CN108780752A - 气化器、衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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奥野正久
定田拓也
塚本刚史
堀井贞义
角田彻
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Abstract

根据本申请公开的技术，提供一种气化器，其具备：内表面由石英部件构成的气化室；和雾化部(雾化器部)，其由氟树脂形成，并且使用载气(雾化气体)将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内。根据所述技术，能够在将液体原料气化的气化器中，防止由于液体原料、和与液体原料接触的气化器的构成部件发生反应而导致的金属污染的发生。

Description

气化器、衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及气化器、衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
作为大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit：以下LSI)的元件间分离的方法，使用在成为衬底的硅上在欲分离的元件间形成槽或孔等空隙，并在该空隙中堆积绝缘物的方法。作为绝缘物，例如使用硅氧化膜(SiO膜)。SiO膜可由Si衬底自身的氧化、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition：CVD)、绝缘物涂布法(Spin OnDielectric：SOD)而形成。
其中，对于SOD而言，近年来，作为涂布绝缘材料，研究了使用聚硅氮烷(SiH2NH)(或，全氢聚硅氮烷：称为PHPS)。对于聚硅氮烷而言，当形成薄膜时，使用例如旋转涂布机将其涂布于衬底上。
自制造时的过程起，聚硅氮烷包含由氨带来的氮等杂质。因此，为了从使用聚硅氮烷所形成的涂布膜中除去杂质、得到致密的SiO膜，需要在涂布后实施改质处理。作为由聚硅氮烷膜得到致密的SiO膜的方法，例如如现有技术文献1所公开的技术那样，已知向聚硅氮烷膜供给包含过氧化氢(H2O2)的气体从而将聚硅氮烷膜改质。
另外，同样地，代替以往的利用CVD法的埋入方法，还研究了利用可流动CVD(Flowable CVD)法而在空隙中埋入绝缘材料的方法，已知利用同样的方法来实施用于获得致密的SiO膜的改质处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2013/077321
发明内容
发明要解决的课题
作为生成包含H2O2的气体的方法之一，可考虑利用气化器将包含H2O2的液体原料气化而得到包含H2O2的气化气体。从气化效率的观点考虑，对于以往的气化器而言，通常使用热传导性良好的金属制的气化器。然而，H2O2为反应性高的化合物，具有腐蚀大部分金属的性质。因此，在使用以往的气化器将包含H2O2的液体原料气化的情况下，与液体原料接触的金属被腐蚀。由于特别是与液体原料接触的加热部分为高温，因此，该部分中使用的金属的腐蚀变得显著。因而，在使用以往的气化器的情况下，与金属的腐蚀相伴而来的金属污染(metal contamination)的发生是无法避免的。尤其是在半导体器件的制造过程中，防止金属污染的发生是极为重要的课题。
本发明的目的在于，提供一种在将液体原料气化的气化器中，防止金属污染的发生的技术。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种气化器，其具备：内表面由石英部件构成的气化室；和雾化部(雾化器部)，其由氟树脂形成，并且使用载气(雾化气体)将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内。
发明的效果
根据本发明，能够在将液体原料气化的气化器中，防止金属污染的发生。
附图说明
[图1]为示出一个实施方式涉及的衬底处理装置的构成的概略构成图。
[图2]为示出一个实施方式涉及的衬底处理装置所具备的处理炉的构成的纵剖面概略图。
[图3]为示出一个实施方式涉及的衬底处理装置所具备的气化器的概略的纵剖面结构图。
[图4]为构成一个实施方式涉及的气化器的气化部的详细的纵剖面结构图。
[图5]为构成一个实施方式涉及的气化器的雾化部的详细的纵剖面结构图。
[图6]为一个实施方式涉及的衬底处理装置所具备的控制器的概略构成图。
[图7]为示出针对一个实施方式涉及的衬底处理工序的预处理工序的流程图。
[图8]为示出一个实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。
具体实施方式
＜本发明的一个实施方式＞
以下，参照附图，更详细地说明本发明的优选实施方式。
(1)衬底处理装置的构成
首先，使用图1及图2，对实施本实施方式涉及的半导体器件的制造方法的衬底处理装置10的构成例进行说明。本衬底处理装置10是使用将含有过氧化氢(H2O2)的液体原料、即双氧水气化而生成的处理气体来处理衬底的装置。本衬底处理装置10是对作为由例如硅等形成的衬底的晶片200进行处理的装置。本衬底处理装置10适合用于对具有作为微细结构的凹凸结构(空隙)的晶片200进行处理的情况。在本实施方式中，在微细结构的凹槽中填充作为含硅膜的聚硅氮烷膜，利用处理气体对该聚硅氮烷膜进行处理，从而形成SiO膜。需要说明的是，在本实施方式中，示出了利用处理气体处理聚硅氮烷膜的例子，但不限于聚硅氮烷膜，在对例如包含硅元素、氮元素和氢元素的膜、尤其是具有硅氮烷键(silizanebond)的膜、四甲硅烷基氨(tetrasilyl amine)与氨的等离子体聚合膜等进行处理的情况下，也可适用本发明。
