特許 7508428 半導体製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】半導体製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240624BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

H01L21/302 105A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021154479

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2023045872

(43)【公開日】2023-04-03

【審査請求日】2023-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】稲田 充郎

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２１５６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－７６８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２４１９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１原料を貯留し、第１容器出口を有する第１貯留容器と、
反応室と、
前記第１貯留容器の前記第１容器出口から前記反応室に輸送される前記第１原料の流量を調整し、第１入口と、第１出口と、を有する第１流量制御機構と、
前記第１貯留容器の前記第１容器出口と前記第１流量制御機構の前記第１入口を接続し、第１接続部を有する第１配管と、
前記第１流量制御機構の前記第１出口と前記反応室を接続し、第１流路切替弁を有する第２接続部を有する第２配管と、
前記第１接続部において前記第１配管と接続され、前記第２接続部において前記第２配管と接続された第３配管と、
前記第３配管のうちの前記第２接続部に接続された部分に接続された第１吸気口と、前前記第３配管のうちの前記第１接続部に接続された部分に接続された第１排気口と、を有し、前記第２配管から前記第１配管に前記第１原料を輸送する第１ポンプと、
前記第３配管のうちの前記第１接続部と前記第１ポンプとの間の部分のうち前記第１ポンプに接続された部分に接続された第２入口と、前記第３配管のうちの前記第１接続部と前記第１ポンプとの間の前記部分のうち前記第１接続部に接続された部分に接続された第２出口と、を有し、前記第１ポンプから前記第１流量制御機構に供給される前記第１原料の流量を制御する第２流量制御機構と、
を備える半導体製造装置。

【請求項2】

第２原料を貯留し、第２容器出口を有する第２貯留容器と、
前記第２貯留容器の前記第２容器出口から前記反応室に輸送される前記第２原料の流量を調整し、第３入口と、第３出口と、を有する第３流量制御機構と、
前記第２貯留容器の前記第２容器出口と前記第３流量制御機構の前記第３入口を接続し、第３接続部を有する第４配管と、
前記第３流量制御機構の前記第３出口と前記反応室を接続し、第２流路切替弁を有する第４接続部を有する第５配管と、
前記第３接続部において前記第４配管と接続され、前記第４接続部において前記第５配管と接続された第６配管と、
前記第６配管のうちの前記第４接続部に接続された部分に接続された第２吸気口と、前記第６配管のうちの前記第３接続部に接続された部分に接続された第２排気口と、を有し、前記第５配管から前記第４配管に前記第２原料を輸送する第２ポンプと、
前記第６配管のうちの前記第３接続部と前記第２ポンプとの間の部分のうち前記第２ポンプに接続された部分に接続された第４入口と、前記第６配管のうちの前記第３接続部と前記第２ポンプの間との前記部分のうち前記第３接続部に接続された部分に接続された第４出口と、を有し、前記第２ポンプから前記第３流量制御機構に供給される前記第２原料の流量を制御する第４流量制御機構と、
をさらに備える請求項１記載の半導体製造装置。

【請求項3】

前記第３配管のうち前記第１ポンプと前記第２流量制御機構との間の部分に接続可能であり、前記第１原料を前記第３配管の外部に排出する第７配管と、
前記第７配管に接続された第５入口と、第９配管に接続された第５出口と、を有し、前記第７配管に排出される前記第１原料の量を調整する第１調整機構と、
をさらに備える請求項１又は請求項２記載の半導体製造装置。

【請求項4】

前記第６配管のうち前記第２ポンプと前記第４流量制御機構との間の部分に接続可能であり、前記第２原料を前記第６配管の外部に排出する第８配管と、
前記第８配管に接続された第６入口と、第９配管に接続された第６出口と、を有し、前記第８配管に排出される前記第２原料の量を調整する第２調整機構と、
をさらに備える請求項２記載の半導体製造装置。

【請求項5】

前記第３配管のうちの前記第１ポンプと前記第２流量制御機構との間の部分のうち、前記第１ポンプに接続された部分に接続された第３容器入口と、前記第１ポンプと前記第２流量制御機構との間の前記部分のうち、前記第２流量制御機構に接続された部分に接続された第３容器出口と、を有する第３貯留容器と、
をさらに備える請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項6】

前記第６配管のうちの前記第２ポンプと前記第４流量制御機構との間の部分のうち、前記第２ポンプに接続された部分に接続された第４容器入口と、前記第２ポンプと前記第４流量制御機構との間の前記部分のうち、前記第４流量制御機構に接続された部分に接続された第４容器出口と、を有する第４貯留容器と、
をさらに備える請求項２又は請求項４記載の半導体製造装置。

【請求項7】

前記第１原料はフッ素供給エッチングガスであり、
前記第２原料はフッ化炭化水素である、
請求項２、請求項４又は請求項６記載の半導体製造装置。

【請求項8】

前記第１原料は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり、
前記第２原料はオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）である、
請求項２、請求項４、請求項６又は請求項７記載の半導体製造装置。

