述比。
  12. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述氣體供應系統更具有：貯存槽，係藉由液體原料供應路徑連接於前述汽化器，以貯存前述液體原料者；及氣體供應部，係將加壓氣體供應給前述貯存槽，以將前述液體原料經由前述液體原料供應路徑而從前述貯存槽壓送至前述汽化器者。
  13. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述氣體供應系統構造成可將不同之複數處理氣體供應至前述處理室內，且前述氣體供應系統具有從不同之複數液體原料取得前述不同之複數處理氣體之複數汽化器。
  14. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述氣體供應系統構造成可供應用以藉CVD於前述被處理基板上形成薄膜之氣體作為前述處理氣體。
  15. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中前述下部塊體之中心係與前述吐出口之中心整合，且前述容器之側壁從前述下部塊體之頂部彎曲，藉此設定前述第2寬度對前述第1寬度之前述比。
  16. 如申請專利範圍第3項之汽化器，其中前述排出路徑係在前述第2側於前述容器之前述底部開口。
  17. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述下部塊體之中心係與前述吐出口之中心整合，且前述容器之側壁從前述下部塊體之頂部彎曲，藉此設定前述第2寬度對前述第1寬度之前述比。
  18. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述第2寬度對前述第1寬度之前述比設定為2~1.5之範圍。
  19. 如申請專利範圍第9項之半導體處理系統，其中前述排出路徑配設有閥，且在封鎖前述閥之狀態下，前述排出路徑具有作為霧積存部之功能。
  20. 如申請專利範圍第19項之半導體處理系統，其中前述排出路徑係在前述第2側於前述容器之前述底部開口。
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