KR102350389B1 - 성막 장치, 원료 공급 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 대유량으로 안정적으로 공급할 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일 형태에 의한 성막 장치는, 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송해서 기판에 막을 형성하는 성막 장치로서, 상기 저증기압 원료를 수용하여 가열하는 원료 용기와, 상기 원료 용기에 상기 캐리어 가스를 공급하는 제1 가스 배관과, 상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하는 제2 가스 배관과, 상기 제2 가스 배관에 마련된 개폐 밸브와, 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하는 측정부를 구비하며, 상기 제2 가스 배관은, 상기 처리 용기의 중심축선 상에 배치되고, 상기 원료 용기는, 상기 처리 용기의 중심축선에 대해서 오프셋되어 배치되어 있다.

Description

성막 장치, 원료 공급 장치 및 성막 방법{FILM FORMING APPARATUS, SOURCE SUPPLY APPARATUS, AND FILM FORMING METHOD}
본 개시는, 성막 장치, 원료 공급 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
저증기압 원료를 기화시켜 발생한 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송해서 기판에 막을 형성하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 제2009-84625호 공보
본 개시는, 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 대유량으로 안정적으로 공급할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 의한 성막 장치는, 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송해서 기판에 막을 형성하는 성막 장치로서, 상기 저증기압 원료를 수용하여 가열하는 원료 용기와, 상기 원료 용기에 상기 캐리어 가스를 공급하는 제1 가스 배관과, 상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하는 제2 가스 배관과, 상기 제2 가스 배관에 마련된 개폐 밸브와, 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하는 측정부를 구비하며, 상기 제2 가스 배관은, 상기 처리 용기의 중심축선 상에 배치되고, 상기 원료 용기는, 상기 처리 용기의 중심축선에 대해서 오프셋되어 배치되어 있다.
본 개시에 의하면, 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 대유량으로 안정적으로 공급할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 제2 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 제3 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔제1 실시 형태〕
제1 실시 형태의 성막 장치에 대하여, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법에 의해 루테늄(Ru)막을 성막하는 장치를 예로 들어 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 성막 장치(1)는, 기밀하게 구성된 대략 원통 형상의 처리 용기(10)를 갖는다. 처리 용기(10) 내에는 서셉터(12)가 마련되어 있다. 서셉터(12)는, 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼 W」라고 함)를 수평하게 지지한다. 서셉터(12)는, 처리 용기(10)의 저벽 중앙에 마련된 대략 원통 형상의 지지 부재(14)에 의해 지지되어 있다. 서셉터(12)에는, 히터(16)가 매립되어 있다. 히터(16)에는, 히터 전원(18)이 접속되어 있으며, 서셉터(12)에 마련된 열전대(도시생략)의 검출 신호에 기초하여 히터 컨트롤러(도시생략)가 히터 전원(18)을 제어함으로써, 서셉터(12)를 통해 웨이퍼 W가 소정 온도로 제어된다. 또한, 서셉터(12)에는, 웨이퍼 W를 지지해서 승강시키는 3개의 승강 핀(도시생략)이 서셉터(12)의 표면에 대해서 돌출 함몰 가능하게 마련되어 있다.
처리 용기(10)의 천장벽에는, Ru막을 성막하기 위한 처리 가스를 처리 용기(10) 내의 서셉터(12) 상의 웨이퍼 W에 균일성 좋게 도입하기 위한 가스 토출 기구(20)가 서셉터(12)와 대향하도록 마련되어 있다. 가스 토출 기구(20)는, 후술하는 가스 공급 기구(40)로부터 공급된 가스를 처리 용기(10) 내로 토출하기 위한 것이며, 그 상부에는 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(22)가 형성되어 있다.
처리 용기(10)의 저벽에는, 하방을 향해서 돌출되는 배기실(28)이 마련되어 있다. 배기실(28)의 측면에는 배기 배관(30)이 접속되어 있다. 배기 배관(30)에는, 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기 장치(32)가 접속되어 있다. 배기 장치(32)는, 처리 용기(10) 내를 배기함으로써 소정 압력으로 감압한다.
처리 용기(10)의 측벽에는, 소정 압력으로 감압된 반송실(도시생략)과의 사이에서 웨이퍼 W를 반입 또는 반출하기 위한 반입출구(34)가 마련되어 있다. 반입출구(34)는, 게이트 밸브(36)에 의해 개폐된다.
