氣體供給機構和氣體供給方法以及使用其的成膜裝置和成膜方法
【技術領域】
[0001]本發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構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】
[0002]近年來，半導體設備的微細化發展，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法進行成膜時，向收納有作為被處理體的半導體晶片(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的原料進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I的【背景技術】)。另外，專利文獻I中公開了如下技術:使液體原料在容器內蒸發，用自動壓力調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]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2013 - 19003號公報
【發明內容】
[0007]發明所要解決的課題
[0008]因此，ALD法時，需要在短時間內打開.關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，在用載氣進行鼓泡來供給原料氣體的方式時，以往，以開關閥開.關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，氣化器的后段側的二次壓力高時，無法將原料氣化，因此，通過交替開.關設置于向腔室導入原料氣體的氣體供給配管的開關閥和設置于從氣化器在排氣線路形成旁路的旁路配管的開關閥，開?關原料氣體，但是由于此時也帶來氣化器內的壓力變動，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，不向腔室內供給原料氣體期間，原料氣體被廢棄，浪費原料。
[0010]本發明是鑒于這樣的事實而完成的發明，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構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，本發明的第一觀點在于提供一種氣體供給機構，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行成膜處理的腔室，該氣體供給機構的特征在于，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行控制；原料氣體供給配管，其將在上述原料容器內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行開關；和氣體供給控制器，進行控制使得:控制上述流量控制器的上述載氣的流量，并且在關閉上述原料氣體供給?切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0013]上述本發明的第一觀點中可以構成為，上述氣體供給控制器進行控制使得:將上述載氣控制為規定流量，并且經過與該流量對應的規定時間之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。另外，可以構成為還具備設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行控制使得:監測上述壓力計的檢測值，在該檢測值超過設定值時，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先設定的設定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0014]另外，可以構成為，上述氣體供給控制器進行控制使得:在關閉上述原料氣體供給?切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，開關上述原料氣體供給.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，該氣體供給機構還具備:覆蓋上述原料氣體供給配管的上述原料容器內的前端部分的捕集機構；和加熱上述捕集機構的加熱器。
[0016]本發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，在上述原料容器中將上述原料加熱使其升華或氣化，經由載氣供給配管向上述原料容器內供給載氣，將在上述原料容器內升華或氣化而生成的原料氣體與上述載氣一起經由原料氣體供給配管供給對被處理體進行成膜處理的腔室，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行開關的原料氣體供給?切斷閥，控制上述載氣的流量，并且在關閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0017]上述本發明的第二觀點中可以構成為，以規定流量流通上述載氣，經過與該流量對應的規定時間之后，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先設定的設定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0018]另外，可以在關閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，開關上述原料氣體供給.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的原子層堆疊法在被處理體上形成規定的膜，該成膜裝置的特征在于，具備:收納被處理體的腔室；向上述腔室內供給作為原料氣體的上述第一氣體的第一氣體供給機構；向上述腔室內供給作為還原氣體的上述第二氣體的第二氣體供給機構；對上述腔室進行排氣的排氣機構；和進行控制使得上述第一氣體供給機構和上述第二氣體供給機構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構具有: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行控制；原料氣體供給配管，其將在上述原料容器內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行開關；和氣體供給控制器，其進行控制使得:控制上述流量控制器的上述載氣的流量，并且在關閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。
[0020]上述第三觀點中可以構成為，上述氣體供給控制器進行控制使得:將上述載氣控制為規定流量，并且經過與該流量對應的規定時間之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥。另外，可以構成為上述第一氣體供給機構還具備設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行控制使得:監測上述壓力計的檢測值，在該檢測值超過設定值時，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先設定的設定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0021]本發明的第四觀點在于提供一種成膜方法，交替進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行:在原料容器內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，經由載氣供給配管向上述原料容器內供給載氣，將在上述原料容器內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行開關的原料氣體供給?切斷閥，控制上述載氣的流量，并且在關閉上述原料氣體供給.切斷閥的狀態下，通過流通上述載氣，使上述原料容器內和上述原料氣體供給配管內成為高壓狀態之后，打開上述原料氣體供給.切斷閥，供給上述第一氣體。
[0022]上述本發明的第四觀點中可以構成為，供給上述第一氣體的工序中，以規定流量流通上述載氣，經過與該流量對應的規定時間之后，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，求出其檢測值與預先設定的設定值之差，控制上述載氣的流量使得該差消失。
[0023]本發明的第五觀點在于提供一種在計算機上工作、存儲有用于控制成膜裝置的程序的存儲介質，其特征在于:上述程序在執行時在計算機上控制上述成膜裝置，使得進行上述第四觀點的成膜方法。
[0024]發明的效果
[0025]根據本發明，能夠在關閉