氣體供給機(jī)構(gòu)和氣體供給方法以及使用其的成膜裝置和成膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在如原子層堆疊(Atomic Layer Deposit1n ;ALD)法等、向腔室間斷地供給原料氣體的用途中所使用的氣體供給機(jī)構(gòu)和氣體供給方法以及使用其的成膜裝置和成膜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，半導(dǎo)體設(shè)備的微細(xì)化發(fā)展，在成膜工序中，成膜溫度低、階梯覆蓋率良好的ALD法備受注目。
[0003]利用ALD法進(jìn)行成膜時，向收納有作為被處理體的半導(dǎo)體晶片(以下，簡單記為晶片)的腔室中交替供給多種原料氣體。該氣體供給時，在作為成膜原料使用蒸氣壓低的液體原料、固體原料時，已知有用載氣將收納于容器內(nèi)的原料進(jìn)行鼓泡而向腔室供給的方法。另外，還已知有通過氣化器使液體原料氣化，利用載氣向腔室供給的方法(例如記載于專利文獻(xiàn)I的【背景技術(shù)】)。另外，專利文獻(xiàn)I中公開了如下技術(shù):使液體原料在容器內(nèi)蒸發(fā)，用自動壓力調(diào)整器將原料氣體的供給壓控制為所期望的壓力，并且向腔室供給設(shè)定流量的原料氣體，由此不使用載氣而供給所期望的流量。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2013 - 19003號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]因此，ALD法時，需要在短時間內(nèi)打開.關(guān)閉原料氣體并且以大流量供給原料氣體。但是，以上述方式供給低蒸氣壓的液體原料、固體原料時，存在以下的問題。
[0009]S卩，在用載氣進(jìn)行鼓泡來供給原料氣體的方式時，以往，以開關(guān)閥開.關(guān)從用于鼓泡的容器送出的原料氣體，但是，難以以短時間的開.關(guān)供給大流量的原料氣體。另外，在不使用載氣而用自動壓力控制器控制原料氣體的供給壓時，也難以短時間的開.關(guān)供給大流量的原料氣體。另外，在利用載氣供給通過氣化器氣化的原料氣體的方式時，氣化器的后段側(cè)的二次壓力高時，無法將原料氣化，因此，通過交替開.關(guān)設(shè)置于向腔室導(dǎo)入原料氣體的氣體供給配管的開關(guān)閥和設(shè)置于從氣化器在排氣線路形成旁路的旁路配管的開關(guān)閥，開?關(guān)原料氣體，但是由于此時也帶來氣化器內(nèi)的壓力變動，因此無法將壓力提高至最大限的氣化分壓，氣體供給量自然存在限界。另外，不向腔室內(nèi)供給原料氣體期間，原料氣體被廢棄，浪費原料。
[0010]本發(fā)明是鑒于這樣的事實而完成的發(fā)明，其課題在于:提供在由液體原料或固體原料生成原料氣體并向腔室內(nèi)供給時，能夠以短時間供給大流量的原料氣體，并且避免原料的浪費的氣體供給機(jī)構(gòu)和氣體供給方法以及使用其的成膜裝置和成膜方法。
[0011]用于解決課題的方法
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的第一觀點在于提供一種氣體供給機(jī)構(gòu)，其將由固體狀或液體狀的原料得到的原料氣體供給對被處理體進(jìn)行成膜處理的腔室，該氣體供給機(jī)構(gòu)的特征在于，具備:原料容器，其收納固體狀或液體狀的原料；加熱器，其在上述原料容器中將上述原料加熱使其升華或氣化；載氣供給配管，其向上述原料容器內(nèi)供給載氣；流量控制器，其對上述載氣供給配管中的載氣的流量進(jìn)行控制；原料氣體供給配管，其將在上述原料容器內(nèi)升華或氣化而生成的原料氣體與上述載氣一起供給上述腔室；原料氣體供給.切斷閥，其設(shè)置于上述原料氣體供給配管的上述腔室附近，用于在成膜處理時向上述腔室供給和切斷上述原料氣體而進(jìn)行開關(guān)；和氣體供給控制器，進(jìn)行控制使得:控制上述流量控制器的上述載氣的流量，并且在關(guān)閉上述原料氣體供給?切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0013]上述本發(fā)明的第一觀點中可以構(gòu)成為，上述氣體供給控制器進(jìn)行控制使得:將上述載氣控制為規(guī)定流量，并且經(jīng)過與該流量對應(yīng)的規(guī)定時間之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。另外，可以構(gòu)成為還具備設(shè)置于上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力計。上述氣體供給控制器可以進(jìn)行控制使得:監(jiān)測上述壓力計的檢測值，在該檢測值超過設(shè)定值時，停止上述載氣的供給。另外，上述氣體供給控制器可以求出上述壓力計的檢測值與預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0014]另外，可以構(gòu)成為，上述氣體供給控制器進(jìn)行控制使得:在關(guān)閉上述原料氣體供給?切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，開關(guān)上述原料氣體供給.切斷閥，間斷地供給上述原料氣體。
[0015]另外，可以構(gòu)成為，上述原料氣體供給配管插入上述原料容器，該氣體供給機(jī)構(gòu)還具備:覆蓋上述原料氣體供給配管的上述原料容器內(nèi)的前端部分的捕集機(jī)構(gòu)；和加熱上述捕集機(jī)構(gòu)的加熱器。
[0016]本發(fā)明的第二觀點在于提供一種氣體供給方法，將固體狀或液體狀的原料收納于原料容器內(nèi)，在上述原料容器中將上述原料加熱使其升華或氣化，經(jīng)由載氣供給配管向上述原料容器內(nèi)供給載氣，將在上述原料容器內(nèi)升華或氣化而生成的原料氣體與上述載氣一起經(jīng)由原料氣體供給配管供給對被處理體進(jìn)行成膜處理的腔室，該氣體供給方法的特征在于:在上述原料氣體供給配管的上述腔室附近，設(shè)置用于在成膜處理時向上述腔室供給和切斷上述原料氣體而進(jìn)行開關(guān)的原料氣體供給?切斷閥，控制上述載氣的流量，并且在關(guān)閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0017]上述本發(fā)明的第二觀點中可以構(gòu)成為，以規(guī)定流量流通上述載氣，經(jīng)過與該流量對應(yīng)的規(guī)定時間之后，打開上述原料氣體供給?切斷閥。另外，可以檢測上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力，在該檢測值超過設(shè)定值時，停止上述載氣的供給。另外，也可以檢測上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力，求出利用其檢測值與預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0018]另外，可以在關(guān)閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，開關(guān)上述原料氣體供給.切斷閥，間斷地供給上述原料氣體。
[0019]本發(fā)明的第三觀點在于提供一種成膜裝置，交替供給由固體狀或液體狀的原料生成的作為原料氣體的第一氣體和作為還原氣體的第二氣體，通過使第一氣體和第二氣體反應(yīng)的原子層堆疊法在被處理體上形成規(guī)定的膜，該成膜裝置的特征在于，具備:收納被處理體的腔室；向上述腔室內(nèi)供給作為原料氣體的上述第一氣體的第一氣體供給機(jī)構(gòu)；向上述腔室內(nèi)供給作為還原氣體的上述第二氣體的第二氣體供給機(jī)構(gòu)；對上述腔室進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)；和進(jìn)行控制使得上述第一氣體供給機(jī)構(gòu)和上述第二氣體供給機(jī)構(gòu)交替供給上述第一氣體和上述第二氣體的控制部，上述第一氣體供給機(jī)構(gòu)具有:原料容器，其收納固體狀或液體狀的原料；加熱器，其在上述原料容器中將上述原料加熱使其升華或氣化；載氣供給配管，其向上述原料容器內(nèi)供給載氣；流量控制器，其對上述載氣供給配管中的載氣的流量進(jìn)行控制；原料氣體供給配管，其將在上述原料容器內(nèi)升華或氣化而生成的作為原料氣體的上述第一氣體與上述載氣一起供給上述腔室；原料氣體供給.切斷閥，其設(shè)置于上述原料氣體供給配管的上述腔室附近，用于在成膜處理時向上述腔室供給和切斷作為原料氣體的上述第一氣體而進(jìn)行開關(guān)；和氣體供給控制器，其進(jìn)行控制使得:控制上述流量控制器的上述載氣的流量，并且在關(guān)閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0020]上述第三觀點中可以構(gòu)成為，上述氣體供給控制器進(jìn)行控制使得:將上述載氣控制為規(guī)定流量，并且經(jīng)過與該流量對應(yīng)的規(guī)定時間之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。另外，可以構(gòu)成為上述第一氣體供給機(jī)構(gòu)還具備設(shè)置于上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力計。上述氣體供給控制器可以進(jìn)行控制使得:監(jiān)測上述壓力計的檢測值，在該檢測值超過設(shè)定值時，停止上述載氣的供給。另外，上述氣體供給控制器可以求出上述壓力計的檢測值與預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0021]本發(fā)明的第四觀點在于提供一種成膜方法，交替進(jìn)行向收納有被處理體的腔室供給由固體狀或液體狀的原料生成的作為原料氣體的第一氣體的工序和向上述腔室供給作為還原氣體的第二氣體的工序，由此通過原子層堆疊法在被處理體上形成規(guī)定的膜，該成膜方法的特征在于:供給上述第一氣體的工序如下進(jìn)行:在原料容器內(nèi)收納固體狀或液體狀的原料，在上述原料容器中將上述原料加熱使其升華或氣化，經(jīng)由載氣供給配管向上述原料容器內(nèi)供給載氣，將在上述原料容器內(nèi)升華或氣化而生成的作為原料氣體的上述第一氣體與上述載氣一起經(jīng)由原料氣體供給配管供給上述腔室，在上述原料氣體供給配管的上述腔室附近，設(shè)置用于在成膜處理時向上述腔室供給和切斷上述原料氣體而進(jìn)行開關(guān)的原料氣體供給?切斷閥，控制上述載氣的流量，并且在關(guān)閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態(tài)下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內(nèi)和上述原料氣體供給配管內(nèi)成為高壓狀態(tài)之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥，供給上述第一氣體。
[0022]上述本發(fā)明的第四觀點中可以構(gòu)成為，供給上述第一氣體的工序中，以規(guī)定流量流通上述載氣，經(jīng)過與該流量對應(yīng)的規(guī)定時間之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。另夕卜，也可以構(gòu)成為:檢測上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力，在該檢測值超過設(shè)定值時，停止上述載氣的供給，中止供給上述第一氣體的工序。另外，也可以構(gòu)成為:檢測上述原料容器或上述原料氣體供給配管的壓力，求出其檢測值與預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0023]本發(fā)明的第五觀點在于提供一種在計算機(jī)上工作、存儲有用于控制成膜裝置的程序的存儲介質(zhì)，其特征在于:上述程序在執(zhí)行時在計算機(jī)上控制上述成膜裝置，使得進(jìn)行上述第四觀點的成膜方法。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，能夠在關(guān)閉