가스 공급 기구(40)는, 저증기압 원료의 일례인 루테늄카르보닐(Ru3(CO)12)을 수용하는 원료 용기(42)를 갖는다. 원료 용기(42)는, 처리 용기(10)의 중심축선 C에 대해서 오프셋되어 배치되어 있다. 이에 의해, 후술하는 원료 가스 공급 배관(48)의 제3 직관부(485)를 처리 용기(10)의 중심축선 C 상에 배치할 수 있다. 또한, 원료 용기(42)는, 처리 용기(10)보다도 높은 위치, 예를 들어 처리 용기(10)의 천장벽의 위에 배치되어 있다. 원료 용기(42)의 폭은, 예를 들어 처리 용기(10)의 폭 이내이다. 원료 용기(42)의 주위에는 히터(44)가 마련되어 있다. 히터(44)에 의해 원료 용기(42) 내의 Ru3(CO)12를 가열하여 승화시킴으로써, 원료 용기(42) 내에서 Ru3(CO)12 가스가 발생한다. 원료 용기(42)에는, 캐리어 가스 공급 배관(46) 및 원료 가스 공급 배관(48)이 삽입되어 있다.
캐리어 가스 공급 배관(46)은, 일단이 원료 용기(42)에 삽입 관통되고, 타단부가 캐리어 가스 공급원(도시생략)에 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급 배관(46)은, 캐리어 가스 공급원으로부터 공급되는 캐리어 가스의 일례인 CO 가스를 원료 용기(42)의 상방으로부터 공급한다. 캐리어 가스 공급 배관(46)은, 예를 들어 공칭 직경이 1/8 내지 1/2인치인 배관이다. 캐리어 가스 공급 배관(46)에는, 개폐 밸브 V1이 마련되어 있다.
원료 가스 공급 배관(48)은, 일단이 원료 용기(42)에 삽입 관통되고, 타단부가 가스 토출 기구(20)의 가스 도입구(22)에 접속되어 있다. 원료 가스 공급 배관(48)은, 외경이 캐리어 가스 공급 배관(46)보다도 큰 대구경의 배관이며, 예를 들어 공칭 직경이 40A 내지 80A인 배관이다. 원료 가스 공급 배관(48)은, 복수의 직관부와, 복수의 직관부를 접속하는 복수의 굴곡부를 포함한다. 보다 구체적으로는, 원료 가스 공급 배관(48)은, 원료 용기(42)측으로부터 순서대로 배치된 제1 직관부(481), 제1 굴곡부(482), 제2 직관부(483), 제2 굴곡부(484), 및 제3 직관부(485)를 포함한다.
제1 직관부(481)는, 원료 용기(42)로부터 연직 상방으로 연신하고, 상단이 제1 굴곡부(482)와 연통한다. 제1 굴곡부(482)는, 제1 직관부(481)의 상단부터 수평 방향으로 L자형으로 굴곡하여, 제2 직관부(483)와 연통한다. 제2 직관부(483)는, 제1 굴곡부(482)로부터 수평 방향으로 연신하여, 제2 굴곡부(484)와 연통한다. 제2 굴곡부(484)는, 제2 직관부(483)로부터 연직 하방으로 L자형으로 굴곡하여, 제3 직관부(485)와 연통한다. 제3 직관부(485)는, 제2 굴곡부(484)로부터 연직 하방으로 연신하여, 가스 도입구(22)와 연통한다. 이에 의해, 원료 용기(42) 내에 파티클이 발생한 경우라도, 파티클은 연직 상방을 향하는 유로를 형성하는 제1 직관부(481)에 의해 포획되기 때문에, 파티클이 처리 용기(10) 내에 침입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제3 직관부(485)는, 처리 용기(10)의 중심축선 C 상에 배치되어 있으므로, 제1 굴곡부(482)나 제2 굴곡부(484)에 있어서 발생할 수 있는 가스류의 흐트러짐을 제3 직관부(485)에 있어서 저감시켜, 균일한 흐름의 Ru3(CO)12 가스를 가스 도입구(22)에 공급할 수 있다. 그 때문에, Ru3(CO)12 가스를 대유량으로 안정적으로 공급할 수 있다.
또한, 제3 직관부(485)의 배관 길이는, 제1 직관부(481) 및 제2 직관부(483)의 배관 길이보다도 긴 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 굴곡부(482)나 제2 굴곡부(484)에 있어서 발생할 수 있는 가스류의 흐트러짐을 특히 저감할 수 있다. 원료 가스 공급 배관(48)의 배관 길이는, 예를 들어 0.3m 내지 1.0m인 것이 바람직하다.
원료 가스 공급 배관(48)에는, 원료 용기(42)측부터 순서대로 개폐 밸브 V2, 개폐 밸브 V3, 및 측정부(50)가 마련되어 있다. 측정부(50)는, 원료 가스 공급 배관(48)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정한다. 측정부(50)는, 예를 들어 캐패시턴스 마노미터(501) 및 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FTIR: Fourier Transform Infrared Spectrometer)(502)를 포함한다. 캐패시턴스 마노미터(501)는, 원료 가스 공급 배관(48) 내의 압력(전체압)을 검출한다. FTIR(502)은, 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 분압을 검출한다. 그리고, CO 가스의 유량, 원료 가스 공급 배관(48) 내의 전체압, 및 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 분압에 기초하여, 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 산출된다. 이와 같이, FTIR(502)을 사용해서 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정하므로, 원료 가스 공급 배관(48)의 컨덕턴스가 저하되는 일이 없다. 그 때문에, 저증기압 원료의 일례인 Ru3(CO)12로부터 발생시킨 Ru3(CO)12 가스를 대유량으로 처리 용기(10) 내에 공급할 수 있다. 한편, 매스 플로우 컨트롤러를 사용해서 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정하는 경우, 원료 가스 공급 배관(48)의 컨덕턴스가 저하된다. 그 때문에, 저증기압 원료의 일례인 Ru3(CO)12로부터 발생시킨 Ru3(CO)12 가스를 대유량으로 처리 용기(10) 내에 공급하는 것이 곤란하다.
또한, 캐리어 가스 공급 배관(46)에 있어서의 개폐 밸브 V1과 캐리어 가스 공급원 사이의 위치와, 원료 가스 공급 배관(48)에 있어서의 개폐 밸브 V2와 개폐 밸브 V3 사이의 위치를 연결하도록, 바이패스 배관(52)이 마련되어 있다. 바이패스 배관(52)에는, 개폐 밸브 V4가 마련되어 있다. 개폐 밸브 V1, V2를 「폐쇄」로 하고, 개폐 밸브 V4, V3을 「개방」으로 함으로써, 캐리어 가스 공급원으로부터 공급되는 CO 가스가 원료 용기(42)를 통하지 않고, 캐리어 가스 공급 배관(46) 및 바이패스 배관(52)을 거쳐, 원료 가스 공급 배관(48)에 공급된다. 이에 의해, 원료 가스 공급 배관(48)을 퍼지할 수 있다.
또한, 원료 가스 공급 배관(48)의 도중부터 분기하여 마련되고, 원료 가스 공급 배관(48)을 배기하는 에박 배관(54)이 마련되어 있다. 에박 배관(54)의 일단은 원료 가스 공급 배관(48)에 있어서의 개폐 밸브 V2와 개폐 밸브 V3의 사이에 접속되고, 에박 배관(54)의 타단부는 배기 배관(30)에 접속되어 있다. 에박 배관(54)에는, 개폐 밸브 V5가 마련되어 있다. 개폐 밸브 V3, V4를 「폐쇄」로 하고, 개폐 밸브 V1, V2, V5를 「개방」으로 함으로써, 캐리어 가스 공급원으로부터 캐리어 가스 공급 배관(46)을 통해 원료 용기(42) 내에 CO 가스가 도입된다. 그리고, 원료 용기(42) 내에서 승화한 Ru3(CO)12 가스가 CO 가스로 반송되어 원료 가스 공급 배관(48) 및 에박 배관(54)을 통해 배기된다. 이에 의해, Ru3(CO)12 가스를 처리 용기(10) 내에 공급하지 않고, 에박 배관(54)에 공급한 상태에서 Ru3(CO)12 가스의 유량을 안정화시킨 후, Ru3(CO)12 가스를 처리 용기(10) 내에 공급할 수 있다.