【請求項9】

前記第１ポンプと前記第２流量制御機構の間の前記第３配管に設けられた第３貯留容器と、
前記第２ポンプと前記第４流量制御機構の間の前記第６配管に設けられた第４貯留容器と、
をさらに備え、
前記第１原料は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり、
前記第２原料はオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）であり、
前記第３貯留容器の内部の体積は前記第４貯留容器の内部の体積より小さい、
請求項２又は請求項４記載の半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、半導体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップ等の半導体装置の製造は、反応室の内部に半導体基板等の基板を搬入し、原料を供給することによって行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２１５６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、原料の使用効率が高い半導体製造装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の半導体製造装置は、第１原料を貯留し、第１容器出口を有する第１貯留容器と、反応室と、第１貯留容器の第１容器出口から反応室に輸送される第１原料の流量を調整し、第１入口と、第１出口と、を有する第１流量制御機構と、第１貯留容器の第１容器出口と第１流量制御機構の第１入口を接続し、第１接続部を有する第１配管と、第１流量制御機構の第１出口と反応室を接続し、第１流路切替弁を有する第２接続部を有する第２配管と、第１接続部において第１配管と接続され、第２接続部において第２配管と接続された第３配管と、第３配管のうちの第２接続部に接続された部分に接続された第１吸気口と、前第３配管のうちの第１接続部に接続された部分に接続された第１排気口と、を有し、第２配管から第１配管に第１原料を輸送する第１ポンプと、第３配管のうちの第１接続部と第１ポンプとの間の部分のうち第１ポンプに接続された部分に接続された第２入口と、第３配管のうちの第１接続部と第１ポンプとの間の部分のうち第１接続部に接続された部分に接続された第２出口と、を有し、第１ポンプから第１流量制御機構に供給される第１原料の流量を制御する第２流量制御機構と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態の半導体製造装置の模式図である。

【図2】実施形態の第２接続部の一態様を示す模式図である。

【図3】実施形態の第４接続部の一態様を示す模式図である。

【図4】実施形態の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造工程の一態様を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。

【0008】

（実施形態）
実施形態の半導体製造装置は、第１原料を貯留し、第１容器出口を有する第１貯留容器と、反応室と、第１貯留容器の第１容器出口から反応室に輸送される第１原料の流量を調整し、第１入口と、第１出口と、を有する第１流量制御機構と、第１貯留容器の第１容器出口と第１流量制御機構の第１入口を接続し、第１接続部を有する第１配管と、第１流量制御機構の第１出口と反応室を接続し、第１流路切替弁を有する第２接続部を有する第２配管と、第１接続部において第１配管と接続され、第２接続部において第２配管と接続された第３配管と、第３配管のうちの第２接続部に接続された部分に接続された第１吸気口と、前第３配管のうちの第１接続部に接続された部分に接続された第１排気口と、を有し、第２配管から第１配管に第１原料を輸送する第１ポンプと、第３配管のうちの第１接続部と第１ポンプとの間の部分のうち第１ポンプに接続された部分に接続された第２入口と、第３配管のうちの第１接続部と第１ポンプとの間の部分のうち第１接続部に接続された部分に接続された第２出口と、を有し、第１ポンプから第１流量制御機構に供給される第１原料の流量を制御する第２流量制御機構と、を備える半導体製造装置である。

【0009】

図１は、実施形態の半導体製造装置１００の模式図である。

【0010】

図１を用いて、実施形態の半導体製造装置１００について説明をする。

【0011】

半導体製造装置１００は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）等の半導体装置の製造に用いられる基板のドライエッチングや、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法による薄膜成長等に用いられる。ただし、半導体製造装置１００の用途は、上記の用途に限定されるものではない。

【0012】

第１貯留容器２は、第１容器出口３ｂを有する。第１貯留容器２は、第１原料を貯留している。第２貯留容器３２は、第２容器出口３３ｂを有する。第２貯留容器３２は、第２原料を貯留している。第５貯留容器８２は、第５容器出口８３ｂを有する。第５貯留容器８２は、第３原料を貯留している。第１原料、第２原料及び第３原料は、それぞれ、例えば気体であってもかまわないし、液体であってもかまわない。

【0013】

第１原料及び第２原料は、例えば、それぞれフッ素供給エッチングガス及びフッ化炭化水素であることが好ましい。第１原料及び第２原料は、例えば、それぞれ六フッ化硫黄（ＳＦ_６）及びオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）であることが好ましい。

【0014】

また、第１原料は、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキスジメチルアミドチタニウム（ＴＤＭＡＴ）又はテトラキスジエチルアミノハフニウム（ＴＤＥＡＨ）であることが好ましい。かかる場合、第２原料は、例えば、水（Ｈ_２Ｏ）ガスであることが好ましい。

【0015】

第３原料は、例えば、半導体装置の製造のためにキャリアガスとして用いられる、アルゴン（Ａｒ）ガスや窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスである。

