WO2014157211A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 Download PDF

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WO2014157211A1
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紺谷 忠司
立野 秀人
純史 梅川
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株式会社日立国際電気
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    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate, a method for manufacturing a semiconductor device, and a recording medium.
  • LSI element separation is performed by forming a gap such as a groove or a hole between elements to be separated in silicon (Si) serving as a substrate and depositing an insulator in the gap.
  • An oxide film is often used as the insulator, and for example, a silicon oxide film is used.
  • the silicon oxide film is formed by oxidation of the Si substrate itself, chemical vapor deposition (CVD), or insulator coating (SOD).
  • the filling method by the CVD method is reaching the technical limit with respect to the filling of the fine structure, particularly the filling of the oxide into the void structure deep in the vertical direction or narrow in the horizontal direction.
  • SOD a coating insulating material containing an inorganic or organic component called SOG (Spin on glass) is used. This material has been used in LSI manufacturing processes before the advent of CVD oxide films, but since the processing technology is not as fine as the processing dimensions of about 0.35 ⁇ m to 1 ⁇ m, the modification method after coating is It was permitted by performing a heat treatment at about 400 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the reason for reducing the thermal load is to prevent excessive diffusion of impurities such as boron, arsenic, and phosphorus implanted for transistor operation, prevent aggregation of metal silicide for electrodes, and work function metal materials for gates. There are performance fluctuation prevention, memory element writing, and reading repeated life ensuring.
  • the minimum processing dimensions of recent semiconductor devices such as LSI, DRAM (Dynamic Random Access Memory) and Flash Memory are smaller than 50 nm width, achieving miniaturization while maintaining quality and improving manufacturing throughput. It has become difficult to lower the processing temperature.
  • An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a recording medium that can improve the manufacturing quality of a semiconductor device and improve the manufacturing throughput.
  • a processing chamber that accommodates a substrate, a vaporizer that vaporizes a processing liquid and supplies a processing gas into the processing chamber, a reserve tank that stores the processing liquid, and the vaporizer from the reserve tank
  • a flow rate control unit for controlling the flow rate of the processing liquid to the line, a line switching unit connected to the reserve tank, a tank supply pipe connected to the line switching unit and supplying the processing liquid to the reserve tank, and the line
  • a discharge unit that is connected to the switching unit and discharges the processing liquid in the reserve tank, and either or both before and after the processing liquid replenishment step of supplying the processing liquid from the processing liquid supply pipe to the reserve tank, A treatment liquid discharge step of discharging the treatment liquid from the reserve tank to the discharge portion, and a pipe discharge step of supplying the treatment liquid from the tank supply pipe to the discharge portion.
  • the step of accommodating the substrate in the processing chamber, the step of vaporizing the processing liquid and supplying the processing gas into the processing chamber, the step of storing the processing liquid in the reserve tank, and the reserve tank A step of controlling the flow rate of the processing liquid from the tank to the vaporizer, a processing liquid replenishing step of supplying the processing liquid from a tank supply pipe to the reserve tank, and before or after the processing liquid replenishing step, or A semiconductor device having both a step of discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge unit and a step of discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge unit.
  • a manufacturing method is provided.
  • a procedure for accommodating a substrate in a processing chamber, a procedure for vaporizing a processing liquid and supplying a processing gas into the processing chamber, a procedure for storing the processing liquid in a reserve tank, and the reserve One of a procedure for controlling the flow rate of the processing liquid from a tank to the vaporizer, a processing liquid replenishment procedure for supplying the processing liquid from a tank supply pipe to the reserve tank, and before or after the processing liquid replenishment procedure Or both, a procedure for performing either or both of a procedure for discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge section and a procedure for discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge section.
  • a recording medium on which a program to be executed is recorded is provided.
  • the substrate processing apparatus According to the substrate processing apparatus, the semiconductor device manufacturing method, and the recording medium according to the present invention, it is possible to improve the manufacturing quality of the semiconductor device and the manufacturing throughput.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus according to the present embodiment, and shows a processing furnace 202 portion in a longitudinal section.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the processing furnace 202 provided in the substrate processing apparatus according to the present embodiment.
  • the processing furnace 202 includes a reaction tube 203.
  • the reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape having an upper end and a lower end.
  • a processing chamber 201 is formed in the hollow cylindrical portion of the reaction tube 203 and is configured to be able to accommodate wafers 200 as substrates in a state where they are aligned in multiple stages in a horizontal posture and in a vertical direction by a boat 217 described later.
  • a seal cap 219 is provided as a furnace port lid that can hermetically seal (close) the lower end opening (furnace port) of the reaction tube 203.
  • the seal cap 219 is configured to contact the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction.
  • the seal cap 219 is formed in a disc shape.
  • a substrate processing chamber 201 serving as a substrate processing space includes a reaction tube 203 and a seal cap 219.
  • a boat 217 as a substrate holding unit is configured to hold a plurality of wafers 200 in multiple stages.
  • the boat 217 includes a plurality of support columns 217 a that hold a plurality of wafers 200.
  • three support columns 217a are provided.
  • Each of the plurality of support columns 217a is installed between the bottom plate 217b and the top plate 217c.
  • a plurality of wafers 200 are aligned in a horizontal posture on the support column 217a and aligned in the center, and are held in multiple stages in the axial direction.
  • the top plate 217 c is formed so as to be larger than the maximum outer diameter of the wafer 200 held by the boat 217.
  • silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), aluminum oxide (AlO), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), and zirconium oxide (ZrO) are used as the constituent materials of the columns 217a, the bottom plate 217b, and the top plate 217c.
  • a non-metallic material with good thermal conductivity such as) is used.
  • a nonmetallic material having a thermal conductivity of 10 W / mK or more is preferable. If the thermal conductivity is not a problem, it may be formed of quartz (SiO) or the like.
  • the support 217a and the top plate 217c are made of stainless steel (SUS). ) Or the like.
  • SUS stainless steel
  • a film such as ceramic or Teflon (registered trademark) may be formed on the metal.
  • a heat insulator 218 made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide is provided at the lower part of the boat 217 so that heat from the first heating unit 207 is hardly transmitted to the seal cap 219 side. Yes.
  • the heat insulator 218 functions as a heat insulating member and also functions as a holding body that holds the boat 217.
  • the heat insulator 218 is not limited to the one in which a plurality of heat insulating plates formed in a disk shape are provided in a horizontal posture as shown in the figure, and may be a quartz cap formed in a cylindrical shape, for example. good.
  • the heat insulator 218 may be considered as one of the constituent members of the boat 217.
  • a boat elevator is provided as an elevating unit that raises and lowers the boat 217 and conveys the inside and outside of the reaction tube 203.
  • the boat elevator is provided with a seal cap 219 that seals the furnace port when the boat 217 is raised by the boat elevator.
  • a boat rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201.
  • a rotation shaft 261 of the boat rotation mechanism 267 is connected to the boat 217 through the seal cap 219, and is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
  • a first heating unit 207 that heats the wafer 200 in the reaction tube 203 is provided outside the reaction tube 203 in a concentric shape surrounding the side wall surface of the reaction tube 203.
  • the first heating unit 207 is supported and provided by the heater base 206.
  • the first heating unit 207 includes first to fourth heater units 207a to 207d.
  • the first to fourth heater units 207a to 207d are provided along the stacking direction of the wafers 200 in the reaction tube 203, respectively.
  • first to fourth temperature sensors 263a to 263d such as thermocouples are provided as temperature detectors for detecting the temperature of the wafer 200 or the surroundings. Each is provided between the reaction tube 203 and the boat 217. Note that the first to fourth temperature sensors 263a to 263d respectively indicate the temperature of the wafer 200 positioned at the center of the plurality of wafers 200 heated by the first to fourth heater units 207a to 207d, respectively. It may be provided to detect.
  • a controller 121 (to be described later) is electrically connected to the first heating unit 207 and the first to fourth temperature sensors 263a to 263d. Based on the temperature information detected by the first to fourth temperature sensors 263a to 263d so that the temperature of the wafer 200 in the reaction tube 203 becomes a predetermined temperature, the controller 121 first to fourth.
  • the power supply to the heater units 207a to 207d is controlled at a predetermined timing, and the temperature setting and temperature adjustment are individually performed for each of the first to fourth heater units 207a to 207d.
  • a processing liquid supply nozzle 501 is provided between the reaction tube 203 and the first heating unit 207.
  • the processing liquid supply nozzle 501 is made of, for example, quartz having a low thermal conductivity.
  • the treatment liquid supply nozzle 501 may have a double tube structure.
  • the processing liquid supply nozzle 501 is disposed along the side portion of the outer wall of the reaction tube 203.
  • the tip (downstream end) of the processing liquid supply nozzle 501 is airtightly provided at the top (upper end opening) of the reaction tube 203.
  • a supply hole 502 is provided at the tip of the processing liquid supply nozzle 501 located at the upper end opening of the reaction tube 203.
  • the supply hole 502 is configured to supply the processing liquid supplied into the reaction tube 203 toward the vaporizer 217 d provided on the upper portion of the boat 217 accommodated in the reaction tube 203.
  • the supply hole 502 is configured to drop onto the vaporizer 217d.
  • the supply hole 502 may be configured to inject as necessary.
  • the gas supply unit mainly includes a vaporizer 217 d, a treatment liquid supply nozzle 501, and a supply hole 502.
  • the downstream end of the processing liquid supply pipe 289a for supplying the processing liquid is connected to the upstream end of the processing liquid supply nozzle 501.
  • the processing liquid supply pipe 289a is provided with a liquid flow rate control unit 300 and a processing liquid supply unit 400 in order from the upstream direction.
  • the liquid flow rate control unit 300 includes a reserve tank 301, a liquid pipe 310a, an auto valve 302a, a hand valve 303a, a filter 304, an auto valve 302b, a liquid flow rate controller (LMFC) 305 as a flow rate control unit, and a valve 302c. , 302d are provided.
  • the upstream end of the liquid pipe 310 a is provided below the liquid level in the reserve tank 301.
  • the reserve tank 301 is connected with a pressure gas supply unit, a gas discharge unit, and a processing liquid discharge unit.
  • the capacity of the reserve tank 301 is 1 to 5 liters, for example, 2 liters.
  • the substrate processing step described later is configured with a capacity that can be continuously executed twice or more.
  • the pressurized gas supply unit is provided with a gas pipe 310b, auto valves 302e, 302f, 302g, a gas flow rate controller (mass flow controller) 309, and a hand valve 303b.
  • the pressurized gas supply unit mainly includes a gas pipe 310b, an auto valve 302g, and an MFC 309. You may comprise including another structure.
  • nitrogen (N 2 ) gas as a pressurized gas from the pressurized gas supply unit to the reserve tank 301, the processing liquid is pressure-fed from the reserve tank 301 to the filter 304.
  • the gas exhaust section is provided with a gas pipe 310c, a hand valve 303c, and an auto valve 302h. At least the gas discharge part is constituted by the gas pipe 310c and the auto valve 302h. A hand valve 303c may be included as necessary.
  • a drain pipe 310e and an auto valve 302i are provided between the auto valves 302c and 302d.
  • the filter 304 is provided with a gas pipe 310d to which a drain pipe 310e is connected and an auto valve 302j.
  • the filter 304 takes out the gas contained in the processing liquid supplied from the reserve tank 301 and sends out only the liquid to the LMFC 305.
  • the gas contained in the treatment liquid flows between the drains 310e.
  • the flow rate of the processing liquid supplied via the filter 301 is controlled.
  • the processing liquid supply unit 400 supplies the processing liquid to the reserve tank 301.
  • the processing liquid supply unit 400 includes a processing liquid supply source 401, an auto valve 402a, a pump 403, a hand valve 404a, a tank supply pipe 405, and an auto valve 404b.
  • the processing liquid supply unit 400 includes at least a tank supply pipe 405 and an auto valve 402a.
  • a discharge pipe 406 as a discharge unit described later may be included in the processing liquid supply unit.
  • the processing liquid supply source 401 and the pump 403 may be included, but the processing liquid supply source 401 and the pump 403 may be provided as equipment of a semiconductor device manufacturing factory in which the substrate processing apparatus is provided.
  • the pump 403 is provided so as to supply the processing liquid from the processing liquid supply source 401 to the reserve tank 301 via a line switching unit described later.
  • the processing liquid supply unit 400 may be provided in the gas supply unit, but may not be installed in the substrate processing apparatus but may be provided as equipment of a semiconductor device manufacturing factory in which the substrate processing apparatus is provided.
  • a discharge pipe 406 serving as a discharge unit is connected to the line switching unit 500 described later, and the processing liquid in the reserve tank 301 or the tank supply pipe 405 can be discharged. Note that an auto valve 407 and a return pipe 408 may be provided to return to the processing liquid supply source 401.
  • the line switching unit 500 is provided between the liquid flow rate control unit 300 and the processing liquid supply unit 400.
  • the line switching unit 500 includes a process liquid supply process from the process liquid supply unit 400 to the reserve tank 301, a process liquid discharge process from the reserve tank 301 to the discharge pipe 406, and a process accumulated in the tank supply pipe 405, which will be described later. Valves are operated when each of the steps of discharging the liquid into the pipe is performed.
  • the treatment liquid supply step is performed by opening the tank side valve 501a and the supply source side valve 501b and closing the discharge side valve 501c.
  • the treatment liquid discharge step is performed by opening the tank side valve 501a and the discharge side valve 501c and closing the supply source side valve 501b.
  • the in-pipe discharge process is performed by closing the tank side valve 501a and opening the supply source side valve 501b and the discharge side valve 501c.
  • APC Automatic Pressure Controller
  • the inside of the substrate processing chamber 201 is evacuated by the negative pressure generated by the vacuum pump 246.
  • the APC valve 255 is an on-off valve that can exhaust and stop the exhaust of the substrate processing chamber 201 by opening and closing the valve. Moreover, it is also a pressure control valve which can adjust a pressure by adjusting a valve opening degree.
  • a pressure sensor 223 as a pressure detector is provided on the upstream side of the APC valve 255.
  • the substrate processing chamber 201 is configured to be evacuated so that the pressure in the substrate processing chamber 201 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum).
  • a pressure control unit 284 (see FIG. 3) is electrically connected to the substrate processing chamber 201 and the pressure sensor 223 by the APC valve 255, and the pressure control unit 284 is based on the pressure detected by the pressure sensor 223.
  • the APC valve 255 is configured to control at a desired timing so that the pressure in the substrate processing chamber 201 becomes a desired pressure.
  • the exhaust section includes a gas exhaust pipe 231, an APC valve 255, a pressure sensor 223, and the like. Note that the vacuum pump 246 may be included in the exhaust part.
  • the processing liquid supply nozzle 501 and the gas exhaust pipe 231 are provided at positions facing each other. However, they may be provided on the same side. Since the vacant space in the substrate processing apparatus and the vacant space in the semiconductor device factory where a plurality of substrate processing apparatuses are provided are narrow, in this way, by providing the processing liquid supply nozzle 501 and the gas exhaust pipe 231 on the same side, Maintenance of the gas supply pipe 233, the gas exhaust pipe 231 and the liquefaction prevention heater 280 can be easily performed.
  • the controller 121 which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • an input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c includes, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a program recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of functions so that a predetermined result can be obtained by causing the controller 121 to execute each procedure in a substrate processing step to be described later, and functions as a program.
  • the program recipe, the control program, and the like are collectively referred to simply as a program.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily stored.
  • the I / O port 121d includes the LMFC 305, MFC 309, 600, pump 403, auto valves 302a, 302b, 302c, 302d, 302e, 302f, 302g, 302h, 302i, 601a, 601b, shutters 252, 254, 256, APC.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and to read a process recipe from the storage device 121c in response to an operation command input from the input / output device 122 or the like. Then, the CPU 121a adjusts the flow rate of the processing liquid by the LMFC 305, the flow rate adjustment operation of the gas by the MFCs 309 and 600, and the auto valves 302a, 302b, 302c, 302d, 302e, and 302f in accordance with the contents of the read process recipe.
  • the controller 121 is not limited to being configured as a dedicated computer, but may be configured as a general-purpose computer.
  • an external storage device storing the above-described program for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD or DVD, a magneto-optical disk such as an MO, a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card
  • the controller 121 according to the present embodiment can be configured by installing a program in a general-purpose computer using the external storage device 123.
  • the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 123.
  • the program may be supplied without using the external storage device 123 by using communication means such as the Internet or a dedicated line.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. Note that in this specification, when the term “recording medium” is used, it may include only the storage device 121 c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both.
  • a substrate processing step performed as one step of the semiconductor device manufacturing process according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • Such a process is performed by the above-described substrate processing apparatus.
  • a vaporized gas obtained by vaporizing hydrogen peroxide water is used as a processing gas
  • a silicon (Si) -containing film formed on the wafer 200 as a substrate is used as a silicon oxide film.
  • a reforming (oxidizing) process modification process
  • the wafer 200 has a concavo-convex structure, which is a fine structure, and is supplied so as to fill at least a concave portion (groove) with polysilazane (SiH 2 NH), and a silicon (Si) -containing film is formed in the groove.
  • a concavo-convex structure which is a fine structure, and is supplied so as to fill at least a concave portion (groove) with polysilazane (SiH 2 NH), and a silicon (Si) -containing film is formed in the groove.
  • a vaporized gas of hydrogen peroxide water is used as a processing gas using a substrate will be described.
  • the silicon-containing film contains silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), and in some cases, carbon (C) and other impurities may be mixed.
  • the substrate having a fine structure has a structure with a high aspect ratio, such as a deep groove (concave portion) perpendicular to the silicon substrate or a laterally narrow groove (concave portion) having a width of about 10 nm to 50 nm, for example.
  • a substrate having a high aspect ratio, such as a deep groove (concave portion) perpendicular to the silicon substrate or a laterally narrow groove (concave portion) having a width of about 10 nm to 50 nm, for example.
  • Polysilazane is an alternative to SOG that has been used in the past.
  • This polysilazane is, for example, a material obtained by a catalytic reaction of dichlorosilane or trichlorosilane and ammonia, and is used when a thin film is formed by coating on a substrate using a spin coater.
  • the film thickness is adjusted by the molecular weight of polysilazane, the viscosity, and the rotation speed of the coater.
  • a silicon oxide film can be formed by supplying moisture to the polysilazane.
  • Substrate carrying-in process (S10) First, a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge). A boat 217 holding a plurality of wafers 200 is lifted by a boat elevator and loaded into the reaction tube 203 (inside the processing chamber 201) (boat loading). In this state, the furnace port that is the opening of the processing furnace 202 is sealed by the seal cap 219.
  • the reaction tube 203 is evacuated by at least one of the vacuum pump 246a and the vacuum pump 246b so that a desired pressure (for example, 96000 to 102500 Pa) is obtained. Specifically, the pressure is set to about 100,000 Pa. At this time, the pressure in the reaction tube 203 is measured by the pressure sensor 223, and the opening degree of the APC valve 242 or the opening / closing of the valve 240 is feedback controlled based on the measured pressure (pressure adjustment).
  • a desired pressure for example, 96000 to 102500 Pa
  • the wafer 200 accommodated in the reaction tube 203 is heated by the first heating unit 207 so as to reach a desired temperature (for example, room temperature to 300 ° C.). Preferably, it is heated to about 50 ° C. to 150 ° C., more preferably about 50 to 100 ° C.
  • the first to fourth units included in the first heating unit 207 are based on the temperature information detected by the first to fourth temperature sensors 263a to 263d so that the wafer 200 in the reaction tube 203 has a desired temperature.
  • the power supplied to the heater units 207a to 207d is feedback-controlled (temperature adjustment).
  • the set temperatures of the first to fourth heater units 207a to 207d may all be controlled to be the same, or the temperature of the heater facing the position where the vaporizer is provided is increased. May be.
  • the temperature of the heater facing the position on the lower end side of the boat 217 away from the vaporizer may be controlled to be high.
  • the boat rotation mechanism 267 is operated to start the rotation of the boat 217.
  • the rotation speed of the boat 217 is controlled by the controller 121.
  • the boat 217 is always rotated until at least the reforming process (S30) described later is completed.
  • an inert gas or a rare gas such as He gas, Ne gas, or Ar gas may be used.
  • the pressurized gas is supplied into the reserve tank 301, the hydrogen peroxide solution in the reserve tank 301 is pushed out to the liquid pipe 310 a and supplied to the LMFC 305 through the filter 304.
  • hydrogen peroxide is dropped into the vaporizer 217d through the treatment liquid supply nozzle 501.
  • the vaporizer 217d is heated to a predetermined temperature, and the hydrogen peroxide solution supplied to the vaporizer 217d evaporates to generate hydrogen peroxide gas.
  • the hydrogen peroxide solution is a solution in which hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and water (H 2 O) are mixed. Since H 2 O 2 and H 2 O have different boiling points, in a method of heating and evaporating a solution containing hydrogen peroxide water or a method of bubbling, a liquid state and a hydrogen peroxide gas after evaporation are used. In comparison, there may be a difference in H 2 O 2 concentration. If it is the method of dripping and evaporating like this embodiment, it can suppress that a difference arises in a density
  • a vaporized gas (processing gas) of hydrogen peroxide water is supplied to the wafer 200, and the vaporized gas of hydrogen peroxide water undergoes an oxidation reaction with the surface of the wafer 200, whereby the silicon-containing film formed on the wafer 200 is converted into an SiO film. To reform.
  • the vacuum pump 246 b and the liquid recovery tank 247 are exhausted. That is, the APC valve 242 is closed, the valve 240 is opened, and the exhaust gas exhausted from the reaction tube 203 is passed through the separator 244 from the gas exhaust tube 231 through the second exhaust tube 243. Then, after separating the exhaust gas into a liquid containing hydrogen peroxide and a gas not containing hydrogen peroxide by the separator 244, the gas is exhausted from the vacuum pump 246b, and the liquid is recovered in the liquid recovery tank 247.
  • valve 240 and the APC valve 255 may be closed to pressurize the reaction tube 203. Thereby, the hydrogen peroxide water atmosphere in the reaction tube 203 can be made uniform.
  • the auto valve 302c is closed, and the supply of hydrogen peroxide water into the reaction tube 203 is stopped.
  • a gas containing hydrogen element (H) such as hydrogen (H 2 ) gas (hydrogen-containing gas), and oxygen (O 2 ) gas, for example.
  • H hydrogen
  • oxygen-containing gas oxygen element
  • a gas obtained by heating a gas (oxygen-containing gas) containing oxygen element (O) such as water vapor (H 2 O) may be used.
  • water containing ozone (O 3 ) may be supplied.
  • the valve 255 or the APC valve 246a is adjusted, and the temperature of the wafer 200 is lowered to a predetermined temperature (for example, about room temperature) while returning the pressure in the reaction tube 203 to atmospheric pressure.
  • a predetermined temperature for example, about room temperature
  • the auto valves 601a and 601b are kept open, and the valve 255 or the APC valve 246a is gradually closed while supplying the inert gas N 2 gas into the reaction tube 203. Increase the pressure to atmospheric pressure.
  • the power supplied to the first heating unit 207 and the second heating unit 280 is controlled to lower the temperature of the wafer 200.
  • the exhaust gas may be exhausted from the cooling gas exhaust pipe 253 while being supplied into the space 260.
  • the cooling gas in addition to N 2 gas, for example, rare gas such as He gas, Ne gas, Ar gas, air, or the like can be used alone or in combination.
  • N 2 gas is supplied into the space 260 from the cooling gas supply pipe 249, the space 260 is filled with the cooling gas and cooled, and then the blower 257 is operated.
  • the shutters 254 and 256 may be opened, and the cooling gas in the space 260 may be exhausted from the cooling gas exhaust pipe 253.
  • the temperature of the wafer 200 is a temperature that does not affect the equipment provided outside the processing chamber 201 such as 100 ° C. in the modification processing step (S30), the temperature need not be lowered.
  • Substrate unloading step (S60) Thereafter, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator to open the lower end of the reaction tube 203, and the reaction tube 203 (processing chamber 201) is opened from the lower end of the reaction tube 203 while the processed wafer 200 is held by the boat 217. Carried out (boat unload). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge), and the substrate processing process according to the present embodiment is completed.
  • the process of simply supplying the hydrogen peroxide gas to the silicon-containing film at a low temperature is described here, but the wafer 200 may be annealed following the reforming process S30.
  • the reserve tank 301 described above stores an amount that can be executed at least once, preferably multiple times, from the processing liquid supply unit 400 once or multiple times. Hydrogen peroxide water is supplied to the reserve tank 301.
  • the interval between the substrate processing steps may be long. For example, the interval between substrate processing steps becomes longer due to maintenance of the substrate processing apparatus. That is, the time from when the hydrogen peroxide solution stored in the reserve tank 301 is stored to the substrate processing becomes longer.
  • the inventors of the present invention have proposed that the hydrogen peroxide solution stored in the reserve tank 301 is decomposed by the increase in the storage time of the hydrogen peroxide solution, the hydrogen peroxide concentration changes, and the reproducibility for each substrate processing step.
  • the hydrogen peroxide solution is decomposed into water (H 2 O) and oxygen (O) over time.
  • the concentration of hydrogen peroxide present in the tank supply pipe 405 provided between the processing liquid supply unit 400 and the reserve tank 301 also changes, and hydrogen peroxide solutions having different concentrations are supplied to the reserve tank 301, and the reserve
  • the subject which the hydrogen peroxide concentration in the tank 301 changes was discovered.
  • the inventors have found that these problems can be solved by performing a treatment liquid discharge step and a pipe discharge step before performing a treatment liquid replenishment step to the reserve tank 301 described later. Hereinafter, these steps will be described with reference to FIGS.
  • the auto valve 302a and the auto valve 302g are closed, the supply of pressurized gas is stopped, the supply of hydrogen peroxide solution is stopped, and the auto valve 302h is opened.
  • the discharge side valve 501c provided in the line switching unit 500 is closed, the supply side valve 501b and the tank side valve 501a are sequentially opened, and the pump 403 is driven to drive the reserve tank from the processing liquid supply source 401.
  • Hydrogen peroxide solution is supplied to 301.
  • the atmosphere in the reserve tank 301 is exhausted from the gas exhaust pipe 310c.
  • the treatment liquid replenishment step is performed at least when the above-described pressurized gas is not supplied.
  • the supply side 501b provided in the line switching unit 500 provided between the liquid flow rate control unit 300 and the processing liquid supply unit 400 is closed, and the tank side valve 501a and the discharge side valve 501c are closed. Is opened, and the hydrogen peroxide solution stored in the reserve tank 301 is flowed to the discharge pipe 406 and discharged.
  • the tank side valve 501a is connected to the lower part of the reserve tank 301 so that all the hydrogen peroxide solution in the reserve tank 301 can be discharged. By discharging the hydrogen peroxide solution in the reserve tank 301 in this way, it is possible to prevent the hydrogen peroxide solution having a lowered concentration from being mixed with the supplied hydrogen peroxide.
  • the present invention is not limited to this, and the pumping gas may be supplied into the reserve tank 301 and discharged through the discharge pipe 310e.
  • the discharge pipe 310e When discharging through the discharge pipe 310e, it is difficult to discharge all of the hydrogen peroxide solution in the reserve tank 301, but it may be performed if the concentration reduction of hydrogen peroxide is within an allowable range.
  • the tank side valve 501 a provided in the line switching unit 500 is closed, the supply side valve 501 b and the discharge side valve 501 c are opened, the pump 403 is driven, and the line switching unit is connected to the processing liquid supply source 401.
  • the hydrogen peroxide solution By discharging the hydrogen peroxide solution to the discharge pipe 406 through 500, the hydrogen peroxide solutions having different concentrations accumulated in the tank supply pipe 405 are pushed out, and the hydrogen peroxide concentration in the tank supply pipe 405 is set to a predetermined value. The concentration can be restored.
  • the auto valve 407 may be adjusted so as to return to the processing liquid supply source 401 from the return pipe 408.
  • embodiment is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.
  • the hydrogen peroxide gas is generated using hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ).
  • the gas supplied onto the wafer 200 includes H 2 O. 2 and single molecule of the state, some of the molecules may be included cluster state bound. Further, when generating a gas from a liquid, it may be split to a single H 2 O 2 molecule, or may be split to a cluster state in which several molecules are bonded. Further, a fog (mist) state in which several of the above clusters are gathered may be used.
  • the manufacturing process of the semiconductor device for processing the wafer 200 and the process of filling the insulator in the fine groove has been described.
  • the invention according to the embodiment is applicable to other processes. For example, there are a step of forming an interlayer insulating film of a semiconductor device substrate, a step of sealing a semiconductor device, and the like.
  • the manufacturing process of the semiconductor device is described.
  • the invention according to the embodiment can be applied to processes other than the manufacturing process of the semiconductor device.
  • the present invention can be applied to a sealing process of a substrate having liquid crystal in a manufacturing process of a liquid crystal device and a water repellent coating process to a glass substrate or a ceramic substrate used in various devices. Furthermore, there is a water repellent coating treatment on the mirror.
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide
  • the present invention is not limited thereto, and water (H 2 O) or hydrogen peroxide is generated.
  • a method of misting by adding ultrasonic waves to (H 2 O 2 ) water or a method of spraying mist using an atomizer may be used.
  • a method of evaporating by irradiating the processing liquid directly with a laser or microwave may be used.
  • the pervaporation generator 801 uses a dropping method in which the treatment liquid is vaporized by dropping the treatment liquid onto a heated member.
  • the pervaporation generator 801 includes a dropping nozzle 800 as a liquid supply unit that supplies a superaqueous liquid, a vaporization container 802 as a member to be heated, a vaporization space 801 composed of the vaporization container 802, and a vaporization container 802.
  • a vaporizer heater 803 as a heating unit for heating, an exhaust port 833 for exhausting the vaporized raw material liquid to the reaction chamber, a thermocouple 805 for measuring the temperature of the vaporization vessel 802, and a temperature measured by the thermocouple 805 Based on the temperature controller 850 for controlling the temperature of the vaporizer heater 803 and a chemical supply pipe 807 for supplying the raw material liquid to the dropping nozzle 800.
  • the temperature of the vaporization vessel 802 is set to a temperature at which the dropped treatment liquid vaporizes as soon as it reaches the vaporization vessel, and is heated by the vaporizer heater 803.
  • a heat insulating material 806 is provided that can improve the heating efficiency of the vaporization vessel 802 by the vaporizer heater 803 and can insulate the pervaporation generator 807 from other units.
  • the vaporization vessel 802 is made of quartz, silicon carbide or the like in order to prevent reaction with the raw material liquid.
  • the temperature of the vaporization container 802 is lowered by the temperature of the dropped raw material liquid and the heat of vaporization. Therefore, it is effective to use silicon carbide having a high thermal conductivity in order to prevent a temperature drop.
  • a substrate processing apparatus having a processing chamber for supplying and processing a processing gas obtained by evaporating a processing liquid on a substrate, A reserve tank for temporarily storing the treatment liquid and supplying the treatment liquid to the treatment chamber; A line switching unit connected to the reserve tank; A tank supply pipe connected to the line switching unit for supplying a processing liquid to the reserve tank; A discharge unit connected to the line switching unit and discharging the processing liquid in the reserve tank; There is provided a substrate processing apparatus having a control unit for controlling the line switching unit.
  • the substrate processing apparatus preferably, The control unit discharges the processing liquid from the reserve tank to the discharge unit either before or after the processing liquid replenishing step of supplying the processing liquid from the processing liquid supply pipe to the reserve tank.
  • the line switching unit is controlled to perform either or both of the in-pipe discharge step of supplying the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge unit.
  • ⁇ Appendix 4> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, preferably, The control unit controls each unit so that the substrate replenishing step is executed every predetermined number of times for the substrate processing step for processing the substrate.
  • ⁇ Appendix 5> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 4, preferably, The control unit controls each unit so that the processing liquid discharge step and the in-pipe discharge step are executed after maintenance of the substrate processing apparatus.
  • ⁇ Appendix 6> The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 5, preferably, The said control part controls each part so that the said pipe
  • a processing chamber for accommodating a substrate; A vaporizer for vaporizing a treatment liquid and supplying a treatment gas into the treatment chamber; A reserve tank for storing the treatment liquid; A flow rate controller for controlling the flow rate of the processing liquid from the reserve tank to the vaporizer; A line switching unit connected to the reserve tank; A tank supply pipe connected to the line switching unit for supplying a processing liquid to the reserve tank; A discharge unit connected to the line switching unit and discharging the processing liquid in the reserve tank; A treatment liquid discharge step for discharging the treatment liquid from the reserve tank to the discharge section either before or after the treatment liquid replenishment step for supplying the treatment liquid from the treatment liquid supply pipe to the reserve tank; and There is provided a substrate processing apparatus comprising: a control unit that controls the line switching unit so as to perform either or both of an in-pipe discharge step of supplying a processing liquid from a tank supply pipe to the discharge unit.
  • the substrate processing apparatus preferably, The controller is In the vaporizer, the flow rate control unit is controlled so that the treatment liquid is dropped onto the heated vaporization unit and vaporization is performed.
  • a substrate processing step of supplying a processing liquid evaporated on the substrate A treatment liquid replenishing step of supplying the treatment liquid from a tank supply pipe to a reserve tank; Before or after the processing liquid replenishing step, or both, a step of discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge portion, and a step of discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge portion. Performing either or both; A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.
  • Appendix 10 A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 9, preferably, The processing liquid replenishing step is performed after the substrate processing step is performed a predetermined number of times.
  • Appendix 11 A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 9 or appendix 10, preferably, The treatment liquid discharge step and the in-pipe discharge step are performed after the maintenance step.
  • Appendix 12 A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendix 9 to appendix 11, preferably, The in-pipe discharge step is performed before or after the treatment liquid discharge step.
  • ⁇ Appendix 13> According to yet another aspect, Storing the substrate in a processing chamber; Vaporizing the processing liquid and supplying a processing gas into the processing chamber; Storing the treatment liquid in a reserve tank; Controlling the flow rate of the processing liquid from the reserve tank to the vaporizer; A treatment liquid replenishing step of supplying the treatment liquid from a tank supply pipe to the reserve tank; Either before or after the treatment liquid replenishment step or both, Discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge unit; Discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge unit; Performing either or both of: A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.
  • the vaporizer includes a step of controlling the flow rate of the treatment liquid so that the treatment liquid is dropped into the heated vaporization section and vaporization is performed.
  • a substrate processing procedure for supplying the evaporated processing liquid to the substrate A process liquid replenishment procedure for supplying the process liquid from the tank supply pipe to the reserve tank; Either or both before and after the processing liquid replenishment procedure, a procedure for discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge section, and a procedure for discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge section. Procedures to do either or both; A program for causing a computer to execute is provided.
  • a substrate processing procedure for supplying the evaporated processing liquid to the substrate A process liquid replenishment procedure for supplying the process liquid from the tank supply pipe to the reserve tank; Either or both before and after the processing liquid replenishment procedure, a procedure for discharging the processing liquid in the reserve tank from the discharge section, and a procedure for discharging the processing liquid from the tank supply pipe to the discharge section. Procedures to do either or both; A recording medium on which a program for causing a computer to execute is recorded is provided.

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Abstract

基板に処理液を蒸発させた処理ガスを供給し処理する処理室を有する基板処理装置であって、前記処理液を一時的に貯留し、前記処理室へ供給するリザーブタンクと、前記リザーブタンクに接続されたライン切替ユニットと、前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンクに処理液を供給するタンク供給管と、前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンク内の処理液を排出する排出部と、前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する制御部と、を有する。

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
 本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体に関する。
 大規模集積回路(Large Scale Integrated Circuit:以下LSI)の微細化に伴って、トランジスタ素子間の漏れ電流干渉を制御する加工技術はますます、技術的な困難を増している。LSIの素子間分離には、基板となるシリコン(Si)に、分離したい素子間に溝もしくは孔等の空隙を形成し、その空隙に絶縁物を堆積する方法によってなされている。絶縁物として、酸化膜が用いられることが多く、例えば、シリコン酸化膜が用いられる。シリコン酸化膜は、Si基板自体の酸化や、化学気相成長法(CVD)、絶縁物塗布法(SOD)によって形成されている。
 近年の微細化により、微細構造の埋め込み、特に縦方向に深い、あるいは横方向に狭い空隙構造への酸化物の埋め込みに対して、CVD法による埋め込み方法が技術限界に達しつつある。この様な背景を受けて、流動性を有する酸化物を用いた埋め込み方法、すなわちSODの採用が増加傾向にある。SODでは、SOG(Spin on glass)と呼ばれる無機もしくは有機成分を含む塗布絶縁材料が用いられている。この材料は、CVD酸化膜の登場以前よりLSIの製造工程に採用されていたが、加工技術が0.35μm~1μm程度の加工寸法であって微細でなかった故に、塗布後の改質方法は窒素雰囲気にて400℃程度の熱処理をおこなうことで許容されていた。
 また一方で、トランジスタの熱負荷に対する低減要求も進んでいる。熱負荷を低減したい理由として、トランジスタの動作用に打ち込んだ、ボロンや砒素、燐などの不純物の過剰な拡散を防止することや、電極用の金属シリサイドの凝集防止、ゲート用仕事関数金属材料の性能変動防止、メモリ素子の書き込み、読み込み繰り返し寿命の確保、などがある。
 しかしながら、近年のLSI、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やFlash Memoryに代表される半導体装置の最小加工寸法が、50nm幅より小さくなっており、品質を保ったままの微細化や製造スループット向上の達成や処理温度の低温化が困難になってきている。
 本発明の目的は、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上させることが可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法、記録媒体を提供することである。
 一態様によれば、 基板を収容する処理室と、処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する気化器と、前記処理液を貯留するリザーブタンクと、前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液流量を制御する流量制御部と、前記リザーブタンクに接続されたライン切替ユニットと、前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンクに処理液を供給するタンク供給管と、前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンク内の処理液を排出する排出部と、前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
 他の態様によれば、 基板を処理室に収容する工程と、処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、前記処理液をリザーブタンクに貯留する工程と、 前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液の流量を制御する工程と、前記処理液をタンク供給管から前記リザーブタンクに供給する処理液補充工程と、前記処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する工程と、前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する工程と、のいずれか又は両方を行う工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
 更に他の態様によれば、 基板を処理室に収容させる手順と、処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給させる手順と、前記処理液をリザーブタンクに貯留させる手順と、前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液の流量を制御させる手順と、前記処理液をタンク供給管から前記リザーブタンクに供給する処理液補充手順と、前記処理液補充手順の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する手順と、前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する手順と、のいずれか又は両方を行う手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
 本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法、記録媒体によれば、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上させることが可能となる。
実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 実施形態に係る基板処理装置の縦断面概略図である。 実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。 実施形態に係る基板処理装置のライン切替ユニットであって、リザーブタンクへの処理液補充工程を示す図である。 実施形態に係る基板処理装置のライン切替ユニットであって、処理液排出工程中の構成を示す概略図である図である。 実施形態に係る基板処理装置のライン切替ユニットであって、処理液供給管内排出工程中の構成を示す概略図である。 他の実施形態に係る気化器の概略構成図である。
<第1実施形態>
 以下に、第1実施形態について説明する。
(1)基板処理装置の構成
 まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、主に図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成図であり、処理炉202部分を縦断面で示している。図2は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉202の縦断面概略図である。
(反応管)
 図1に示すように、処理炉202は反応管203を備えている。反応管203は、例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の筒中空部には、処理室201が形成され、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
 反応管203の下部には、反応管203の下端開口(炉口)を気密に封止(閉塞)可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ219は円板状に形成されている。 基板の処理空間となる基板処理室201は、反応管203とシールキャップ219で構成される。
(基板支持部)
 基板保持部としてのボート217は、複数枚のウエハ200を多段に保持できるように構成されている。ボート217は、複数枚のウエハ200を保持する複数本の支柱217aを備えている。支柱217aは例えば3本備えられている。複数本の支柱217aはそれぞれ、底板217bと天板217cとの間に架設されている。複数枚のウエハ200が、支柱217aに水平姿勢でかつ、互いに中心を揃えた状態で整列されて菅軸方向に多段に保持されている。天板217cは、ボート217に保持されるウエハ200の最大外径よりも大きくなるように形成されている。
 支柱217a、底板217b、天板217cの構成材料として、例えば酸化シリコン(SiO)、炭化シリコン(SiC)、酸化アルミニウム(AlO)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン(SiN)、酸化ジルコニウム(ZrO)等の熱伝導性の良い非金属材料が用いられる。特に熱伝導率が10W/mK以上である非金属材料が好ましい。なお、熱伝導率が問題にならなければ、石英(SiO)などで形成しても良く、また、金属によるウエハ200へ汚染が問題にならなければ、支柱217a、天板217cは、ステンレス(SUS)等の金属材料で形成しても良い。支柱217a、天板217cの構成材料として金属が用いられる場合、金属にセラミックや、テフロン(登録商標)などの被膜を形成しても良い。
 ボート217の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱材料からなる断熱体218が設けられており、第1の加熱部207からの熱がシールキャップ219側へ伝わり難くなるように構成されている。断熱体218は、断熱部材として機能すると共にボート217を保持する保持体としても機能する。なお、断熱体218は、図示するように円板形状に形成された断熱板が水平姿勢で多段に複数枚設けられたものに限らず、例えば円筒形状に形成された石英キャップ等であっても良い。また、断熱体218は、ボート217の構成部材の1つとして考えても良い。
(昇降部)
 反応容器203の下方には、ボート217を昇降させて反応管203の内外へ搬送する昇降部としてのボートエレベータが設けられている。ボートエレベータには、ボートエレベータによりボート217が上昇された際に炉口を封止するシールキャップ219が設けられている。
 シールキャップ219の処理室201と反対側には、ボート217を回転させるボート回転機構267が設けられている。ボート回転機構267の回転軸261はシールキャップ219を貫通してボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。
(第1の加熱部)
 反応管203の外側には、反応管203の側壁面を囲う同心円状に、反応管203内のウエハ200を加熱する第1の加熱部207が設けられている。第1の加熱部207は、ヒータベース206により支持されて設けられている。図2に示すように、第1の加熱部207は第1~第4のヒータユニット207a~207dを備えている。第1~第4のヒータユニット207a~207dはそれぞれ、反応管203内でのウエハ200の積層方向に沿って設けられている。
 反応管203内には、第1~第4のヒータユニット207a~207d毎に、ウエハ200又は周辺温度を検出する温度検出器として、例えば熱電対等の第1~第4の温度センサ263a~263dはそれぞれ、反応管203とボート217との間にそれぞれ設けられている。なお、第1~第4の温度センサ263a~263dはそれぞれ、第1~第4のヒータユニット207a~207dによりそれぞれ加熱される複数枚のウエハ200のうち、その中央に位置するウエハ200の温度を検出するように設けられても良い。
 第1の加熱部207、第1~第4の温度センサ263a~263dには、それぞれ、後述するコントローラ121が電気的に接続されている。コントローラ121は、反応管203内のウエハ200の温度が所定の温度になるように、第1~第4の温度センサ263a~263dによりそれぞれ検出された温度情報に基づいて、第1~第4のヒータユニット207a~207dへの供給電力を所定のタイミングにてそれぞれ制御し、第1~第4のヒータユニット207a~207d毎に個別に温度設定や温度調整を行うように構成されている。
(ガス供給部)
 図1に示すように、反応管203と第1の加熱部207との間には、処理液供給ノズル501が設けられている。処理液供給ノズル501は、例えば熱伝導率の低い石英等により形成されている。処理液供給ノズル501は二重管構造を有していてもよい。処理液供給ノズル501は、反応管203の外壁の側部に沿って配設されている。処理液供給ノズル501の先端(下流端)は、反応管203の頂部(上端開口)に気密に設けられている。反応管203の上端開口に位置する処理液供給ノズル501には、先端には、供給孔502が設けられている。供給孔502は、反応管203内に供給される処理液を反応管203内に収容されたボート217の上部に設けられた気化器217dに向かって供給するように構成されている。供給孔502は、後述の例では気化器217dに滴下するように構成されているが、必要に応じて噴射するように構成しても良い。ガス供給部は、主に、気化器217dと処理液供給ノズル501と供給孔502で構成される。
 処理液供給ノズル501の上流端には、処理液を供給する処理液供給管289aの下流端が接続されている。処理液供給管289aには、上流方向から順に、液体流量制御ユニット300と処理液供給ユニット400が、設けられている。
(液体流量制御ユニット)
 液体流量制御ユニット300には、上流側から、リザーブタンク301、液体管310a、オートバルブ302a、ハンドバルブ303a、フィルタ304、オートバルブ302b、流量制御部としての液体流量コントローラ(LMFC)305、バルブ302c、302dが設けられている。なお、液体管310aの上流端は、リザーブタンク301内の液面以下に設けられている。また、リザーブタンク301には、圧送ガス供給部と、ガス排出部と、処理液排出部が接続されている。リザーブタンク301の容量は、1~5リットルで例えば2リットルに構成される。好ましくは、後述の基板処理工程が2回以上連続で実行できる容量で構成される。
 圧送ガス供給部は、ガス管310b、オートバルブ302e、302f、302g、気体流量コントローラ(マスフローコントローラ)309、ハンドバルブ303bが設けられている。圧送ガス供給部は、主にガス管310b、オートバルブ302g、MFC309で構成される。他構成も含めて構成しても良い。圧送ガス供給部からリザーブタンク301に圧送ガスとして、例えば窒素(N)ガスを供給することによって、リザーブタンク301からフィルタ304へ処理液が圧送される。
 ガス排出部には、ガス管310c、ハンドバルブ303c、オートバルブ302hが設けられている。少なくとも、ガス管310cと、オートバルブ302hでガス排出部が構成される。必要に応じてハンドバルブ303cも含めても良い。
 オートバルブ302cと302dの間に、ドレイン管310eと、オートバルブ302iが設けられている。また、フィルタ304には、ドレイン管310eが接続されたガス管310dとオートバルブ302jが設けられている。フィルタ304では、リザーブタンク301から供給された処理液中に含まれる気体を取り出し、液体だけをLMFC305に送り出す。処理液中に含まれていた気体は、ドレイン間310eに流れる。LMFC305では、フィルタ301を介して供給される処理液の流量を制御される。
 (処理液供給ユニット)
 処理液供給ユニット400は、リザーブタンク301に処理液を供給する。処理液供給ユニット400は、処理液供給源401、オートバルブ402a、ポンプ403、ハンドバルブ404a、タンク供給管405、オートバルブ404bが設けられる。処理液供給ユニット400は、少なくとも、タンク供給管405、オートバルブ402aで構成される。なお、後述の排出部としての排出管406を処理液供給ユニットに含めても良い。また、処理液供給源401とポンプ403を含めて構成しても良いが、基板処理装置が設けられる半導体装置の製造工場の設備として設けられることがある。 ポンプ403によって、処理液供給源401から後述のライン切替ユニットを介して、リザーブタンク301に処理液を供給するように設けられる。処理液供給ユニット400は、ガス供給部に設けても良いが、基板処理装置には搭載せず、基板処理装置が設けられる半導体装置製造工場の設備として設けても良い。
 (排出部)
 後述のライン切替ユニット500には、排出部としての排出管406が接続され、リザーブタンク301又はタンク供給管405内の処理液を排出可能に構成されている。なお、オートバルブ407と戻し管408を設けて処理液供給源401に戻すように構成しても良い。
 (ライン切替ユニット)
 ライン切替ユニット500は、液体流量制御ユニット300と処理液供給ユニット400の間に設けられる。ライン切替ユニット500は、後述の、処理液供給ユニット400からリザーブタンク301への処理液供給工程と、リザーブタンク301から排出管406への処理液排出工程と、タンク供給管405内に溜まった処理液の管内排出工程のそれぞれの工程を行う際にバルブ操作される。処理液供給工程は、タンク側バルブ501aと供給源側バルブ501bを開き排出側バルブ501cを閉じることで行われる。処理液排出工程は、タンク側バルブ501aと排出側バルブ501cを開き、供給源側バルブ501bを閉じることで行われる。管内排出工程は、タンク側バルブ501aを閉じ、供給源側バルブ501bと排出側バルブ501cを開くことで行われる。
(排気部)
 反応管203の下方には、基板処理室201内のガスを排気するガス排気管231の一端が接続されている。ガス排気管231の他端は、真空ポンプ246a(排気装置)に圧力調整器としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ255を介して接続されている。基板処理室201内は、真空ポンプ246で発生する負圧によって排気される。なお、APCバルブ255は、弁の開閉により基板処理室201の排気および排気停止を行うことができる開閉弁である。また、弁開度の調整により圧力を調整することができる圧力調整弁でもある。 また、圧力検出器としての圧力センサ223がAPCバルブ255の上流側に設けられている。このようにして、基板処理室201内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう、真空排気するように構成されている。APCバルブ255により基板処理室201および圧力センサ223には、圧力制御部284(図3参照)が電気的に接続されており、圧力制御部284は、圧力センサ223により検出された圧力に基づいて、APCバルブ255により基板処理室201内の圧力が所望の圧力となるよう、所望のタイミングで制御するように構成されている。
 排気部は、ガス排気管231、APCバルブ255、圧力センサ223などで構成されている。 なお、真空ポンプ246を排気部に含めて考えても良い。
 なお、図1、図2では、処理液供給ノズル501とガス排気管231を対向する位置に設けるようにしたが、同じ側に設けるようにしても良い。 基板処理装置内の空きスペースや、基板処理装置が複数台設けられる半導体装置工場内の空きスペースは狭いため、このように、処理液供給ノズル501とガス排気管231を同じ側に設けることにより、ガス供給管233とガス排気管231と液化防止ヒータ280のメンテナンスを容易に行うことができる。
(制御部)
 図3に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。
 記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。
 I/Oポート121dは、上述のLMFC305、MFC309,600、ポンプ403、オートバルブ302a,302b,302c,302d,302e,302f,302g,302h,302i,601a,601b、シャッタ252、254、256、APCバルブ255、第1の加熱部207(207a,207b,207c,207d)、第2の加熱部280、ブロア回転機構259、第1~第4の温度センサ263a~263d、ボート回転機構267、圧力センサ233、温度制御コントローラ400、ポンプ403、タンク側バルブ501a、供給源側バルブ501b、排出側バルブ501c等に接続されている。
 CPU121aは、記憶装置121cからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU121aは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、LMFC305による処理液の流量調整動作、MFC309,600によるガスの流量調整動作、オートバルブ302a,302b,302c,302d,302e,302f,302g,302h,302i,601a,601bの開閉動作、シャッタ252、254、256の遮断動作、APCバルブ255の開閉調整動作、及び第1~第4の温度センサ263a~263dに基づく第1の加熱部207の温度調整動作、第2の加熱部280の温度調整動作、真空ポンプ246a、246bの起動・停止、ブロア回転機構259の回転速度調節動作、ボート回転機構267の回転速度調節動作、ポンプ403による処理液供給動作、タンク側バルブ501aの開閉動作、供給源側バルブ501bの開閉動作、排出側バルブ501cの開閉バルブ、等を制御するように構成されている。
 なお、コントローラ121は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MOなどの光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)123を用意し、係る外部記憶装置123を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ121を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置123を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置123を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
(2)基板処理工程
 続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図4を用いて説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。本実施形態では、かかる基板処理工程の一例として、処理ガスとして過酸化水素水を気化させた気化ガスを用い、基板としてのウエハ200上に形成されたシリコン(Si)含有膜をシリコン酸化膜に改質する(酸化する)工程(改質処理工程)を行う場合について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、図1や図3に示す、コントローラ121により制御されている。
 ここでは、ウエハ200として、微細構造である凹凸構造を有し、ポリシラザン(SiHNH)を少なくとも凹部(溝)に充填するように供給され、溝内にシリコン(Si)含有膜が形成された基板を用い、処理ガスとして過酸化水素水の気化ガスを用いる例について説明する。なお、シリコン含有膜には、シリコン(Si)や窒素(N)、水素(H)が含まれており、場合によっては、炭素(C)や他の不純物が混ざっている可能性が有る。なお、微細構造を有する基板とは、シリコン基板に対して垂直方向に深い溝(凹部)、あるいは例えば10nm~50nm程度の幅の横方向に狭い溝(凹部)等のアスペクト比の高い構造を有する基板をいう。
 ポリシラザンは、従来から使われているSOGに代わる材料である。このポリシラザンは、例えば、ジクロロシランやトリクロロシランとアンモニアの触媒反応によって得られる材料であり、スピンコーターを用いて、基板上に塗布することによって、薄膜を形成する際に用いられる。膜厚は、ポリシラザンの分子量、粘度やコーターの回転数によって調節される。このポリシラザンに水分を供給することにより、シリコン酸化膜を形成することができる。
(基板搬入工程(S10))
 まず、予め指定された枚数のウエハ200をボート217に装填(ウエハチャージ)する。複数枚のウエハ200を保持したボート217を、ボートエレベータによって持ち上げて反応管203内(処理室201内)に搬入(ボートロード)する。この状態で、処理炉202の開口部である炉口はシールキャップ219によりシールされた状態となる。
(圧力・温度調整工程(S20))
 反応管203内が所望の圧力(例えば、96000~102500Pa)となるように真空ポンプ246a又は真空ポンプ246bの少なくともいずれかによって真空排気する。具体的には、100000Pa程度にする。この際、反応管203内の圧力は、圧力センサ223で測定し、この測定した圧力に基づきAPCバルブ242の開度又はバルブ240の開閉をフィードバック制御する(圧力調整)。
 反応管203内に収容されたウエハ200が所望の温度(例えば室温~300℃)となるように第1の加熱部207によって加熱する。好ましくは、50℃~150℃程度、より好ましくは50~100℃程度に加熱する。この際、反応管203内のウエハ200が所望の温度となるように、第1~第4の温度センサ263a~263dが検出した温度情報に基づき第1の加熱部207が備える第1~第4のヒータユニット207a~207dへの供給電力をフィードバック制御する(温度調整)。このとき、第1~第4のヒータユニット207a~207dの設定温度は全て同じ温度となるように制御しても良いし、気化器 が設けられた位置に対向するヒータの温度を高くするようにしてもよい。また、気化器から離れたボート217の下端側の位置に対向するヒータの温度を高くするように制御しても良い。
 また、ウエハ200を加熱しつつ、ボート回転機構267を作動して、ボート217の回転を開始する。この際、ボート217の回転速度をコントローラ121によって制御する。なお、ボート217は、少なくとも後述する改質処理工程(S30)が終了するまでの間は、常に回転させた状態とする。
 また、エキゾーストチューブヒータ224に電力を供給し、100~300℃になるように調整する。
(改質処理工程(S30))
 ウエハ200を加熱して所望とする温度に達し、ボート217が所望とする回転速度に到達したら、気化器217dに処理液としての過酸化水素(H)水を供給し、過酸化水素水を蒸発させ、基板処理室201内に気化ガスとしての過酸化水素ガスを発生させる。具体的には、オートバルブ302a、302b、302c、302d、302e、302f、302gを開き、リザーブタンク301内に、ガス供給管301から圧送ガスを供給する。圧送ガスは、例えば窒素(N)ガスが用いられる。他に、不活性ガスや、Heガス、Neガス、Arガス等の希ガスを用いても良い。リザーブタンク301内に圧送ガスが供給されると、リザーブタンク301内の過酸化水素水が液体管310aへ押し出され、フィルタ304を介してLMFC305に供給される。LMFC305で所定の流量に調整された後、処理液供給ノズル501を介して気化器217dに過酸化水素水が滴下される。気化器217dは、所定の温度に加熱されており、気化器217dに供給された過酸化水素水は、蒸発し、過酸化水素ガスが発生する。このように処理室201内で過酸化水素ガスを発生させることで、過酸化水素ガス中の過酸化水素濃度を再現性良く制御することができる。過酸化水素水は、過酸化水素(H)と水(HO)が混合させた溶液となっている。HとHOは沸点が異なるので、過酸化水素水が入った溶液を加熱し蒸発させる方法や、バブリングさせる方法では、液体状態と、蒸発させた後の過酸化水素ガスとを比較するとH濃度に差が生じることが有る。本実施形態のように、滴下して蒸発させる方法であれば、濃度に差が生じることを抑制することができる。
 過酸化水素水の気化ガス(処理ガス)をウエハ200に供給し、過酸化水素水の気化ガスがウエハ200の表面と酸化反応することで、ウエハ200上に形成されたシリコン含有膜をSiO膜に改質する。
 反応管203内に過酸化水素水を供給しつつ、真空ポンプ246b、液体回収タンク247から排気する。すなわち、APCバルブ242を閉じ、バルブ240を開け、反応管203内から排気された排気ガスを、ガス排気管231から第2の排気管243を介して分離器244内を通過させる。そして、排気ガスを分離器244により過酸化水素を含む液体と過酸化水素を含まない気体とに分離した後、気体を真空ポンプ246bから排気し、液体を液体回収タンク247に回収する。
 なお、反応管203内に過酸化水素水を供給する際、バルブ240及びAPCバルブ255を閉じ、反応管203内を加圧するようにしてもよい。これにより、反応管203内の過酸化水素水雰囲気を均一にできる。
 所定時間経過後、オートバルブ302cを閉じ、反応管203内への過酸化水素水の供給を停止する。
 また、処理ガスとして過酸化水素水の気化ガスを用いる場合に限らず、例えば水素(H)ガス等の水素元素(H)を含むガス(水素含有ガス)、及び例えば酸素(O)ガス等の酸素元素(O)を含むガス(酸素素含有ガス)を加熱して水蒸気(HO)化したガスを用いても良い。また、オゾン(O)を含む水を供給しても良い。
(パージ工程(S40))
 改質処理工程(S30)が終了した後、オートバルブ302c、302b、302j、302a、302e、302f、302gを閉じ、オートバルブ302iを開けて、処理液供給ノズル501内に残留する過酸化水素水を、ドレイン管310eから排出する。過酸化水素水の排出後、オートバルブ302dを閉じ、バルブ255を開けて反応管203内を真空排気し、反応管203内に残留している過酸化水素を排気する。この際に、不活性ガス供給管602から、反応管203内にパージガスとしてのNガス(不活性ガス)を供給することにより、反応管203内の残留ガスの排出を促すことができる。
(降温・大気圧復帰工程(S50))
 パージ工程(S40)が終了した後、バルブ255又はAPCバルブ246aを調整し、反応管203内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ200を所定の温度(例えば室温程度)に降温させる。具体的には、オートバルブ601a、601bを開けたままとし、反応管203内に不活性ガスであるNガスを供給しつつ、バルブ255またはAPCバルブ246aを徐々に閉じ、反応管203内の圧力を大気圧に昇圧させる。そして、第1の加熱部207及び第2の加熱部280への供給電力を制御して、ウエハ200の温度を降温させる。
 ウエハ200を降温させつつ、ブロア257を作動させた状態でシャッタ252,254,256を開け、冷却ガス供給管249から、冷却ガスをマスフローコントローラ251により流量制御しながら反応管203と断熱部材210との間の空間260内に供給しつつ、冷却ガス排気管253から排気してもよい。冷却ガスとしては、Nガスのほか、例えばHeガス、Neガス、Arガス等の希ガスや、空気等を単独であるいは混合して用いることができる。これにより、空間260内を急冷させ、空間260内に設けられる反応管203及び第1の加熱部207を短時間で冷却できる。また、反応管203内でのウエハ200をより短時間で降温させることができる。
 なお、シャッタ254,256を閉じた状態で、冷却ガス供給管249からNガスを空間260内に供給し、空間260内を冷却ガスで充満させて冷却した後、ブロア257を作動させた状態でシャッタ254,256を開け、空間260内の冷却ガスを冷却ガス排気管253から排気してもよい。
 また、改質処理工程(S30)でウエハ200の温度が100℃等のような処理室201外に設けられた機器に影響が無い温度の場合は、降温しなくても良い。
(基板搬出工程(S60))
 その後、ボートエレベータによりシールキャップ219を下降させて反応管203の下端を開口するとともに、処理済みウエハ200がボート217に保持された状態で反応管203の下端から反応管203(処理室201)の外部へ搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済みウエハ200はボート217より取り出され(ウエハディスチャージ)、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
 ここでは、単純に、シリコン含有膜に過酸化水素ガスを低温で供給する処理を記したが、改質処理工程S30に続けて、ウエハ200をアニール処理しても良い。
 半導体装置の製造工程では、このような上述の工程が繰返される。
 上述したリザーブタンク301内には、上述の基板処理工程が少なくとも1回以上、好ましくは、複数回実行可能な量が貯留され、1回若しくは複数回の基板処理毎に、処理液供給ユニット400からリザーブタンク301へ過酸化水素水が供給される。この基板処理工程それぞれの間隔(1回目の基板処理工程からn+1回目の基板処理工程の間)が長くなることが有る。例えば、基板処理装置のメンテナンスにより、基板処理工程の間隔が長くなる。即ち、リザーブタンク301に貯留された過酸化水素水は、貯留されてから基板処理に用いられるまでの時間が長くなる。発明者等は、過酸化水素水の貯留時間が長くなることにより、リザーブタンク301内に貯留される過酸化水素水の分解が進み、過酸化水素濃度が変化し、基板処理工程毎の再現性が悪くなる課題を見出した。過酸化水素水は時間経過によって、水(HO)と酸素(O)に分解される。また、処理液供給ユニット400とリザーブタンク301の間に設けられた、タンク供給管405内に存在する過酸化水素濃度も変化し、濃度が異なる過酸化水素水がリザーブタンク301に供給され、リザーブタンク301内の過酸化水素濃度が変化する課題を見出した。発明者等は、後述のリザーブタンク301への処理液補充工程を行う前に、処理液排出工程と、管内排出工程を行うことにより、これらの課題を解決できることを見出した。以下にこれら工程について図5~7を用いて説明する。
 (処理液補充工程)
 オートバルブ302aと、オートバルブ302gを閉じ、圧送ガスの供給を停止し、過酸化水素水の供給を停止し、オートバルブ302hを開く。図5に示すようにライン切替ユニット500に設けられた排出側バルブ501cを閉じ、供給側バルブ501bとタンク側バルブ501aを順次開き、ポンプ403を駆動することにより、処理液供給源401からリザーブタンク301に過酸化水素水が供給される。リザーブタンク301内の雰囲気は、ガス排出管310cから排出される。処理液補充工程は、少なくとも上述の圧送ガスが供給されていないときに行われる。基板処理工程での制御部の負荷を考慮すると、上述の基板搬入工程S10の前、または、基板搬出工程S60の後に行われることが好ましい。また、処理液補充工程の前には、以下の処理液排出工程と、管内排出工程のいずれか、または両方の工程が行われる。
 (処理液排出工程)
 図6に示すように、液体流量制御ユニット300と、処理液供給ユニット400との間に設けられたライン切替ユニット500に設けられた供給源側501bを閉じ、タンク側バルブ501aと排出側バルブ501cを開き、リザーブタンク301に貯留されている過酸化水素水を、排出管406へ流し、排出することにより行われる。なお、タンク側バルブ501aは、リザーブタンク301の下部に接続されており、リザーブタンク301内の過酸化水素水を全て排出可能になっている。このようにリザーブタンク301内の過酸化水素水を排出することにより、濃度が下がった過酸化水素水と供給される過酸化水素の混合を防止することができる。なお、これに限らず、リザーブタンク301内に圧送ガスを供給し、排出管310eを介して排出するように構成しても良い。排出管310eを介して排出する場合は、リザーブタンク301内の過酸化水素水を全て排出することは困難になるが、過酸化水素の濃度低下が許容範囲内であれば行っても良い。
 (管内排出工程)
 図7に示すように、ライン切替ユニット500に設けられたタンク側バルブ501aを閉じ、供給源側バルブ501bと排出側バルブ501cを開け、ポンプ403を駆動し、処理液供給源401からライン切替ユニット500を介して、排出管406に過酸化水素水を排出することにより、タンク供給管405内に溜まっていた濃度の異なる過酸化水素水を押し出し、タンク供給管405内の過酸化水素濃度を所定の濃度に戻すことができる。また、オートバルブ407を調整し、戻し管408から処理液供給源401に戻すように行っても良い。また、適宜、処理液供給源401から供給源側バルブ501b、排出側バルブ501cへ供給し、戻し管408を介して処理液供給源401へ戻すように循環させても良い。循環させることで、過酸化水素水が滞留することを防止することができる。
 上述の処理液補充工程と、処理液排出工程と、管内排出工程において、タンク側バルブ501aと供給源側バルブ501bと排出側バルブ501cの制御では、3つのバルブが同時に開いた状態や、3つの工程が重複して実行されないようにインターロックが設けられ、コントローラで制御される。
 以上、実施形態を具体的に説明したが、実施形態は上述の実施形態に限定されるものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
 なお、上述では、過酸化水素水(H)を用いて過酸化水素ガスを発生させる形態を記したが、これに限らず、ウエハ200上に供給される気体には、H分子単体の状態や、いくつかの分子が結合したクラスタ状態が含まれても良い。また、液体から気体を発生する際には、H分子単体まで***させるようにしても良いし、いくつかの分子が結合したクラスタ状態にまで***させるようにしても良い。また、上記のクラスタが幾つか集まってできた霧(ミスト)状態であっても良い。
 なお、上述では、ウエハ200を処理する半導体装置の製造工程であって、微細な溝に絶縁体を埋める工程について記したが、実施形態に係る発明は、この工程以外にも適用可能である。例えば、半導体装置基板の層間絶縁膜を形成する工程や、半導体装置の封止工程等が有る。
 また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程での液晶を有する基板の封止処理や、各種デバイスに使われるガラス基板やセラミック基板への撥水コーティング処理にも適用可能である。更には、鏡への撥水コーティング処理などが有る。
 また、上述の実施形態では、過酸化水素(H)水を加熱蒸発させて生成する例を示したが、本発明は、これらに限らず、水(HO)や過酸化水素(H)水に超音波を加えてミスト化する方法や、アトマイザを用いてミストを噴霧する方法でも良い。また、処理液に直接瞬時にレーザーやマイクロ波を照射して蒸発させる方法であっても良い。
 また、上述の実施形態では、処理室201の内部で処理ガスを発生させる例を示したが、本発明はこれに限らず、処理室201の外部に図8に示すような気化器(過酸化水素蒸気発生装置801)を設けても良い。過水蒸気発生装置801は、処理液を加熱された部材に滴下することで処理液を気化する滴下法を用いている。過水蒸気発生装置801は、過水液を供給する液体供給部としての滴下ノズル800と、加熱される部材としての気化容器802と、気化容器802で構成される気化空間801と、気化容器802を加熱する加熱部としての気化器ヒータ803と、気化された原料液を反応室へ排気する排気口833と、気化容器802の温度を測定する熱電対805と、熱電対805により測定された温度に基づいて、気化器ヒータ803の温度を制御する温度制御コントローラ850と、滴下ノズル800に原料液を供給する薬液供給配管807とで構成されている。気化容器802の温度は、滴下された処理液が気化容器に到達すると同時に気化する温度に設定され、気化器ヒータ803により加熱されている。また、気化器ヒータ803による気化容器802の加熱効率を向上させることや、過水蒸気発生装置807と他のユニットとの断熱可能な断熱材806が設けられている。気化容器802は、原料液との反応を防止するために、石英や炭化シリコンなどで構成されている。気化容器802は、滴下された原料液の温度や、気化熱により温度が低下する。よって、温度低下を防止するために、熱伝導率が高い炭化シリコンを用いることが有効である。
<好ましい形態>
 以下に、好ましい形態について付記する。
<付記1>
 一態様によれば、
 基板に処理液を蒸発させた処理ガスを供給し処理する処理室を有する基板処理装置であって、
 前記処理液を一時的に貯留し、前記処理室へ供給するリザーブタンクと、
 前記リザーブタンクに接続されたライン切替ユニットと、
 前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンクに処理液を供給するタンク供給管と、
 前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンク内の処理液を排出する排出部と、
 前記ライン切替ユニットを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
<付記2>
 付記1の基板処理装置であって、好ましくは、
 前記制御部は、前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、
前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する。
<付記3>
 付記1又は付記2の基板処理装置であって、好ましくは、
 前記処理液は、過酸化水素を含有する液体である。
<付記4>
 付記1乃至3のいずれかに記載された基板処理装置であって、好ましくは、
 前記制御部は、前記処理液補充工程を、前記基板を処理する基板処理工程を所定回数実行毎に実行するように各部を制御する。
<付記5>
 付記1乃至付記4のいずれかに記載された基板処理装置であって、好ましくは、
 前記制御部は、前記処理液排出工程と前記管内排出工程を、前記基板処理装置のメンテナンス後に実行するように各部を制御する。
<付記6>
 付記1乃至5のいずれかに記載された基板処理装置であって、好ましくは、
 前記制御部は、前記処理液排出工程の前又は後に、前記管内排出工程を実行するように各部を制御する。
<付記7>
 他の態様によれば、 基板を収容する処理室と、
 処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する気化器と、
 前記処理液を貯留するリザーブタンクと、
 前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液流量を制御する流量制御部と、
 前記リザーブタンクに接続されたライン切替ユニットと、
 前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンクに処理液を供給するタンク供給管と、
 前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンク内の処理液を排出する排出部と、
 前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
<付記8>
 付記7に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
 前記制御部は、
 前記気化器では、加熱された気化部に前記処理液が滴下されて気化が行われるように、前記流量制御部を制御する。
<付記9>
 さらに他の態様によれば、
 基板に蒸発させた処理液を供給する基板処理工程と、
 前記処理液をタンク供給管からリザーブタンクに供給する処理液補充工程と、
 前記処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する工程と、前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する工程と、のいずれか又は両方を行う工程と、
 を有する半導体装置の製造方法が提供される。
<付記10>
 付記9に記載された半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
 前記処理液補充工程を、前記基板処理工程を所定回数実行後に行う。
<付記11>
 付記9または付記10に記載された半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
 前記処理液排出工程と前記管内排出工程とを、メンテナンス工程後に行う。
<付記12>
 付記9乃至付記11のいずれかに記載された半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
 前記処理液排出工程の前又は後に、前記管内排出工程を行う。
<付記13>
 更に他の態様によれば、
 基板を処理室に収容する工程と、
 処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
 前記処理液をリザーブタンクに貯留する工程と、
 前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液の流量を制御する工程と、
 前記処理液をタンク供給管から前記リザーブタンクに供給する処理液補充工程と、
 前記処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、
  前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する工程と、
  前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する工程と、
 のいずれか又は両方を行う工程と、
 を有する半導体装置の製造方法が提供される。
<付記14>
 付記13に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
 前記気化器では、加熱された気化部に前記処理液が滴下されて気化が行われるように前記処理液の流量が制御される工程を有する。
<付記15>
 さらに他の態様によれば、
 基板に蒸発させた処理液を供給する基板処理手順と、
 前記処理液をタンク供給管からリザーブタンクに供給する処理液補充手順と、
  前記処理液補充手順の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する手順と、前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する手順と、のいずれか又は両方を行う手順と、
 をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
<付記16>
 さらに他の態様によれば、
 基板に蒸発させた処理液を供給する基板処理手順と、
 前記処理液をタンク供給管からリザーブタンクに供給する処理液補充手順と、
 前記処理液補充手順の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する手順と、前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する手順と、のいずれか又は両方を行う手順と、
 をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
 200・・・ウエハ(基板)、201・・・基板処理装置、203・・・反応管、207・・・第1の加熱部、217・・・ボート、231・・・ガス排気管、501・・・処理液供給ノズル、502・・・供給孔、300・・・液体流量制御ユニット、301・・・リザーブタンク、400・・・処理液供給ユニット、500・・・ライン切替ユニット、121・・・コントローラ、 

Claims (17)

  1.  基板を収容する処理室と、
     処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する気化器と、
     前記処理液を貯留するリザーブタンクと、
     前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液流量を制御する流量制御部と、
     前記リザーブタンクに接続されたライン切替ユニットと、
     前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンクに処理液を供給するタンク供給管と、
     前記ライン切替ユニットに接続され、前記リザーブタンク内の処理液を排出する排出部と、
     前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  2.  前記制御部は、 前記気化器では、加熱された気化部に前記処理液が滴下されて気化が行われるように、前記流量制御部を制御する請求項1に記載の基板処理装置。
  3.  前記制御部は、前記処理液供給管から前記リザーブタンクに処理液を供給する処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、前記リザーブタンクから前記排出部に処理液を排出する処理液排出工程と、前記タンク供給管から前記排出部に処理液を供給する管内排出工程のいずれか又は両方を行うように前記ライン切替ユニットを制御する請求項1に記載の基板処理装置。
  4.  前記制御部は、前記処理液排出工程の前又は後に前記管内排出工程を実行するように各部を制御する請求項1に記載の基板処理装置。
  5.  前記制御部は、前記処理液補充工程を、前記基板を処理する基板処理工程を所定回数実行毎に実行するように各部を制御する請求項1に記載の基板処理装置。
  6.  前記制御部は、前記処理液排出工程と前記管内排出工程を、前記基板処理装置のメンテナンス後に実行するように各部を制御する請求項1に記載の基板処理装置。
  7.  基板を処理室に収容する工程と、
     処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
     前記処理液をリザーブタンクに貯留する工程と、
     前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液の流量を制御する工程と、
     前記処理液をタンク供給管から前記リザーブタンクに供給する処理液補充工程と、
     前記処理液補充工程の前と後のいずれか又は両方で、
      前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する工程と、
      前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する工程と、
     のいずれか又は両方を行う工程と、
     を有する半導体装置の製造方法。
  8.  前記気化器では、加熱された気化部に前記処理液が滴下されて気化が行われるように前記処理液の流量が制御される工程を有する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9.  前記処理液排出工程の前又は後に、前記タンク供給管内の排出工程を行う請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  10.  前記処理液補充工程を、前記基板処理工程を所定回数実行後に行う請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  11.  前記処理液排出工程と前記タンク供給管内の排出工程とを、メンテナンス工程後に行う請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  12.  基板を処理室に収容させる手順と、
     処理液を気化して前記処理室内に処理ガスを供給させる手順と、
     前記処理液をリザーブタンクに貯留させる手順と、
     前記リザーブタンクから前記気化器への前記処理液の流量を制御させる手順と、
     前記処理液をタンク供給管から前記リザーブタンクに供給する処理液補充手順と、
     前記処理液補充手順の前と後のいずれか又は両方で、
      前記リザーブタンク内の処理液を排出部から排出する手順と、
      前記タンク供給管から前記排出部へ処理液を排出する手順と、
     のいずれか又は両方を行う手順と、
     をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
  13.  前記気化器では、加熱された気化部に前記処理液が滴下されて気化が行われるように前記処理液の流量が制御される手順を有する請求項12に記載の記録媒体。
  14.  前記処理液を排出する手順の前又は後に、前記タンク供給管内の排出手順を有する請求項12に記載の記録媒体。
  15.  前記処理液の補充手順を、前記基板処理手順を所定回数実行後に行う請求項12に記載の記録媒体。
  16.  前記処理液排出手順と前記管内排出工程とを、メンテナンス手順の後に行う請求項12に記載の記録媒体。
  17.  前記処理液の補充手順の前に、前記処理液の排出手順と前記管タンク供給管内の排出手順を行わせる請求項12に記載の記録媒体。 
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