基板処理装置
【課題】液体原料中の溶存ガスに起因して出現し得る気泡が気化器における気化量制御に悪影響を及ぼすのを回避する。
【解決手段】液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、液体原料供給源から液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、気化器が生成した気化ガスが供給される処理室とを有する基板処理装置において、液体原料供給管の経路途中に液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部を設け、液体原料供給管内での圧力低下によって液体原料中に現れる気泡を液体原料溜め部内にて除去する。
【解決手段】液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、液体原料供給源から液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、気化器が生成した気化ガスが供給される処理室とを有する基板処理装置において、液体原料供給管の経路途中に液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部を設け、液体原料供給管内での圧力低下によって液体原料中に現れる気泡を液体原料溜め部内にて除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程で用いられる成膜方法の一つとして、原子層成膜（Ａｔｏｍｉｃ
Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）法が知られている。ＡＬＤ法による処理を行う基板処理装置としては、液体原料供給源から液体原料を不活性ガスにより圧送して気化器へ供給し、その気化器で液体原料を気化して気化ガスを生成し、生成した気化ガスを処理室内へ供給して、その処理室内に収容されている基板に対する処理を行うように構成されたものがある。かかる基板処理装置では、処理室内への気化ガスの供給にあたり、気化ガスの流量を流量検知器であるマスフローメータ（ＭＦＭ）でモニタし、そのモニタ結果に基づいて気化器での液体原料の気化量をフィードバック制御することが、一般的に行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した構成の基板処理装置においては、液体原料供給源から気化器への不活性ガスの圧送時に、当該液体原料中に不活性ガスが溶け込むことが考えられる。そのため、例えば液体原料供給源を階下に設置し気化器を階上に設置するといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合には、液体原料供給源から気化器へ至るまでの間に液体原料の圧力低下が生じ、これにより当該液体原料中の溶存ガスが飽和状態となり、当該液体原料中にて気泡となって現れる可能性がある。このような気泡の出現は、気化器で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼし、その結果として処理室内の基板に対する気化ガス供給の安定性が損なわれてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明は、液体原料中の溶存ガスに起因して出現し得る気泡が気化器における気化量制御に悪影響を及ぼすのを回避して、処理室内への気化ガス供給を安定して行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、を有し、前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部が設けられ、前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられ、前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置によれば、液体原料中の溶存ガスに起因して出現し得る気泡が気化器における気化量制御に悪影響を及ぼすのを回避することができ、処理室内への気化ガス供給を安定して行うことが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉の縦断面概略図を、（ｂ）は処理炉の横断面概略図をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図４】本発明の参考例となる従来構成による気化ガス供給工程の概要を示す模式図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、液体原料圧送工程における状態を示す図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、気泡除去行程における状態を示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、液体原料供給工程における状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の第一実施形態＞
以下に本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置１０１の構成例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１１】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００１３】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、
予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００１４】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板支持部材）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００１５】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００１６】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板支持部材昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。
【００１７】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００１８】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００１９】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２０】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００２１】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。
【００２２】
カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２３】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２４】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。
【００２５】
（３）処理炉の構成
続いて、本発明の第一実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉の縦断面概略図を、（ｂ）は図２（ａ）に示す処理炉の横断面概略図をそれぞれ示している。
【００２６】
（処理室）
本発明の第一実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管２０３とマニホールド２０９とを有している。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端部及び下端部が開放された円筒形状となっている。反応管２０３は、マニホールド２０９により下端部側から縦向きに支持されている。反応管２０３とマニホールド２０９とは、同心円状に配置されている。マニホールド２０９の下端部は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端部とシールキャップ２１９との間には、処理室２０１内を気密に封止するＯリングなどの封止部材２２０が設けられている。
【００２７】
反応管２０３及びマニホールド２０９の内部には、基板としてのウエハ２００が収容される処理室２０１が形成されている。処理室２０１内には、基板保持具としてのボート２１７が下方から挿入されるように構成されている。反応管２０３及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外形よりも大きくなるように構成されている。
【００２８】
ボート２１７は、複数枚（例えば７５枚から１００枚）のウエハ２００を、略水平状態で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、ボート受け２１８上に搭載されている。ボート受け２１８は、回転軸２５５により下方から支持されている。回転軸２５５は、処理室２０１内の気密を保持しつつ、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転軸２５５を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７
により回転軸２５５を回転させることにより、処理室２０１内の気密を保持したまま、複数のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。
【００２９】
反応管２０３の外周には、反応管２０３と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が設けられている。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。
【００３０】
（気化ガス供給系）
マニホールド２０９には、気化ガス導入部としての気化ガスノズル２３３ａが設けられている。気化ガスノズル２３３ａは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状に構成されている。気化ガスノズル２３３ａの垂直部は、反応管２０３の内壁を沿うように鉛直方向に配設されている。気化ガスノズル２３３ａの垂直部側面には、気化ガス供給孔２４８ａが鉛直方向に複数設けられている。気化ガス供給孔２４８ａの開口径は、それぞれ下部から上部にわたって同一とされていてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。気化ガスノズル２３３ａの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。
【００３１】
マニホールド２０９の側壁から突出した気化ガスノズル２３３ａの水平端部（上流側）には、気化ガスを処理室２０１内へ供給する気化ガス供給管２４０ａの下流端が接続されている。気化ガス供給管２４０ａの上流側には、気化器２６０が接続されている。気化器２６０は、後述する液体原料供給系から供給される液体原料を受け取ると、これを所定温度に加熱して気化させ、気化ガス（原料ガス）を生成するように構成されている。気化ガス供給管２４０ａには、上流側から順に、流量検知器であるマスフローメータ（ＭＦＭ）２６１、開閉バルブ２４１ａが設けられている。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、気化器２６０にて生成された気化ガスが処理室２０１内へ供給されるように構成されている。また、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１が気化ガスの流量をモニタすることにより、モニタされた値が後述するコントローラ２８０を通じて気化器２６０へ送られ、気化器２６０内の図示せぬコントロールバルブによって気化量が制御されるように構成されている。
【００３２】
主に、気化ガスノズル２３３ａ、気化ガス供給管２４０ａ、気化器２６０、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１、開閉バルブ２４１ａにより、本実施形態に係る気化ガス供給系が構成されている。この気化ガス供給系によって、例えば、シリコン原料ガス、すなわち第１の元素としてシリコン（Ｓｉ）を含むガス（シリコン含有ガス）が、処理室２０１内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばトリスジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３）ガス等の液体原料を用いることができる。
【００３３】
（液体原料供給系）
気化器２６０の上流側には、気化器２６０内に液体原料を供給する液体原料供給管２４０ｃの下流端が接続されている。
【００３４】
液体原料供給管２４０ｃの上流側は、液体原料としてのＴＤＭＡＳを貯留する液体原料供給タンク２６６に接続されている。液体原料供給管２４０ｃの上流側端部は、液体原料供給タンク２６６内に貯留された液体原料内に浸されている。
【００３５】
液体原料供給タンク２６６の上面部には、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを供給する圧送ガス供給管２４０ｄの下流端が接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄの上流端は、圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄには、開閉バル
ブ２４１ｄが設けられている。開閉バルブ２４１ｄを開けることにより液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給される。