이러한 가스 공급 기구(40)에서는, 개폐 밸브 V4, V5를 「폐쇄」로 하고, 개폐 밸브 V1, V2, V3을 「개방」으로 함으로써, 캐리어 가스 공급원으로부터 캐리어 가스 공급 배관(46)을 통해 원료 용기(42) 내에 CO 가스가 도입된다. 그리고, 원료 용기(42) 내에서 승화한 Ru3(CO)12 가스가 CO 가스로 반송되어 원료 가스 공급 배관(48) 및 가스 토출 기구(20)을 통해 처리 용기(10) 내에 공급된다. 또한, 개폐 밸브 V3, V4를 「폐쇄」로 하고, 개폐 밸브 V1, V2, V5를 「개방」으로 함으로써, 캐리어 가스 공급원으로부터 캐리어 가스 공급 배관(46)을 통해 원료 용기(42) 내에 CO 가스가 도입된다. 그리고, 원료 용기(42) 내에서 승화한 Ru3(CO)12 가스가 CO 가스로 반송되어 원료 가스 공급 배관(48) 및 에박 배관(54)을 통해 배기 장치(32)에 의해 배기된다.
성막 장치(1)는, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(60)를 갖는다. 제어부(60)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random AccessMemory)을 갖는다. CPU는, RAM 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라서, 원하는 성막 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보는, 예를 들어 가스 유량, 압력, 온도, 프로세스 시간이어도 된다. 또한, 레시피 및 제어부(60)가 사용하는 프로그램은, 예를 들어 하드디스크, 반도체 메모리에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 소정 위치에 세트되고, 판독되도록 해도 된다. 또한, 제어부(60)는, 성막 장치(1)와는 별도로 마련되어 있어도 된다.
또한, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량에 기초하여, 개폐 밸브 V3의 개방도를 제어한다. 예를 들어, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해지도록 개폐 밸브 V3의 개방도를 제어한다. 구체적으로는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량보다도 작은 경우, 제어부(60)는 개폐 밸브 V3의 개방도가 커지도록 제어한다. 이에 의해, 원료 용기(42) 내의 압력이 작아지기 때문에, 원료 용기(42) 내에 있어서 Ru3(CO)12가 승화하여 발생하는 Ru3(CO)12 가스의 양이 많아진다. 그 결과, 처리 용기(10) 내에 공급되는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 커지게 되어, 미리 정해진 설정 유량에 가까워진다. 한편, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량보다도 큰 경우, 제어부(60)는 개폐 밸브 V3의 개방도가 작아지도록 제어한다. 이에 의해, 원료 용기(42) 내의 압력이 커지기 때문에, 원료 용기(42) 내에 있어서 Ru3(CO)12가 승화하여 발생하는 Ru3(CO)12 가스의 양이 적어진다. 그 결과, 처리 용기(10) 내에 공급되는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 작아지게 되어, 미리 정해진 설정 유량에 가까워진다.
또한, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량에 기초하여, 원료 용기(42) 내의 Ru3(CO)12의 잔량을 산출한다. 예를 들어, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량과, Ru3(CO)12 가스를 공급한 시간에 기초하여, Ru3(CO)12의 사용량을 산출한다. 그리고, 제어부(60)는, 원료 용기(42)를 교환한 직후의 Ru3(CO)12의 양으로부터 Ru3(CO)12의 사용량을 감산함으로써, Ru3(CO)12의 잔량을 산출한다. 또한, 제어부(60)는, 산출된 Ru3(CO)12의 잔량을 성막 장치(1)의 표시부(도시생략)에 표시해도 된다. 또한, 제어부(60)는, 산출된 Ru3(CO)12의 잔량에 기초하여, 원료 용기(42)의 교환 주기를 예측하고, 예측 결과를 표시부에 표시해도 된다.
다음으로, 제1 실시 형태의 성막 장치(1)에 있어서의 Ru막의 성막 방법에 대하여 설명한다. 이하의 성막 방법은, 제어부(60)가 성막 장치(1)의 각 부를 제어함으로써 실행된다. 또한, 이하에서는, 초기 상태로서 개폐 밸브 V1 내지 V5가 모두 「폐쇄」로 되어 있는 것으로 하여 설명한다.
우선, 게이트 밸브(36)를 개방해서 반입출구(34)로부터 웨이퍼 W를 처리 용기(10) 내로 반입하고, 서셉터(12) 상에 적재한다. 서셉터(12)는, 히터(16)에 의해 소정 온도(예를 들어, 100℃ 내지 300℃)로 가열되어 있으며, 그 상태에서 웨이퍼 W가 가열된다. 계속해서, 배기 장치(32)의 진공 펌프에 의해 처리 용기(10) 내를 배기하고, 처리 용기(10) 내를 소정 압력(예를 들어, 1Pa 내지 100Pa)으로 감압한다.
계속해서, 개폐 밸브 V1, V2를 「개방」으로 함으로써, 캐리어 가스 공급 배관(46)을 통해 원료 용기(42)에 캐리어 가스로서의 CO 가스를 불어넣는다. 또한, 히터(44)에 의해 원료 용기(42)를 가열함으로써, 원료 용기(42) 내에서 Ru3(CO)12를 승화시켜 Ru3(CO)12 가스를 생성한다. 또한, 개폐 밸브 V3을 「개방」으로 함으로써, Ru3(CO)12 가스를 CO 가스에 의해 반송하고, 원료 가스 공급 배관(48) 및 가스 토출 기구(20)를 통해 처리 용기(10) 내에 도입한다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 표면에서는, Ru3(CO)12 가스가 열분해하여 생성된 루테늄(Ru)이 퇴적하여, 소정의 막 두께를 갖는 Ru막이 성막된다.
이때, 측정부(50)는, 원료 가스 공급 배관(48) 내를 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정한다. 그리고, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량에 기초하여, 처리 용기(10) 내에 도입되는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해지도록 개폐 밸브 V3의 개방도를 제어한다. 이와 같이, 처리 용기(10)의 근방에 마련된 측정부(50)(캐패시턴스 마노미터(501) 및 FTIR(502))에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량에 기초하여 처리 용기(10) 내에 도입되는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 제어한다. 그 때문에, 처리 용기(10) 내에 도입되는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, Ru3(CO)12 가스를 처리 용기(10) 내에 도입하기 전에, 개폐 밸브 V3, V4를 「폐쇄」로 한 상태에서, 개폐 밸브 V1, V2, V5를 「개방」으로 함으로써, Ru3(CO)12 가스를 CO 가스와 함께 에박 배관(54)을 통해 소정 시간만 배기해도 된다. 이에 의해, 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 공급하지 않고, 원료 용기(42) 내에서 승화한 Ru3(CO)12 가스의 유량을 안정화시킨 후, 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 공급할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이 제1 실시 형태에 의하면, 원료 가스 공급 배관(48)이 처리 용기(10)의 중심축선 C 상에 배치되고, 원료 용기(42)가 처리 용기(10)의 중심축선 C에 대해서 오프셋되어 배치되어 있다. 이에 의해, 원료 가스 공급 배관(48)에 있어서 가스류의 흐트러짐을 저감시켜, 균일한 흐름의 Ru3(CO)12 가스를 가스 도입구(22)에 공급할 수 있다. 그 결과, Ru3(CO)12 가스를 대유량으로 안정적으로 공급할 수 있다.
〔제2 실시 형태〕
제2 실시 형태의 성막 장치에 대하여 설명한다. 도 2는, 제2 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태의 성막 장치(1A)는, 에박 배관(54)에 있어서의 개폐 밸브 V5의 하류측에 캐패시턴스 마노미터(701) 및 FTIR(702)을 포함하는 제2 측정부(70)가 마련되어 있다. 캐패시턴스 마노미터(701) 및 FTIR(702)은, 원료 가스 공급 배관(48)에 마련된 캐패시턴스 마노미터(501) 및 FTIR(502)과 마찬가지의 구성이어도 된다. 또한, 그 밖의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
제2 실시 형태에서는, 개폐 밸브 V3을 「폐쇄」, 개폐 밸브 V5를 「개방」으로 하여 에박 배관(54)에 Ru3(CO)12 가스 및 CO 가스를 흘린 상태에서, 제2 측정부(70)에 의해 에박 배관(54)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정한다. 그리고, 제어부(60)는, 제2 측정부(70)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해지도록 개폐 밸브 V5의 개방도를 제어한다. 또한, 제어부(60)는, 에박 배관(54)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해졌을 때의 개폐 밸브 V5의 개방도에 기초하여, 개폐 밸브 V3의 개방도를 제어한다. 계속해서, 개폐 밸브 V5를 「폐쇄」, 개폐 밸브 V3을 「개방」으로 하여 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 도입한다. 이에 의해, 원료 가스 공급 배관(48)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량에 도달하는 데 요하는 시간이 단축된다. 그 결과, 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 공급하고 나서 Ru3(CO)12 가스의 유량이 안정화될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
〔제3 실시 형태〕
제3 실시 형태의 성막 장치에 대하여 설명한다. 도 3은, 제3 실시 형태의 성막 장치의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제3 실시 형태의 성막 장치(1B)는, 측정부(50)가 에박 배관(54)의 분기점보다도 원료 용기(42)에 가까운 측에 마련되어 있다. 또한, 그 밖의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
제3 실시 형태에서는, 원료 가스 공급 배관(48)에는, 원료 용기(42)측부터 순서대로 개폐 밸브 V2, 측정부(50) 및 개폐 밸브 V3이 마련되어 있으며, 측정부(50)가 에박 배관(54)의 분기점보다도 원료 용기(42)에 가까운 측에 마련되어 있다.
제3 실시 형태에서는, 개폐 밸브 V3을 「폐쇄」, 개폐 밸브 V5를 「개방」으로 하여 에박 배관(54)에 Ru3(CO)12 가스 및 CO 가스를 흘린 상태에서, 측정부(50)에 의해 에박 배관(54)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 측정한다. 그리고, 제어부(60)는, 측정부(50)에 의해 측정된 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해지도록 개폐 밸브 V5의 개방도를 제어한다. 또한, 제어부(60)는, 에박 배관(54)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 일정해졌을 때의 개폐 밸브 V5의 개방도에 기초하여, 개폐 밸브 V3의 개방도를 제어한다. 계속해서, 개폐 밸브 V5를 「폐쇄」, 개폐 밸브 V3을 「개방」으로 하여 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 도입한다. 이에 의해, 원료 가스 공급 배관(48)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량에 도달하는 데 요하는 시간이 단축된다. 그 결과, 처리 용기(10) 내에 Ru3(CO)12 가스를 공급하고 나서 Ru3(CO)12 가스의 유량이 안정화될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에서는, 에박 배관(54)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량 및 원료 가스 공급 배관(48)을 흐르는 Ru3(CO)12 가스의 유량을 1개의 측정부(50)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 캐리어 가스 공급 배관(46)은 제1 가스 배관의 일례이며, 원료 가스 공급 배관(48)은 제2 가스 배관의 일례이며, 가스 공급 기구(40)는 원료 공급 장치의 일례이며, 개폐 밸브 V3은 제1 개폐 밸브의 일례이며, 개폐 밸브 V5는 제2 개폐 밸브의 일례이다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이지 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 저증기압 원료가 Ru3(CO)12인 경우를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 80℃에 있어서의 증기압이 0.1Pa 내지 100Pa인 원료이면 다른 원료여도 된다. 이와 같은 원료로서는, 예를 들어 텅스텐 헥사클로라이드(WCl6)를 들 수 있다.

Claims (18)

  1. 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송해서 기판에 막을 형성하는 성막 장치로서,
    상기 저증기압 원료를 수용하여 가열하는 원료 용기와,
    상기 원료 용기에 상기 캐리어 가스를 공급하는 제1 가스 배관과,
    상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하는 제2 가스 배관과,
    상기 제2 가스 배관에 마련된 제1 개폐 밸브와,
    상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하는 측정부
    를 포함하며,
    상기 측정부는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계 및 캐패시턴스 마노미터를 포함하고,
    상기 캐패시턴스 마노미터는 상기 제2 가스 배관 내의 전체압을 검출하고, 상기 푸리에 변환 적외 분광 광도계는 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 분압을 검출하고, 상기 전체압과 분압의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 산출하고,
    상기 제2 가스 배관은, 상기 처리 용기의 중심축선 상에 배치되고,
    상기 원료 용기는, 상기 처리 용기의 중심축선에 대해서 오프셋되어 배치되어 있고,
    상기 제2 가스 배관은, 복수의 직관부와, 상기 복수의 직관부를 접속하는 복수의 굴곡부를 포함하며,
    상기 복수의 직관부 중 일단이 상기 처리 용기와 접속되는 하나의 직관부의 배관 길이는, 나머지 직관부의 배관 길이보다도 긴, 성막 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원료 용기는, 상기 처리 용기보다도 높은 위치에 배치되어 있는, 성막 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 원료 용기의 폭은, 상기 처리 용기의 폭 이내인, 성막 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 개폐 밸브의 개방도를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 원료 가스의 유량에 기초하여, 상기 제1 개폐 밸브의 개방도를 제어하는, 성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 원료 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량보다도 작은 경우, 상기 제1 개폐 밸브의 개방도가 커지도록 제어하는, 성막 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 원료 가스의 유량이 미리 정해진 설정 유량보다도 큰 경우, 상기 제1 개폐 밸브의 개방도가 작아지도록 제어하는, 성막 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가스 배관의 도중부터 분기하여 마련되고, 상기 제2 가스 배관을 배기하는 에박 배관을 더 포함하며, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 측정부는, 상기 에박 배관의 분기점보다도 상기 처리 용기에 가까운 측에 마련되어 있는, 성막 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에박 배관에 마련된 제2 개폐 밸브와,
    상기 에박 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하는 제2 측정부
    를 더 포함하는, 성막 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 측정부에 의해 측정된 상기 원료 가스의 유량에 기초하여, 상기 제2 개폐 밸브의 개방도를 제어하는, 성막 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 개폐 밸브의 개방도에 기초하여, 상기 제1 개폐 밸브의 개방도를 제어하는, 성막 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가스 배관의 도중부터 분기하여 상기 제2 가스 배관을 배기하는 에박 배관을 더 포함하고, 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 측정부는, 상기 에박 배관의 분기점보다도 상기 원료 용기에 가까운 측에 마련되어 있는, 성막 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 원료 가스의 유량에 기초하여, 상기 원료 용기 내의 상기 저증기압 원료의 잔량을 산출하는, 성막 장치.
  14. 삭제
  15. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 저증기압 원료는 Ru3(CO)12이며,
    상기 캐리어 가스는 CO 가스인, 성막 장치.
  16. 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송하는 원료 공급 장치로서,
    상기 저증기압 원료를 수용하여 가열하는 원료 용기와,
    상기 원료 용기에 상기 캐리어 가스를 공급하는 제1 가스 배관과,
    상기 원료 용기와 상기 처리 용기를 접속하는 제2 가스 배관과,
    상기 제2 가스 배관에 마련된 개폐 밸브와,
    상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하는 측정부
    를 포함하며,
    상기 측정부는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계 및 캐패시턴스 마노미터를 포함하고,
    상기 캐패시턴스 마노미터는 상기 제2 가스 배관 내의 전체압을 검출하고, 상기 푸리에 변환 적외 분광 광도계는 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 분압을 검출하고, 상기 전체압과 분압의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 산출하고,
    상기 제2 가스 배관은, 상기 처리 용기의 중심축선 상에 배치되고,
    상기 원료 용기는, 상기 처리 용기의 중심축선에 대해서 오프셋되어 배치되어 있고,
    상기 제2 가스 배관은, 복수의 직관부와, 상기 복수의 직관부를 접속하는 복수의 굴곡부를 포함하며,
    상기 복수의 직관부 중 일단이 상기 처리 용기와 접속되는 하나의 직관부의 배관 길이는, 나머지 직관부의 배관 길이보다도 긴, 원료 공급 장치.
  17. 저증기압 원료로부터 발생시킨 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리 용기로 반송해서 기판에 막을 형성하는 성막 방법으로서,
    상기 처리 용기의 중심축선에 대해서 오프셋되어 배치된 원료 용기에 수용된 저증기압 원료를 가열하여 원료 가스를 발생시키는 공정과,
    제1 가스 배관을 통해 상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기의 중심축선 상에 배치된 제2 가스 배관을 통해 상기 처리 용기에 상기 원료 가스 및 상기 캐리어 가스를 반송하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제2 가스 배관은, 복수의 직관부와, 상기 복수의 직관부를 접속하는 복수의 굴곡부를 포함하며,
    상기 복수의 직관부 중 일단이 상기 처리 용기와 접속되는 하나의 직관부의 배관 길이는, 나머지 직관부의 배관 길이보다도 길고,
    상기 처리 용기에 상기 원료 가스 및 상기 캐리어 가스를 반송하는 공정에 있어서, 측정부가 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 측정하고,
    상기 측정부는, 푸리에 변환 적외 분광 광도계 및 캐패시턴스 마노미터를 포함하고,
    상기 캐패시턴스 마노미터는 상기 제2 가스 배관 내의 전체압을 검출하고, 상기 푸리에 변환 적외 분광 광도계는 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 분압을 검출하고, 상기 전체압과 분압의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 가스 배관을 흐르는 상기 원료 가스의 유량을 산출하는, 성막 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 원료 용기에 캐리어 가스를 공급하는 공정에서의 상기 캐리어 가스의 유량은 일정한, 성막 방법.
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