需要说明的是，在本实施方式中，将H2O2气化或雾化而得到的物质(即气态的H2O2)称为H2O2气体，将至少包含H2O2气体的气体称为处理气体，将包含H2O2的液态的水溶液称为双氧水或液体原料。
(处理容器)
如图1所示，处理炉202具有处理容器(反应管)203。处理容器203由例如石英或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为下端开口的圆筒形。在处理容器203的筒中空部形成有处理室201，并且构成为能够通过后文描述的晶舟217而以水平姿势在垂直方向上以多层排列的状态收容作为衬底的晶片200。
在处理容器203的下部，设置有能够将处理容器203的下端开口(炉口)气密地密封(封闭)的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219构成为从垂直方向下侧抵接于处理容器203的下端。密封盖219形成为圆板状。作为衬底的处理空间的处理室201由处理容器203和密封盖219构成。
(衬底保持部)
作为衬底保持部的晶舟217构成为能够以多层保持多张晶片200。晶舟217具有保持多张晶片200的多根支柱217a。支柱217a具有例如3根。多根支柱217a分别架设在底板217b与顶板217c之间。多张晶片200在支柱217a上以水平姿势并且使彼此中心对齐的状态下排列从而在管轴方向上以多层保持。作为支柱217a、底板217b、顶板217c的构成材料，可使用例如碳化硅、氧化铝(AlO)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、氧化锆(ZrO)等热传导性良好的非金属材料。
在晶舟217的下部，设置有由例如石英、碳化硅等耐热材料构成的隔热体218，并且构成为使来自第一加热部207的热不易传导至密封盖219侧。隔热体218作为隔热部件而发挥功能，并且还作为保持晶舟217的保持体而发挥功能。
(升降部)
在处理容器203的下方，设置有晶舟升降机，其作为使晶舟217升降从而向处理容器203的内外搬送的升降部。在晶舟升降机上，设置有当利用晶舟升降机而使晶舟217上升了的时候将炉口密封的密封盖219。
在密封盖219的与处理室201相反一侧，设置有使晶舟217旋转的晶舟旋转机构267。晶舟旋转机构267的旋转轴261贯通密封盖219并连接于晶舟217，构成为通过使晶舟217旋转从而使晶片200旋转。
(第一加热部)
在处理容器203的外侧，以围绕处理容器203的侧壁面的同心圆状设置有对处理容器203内的晶片200进行加热的第一加热部207。第一加热部207被设置成由加热器底座206支承。如图2所示，第一加热部207具有第一～第四加热器单元207a～207d。第一～第四加热器单元207a～207d分别沿晶片200在处理容器203内的叠层方向设置。在处理容器203内，按照每个作为加热部的第一～第四加热器单元207a～207d，在处理容器203与晶舟217之间分别设置有例如热电偶等的第一～第四温度传感器263a～263d作为对晶片200或周围温度进行检测的温度检测器。
在第一加热部207、第一～第四温度传感器263a～263d上分别电连接有后述的控制器121。控制器121构成为以使得处理容器203内的晶片200的温度成为规定温度的方式，基于由第一～第四温度传感器263a～263d分别检测到的温度信息，于规定的定时分别控制对第一～第四加热器单元207a～207d供给的电力，并且构成为针对第一～第四加热器单元207a～207d中的每一个单独进行温度设定、温度调节。另外，作为对第一～第四加热器单元207a～207d各自的温度进行检测的温度检测器，也可以分别设置由热电偶构成的第一外部温度传感器264a、第二外部温度传感器264b、第三外部温度传感器264c、第四外部温度传感器264d。第一～第四外部温度传感器264a～264d分别连接于控制器121。由此，基于分别由第一～第四外部温度传感器264a～264d检测到的温度信息，能够对第一～第四加热器单元207a～207d各自的温度是否被加热至规定温度的情况进行监测。
(气体供给部(气体供给***))
如图1、图2所示，在处理容器203与第一加热部207之间，沿着处理容器203的外壁的侧部，设置有处理气体供给喷嘴501a和含氧气体供给喷嘴502a。处理气体供给喷嘴501和含氧气体供给喷嘴502a由例如热传导率低的石英等形成。处理气体供给喷嘴501a和含氧气体供给喷嘴502a的前端(下游端)分别从处理容器203的顶部气密地***于处理容器203的内部。在位于处理容器203的内部的位置处理气体供给喷嘴501a和含氧气体供给喷嘴502a的前端，分别设置有供给孔501b和供给孔502b。供给孔501b和供给孔502b构成为将被供给至处理容器203内的处理气体及含氧气体朝向在收容于处理容器203内的晶舟217的上部设置的顶板217c供给。
含氧气体供给喷嘴502a的上游端连接气体供给管602c。此外，在气体供给管602c上，从上游侧起依次设置有阀602a、构成气体流量控制部的质量流量控制器(MFC)602b、阀602d、含氧气体加热部602e。含氧气体可使用例如包含氧(O2)气体、臭氧(O3)气体，一氧化二氮(NO)气体中的至少一者以上的气体。在本实施方式中，作为含氧气体使用O2气体。含氧气体加热部602e设置为加热含氧气体。通过加热含氧气体，能够对被供给至处理室201内的处理气体的加热进行辅助。另外，能够抑制处理容器203内的处理气体的液化。
在处理气体供给喷嘴501a的上游端，连接供给处理气体的处理气体供给管289a的下游端。此外，在处理气体供给管289a上，从上游侧起设置有将液体原料气化从而生成处理气体的作为处理气体生成部的气化器100、阀289b。在本实施方式中，作为处理气体，使用至少包含H2O2的气体。另外，在处理气体供给管289a的周围设置有由衬套加热器等构成的配管加热器289c，并且构成为由配管加热器289c加热处理气体供给管289a。
在气化器100上连接有：对气化器100供给处理气体的液体原料(在本实施方式中为双氧水)的液体原料供给部(液体原料供给***)300、和对气化器100供给载气的载气供给部(载气供给***)。在气化器100中生成的液体原料的气化气体与载气一同被作为处理气体而朝向处理气体供给管289a送出(排出)。
液体原料供给部300从上游侧起具有液体原料供给源301、阀302、对向气化器100供给的液体原料的流量进行控制的液体流量控制器(LMFC)303。载气供给部由载气供给管601c、载气阀601a、作为载气流量控制部的MFC601b、载气阀601d等构成。在本实施方式中，作为载气，使用作为含氧气体的O2气体。其中，作为载气，可使用至少包含一种以上的含氧气体(O2气体以外，例如O3气体，NO气体，等)的气体。另外，作为载气，还可使用对于晶片200、在晶片200上形成的膜而言反应性低的气体。例如，可使用N2气体、或Ar气体、He气体、Ne气体等稀有气体。
这里，至少由处理气体供给喷嘴501a和供给孔502a构成处理气体供给部。在处理气体供给部中也可以进一步包含处理气体供给管289a、阀289b、气化器100等。另外，至少由含氧气体供给喷嘴501a和供给孔501b构成含氧气体供给部。在含氧气体供给部中也可以进一步包含气体供给管602c、含氧气体加热部602e、阀602d、MFC602b、阀602a等。另外，由处理气体供给部和含氧气体供给部构成气体供给部(气体供给***)。
(气化器)
接下来，使用图3，说明气化器100的结构的概略。对于气化器100而言，向加热后的气化部110内供给利用雾化部(雾化器部)150而被雾化得到的微细的液体原料的液滴从而将液体原料气化。
气化部110由外部件区(outer block)110a与内部件区(inner block)110b这两个部件区构成。在圆筒形的外部件区110a的内侧隔着圆筒状的间隙112b而***有内部件区110b。在内部件区110b的上部形成的上部空间112a、和在外部件区110a与内部件区110b之间形成的间隙112b构成气化空间112。在气化空间112内生成的气化气体与载气一同作为处理气体而被从排气口114向处理气体供给管289a排气(送出)。另外，由外部件区110a的在气化空间112露出的面上形成的石英部件111a、与内部件区110b的在气化空间112露出的面上形成的石英部件111b构成气化容器111。即，气化容器111成为由石英部件111a与111b形成的双重管结构。
雾化部150由下部部件区(lower block)(第一部件区)150a与上部部件区(upperblock)(第二部件区)150b这两个部件区构成。下部部件区150a安装在气化部110的外部件区110a的上部、构成为将上部空间112a的开口封闭。上部部件区150b安装于下部部件区150a的上部。雾化部150由氟树脂构成。本实施方式中的氟树脂是指例如PFA、PTFE、PCTFE等。
以下，针对气化部110与雾化部150的结构分别进行详述。
(气化部)
使用图4，说明气化部110的详细的结构。气化部110具备：由石英部件(石英玻璃)构成的气化容器111；在气化容器111的内部形成的气化空间112；对气化容器111进行加热的作为加热部的气化器加热器113；排气口114；和对气化容器111的温度进行测定的、由热电偶构成的温度传感器115。需要说明的是，气化器加热器113由内置于内部件区110a的加热器113a、和内置于外部件区110b的加热器113b构成。
对于气化容器111而言，由于其在气化空间112露出的面、即与液体原料接触的面均为由作为无金属材料的石英构成，因此，能够防止由于气化容器的材料与液体原料反应而产生的金属污染(metal contamination)。
(加热器及其周边部的构成)
由于构成气化容器111的石英部件的热传导性低，因此与金属制的气化容器相比，不易将来自加热器的热高效地传导至液体原料从而将其气化。因此，在本实施方式中，在气化器加热器113与气化容器111之间***有用于将从气化器加热器113发出的热传导至气化容器111的石英部件的金属部件区(metal block)116。在本实施方式中，金属部件区116由铝构成。石英部件与金属相比其热传导性低，但通过***热传导性高的金属的部件区，能够将来自气化器加热器113的热均等地向气化容器111传导。
另外，在气化器加热器113与金属部件区116之间、及金属部件区116与气化容器111之间，涂布有导热糊剂117。通过在它们之间产生的间隙中填充导热糊剂117，能够消除间隙、更均匀地传导热。特别地，若在金属部件区116与气化容器111之间存在间隙，则易于在气化容器111中产生温度不均，因此，在该间隙中涂布导热糊剂117是有效的。
若热没有向气化容器111均等地传导而产生温度的不均，则存在由于局域性的温度低下而导致发生液体原料未被气化(或者，再液化)的气化不良的情况，因此，热向气化容器111均等地传导是重要的。在本实施方式中，利用上述结构，由于能够将来自气化器加热器113的热向气化容器111均等地传导，因此，能够抑制气化容器111中的温度的不均，能够高效地将液体原料气化。
(气化容器的双重管结构)
此外，在本实施方式中，为了更高效地将来自加热器的热传导至液体原料，将气化容器111设为双重管结构。从雾化部150供给的液体原料的液滴穿过上部空间112a、和在外部件区110a与内部件区110b之间形成的圆筒状的间隙112b，由此被加热、气化。间隙112b的宽度为例如0.5mm～2mm。在本实施方式中，将其设为1mm。通过以上述方式使供液体原料的液滴通过的间隙缩窄至规定的宽度，液体原料的液滴(或包含液滴的载气)与气化容器111接触的每单位体积的表面积变大，由此能够高效地将气化容器111的热传导至液体原料。从气化效率的观点考虑，期望间隙112b的宽度尽可能狭窄，但在实用上，还需要考虑气化容器111的制作上的尺寸精度、为确保所需的气化气体的流量而需要的最低限度的宽度，由此来设定上述宽度。
另外，内部件区110b的上部(前端部)形成为圆顶状(球面状)。通过形成这种形状，当被供给至上部空间112a的液体原料的液滴附着在该部分的表面上时，不会以液态的状态直接滞留在表面上，而是会向间隙112b的方向流动，因此，能够防止该部分的表面的温度局域性地降低，能够提高气化效率。
由温度传感器115测得的温度数据被输出至温度控制控制器106，温度控制控制器106基于该温度数据来控制气化器加热器113的温度。本实施方式中的气化器100在内部件区110b的前端(上端)附近具有一个温度传感器115，但也可以在其他部位具有多个温度传感器。例如，也可以在内部件区110b的下端附近、上端与下端之间的附近、外部件区110a的上端附近、下端附近、上端与下端之间的附近等位置中的至少任一者设置温度传感器。另外，可以基于由多个温度传感器分别测得的温度数据，分别单独地控制外部件区110a的加热器113a与内部件区110b的加热器113b的温度。
另外，为了防止由于金属部件区116与石英部件111a直接接触而导致石英部件111a的破损，在外部件区110a的金属部件区116与石英部件111a之间设置有具有耐热性的O型圈118。通过设置O型圈118，即便是在导热糊剂117因热而变形的情况下，也能够防止金属部件区116与石英部件111a的接触。
另外，与气化容器111相同，排气口114由石英部件构成。对于排气口114而言，将其与处理气体供给管289a的连接接口部设为NW凸缘结构，并且夹着O型圈而将其与处理气体供给管289a的连接部密封。利用该连接结构，能够防止在该连接部处发生处理气体、液体原料的泄露。
需要说明的是，在本实施方式中，气化部110为被分割为外部件区110a和内部件区110b的结构，但也可以将它们形成为一体。另外，也可以通过将石英部件111a与石英部件111b焊接从而构成为形成为一体的气化容器111。
(雾化部(雾化器部))
使用图5说明雾化部150的详细的结构。雾化部150由以氟树脂形成的下部部件区150a和上部部件区150b这两个部件区构成。
(上部部件区150b)
在上部部件区150b上设置有将从LMFC303供给的液体原料(双氧水)导入的液体原料导入口151、将从液体原料导入口151导入的液体原料向气化容器111内排出的排出喷嘴152、及将从载气供给管601c供给的载气导入的载气导入口153。
(下部部件区150a)
在下部部件区150a，设置有将载气及液体原料向气化容器111内的上部空间112a喷出的喷出孔(喷出部)155。
(下部部件区150a与上部部件区150b的连接)
下部部件区150a与上部部件区150b通过两者的连接而形成在两者之间形成载气的缓冲空间154的结构。导入载气导入口153的载气经由缓冲空间154而从喷出孔154向上部空间112a内喷射。排出喷嘴152的前端被***喷出孔155，由此，形成为喷出孔155中的载气的流路被狭窄地限制的结构。由于通过喷出孔155的载气的流动成为非常高的速度，因此，当喷出时，将从排出喷嘴152的前端排出的液体原料的液滴雾化(atomizing)。像这样，从排出喷嘴152排出的液体原料与载气一同以微细的液滴状态被喷射至气化容器111内的上部空间112a。
在下部部件区150a与上部部件区150b的接合部、并且是缓冲空间154的周围，设置有O型圈156作为用于防止载气泄露的密封部件。在本实施方式中，作为O型圈156，使用耐热性的氟橡胶。作为密封部件，不限于O型圈，也可以使用垫圈等。
(气化部110与上部部件区150a的连接)
在气化容器111(更具体而言，石英部件111a)与下部部件区150a接触的接合部处设置有用于防止气化气体、液体原料的泄露的O型圈157。在本实施方式中，作为O型圈157，与O型圈156同样地，使用耐热性的氟橡胶。作为密封部件，不限于O型圈，也可以使用垫圈等。
如上所述，本实施方式中的雾化部150的与液体原料及载气接触的部分全部由氟树脂或氟橡胶这样的不含金属的材料(无金属材料)构成。因而，在雾化部150中，能够防止液体原料与金属反应从而发生金属污染。特别地，对于将双氧水这样的高反应性的液体原料气化时是合适的。另外，对于气化部110而言，同样地，由于其也是与液体原料接触的面全部由作为无金属材料的石英构成，因此，能够防止由于气化容器的材料与液体原料反应而产生的金属污染。因而，本实施方式中的气化器100在雾化与气化这两个工序中均能够完全排出金属污染。
(蠕变防止机构)
已知的是，通常，若包含氟树脂的合成树脂被推压，则其会发生蠕变现象而变形，在高温状态下，变形变得尤其显著。本实施方式的情况下，由氟树脂构成的雾化部150由于与加热后的气化部110连接，因此随着时间经过而温度上升，故将发生由蠕变现象导致的变形。因而，即便在加热前的状态下气化容器111与下部部件区150a的接合部、下部部件区150a与上部部件区150b的接合部等不发生松动，随着加热时间经过，上述接合部有时会发生松动而产生间隙。将从该间隙发生气化气体、载气的气体泄露、液体原料的液体泄露。特别地，本实施方式中的气化器100由于具有由与氟树脂相比即使是在高温状态下也几乎不发生变形的石英形成的气化容器111、与由氟树脂形成的下部部件区150a接合的结构，因此，易于由于蠕变现象而产生间隙。
