原料气体供给装置制造方法及图纸

在将包含使固体或液体原料气化得到的气体的原料气体供给成膜处理部时正确调节原料气体所含原料的气化流量。将载气供给收纳有原料的原料容器(3)，将包含已气化原料的原料气体与稀释气体一起间断供给原料的成膜处理部(2)。用质量流量测定仪(7)测定原料气体流量M1，从对该流量测定值在原料气体供给期间积分得到的积分值减去对流过质量流量测定仪(7)的载气流量测定值C1在供给期间积分得到的积分值求得原料气化量A。求出取得的气化量A与原料气化量A设定值的偏差分，为了将原料气化量A维持为设定值，将该偏差分作为修正值与载气流量设定值C1相加。为了使载气和稀释气体总流量一定，从稀释气体的流量设定值C2减去该偏差分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调节在载气中使原料气化、供给成膜处理部的原料气体中的原料气化流量的技术。
技术介绍
作为对半导体晶片(以下称为“晶片”)等的基板进行成膜的方法之一，已知有ALD(Atomic Layer Deposition)法。该方法，在晶片的表面吸附原料气体的原子层、分子层后，供给将该原料气体氧化、还原的反应气体，生成反应生成物，使该反应生成物的层堆积。该处理通过在形成真空气氛的处理容器收纳晶片，对阀进行开关控制，将原料气体和反应气体交替间断地供给处理容器而进行。作为原料使用固体或液体原料，对收纳有该原料的原料容器进行加热，使原料气化，得到原料的气体。然后，向上述原料容器内供给载气，通过该载气，将原料供给处理容器。这样，原料气体是混合有载气和气体的原料的气体，在控制晶片上所形成的膜的厚度、膜质等时，需要正确地调节原料的气化量(原料气体中所含有的原料的流量)。但是，原料容器内的原料的气化量根据原料的填充量而变化，原料为固体时，根据原料容器内的原料的偏置、颗粒尺寸的变化等而变化。另外在原料为固体时，原料升华(在本申请说明书中作为“气化”处理)时，吸收热量导致原料容器内的温度降低，但固体原料在原料容器内不产生对流，因此在原料容器内容易产生温度分布的偏差。因此，原料的气化量容易变得不稳定。在专利文献1中记载了以下的技术：利用浓度计，测定作为已气化的原料和载气的混合气体的混合气体(在专利文献1中，将已气化的原料作为“原料气体”)中的原料浓度，将原料气体、载气和稀释气体(载气和稀释气体为相同成分)的合计流量一定化。另外，在专利文献2中记载了以下的技术：将载气送入液体原料蒸发部，并向体系
内导入缓冲气体时，检测上述体系内的非蒸发气体的总质量流量，将上述总质量流量控制为一定值。但是，在ALD法中，将包含已气化的原料的气体间断地供给，其供给时间极短，因此利用专利文献1那样的浓度计不能正确地检测原料浓度。另外，包含原料的气体的供给时刻通过开关供给通路的阀进行控制，但如专利文献2那样对质量流量进行测定时，气体的供给时间为短时间，因此流量值不稳定。因此，作为结果，难以将原料的气化量控制为设定值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006－222133号公报：段落0036专利文献2：日本特开平5－305228号公报：段落0015～段落0018
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术就是鉴于这样的事实而完成的专利技术，其目的在于，提供将包含使固体或液体原料气化而得到的气体的原料气体供给成膜处理部时能够正确地调节原料气体所含有的原料的气化流量的技术。用于解决课题的方法因此，本专利技术的原料气体供给装置的特征在于：通过载气供给通路，将作为不活泼气体的载气供给收纳有固体或液体原料的原料容器，以交替地重复供给期间、停止期间的方式将包含已气化的原料的原料气体间断地供给原料的成膜处理部，该原料气体供给装置具有：载气用的质量流量控制器，设置于上述载气供给通路，基于载气流量设定值调节载气的流量；流量测定部，设置于上述原料容器的出口侧的原料气体供给通路，测定原料气体的流量；稀释气体供给通路，用于将作为不活泼气体的稀释气体与上述原
料气体混合，与上述原料容器的出口侧的下游侧连接，设置有基于稀释气体流量设定值调节稀释气体的流量的稀释气体用的质量流量控制器；和运算处理部，从对上述流量测定部的流量测定值在原料气体的供给期间进行积分而得到的积分值减去对流过上述流量测定部的不活泼气体的流量测定值在上述供给期间进行积分而得到的积分值，求得原料的气化量，求出该原料的气化量与原料的气化量的设定值的偏差分，为了将原料的气化量维持为设定值，将上述偏差分作为修正值与上述载气流量设定值相加，并且为了达到载气和稀释气体的总流量的一定化，从上述稀释气体流量设定值减去上述偏差分。专利技术的效果根据本专利技术，在包含载气和气体的原料的原料气体中混合稀释气体，供给成膜处理部时，基于从原料气体的流量减去载气的流量而得到的原料的气化量，对载气的流量进行控制。原料的气化量通过从对流量测定部的流量测定值在原料气体的供给期间进行积分而得到的积分值减去对流过流量测定部的载气的流量的流量测定值在上述供给期间进行积分而得到的积分值而求得，因此能够以高精度取得原料的气化量。另外，基于取得的原料的气化量，为了将原料的气化量维持为设定值，对载气的流量进行控制，并且为了达到载气和稀释气体的总流量的一定化，对稀释气体的流量进行控制。