気化原料供給装置、これを備える基板処理装置、及び気化原料供給方法
【課題】キャリアガス中の液体原料の蒸気の飽和度を向上可能な気化原料供給装置を提供する。
【解決手段】液体原料を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、前記処理ガス導出管が接続される流入口、前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部とを備える気化原料供給装置により上述の課題が達成される。
【解決手段】液体原料を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、前記処理ガス導出管が接続される流入口、前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部とを備える気化原料供給装置により上述の課題が達成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体原料を気化することにより得られる気体原料を供給する気化原料供給装置、これを備える基板処理装置、及び気化原料供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造に使用される半導体製造装置には、例えば溶剤や疎水化処理剤などの常温で液体の原料を気化（又は蒸発）させて気体原料として用いるものがある。液体原料を気化するため、例えば、キャリアガスにより液体をバブリングすることによりキャリアガス中に液体の蒸気を取り込むバブラータンクが知られている（例えば特許文献１及び２）。バブラータンクは、液体を貯留するタンクと、タンク内に貯留される液体中にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、キャリアガス導入管からタンク内に導入され、液体原料の蒸気を取り込んだキャリアガスを半導体製造装置の処理室へ供給する供給配管とを有している（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−４４６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バブラータンクにおいては、タンク内に貯留される液体の中をキャリアガスが流れる際に、キャリアガス中に液体の蒸気が取り込まれる。例えばキャリアガスの流量が多く、タンク内を大きな流速でキャリアガスが流れる場合には、キャリアガス中に蒸気が飽和していないおそれがある。この場合には、所望の量の原料を供給することができず処理ガスの濃度を制御することが困難な事態となる。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされ、キャリアガス中の液体原料の蒸気の飽和度を向上可能な気化原料供給装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、液体原料を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、前記処理ガス導出管が接続される流入口、及び前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部とを備える気化原料供給装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様による気化原料供給装置における前記容器の前記流出口から前記処理ガスを導く第１の配管と、前記第１の配管が接続され、前記処理ガスが導入されるチャンバと、前記チャンバ内に配置され、前記処理ガスによる処理の対象となる基板が載置される載置部とを備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、液体原料を貯留する貯留タンクを第１の温度に維持するステップと、前記第１の温度に前記貯留タンク内にキャリアガスを供給し、前記液体原料の蒸気と前記キャリアガスとを含む処理ガスを生成するステップと、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記処理ガスを冷却するステップとを含む、気化原料供給方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、キャリアガス中の液体原料の蒸気の飽和度を向上可能な気化原料供給装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による気化原料装置におけるバブラーを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態による気化原料装置におけるガス飽和器を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態による気化原料装置を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態による基板処理装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１２】
始めに、本発明の実施形態による気化原料供給装置が備えるバブラーについて図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、バブラー１０は、例えば溶剤や疎水化処理剤などの常温で液体の原料Ｌを貯留するタンク１１と、タンク１１の周りに配置され、タンク１１及びその内部の液体原料Ｌを加熱する外部ヒータ１３と、タンク１１及び外部ヒータ１３を取り囲むように配置される断熱部材１５とを備える。
【００１３】
タンク１１は、ほぼ円筒形の形状を有し、タンク１１内に貯留される液体原料に対して耐蝕性を有する例えばステンレススチールやアルミニウムなどの金属、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂により作製されている。タンク１１の下方部分には、側周部を貫通し内底部に沿って延びるキャリアガス導入管１１ａが設けられている。キャリアガス導入管１１ａは、キャリアガス供給源（後述）に接続され、キャリアガス供給源からのキャリアガスをタンク１１内へ供給する。また、キャリアガス導入管１１ａのうちタンク１１内に位置する部分には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のオリフィス１１ｂが形成されている。キャリアガス供給源からのキャリアガスは、キャリアガス導入管１１ａからタンク１１内へ導入され、オリフィス１１ｂを通して液体原料Ｌ中に噴出される。このキャリアガスは、液体原料Ｌ内を上方に流れる際に液体原料Ｌの蒸気を取り込み、また、液体原料Ｌの上方の空間に充満する液体原料Ｌの蒸気と混合されるため、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが得られる。タンク１１の上方部分には処理ガス導出管１１ｃが接続されており、処理ガスは、処理ガス導出管１１ｃを通してタンク１１の外へ流出する。
なお、キャリアガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの希ガスや窒素ガスなどを用いることができる。
【００１４】
また、タンク１１内には、主に液体原料Ｌを加熱する液体ヒータ１１ｄと、タンク１１内において液体原料Ｌの上方の空間を満たす処理ガスを加熱する内部ヒータ１１ｅと、処理ガスの温度を測定する温度センサ１７とが設けられている。液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅには、図示しない電源装置及び温調器がそれぞれ設けられており、温度センサ１７による測定値に基づいて液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅが所定の温度（第１の温度）に調整される。これにより、液体原料Ｌ及び処理ガスの温度が第１の温度に維持される。第１の温度は、使用する液体原料Ｌの性質や、必要とされる処理ガスの供給量に基づいて決定することができる。例えば液体原料Ｌとして疎水化処理剤の一種であるヘキサメチルジシラザン（Hexamethyl-disilazane；ＨＭＤＳ）を用いる場合には、第１の温度は、約２４℃から約４０℃までの範囲にあってよく、例えば約３０℃であると好ましい。
【００１５】
外部ヒータ１３は、タンク１１の外周面を取り囲むように配置されている。また、外部ヒータ１３には、図示しない温度センサ、電源装置、及び温調器が設けられており、外部ヒータ１３もまた第１の温度に調整される。これにより、タンク１１内の液体原料Ｌ及び処理ガスを第１の温度に維持するのが容易となる。なお、外部ヒータ１３はタンク１１の外周面だけでなく、タンク１１の上面及び下面を覆うように配置されてもよい。
【００１６】
断熱部材１５は、熱伝導率の小さい例えばシリカガラスなどからなる繊維状のガラスウールまたは粉末状の充填物と、このシリカガラスを覆うように設けられた例えば布などの梱包材をなす外皮層とを含む断熱材により構成され得る。また、断熱部材１５は、外部ヒータ１３の外面に面する例えばアルミニウムなどの金属の膜を有してよい。さらに、例えばポリエチレンなどの樹脂からなる２枚のフィルムと、これらのフィルムの間に収容されるシリカガラスからなる繊維や粉末とから構成され、フィルム間の空間が真空に維持された真空断熱体により断熱部材１５を構成してもよい。
次に、上述のバブラーと接続される、本発明の実施形態による気化原料供給装置が備えるガス飽和器について図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、ガス飽和器２０は、ケース２１と、ケース２１の周りを取り囲む断熱部材２３とを有している。
【００１７】
ケース２１は、例えばほぼ直方体の形状を有し、ケース２１内に導入される処理ガスに対して耐蝕性を有する例えばステンレススチールやアルミニウムなどの金属、又はＰＴＦＥやポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）などの樹脂により作製されている。ケース２１の上方部分における一端側に流入口２１ａが設けられており、流入口２１ａには所定の継ぎ手によりバブラー１０からの処理ガス導出管１１ｃが接続されている。これにより、バブラー１０により得られた処理ガスが、処理ガス導出管１１ｃ及び流入口２１ａを通してケース２１内へ導入される。また、ケース２１の上方部分において、流入口２１ａが設けられた一端側と反対側に流出口２１ｂが設けられている。流出口２１ｂには、基板処理装置（後述）と接続される処理ガス供給管２１ｃが接続されている。これにより、流入口２１ａからケース２１内へ導入された処理ガスが基板処理装置へ供給される。
【００１８】
また、ケース２１の６つの内面には温度調整板２１ｈが配置されている（図２において４個の温度調整板２１ｈを示す）。温度調整板２１ｈ内には、流体が流れる導管（図示せず）が形成されている。図示しない温度調整器により温度調整された流体を温度調整板２１ｈと温度調整器との間で循環させることにより、温度調整板２１ｈの温度が調整され、ケース２１の温度が所定の温度（第２の温度）に維持される。第２の温度は例えば室温（２３℃）であって良い。
【００１９】
また、ケース２１の内部には、複数のバッフル板２１ｄが設けられている。バッフル板２１ｄには、温度調整板２１ｈと同様に導管（図示せず）が設けられ、温度調整された流体が導管を流れることにより、バッフル板２１ｄの温度が調整される。バッフル板２１ｄの温度は、温度調整板２１ｈの温度と等しいことが好ましく、例えば室温（２３℃）であって良い。また、本実施形態におけるバッフル板２１ｄは、扁平な直方体の立体形状を有している。この扁平な直方体の４つの側面のうちの３つの側面は、対応する３つの温度調整板２１ｈに接している一方、残りの一つの側面は温度調整板２１ｈから離間している。バッフル板２１ｄの一つの側面が温度調整板２１ｈから離間することにより、バッフル板２１ｄと温度調整板２１ｈとの間にガスの流通路Ｓが形成される。
【００２０】
また、一つのバッフル板２１ｄが一の温度調整板２１ｈと離間する場合、そのバッフル板２１ｄの隣のバッフル板２１ｄは、一の温度調整板２１ｈと対向する温度調整板２１ｈと離間するように、複数のバッフル板２１ｄが配置される。これにより、流通路Ｓが互い違いに配置され、ケース２１内には迷路状の長いガス流路が形成されることとなる。このため、流入口２１ａからケース２１内に導入された処理ガスは矢印Ａ１で示すように、バッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈにより流れの方向が複数回変更されつつ、流出口２１ｂに向かって流れる。これにより、処理ガスは第１の温度から第２の温度に冷却され、第２の温度に維持される。
【００２１】
また、複数のバッフル板２１ｄはケース２１内の所定の領域に設けられており、この領域と流出口２１ｂとの間の空間には、一又は複数のフィルタ２１ｆが設けられている。具体的には、フィルタ２１ｆは、ケース２１内の処理ガスが流れる方向と交差する方向に延びている。このため、処理ガスは、フィルタ２１を透過して流出口２１ｂに到達する。また、フィルタ２１ｆの目開き（開口径）は、タンク１１に貯留される液体原料の性質（例えば粘性等）に基づいて決定して良い。また、図２に示す例では、４つのフィルタ２１ｆが配置されており、この場合、４つのフィルタ２１ｆは異なる目開きを有している。しかも、これら４つのフィルタ２１ｆは、処理ガスの流れの方向に沿って目開きが小さくなるように配置されている。また、フィルタ２１ｆは、例えばポリエチレンやＰＴＦＥなどの材料で作製することが好ましい。また、ステンレススチールやアルミニウムなどの熱伝導率が高い材料でフィルタ２１ｆを作製すれば、フィルタ２１ｆの温度を温度調整板２１ｈやバッフル板２１ｄの温度と等しくすることが可能となる。
【００２２】
また、ケース２１の底部には、一又は複数の液体ポート２１ｇが形成されており、液体ポート２１ｇには戻り配管２１ｊが接続されている。より具体的には、液体ポート２１ｇは、ケース２１の底部に配置された温度調整板２１ｈに接する２つの隣接するバッフル板２１ｄの間に設けられている。これにより、それらのバッフル板２１ｄの間に溜まる液体原料Ｌ（後述）が液体ポート２１ｇから戻り配管２１ｊへと流出する。戻り配管２１ｊは、バブラー１０のタンク１１に接続されている。これにより、ガス飽和器２０のケース２１に溜まった液体原料Ｌは、バブラー１０のタンク１１へと戻され得る。
また、ケース２１の周りを取り囲む断熱部材２３は、タンク１１に用いられる断熱部材１５と同様に構成されている。
【００２３】
次に、上述のバブラー１０及びガス飽和器２０を含む、本発明の実施形態による気化原料供給装置を、図３を参照しながら説明する。なお、図３においては、バブラー１０及びガス飽和器２０を簡略化している。
【００２４】
図３に示すように、本実施形態による気化原料供給装置３０は、上述のバブラー１０及びガス飽和器２０に加えて、キャリアガス供給源４０に接続された配管３１と、配管３１から継ぎ手３９ａにより分岐したキャリアガス導入管１１ａの途中に設けられ、キャリアガスの流量を制御する流量制御器３２とを有している。また、配管３１は、ガス飽和器２０の処理ガス供給管２１ｃに継ぎ手３９ｂを介して合流しており、配管３１における継ぎ手３９ａ及び３９ｂの間には、配管３１を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器３３が設けられている。流量制御器３２及び３３としては、例えばマスフローコントローラを好適に使用することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態においては、処理ガス供給管２１ｃにおける継ぎ手３９ｂよりも下流側の位置に三方バルブ３４が設けられている。また、三方バルブ３４にはバイパス管３４ａが接続され、バイパス管３４ａは、三方バルブ３４の下流側において継ぎ手３９ｃを介して処理ガス供給管２１ｃに合流している。三方バルブ３４は、通常時には、処理ガス供給管２１ｃ内を流れる処理ガスを矢印Ａ２で示すようにそのまま処理ガス供給管２１ｃへ流し、開いたときには処理ガスを矢印Ａ３で示すようにバイパス管３４ａに流す。バイパス管３４ａには、バイパス管３４ａを流れる処理ガスの流量を測定する流量計３５が設けられている。流量計３５としては、マスフローメータやフロート式の流量計を好適に使用することができる。
【００２６】
また、バブラー１０とガス飽和器２０を繋ぐ処理ガス導出管１１ｃには、断熱部材１２が設けられている。これにより、処理ガス導出管１１ｃを、バブラー１０で得られた処理ガスの温度に維持することが可能となる。したがって、処理ガス導出管１１ｃを流れる処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気が、処理ガス導出管１１ｃ内で凝縮するのを防ぐことができ、処理ガス導出管１１ｃが液体原料Ｌで詰まるのを避けることができる。
また、上述のとおり、ガス飽和器２０のケース２１の底部に形成される液体ポート２１ｇには、戻り配管２１ｊが接続されており、戻り配管２１ｊは、バブラー１０の上方部分に接続されている。戻り配管２１ｊには、ポンプ３６、フィルタ３７、及び開閉バルブ３８が設けられている。ガス飽和器２０のケース２１の底部に溜まった液体原料は、開閉バルブ３８を開くとともにポンプ３６を起動することにより、ケース２１からタンク１１へと還流する。
【００２７】
次に、上述のとおり構成される気化原料供給装置３０の動作（作用）について説明する。キャリアガス供給源４０から供給されるキャリアガスは、配管３１からキャリアガス導入管１１ａへ流れ、キャリアガス導入管１１ａに設けられた流量制御器３２により流量制御され、流量が制御されたキャリアガスがバブラー１０へ導入される。図１を参照しながら説明したように、キャリアガスは、キャリアガス導入管１１ａの複数のオリフィス１１ｂから噴出され、液体原料Ｌ中を通過して液体原料Ｌの上方の空間に至る。このとき液体原料Ｌは、バブラー１０の外部ヒータ１３、液体ヒータ１１ｄ、内部ヒータ１１ｅ、及び温度センサ１７などにより第１の温度に維持されており、第１の温度で決まる蒸気圧で液体原料Ｌの蒸気がキャリアガス中に含まれ、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気（又はガス）とからなる処理ガスが生成される。このようにして生成された処理ガスは、処理ガス導出管１１ｃを通してガス飽和器２０へ導入される。
【００２８】
ガス飽和器２０においては、温度調整板２１ｈ及びバッフル板２１ｄが、第１の温度よりも低い第２の温度（例えば室温（２３℃））に維持されている。このため、ケース２１内に導入された処理ガスは、温度調整板２１ｈ及びバッフル板２１ｄにより画成される流路を流れる間に、温度調整板２１ｈやバッフル板２１ｄに何度も衝突しながら第１の温度に冷却される。これにより、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の飽和度を高くすることができる。
【００２９】
このようにして液体原料Ｌの蒸気の飽和度が高められた処理ガスは、バッフル板２１ｄが設けられた領域を通り抜けてフィルタ２１ｆに到達する。処理ガス中には、第２の温度に冷却されたことにより生じるミスト等が含まれている可能性があるが、フィルタ２１ｆを通過することによりミスト等が除去される。フィルタ２１ｆを通過した処理ガスは、流出口２１ｂから処理ガス供給管２１ｃへ流出する。そして、処理ガス供給管２１ｃを通して基板処理装置（後述）に処理ガスが供給される。
【００３０】
以上のように、本発明の実施形態による気化原料供給装置３０によれば、バブラー１０においてキャリアガスと、第１の温度に維持される液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが生成され、この処理ガスが、ガス飽和器２０において、バブラー１０における液体原料Ｌの第１の温度よりも低い第２の温度に冷却されるため、液体原料Ｌの蒸気の飽和度が向上された処理ガスを基板処理装置へ供給することが可能となる。また、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気圧が飽和するように第１の温度と第２の温度を決定すれば、ケース２１内では処理ガス中の蒸気が凝縮し、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気をほぼ飽和蒸気圧にまで飽和させることが可能となる。
【００３１】
また、特に、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気圧が飽和するように第２の温度を制御した場合には、ケース２１内のバッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈには液体原料Ｌが結露する。結露した液体原料Ｌは、バッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈを流れ落ちて、ケース２１の底部に溜まることとなる。ケース２１の底部に溜まった液体原料Ｌは、戻り配管２１ｊに設けられた開閉バルブ３８を開き、ポンプ３６（図３）を起動することにより、タンク１１へ戻される。したがって、液体原料Ｌを無駄に消費することがなく、基板処理装置における基板処理のコストを低減することができる。
【００３２】
その際、仮にケース２１内の液体原料にパーティクルなどが含まれていたとしても、フィルタ３７によりパーティクルなどが除去され、清浄な液体原料をバブラー１０のタンク１１に戻すことができる。
【００３３】
また、処理ガス供給管２１ｃに継ぎ手３９ｂにより合流する配管３１を通して、処理ガス供給管２１ｃにキャリアガスを供給することにより、ガス飽和器２０からの処理ガスを希釈しても良い。この場合、配管３１に設けられた流量制御器３３により、キャリアガスの供給量を制御するとともに、開閉バルブ３４を開くことにより、配管３１からのキャリアガスで希釈された処理ガスをバイパス管３４ａに適宜バイパスさせると好ましい。これによれば、バイパス管３４ａに設けられた流量計３５により測定された流量と、配管３１の流量制御器３３で調整されたキャリアガス流量とにより、ガス飽和器２０からの処理ガスの流量（流量計３５の測定値−流量制御器３３の設定流量）を求めることができる。特に、ガス飽和器２０において、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気を飽和させれば、希釈された処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の濃度を計算することができ、基板処理装置への液体原料Ｌの蒸気の供給量を精度良く知ることができる。流量制御器３３により処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の濃度を調整することも可能となる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態による気化原料供給装置３０を好適に適用可能な基板処理装置について、図４を参照しながら説明する。
【００３５】
図４を参照すると、基板処理装置１００は、上端が開口する容器本体２０２と、この容器本体２０２の上部開口を覆うように設けられた蓋体２０３とを備えている。容器本体２０２は、円形の上面形状を有する枠体２２１と、枠体２２１の底部から内側に延びる鍔状の底部２２２と、底部２２２に支持されるウエハ載置台２０４とを備えている。ウエハ載置台２０４の内部には加熱部２０４ｈが設けられ、これによりウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷを加熱することができる。
【００３６】
一方、蓋体２０３は、蓋体２０３の周縁部２３１が容器本体２０２の枠体２２１の上面に近接するように容器本体２０２を覆っており、これらの間に処理室２２０が区画されている。
【００３７】
ウエハ載置台２０４には、外部の搬送装置（不図示）との間でウエハＷの受け渡しを行なうための複数本の昇降ピン２４１が設けられており、この昇降ピン２４１は昇降機構２４２により昇降自在に構成されている。図中の参照符号２４３は、載置台２０４の裏面側に設けられた、この昇降機構２４２の周囲を囲むカバー体である。容器本体２０２と蓋体２０３は、互いに相対的に昇降自在に構成されている。この例では、昇降機構（不図示）により蓋体２０３が、容器本体２０２と接続される処理位置と、容器本体２０２の上方側に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在である。
【００３８】
また、蓋体２０３の裏面側中央部には、載置台２０４上に載置されるウエハＷに対して処理ガスを供給する処理ガス供給部２０５が設けられている。また、蓋体２０３の内部には、処理ガス供給部２０５と連通するガス供給路２３３が形成されている。この例では、ガス供給路２３３は蓋体２０３の上方側にて屈曲されて略水平に伸びるように形成され、ガス供給路２３３は上端においてガス供給管２６１と接続され、ガス供給管２６１の上流端は、処理ガス供給管２１ｃを介して、気化原料供給装置３０のガス飽和器２０に接続されている。これにより、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが気化原料供給装置３０から基板処理装置１００の処理室２２０へ供給され、ウエハ載置台２０４に載置されるウエハＷが処理ガスに曝される。
【００３９】
また、蓋体２０３には、ウエハ載置台２０４上のウエハＷよりも外側から処理室２２０内を排気するための排気路２８１が形成されている。また蓋体２０３の上壁部２３２の内部には、処理ガス供給部２０５が設けられる中央領域以外の領域に面状に伸び、例えばリング状の平面形状を有する扁平な空洞部２８２が形成されている。前述した排気路２８１の下流端はこの空洞部２８２に接続されている。さらにこの空洞部２８２には、例えば蓋体２０３の中央近傍領域にて、複数本例えば６本の排気管２８３が接続されている。また、排気管２８３の下流端は排気流量調整バルブＶ４を介して排気手段２８４をなすエジェクターに接続されている。
【００４０】
このような構成によれば、気化原料供給装置３０の処理ガス供給管２１ｃから、ガス供給管２６１、ガス供給路２３３、及び処理ガス供給部２０５を通して、ウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷに対して処理ガスが供給され、排気路２８１から空洞部２８２及び排気管２８３を通して排気手段２８４により排気される。
基板処理装置１００には気化原料供給装置３０が接続されているため、基板処理装置１００の使用に際しても、気化原料供給装置３０による効果が発揮される。
【００４１】
上記の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されさるものではなく、添付の請求の範囲の要旨内で変形や変更が可能である。
【００４２】
例えば、上述の実施形態においては、キャリアガス導入管１１ａはタンク１１の側周部を貫通し、タンク１１の内底部に沿って延びているが、これに代わり、タンク１１の上部（蓋部）を貫通し、タンク１１に貯留される液体原料中（好ましくは底面近傍）にまで延びるキャリアガス導入管をタンク１１に設けてもよい。
【００４３】
タンク１１内の液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅは、ニッケル−クロム合金や、鉄−ニッケル−クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金等からなる電熱線に限らず、耐薬液性に優れている例えばシースヒータやセラミックヒータにより構成してもよい。
タンク１１に貯留される液体原料としてＨＭＤＳを例示したが、これに限らず、他の疎水化処理材や、現像液、リンス液（シンナー）、純水、過酸化水素水などの液体原料を基板処理に応じて貯留し、その蒸気（又は気体）とキャリアガスとからなる処理ガスを基板処理装置へ供給してもよい。
また、上述の実施形態においては、タンク１１に外部ヒータ１３及び断熱部材１５が設けられているが、これらに代わり恒温槽を用いてもよい。また、ガス飽和器２０には温度調整板２１ｈ及び断熱部材２３が設けられているが、これらに代わり恒温槽を用いてもよい。この場合、バッフル板２１ｄは温度調整可能であっても無くても良い。また、温度調整板２１ｈを用いない場合には、ケース２１の内壁とバッフル板２１ｄとの間に隙間ができ、これによりガス流路が形成される。
【００４４】
また、バブラー１０とガス飽和器２０とを繋ぐ処理ガス導出管１１ｃには、断熱部材１２の代わりに又は加えて、テープヒータやリボンヒータなどのフレキシブルなヒータ部材を処理ガス導出管１１ｃに巻き付けることによりヒータを設けても良い。電源、温度センサ、及び温調器によりこのヒータを温度調整することにより、処理ガス導出管１１ｃをより確実に所定の温度に維持することができる。この温度は、例えば上述の第１の温度と等しいか、又は高い温度であると好ましい。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、ガス飽和器２０の温度が室温の場合を説明したが、室温よりも高い温度にガス飽和器を制御してもよい。この場合、タンク１１内の処理ガスの温度と処理ガス導出管１１ｃの温度とをガス飽和器２０の温度よりも高くすべきことは明らかである。また、ガス飽和器２０を室温よりも高い温度に維持する場合には、ガス飽和器２０から基板処理装置１００までの処理ガス供給管２１ｃを、ガス飽和器２０の温度（第２の温度）と等しい温度又は高い温度に制御することが好ましい。
【００４６】
また、ガス飽和器２０のケース２１とバブラー１０のタンク１１とを接続する戻り配管２１ｊにはポンプ３６が設けられ、ポンプ３６によりケース２１の底部に溜まった液体原料をタンク１１へ戻しているが、例えばガス飽和器２０をタンク１１よりも高い位置に配置すれば、ケース２１底部の液体原料を自重によりタンク１１へ戻すことができる。したがって、ポンプ３６を用いることなく、開閉バルブ３８を開くことにより、液体原料をタンク１１へ戻すことが可能となる。
また、戻り配管２１ｊは、タンク１１の上方部分にではなく、側面部に接続されても良い。
【００４７】
さらに、ガス飽和器２０のケース２１内に液面計（図示せず）を設け、ケース２１の底部に溜まる液体原料Ｌの量をモニターすることが好ましい。また、液面計の測定結果に基づいて、開閉バルブ３８の開閉やポンプ３６の起動を制御することにより、ケース２１内の液体原料Ｌを自動的にタンク１１へ戻すようにしても良い。
【００４８】
また、ガス飽和器２０内には、所定の大きさの開口部を有し、４つの辺のすべてにおいてケース２１の内面（又は温度調整板２１）と接するバッフル板を設けても良い。この場合、ケース２１内の処理ガスの流れの方向に沿って開口部が揃わないように（流れの方向に沿って開口部が互い違いとなるように）バッフル板を配置することが好ましい。これにより、処理ガスがバッフル板（の開口部以外の部分）に衝突する際に、処理ガスが冷却され得る。また、バッフル板を多孔質材料で形成し、処理ガスが孔を通して流れるようにしても良い。言い換えると、バッフル板２１としてフィルタ２１ｆを用いてもよい。また、バッフル板２１の代わりに、複数箇所で折れ曲がることにより迷路状のガス流路を提供し、温度調整可能に構成される屈曲管を用いてもよい。
また、ガス飽和器２０内において、フィルタ２１ｆの代わりにミストトラップを設けても良い。
【００４９】
また、戻り配管２１ｊにヒータを設けて戻り配管２１ｊを第１の温度に制御してもよい。これにより、液体原料Ｌの還流に伴う、バブラー１０のタンク１１内の液体原料Ｌの温度の変動を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・バブラー、１１・・・タンク、１１ａ・・・キャリアガス供給管、１１ｂ・・・オリフィス、１１ｃ・・・処理ガス導出管、１１ｄ・・・液体ヒータ、１１ｅ・・・内部ヒータ、１３・・・外部ヒータ、１５・・・断熱部材、１７・・・温度センサ、２０・・・ガス飽和器、２１・・・ケース、２１ａ・・・流入口、２１ｂ・・・流出口、２１ｄ・・・バッフル板、２１ｆ・・・フィルタ、２１ｇ・・・液体ポート、２１ｈ・・・温度調整板、２３・・・断熱部材、３０・・・気化原料供給装置、３１・・・配管、３２，３３・・・流量制御器、３４・・・開閉バルブ、３４ａ・・・バイパス管、３５・・・流量計、３６・・・開閉バルブ、３８・・・ポンプ、４０・・・キャリアガス供給源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体原料を気化することにより得られる気体原料を供給する気化原料供給装置、これを備える基板処理装置、及び気化原料供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造に使用される半導体製造装置には、例えば溶剤や疎水化処理剤などの常温で液体の原料を気化（又は蒸発）させて気体原料として用いるものがある。液体原料を気化するため、例えば、キャリアガスにより液体をバブリングすることによりキャリアガス中に液体の蒸気を取り込むバブラータンクが知られている（例えば特許文献１及び２）。バブラータンクは、液体を貯留するタンクと、タンク内に貯留される液体中にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、キャリアガス導入管からタンク内に導入され、液体原料の蒸気を取り込んだキャリアガスを半導体製造装置の処理室へ供給する供給配管とを有している（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−４４６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バブラータンクにおいては、タンク内に貯留される液体の中をキャリアガスが流れる際に、キャリアガス中に液体の蒸気が取り込まれる。例えばキャリアガスの流量が多く、タンク内を大きな流速でキャリアガスが流れる場合には、キャリアガス中に蒸気が飽和していないおそれがある。この場合には、所望の量の原料を供給することができず処理ガスの濃度を制御することが困難な事態となる。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされ、キャリアガス中の液体原料の蒸気の飽和度を向上可能な気化原料供給装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、液体原料を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、前記処理ガス導出管が接続される流入口、及び前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部とを備える気化原料供給装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様による気化原料供給装置における前記容器の前記流出口から前記処理ガスを導く第１の配管と、前記第１の配管が接続され、前記処理ガスが導入されるチャンバと、前記チャンバ内に配置され、前記処理ガスによる処理の対象となる基板が載置される載置部とを備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、液体原料を貯留する貯留タンクを第１の温度に維持するステップと、前記第１の温度に前記貯留タンク内にキャリアガスを供給し、前記液体原料の蒸気と前記キャリアガスとを含む処理ガスを生成するステップと、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記処理ガスを冷却するステップとを含む、気化原料供給方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、キャリアガス中の液体原料の蒸気の飽和度を向上可能な気化原料供給装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による気化原料装置におけるバブラーを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態による気化原料装置におけるガス飽和器を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態による気化原料装置を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態による基板処理装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１２】
始めに、本発明の実施形態による気化原料供給装置が備えるバブラーについて図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、バブラー１０は、例えば溶剤や疎水化処理剤などの常温で液体の原料Ｌを貯留するタンク１１と、タンク１１の周りに配置され、タンク１１及びその内部の液体原料Ｌを加熱する外部ヒータ１３と、タンク１１及び外部ヒータ１３を取り囲むように配置される断熱部材１５とを備える。
【００１３】
タンク１１は、ほぼ円筒形の形状を有し、タンク１１内に貯留される液体原料に対して耐蝕性を有する例えばステンレススチールやアルミニウムなどの金属、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂により作製されている。タンク１１の下方部分には、側周部を貫通し内底部に沿って延びるキャリアガス導入管１１ａが設けられている。キャリアガス導入管１１ａは、キャリアガス供給源（後述）に接続され、キャリアガス供給源からのキャリアガスをタンク１１内へ供給する。また、キャリアガス導入管１１ａのうちタンク１１内に位置する部分には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のオリフィス１１ｂが形成されている。キャリアガス供給源からのキャリアガスは、キャリアガス導入管１１ａからタンク１１内へ導入され、オリフィス１１ｂを通して液体原料Ｌ中に噴出される。このキャリアガスは、液体原料Ｌ内を上方に流れる際に液体原料Ｌの蒸気を取り込み、また、液体原料Ｌの上方の空間に充満する液体原料Ｌの蒸気と混合されるため、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが得られる。タンク１１の上方部分には処理ガス導出管１１ｃが接続されており、処理ガスは、処理ガス導出管１１ｃを通してタンク１１の外へ流出する。
なお、キャリアガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの希ガスや窒素ガスなどを用いることができる。
【００１４】
また、タンク１１内には、主に液体原料Ｌを加熱する液体ヒータ１１ｄと、タンク１１内において液体原料Ｌの上方の空間を満たす処理ガスを加熱する内部ヒータ１１ｅと、処理ガスの温度を測定する温度センサ１７とが設けられている。液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅには、図示しない電源装置及び温調器がそれぞれ設けられており、温度センサ１７による測定値に基づいて液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅが所定の温度（第１の温度）に調整される。これにより、液体原料Ｌ及び処理ガスの温度が第１の温度に維持される。第１の温度は、使用する液体原料Ｌの性質や、必要とされる処理ガスの供給量に基づいて決定することができる。例えば液体原料Ｌとして疎水化処理剤の一種であるヘキサメチルジシラザン（Hexamethyl-disilazane；ＨＭＤＳ）を用いる場合には、第１の温度は、約２４℃から約４０℃までの範囲にあってよく、例えば約３０℃であると好ましい。
【００１５】
外部ヒータ１３は、タンク１１の外周面を取り囲むように配置されている。また、外部ヒータ１３には、図示しない温度センサ、電源装置、及び温調器が設けられており、外部ヒータ１３もまた第１の温度に調整される。これにより、タンク１１内の液体原料Ｌ及び処理ガスを第１の温度に維持するのが容易となる。なお、外部ヒータ１３はタンク１１の外周面だけでなく、タンク１１の上面及び下面を覆うように配置されてもよい。
【００１６】
断熱部材１５は、熱伝導率の小さい例えばシリカガラスなどからなる繊維状のガラスウールまたは粉末状の充填物と、このシリカガラスを覆うように設けられた例えば布などの梱包材をなす外皮層とを含む断熱材により構成され得る。また、断熱部材１５は、外部ヒータ１３の外面に面する例えばアルミニウムなどの金属の膜を有してよい。さらに、例えばポリエチレンなどの樹脂からなる２枚のフィルムと、これらのフィルムの間に収容されるシリカガラスからなる繊維や粉末とから構成され、フィルム間の空間が真空に維持された真空断熱体により断熱部材１５を構成してもよい。
次に、上述のバブラーと接続される、本発明の実施形態による気化原料供給装置が備えるガス飽和器について図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、ガス飽和器２０は、ケース２１と、ケース２１の周りを取り囲む断熱部材２３とを有している。
【００１７】
ケース２１は、例えばほぼ直方体の形状を有し、ケース２１内に導入される処理ガスに対して耐蝕性を有する例えばステンレススチールやアルミニウムなどの金属、又はＰＴＦＥやポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）などの樹脂により作製されている。ケース２１の上方部分における一端側に流入口２１ａが設けられており、流入口２１ａには所定の継ぎ手によりバブラー１０からの処理ガス導出管１１ｃが接続されている。これにより、バブラー１０により得られた処理ガスが、処理ガス導出管１１ｃ及び流入口２１ａを通してケース２１内へ導入される。また、ケース２１の上方部分において、流入口２１ａが設けられた一端側と反対側に流出口２１ｂが設けられている。流出口２１ｂには、基板処理装置（後述）と接続される処理ガス供給管２１ｃが接続されている。これにより、流入口２１ａからケース２１内へ導入された処理ガスが基板処理装置へ供給される。
【００１８】
また、ケース２１の６つの内面には温度調整板２１ｈが配置されている（図２において４個の温度調整板２１ｈを示す）。温度調整板２１ｈ内には、流体が流れる導管（図示せず）が形成されている。図示しない温度調整器により温度調整された流体を温度調整板２１ｈと温度調整器との間で循環させることにより、温度調整板２１ｈの温度が調整され、ケース２１の温度が所定の温度（第２の温度）に維持される。第２の温度は例えば室温（２３℃）であって良い。
【００１９】
また、ケース２１の内部には、複数のバッフル板２１ｄが設けられている。バッフル板２１ｄには、温度調整板２１ｈと同様に導管（図示せず）が設けられ、温度調整された流体が導管を流れることにより、バッフル板２１ｄの温度が調整される。バッフル板２１ｄの温度は、温度調整板２１ｈの温度と等しいことが好ましく、例えば室温（２３℃）であって良い。また、本実施形態におけるバッフル板２１ｄは、扁平な直方体の立体形状を有している。この扁平な直方体の４つの側面のうちの３つの側面は、対応する３つの温度調整板２１ｈに接している一方、残りの一つの側面は温度調整板２１ｈから離間している。バッフル板２１ｄの一つの側面が温度調整板２１ｈから離間することにより、バッフル板２１ｄと温度調整板２１ｈとの間にガスの流通路Ｓが形成される。
【００２０】
また、一つのバッフル板２１ｄが一の温度調整板２１ｈと離間する場合、そのバッフル板２１ｄの隣のバッフル板２１ｄは、一の温度調整板２１ｈと対向する温度調整板２１ｈと離間するように、複数のバッフル板２１ｄが配置される。これにより、流通路Ｓが互い違いに配置され、ケース２１内には迷路状の長いガス流路が形成されることとなる。このため、流入口２１ａからケース２１内に導入された処理ガスは矢印Ａ１で示すように、バッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈにより流れの方向が複数回変更されつつ、流出口２１ｂに向かって流れる。これにより、処理ガスは第１の温度から第２の温度に冷却され、第２の温度に維持される。
【００２１】
また、複数のバッフル板２１ｄはケース２１内の所定の領域に設けられており、この領域と流出口２１ｂとの間の空間には、一又は複数のフィルタ２１ｆが設けられている。具体的には、フィルタ２１ｆは、ケース２１内の処理ガスが流れる方向と交差する方向に延びている。このため、処理ガスは、フィルタ２１を透過して流出口２１ｂに到達する。また、フィルタ２１ｆの目開き（開口径）は、タンク１１に貯留される液体原料の性質（例えば粘性等）に基づいて決定して良い。また、図２に示す例では、４つのフィルタ２１ｆが配置されており、この場合、４つのフィルタ２１ｆは異なる目開きを有している。しかも、これら４つのフィルタ２１ｆは、処理ガスの流れの方向に沿って目開きが小さくなるように配置されている。また、フィルタ２１ｆは、例えばポリエチレンやＰＴＦＥなどの材料で作製することが好ましい。また、ステンレススチールやアルミニウムなどの熱伝導率が高い材料でフィルタ２１ｆを作製すれば、フィルタ２１ｆの温度を温度調整板２１ｈやバッフル板２１ｄの温度と等しくすることが可能となる。
【００２２】
また、ケース２１の底部には、一又は複数の液体ポート２１ｇが形成されており、液体ポート２１ｇには戻り配管２１ｊが接続されている。より具体的には、液体ポート２１ｇは、ケース２１の底部に配置された温度調整板２１ｈに接する２つの隣接するバッフル板２１ｄの間に設けられている。これにより、それらのバッフル板２１ｄの間に溜まる液体原料Ｌ（後述）が液体ポート２１ｇから戻り配管２１ｊへと流出する。戻り配管２１ｊは、バブラー１０のタンク１１に接続されている。これにより、ガス飽和器２０のケース２１に溜まった液体原料Ｌは、バブラー１０のタンク１１へと戻され得る。
また、ケース２１の周りを取り囲む断熱部材２３は、タンク１１に用いられる断熱部材１５と同様に構成されている。
【００２３】
次に、上述のバブラー１０及びガス飽和器２０を含む、本発明の実施形態による気化原料供給装置を、図３を参照しながら説明する。なお、図３においては、バブラー１０及びガス飽和器２０を簡略化している。
【００２４】
図３に示すように、本実施形態による気化原料供給装置３０は、上述のバブラー１０及びガス飽和器２０に加えて、キャリアガス供給源４０に接続された配管３１と、配管３１から継ぎ手３９ａにより分岐したキャリアガス導入管１１ａの途中に設けられ、キャリアガスの流量を制御する流量制御器３２とを有している。また、配管３１は、ガス飽和器２０の処理ガス供給管２１ｃに継ぎ手３９ｂを介して合流しており、配管３１における継ぎ手３９ａ及び３９ｂの間には、配管３１を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器３３が設けられている。流量制御器３２及び３３としては、例えばマスフローコントローラを好適に使用することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態においては、処理ガス供給管２１ｃにおける継ぎ手３９ｂよりも下流側の位置に三方バルブ３４が設けられている。また、三方バルブ３４にはバイパス管３４ａが接続され、バイパス管３４ａは、三方バルブ３４の下流側において継ぎ手３９ｃを介して処理ガス供給管２１ｃに合流している。三方バルブ３４は、通常時には、処理ガス供給管２１ｃ内を流れる処理ガスを矢印Ａ２で示すようにそのまま処理ガス供給管２１ｃへ流し、開いたときには処理ガスを矢印Ａ３で示すようにバイパス管３４ａに流す。バイパス管３４ａには、バイパス管３４ａを流れる処理ガスの流量を測定する流量計３５が設けられている。流量計３５としては、マスフローメータやフロート式の流量計を好適に使用することができる。
【００２６】
また、バブラー１０とガス飽和器２０を繋ぐ処理ガス導出管１１ｃには、断熱部材１２が設けられている。これにより、処理ガス導出管１１ｃを、バブラー１０で得られた処理ガスの温度に維持することが可能となる。したがって、処理ガス導出管１１ｃを流れる処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気が、処理ガス導出管１１ｃ内で凝縮するのを防ぐことができ、処理ガス導出管１１ｃが液体原料Ｌで詰まるのを避けることができる。
また、上述のとおり、ガス飽和器２０のケース２１の底部に形成される液体ポート２１ｇには、戻り配管２１ｊが接続されており、戻り配管２１ｊは、バブラー１０の上方部分に接続されている。戻り配管２１ｊには、ポンプ３６、フィルタ３７、及び開閉バルブ３８が設けられている。ガス飽和器２０のケース２１の底部に溜まった液体原料は、開閉バルブ３８を開くとともにポンプ３６を起動することにより、ケース２１からタンク１１へと還流する。
【００２７】
次に、上述のとおり構成される気化原料供給装置３０の動作（作用）について説明する。キャリアガス供給源４０から供給されるキャリアガスは、配管３１からキャリアガス導入管１１ａへ流れ、キャリアガス導入管１１ａに設けられた流量制御器３２により流量制御され、流量が制御されたキャリアガスがバブラー１０へ導入される。図１を参照しながら説明したように、キャリアガスは、キャリアガス導入管１１ａの複数のオリフィス１１ｂから噴出され、液体原料Ｌ中を通過して液体原料Ｌの上方の空間に至る。このとき液体原料Ｌは、バブラー１０の外部ヒータ１３、液体ヒータ１１ｄ、内部ヒータ１１ｅ、及び温度センサ１７などにより第１の温度に維持されており、第１の温度で決まる蒸気圧で液体原料Ｌの蒸気がキャリアガス中に含まれ、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気（又はガス）とからなる処理ガスが生成される。このようにして生成された処理ガスは、処理ガス導出管１１ｃを通してガス飽和器２０へ導入される。
【００２８】
ガス飽和器２０においては、温度調整板２１ｈ及びバッフル板２１ｄが、第１の温度よりも低い第２の温度（例えば室温（２３℃））に維持されている。このため、ケース２１内に導入された処理ガスは、温度調整板２１ｈ及びバッフル板２１ｄにより画成される流路を流れる間に、温度調整板２１ｈやバッフル板２１ｄに何度も衝突しながら第１の温度に冷却される。これにより、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の飽和度を高くすることができる。
【００２９】
このようにして液体原料Ｌの蒸気の飽和度が高められた処理ガスは、バッフル板２１ｄが設けられた領域を通り抜けてフィルタ２１ｆに到達する。処理ガス中には、第２の温度に冷却されたことにより生じるミスト等が含まれている可能性があるが、フィルタ２１ｆを通過することによりミスト等が除去される。フィルタ２１ｆを通過した処理ガスは、流出口２１ｂから処理ガス供給管２１ｃへ流出する。そして、処理ガス供給管２１ｃを通して基板処理装置（後述）に処理ガスが供給される。
【００３０】
以上のように、本発明の実施形態による気化原料供給装置３０によれば、バブラー１０においてキャリアガスと、第１の温度に維持される液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが生成され、この処理ガスが、ガス飽和器２０において、バブラー１０における液体原料Ｌの第１の温度よりも低い第２の温度に冷却されるため、液体原料Ｌの蒸気の飽和度が向上された処理ガスを基板処理装置へ供給することが可能となる。また、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気圧が飽和するように第１の温度と第２の温度を決定すれば、ケース２１内では処理ガス中の蒸気が凝縮し、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気をほぼ飽和蒸気圧にまで飽和させることが可能となる。
【００３１】
また、特に、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気圧が飽和するように第２の温度を制御した場合には、ケース２１内のバッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈには液体原料Ｌが結露する。結露した液体原料Ｌは、バッフル板２１ｄや温度調整板２１ｈを流れ落ちて、ケース２１の底部に溜まることとなる。ケース２１の底部に溜まった液体原料Ｌは、戻り配管２１ｊに設けられた開閉バルブ３８を開き、ポンプ３６（図３）を起動することにより、タンク１１へ戻される。したがって、液体原料Ｌを無駄に消費することがなく、基板処理装置における基板処理のコストを低減することができる。
【００３２】
その際、仮にケース２１内の液体原料にパーティクルなどが含まれていたとしても、フィルタ３７によりパーティクルなどが除去され、清浄な液体原料をバブラー１０のタンク１１に戻すことができる。
【００３３】
また、処理ガス供給管２１ｃに継ぎ手３９ｂにより合流する配管３１を通して、処理ガス供給管２１ｃにキャリアガスを供給することにより、ガス飽和器２０からの処理ガスを希釈しても良い。この場合、配管３１に設けられた流量制御器３３により、キャリアガスの供給量を制御するとともに、開閉バルブ３４を開くことにより、配管３１からのキャリアガスで希釈された処理ガスをバイパス管３４ａに適宜バイパスさせると好ましい。これによれば、バイパス管３４ａに設けられた流量計３５により測定された流量と、配管３１の流量制御器３３で調整されたキャリアガス流量とにより、ガス飽和器２０からの処理ガスの流量（流量計３５の測定値−流量制御器３３の設定流量）を求めることができる。特に、ガス飽和器２０において、処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気を飽和させれば、希釈された処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の濃度を計算することができ、基板処理装置への液体原料Ｌの蒸気の供給量を精度良く知ることができる。流量制御器３３により処理ガス中の液体原料Ｌの蒸気の濃度を調整することも可能となる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態による気化原料供給装置３０を好適に適用可能な基板処理装置について、図４を参照しながら説明する。
【００３５】
図４を参照すると、基板処理装置１００は、上端が開口する容器本体２０２と、この容器本体２０２の上部開口を覆うように設けられた蓋体２０３とを備えている。容器本体２０２は、円形の上面形状を有する枠体２２１と、枠体２２１の底部から内側に延びる鍔状の底部２２２と、底部２２２に支持されるウエハ載置台２０４とを備えている。ウエハ載置台２０４の内部には加熱部２０４ｈが設けられ、これによりウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷを加熱することができる。
【００３６】
一方、蓋体２０３は、蓋体２０３の周縁部２３１が容器本体２０２の枠体２２１の上面に近接するように容器本体２０２を覆っており、これらの間に処理室２２０が区画されている。
【００３７】
ウエハ載置台２０４には、外部の搬送装置（不図示）との間でウエハＷの受け渡しを行なうための複数本の昇降ピン２４１が設けられており、この昇降ピン２４１は昇降機構２４２により昇降自在に構成されている。図中の参照符号２４３は、載置台２０４の裏面側に設けられた、この昇降機構２４２の周囲を囲むカバー体である。容器本体２０２と蓋体２０３は、互いに相対的に昇降自在に構成されている。この例では、昇降機構（不図示）により蓋体２０３が、容器本体２０２と接続される処理位置と、容器本体２０２の上方側に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在である。
【００３８】
また、蓋体２０３の裏面側中央部には、載置台２０４上に載置されるウエハＷに対して処理ガスを供給する処理ガス供給部２０５が設けられている。また、蓋体２０３の内部には、処理ガス供給部２０５と連通するガス供給路２３３が形成されている。この例では、ガス供給路２３３は蓋体２０３の上方側にて屈曲されて略水平に伸びるように形成され、ガス供給路２３３は上端においてガス供給管２６１と接続され、ガス供給管２６１の上流端は、処理ガス供給管２１ｃを介して、気化原料供給装置３０のガス飽和器２０に接続されている。これにより、キャリアガスと液体原料Ｌの蒸気とからなる処理ガスが気化原料供給装置３０から基板処理装置１００の処理室２２０へ供給され、ウエハ載置台２０４に載置されるウエハＷが処理ガスに曝される。
【００３９】
また、蓋体２０３には、ウエハ載置台２０４上のウエハＷよりも外側から処理室２２０内を排気するための排気路２８１が形成されている。また蓋体２０３の上壁部２３２の内部には、処理ガス供給部２０５が設けられる中央領域以外の領域に面状に伸び、例えばリング状の平面形状を有する扁平な空洞部２８２が形成されている。前述した排気路２８１の下流端はこの空洞部２８２に接続されている。さらにこの空洞部２８２には、例えば蓋体２０３の中央近傍領域にて、複数本例えば６本の排気管２８３が接続されている。また、排気管２８３の下流端は排気流量調整バルブＶ４を介して排気手段２８４をなすエジェクターに接続されている。
【００４０】
このような構成によれば、気化原料供給装置３０の処理ガス供給管２１ｃから、ガス供給管２６１、ガス供給路２３３、及び処理ガス供給部２０５を通して、ウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷに対して処理ガスが供給され、排気路２８１から空洞部２８２及び排気管２８３を通して排気手段２８４により排気される。
基板処理装置１００には気化原料供給装置３０が接続されているため、基板処理装置１００の使用に際しても、気化原料供給装置３０による効果が発揮される。
【００４１】
上記の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されさるものではなく、添付の請求の範囲の要旨内で変形や変更が可能である。
【００４２】
例えば、上述の実施形態においては、キャリアガス導入管１１ａはタンク１１の側周部を貫通し、タンク１１の内底部に沿って延びているが、これに代わり、タンク１１の上部（蓋部）を貫通し、タンク１１に貯留される液体原料中（好ましくは底面近傍）にまで延びるキャリアガス導入管をタンク１１に設けてもよい。
【００４３】
タンク１１内の液体ヒータ１１ｄ及び内部ヒータ１１ｅは、ニッケル−クロム合金や、鉄−ニッケル−クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金等からなる電熱線に限らず、耐薬液性に優れている例えばシースヒータやセラミックヒータにより構成してもよい。
タンク１１に貯留される液体原料としてＨＭＤＳを例示したが、これに限らず、他の疎水化処理材や、現像液、リンス液（シンナー）、純水、過酸化水素水などの液体原料を基板処理に応じて貯留し、その蒸気（又は気体）とキャリアガスとからなる処理ガスを基板処理装置へ供給してもよい。
また、上述の実施形態においては、タンク１１に外部ヒータ１３及び断熱部材１５が設けられているが、これらに代わり恒温槽を用いてもよい。また、ガス飽和器２０には温度調整板２１ｈ及び断熱部材２３が設けられているが、これらに代わり恒温槽を用いてもよい。この場合、バッフル板２１ｄは温度調整可能であっても無くても良い。また、温度調整板２１ｈを用いない場合には、ケース２１の内壁とバッフル板２１ｄとの間に隙間ができ、これによりガス流路が形成される。
【００４４】
また、バブラー１０とガス飽和器２０とを繋ぐ処理ガス導出管１１ｃには、断熱部材１２の代わりに又は加えて、テープヒータやリボンヒータなどのフレキシブルなヒータ部材を処理ガス導出管１１ｃに巻き付けることによりヒータを設けても良い。電源、温度センサ、及び温調器によりこのヒータを温度調整することにより、処理ガス導出管１１ｃをより確実に所定の温度に維持することができる。この温度は、例えば上述の第１の温度と等しいか、又は高い温度であると好ましい。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、ガス飽和器２０の温度が室温の場合を説明したが、室温よりも高い温度にガス飽和器を制御してもよい。この場合、タンク１１内の処理ガスの温度と処理ガス導出管１１ｃの温度とをガス飽和器２０の温度よりも高くすべきことは明らかである。また、ガス飽和器２０を室温よりも高い温度に維持する場合には、ガス飽和器２０から基板処理装置１００までの処理ガス供給管２１ｃを、ガス飽和器２０の温度（第２の温度）と等しい温度又は高い温度に制御することが好ましい。
【００４６】
また、ガス飽和器２０のケース２１とバブラー１０のタンク１１とを接続する戻り配管２１ｊにはポンプ３６が設けられ、ポンプ３６によりケース２１の底部に溜まった液体原料をタンク１１へ戻しているが、例えばガス飽和器２０をタンク１１よりも高い位置に配置すれば、ケース２１底部の液体原料を自重によりタンク１１へ戻すことができる。したがって、ポンプ３６を用いることなく、開閉バルブ３８を開くことにより、液体原料をタンク１１へ戻すことが可能となる。
また、戻り配管２１ｊは、タンク１１の上方部分にではなく、側面部に接続されても良い。
【００４７】
さらに、ガス飽和器２０のケース２１内に液面計（図示せず）を設け、ケース２１の底部に溜まる液体原料Ｌの量をモニターすることが好ましい。また、液面計の測定結果に基づいて、開閉バルブ３８の開閉やポンプ３６の起動を制御することにより、ケース２１内の液体原料Ｌを自動的にタンク１１へ戻すようにしても良い。
【００４８】
また、ガス飽和器２０内には、所定の大きさの開口部を有し、４つの辺のすべてにおいてケース２１の内面（又は温度調整板２１）と接するバッフル板を設けても良い。この場合、ケース２１内の処理ガスの流れの方向に沿って開口部が揃わないように（流れの方向に沿って開口部が互い違いとなるように）バッフル板を配置することが好ましい。これにより、処理ガスがバッフル板（の開口部以外の部分）に衝突する際に、処理ガスが冷却され得る。また、バッフル板を多孔質材料で形成し、処理ガスが孔を通して流れるようにしても良い。言い換えると、バッフル板２１としてフィルタ２１ｆを用いてもよい。また、バッフル板２１の代わりに、複数箇所で折れ曲がることにより迷路状のガス流路を提供し、温度調整可能に構成される屈曲管を用いてもよい。
また、ガス飽和器２０内において、フィルタ２１ｆの代わりにミストトラップを設けても良い。
【００４９】
また、戻り配管２１ｊにヒータを設けて戻り配管２１ｊを第１の温度に制御してもよい。これにより、液体原料Ｌの還流に伴う、バブラー１０のタンク１１内の液体原料Ｌの温度の変動を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・バブラー、１１・・・タンク、１１ａ・・・キャリアガス供給管、１１ｂ・・・オリフィス、１１ｃ・・・処理ガス導出管、１１ｄ・・・液体ヒータ、１１ｅ・・・内部ヒータ、１３・・・外部ヒータ、１５・・・断熱部材、１７・・・温度センサ、２０・・・ガス飽和器、２１・・・ケース、２１ａ・・・流入口、２１ｂ・・・流出口、２１ｄ・・・バッフル板、２１ｆ・・・フィルタ、２１ｇ・・・液体ポート、２１ｈ・・・温度調整板、２３・・・断熱部材、３０・・・気化原料供給装置、３１・・・配管、３２，３３・・・流量制御器、３４・・・開閉バルブ、３４ａ・・・バイパス管、３５・・・流量計、３６・・・開閉バルブ、３８・・・ポンプ、４０・・・キャリアガス供給源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、
前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、
前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、
前記処理ガス導出管が接続される流入口、及び前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、
前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、
前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部と
を備える気化原料供給装置。
【請求項２】
前記流出口に接続される処理ガス供給管と、
前記処理ガス供給管に接続され、前記処理ガス供給管に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給管と
を更に備える、請求項１に記載の気化原料供給装置。
【請求項３】
前記流出口に接続される処理ガス供給管と、
前記処理ガス供給管から分岐し、当該処理ガス供給管に合流するバイパス管と、
前記バイパス管に設けられる流量計と
を更に備える、請求項１に記載の気化原料供給装置。
【請求項４】
前記容器が、前記障害部材と前記流出口との間に配置され、前記処理ガスの流通を許容する一又は二以上のフィルタ部材を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項５】
前記容器と前記貯留タンクとを接続し、前記容器内で凝縮した前記液体原料を前記貯留タンクへ流す液体原料配管を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項６】
前記処理ガス導出管を前記第１の温度に調整する第３の温度調整部を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の気化原料供給装置における前記容器の前記流出口から前記処理ガスを導く第１の配管と、
前記第１の配管が接続され、前記処理ガスが導入されるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記処理ガスによる処理の対象となる基板が載置される載置部と
を備える基板処理装置。
【請求項８】
液体原料を貯留する貯留タンクを第１の温度に維持するステップと、
前記第１の温度に前記貯留タンク内にキャリアガスを供給し、前記液体原料の蒸気と前記キャリアガスとを含む処理ガスを生成するステップと、
前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記処理ガスを冷却するステップと
を含む、気化原料供給方法。
【請求項９】
前記冷却するステップにおいて前記第２の温度に冷却された前記処理ガスに対してキャリアガスを追加するステップを更に含む、請求項８に記載の気化原料供給方法。
【請求項１０】
前記追加するステップにおいて前記キャリアガスの流量と、当該キャリアガスが追加された前記処理ガスの流量とから、当該キャリアガスが追加される前の前記処理ガスの流量を求めるステップを更に含む、請求項９に記載の気化原料供給方法。
【請求項１１】
前記冷却するステップにおいて前記処理ガスを冷却することにより結露した前記液体原料を前記貯留タンクに戻すステップを更に含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の気化原料供給方法。
【請求項１】
液体原料を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクを第１の温度に制御する第１の温度制御部と、
前記貯留タンク内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、
前記貯留タンクに接続され、前記キャリアガス導入管から前記貯留タンク内に導入された前記キャリアガスに前記液体原料の蒸気が含まれることにより生成される処理ガスを前記貯留タンクから流出させる処理ガス導出管と、
前記処理ガス導出管が接続される流入口、及び前記流入口から流入する前記処理ガスを流出させる流出口を備える容器と、
前記容器内の前記流入口と前記流出口の間に設けられ、前記処理ガスの流れを妨げる障害部材と、
前記容器を前記第１の温度よりも低い第２の温度に制御する第２の温度制御部と
を備える気化原料供給装置。
【請求項２】
前記流出口に接続される処理ガス供給管と、
前記処理ガス供給管に接続され、前記処理ガス供給管に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給管と
を更に備える、請求項１に記載の気化原料供給装置。
【請求項３】
前記流出口に接続される処理ガス供給管と、
前記処理ガス供給管から分岐し、当該処理ガス供給管に合流するバイパス管と、
前記バイパス管に設けられる流量計と
を更に備える、請求項１に記載の気化原料供給装置。
【請求項４】
前記容器が、前記障害部材と前記流出口との間に配置され、前記処理ガスの流通を許容する一又は二以上のフィルタ部材を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項５】
前記容器と前記貯留タンクとを接続し、前記容器内で凝縮した前記液体原料を前記貯留タンクへ流す液体原料配管を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項６】
前記処理ガス導出管を前記第１の温度に調整する第３の温度調整部を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の気化原料供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の気化原料供給装置における前記容器の前記流出口から前記処理ガスを導く第１の配管と、
前記第１の配管が接続され、前記処理ガスが導入されるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記処理ガスによる処理の対象となる基板が載置される載置部と
を備える基板処理装置。
【請求項８】
液体原料を貯留する貯留タンクを第１の温度に維持するステップと、
前記第１の温度に前記貯留タンク内にキャリアガスを供給し、前記液体原料の蒸気と前記キャリアガスとを含む処理ガスを生成するステップと、
前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記処理ガスを冷却するステップと
を含む、気化原料供給方法。
【請求項９】
前記冷却するステップにおいて前記第２の温度に冷却された前記処理ガスに対してキャリアガスを追加するステップを更に含む、請求項８に記載の気化原料供給方法。
【請求項１０】
前記追加するステップにおいて前記キャリアガスの流量と、当該キャリアガスが追加された前記処理ガスの流量とから、当該キャリアガスが追加される前の前記処理ガスの流量を求めるステップを更に含む、請求項９に記載の気化原料供給方法。
【請求項１１】
前記冷却するステップにおいて前記処理ガスを冷却することにより結露した前記液体原料を前記貯留タンクに戻すステップを更に含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の気化原料供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１５２０８（Ｐ２０１３−１１５２０８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９４３４（Ｐ２０１１−２５９４３４）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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