为了解决上述课题，在本实施方式中，在气化器100上设置蠕变防止机构，该蠕变防止机构能够始终以一定的推压压力将雾化部150推压于气化部110。由此，能够解决由于以氟树脂构成雾化部150而发生的蠕变现象引起的气体泄露、液体泄露。
蠕变防止机构具有推压板170、作为弹性体的弹簧171、固定板172、及紧固螺钉(螺栓)173。推压板170设置于上部部件区150b的上表面，是从上方推压上部部件区150b的板材。弹簧171设置于推压板170的上表面，是在与固定板172之间推压推压板170的弹性体。固定板172以其与气化部110之间的相对的距离被固定的方式构成。在本实施方式中，紧固螺钉173以贯通固定板172、弹簧171、上部部件区150b及下部部件区150a并结合于气化部110的金属部件区116的方式安装。通过使紧固螺钉173结合于金属部件区116，固定板172与气化部110的距离被固定。另外，通过调节紧固螺钉173的拧紧程度，能够调节该距离。
被紧固螺钉173固定的固定板172构成为将弹簧171向推压板170推压。因而，借助于弹簧171针对推压板170的弹力，而成为朝向气化部110而向下部部件区150a及上部部件区150b施加一定的推压压力的结构。
需要说明的是，对推压板170推压的弹性体不限于弹簧，也可适当选择板簧、橡胶等适当的弹性体。另外，也可以采用不使用紧固螺钉173而利用夹紧机构(clampmechanism)等固定手段对气化部110与固定板172的距离进行固定及调节的结构。
在本实施方式中，由于形成了气化部110、下部部件区150a及上部部件区150b通过蠕变防止机构而始终以一定的推压压力而彼此相推压的结构，因此，即使由于蠕变现象而使得下部部件区150a及上部部件区150b中的至少一者变形，也能够防止接合部松弛、产生间隙。特别地，能够有效地防止从易于因蠕变现象而产生间隙的、气化容器111与下部部件区150a之间的接合部发生的气体泄露、液体泄露。
需要说明的是，作为防止产生接合部间隙的其他方法，还可考虑采用不使用弹簧等弹性体，而利用螺钉、夹具等对气化部110、下部部件区150a及上部部件区150b进行推压的结构。但是，在这些方法的情况下，由于预想到由蠕变现象带来的变形量，因此，需要从加热前施加高的推压压力，因此，存在反而促进蠕变现象的可能性。另外，若超过一定的变形量，则将无法施加推压压力，因此，无法防止接合部的间隙的产生。本实施方式中的蠕变防止机构通过使用弹簧等弹性体从而即使变形进展也能始终以一定的推压压力推压，因此，适合作为防止产生接合部的间隙的结构。
另外，在本实施方式中，气化部110与雾化部150的下部部件区150a、上部部件区150b成为分别被分割、并通过蠕变防止机构而以彼此相推压的方式固定的结构。因而，仅通过将弹簧171和紧固螺钉173取下而就能容易地将气化器100分解为各个部件区，清洗等时候的维护性也优异。
需要说明的是，不限于本实施方式中公开的结构，也可以使用弹簧等弹性体所具有的弹力而提供气化部110、雾化部150的下部部件区150a及上部部件区150b始终以彼此以一定的推压压力而相推压的结构。例如，将气化部110固定、并利用固定在气化器100的外部的弹簧等弹性体，也能够形成将上部部件区150b在气化部110的方向上推压的结构。另外，也可以形成下述结构：将上部部件区150b固定，并利用弹簧等弹性体而从下方将气化部110在上部部件区150b的方向上推压。另外，在本实施方式中，为下部部件区150a与上部部件区150b分割了的结构，但对于雾化部150被一体构成的结构而言，也能够应用上述蠕变防止机构。即，能够形成利用蠕变防止机构，而使得雾化部150与气化部110始终以一定的推压压力彼此相推压的结构。
(排气部)
在处理容器203的下方，连接将处理室201内的气体排气的气体排气管231的一端。气体排气管231的另一端经由作为压力调节器的APC(Auto Pressure Controller)阀255而连接于真空泵246(排气装置)。处理室201内通过由真空泵246产生的负压而被排气。另外，作为压力检测器的压力传感器223设置于APC阀255的上游侧。由此，构成为进行真空排气以使得处理室201内的压力成为规定的压力(真空度)。在压力传感器223及APC阀255上电连接有压力控制控制器224(参见图6)，并且压力控制控制器224构成为基于由压力传感器223检测到的压力来以所期望的定时控制APC阀255，以使得处理室201内的压力成为所期望的压力。
排气部由气体排气管231、APC阀255等构成。另外，也可以在排气部中包括压力传感器223等。此外，也可以在排气部中包括真空泵246。
(控制部)
