[发明专利]气体供给机构和气体供给方法以及使用其的成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及在如原子层堆叠(Atomic Layer Deposition；ALD)法等、向腔室间断地供给原料气体的用途中所使用的气体供给机构和气体供给方法以及使用其的成膜装置和成膜方法。

背景技术

近年来，半导体设备的微细化发展，在成膜工序中，成膜温度低、阶梯覆盖率良好的ALD法备受注目。

利用ALD法进行成膜时，向收纳有作为被处理体的半导体晶片(以下，简单记为晶片)的腔室中交替供给多种原料气体。该气体供给时，在作为成膜原料使用蒸气压低的液体原料、固体原料时，已知有用载气将收纳于容器内的原料进行鼓泡而向腔室供给的方法。另外，还已知有通过气化器使液体原料气化，利用载气向腔室供给的方法(例如记载于专利文献1的背景技术)。另外，专利文献1中公开了如下技术：使液体原料在容器内蒸发，用自动压力调整器将原料气体的供给压控制为所期望的压力，并且向腔室供给设定流量的原料气体，由此不使用载气而供给所期望的流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－19003号公报

发明内容

发明所要解决的课题

因此，ALD法时，需要在短时间内打开·关闭原料气体并且以大流量供给原料气体。但是，以上述方式供给低蒸气压的液体原料、固体原料时，存在以下的问题。

即，在用载气进行鼓泡来供给原料气体的方式时，以往，以开关阀开·关从用于鼓泡的容器送出的原料气体，但是，难以以短时间的开·关供给大流量的原料气体。另外，在不使用载气而用自动压力控制器控制原料气体的供给压时，也难以短时间的开·关供给大流量的原料气体。另外，在利用载气供给通过气化器气化的原料气体的方式时，气化器的后段侧的二次压力高时，无法将原料气化，因此，通过交替开·关设置于向腔室导入原料气体的气体供给配管的开关阀和设置于从气化器在排气线路形成旁路的旁路配管的开关阀，开·关原料气体，但是由于此时也带来气化器内的压力变动，因此无法将压力提高至最大限的气化分压，气体供给量自然存在限界。另外，不向腔室内供给原料气体期间，原料气体被废弃，浪费原料。

本发明是鉴于这样的事实而完成的发明，其课题在于：提供在由液体原料或固体原料生成原料气体并向腔室内供给时，能够以短时间供给大流量的原料气体，并且避免原料的浪费的气体供给机构和气体供给方法以及使用其的成膜装置和成膜方法。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明的第一观点在于提供一种气体供给机构，其将由固体状或液体状的原料得到的原料气体供给对被处理体进行成膜处理的腔室，该气体供给机构的特征在于，具备：原料容器，其收纳固体状或液体状的原料；加热器，其在上述原料容器中将上述原料加热使其升华或气化；载气供给配管，其向上述原料容器内供给载气；流量控制器，其对上述载气供给配管中的载气的流量进行控制；原料气体供给配管，其将在上述原料容器内升华或气化而生成的原料气体与上述载气一起供给上述腔室；原料气体供给·切断阀，其设置于上述原料气体供给配管的上述腔室附近，用于在成膜处理时向上述腔室供给和切断上述原料气体而进行开关；和气体供给控制器，进行控制使得：控制上述流量控制器的上述载气的流量，并且在关闭上述原料气体供给·切断阀的状态下，通过流通上述载气，使上述原料容器内和上述原料气体供给配管内成为高压状态之后，打开上述原料气体供给·切断阀。

上述本发明的第一观点中可以构成为，上述气体供给控制器进行控制使得：将上述载气控制为规定流量，并且经过与该流量对应的规定时间之后，打开上述原料气体供给·切断阀。另外，可以构成为还具备设置于上述原料容器或上述原料气体供给配管的压力计。上述气体供给控制器可以进行控制使得：监测上述压力计的检测值，在该检测值超过设定值时，停止上述载气的供给。另外，上述气体供给控制器可以求出上述压力计的检测值与预先设定的设定值之差，控制上述载气的流量使得该差消失。

另外，可以构成为，上述气体供给控制器进行控制使得：在关闭上述原料气体供给·切断阀的状态下，通过流通上述载气，使上述原料容器内和上述原料气体供给配管内成为高压状态之后，开关上述原料气体供给·切断阀，间断地供给上述原料气体。

另外，可以构成为，上述原料气体供给配管插入上述原料容器，该气体供给机构还具备：覆盖上述原料气体供给配管的上述原料容器内的前端部分的捕集机构；和加热上述捕集机构的加热器。