【００３６】
液体原料供給管２４０ｃには、上流側から順に、開閉バルブ２４３ｃ、液体原料溜め部である液体原料貯留タンク２７０、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃが設けられている。
【００３７】
液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に設けられており、上流側からの液体原料を液体原料貯留タンク２７０の上面部から受け取って貯留し、貯留した液体原料を液体原料貯留タンク２７０の下面部から下流側へ送り出せるように構成されている。
【００３８】
液体原料貯留タンク２７０の上面部には、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを供給する圧送ガス供給管２７１ａが接続されている。圧送ガス供給管２７１ａの上流端は、圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。この圧送ガス供給源は、液体原料供給タンク２６６への不活性ガス供給を行う圧送ガス供給源と同じものであってもよいし、別に設けたものであってもよい。圧送ガス供給管２７１ａには、開閉バルブ２７１ｂが設けられている。開閉バルブ２７１ｂを開けることにより液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスが供給される。
【００３９】
圧送ガス供給管２４０ｄの開閉バルブ２４１ｄを開けることにより、液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給され、さらに液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを開け、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃおよび圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを閉じることにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料が液体原料供給管２４０ｃを通じて液体原料貯留タンク２７０へ圧送され、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されるように構成されている。また、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスが供給され、さらに液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを閉じ、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されている液体原料が液体原料供給管２４０ｃを通じて気化器２６０内へ圧送（供給）されるように構成されている。なお、気化器２６０内への液体原料の供給流量（すなわち、気化器２６０内で生成され処理室２０１内へ供給される気化ガスの流量）は、液体流量コントローラ２４２ｃによって制御可能なように構成されている。
【００４０】
主に、液体原料供給管２４０ｃ、液体原料供給タンク２６６、開閉バルブ２４３ｃ、液体原料貯留タンク２７０、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃ、圧送ガス供給管２４０ｄ、開閉バルブ２４１ｄ、圧送ガス供給管２７１ａ、開閉バルブ２７１ｂにより、本実施形態に係る液体原料供給系が構成されている。また、液体原料供給タンク２６６、圧送ガス供給管２４０ｄ、開閉バルブ２４１ｄ、図示しない圧送ガス供給源により、本実施形態に係る液体原料供給源が構成されている。
【００４１】
（溶存ガス排気系）
液体原料貯留タンク２７０の上面部には、液体原料貯留タンク２７０の内部の雰囲気を排気する排気管２７２ａの上流端が接続されている。排気管２７２ａには、上流側から順に、開閉バルブ２７２ｂが設けられている。排気管２７２ａの下流端は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。真空ポンプ２３１ａを作動させつつ、開閉バルブ２７２ｂを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０の内部の雰囲気を排気して減圧状態にすることが可能なように構成されている。
【００４２】
主に、排気管２７２ａ、開閉バルブ２７２ｂ、真空ポンプにより、本実施形態に係る溶存ガス排気系が構成されている。
【００４３】
（キャリアガス供給系）
気化器２６０の上流側には、気化器２６０内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインとしてのキャリアガス供給管２４０ｆの下流端が接続されている。
【００４４】
キャリアガス供給ラインとしてのキャリアガス供給管２４０ｆの上流端は、キャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを供給する図示しないキャリアガス供給源に接続されている。キャリアガス供給管２４０ｆには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆが設けられている。開閉バルブ２４１ｆ及び開閉バルブ２４１ａを開けることにより気化器２６０内にキャリアガスが供給され、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスが気化ガス供給管２４０ａを介して処理室２０１内に供給されるように構成されている。気化器２６０内にキャリアガスを供給することにより、気化ガスの気化器２６０内からの排出及び処理室２０１内への供給を促すことが可能となる。気化空間２６１内へのキャリアガスの供給流量（すなわち、処理室２０１内へのキャリアガスの供給流量）は、流量コントローラ２４２ｆによって制御可能なように構成されている。なお、本実施形態においては、気化器２６０内に液体原料を供給していない時（気化ガスを生成していない時）であっても、気化器２６０内に常に一定量のキャリアガスを供給し続けることができるように構成されている。
【００４５】
主に、キャリアガス供給管２４０ｆ、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆ、図示しないキャリアガス供給源、キャリア供給ポート２６２ｂにより、本実施形態に係るキャリアガス供給系が構成されている。
【００４６】
（反応ガス供給系）
マニホールド２０９には、反応ガス導入部としての反応ガスノズル２３３ｂが設けられている。反応ガスノズル２３３ｂは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状に構成されている。反応ガスノズル２３３ｂの垂直部は、反応管２０３の内壁を沿うように鉛直方向に配設されている。反応ガスノズル２３３ｂの垂直部側面には、反応ガス供給孔２４８ｂが鉛直方向に複数設けられている。反応ガス供給孔２４８ｂの開口径は、それぞれ下部から上部にわたって同一とされていてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。反応ガスノズル２３３ｂの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。
【００４７】
マニホールド２０９の側壁から突出した反応ガスノズル２３３ｂの水平端部（上流側）には、反応ガスを処理室２０１内へ供給する反応ガス供給管２４０ｂの下流端が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂの上流側には、図示せぬ反応ガス供給源が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを開けることにより図示せぬ反応ガス供給源からの反応ガスが反応ガス供給管２４０ｂ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。なお、処理室２０１内への反応ガスの供給流量は、流量コントローラ２４２ｂによって制御することが可能なように構成されている。
【００４８】
主に、反応ガスノズル２３３ｂ、反応ガス供給管２４０ｂ、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１、図示せぬ反応ガス供給源により、本実施形態に係る反応ガス供給系が構成されている。この反応ガス供給系によって、例えば、処理室２０１内に供給する反応ガスとしては、例えば、第２の元素として酸素（Ｏ）を含むガス（酸素含有
ガス）が、処理室２０１内に供給される。酸素含有ガスとしては、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等を用いることができる。
【００４９】
（ベント管）
気化ガス供給管２４０ａにおけるマスフローメータ（ＭＦＭ）２６１と開閉バルブ２４１ａとの間には、気化ガスベント管２４０ｉの上流端が接続されている。気化ガスベント管２４０ｉの下流端は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。気化ガスベント管２４０ｉには開閉バルブ２４１ｉが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０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、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｉ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。
【００５０】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける図示せぬ反応ガス供給源と流量コントローラ２４２ｂとの間には、反応ガスベント管２４０ｊの上流端が接続されている。反応ガスベント管２４０ｊの下流端は、図示せぬ除害装置又は排気管２３１の下流側（ＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。反応ガスベント管２４０ｊには開閉バルブ２４１ｊが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、反応ガス供給源による反応ガス供給を継続したまま、処理室２０１内への反応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。反応ガスを安定して供給するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ｂ、開閉バルブ２４１ｊの切り替え動作によって、処理室２０１内への反応ガスの供給・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。
【００５１】
（パージガス供給管）
気化ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側には、第１パージガス管２４０ｇの下流側が接続されている。第１パージガス管２４０ｇには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しないパージガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｇ、開閉バルブ２４１ｇが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、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と共に、処理室２０１内へのパージガスの供給を開始することが可能なように構成されている。処理室２０１内へパージガスを供給することにより、処理室２０１内からの気化ガスの排出を促すことが可能となる。
【００５２】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側には、第２パージガス管２４０ｈの下流側が接続されている。第２パージガス管２４０ｈには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しないパージガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｈ、開閉バルブ２４１ｈが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、処理室２０１内への反応ガスの供給を停止すると共に、反応ガス供給を継続したまま処理室２０１内へのパージガスの供給を開始することが可能なように構成されている。処理室２０１内へパージガスを供給することにより、処理室２０１内からの反応ガスの排出を促すことが可能となる。
【００５３】
（排気系）
マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気系としての排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、真空排気装置としての真空ポンプ２３１ｂが設けられている。真空ポンプ２３１ｂを作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４２の開閉弁の開度を調整することにより、処理室２０１内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。
【００５４】
主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂにより、本実施形態に係る排気系が構成されている。
【００５５】
（シールキャップ）
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、マニホールド２０９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、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂ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２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。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を下方から支持しており、回転機構２６７を作動させることでウエハ２００を回転させることが可能なように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に配置された昇降機構としてのボートエレベータ２１５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内外に搬送することが可能となっている。
【００５６】
（コントローラ）
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ヒータ２０７、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、回転機構２６７、ボートエレベータ２１５、通電加熱ヒータ２６４、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４２ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊ、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ、２４２ｆ、２４２ｇ、２４２ｈ等に接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２３１ａの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２３１ｂの起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ２１５の昇降動作、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４２ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊの開閉動作、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈの流量調整等の制御が行われる。
【００５７】
また、コントローラ２８０は、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１に接続され、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１から気化ガス供給管２４０ａの気化ガス流量の測定値を受信することができるように構成されている。また、コントローラ２８０は、後述する気化ガスを供給する工程（Ｓ３１）において、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１による気化ガス流量の測定値に基づいて、気化器２６０での液体原料の気化量をフィードバック制御することができるように構成されている。
【００５８】
（４）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態としての基板処理工程について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態としての基板処理工程を示すフロー図である。なお、本実施形態は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ法を用いてウエハ２００の表面に成膜をする方法であり、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。一例として、第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を酸素（Ｏ）とし、第１の元素を含む気化ガスとしてシリコン含有ガスであるＴＤＭＡＳガスを、第２の元素を含む反応ガスとして酸素含有ガスであるＯ３ガスを用い、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合を説明する。なお、以下の説明において、基板
処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５９】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ２１５によって持ち上げて処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。基板搬入工程（Ｓ１０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００６０】
（減圧及び昇温工程（Ｓ２０））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、処理室２０１内を真空ポンプ２３１ｂにより排気する（Ｓ２０）。この際、処理室２０１内の圧力を圧力センサ２４５で測定して、この測定された圧力に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、処理室２０１内が所望の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱する（Ｓ２０）。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７によりボート２１７を回転させ、ウエハ２００を回転させる。
【００６１】
（成膜工程（Ｓ３０））
続いて、成膜工程（Ｓ３０）を実施する。成膜工程（Ｓ３０）では、ウエハ２００上に気化ガスを供給する気化ガス供給工程（Ｓ３１）と、処理室２０１内をパージするパージ工程（Ｓ３２）と、ウエハ２００上に反応ガスを供給する反応ガス供給工程（Ｓ３３）と、処理室２０１内をパージするパージ工程（Ｓ３４）と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す。
【００６２】
（気化ガス供給工程（Ｓ３１））
気化ガス供給工程（Ｓ３１）では、開閉バルブ２４３ｃ，２７２ｂが閉の状態で、開閉バルブ２７１ｂを開けて、液体原料供給タンク２７０内に圧送ガスを供給する。そして、液体原料供給タンク２７０内の液体原料（ＴＤＭＡＳ）を、気化器２６０へ向けて液体原料供給管２４０ｃ内へと圧送（供給）する。
【００６３】
このとき、気化器２６０へ向けた液体原料の圧送（供給）は、液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程の各工程を経て行う。なお、これらの各工程については、詳細を後述する。
【００６４】
そして、液体原料供給タンク２６６内からの液体原料が気化器２６０に供給されると、気化器２６０内が所定の温度雰囲気（例えば１２０℃から１５０℃）になるように加熱し、気化器２６０内に供給された液体原料を気化させて気化ガス（原料ガス）を生成する。また、開閉バルブ２４１ｆを開けて気化器２６０内にキャリアガスを供給する。気化ガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスを気化ガスベント管２４０ｉから排出しておく。気化ガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａを開けて、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスを処理室２０１内へと供給する。その結果、積層されたウエハ２００間に混合ガスが供給され、ウエハ２００の表面に気化ガスのガス分子が吸着する。混合ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、気化ガスの生成を継続したまま処理室２０１内への混合ガスの供給を停止する。
【００６５】
（パージ工程（Ｓ３２））
パージ工程（Ｓ３２）では、開閉バルブ２４１ｇを開けて処理室２０１内へパージガスを供給し、処理室２０１内からの気化ガスの排出を促す。処理室２０１内の雰囲気がパージガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇを閉めて処理室２０１内へのパージガスの供給を停止する。
【００６６】
（反応ガス供給工程（Ｓ３３））
反応ガス供給工程（Ｓ３３）では、開閉バルブ２４１ｂを開けて、反応ガスを処理室２０１内へ供給する。その結果、積層されたウエハ２００間に反応ガスが供給され、ウエハ２００の表面に吸着している気化ガスのガス分子と反応ガスとが化学反応し、ウエハ２００の表面にＳｉＮ膜が生成される。反応ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、反応ガスの生成を継続したまま処理室２０１内への反応ガスの供給を停止する。
【００６７】
（パージ工程（Ｓ３４））
パージ工程（Ｓ３４）では、開閉バルブ２４１ｈを開けて処理室２０１内へパージガスを供給し、処理室２０１内からの反応ガス及び反応生成物の排出を促す。処理室２０１内の雰囲気がパージガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｈを閉めて処理室２０１内へのパージガスの供給を停止する。
【００６８】
以上、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜が形成されたら成膜工程（Ｓ３０）を終了する。
【００６９】
（昇圧工程（Ｓ４０）、基板搬出工程（Ｓ５０））
続いて、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内の圧力が大気圧になるまで処理室２０１内にパージガスを供給する（Ｓ４０）。そして、基板搬入工程（Ｓ１０）と逆の手順により、成膜済のウエハ２００を処理室２０１内から搬出する（Ｓ５０）。基板搬出工程（Ｓ５０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００７０】
（５）液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程
次に、上述の気化ガス供給工程（Ｓ３１）における液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程の各工程について説明する。
【００７１】
図４は、本発明の参考例となる従来構成による気化ガス供給工程の概要を示す模式図である。従来構成による気化ガス供給工程では、液体原料供給タンク２６６内から気化器２６０に対して直接的に液体原料の圧送（供給）を行っていた。ところが、例えば、液体原料供給源を構成する液体原料供給タンク２６６を階下に設置し、気化ガスを生成する気化器２６０を階上に設置するといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合には、液体原料供給タンク２６６から気化器２６０へ至るまでの間に液体原料の圧力低下が生じてしまう。この現象は、例えばエネルギー保存則（ベルヌーイの定理）や管内を流体が流れる際の圧力損失等によって説明することが可能である。ＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスによる液体原料の圧送を行っている場合に、当該液体原料の圧力が低下すると、液体原料中に溶存している不活性ガス（溶存ガス）が飽和状態となり、当該液体原料中にて気泡となって現れる可能性がある。このような気泡の出現は、気化器２６０で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼし、その結果として処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性が損なわれてしまうおそれがある。
【００７２】
液体原料中における気泡出現を防止するためには、液体原料の圧力を低下させなければよい。しかしながら、液体原料供給タンク２６６や気化器２６０の設置スペース等を考慮すると、液体原料の圧力低下が生じないようにすること現実的ではない。そこで、本願発明者は、液体原料供給タンク２６６と気化器２６０との間、すなわち液体原料供給管２４０ｃの経路途中に、気泡トラップとしての液体原料貯留タンク２７０を設け、さらに気化ガス供給工程として液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程を順に経ることに想到した。以下、液体原料貯留タンク２７０、液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程について説明する。
【００７３】
図５〜図７は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、図５は液体原料圧送工程における状態を、図６は気泡除去行程における状態を、図７は液体原料供給工程における状態を、それぞれ示している。
【００７４】
液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に設けられ、液体原料供給管２４０ｃ内を流れる液体原料を貯留する。これにより、液体原料供給源を構成する液体原料供給タンク２６６から圧送された液体原料の液体原料供給管２４０ｃ内での圧力低下によって、当該液体原料中に現れる気泡を、当該液体原料中から除去するように構成されている。
【００７５】
具体的には、液体原料中からの気泡除去のために、液体原料貯留タンク２７０を、以下に述べる一態様のように配置することが考えられる。例えば、液体原料供給タンク２６６が階下で気化器２６０が階上にあるといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合、液体原料貯留タンク２７０を、液体原料の圧送元である液体原料供給タンク２６６が配された位置よりも高い位置に配置する。つまり、液体原料供給タンク２６６との関係については、液体原料貯留タンク２７０を液体原料供給タンク２６６に対して高低差を有した高い位置に配置する。また、気化器２６０との関係については、液体原料貯留タンク２７０を気化器２６０が配された位置と同じ高さの位置、または気化器２６０が配された位置よりも高い位置に配置することが好ましい。
【００７６】
液体原料貯留タンク２７０の容量は、少なくとも、数バッチ分の気化ガス供給工程に必要な液体原料を貯留し、その液体原料に出現する気泡を当該液体原料から分離可能な容量であればよい。このような容量の具体的な値は、基板処理装置１０１の仕様や経験則等に基づいて決定することが考えられる。液体原料貯留タンク２７０は、上述した容量を下限とし、極力小容量に形成されていることが、気化器２６０に近づけて配するためには好ましい。
【００７７】
（液体原料圧送工程）
以上に説明した液体原料貯留タンク２７０を含む液体原料供給系により気化ガス供給工程（Ｓ３１）を実施する場合には、まず、図５に示すように、液体原料圧送工程を行う。液体原料圧送工程では、開閉バルブ２４１ｄを開けて、液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する。そして、開閉バルブ２４３ｃを開け、液体原料供給タンク２６６内の液体原料を不活性ガスにより液体原料供給管２４０ｃ内へ圧送する。このとき、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃ、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂは、閉じた状態にしておく。これにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料は、液体原料供給管２４０ｃを通じて液体原料貯留タンク２７０へ圧送され、その液体原料貯留タンク２７０内に貯留される。
【００７８】
液体原料貯留タンク２７０内には、所定量（例えば、少なくとも１サイクル分の気化ガス供給工程に必要な量。）の液体原料を貯留する。つまり、液体原料供給タンク２６６と気化器２６０との間において、所定量の液体原料を一旦液体原料貯留タンク２７０内に貯
留する。したがって、液体原料の圧力低下によって当該液体原料中に気泡が現れても、液体原料貯留タンク２７０内にて気泡を分離させて液体原料中から除去することが可能になる。このように、液体原料貯留タンク２７０を液体原料供給タンク２６６に対して高低差を有した高い位置に配置して、液体原料貯留タンク２７０を気泡トラップとして機能させることで、液体原料中からの気泡の分離除去が実現可能にする。
【００７９】
（気泡除去行程）
液体原料圧送工程の後は、図６に示すように、気泡除去行程を行う。気泡除去行程では、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃ，２４１ｃを閉じ、さらに圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを閉じた状態にしておく。そして、溶存ガス排気系を構成する図示せぬ真空ポンプを作動させつつ、排気管２７２ａの開閉バルブ２７２ｂを開ける。これにより、液体原料貯留タンク２７０は、内部の雰囲気が排気されて減圧状態になる。
【００８０】
液体原料貯留タンク２７０内が減圧状態になると、その液体原料貯留タンク２７０内に貯留されている液体原料中から溶存ガスが強制的に脱気される。したがって、単に液体原料貯留タンク２７０内に貯留するだけでは排除できなかった溶存ガスについても、液体原料中から強制的に抜き取ることが可能になる。
【００８１】
（液体原料供給工程）
気泡除去行程の後は、図７に示すように、液体原料供給工程を行う。液体原料供給工程では、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを閉じ、さらに排気管２７２ａの開閉バルブ２７２ｂを閉じた状態にしておく。そして、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを開けて、液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給しつつ、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃを開ける。これにより、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されていた気泡除去済みの液体原料は、液体原料貯留タンク２７０内から送り出され液体原料供給管２４０ｃを通じて気化器２６０へ圧送（供給）される。
【００８２】
気化器２６０へ供給される液体原料は、液体原料貯留タンク２７０内にて気泡が分離除去され、さらに溶存ガスが強制的に脱気されている。また、液体原料貯留タンク２７０が気化器２６０と同じ高さの位置、または気化器２６０よりも高い位置に配置されていれば、液体原料貯留タンク２７０から気化器２６０へ至るまでの間に、液体原料の圧力低下による当該液体原料中の気泡出現を抑制することができる。
【００８３】
（６）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００８４】
本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０を設け、その液体原料貯留タンク２７０内に液体原料を一旦貯留することで、液体原料供給タンク２６６内から圧送された液体原料の液体原料供給管２４０ｃ内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する。したがって、気化器２６０へ供給する液体原料中からの気泡の分離除去が可能となり、当該気泡が気化器２６０で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼしてしまうのを抑制することができる。また、気化器２６０での気化量制御を正しく行い得ることから、液体原料中に気泡が出現し得る従来構成の場合に比べて、処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性向上が図れる。さらには、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に液体原料貯留タンク２７０を設けるという簡素な構成で気泡の分離除去が可能になることから、例えば液体原料供給タンク２６６を含む液体原料供給系の出口に高価な脱気システムを設けた構成に比べて、コスト面においても非常に有効であ
る。
【００８５】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０が、液体原料供給タンク２６６を含む液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられている。したがって、液体原料供給タンク２６６と液体原料貯留タンク２７０との高低差による圧力低下を利用して、液体原料貯留タンク２７０内に貯留する液体原料から当該液体原料内に現れる気泡を分離除去することができる。つまり、高低差による圧力低下を利用するという非常に簡素な構成で液体原料中の気泡を分離除去することができる。このような構成は、例えば液体原料供給タンク２６６を階下に設置し気化器２６０を階上に設置する装置構成に適用すると、非常に好適なものとなる。
【００８６】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０が、気化器２６０が配された位置と同じ高さの位置または気化器２６０が配された位置よりも高い位置に設けられている。したがって、液体原料貯留タンク２７０での貯留により気泡を分離除去した液体原料について、液体原料貯留タンク２７０と気化器２６０との間で高低差による圧力低下が生じることがないので、気化器２６０へ供給する液体原料に気泡が現れるのを抑制することができる。
【００８７】
さらに、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０に、排気管２７２ａ、開閉バルブ２７２ｂ、真空ポンプによる溶存ガス排気系が接続されている。したがって、液体原料貯留タンク２７０内に貯留する液体原料について、強制的な溶存ガスの脱気を行うことができる。つまり、単に液体原料貯留タンク２７０内に貯留するだけでは排除できなかった溶存ガスについても、液体原料中から強制的に抜き取ることが可能になり、単に液体原料を貯留するだけの場合に比べて更なる気泡の分離除去効果が得られる。
【００８８】
このように、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料貯留タンク２７０内への貯留による液体原料中からの気泡の分離除去と、液体原料貯留タンク２７０内の液体原料に対する溶存ガス排気系による強制的な溶存ガスの脱気とを、併せて行うようになっている。したがって、気化器２６０へ供給する液体原料に気泡が混じるのを確実に防止して、気化器２６０での気化量制御の信頼性を非常に高いものとすることが実現可能である。
【００８９】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料貯留タンク２７０の容量が、少なくとも数バッチ分の気化ガス供給工程に必要な液体原料を貯留し、その液体原料に出現する気泡を当該液体原料から分離可能な容量となっている。したがって、液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給タンク２６６に比べると非常に小容量で済み、気化器２６０に近づけて配することが可能になる等、配置の自由度を十分に確保することができる。
【００９０】
以上のような本実施形態にかかる基板処理装置を用いて半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施すれば、処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性向上が図れ、その結果として高精度、高効率の半導体装置の製造を行うことが実現可能となる。
【００９１】
＜本発明の他の実施形態＞
上述した第一実施形態では、本発明をＳｉＯ膜の処理炉に適用させた場合を例に挙げているが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、本発明は、膜種にはよらず、常温常圧で液体であるような原料を用いた他の膜種にも適用可能であり、例えば基板上に窒化膜、酸化膜、金属膜、半導体膜等の他の膜を形成する基板処理装置、及び半導体装置の製造方法にも好適に適用可能である。
【００９２】
上述した第一実施形態では、気化ガスと反応ガスとをウエハ２００上へ交互に供給するＡＬＤ法を実施する場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、液体原料を気化させた気化ガスを用いる限り、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の他の方法を実施する場合にも好適に適用可能である。
【００９３】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００９４】
本発明の一態様によれば、
液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、
前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、
前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、
基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、
を有し、
前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留して、前記液体原料供給源から圧送された液体原料の前記液体原料供給管内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する液体原料溜め部が設けられている
基板処理装置が提供される。
【００９５】
好ましくは、
前記液体原料供給源は、前記気化器が配された位置よりも低い位置から当該気化器に向けて液体原料を圧送するものであり、
前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられている。
【００９６】
また好ましくは、前記液体原料溜め部は、前記気化器が配された位置と同じ高さの位置または前記気化器が配された位置よりも高い位置に設けられている。
【００９７】
また好ましくは、前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている。
【００９８】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入する基板搬入工程と、
液体原料を気化器に供給し当該気化器で当該液体原料を気化して気化ガスを生成し、生成した気化ガスを前記処理室内に供給して当該処理室内の基板を処理する気化ガス供給工程と、
前記処理室内での処理後の基板を当該処理室外へ搬出する基板搬出工程と
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記気化ガス供給工程は、
前記液体原料を不活性ガスにより液体原料供給管内へ圧送する液体原料圧送工程と、
前記液体原料供給管の経路途中に設けられた液体原料溜め部内に当該液体原料供給管を流れる液体原料を貯留して、前記液体原料供給管内へ圧送された液体原料の当該液体原料供給管内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する気泡除去行程と、
気泡除去後の液体原料を前記液体原料溜め部内から送り出して前記気化器に供給する液体原料供給工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００９９】
１０１ 基板処理装置
２０１ 処理室
２４０ｃ 液体原料供給管
２６０ 気化器
２６６ 液体原料供給タンク
２７０ 液体原料貯留タンク
２７１ａ 圧送ガス供給管
２７２ａ 排気管
２８０ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程で用いられる成膜方法の一つとして、原子層成膜（Ａｔｏｍｉｃ
Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）法が知られている。ＡＬＤ法による処理を行う基板処理装置としては、液体原料供給源から液体原料を不活性ガスにより圧送して気化器へ供給し、その気化器で液体原料を気化して気化ガスを生成し、生成した気化ガスを処理室内へ供給して、その処理室内に収容されている基板に対する処理を行うように構成されたものがある。かかる基板処理装置では、処理室内への気化ガスの供給にあたり、気化ガスの流量を流量検知器であるマスフローメータ（ＭＦＭ）でモニタし、そのモニタ結果に基づいて気化器での液体原料の気化量をフィードバック制御することが、一般的に行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した構成の基板処理装置においては、液体原料供給源から気化器への不活性ガスの圧送時に、当該液体原料中に不活性ガスが溶け込むことが考えられる。そのため、例えば液体原料供給源を階下に設置し気化器を階上に設置するといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合には、液体原料供給源から気化器へ至るまでの間に液体原料の圧力低下が生じ、これにより当該液体原料中の溶存ガスが飽和状態となり、当該液体原料中にて気泡となって現れる可能性がある。このような気泡の出現は、気化器で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼし、その結果として処理室内の基板に対する気化ガス供給の安定性が損なわれてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明は、液体原料中の溶存ガスに起因して出現し得る気泡が気化器における気化量制御に悪影響を及ぼすのを回避して、処理室内への気化ガス供給を安定して行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、を有し、前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部が設けられ、前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられ、前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置によれば、液体原料中の溶存ガスに起因して出現し得る気泡が気化器における気化量制御に悪影響を及ぼすのを回避することができ、処理室内への気化ガス供給を安定して行うことが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉の縦断面概略図を、（ｂ）は処理炉の横断面概略図をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図４】本発明の参考例となる従来構成による気化ガス供給工程の概要を示す模式図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、液体原料圧送工程における状態を示す図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、気泡除去行程における状態を示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、液体原料供給工程における状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の第一実施形態＞
以下に本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置１０１の構成例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１１】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００１３】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、
予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００１４】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板支持部材）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００１５】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００１６】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板支持部材昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。
【００１７】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００１８】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００１９】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２０】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００２１】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。
【００２２】
カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２３】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２４】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。
【００２５】
（３）処理炉の構成
続いて、本発明の第一実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の第一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉の縦断面概略図を、（ｂ）は図２（ａ）に示す処理炉の横断面概略図をそれぞれ示している。
【００２６】
（処理室）
本発明の第一実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管２０３とマニホールド２０９とを有している。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端部及び下端部が開放された円筒形状となっている。反応管２０３は、マニホールド２０９により下端部側から縦向きに支持されている。反応管２０３とマニホールド２０９とは、同心円状に配置されている。マニホールド２０９の下端部は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端部とシールキャップ２１９との間には、処理室２０１内を気密に封止するＯリングなどの封止部材２２０が設けられている。
【００２７】
反応管２０３及びマニホールド２０９の内部には、基板としてのウエハ２００が収容される処理室２０１が形成されている。処理室２０１内には、基板保持具としてのボート２１７が下方から挿入されるように構成されている。反応管２０３及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外形よりも大きくなるように構成されている。
【００２８】
ボート２１７は、複数枚（例えば７５枚から１００枚）のウエハ２００を、略水平状態で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、ボート受け２１８上に搭載されている。ボート受け２１８は、回転軸２５５により下方から支持されている。回転軸２５５は、処理室２０１内の気密を保持しつつ、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転軸２５５を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７
により回転軸２５５を回転させることにより、処理室２０１内の気密を保持したまま、複数のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。
【００２９】
反応管２０３の外周には、反応管２０３と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が設けられている。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。
【００３０】
（気化ガス供給系）
マニホールド２０９には、気化ガス導入部としての気化ガスノズル２３３ａが設けられている。気化ガスノズル２３３ａは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状に構成されている。気化ガスノズル２３３ａの垂直部は、反応管２０３の内壁を沿うように鉛直方向に配設されている。気化ガスノズル２３３ａの垂直部側面には、気化ガス供給孔２４８ａが鉛直方向に複数設けられている。気化ガス供給孔２４８ａの開口径は、それぞれ下部から上部にわたって同一とされていてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。気化ガスノズル２３３ａの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。
【００３１】
マニホールド２０９の側壁から突出した気化ガスノズル２３３ａの水平端部（上流側）には、気化ガスを処理室２０１内へ供給する気化ガス供給管２４０ａの下流端が接続されている。気化ガス供給管２４０ａの上流側には、気化器２６０が接続されている。気化器２６０は、後述する液体原料供給系から供給される液体原料を受け取ると、これを所定温度に加熱して気化させ、気化ガス（原料ガス）を生成するように構成されている。気化ガス供給管２４０ａには、上流側から順に、流量検知器であるマスフローメータ（ＭＦＭ）２６１、開閉バルブ２４１ａが設けられている。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、気化器２６０にて生成された気化ガスが処理室２０１内へ供給されるように構成されている。また、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１が気化ガスの流量をモニタすることにより、モニタされた値が後述するコントローラ２８０を通じて気化器２６０へ送られ、気化器２６０内の図示せぬコントロールバルブによって気化量が制御されるように構成されている。
【００３２】
主に、気化ガスノズル２３３ａ、気化ガス供給管２４０ａ、気化器２６０、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１、開閉バルブ２４１ａにより、本実施形態に係る気化ガス供給系が構成されている。この気化ガス供給系によって、例えば、シリコン原料ガス、すなわち第１の元素としてシリコン（Ｓｉ）を含むガス（シリコン含有ガス）が、処理室２０１内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばトリスジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３）ガス等の液体原料を用いることができる。
【００３３】
（液体原料供給系）
気化器２６０の上流側には、気化器２６０内に液体原料を供給する液体原料供給管２４０ｃの下流端が接続されている。
【００３４】
液体原料供給管２４０ｃの上流側は、液体原料としてのＴＤＭＡＳを貯留する液体原料供給タンク２６６に接続されている。液体原料供給管２４０ｃの上流側端部は、液体原料供給タンク２６６内に貯留された液体原料内に浸されている。
【００３５】
液体原料供給タンク２６６の上面部には、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを供給する圧送ガス供給管２４０ｄの下流端が接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄの上流端は、圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄには、開閉バル
ブ２４１ｄが設けられている。開閉バルブ２４１ｄを開けることにより液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給される。
【００３６】
液体原料供給管２４０ｃには、上流側から順に、開閉バルブ２４３ｃ、液体原料溜め部である液体原料貯留タンク２７０、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃが設けられている。
【００３７】
液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に設けられており、上流側からの液体原料を液体原料貯留タンク２７０の上面部から受け取って貯留し、貯留した液体原料を液体原料貯留タンク２７０の下面部から下流側へ送り出せるように構成されている。
【００３８】
液体原料貯留タンク２７０の上面部には、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを供給する圧送ガス供給管２７１ａが接続されている。圧送ガス供給管２７１ａの上流端は、圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。この圧送ガス供給源は、液体原料供給タンク２６６への不活性ガス供給を行う圧送ガス供給源と同じものであってもよいし、別に設けたものであってもよい。圧送ガス供給管２７１ａには、開閉バルブ２７１ｂが設けられている。開閉バルブ２７１ｂを開けることにより液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスが供給される。
【００３９】
圧送ガス供給管２４０ｄの開閉バルブ２４１ｄを開けることにより、液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給され、さらに液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを開け、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃおよび圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを閉じることにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料が液体原料供給管２４０ｃを通じて液体原料貯留タンク２７０へ圧送され、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されるように構成されている。また、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスが供給され、さらに液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを閉じ、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されている液体原料が液体原料供給管２４０ｃを通じて気化器２６０内へ圧送（供給）されるように構成されている。なお、気化器２６０内への液体原料の供給流量（すなわち、気化器２６０内で生成され処理室２０１内へ供給される気化ガスの流量）は、液体流量コントローラ２４２ｃによって制御可能なように構成されている。
【００４０】
主に、液体原料供給管２４０ｃ、液体原料供給タンク２６６、開閉バルブ２４３ｃ、液体原料貯留タンク２７０、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃ、圧送ガス供給管２４０ｄ、開閉バルブ２４１ｄ、圧送ガス供給管２７１ａ、開閉バルブ２７１ｂにより、本実施形態に係る液体原料供給系が構成されている。また、液体原料供給タンク２６６、圧送ガス供給管２４０ｄ、開閉バルブ２４１ｄ、図示しない圧送ガス供給源により、本実施形態に係る液体原料供給源が構成されている。
【００４１】
（溶存ガス排気系）
液体原料貯留タンク２７０の上面部には、液体原料貯留タンク２７０の内部の雰囲気を排気する排気管２７２ａの上流端が接続されている。排気管２７２ａには、上流側から順に、開閉バルブ２７２ｂが設けられている。排気管２７２ａの下流端は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。真空ポンプ２３１ａを作動させつつ、開閉バルブ２７２ｂを開けることにより、液体原料貯留タンク２７０の内部の雰囲気を排気して減圧状態にすることが可能なように構成されている。
【００４２】
主に、排気管２７２ａ、開閉バルブ２７２ｂ、真空ポンプにより、本実施形態に係る溶存ガス排気系が構成されている。
【００４３】
（キャリアガス供給系）
気化器２６０の上流側には、気化器２６０内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインとしてのキャリアガス供給管２４０ｆの下流端が接続されている。
【００４４】
キャリアガス供給ラインとしてのキャリアガス供給管２４０ｆの上流端は、キャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを供給する図示しないキャリアガス供給源に接続されている。キャリアガス供給管２４０ｆには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆが設けられている。開閉バルブ２４１ｆ及び開閉バルブ２４１ａを開けることにより気化器２６０内にキャリアガスが供給され、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスが気化ガス供給管２４０ａを介して処理室２０１内に供給されるように構成されている。気化器２６０内にキャリアガスを供給することにより、気化ガスの気化器２６０内からの排出及び処理室２０１内への供給を促すことが可能となる。気化空間２６１内へのキャリアガスの供給流量（すなわち、処理室２０１内へのキャリアガスの供給流量）は、流量コントローラ２４２ｆによって制御可能なように構成されている。なお、本実施形態においては、気化器２６０内に液体原料を供給していない時（気化ガスを生成していない時）であっても、気化器２６０内に常に一定量のキャリアガスを供給し続けることができるように構成されている。
【００４５】
主に、キャリアガス供給管２４０ｆ、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆ、図示しないキャリアガス供給源、キャリア供給ポート２６２ｂにより、本実施形態に係るキャリアガス供給系が構成されている。
【００４６】
（反応ガス供給系）
マニホールド２０９には、反応ガス導入部としての反応ガスノズル２３３ｂが設けられている。反応ガスノズル２３３ｂは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状に構成されている。反応ガスノズル２３３ｂの垂直部は、反応管２０３の内壁を沿うように鉛直方向に配設されている。反応ガスノズル２３３ｂの垂直部側面には、反応ガス供給孔２４８ｂが鉛直方向に複数設けられている。反応ガス供給孔２４８ｂの開口径は、それぞれ下部から上部にわたって同一とされていてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくされていてもよい。反応ガスノズル２３３ｂの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。
【００４７】
マニホールド２０９の側壁から突出した反応ガスノズル２３３ｂの水平端部（上流側）には、反応ガスを処理室２０１内へ供給する反応ガス供給管２４０ｂの下流端が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂの上流側には、図示せぬ反応ガス供給源が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを開けることにより図示せぬ反応ガス供給源からの反応ガスが反応ガス供給管２４０ｂ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。なお、処理室２０１内への反応ガスの供給流量は、流量コントローラ２４２ｂによって制御することが可能なように構成されている。
【００４８】
主に、反応ガスノズル２３３ｂ、反応ガス供給管２４０ｂ、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１、図示せぬ反応ガス供給源により、本実施形態に係る反応ガス供給系が構成されている。この反応ガス供給系によって、例えば、処理室２０１内に供給する反応ガスとしては、例えば、第２の元素として酸素（Ｏ）を含むガス（酸素含有
ガス）が、処理室２０１内に供給される。酸素含有ガスとしては、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等を用いることができる。
【００４９】
（ベント管）
気化ガス供給管２４０ａにおけるマスフローメータ（ＭＦＭ）２６１と開閉バルブ２４１ａとの間には、気化ガスベント管２４０ｉの上流端が接続されている。気化ガスベント管２４０ｉの下流端は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。気化ガスベント管２４０ｉには開閉バルブ２４１ｉが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０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、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｉ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。
【００５０】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける図示せぬ反応ガス供給源と流量コントローラ２４２ｂとの間には、反応ガスベント管２４０ｊの上流端が接続されている。反応ガスベント管２４０ｊの下流端は、図示せぬ除害装置又は排気管２３１の下流側（ＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。反応ガスベント管２４０ｊには開閉バルブ２４１ｊが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、反応ガス供給源による反応ガス供給を継続したまま、処理室２０１内への反応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。反応ガスを安定して供給するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ｂ、開閉バルブ２４１ｊの切り替え動作によって、処理室２０１内への反応ガスの供給・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。
【００５１】
（パージガス供給管）
気化ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側には、第１パージガス管２４０ｇの下流側が接続されている。第１パージガス管２４０ｇには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しないパージガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｇ、開閉バルブ２４１ｇが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、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と共に、処理室２０１内へのパージガスの供給を開始することが可能なように構成されている。処理室２０１内へパージガスを供給することにより、処理室２０１内からの気化ガスの排出を促すことが可能となる。
【００５２】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側には、第２パージガス管２４０ｈの下流側が接続されている。第２パージガス管２４０ｈには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しないパージガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｈ、開閉バルブ２４１ｈが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、処理室２０１内への反応ガスの供給を停止すると共に、反応ガス供給を継続したまま処理室２０１内へのパージガスの供給を開始することが可能なように構成されている。処理室２０１内へパージガスを供給することにより、処理室２０１内からの反応ガスの排出を促すことが可能となる。
【００５３】
（排気系）
マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気系としての排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、真空排気装置としての真空ポンプ２３１ｂが設けられている。真空ポンプ２３１ｂを作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４２の開閉弁の開度を調整することにより、処理室２０１内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。
【００５４】
主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂにより、本実施形態に係る排気系が構成されている。
【００５５】
（シールキャップ）
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、マニホールド２０９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、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂ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２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。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を下方から支持しており、回転機構２６７を作動させることでウエハ２００を回転させることが可能なように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に配置された昇降機構としてのボートエレベータ２１５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内外に搬送することが可能となっている。
【００５６】
（コントローラ）
制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ヒータ２０７、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、回転機構２６７、ボートエレベータ２１５、通電加熱ヒータ２６４、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４２ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊ、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ、２４２ｆ、２４２ｇ、２４２ｈ等に接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２３１ａの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２３１ｂの起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ２１５の昇降動作、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４２ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊの開閉動作、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈの流量調整等の制御が行われる。
【００５７】
また、コントローラ２８０は、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１に接続され、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１から気化ガス供給管２４０ａの気化ガス流量の測定値を受信することができるように構成されている。また、コントローラ２８０は、後述する気化ガスを供給する工程（Ｓ３１）において、マスフローメータ（ＭＦＭ）２６１による気化ガス流量の測定値に基づいて、気化器２６０での液体原料の気化量をフィードバック制御することができるように構成されている。
【００５８】
（４）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態としての基板処理工程について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態としての基板処理工程を示すフロー図である。なお、本実施形態は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ法を用いてウエハ２００の表面に成膜をする方法であり、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。一例として、第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を酸素（Ｏ）とし、第１の元素を含む気化ガスとしてシリコン含有ガスであるＴＤＭＡＳガスを、第２の元素を含む反応ガスとして酸素含有ガスであるＯ３ガスを用い、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する場合を説明する。なお、以下の説明において、基板
処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５９】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ２１５によって持ち上げて処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。基板搬入工程（Ｓ１０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００６０】
（減圧及び昇温工程（Ｓ２０））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、処理室２０１内を真空ポンプ２３１ｂにより排気する（Ｓ２０）。この際、処理室２０１内の圧力を圧力センサ２４５で測定して、この測定された圧力に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、処理室２０１内が所望の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱する（Ｓ２０）。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７によりボート２１７を回転させ、ウエハ２００を回転させる。
【００６１】
（成膜工程（Ｓ３０））
続いて、成膜工程（Ｓ３０）を実施する。成膜工程（Ｓ３０）では、ウエハ２００上に気化ガスを供給する気化ガス供給工程（Ｓ３１）と、処理室２０１内をパージするパージ工程（Ｓ３２）と、ウエハ２００上に反応ガスを供給する反応ガス供給工程（Ｓ３３）と、処理室２０１内をパージするパージ工程（Ｓ３４）と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す。
【００６２】
（気化ガス供給工程（Ｓ３１））
気化ガス供給工程（Ｓ３１）では、開閉バルブ２４３ｃ，２７２ｂが閉の状態で、開閉バルブ２７１ｂを開けて、液体原料供給タンク２７０内に圧送ガスを供給する。そして、液体原料供給タンク２７０内の液体原料（ＴＤＭＡＳ）を、気化器２６０へ向けて液体原料供給管２４０ｃ内へと圧送（供給）する。
【００６３】
このとき、気化器２６０へ向けた液体原料の圧送（供給）は、液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程の各工程を経て行う。なお、これらの各工程については、詳細を後述する。
【００６４】
そして、液体原料供給タンク２６６内からの液体原料が気化器２６０に供給されると、気化器２６０内が所定の温度雰囲気（例えば１２０℃から１５０℃）になるように加熱し、気化器２６０内に供給された液体原料を気化させて気化ガス（原料ガス）を生成する。また、開閉バルブ２４１ｆを開けて気化器２６０内にキャリアガスを供給する。気化ガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスを気化ガスベント管２４０ｉから排出しておく。気化ガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａを開けて、気化ガスとキャリアガスとの混合ガスを処理室２０１内へと供給する。その結果、積層されたウエハ２００間に混合ガスが供給され、ウエハ２００の表面に気化ガスのガス分子が吸着する。混合ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、気化ガスの生成を継続したまま処理室２０１内への混合ガスの供給を停止する。
【００６５】
（パージ工程（Ｓ３２））
パージ工程（Ｓ３２）では、開閉バルブ２４１ｇを開けて処理室２０１内へパージガスを供給し、処理室２０１内からの気化ガスの排出を促す。処理室２０１内の雰囲気がパージガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇを閉めて処理室２０１内へのパージガスの供給を停止する。
【００６６】
（反応ガス供給工程（Ｓ３３））
反応ガス供給工程（Ｓ３３）では、開閉バルブ２４１ｂを開けて、反応ガスを処理室２０１内へ供給する。その結果、積層されたウエハ２００間に反応ガスが供給され、ウエハ２００の表面に吸着している気化ガスのガス分子と反応ガスとが化学反応し、ウエハ２００の表面にＳｉＮ膜が生成される。反応ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、反応ガスの生成を継続したまま処理室２０１内への反応ガスの供給を停止する。
【００６７】
（パージ工程（Ｓ３４））
パージ工程（Ｓ３４）では、開閉バルブ２４１ｈを開けて処理室２０１内へパージガスを供給し、処理室２０１内からの反応ガス及び反応生成物の排出を促す。処理室２０１内の雰囲気がパージガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｈを閉めて処理室２０１内へのパージガスの供給を停止する。
【００６８】
以上、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜が形成されたら成膜工程（Ｓ３０）を終了する。
【００６９】
（昇圧工程（Ｓ４０）、基板搬出工程（Ｓ５０））
続いて、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内の圧力が大気圧になるまで処理室２０１内にパージガスを供給する（Ｓ４０）。そして、基板搬入工程（Ｓ１０）と逆の手順により、成膜済のウエハ２００を処理室２０１内から搬出する（Ｓ５０）。基板搬出工程（Ｓ５０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。
【００７０】
（５）液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程
次に、上述の気化ガス供給工程（Ｓ３１）における液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程の各工程について説明する。
【００７１】
図４は、本発明の参考例となる従来構成による気化ガス供給工程の概要を示す模式図である。従来構成による気化ガス供給工程では、液体原料供給タンク２６６内から気化器２６０に対して直接的に液体原料の圧送（供給）を行っていた。ところが、例えば、液体原料供給源を構成する液体原料供給タンク２６６を階下に設置し、気化ガスを生成する気化器２６０を階上に設置するといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合には、液体原料供給タンク２６６から気化器２６０へ至るまでの間に液体原料の圧力低下が生じてしまう。この現象は、例えばエネルギー保存則（ベルヌーイの定理）や管内を流体が流れる際の圧力損失等によって説明することが可能である。ＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスによる液体原料の圧送を行っている場合に、当該液体原料の圧力が低下すると、液体原料中に溶存している不活性ガス（溶存ガス）が飽和状態となり、当該液体原料中にて気泡となって現れる可能性がある。このような気泡の出現は、気化器２６０で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼし、その結果として処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性が損なわれてしまうおそれがある。
【００７２】
液体原料中における気泡出現を防止するためには、液体原料の圧力を低下させなければよい。しかしながら、液体原料供給タンク２６６や気化器２６０の設置スペース等を考慮すると、液体原料の圧力低下が生じないようにすること現実的ではない。そこで、本願発明者は、液体原料供給タンク２６６と気化器２６０との間、すなわち液体原料供給管２４０ｃの経路途中に、気泡トラップとしての液体原料貯留タンク２７０を設け、さらに気化ガス供給工程として液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程を順に経ることに想到した。以下、液体原料貯留タンク２７０、液体原料圧送工程、気泡除去行程、液体原料供給工程について説明する。
【００７３】
図５〜図７は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える液体原料供給系の模式図であり、図５は液体原料圧送工程における状態を、図６は気泡除去行程における状態を、図７は液体原料供給工程における状態を、それぞれ示している。
【００７４】
液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に設けられ、液体原料供給管２４０ｃ内を流れる液体原料を貯留する。これにより、液体原料供給源を構成する液体原料供給タンク２６６から圧送された液体原料の液体原料供給管２４０ｃ内での圧力低下によって、当該液体原料中に現れる気泡を、当該液体原料中から除去するように構成されている。
【００７５】
具体的には、液体原料中からの気泡除去のために、液体原料貯留タンク２７０を、以下に述べる一態様のように配置することが考えられる。例えば、液体原料供給タンク２６６が階下で気化器２６０が階上にあるといったように、これらを高低差のある各場所に離れて設置した場合、液体原料貯留タンク２７０を、液体原料の圧送元である液体原料供給タンク２６６が配された位置よりも高い位置に配置する。つまり、液体原料供給タンク２６６との関係については、液体原料貯留タンク２７０を液体原料供給タンク２６６に対して高低差を有した高い位置に配置する。また、気化器２６０との関係については、液体原料貯留タンク２７０を気化器２６０が配された位置と同じ高さの位置、または気化器２６０が配された位置よりも高い位置に配置することが好ましい。
【００７６】
液体原料貯留タンク２７０の容量は、少なくとも、数バッチ分の気化ガス供給工程に必要な液体原料を貯留し、その液体原料に出現する気泡を当該液体原料から分離可能な容量であればよい。このような容量の具体的な値は、基板処理装置１０１の仕様や経験則等に基づいて決定することが考えられる。液体原料貯留タンク２７０は、上述した容量を下限とし、極力小容量に形成されていることが、気化器２６０に近づけて配するためには好ましい。
【００７７】
（液体原料圧送工程）
以上に説明した液体原料貯留タンク２７０を含む液体原料供給系により気化ガス供給工程（Ｓ３１）を実施する場合には、まず、図５に示すように、液体原料圧送工程を行う。液体原料圧送工程では、開閉バルブ２４１ｄを開けて、液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給する。そして、開閉バルブ２４３ｃを開け、液体原料供給タンク２６６内の液体原料を不活性ガスにより液体原料供給管２４０ｃ内へ圧送する。このとき、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃ、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂは、閉じた状態にしておく。これにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料は、液体原料供給管２４０ｃを通じて液体原料貯留タンク２７０へ圧送され、その液体原料貯留タンク２７０内に貯留される。
【００７８】
液体原料貯留タンク２７０内には、所定量（例えば、少なくとも１サイクル分の気化ガス供給工程に必要な量。）の液体原料を貯留する。つまり、液体原料供給タンク２６６と気化器２６０との間において、所定量の液体原料を一旦液体原料貯留タンク２７０内に貯
留する。したがって、液体原料の圧力低下によって当該液体原料中に気泡が現れても、液体原料貯留タンク２７０内にて気泡を分離させて液体原料中から除去することが可能になる。このように、液体原料貯留タンク２７０を液体原料供給タンク２６６に対して高低差を有した高い位置に配置して、液体原料貯留タンク２７０を気泡トラップとして機能させることで、液体原料中からの気泡の分離除去が実現可能にする。
【００７９】
（気泡除去行程）
液体原料圧送工程の後は、図６に示すように、気泡除去行程を行う。気泡除去行程では、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃ，２４１ｃを閉じ、さらに圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを閉じた状態にしておく。そして、溶存ガス排気系を構成する図示せぬ真空ポンプを作動させつつ、排気管２７２ａの開閉バルブ２７２ｂを開ける。これにより、液体原料貯留タンク２７０は、内部の雰囲気が排気されて減圧状態になる。
【００８０】
液体原料貯留タンク２７０内が減圧状態になると、その液体原料貯留タンク２７０内に貯留されている液体原料中から溶存ガスが強制的に脱気される。したがって、単に液体原料貯留タンク２７０内に貯留するだけでは排除できなかった溶存ガスについても、液体原料中から強制的に抜き取ることが可能になる。
【００８１】
（液体原料供給工程）
気泡除去行程の後は、図７に示すように、液体原料供給工程を行う。液体原料供給工程では、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４３ｃを閉じ、さらに排気管２７２ａの開閉バルブ２７２ｂを閉じた状態にしておく。そして、圧送ガス供給管２７１ａの開閉バルブ２７１ｂを開けて、液体原料貯留タンク２７０内に圧送ガスとしてのＨｅガスやＮ２ガス等の不活性ガスを供給しつつ、液体原料供給管２４０ｃの開閉バルブ２４１ｃを開ける。これにより、液体原料貯留タンク２７０内に貯留されていた気泡除去済みの液体原料は、液体原料貯留タンク２７０内から送り出され液体原料供給管２４０ｃを通じて気化器２６０へ圧送（供給）される。
【００８２】
気化器２６０へ供給される液体原料は、液体原料貯留タンク２７０内にて気泡が分離除去され、さらに溶存ガスが強制的に脱気されている。また、液体原料貯留タンク２７０が気化器２６０と同じ高さの位置、または気化器２６０よりも高い位置に配置されていれば、液体原料貯留タンク２７０から気化器２６０へ至るまでの間に、液体原料の圧力低下による当該液体原料中の気泡出現を抑制することができる。
【００８３】
（６）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００８４】
本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０を設け、その液体原料貯留タンク２７０内に液体原料を一旦貯留することで、液体原料供給タンク２６６内から圧送された液体原料の液体原料供給管２４０ｃ内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する。したがって、気化器２６０へ供給する液体原料中からの気泡の分離除去が可能となり、当該気泡が気化器２６０で気化ガスを生成する際の気化量制御に悪影響を及ぼしてしまうのを抑制することができる。また、気化器２６０での気化量制御を正しく行い得ることから、液体原料中に気泡が出現し得る従来構成の場合に比べて、処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性向上が図れる。さらには、液体原料供給管２４０ｃの経路途中に液体原料貯留タンク２７０を設けるという簡素な構成で気泡の分離除去が可能になることから、例えば液体原料供給タンク２６６を含む液体原料供給系の出口に高価な脱気システムを設けた構成に比べて、コスト面においても非常に有効であ
る。
【００８５】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０が、液体原料供給タンク２６６を含む液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられている。したがって、液体原料供給タンク２６６と液体原料貯留タンク２７０との高低差による圧力低下を利用して、液体原料貯留タンク２７０内に貯留する液体原料から当該液体原料内に現れる気泡を分離除去することができる。つまり、高低差による圧力低下を利用するという非常に簡素な構成で液体原料中の気泡を分離除去することができる。このような構成は、例えば液体原料供給タンク２６６を階下に設置し気化器２６０を階上に設置する装置構成に適用すると、非常に好適なものとなる。
【００８６】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０が、気化器２６０が配された位置と同じ高さの位置または気化器２６０が配された位置よりも高い位置に設けられている。したがって、液体原料貯留タンク２７０での貯留により気泡を分離除去した液体原料について、液体原料貯留タンク２７０と気化器２６０との間で高低差による圧力低下が生じることがないので、気化器２６０へ供給する液体原料に気泡が現れるのを抑制することができる。
【００８７】
さらに、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料溜め部としての液体原料貯留タンク２７０に、排気管２７２ａ、開閉バルブ２７２ｂ、真空ポンプによる溶存ガス排気系が接続されている。したがって、液体原料貯留タンク２７０内に貯留する液体原料について、強制的な溶存ガスの脱気を行うことができる。つまり、単に液体原料貯留タンク２７０内に貯留するだけでは排除できなかった溶存ガスについても、液体原料中から強制的に抜き取ることが可能になり、単に液体原料を貯留するだけの場合に比べて更なる気泡の分離除去効果が得られる。
【００８８】
このように、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料貯留タンク２７０内への貯留による液体原料中からの気泡の分離除去と、液体原料貯留タンク２７０内の液体原料に対する溶存ガス排気系による強制的な溶存ガスの脱気とを、併せて行うようになっている。したがって、気化器２６０へ供給する液体原料に気泡が混じるのを確実に防止して、気化器２６０での気化量制御の信頼性を非常に高いものとすることが実現可能である。
【００８９】
また、本実施形態にかかる基板処理装置は、液体原料貯留タンク２７０の容量が、少なくとも数バッチ分の気化ガス供給工程に必要な液体原料を貯留し、その液体原料に出現する気泡を当該液体原料から分離可能な容量となっている。したがって、液体原料貯留タンク２７０は、液体原料供給タンク２６６に比べると非常に小容量で済み、気化器２６０に近づけて配することが可能になる等、配置の自由度を十分に確保することができる。
【００９０】
以上のような本実施形態にかかる基板処理装置を用いて半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施すれば、処理室２０１内のウエハ２００に対する気化ガス供給の安定性向上が図れ、その結果として高精度、高効率の半導体装置の製造を行うことが実現可能となる。
【００９１】
＜本発明の他の実施形態＞
上述した第一実施形態では、本発明をＳｉＯ膜の処理炉に適用させた場合を例に挙げているが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、本発明は、膜種にはよらず、常温常圧で液体であるような原料を用いた他の膜種にも適用可能であり、例えば基板上に窒化膜、酸化膜、金属膜、半導体膜等の他の膜を形成する基板処理装置、及び半導体装置の製造方法にも好適に適用可能である。
【００９２】
上述した第一実施形態では、気化ガスと反応ガスとをウエハ２００上へ交互に供給するＡＬＤ法を実施する場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、液体原料を気化させた気化ガスを用いる限り、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の他の方法を実施する場合にも好適に適用可能である。
【００９３】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００９４】
本発明の一態様によれば、
液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、
前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、
前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、
基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、
を有し、
前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留して、前記液体原料供給源から圧送された液体原料の前記液体原料供給管内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する液体原料溜め部が設けられている
基板処理装置が提供される。
【００９５】
好ましくは、
前記液体原料供給源は、前記気化器が配された位置よりも低い位置から当該気化器に向けて液体原料を圧送するものであり、
前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられている。
【００９６】
また好ましくは、前記液体原料溜め部は、前記気化器が配された位置と同じ高さの位置または前記気化器が配された位置よりも高い位置に設けられている。
【００９７】
また好ましくは、前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている。
【００９８】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入する基板搬入工程と、
液体原料を気化器に供給し当該気化器で当該液体原料を気化して気化ガスを生成し、生成した気化ガスを前記処理室内に供給して当該処理室内の基板を処理する気化ガス供給工程と、
前記処理室内での処理後の基板を当該処理室外へ搬出する基板搬出工程と
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記気化ガス供給工程は、
前記液体原料を不活性ガスにより液体原料供給管内へ圧送する液体原料圧送工程と、
前記液体原料供給管の経路途中に設けられた液体原料溜め部内に当該液体原料供給管を流れる液体原料を貯留して、前記液体原料供給管内へ圧送された液体原料の当該液体原料供給管内での圧力低下によって当該液体原料中に現れる気泡を当該液体原料中から除去する気泡除去行程と、
気泡除去後の液体原料を前記液体原料溜め部内から送り出して前記気化器に供給する液体原料供給工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００９９】
１０１ 基板処理装置
２０１ 処理室
２４０ｃ 液体原料供給管
２６０ 気化器
２６６ 液体原料供給タンク
２７０ 液体原料貯留タンク
２７１ａ 圧送ガス供給管
２７２ａ 排気管
２８０ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、
前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、
前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、
基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、
を有し、
前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部が設けられ、
前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられ、
前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
液体原料を不活性ガスにより圧送する液体原料供給源と、
前記液体原料供給源が圧送する液体原料の流路となる液体原料供給管と、
前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に配され、当該液体原料供給源から前記液体原料供給管を通じて供給された液体原料を気化して気化ガスを生成する気化器と、
基板が収容され、前記気化器が生成した気化ガスが供給される処理室と、
を有し、
前記液体原料供給管の経路途中には、当該液体原料供給管内を流れる液体原料を貯留する液体原料溜め部が設けられ、
前記液体原料溜め部は、前記液体原料供給源が配された位置よりも高い位置に設けられ、
前記液体原料溜め部には、当該液体原料溜め部の内部の雰囲気を排気する溶存ガス排気系が接続されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４９３２４（Ｐ２０１２−４９３２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９８０６（Ｐ２０１０−１８９８０６）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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