如图6所示，控制部(控制手段)即控制器121以具有CPU(Central ProcessingUnit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d以通过内部总线121e能够与CPU121a进行数据交换的方式构成。在控制器121上连接有例如以触摸面板、显示器等形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置121c内，以可读取的方式存储有记载了控制衬底处理装置的动作的控制程序、后文描述的衬底处理的步骤、条件等的程序制程等。此外，工艺制程是以使控制器121执行后文描述的衬底处理工序中的各步骤并能够得到规定的结果的方式被组合而成的，并作为程序发挥功能。以下，还将该程序制程或控制程序等总称而简称为程序。另外，也将工艺制程简称为制程。在本说明书中使用了程序这样的用语的情况包括：仅单独包含制程的情况、仅单独包含控制程序的情况或者包含这两者的情况。另外，RAM121b构成为临时保持由CPU121a读出的程序、数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口121d连接于上述LMFC303、MFC601b、602b、阀601a、601d、602a、602d、302、APC阀255、第一加热部207(207a、207b、207c、207d)、第一～第四温度传感器263a～263d、晶舟旋转机构267、压力传感器223、压力控制控制器224、温度控制控制器106、气化器加热器113、温度传感器115、配管加热器289c、等等。
CPU121a构成为对来自存储装置121c的控制程序进行读取并执行，并且按照来自输入输出装置122的操作命令的输入等而从存储装置121c读出制程。CPU121a构成为按照所读取的制程的内容来控制：利用LMFC303进行的液体原料的流量调节动作；利用MFC601b、602b进行的气体的流量调节动作；阀601a、601d、602a、602d、302、289b的开闭动作；APC阀255的开闭调节动作；及基于第一～第四温度传感器263a～263d进行的第一加热部207的温度调节动作；真空泵246的启动及停止；晶舟旋转机构267的旋转速度调节动作；经由温度控制控制器106进行的气化器加热器113、配管加热器289c的温度调节动作；等等。
将存储于外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘，CD、DVD等光盘，MO等光磁盘，USB存储器或存储卡等半导体存储器)123的上述程序安装于计算机，由此可构成控制器121。存储装置121c、外部存储装置123可构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们总称而简称为记录介质。此外，在本说明书中，使用了记录介质这样的用语的情况包括仅单独包含存储装置121c的情况、仅单独包含外部存储装置123的情况或包含这两者的情况。需要说明的是，对于向计算机提供程序而言，也可以不使用外部存储装置123，而使用网络、专用线路等通信手段进行。
(2)预处理工序
这里，使用图7，对在对作为衬底的晶片200实施后文描述的改质处理之前所实施的预处理工序进行说明。如图7所示，在预处理工序中，对晶片200实施聚硅氮烷涂布工序T20和预烘烤工序T30。在聚硅氮烷涂布工序T20中，利用涂布装置(未图示)来涂布聚硅氮烷。所涂布的聚硅氮烷的厚度可通过聚硅氮烷的分子量、聚硅氮烷溶液的粘度、涂布机的转速来调节。在预烘烤工序T30中，从涂布于晶片200上的聚硅氮烷除去溶剂。具体而言这样进行：通过加热至70℃～250℃左右从而使得溶剂挥发。加热优选于150℃左右进行。
另外，晶片200使用下述这样的衬底，其具有作为微细结构的凹凸结构，以至少填充凹部(槽)的方式供给聚硅氮烷，从而在槽内形成有作为含硅膜的聚硅氮烷涂布膜。对上述晶片200使用包含H2O2(其作为双氧水的气化气体)的气体(作为处理气体)的例子进行说明。需要说明的是，在含硅膜中包含氮、氢，并且根据情况，还可能混杂有碳、其他杂质。
在本实施方式中的预处理工序中，将晶片200搬入独立于上述衬底处理装置10的其他处理装置(未图示)(衬底搬入工序T10)，在该处理装置内实施上述聚硅氮烷涂布工序T20和预烘烤工序T30，然后将晶片200搬出(衬底搬出工序T40)。
(3)衬底处理工序
接下来，使用图8，对作为本实施方式涉及的半导体器件的制造工序的一个工序所实施的衬底处理工序进行说明。所述工序由上述衬底处理装置10实施。在本实施方式中，作为所述衬底处理工序的一个例子，对进行下述工序的情况进行说明：作为处理气体使用包含H2O2的气体，将在作为衬底的晶片200上形成的含硅膜改质(氧化)为SiO膜的工序(改质处理工序)。需要说明的是，在以下说明中，构成衬底处理装置的各部的动作由控制器121控制。
(衬底搬入工序(S10))
首先，将预先指定的张数的晶片200填充于晶舟217。通过晶舟升降机将保持有多张晶片200的晶舟217抬升并搬入处理容器203内。在该状态下，处理炉202的开口部即炉口将会成为被密封盖219密封的状态。
(压力·温度调节工序(S20))
以处理容器203内成为所期望的压力(真空度)的方式，控制真空泵246从而将处理容器203内的气氛真空排气。另外，将含氧气体从含氧气体供给部(供给孔501b)供给至处理容器203。优选的是，通过含氧气体加热部602e将含氧气体加热至100℃～120℃，然后进行供给。此时，处理容器203内的压力通过压力传感器223测定，基于上述测定的压力来反馈控制APC阀255的开度(压力调节)。处理容器203内的压力调节为例如微减压状态(约700hPa～1000hPa)。
以使得收容在处理容器203内的晶片200成为所期望的第一温度、例如40℃至100℃的方式，通过第一加热部207进行加热。此时，以使得处理容器203内的晶片200成为所期望的温度的方式，基于第一温度传感器263a、第二温度传感器263b、第三温度传感器263c、第四温度传感器263d检测到的温度信息来对向第一加热部207具有的第一加热器单元207a、第二加热器单元207b、第三加热器单元207c、第四加热器单元207d供给的电力进行反馈控制(温度调节)。此时，进行控制以使得第一加热器单元207a、第二加热器单元207b、第三加热器单元207c、第四加热器单元207d的设定温度均为相同温度。
另外，一边加热晶片200，一边使晶舟旋转机构267工作，从而开始晶舟217的旋转。此时，通过控制器121来控制晶舟217的旋转速度。需要说明的是，在至少后文描述的改质处理工序(S30)结束以前的期间，将晶舟217设置为始终旋转的状态。
(改质处理工序(S30))
当晶片200达到规定的第一温度，晶舟217达到所期望的旋转速度后，从液体原料供给部300向气化器100供给液体原料(双氧水)。即，打开阀302，经由液体原料导入口151而将利用LMFC303进行流量控制的液体原料导入雾化部150。当被供给至雾化部150的液体原料从排出喷嘴152排出时，借助通过喷出孔155的载气而被雾化(Atomize)、成为微细的液滴的状态(例如雾状态)从而向气化容器111内的上部空间112a喷雾。由石英构成的气化容器111通过气化器加热器113并经由金属部件区116而被加热至所期望的温度(例如180～220℃)，被喷出的液体原料(双氧水)的液滴在气化容器101的表面、气化空间112中被加热并蒸发，成为气体。在本实施方式中的气化器100中，特别地，液体原料的液滴通过间隙112b由此被高效地气化。气化后的液体原料与载气一同作为处理气体(气化气体)而从排气口114被送出至处理气体供给管289a。
气化器加热器113的温度基于由温度传感器115测得的温度数据而以不发生气化不良的方式控制。这是由于，若由于气化不良而在被供给至处理室201内的处理气体中包含液滴状态(或雾状态)的液体原料，则会在改质处理中产生颗粒等，从而引起SiO膜的品质的降低。具体而言，以例如将气化器加热器113的温度保持为规定的温度以上的方式进行控制，以使得不发生由于气化容器111的一部分或全部的温度降低而使得液滴不完全气化、或发生再液化。
另外，打开阀289b，将从气化器100送出的处理气体经由处理气体供给管289a、阀289b、处理气体供给喷嘴501a、供给孔501b而供给至处理室201内。从供给孔501b被导入处理室201内的处理气体被供给至晶片200。处理气体中包含的H2O2气体作为反应气体而与晶片200的表面的含硅膜发生氧化反应，由此，将该含硅膜改质为SiO膜。
另外，一边向处理容器203内供给处理气体，一边利用真空泵246将处理容器203内排气。即，打开APC阀255，利用真空泵246将经由气体排气管231而从处理容器203内排出的排气气体进行排气。然后，经过规定时间后，关闭阀289b，停止向处理容器203内供给处理气体。另外，进一步经过规定时间后，关闭APC阀255，停止处理容器203内的排气。
另外，在本实施方式中，记载了将双氧水作为液体原料供给至气化器100、将包含H2O2气体的处理气体供给至处理容器203内，但不限于此，还可使用例如包含臭氧(O3)的液体、水等作为液体原料。但是，在将本实施方式中使用的包含H2O2那样的高反应性的化合物的液体原料气化的情况下，使用本实施方式中的气化器100(其以不发生成为金属污染的原因即金属与液体原料不接触的方式构成)是特别合适的。
(干燥处理工序(S40))
改质处理工序(S30)结束后，使晶片200升温至在预烘烤工序T30中的处理温度以下的、规定的第二温度。第二温度设定为比上述第一温度高的温度、并且是上述预烘烤工序T30的温度以下的温度。例如，升温至150℃。升温后，保持温度，从而将晶片200和处理容器203内缓慢干燥。通过以这种方式进行干燥，能够抑制作为从聚硅氮烷膜脱离的副产物的氨、氯化铵、碳、氢、以及此外的由溶剂引发的脱气(out gas)等杂质和由H2O2引发的杂质向晶片200的再附着，同时进行晶片200的干燥和异物源的除去。
(后烘烤工序(S50))
在干燥处理工序(S40)结束后，升温至比干燥处理工序高的高温，并在至少包含氮、氧、氩中的一种以上的气氛中进行处理，由此能够除去在SiO膜中残存的氢，能够改质为氢少的良好的SiO膜。通过进行后烘烤工序S50，能够提高SiO膜的品质，但在要求高品质的氧化膜质的器件工序(例如STI等)以外，存在优先考虑制造生产率的情况，也可以不进行后烘烤工序。
(降温·大气压恢复工序(S60))
在干燥处理工序(S40)或后烘烤工序(S50)结束后，打开APC阀255，将处理容器203内真空排气，由此，能够将在处理容器203内残存的颗粒、杂质除去。在真空排气后，关闭APC阀255，使处理容器203内的压力恢复至大气压。通过恢复至大气压，能够使处理容器203内的热容量增加，能够均匀地加热晶片200和处理容器203。通过均匀地加热晶片200和处理容器203，能够将未能通过真空排气而除去的颗粒、杂质、来自晶片200的脱气、及双氧水中包含的残留杂质除去。处理容器203内的压力成为大气压、并经过规定时间后，降温至规定的温度(例如晶片200的***温度左右)。
(衬底搬出工序(S70))
然后，利用晶舟升降机使密封盖219下降从而使处理容器203的下端开口，并且将处理完成的晶片200在保持于晶舟217的状态下从处理容器203的下端向处理容器203的外部搬出。然后，从晶舟217取出处理完成的晶片200，结束本实施方式涉及的衬底处理工序。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不超出其主旨的范围内能够进行各种变更。
在上述实施方式中，示出了对形成有聚硅氮烷膜的晶片200进行处理的例子，但不限于此。例如，在对形成有具有硅氮烷键(-Si-N-)的膜的晶片200进行处理的情况下，也可同样应用本发明。例如，也可将本发明应用于针对使用了六甲基二硅氮烷(HMDS)、六甲基环三硅氮烷(HMCTS)、聚碳硅氮烷、有机聚硅氮烷的涂布膜进行的处理。
另外，在上述中，示出了对旋涂有具有硅氮烷键的膜、并经预烘烤的晶片200进行处理的例子，但不限于此，对于利用CVD法形成、且未经预烘烤的含硅膜(例如，通过使用甲硅烷(SiH4)气体、或三甲硅烷基胺(TSA)气体等硅原料的CVD法形成的含硅膜)，也同样能够将其氧化。作为基于CVD法的含硅膜的形成方法，尤其可使用可流动CVD法。可通过可流动CVD法来用含硅膜填充例如纵横比大的间隙，针对所填充的含硅膜进行本发明中的氧化处理、退火处理。
另外，在上述实施方式中，针对具有立式处理炉的衬底处理装置进行了说明，但不限于此，例如，也可以将本发明应用于具有单片式、热壁型、冷壁型的处理炉的衬底处理装置、将处理气体激发从而处理晶片200的衬底处理装置中。
＜本发明的优选方案＞
以下，附记本发明的优选方案。
＜附记1＞
根据一个方案，提供一种气化器，其具备：内表面由石英部件构成的气化室；和雾化部(雾化器部)，其由氟树脂形成，并且使用载气(雾化气体)将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内。
＜附记2＞
根据另一方案，提供一种衬底处理装置，其具有：
载置被处理衬底的处理室；
气化器，其具备内表面由石英部件构成的气化室、和雾化部，所述雾化部由氟树脂形成，并且使用载气将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内；和
将从所述气化器送出的气化气体导入所述处理室内的气化气体配管。
＜附记3＞
根据另一方案，提供一种半导体器件的制造方法或衬底处理方法，其具有下述工序：
将衬底载置于处理室内的工序；
在以氟树脂形成的雾化部中，使用载气将液体原料雾化，将经雾化的所述液体原料供给至气化室内的工序；
将经雾化的所述液体原料在内表面由石英部件构成的气化室内气化从而生成气化气体的工序；和
将所述气化气体供给至所述处理室内的所述衬底的工序。
＜附记4＞
根据另一方案，提供一种气化器的组装方法，其中，利用安装在雾化部的外部的弹性部件朝向石英部件的端部推压所述雾化部，由此将内表面由所述石英部件构成的气化室和雾化部连接，其中，所述雾化部由氟树脂形成，并且使用载气将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供可在将液体原料气化的气化器中防止金属污染的发生的技术。
附图标记说明
10···衬底处理装置、200···晶片(衬底)、203···处理容器、100···气化器、110···气化部、150···雾化部、289a···处理气体供给管、231···气体排气管、121···控制器。

Claims (13)

1.气化器，其具备：
内表面由石英部件构成的气化室；和
雾化部，其由氟树脂形成，并且使用载气将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内。
2.根据权利要求1所述的气化器，其中，
所述雾化部具有第一部件区和第二部件区，
所述第一部件区以将所述气化室的内表面的所述石英部件的端部密封的方式与其接触，并且在露出于所述气化室内的部分设置喷出孔，
所述第二部件区以与所述第一部件区重合的方式设置，并且具备将所述液体原料朝向所述第一部件区的所述喷出孔排出的喷嘴部，
在所述第一部件区与所述第二部件区之间形成有与所述喷出孔连通、并导入所述载气的间隙，
所述喷出孔及所述喷嘴部构成为将被导入所述间隙的所述载气与从所述喷嘴部排出的液体原料一同从所述喷出孔喷出。
3.根据权利要求1所述的气化器，其中，
所述气化室的内表面的石英部件形成为圆筒状，
所述雾化部以将所述圆筒状的所述石英部件的端部密封的方式与其接触，并且构成为以将所述圆筒状的开口部封堵的方式连接于所述气化室。
4.根据权利要求3所述的气化器，其具备弹性部件，所述弹性部件安装于所述雾化部、并构成为朝向所述石英部件的端部推压所述雾化部。
5.根据权利要求2所述的气化器，其具备弹性部件，所述弹性部件安装于所述第二部件区、并构成为朝向所述第一部件区及所述石英部件的端部的方向推压所述第二部件区。
6.根据权利要求4所述的气化器，其中，所述弹性部件的一端安装于与所述气化室的相对位置被固定了的结构，其另一端安装于所述雾化部。
7.根据权利要求1所述的气化器，其中，在所述石英部件的外侧以依次层叠的方式设置有加热器、金属部件区、导热糊剂、及所述石英部件。
8.根据权利要求7所述的气化器，其中，在所述石英部件与所述金属部件区之间设置有由耐热橡胶构成的间隔件。
9.根据权利要求1所述的气化器，其中，
在所述气化室内具备露出于所述气化室内的面由石英部件构成的气化加热部件区，
所述气化加热部件区构成为在所述气化加热部件区的石英部件与所述气化室侧面的所述石英部件之间形成筒状的气体流路。
10.根据权利要求9所述的气化器，其中，在所述气化加热部件区的石英部件与所述气化室侧面的所述石英部件之间设置有由石英构成的间隔件。
11.根据权利要求1所述的气化器，其中，所述液体原料为含有过氧化氢的液体。
12.衬底处理装置，其具有：
载置被处理衬底的处理室；
气化器，其具备内表面由石英部件构成的气化室、和雾化部，所述雾化部由氟树脂形成，并且使用载气将液体原料雾化并将其供给至所述气化室内；和
将从所述气化器送出的气化气体导入所述处理室内的气化气体配管。
13.半导体器件的制造方法，其具有下述工序：
将衬底载置于处理室内的工序；
在以氟树脂形成的雾化部中，使用载气将液体原料雾化，将雾化后的所述液体原料供给至气化室内的工序；
将雾化后的所述液体原料在内表面由石英部件构成的气化室内气化从而生成气化气体的工序；和
将所述气化气体供给至所述处理室内的所述衬底的工序。
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