因此，原料的气化量稳定，并且能够抑制不活泼气体的总流量的变动，能够正确调节原料气体所含有的原料的气化流量。附图说明图1为表示应用本专利技术的原料气体供给装置的成膜装置的第一实施方式的整体结构图。图2为设置于成膜装置的控制部的结构图。图3为表示阀的开关、原料气体的流量、载气的流量和修正值的时间变化的时间图表。图4为用于说明原料气体、载气和稀释气体的流量控制的示意图。图5为表示应用本专利技术的原料气体供给装置的成膜装置的其它例的整体结构图。图6为表示应用本专利技术的原料气体供给装置的成膜装置的第二实施方式的整体结构图。图7为设置于成膜装置的控制部的结构图。图8为用于说明原料气体、载气和稀释气体的流量控制的示意图。具体实施方式以下参照图1对将本专利技术的原料气体供给装置应用于成膜装置的结构例进行说明。该实施方式的成膜装置1具有：用于对作为基板的晶片W进行ALD法的成膜处理的成膜处理部2；和用于向该成膜处理部2供给原料气体的原料供给部。成膜处理部2例如具备在形成真空容器的腔室(处理容器)21内水平保持晶片W并且具备未图示的加热器的载置台22和将原料气体等导入腔室21内的气体导入部23。构成为：腔室21内通过由真空泵等构成的真空排气部24进行真空排气，在该内部从原料供给部导入原料气体，由此在被加热的晶片W的表面进行成膜。列举形成W(钨)膜时的一个例子，作为原料，使用常温中为固体的WCl6，作为与原料反应的反应气体(还原气体)，使用氢(H2)气体。因此，气体导入部23与气体供给通路25连接，在该气体供给通路25，后述的供给含有WCL6的原料气体的原料气体供给通路42、供给与原料气体反应的反应气体的反应气体供给通路26和供给置换气体的置换气体供给通路27分别通过阀V1、V26、V27合流。反应气体供给通路26的另一端侧与反应气体的供给源261连接，并且通过气体供给通路262与不活泼气体例如氮(N2)气体的供给源263连接，置换气体供给通路27的另一端侧与置换气体例如N2气体的供给源271连接。本例的原料供给部具有收纳有原料的WCl6的原料容器3和向该原料容器3供给载气的载气供给源31。原料容器3是收纳有在常温中为固体的WCl6的容器，由具有电阻发热体的套管状的加热部32覆盖。该原料容器3构成为：基于利用未图示的温度检测部检测的原料容器3
内的气相部的温度，增减从未图示的供电部供给的供电量，由此能够调节原料容器3内的温度。加热部32的设定温度设定为固体原料300升华、并且WCl6不分解的范围的温度，例如150℃。在原料容器3内的固体原料的上方侧的气相部，插入相当于载气供给通路41的下游端部的载气喷嘴51和相当于原料气体供给通路42的上游端部的抽出喷嘴52。在载气供给通路41，从上游本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原料气体供给装置，其特征在于：通过载气供给通路，将作为不活泼气体的载气供给收纳有固体或液体原料的原料容器，以交替地重复供给期间、停止期间的方式将包含已气化的原料的原料气体间断地供给原料的成膜处理部，该原料气体供给装置具有：载气用的质量流量控制器，设置于所述载气供给通路，基于载气流量设定值调节载气的流量；流量测定部，设置于所述原料容器的出口侧的原料气体供给通路，测定原料气体的流量；稀释气体供给通路，用于将作为不活泼气体的稀释气体与所述原料气体混合，与所述原料容器的出口侧的下游侧连接，设置有基于稀释气体流量设定值调节稀释气体的流量的稀释气体用的质量流量控制器；和运算处理部，从对所述流量测定部的流量测定值在原料气体的供给期间进行积分而得到的积分值减去对流过所述流量测定部的不活泼气体的流量测定值在所述供给期间进行积分而得到的积分值，求得原料的气化量，求出该原料的气化量与原料的气化量的设定值的偏差分，为了将原料的气化量维持为设定值，将所述偏差分作为修正值与所述载气流量设定值相加，并且为了达到载气和稀释气体的总流量的一定化，从所述稀释气体流量设定值减去所述偏差分。

【技术特征摘要】
2014.08.12 JP 2014-1644811.一种原料气体供给装置，其特征在于：通过载气供给通路，将作为不活泼气体的载气供给收纳有固体或液体原料的原料容器，以交替地重复供给期间、停止期间的方式将包含已气化的原料的原料气体间断地供给原料的成膜处理部，该原料气体供给装置具有：载气用的质量流量控制器，设置于所述载气供给通路，基于载气流量设定值调节载气的流量；流量测定部，设置于所述原料容器的出口侧的原料气体供给通路，测定原料气体的流量；稀释气体供给通路，用于将作为不活泼气体的稀释气体与所述原料气体混合，与所述原料容器的出口侧的下游侧连接，设置有基于稀释气体流量设定值调节稀释气体的流量的稀释气体用的质量流量控制器；和运算处理部，从对所述流量测定部的流量测定值在原料气体的供给期间进行积分而得到的积分值减去对流过所述流量测定部的不活泼气体的流量测定值在所述供给期间进行积分而得到的积分值，求得原料的气化量，求出该原料的气化量与原料的气化量的设定值的偏差分，为了将原料的气化量维持为设定值，将所述偏差分作为修正值与所述载气流量设定值相加，并且为了达到载气和稀释气体的总流量的一定化，从所述稀释气体流量设定值减去所述偏差分。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸井政幸，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP