JP2000183050A - Method for evaluating vaporization amount of liquid raw material in film forming processing system - Google Patents
Method for evaluating vaporization amount of liquid raw material in film forming processing systemInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】気化された成膜ガスがどの程度ミスト化して残
留したかという点について評価することが可能な、成膜
処理システムの液体材料の気化量評価方法を提供する。
【解決手段】 加圧された液体原料10を流量制御しつ
つ気化手段22に供給して蒸気化させることにより成膜
ガスを形成し、この成膜ガスを加熱保温されている原料
ガス通路26を介して成膜装置内へ導入して被処理体W
に対して成膜処理を施す成膜処理システムの液体材量の
気化量評価方法において、前記成膜ガスを前記成膜装置
内へ所定の時間だけ流す第1の工程と、前記液体材料の
供給を停止して前記気化手段の下流側の原料ガス通路と
前記成膜装置内を真空引きする第2の工程と、前記成膜
装置内へモニタ用被処理体を搬入する第3の工程と、前
記搬入されたモニタ用被処理体を所定の時間だけ放置す
る第4の工程と、前記モニタ用被処理体に形成された膜
に基づいて前記液体材料の気化量を評価する第5の工程
とを有する。これにより、気化された成膜ガスがどの程
度ミスト化して残留したかという点について評価するこ
とが可能となる。
(57) Abstract: Provided is a method for evaluating a vaporization amount of a liquid material of a film formation processing system, which is capable of evaluating a degree of mist of a vaporized film formation gas remaining. SOLUTION: A pressurized liquid raw material 10 is supplied to a vaporizing means 22 while controlling a flow rate to vaporize the liquid raw material 10, thereby forming a film forming gas. To be processed W
A first step of flowing said film forming gas into said film forming apparatus for a predetermined time in a method for evaluating a vaporization amount of a liquid material in a film forming system for forming a film on said liquid material; A second step of stopping and stopping the source gas passage downstream of the vaporizing means and the inside of the film forming apparatus, and a third step of carrying a monitor object into the film forming apparatus. A fourth step of allowing the loaded monitor object to stand for a predetermined time, and a fifth step of evaluating the amount of vaporization of the liquid material based on a film formed on the monitor object. Having. This makes it possible to evaluate the degree to which the vaporized film forming gas is misted and remains.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば酸化タンタ
ル等の膜を成膜する成膜処理システムに用いられる液体
原料の気化量評価方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating the amount of vaporized liquid material used in a film forming system for forming a film such as tantalum oxide.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理
を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中で
も成膜技術は伝導体デバイスが高密度化及び高集積化す
るに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、例えばデ
バイス中のキャパシタの絶縁膜やゲート絶縁膜のように
非常に薄い酸化膜、或いは電極膜や配線膜などに対して
も更なる薄膜化が要求されている。2. Description of the Related Art In general, in order to manufacture a semiconductor device, a film forming process and a pattern etching process are repeatedly performed on a semiconductor wafer to manufacture a desired device. The specifications are becoming stricter year by year as the degree of integration increases. For example, very thin oxide films such as insulating films and gate insulating films of capacitors in devices, and furthermore for electrode films and wiring films, etc. Thinning is required.
【0003】例えば絶縁膜を例にとれば、従来はシリコ
ン酸化膜やシリコンナイトライド膜等を絶縁膜として用
いていたが、最近にあっては、より絶縁特性の良好な材
料として、金属酸化膜、例えば酸化タンタル(Ta
2O5)等が用いられる傾向にある。この金属酸化膜は薄
くても信頼性の高い絶縁性を発揮し、この金属酸化膜の
成膜後に、この表面の改質処理を施すことにより、更に
絶縁性を向上させることができることが知られており、
特開平2−283022号公報にその技術が開示されて
いる。For example, taking an insulating film as an example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like has been used as an insulating film in the past. Recently, a metal oxide film has been used as a material having better insulating properties. For example, tantalum oxide (Ta)
2 O 5 ) tends to be used. It is known that even though this metal oxide film is thin, it exhibits highly reliable insulation properties, and that after the formation of this metal oxide film, the surface can be modified to further improve the insulation properties. And
The technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-283022.
【0004】この金属酸化膜を形成するには、例えば酸
化タンタルを形成する場合を例にとって説明すると、上
記公報に開示されているように成膜用の原料として、タ
ンタルの液状金属アルコキシド(Ta(OC2H5)5)
を用い、これを窒素ガス等でバブリングしながら供給し
て半導体ウエハを例えば400℃程度のプロセス温度に
維持し、真空雰囲気下でCVD(Chemical V
apor Deposition)により酸化タンタル
膜(Ta2O5)を積層させている。In order to form the metal oxide film, for example, a case of forming tantalum oxide will be described. As disclosed in the above publication, a liquid metal alkoxide of tantalum (Ta ( OC 2 H 5 ) 5 )
This is supplied while bubbling with nitrogen gas or the like to maintain the semiconductor wafer at a process temperature of, for example, about 400 ° C., and to perform CVD (Chemical V) under a vacuum atmosphere.
A tantalum oxide film (Ta 2 O 5 ) is laminated by apor deposition.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に半導体デバイスの仕様が厳しくなってきたことから、
CVDによる成膜時に、その膜厚も精度良くコントロー
ルしなければならないが、上述したバブリングによる供
給方法では、原料液体の供給量を精度良くコントロール
することは困難である。そこで、他の原料液体の供給方
法として、加圧した原料液体を液体マスフロー制御器
(Liquid Mass Flow Control
ler)で流量制御しつつ気化器に供給して気化させ、
ここで形成された成膜ガスを処理装置に導入するように
して、原料液体の供給量を正確にコントロールすること
が試みられている。However, as described above, the specifications of semiconductor devices have become strict,
At the time of film formation by CVD, the film thickness must be accurately controlled, but it is difficult to precisely control the supply amount of the raw material liquid by the above-described supply method using bubbling. Therefore, as another method of supplying a raw material liquid, a pressurized raw material liquid is supplied to a liquid mass flow controller (Liquid Mass Flow Control).
er) while controlling the flow rate and supplying it to a vaporizer to vaporize it.
Attempts have been made to accurately control the supply amount of the raw material liquid by introducing the film-forming gas formed here into the processing apparatus.
【0006】この場合、気化器の下流側のガス通路には
気化した成膜ガスが凝縮して再液化しないように保温さ
れてはいるが、種々の原因によりガス通路内で成膜ガス
が凝縮してミスト状になってこのミストがガス通路内壁
等に付着することは避けることが困難であり、この場合
にも実際に処理装置内へ導入された成膜ガス量(液体原
料の量)を正確に把握することは困難であった。そこ
で、上述したようなミストの発生を黙認するとしても、
液体マスフロー制御器を流れた液体原料の内、どの程度
の量がミストとしてガス通路等に残存するのか、という
点について配管等を分解することなく認識できれば、実
際に成膜装置内へ流れ込んだ成膜ガス量、或いは比率を
求めて、そのガス通路系の評価を行なうことができる
が、現在の所、そのような評価方法が提案されていない
のが実情である。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、気化された成膜ガスがどの程度ミスト化
して残留したかという点について評価することが可能
な、成膜処理システムの液体原料の気化量評価方法を提
供することにある。In this case, although the temperature of the gas passage downstream of the vaporizer is kept so that the vaporized film forming gas does not condense and reliquefy, the film forming gas condenses in the gas passage due to various causes. It is difficult to avoid that the mist adheres to the inner wall of the gas passage or the like in the form of a mist. In this case, too, the amount of the film forming gas (the amount of the liquid raw material) actually introduced into the processing apparatus is reduced. It was difficult to grasp accurately. Therefore, even if the generation of mist as described above is tolerated,
If it is possible to recognize how much of the liquid raw material that has flowed through the liquid mass flow controller remains as a mist in a gas passage or the like without disassembling the pipes or the like, the amount of liquid that has actually flowed into the film forming apparatus can be recognized. It is possible to evaluate the gas passage system by obtaining the film gas amount or the ratio, but at present, no such evaluation method has been proposed. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for evaluating the amount of vaporized liquid raw material in a film forming system, which can evaluate the degree of mist of a vaporized film forming gas remaining.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1に規定する発明
は、加圧された液体原料を流量制御しつつ気化手段に供
給して蒸気化させることにより成膜ガスを形成し、この
成膜ガスを加熱保温されている原料ガス通路を介して成
膜装置内へ導入して被処理体に対して成膜処理を施す成
膜処理システムの液体材量の気化量評価方法において、
前記成膜ガスを前記成膜装置内へ所定の時間だけ流す第
1の工程と、前記液体原料の供給を停止して前記気化手
段の下流側の原料ガス通路と前記成膜装置内を真空引き
する第2の工程と、前記成膜装置内へモニタ用被処理体
を搬入する第3の工程と、前記搬入されたモニタ用被処
理体を所定の時間だけ放置する第4の工程と、前記モニ
タ用被処理体に形成された膜に基づいて前記液体原料の
気化量を評価する第5の工程とを有する。According to a first aspect of the present invention, a film forming gas is formed by supplying a pressurized liquid raw material to a vaporizing means while controlling the flow rate to vaporize the liquid raw material. In the vaporization amount evaluation method of the liquid material amount of a film formation processing system in which a gas is introduced into a film formation apparatus through a source gas passage that is heated and kept warm, and a film formation process is performed on an object to be processed,
A first step of flowing the film forming gas into the film forming apparatus for a predetermined time; and stopping the supply of the liquid raw material to evacuate the material gas passage downstream of the vaporizing means and the inside of the film forming apparatus. A second step of loading the monitor object into the film forming apparatus, a fourth step of leaving the carried monitor object for a predetermined time, A fifth step of evaluating a vaporization amount of the liquid raw material based on a film formed on the monitoring target object.
【0008】このように、原料ガス通路の内壁や成膜装
置の内壁に成膜ガスのミストが残存しておれば、第5の
工程においてモニタ用被処理体の表面にミスト量に応じ
た厚さの膜が堆積するので、この堆積膜の状態により、
流れた液体原料の内、どの程度の液体原料が処理装置内
へ実際に供給されて成膜に寄与するかという点について
評価することが可能となる。この場合、請求項2に規定
するように、前記原料ガス通路は、前記液体原料の液化
温度よりも高い温度に維持されている。また、請求項3
に規定するように、前記液体原料は、金属アルコキシド
を用いることができる。As described above, if the mist of the film forming gas remains on the inner wall of the source gas passage or the inner wall of the film forming apparatus, the thickness corresponding to the mist amount is formed on the surface of the monitor object in the fifth step. The deposited film is deposited, and depending on the state of the deposited film,
It is possible to evaluate how much of the liquid material that has flowed is actually supplied into the processing apparatus and contributes to film formation. In this case, as set forth in claim 2, the source gas passage is maintained at a temperature higher than the liquefaction temperature of the liquid source. Claim 3
As described in the above, a metal alkoxide can be used as the liquid raw material.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜処理シ
ステムの液体原料の気化量評価方法の一実施例を添付図
面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る気化量評価
方法を実施する成膜処理システムを示す概略全体構成図
である。ここでは、金属酸化膜として酸化タンタル(T
a2O5)をCVDにより成膜する場合について説明す
る。この成膜処理システム2は、成膜装置4と、これに
成膜ガスとして液体原料を気化状態で供給する原料供給
系6とにより主に構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for evaluating the amount of vaporized liquid material in a film forming system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a film formation processing system for performing a vaporization amount evaluation method according to the present invention. Here, tantalum oxide (T
a 2 O 5 ) is formed by CVD. The film forming system 2 mainly includes a film forming apparatus 4 and a material supply system 6 that supplies a liquid material as a film forming gas to the film forming apparatus 4 in a vaporized state.
【0010】この原料供給系6は、金属酸化膜の原料と
して液体原料10、例えば(Ta(OC2H5)5)より
なる金属アルコキシドを貯留する密閉状態の原料タンク
12を有しており、このタンク12には加熱ヒータ14
を設けてこの原料材料10を流れ易い温度、例え20〜
50℃程度に加熱している。また、この液体原料10中
には、反応促進材として例えば適量のアルコールが添加
されている。この原料タンク12の気相部には、加圧管
16の先端が上部より導入されており、この加圧管16
にはマスフローコントローラのような流量制御器18及
び開閉弁20が介設されて、加圧気体として例えばHe
ガスを原料タンク12内の気相部へ導入し得るようにな
っている。The raw material supply system 6 has a closed raw material tank 12 for storing a liquid raw material 10, for example, a metal alkoxide of (Ta (OC 2 H 5 ) 5 ) as a raw material of a metal oxide film. This tank 12 has a heater 14
And a temperature at which the raw material 10 can easily flow, for example, 20 to
It is heated to about 50 ° C. Further, in the liquid raw material 10, for example, an appropriate amount of alcohol is added as a reaction accelerator. In the gaseous phase portion of the raw material tank 12, the tip of a pressurizing tube 16 is introduced from above.
Is provided with a flow controller 18 such as a mass flow controller and an on-off valve 20, for example, He gas as a pressurized gas.
The gas can be introduced into the gas phase in the raw material tank 12.
【0011】また、この原料タンク12と気化手段とし
ての気化器22の入口との間は例えばステンレス管より
なる液体原料供給通路24により連絡され、この気化器
22の出口と上記成膜装置4の天井部を連絡するように
して例えばステンレス管よりなる原料ガス通路26が設
けられている。上記供給通路24の原料導入口24Aは
タンク12内の液体原料10中に浸漬させて底部近傍に
位置されて、液体原料10を通路24内に加圧搬送し得
るようになっている。この液体原料供給通路24は、そ
の途中に開閉弁29及び液体マスフロー制御器28を介
設して、気化器22への液体原料10の供給量を制御で
きるようになっている。また、この液体マスフロー制御
器28の上流側の液体供給通路24には、パージ用の不
活性ガスとして例えばN2 ガスを導入するパージガス導
入管30が接続されており、このパージガス導入管30
の途中には開閉弁32を介設している。The raw material tank 12 and the inlet of the vaporizer 22 as vaporizing means are connected by a liquid raw material supply passage 24 made of, for example, a stainless steel tube. A source gas passage 26 made of, for example, a stainless tube is provided so as to communicate with the ceiling. The raw material inlet 24A of the supply passage 24 is immersed in the liquid raw material 10 in the tank 12 and located near the bottom so that the liquid raw material 10 can be conveyed under pressure into the passage 24. The liquid source supply passage 24 is provided with an on-off valve 29 and a liquid mass flow controller 28 in the middle thereof so that the supply amount of the liquid source 10 to the vaporizer 22 can be controlled. A purge gas introduction pipe 30 for introducing, for example, N 2 gas as an inert gas for purging is connected to the liquid supply passage 24 on the upstream side of the liquid mass flow controller 28.
An on-off valve 32 is provided in the middle of the process.
【0012】原料タンク12から気化器22までの液体
原料供給通路24は、液流量が、通常、例えば5mg/
min程度と非常に少ないために内径が1〜2mm程度
の細い配管を用い、これに対して気化器22より下流側
の原料ガス通路26は、ガス状態の成膜ガスを流すので
内径が大きな、例えば10〜20mm程度になされた配
管を用いる。この気化器22の直ぐ下流側の原料ガス通
路26には、成膜ガスの供給を遮断する開閉弁36が設
けられる。そして、この気化器22よりも下流側の原料
ガス通路26には、上記開閉弁36も含めて例えばテー
プヒータよりなる保温用ヒータ34が巻回されており、
成膜ガスの液化温度よりも高く、且つ分解温度よりも低
い温度、例えば150℃〜180℃の範囲内で保温する
ようになっている。また、上記気化器22には、気化用
ガス導入管40が接続されており、気化用ガスとして例
えばHeガスを流量制御器38により流量制御しつつ供
給するようになってる。また、この気化用ガス導入管4
0にも途中に開閉弁42が介設されている。The liquid material supply passage 24 from the material tank 12 to the vaporizer 22 has a liquid flow rate of, for example, 5 mg /
Since the diameter is very small, such as about min, a narrow pipe having an inner diameter of about 1 to 2 mm is used. On the other hand, the material gas passage 26 downstream of the vaporizer 22 has a large inner diameter because a film-forming gas in a gas state flows therethrough. For example, a pipe having a length of about 10 to 20 mm is used. An on-off valve 36 for shutting off the supply of the film forming gas is provided in the source gas passage 26 immediately downstream of the vaporizer 22. In the raw material gas passage 26 on the downstream side of the vaporizer 22, a heater 34 made of, for example, a tape heater, including the on-off valve 36, is wound.
The temperature is maintained at a temperature higher than the liquefaction temperature of the film forming gas and lower than the decomposition temperature, for example, in the range of 150 ° C. to 180 ° C. A gas introduction pipe 40 for vaporization is connected to the vaporizer 22 so that, for example, He gas is supplied as a gas for vaporization while controlling the flow rate by a flow rate controller 38. In addition, the gas introduction pipe for vaporization 4
An opening / closing valve 42 is also provided in the middle of 0.
【0013】一方、上記成膜装置4は、例えばアルミニ
ウムにより筒体状に成形された処理容器44を有してい
る。この処理容器44の底部44Aの中心周辺部には、
排気口46が設けられており、この排気口46には途中
に開閉弁48と真空引きポンプ、例えばターボ分子ポン
プ50及びドライポンプ52が介設されて、真空排気系
53が接続されており、容器内部を真空引き可能として
いる。この排気口46は、容器底部44Aに複数個、例
えば等間隔て同一円周上に4個程度設けられ(図示例で
は2個のみ記載)、各排気口46は共通に真空引きされ
る。この処理容器44内には、非導電性材料、例えばア
ルミナ製の円板状の載置台54が設けられ、この載置台
54上に被処理体として例えば半導体ウエハWを載置す
るようになっている。On the other hand, the film forming apparatus 4 has a processing container 44 formed into a cylindrical shape by, for example, aluminum. Around the center of the bottom portion 44A of the processing container 44,
An exhaust port 46 is provided, and an on-off valve 48 and a vacuum pump, for example, a turbo molecular pump 50 and a dry pump 52 are interposed in the exhaust port 46, and a vacuum exhaust system 53 is connected to the exhaust port 46. The inside of the container can be evacuated. A plurality of, for example, about four exhaust ports 46 are provided on the same circumference at equal intervals on the container bottom 44A (only two are shown in the illustrated example), and the exhaust ports 46 are commonly evacuated. A disc-shaped mounting table 54 made of a non-conductive material, for example, alumina is provided in the processing container 44, and, for example, a semiconductor wafer W as an object to be processed is mounted on the mounting table 54. I have.
【0014】上記載置台54には、例えば、SiCによ
りコーティングされたカーボン製の抵抗発熱体56が埋
め込まれており、この上面側に載置される半導体ウエハ
を所望の温度に加熱し得るようになっている。尚、ウエ
ハを加熱する手段として上記抵抗発熱体56に替え、ハ
ロゲンランプ等の加熱ランプを用いて加熱するようにし
てもよい。この載置台54の上部は、例えばセラミック
ス製の静電チャック(図示せず)として構成されてお
り、この静電チャック58が発生するクーロン力によ
り、この上面にウエハを吸着保持するようになってい
る。また、この静電チャック58に代えてメカニカルク
ランプを用いるようにしてもよい。また、処理容器44
の天井部には、シャワーヘッド60が気密に取り付けら
れており、上記シャワーヘッド60は載置台54の上面
の略全面を覆うように対向させて設けられている。この
シャワーヘッド60の導入口には、上記原料ガス通路2
6の先端が接合されており、処理容器44内に成膜ガス
等をシャワー状に導入するようになっている。そして、
この処理容器44には、ゲートバルブ62を介して真空
引き可能になされたロードロック室64が接合されてい
る。In the mounting table 54, for example, a carbon resistance heating element 56 coated with SiC is embedded, and the semiconductor wafer mounted on the upper surface side can be heated to a desired temperature. Has become. The wafer may be heated by using a heating lamp such as a halogen lamp instead of the resistance heating element 56 as a means for heating the wafer. The upper portion of the mounting table 54 is configured as, for example, an electrostatic chuck (not shown) made of ceramics. The Coulomb force generated by the electrostatic chuck 58 sucks and holds the wafer on the upper surface. I have. Further, a mechanical clamp may be used in place of the electrostatic chuck 58. The processing container 44
A shower head 60 is air-tightly mounted on the ceiling of the mounting table 54, and the shower head 60 is provided so as to oppose so as to cover substantially the entire upper surface of the mounting table 54. The inlet of the shower head 60 is provided with the raw material gas passage 2.
6 are joined to each other so that a film-forming gas or the like is introduced into the processing container 44 in a shower shape. And
A load lock chamber 64 that can be evacuated through a gate valve 62 is joined to the processing container 44.
【0015】次に、以上のように構成された成膜処理シ
ステムを用いて行なわれる本発明方法について説明す
る。本発明方法は、液体原料10の気化の程度を評価す
るものであり、半導体ウエハ上に積極的に成膜処理を施
すものではない。本発明方法を概説すると、実際の成膜
条件と同じ条件下で一定の時間だけ成膜ガスを成膜装置
に流し、その後、成膜ガスの供給を停止して成膜装置内
にモニタ用ウエハを導入して内部を密閉する。そして、
この状態で一定時間放置しておき、この放置の間に原料
ガス通路内壁や成膜装置内壁等に付着していたミストが
再蒸発して成膜ガスとなり、ウエハ上に膜が付着するこ
とになる。一定時間の放置を終了したならば、モニタ用
ウエハを成膜装置から取り出して、成膜の有無及び成膜
が存在したならば、その厚みを測定する等して気化量を
評価する。当然のこととして気化量が100%であれ
ば、原料ガス通路26等にはミストが存在しないことに
なるので、モニタ用ウエハ上には成膜が見られないこと
になる。Next, the method of the present invention performed using the film forming system configured as described above will be described. The method of the present invention evaluates the degree of vaporization of the liquid raw material 10, and does not actively perform a film forming process on a semiconductor wafer. In general, the method of the present invention is as follows. A film forming gas is flowed into a film forming apparatus for a certain period of time under the same conditions as actual film forming conditions. And seal the inside. And
In this state, the mist adhering to the inner wall of the source gas passage or the inner wall of the film forming apparatus is re-evaporated into a film forming gas during this standing, and the film adheres to the wafer. Become. After leaving for a certain period of time, the monitor wafer is taken out of the film forming apparatus, and if there is a film, and if there is a film, the thickness is measured to evaluate the amount of vaporization. As a matter of course, if the vaporization amount is 100%, no mist is present in the source gas passage 26 and the like, so that no film is formed on the monitor wafer.
【0016】次に、図2に示すフローチャートも参照し
て本発明方法を具体的に説明する。まず、各通路内や成
膜装置4の処理容器44内等に残存する不純物ガスを排
除するために、N2 ガスをパージする。例えばパージガ
ス導入管32、原料ガス通路26及び真空排気系53に
介設された各開閉弁32、36及び48を開状態とし
て、液体マスフロー制御器28、気化器22、原料ガス
通路26及び成膜装置4のシャワーヘッド60と処理容
器44内にN2 ガスを流し込む(S1)。これにより、
ガス流通経路内の不純物ガスを排除する。この際、ター
ボ分子ポンプ50やドライポンプ52を駆動して真空引
きしているのは勿論である。Next, the method of the present invention will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG. First, an N 2 gas is purged in order to remove impurity gas remaining in each passage, the processing container 44 of the film forming apparatus 4, and the like. For example, the open / close valves 32, 36, and 48 provided in the purge gas introduction pipe 32, the source gas passage 26, and the vacuum exhaust system 53 are opened, and the liquid mass flow controller 28, the vaporizer 22, the source gas passage 26, and the film are formed. N 2 gas is introduced into the shower head 60 and the processing container 44 of the apparatus 4 (S1). This allows
Eliminate impurity gases in the gas flow path. At this time, it goes without saying that the turbo molecular pump 50 and the dry pump 52 are driven to evacuate.
【0017】次に、パージガス導入管30の開閉弁32
を閉じてN2 ガスのパージを停止する。そして、加圧管
16、液体原料供給通路24及び気化用ガス導入管40
に介設した各開閉弁20、29及び40を開状態として
液体原料を気化し、形成された成膜ガスを処理装置4内
に流す(S2)。すなわち、原料タンク12内に、流量
制御されたHeガス等の加圧気体を導入することによ
り、この圧力で液状のTa(OC2H5)5よりなるアル
コール含有の液体原料10が液体マスフロー制御器28
により流量制御されつつ液体原料供給通路24内を圧送
される。この時の加圧気体の供給量は、例えば数100
SCCMであり、また、液体原料10の供給量は、例え
ば数mg/min程度であり、実際の成膜時と同じ供給
量である。また、原料タンク12内の液体原料10は加
熱ヒータ14により暖められて粘性が低下しているの
で、比較的スムーズに液体原料供給通路24内を圧送す
ることができる。圧送された液体原料は、気化器22に
て、実際の成膜時と同様に例えば200〜500SCC
M程度に流量制御された、Heガス等の気化用ガスによ
り気化されて成膜ガスになって、更に原料ガス通路26
を下流側に流れて行き、処理容器44のシャワーヘッド
60に導入される。この時、この原料ガス通路26は保
温用ヒータ34により再液化温度よりも高い所定の温
度、例えば130℃程度に加熱されているので、気化し
た成膜ガスが再液化することも、或いは熱分解すること
もかなり抑制された状態でシャワーヘッド60まで流す
ことができるが、僅かにミスト状になって通路内壁に付
着することは避けられない。シャワーヘッド60に到達
した成膜ガスは、シャワーヘッド60から処理容器44
内に供給され、更に真空排気系53を介して排気されて
行く。Next, the on-off valve 32 of the purge gas introduction pipe 30
Is closed to stop purging of N 2 gas. Then, the pressurizing pipe 16, the liquid material supply passage 24, and the vaporizing gas introducing pipe 40
The opening / closing valves 20, 29 and 40 provided in the above are opened to vaporize the liquid raw material, and the formed film forming gas flows into the processing apparatus 4 (S2). That is, by introducing a pressurized gas such as He gas whose flow rate is controlled into the raw material tank 12, the alcohol-containing liquid raw material 10 made of liquid Ta (OC 2 H 5 ) 5 is subjected to liquid mass flow control at this pressure. Container 28
The pressure inside the liquid source supply passage 24 is controlled while the flow rate is controlled. The supply amount of the pressurized gas at this time is, for example, several hundreds.
SCCM, and the supply amount of the liquid raw material 10 is, for example, about several mg / min, which is the same supply amount as that during actual film formation. Further, since the liquid raw material 10 in the raw material tank 12 is heated by the heater 14 and has reduced viscosity, the liquid raw material supply passage 24 can be pressure-fed relatively smoothly. The pumped liquid raw material is, for example, 200 to 500 SCC in the vaporizer 22 in the same manner as in actual film formation.
The gas is vaporized by a vaporizing gas such as He gas whose flow rate is controlled to about M to form a film forming gas.
Flows downstream, and is introduced into the shower head 60 of the processing container 44. At this time, since the raw material gas passage 26 is heated to a predetermined temperature higher than the reliquefaction temperature, for example, about 130 ° C., by the heat retaining heater 34, the vaporized film forming gas may be reliquefied or may be thermally decomposed. Although it is possible to flow to the shower head 60 in a state where it is considerably suppressed, it is inevitable that the mist becomes slightly mist and adheres to the inner wall of the passage. The film forming gas reaching the shower head 60 is transferred from the shower head 60 to the processing container 44.
And exhausted through a vacuum exhaust system 53.
【0018】この際、載置台54上には、ウエハを載置
しておく必要はないが、抵抗発熱体56により載置台5
4を実際の成膜プロセス時と同じ温度、例えば250〜
450℃程度の範囲内に設定しておく。また、処理容器
44内の圧力も、実際の成膜プロセス時と同じ圧力、例
えば0.1〜数Torr、例えば3.0Torr程度の
範囲内に設定しておく。このようにこの工程では、ウエ
ハに成膜を行なうか否かは別として、実際の成膜プロセ
ス時と同じ条件の基に成膜ガスを流す。これによって、
全体が加温されているにもかかわらず、原料ガス通路2
6の内壁、シャワーヘッド60の内壁、処理容器44の
内壁等に、成膜ガスのミストが僅かに付着することにな
る。この成膜ガスは、所定時間、例えば実際の成膜時間
と同じ時間だけ流し、これにより第1の工程を終了す
る。At this time, it is not necessary to place a wafer on the mounting table 54, but the resistance heating element 56 allows the mounting table 5 to be mounted.
4 at the same temperature as in the actual film forming process, for example, 250 to
It is set within a range of about 450 ° C. Further, the pressure in the processing container 44 is set to the same pressure as in the actual film forming process, for example, in the range of about 0.1 to several Torr, for example, about 3.0 Torr. Thus, in this step, a film forming gas is flown under the same conditions as in the actual film forming process, regardless of whether or not to form a film on the wafer. by this,
Although the whole is heated, the raw material gas passage 2
The mist of the deposition gas slightly adheres to the inner wall 6, the inner wall of the shower head 60, the inner wall of the processing container 44, and the like. The film forming gas flows for a predetermined time, for example, the same time as the actual film forming time, thereby completing the first step.
【0019】次に、真空排気系53の開閉弁48を除
き、他の各開閉弁20、29、36、42を閉状態とし
て、液体原料10の供給を停止することによって成膜ガ
スの供給も停止し、この状態で真空排気系53のみを駆
動させて真空引きを継続する(S3)。これにより、処
理容器44内及びこれに連通されている原料ガス通路2
6内が真空引きされて内部に残留する成膜ガスが排除さ
れる。この時、処理容器44内は、予め真空状態に維持
されているロードロック室64内と略同じ圧力になるま
で真空引きされ、この真空引きにより第2の工程が終了
する。Next, except for the on-off valve 48 of the vacuum evacuation system 53, the other on-off valves 20, 29, 36, and 42 are closed, and the supply of the liquid raw material 10 is stopped. It stops, and in this state, only the evacuation system 53 is driven to continue evacuation (S3). Thereby, the inside of the processing vessel 44 and the raw material gas passage 2 communicating therewith
The inside of the chamber 6 is evacuated to remove the film forming gas remaining inside. At this time, the inside of the processing container 44 is evacuated until the pressure becomes substantially the same as that of the load lock chamber 64 maintained in a vacuum state in advance, and the second step is completed by this evacuation.
【0020】次に、処理容器44内がロードロック室6
4内と同じ圧力になったならば、処理容器44内に、ロ
ードロック室64側から開放されたゲートバルブ62を
介してモニタ用ウエハMWを搬入し、これを載置台54
上に載置して静電チャック58のクーロン力により吸着
保持する(S4)。そして、モニタ用ウエハMWを搬入
したならば、ゲートバルブ62を閉じると共に、真空排
気系53の開閉弁48も閉じることによって、上記原料
ガス通路26と処理容器44とが連通状態になされてい
る状態で、これらを完全に密閉状態とし、第3の工程を
終了する(S5)。Next, the inside of the processing container 44 is placed in the load lock chamber 6.
When the pressure becomes the same as that in the monitoring container 4, the monitoring wafer MW is loaded into the processing container 44 via the gate valve 62 opened from the load lock chamber 64 side, and is loaded onto the mounting table 54.
It is placed on the top and held by suction by the Coulomb force of the electrostatic chuck 58 (S4). Then, when the monitoring wafer MW is loaded, the gate valve 62 is closed and the open / close valve 48 of the vacuum exhaust system 53 is also closed, so that the source gas passage 26 and the processing container 44 are in communication with each other. Then, these are completely sealed, and the third step is completed (S5).
【0021】次に、この密閉状態を維持して、所定の時
間、例えば1時間程度放置する(S6)。この間は、原
料ガス通路26は保温用ヒータ34により前述したと同
じ温度、例えば130℃程度に維持し、また、載置台5
4及びモニタ用ウエハMWの温度も抵抗発熱体56によ
り前述したと同じ程度、例えば250〜450℃のプロ
セス温度に維持しておく。これにより、先の成膜ガスの
流通時に原料ガス通路26の内壁に付着していたミスト
及びシャワーヘッド60内や処理容器44の内壁等に付
着していたミストは再度、蒸気化されている。原料ガス
通路26内で再蒸気化されて形成された成膜ガスは、膨
張して処理容器44内側へ流入し、ここでシャワーヘッ
ド60内や処理容器44内で再蒸気化により形成された
成膜ガスと合流し、上記モニタ用ウエハMW上に膜が付
着し、成膜が施されることになる。この時の膜厚は、当
然のこととして原料ガス通路26内やシャワーヘッド6
0や処理容器44内に付着していたミスト量に比例する
ことになる。このようにして、第4の工程を終了する。Next, the hermetically sealed state is maintained and left for a predetermined time, for example, about one hour (S6). During this time, the temperature of the source gas passage 26 is maintained at the same temperature as that described above, for example, about 130 ° C. by the heater 34, and
The temperature of the wafer 4 and the monitor wafer MW is also maintained at the same level as described above, for example, at a process temperature of 250 to 450 ° C. by the resistance heating element 56. As a result, the mist adhering to the inner wall of the source gas passage 26 and the mist adhering to the inside of the shower head 60, the inner wall of the processing vessel 44, and the like during the flow of the deposition gas are vaporized again. The film forming gas formed by re-vaporization in the source gas passage 26 expands and flows into the processing vessel 44, where the gas formed by re-vaporization in the shower head 60 and the processing vessel 44 is formed. When the film merges with the film gas, the film adheres to the monitor wafer MW, and a film is formed. At this time, the film thickness is naturally set in the raw material gas passage 26 and the shower head 6.
It is proportional to 0 or the amount of mist adhering in the processing container 44. Thus, the fourth step is completed.
【0022】次に、上述のように所定の時間だけモニタ
用ウエハMWを放置したならば、第5の工程に入り、こ
のモニタ用ウエハMWを処理容器44内から外へ取り出
し、この表面に形成された膜の厚みを測定することによ
って、液体原料10の気化量を評価する(S7)。この
膜厚は前述のように、原料ガス通路26内、シャワーヘ
ッド60内、処理容器44内に付着していたミスト量に
比例するので、例えば膜が全く付着しなければミストが
全く存在しないことを意味するので、液体原料10の気
化量は略100%ということになる また、成膜レート
は一般的に実験的に求められているので、上記測定によ
り膜厚が分かることにより、どの程度のミスト量が内部
に残存していたかを認識することができる。従って、液
体マスフロー制御器28により、全体の液体原料10の
流量も判っているので、これと残存ミスト量との比によ
り気化率も認識することができる。Next, if the monitor wafer MW is left for a predetermined time as described above, a fifth step is started, and the monitor wafer MW is taken out of the processing vessel 44 and formed on this surface. The vaporization amount of the liquid raw material 10 is evaluated by measuring the thickness of the formed film (S7). As described above, this film thickness is proportional to the amount of mist adhering to the inside of the raw material gas passage 26, the inside of the shower head 60, and the inside of the processing container 44. Therefore, if there is no film adhering, no mist is present. Therefore, the vaporization amount of the liquid raw material 10 is about 100%. Further, since the film formation rate is generally determined experimentally, the degree of film formation can be determined by the above measurement. It is possible to recognize whether the mist amount remains inside. Therefore, since the flow rate of the entire liquid raw material 10 is known by the liquid mass flow controller 28, the vaporization rate can also be recognized from the ratio of this to the residual mist amount.
【0023】このように液体原料の気化量、或いは気化
率が判明したならば、製品ウエハへの実際の成膜時に
は、上記気化量や気化率を考慮して、この不足分に見合
った量だけ余分に液体原料を供給することにより、目標
とする膜厚の成膜を施すことが可能となる。また、この
ように原料ガス通路26内等にミストが多量に溜った場
合には、前述したようにこの通路内にN2 ガスをパージ
することにより、ミストを排除することができる。尚、
上記実施例では、Ta(OC2 H5 )5 の金属アルコキ
シドよりなる液体原料を用いて酸化タンタルを成膜する
場合を例にとって説明したが、本発明方法は、これに限
定されず、液体原料を用いて成膜を施す装置には全て適
用することができ、例えば液状TEOS、PoCl3 、
チタン有機材料等を用いて成膜する場合も適用すること
ができる。また、被処理体としては半導体ウエハに限定
されず、ガラス基板、LCD基板等にも適用することが
できる。If the vaporization amount or vaporization rate of the liquid raw material is determined in this way, when the actual film formation on the product wafer is performed, the vaporization amount and the vaporization rate are taken into account and the amount corresponding to the shortage is considered. By supplying an extra liquid material, it is possible to form a film having a target film thickness. When a large amount of mist accumulates in the source gas passage 26 or the like, the mist can be eliminated by purging the N 2 gas into the passage as described above. still,
In the above embodiment, the case where a tantalum oxide film is formed using a liquid source made of a metal alkoxide of Ta (OC 2 H 5 ) 5 has been described as an example. However, the method of the present invention is not limited to this. It can be applied to any apparatus for forming a film by using, for example, liquid TEOS, PoCl 3 ,
The case where a film is formed using a titanium organic material or the like can also be applied. The object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but can be applied to a glass substrate, an LCD substrate, and the like.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜処理
システムの液体原料の気化量評価方法によれば、次のよ
うな優れた作用効果を発揮することができる。成膜処理
システムに、液体原料を気化した成膜ガスを流し、その
後、液体原料の供給を停止して、成膜装置内にモニタ用
被処理体を導入して放置し、この時モニタ用被処理体に
形成される膜の有無、厚さ等によって成膜処理システム
を分解することなく液体原料の気化量の評価を行なうこ
とができる。また、この評価結果を基にして実際の成膜
時に液体原料を供給するようにすれば、精度の高い膜厚
のコントロールを行なうことができる。As described above, according to the method for evaluating the amount of vaporized liquid raw material in the film forming system of the present invention, the following excellent functions and effects can be obtained. A film forming gas obtained by evaporating a liquid material is supplied to the film forming system. Thereafter, the supply of the liquid material is stopped, and the object to be monitored is introduced into the film forming apparatus and allowed to stand. The vaporization amount of the liquid raw material can be evaluated based on the presence / absence, thickness, and the like of the film formed on the processing body without disassembling the film forming system. If the liquid raw material is supplied at the time of actual film formation based on the evaluation result, it is possible to control the film thickness with high accuracy.
【図1】本発明に係る気化量評価方法を実施する成膜処
理システムを示す概略全体構成図である。FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a film formation processing system for performing a vaporization amount evaluation method according to the present invention.
【図2】本発明方法の工程を示すフローチャートであ
る。FIG. 2 is a flowchart showing the steps of the method of the present invention.
2 成膜処理システム 4 成膜装置 6 原料供給系 10 液体原料 12 原料タンク 22 気化器(気化手段) 24 液体原料通路 26 原料ガス通路 28 液体マスフロー制御器 34 保温用ヒータ 44 処理容器 54 載置台 MW モニタ用ウエハ(モニタ用被処理体) 2 Film forming system 4 Film forming apparatus 6 Material supply system 10 Liquid material 12 Material tank 22 Vaporizer (vaporizing means) 24 Liquid material passage 26 Material gas passage 28 Liquid mass flow controller 34 Heating heater 44 Processing container 54 Mounting table MW Monitor wafer (object to be monitored)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA03 AA06 AA09 AA11 BA17 BA42 CA04 CA06 EA01 KA23 KA25 KA39 5F045 AB31 AC07 AF19 DP03 EC09 EE02 EF05 GB13 5F083 JA06 PR21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA03 AA06 AA09 AA11 BA17 BA42 CA04 CA06 EA01 KA23 KA25 KA39 5F045 AB31 AC07 AF19 DP03 EC09 EE02 EF05 GB13 5F083 JA06 PR21
Claims (3)
化手段に供給して蒸気化させることにより成膜ガスを形
成し、この成膜ガスを加熱保温されている原料ガス通路
を介して成膜装置内へ導入して被処理体に対して成膜処
理を施す成膜処理システムの液体材量の気化量評価方法
において、前記成膜ガスを前記成膜装置内へ所定の時間
だけ流す第1の工程と、前記液体原料の供給を停止して
前記気化手段の下流側の原料ガス通路と前記成膜装置内
を真空引きする第2の工程と、前記成膜装置内へモニタ
用被処理体を搬入する第3の工程と、前記搬入されたモ
ニタ用被処理体を所定の時間だけ放置する第4の工程
と、前記モニタ用被処理体に形成された膜に基づいて前
記液体原料の気化量を評価する第5の工程とを有するこ
とを特徴とする成膜処理システムの液体原料の気化量評
価方法。1. A film forming gas is formed by supplying a pressurized liquid raw material to a vaporizing means while controlling the flow rate to vaporize the liquid raw material, and forming the film forming gas through a heated and maintained raw material gas passage. In the method for evaluating a vaporization amount of a liquid material in a film forming system for performing a film forming process on an object to be processed by being introduced into a film forming apparatus, the film forming gas is flowed into the film forming apparatus for a predetermined time. A first step, a second step of stopping the supply of the liquid source and evacuating the source gas passage downstream of the vaporizing means and the inside of the film forming apparatus, and A third step of loading the processing object, a fourth step of leaving the loaded monitoring target object for a predetermined time, and the liquid source based on a film formed on the monitoring target object. A fifth step of evaluating the amount of vaporization of the film. Method for evaluating the amount of vaporization of liquid raw materials in a physical system.
化温度よりも高い温度に維持されていることを特徴とす
る請求項1記載の成膜処理システムの液体原料の気化量
評方法。2. The method according to claim 1, wherein the source gas passage is maintained at a temperature higher than a liquefaction temperature of the liquid source.
ることを特徴とする請求項1又は2記載の成膜処理シス
テムの液体原料の気化量評価方法。3. The method according to claim 1, wherein the liquid raw material is a metal alkoxide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375153A JP2000183050A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Method for evaluating vaporization amount of liquid raw material in film forming processing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375153A JP2000183050A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Method for evaluating vaporization amount of liquid raw material in film forming processing system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183050A true JP2000183050A (en) | 2000-06-30 |
Family
ID=18505062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10375153A Pending JP2000183050A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Method for evaluating vaporization amount of liquid raw material in film forming processing system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000183050A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285415A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Casio Comput Co Ltd | Vaporizer, reactor and power generator |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP10375153A patent/JP2000183050A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285415A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Casio Comput Co Ltd | Vaporizer, reactor and power generator |
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