【0016】

ただし、実施形態の半導体製造装置１００に用いられる第１原料、第２原料及び第３原料は、特に限定されるものではない。

【0017】

反応室４の内部には、例えば、図示しない基板支持部が設けられている。かかる基板支持部の上に、図示しない基板が配置されている。かかる基板の上に、上記の第１原料、第２原料及び第３原料が適宜供給される。これにより、例えば、かかる基板の上に、半導体装置の製造が行われる。

【0018】

また、反応室４に、配管９８が接続されている。配管９８には、例えばバタフライバルブ等の第６流量調整機構９２、ターボ分子ポンプ等の第３ポンプ９４が設けられている。配管９８、第９配管７０及び配管９７は、例えばＴ字管である第８接続部９９により接続されている。配管９７には、ドライポンプ等の第４ポンプ９６が適宜設けられている。そして、配管９８及び配管９７を経由して、半導体装置の製造に用いられなかった余剰の原料等は、反応室４の外部に排出される。

【0019】

第１流量制御機構６は、第１入口７ａと、第１出口７ｂと、を有する。第１流量制御機構６は、第１貯留容器２から反応室４に輸送される第１原料の流量を制御する。第１流量制御機構６は、例えば、マスフローコントローラである。第１配管８は、第１配管８ａと、第１配管８ｂと、を有する。第１配管８ａと第１配管８ｂは、例えば、第１接続部１２により、互いに接続されている。第１配管８ａ及び第１配管８ｂは、第１貯留容器２の第１容器出口３ｂと第１流量制御機構６の第１入口７ａを接続している。第２配管１０は、第２配管１０ａと、第２配管１０ｂと、を有する。第２配管１０ａと第２配管１０ｂは、例えば、第２接続部１４により、互いに接続されている。第２配管１０ａ及び第２配管１０ｂは、第１流量制御機構６の第１出口７ｂと反応室４を接続している。

【0020】

第３配管１６は、第３配管１６ａと、第３配管１６ｂと、を有する。第３配管１６ａと第３配管１６ｂは、互いに接続されている。第３配管１６ｂは、第１接続部１２において、第１配管８ａ及び第１配管８ｂと接続されている。第３配管１６ａは、第２接続部１４において、第２配管１０ａ及び第２配管１０ｂと接続されている。

【0021】

第１接続部１２は、第１配管８ａ、第１配管８ｂ及び第３配管１６ｂに接続されている。第１接続部１２は、例えば、Ｔ字管である。

【0022】

第２接続部１４は、第２配管１０ａ、第２配管１０ｂ及び第３配管１６ａと接続されている。第２接続部１４は、第２配管１０ａを流れる原料を、反応室４又は第３配管１６ａに供給することが可能である。なお、第２接続部１４は、第２配管１０ａを流れる原料を、反応室４と第３配管１６ａの両方に供給することが可能であってもかまわない。第２接続部１４は、例えば、三方弁である。第２接続部１４は、例えば、流路切替弁である。第２接続部１４は、例えば、チェンジバルブである。

【0023】

第１ポンプ１８は、第１吸気口１９ａと、第１排気口１９ｂと、を有する。第１ポンプ１８は、第３配管１６ａに設けられている。例えば、第１ポンプ１８の第１吸気口１９ａは、第２接続部１４の側の、第３配管１６に接続されている。また、例えば、第１ポンプ１８の第１排気口１９ｂは、第２流量制御機構２０の側及び第１接続部１２の側の、第３配管１６に接続されている。言い換えると、第１ポンプ１８の第１吸気口１９ａは、第３配管１６のうちの第２接続部１４に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第１ポンプ１８の第１排気口１９ｂは、第３配管１６のうちの第１接続部１２に接続された部分に接続されている。第１ポンプ１８は、第２配管１０から第１配管８に、第１原料の少なくとも一部を輸送する。

【0024】

第２流量制御機構２０は、第２入口２１ａと、第２出口２１ｂと、を有する。第２流量制御機構２０は、第１接続部１２と第１ポンプ１８の間の第３配管１６に設けられている。第２流量制御機構２０の第２入口２１ａは、第３配管１６の第１ポンプ１８の側に接続されている。第２流量制御機構２０の第２出口２１ｂは、第３配管１６の第１接続部１２の側に接続されている。言い換えると、第２流量制御機構２０の第２入口２１ａは、第３配管１６のうちの第１接続部１２と第１ポンプ１８との間の部分のうち第１ポンプ１８に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第２流量制御機構２０の第２出口２１ｂは、第３配管１６のうちの第１接続部１２と第１ポンプ１８との間の部分のうち第１接続部１２に接続された部分に接続されている。第２流量制御機構２０は、第１ポンプ１８から第１流量制御機構６に供給する第１原料の量を調整する。第２流量制御機構２０としては、特に限定されないが、例えば、バタフライバルブ、ボールバルブ、ニードルバルブ、マスフローコントローラ、流量制御バルブ、又は絞り弁等を好ましく使用できる。

【0025】

第７配管６２は、第３配管１６に接続可能である。言い換えると、第７配管６２は、第３配管１６のうち第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０との間の部分に接続可能である。第７配管６２は、第１原料を、例えば第４ポンプ９６により、第３配管１６の外部に排出する。なお、図１においては、第７配管６２は、第７配管６２に接続された第７接続部８０、及び第７接続部８０を介して接続された第９配管７０を経由して、第３ポンプ９４と第４ポンプ９６の間の第８接続部９９に接続されている。そして、第３配管１６の外部に排出された第１原料は、第４ポンプ９６を用いて排出されている。しかし、例えば、第７配管６２は、第３ポンプ９４及び第４ポンプ９６とは異なる、図示しない他のポンプに接続されていてもかまわない。そして、第３配管１６の外部に排出された第１原料は、かかる図示しない他のポンプを用いて排出されていてもかまわない。また、第７配管６２、第３配管１６ａ及び第３配管１６ｂの接続は、例えばＴ字管である第５接続部７６等により行われていてもかまわないし、他の方法により行われていてもかまわない。

【0026】

第１調整機構６４は、第５入口６５ａと、第５出口６５ｂと、を有する。第１調整機構６４は、第７配管６２に設けられている。第１調整機構６４の第５入口６５ａは、第７配管６２に接続されている。第１調整機構６４の第５出口６５ｂは、第７接続部８０を介して、第９配管７０に接続されている。第７配管６２、第８配管６６及び第９配管７０の接続は、例えばＴ字管である第７接続部８０により行われていてもかまわないし、他の方法により行われていてもかまわない。第１調整機構６４は、第７配管６２に排出される第１原料の量を調整する。第１調整機構６４としては、特に限定されないが、例えば、バタフライバルブ、ボールバルブ、ニードルバルブ、マスフローコントローラ、流量制御バルブ、又は絞り弁等を好ましく使用できる。また、第１調整機構６４は、第３配管１６内の圧力が高くなりすぎたときに開いて、第５入口６５ａから第５出口６５ｂに第１原料を流す、逆止弁であってもかまわない。

【0027】

例えば、第２流量制御機構２０の２次側（第２出口２１ｂの側、又は第１接続部１２の側）の圧力は、第１原料の供給側（第１配管８内部）と同程度の圧力になるように制御する。また、例えば、第１調整機構６４の１次側（第５入口６５ａの側、又は第３配管１６の側）の圧力は、第２流量制御機構２０の１次側（第２入口２１ａの側、又は第２圧力計２４の側）の圧力より高くなるように制御する。これにより、第１調整機構６４の１次側の圧力と第２流量制御機構２０の１次側の圧力の差分に比例する量の、第１原料を、第３配管１６ａの内部、第３配管１６ｂの内部及び第３貯留容器７２の内部に貯留することが可能である。

【0028】

第３貯留容器７２は、第３容器入口７３ａと、第３容器出口７３ｂと、を有する。第３貯留容器７２は、第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０の間の第３配管１６に設けられている。第３貯留容器７２の第３容器入口７３ａは、第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０の間の第３配管１６の、第１ポンプ１８に接続された第３配管１６に接続されている。第３貯留容器７２の第３容器出口７３ｂは、第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０の間の第３配管１６の、第２流量制御機構２０に接続された第３配管１６に接続されている。言い換えると、第３貯留容器７２の第３容器入口７３ａは、第３配管１６のうちの第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０との間の部分のうち、第１ポンプ１８に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第３貯留容器７２の第３容器出口７３ｂは、第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０との間の部分のうち、第２流量制御機構２０に接続された部分に接続されている。第３貯留容器７２は、第３配管１６内の第１原料を貯留する。第３貯留容器７２は、ボンベ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｇａｓ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）のような、内部に高い圧力を加えることが可能な容器でなくてもかまわない。例えば、第３貯留容器７２は、第３配管１６の配管径を大きくして、より多くの第１原料を貯留可能としたものであってもかまわない。また、第３貯留容器７２は、設けられていなくてもかまわない。

【0029】

第１圧力計２２は、第１接続部１２と第２流量制御機構２０の間の第３配管１６に設けられている。第２圧力計２４は、第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０又は第３貯留容器７２の間の第３配管１６に設けられている。

【0030】

第３流量制御機構３６は、第３入口３７ａと、第３出口３７ｂと、を有する。第３流量制御機構３６は、第２貯留容器３２から反応室４に輸送される第２原料の流量を制御する。第３流量制御機構３６は、例えば、マスフローコントローラである。第４配管３８は、第４配管３８ａと、第４配管３８ｂと、を有する。第４配管３８ａと第４配管３８ｂは、例えば、第３接続部４２により、互いに接続されている。第４配管３８ａ及び第４配管３８ｂは、第２貯留容器３２の第２容器出口３３ｂと第３流量制御機構３６の第３入口３７ａを接続している。第５配管４０は、第５配管４０ａと、第５配管４０ｂと、を有する。第５配管４０ａと第５配管４０ｂは、例えば、第４接続部４４により、互いに接続されている。第５配管４０ａ及び第５配管４０ｂは、第３流量制御機構３６の第３出口３７ｂと反応室４を接続している。

【0031】

第６配管４６は、第６配管４６ａと、第６配管４６ｂと、を有する。第６配管４６ａと第６配管４６ｂは、互いに接続されている。第６配管４６ｂは、第３接続部４２において、第４配管３８ａ及び第４配管３８ｂと接続されている。第６配管４６ａは、第４接続部４４において、第５配管４０ａ及び第５配管４０ｂと接続されている。

【0032】

第３接続部４２は、第４配管３８ａ、第４配管３８ｂ及び第６配管４６ｂに接続されている。第３接続部４２は、例えば、Ｔ字管である。

【0033】

第４接続部４４は、第５配管４０ａ、第５配管４０ｂ及び第６配管４６ａと接続されている。第４接続部４４は、第５配管４０ａを流れる原料を、反応室４又は第６配管４６ａに供給することが可能である。なお、第４接続部４４は、第５配管４０ａを流れる原料を、反応室４と第６配管４６ａの両方に供給することが可能であってもかまわない。第４接続部４４は、例えば、三方弁である。第４接続部４４は、例えば、流路切替弁である。第４接続部４４は、例えば、チェンジバルブである。

【0034】

第２ポンプ４８は、第２吸気口４９ａと、第２排気口４９ｂと、を有する。第２ポンプ４８は、第６配管４６に設けられている。例えば、第２ポンプ４８の第２吸気口４９ａは、第４接続部４４の側の、第６配管４６に接続されている。また、例えば、第２ポンプ４８の第２排気口４９ｂは、第４流量制御機構５０の側及び第３接続部４２の側の、第６配管４６に接続されている。言い換えると、第２ポンプ４８の第２吸気口４９ａは、第６配管４６のうちの第４接続部４４に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第２ポンプ４８の第２排気口４９ｂは、第６配管４６のうちの第３接続部４２に接続された部分に接続されている。第２ポンプ４８は、第５配管４０から第４配管３８に、第２原料の少なくとも一部を輸送する。

【0035】

第４流量制御機構５０は、第４入口５１ａと、第４出口５１ｂと、を有する。第４流量制御機構５０は、第３接続部４２と第２ポンプ４８の間の第６配管４６に設けられている。第４流量制御機構５０の第４入口５１ａは、第６配管４６の第２ポンプ４８の側に接続されている。第４流量制御機構５０の第４出口５１ｂは、第６配管４６の第３接続部４２の側に接続されている。言い換えると、第４流量制御機構５０の第４入口５１ａは、第６配管４６のうちの第３接続部４２と第２ポンプ４８との間の部分のうち第２ポンプ４８に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第４流量制御機構５０の第４出口５１ｂは、第６配管４６のうちの第３接続部４２と第２ポンプ４８との間の部分のうち第３接続部４２に接続された部分に接続されている。第４流量制御機構５０は、第２ポンプ４８から第３流量制御機構３６に供給する第２原料の量を調整する。第４流量制御機構５０としては、特に限定されないが、例えば、バタフライバルブ、ボールバルブ、ニードルバルブ、マスフローコントローラ、流量制御バルブ、又は絞り弁等を好ましく使用できる。

【0036】

第８配管６６は、第６配管４６に接続可能である。言い換えると、第８配管６６は、第６配管４６のうち第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０との間の部分に接続可能である。第８配管６６は、第２原料を、例えば第４ポンプ９６により、第６配管４６から半導体製造装置１００外に排出する。なお、図１においては、第８配管６６は、第８配管６６に接続された第７接続部８０、及び第７接続部８０を介して接続された第９配管７０を経由して、第３ポンプ９４と第４ポンプ９６の間の第８接続部９９に接続されている。そして、第６配管４６の外部に排出された第２原料は、第４ポンプ９６を用いて排出されている。しかし、例えば、第８配管６６は、第３ポンプ９４及び第４ポンプ９６とは異なる、図示しないポンプに接続されていてもかまわない。そして、第６配管４６の外部に排出された第２原料は、かかる図示しないポンプを用いて排出されていてもかまわない。また、第８配管６６、第６配管４６ａ及び第６配管４６ｂの接続は、例えばＴ字管である第６接続部７８により行われていてもかまわないし、他の方法により行われていてもかまわない。

【0037】

第２調整機構６８は、第６入口６９ａと、第６出口６９ｂと、を有する。第２調整機構６８は、第８配管６６に設けられている。第２調整機構６８の第６入口６９ａは、第８配管６６に接続されている。第２調整機構６８の第６出口６９ｂは、第７接続部８０を介して、第９配管７０に接続されている。第２調整機構６８は、第８配管６６に排出される第２原料の量を調整する。第２調整機構６８としては、特に限定されないが、例えば、バタフライバルブ、ボールバルブ、ニードルバルブ、マスフローコントローラ、流量制御バルブ、又は絞り弁等を好ましく使用できる。また、第２調整機構６８は、第６配管４６内の圧力が高くなりすぎたときに開いて、第６入口６９ａから第６出口６９ｂに第２原料を流す、逆止弁であってもかまわない。

【0038】

例えば、第４流量制御機構５０の２次側（第４出口５１ｂの側、又は第３接続部４２の側）の圧力は、第２原料の供給側（第４配管３８内部）と同程度の圧力になるように制御する。また、例えば、第２調整機構６８の１次側（第６入口６９ａの側、又は第６配管４６の側）の圧力は、第４流量制御機構５０の１次側（第４入口５１ａの側、又は第４圧力計５４の側）の圧力より高くなるように制御する。これにより、第２調整機構６８の１次側の圧力と第４流量制御機構５０の１次側の圧力の差分に比例する量の、第２原料を、第６配管４６ａの内部、第６配管４６ｂの内部及び第４貯留容器７４の内部に貯留することが可能である。

【0039】

第４貯留容器７４は、第４容器入口７５ａと、第４容器出口７５ｂと、を有する。第４貯留容器７４は、第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０の間の第６配管４６に設けられている。第４貯留容器７４の第４容器入口７５ａは、第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０の間の第６配管４６の、第２ポンプ４８に接続された第６配管４６に接続されている。第４貯留容器７４の第４容器出口７５ｂは、第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０の間の第６配管４６の、第４流量制御機構５０に接続された第６配管４６に接続されている。言い換えると、第４貯留容器７４の第４容器入口７５ａは、第６配管４６のうちの第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０との間の部分のうち、第２ポンプ４８に接続された部分に接続されている。また、言い換えると、第４貯留容器７４の第４容器出口７５ｂは、第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０との間の部分のうち、第４流量制御機構５０に接続された部分に接続されている。第４貯留容器７４は、第６配管４６内の第１原料を貯留する。第４貯留容器７４は、ボンベ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｇａｓ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）のような、内部に高い圧力を加えることが可能な容器でなくてもかまわない。例えば、第４貯留容器７４は、第６配管４６の配管径を大きくして、より多くの第２原料を貯留可能としたものであってもかまわない。また、第４貯留容器７４は、設けられていなくてもかまわない。

【0040】

第３圧力計５２は、第３接続部４２と第４流量制御機構５０の間の第６配管４６に設けられている。第４圧力計５４は、第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０又は第４貯留容器７４の間の第６配管４６に設けられている。

【0041】

第５流量制御機構８６は、入口８７ａと、出口８７ｂと、を有する。第５流量制御機構８６は、第５貯留容器８２から反応室４に輸送される第３原料の流量を制御する。第５流量制御機構８６は、例えば、マスフローコントローラである。第１０配管８８は、第５貯留容器８２の第５容器出口８３ｂと第５流量制御機構８６の入口８７ａを接続している。第１１配管９０は、第５流量制御機構８６の出口８７ｂと反応室４を接続している。

【0042】

なお、第５貯留容器８２、第５流量制御機構８６、第１０配管８８及び第１１配管９０は、設けられていなくてもかまわない。

【0043】

第３貯留容器７２の内部の体積は、第４貯留容器７４の体積より小さいことが好ましい。

【0044】

図２は、実施形態の第２接続部１４の一態様を示す模式図である。第２接続部１４は、第１流路切替弁１５を有する。ここで、第１流路切替弁１５は、バルブ１５ａ、バルブ１５ｂ及び接続部１５ｃを有している。第２配管１０ａ、第２配管１０ｂ及び第３配管１６ａは、接続部１５ｃにおいてＴ字管で接続されている。第２配管１０ａには、バルブ１５ｂが設けられている。また、第３配管１６ａには、バルブ１５ａが設けられている。なお、第２接続部１４及び第１流路切替弁１５の態様は、図２に示したものに限定されない。

【0045】

図３は、実施形態の第４接続部４４の一態様を示す模式図である。第４接続部４４は、第２流路切替弁４５を有する。ここで、第２流路切替弁４５は、バルブ４５ａ、バルブ４５ｂ及び接続部４５ｃを有している。第５配管４０ａ、第５配管４０ｂ及び第６配管４６ａは、接続部４５ｃにおいてＴ字管で接続されている。第５配管４０ａには、バルブ４５ｂが設けられている。また、第６配管４６ａには、バルブ４５ａが設けられている。なお、第４接続部４４及び第２流路切替弁４５の態様は、図３に示したものに限定されない。

【0046】

次に、実施形態の半導体製造装置１００を用いた半導体装置の製造方法について記載する。

【0047】

第１貯留容器２内の第１原料を、第１配管８、第１接続部１２、第１流量制御機構６、第２配管１０及び第２接続部１４を経由して、反応室４の内部に供給する。ここで、第２接続部１４は、例えば、第１原料が第３配管１６ａに流れないように設定する。また、第２流量制御機構２０は、例えば、何の原料も流れないように閉じておく。また、第５貯留容器８２内の第３原料を、第１０配管８８、第５流量制御機構８６及び第１１配管９０を経由して、反応室４の内部に供給する。余剰の第１原料及び余剰の第３原料は、第６流量調整機構９２、第３ポンプ９４及び第４ポンプ９６を経由して、反応室４の外部に排出する。

【0048】

次に、第２接続部１４を、例えば、第１原料が第３配管１６ａに送られ、反応室４に送られないように、設定する。第３配管１６ａに送られた第１原料は、第３配管１６ａの内部、第３配管１６ｂの内部及び第３貯留容器７２の内部に貯留される。第３貯留容器７２が設けられていない場合には、第３配管１６ｂに送られた第１原料は、第３配管１６ａの内部及び第３配管１６ｂの内部に貯留される。ここで、第２圧力計２４を用いて第３配管１６ｂ内の圧力や第３貯留容器７２内の圧力を測定し、第３配管１６ｂの内部や第３貯留容器７２の内部に貯留された第１原料の量を見積もることは好ましい。また、第３配管１６ｂの内部又は第３貯留容器７２の内部に多くの第１原料が貯留され、第３配管１６ｂの内部又は第３貯留容器７２の内部の圧力が高くなりすぎた場合には、第１調整機構６４を用いて、第３配管１６ｂの内部又は第３貯留容器７２の内部に貯留された第１原料の一部を排出しても良い。

【0049】

また、第２貯留容器３２内の第２原料を、第４配管３８、第３接続部４２、第３流量制御機構３６、第５配管４０及び第４接続部４４を経由して、反応室４の内部に供給する。ここで、第４接続部４４は、例えば、第２原料が第６配管４６ａに送られないように設定する。また、第４流量制御機構５０は、例えば、何の原料も流れないように閉じておく。余剰の第２原料及び余剰の第３原料は、第６流量調整機構９２、第３ポンプ９４及び第４ポンプ９６を経由して、反応室４の外部に排出する。

【0050】

次に、第４接続部４４を、例えば、第２原料が第６配管４６ａに送られ、反応室４に送られないように、設定する。第６配管４６ａに送られた第２原料は、第６配管４６ａの内部、第６配管４６ｂの内部及び第４貯留容器７４の内部に貯留される。第４貯留容器７４が設けられていない場合には、第６配管４６ｂに送られた第２原料は、第６配管４６ａの内部及び第６配管４６ｂの内部に貯留される。ここで、第４圧力計５４を用いて第６配管４６ｂ内の圧力や第４貯留容器７４内の圧力を測定し、第６配管４６ｂ内や第４貯留容器７４内に貯留された第２原料の量を見積もることは好ましい。また、第６配管４６ｂの内部又は第４貯留容器７４の内部に多くの第２原料が貯留され、第６配管４６ｂの内部又は第４貯留容器７４の内部の圧力が高くなりすぎた場合には、第２調整機構６８を用いて、第６配管４６ｂの内部又は第４貯留容器７４の内部に貯留された第２原料の一部を排出しても良い。

【0051】

また、第１貯留容器２内の第１原料を、第１配管８、第１接続部１２、第１流量制御機構６、第２配管１０及び第２接続部１４を経由して、反応室４の内部に供給する。ここで、さらに、第３配管１６ａ、第３配管１６ｂ又は第３貯留容器７２の内部に貯留された第１原料を、第２流量制御機構２０、第１接続部１２、第１流量制御機構６、第２配管１０及び第２接続部１４を経由して、反応室４の内部に供給する。例えば、第２流量制御機構２０がバタフライバルブ等である場合には、かかるバタフライバルブ等の開度を適切に制御して、第１流量制御機構６を経由して反応室４に適切な量の第１原料が送られるようにする。ここで、例えば、第１圧力計２２により測定した、第２流量制御機構２０と第１接続部１２の間の第３配管１６ｂの圧力を用いて、かかるバタフライバルブ等の開度を調整することは好ましい。なお、第２接続部１４は、例えば、第１原料が第３配管１６ａに送られないように設定する。

【0052】

次に、第２接続部１４を、例えば、第１原料が第３配管１６ａに送られ、反応室４に送られないように、設定する。また、第２貯留容器３２内の第２原料を、第４配管３８、第３接続部４２、第３流量制御機構３６、第５配管４０及び第４接続部４４を経由して、反応室４の内部に供給する。ここで、さらに、第６配管４６ａ、第６配管４６ｂ又は第４貯留容器７４の内部に貯留された第２原料を、第４流量制御機構５０、第３接続部４２、第３流量制御機構３６、第５配管４０及び第４接続部４４を経由して、反応室４の内部に供給する。例えば、第４流量制御機構５０がバタフライバルブ等である場合には、かかるバタフライバルブ等の開度を適切に制御して、第３流量制御機構３６を経由して反応室４に適切な量の第２原料が送られるようにする。ここで、例えば、第３圧力計５２により測定した、第４流量制御機構５０と第３接続部４２の間の第６配管４６ｂの圧力を用いて、かかるバタフライバルブ等の開度を調整することは好ましい。なお、第４接続部４４は、例えば、第２原料が第６配管４６ａに送られないように設定する。

【0053】

以上の動作を繰り返し行い、半導体装置を製造する。

【0054】

図４は、実施形態の半導体製造装置１００を用いた半導体装置の製造工程の一態様を示す模式断面図である。第１原料として、フッ素供給エッチングガスである六フッ化硫黄（ＳＦ_６）を用いている。第２原料として、フッ化炭化水素であるオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）を用いている。

【0055】

反応室４内に配置された、シリコン（Ｓｉ）基板等である半導体基板２０２の上に、幅Ｌの開口部２０４を有するマスク２１０が設けられている。開口部２０４の下に、間隙２１２ａが形成されている。間隙２１２ａの側面には、スキャロップ２０６ａが形成されている。ここで、反応室４内に、第２原料であるオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）を供給する。そして、間隙２１２ａの側面及び底面に、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）から形成されたＣＦ_４（四フッ化炭素）系ラジカルを用いて、保護膜２０８ａを形成する（図４（ａ））。

【0056】

次に、反応室４内に、第１原料である六フッ化硫黄（ＳＦ_６）を供給する。そして、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）から形成されたＦ系イオンを用いて、異方性エッチングにより、間隙２１２ａの底面に形成された保護膜２０８ａの一部を除去する（図４（ｂ））。

【0057】

次に、間隙２１２ａの底面の下に、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ_６）から形成されたＦ（フッ素）系ラジカルを用いた等方性エッチングにより、間隙２１２ｂを形成する。間隙２１２ｂの側面には、スキャロップ２０６ｂが形成される。次に、間隙２１２ｂの側面及び底面に、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）から形成されたＣＦ_４（四フッ化炭素）系ラジカルを用いて、例えばフッ化炭素を含む保護膜２０８ｂを形成する（図４（ｃ））。

【0058】

以上の工程を繰り返し行うことにより、半導体基板２０２のダイシングを行うことが可能である。

【0059】

また、第１原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキスジメチルアミドチタニウム（ＴＤＭＡＴ）又はテトラキスジエチルアミノハフニウム（ＴＤＥＡＨ）を用い、第２原料として水（Ｈ_２Ｏ）ガスを用いた場合、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜又は酸化ハフニウム膜を形成することが可能である。

【0060】

次に、実施形態の半導体装置の作用効果を記載する。

【0061】

複数の原料の供給を切り替えながら、反応室内に原料を供給して半導体装置を製造する場合を考える。かかる場合、マスフローコントローラ等の流量制御機構を用いて、供給される原料の流量を一定に制御しようとすると、原料の供給の切り替えの際に、切り替えの遅延の発生や流量の不安定さの発生のために、製造される半導体装置に不良が発生しやすくなるという問題があった。

【0062】

かかる問題を回避するために、流量制御機構を用いて反応室への原料供給量を一定に制御しつつ、反応室内に原料を供給する配管と原料を排出する配管を三方弁等により切り替えることが考えられる。しかし、排出される原料が多くなり、原料の使用効率が低下するという問題があった。

【0063】

そこで実施形態の半導体装置は、第１接続部１２において第１配管８と接続され、第２接続部１４において第２配管１０と接続された第３配管１６と、第２接続部１４の側の第３配管１６に接続された第１吸気口１９ａと、第１接続部１２の側の第３配管１６に接続された第１排気口１９ｂと、を有し、第２配管１０から第１配管８に第１原料を輸送する第１ポンプ１８と、第１接続部１２と第１ポンプ１８の間の第１ポンプの側の、第３配管１６に接続された第２入口２１ａと、第１接続部１２と第１ポンプ１８の間の第１接続部１２の側の、第３配管１６に接続された第２出口２１ｂと、を有し、第１ポンプ１８から第１流量制御機構６に供給される第１原料の流量を制御する第２流量制御機構２０を備える。これにより、第２接続部１４から排出される予定であった第１原料を、再び反応室４に供給することが可能となる。そのため、原料の使用効率が高い半導体製造装置の提供が可能となる。

【0064】

同様に、第３接続部４２において第４配管３８と接続され、第４接続部４４において第５配管４０と接続された第６配管４６と、第４接続部４４の側の第６配管４６に接続された第２吸気口４９ａと、第３接続部４２の側の第６配管４６に接続された第２排気口４９ｂと、を有し、第５配管４０から第４配管３８に第２原料を輸送する第２ポンプ４８と、第３接続部４２と第２ポンプ４８の間の第２ポンプ４８の側の、第６配管４６に接続された第４入口５１ａと、第３接続部４２と第２ポンプ４８の間の第３接続部４２の側の、第６配管４６に接続された第４出口５１ｂと、を有し、第２ポンプ４８から第３流量制御機構３６に供給される第２原料の流量を制御する第４流量制御機構５０を備えることにより、第４接続部４４から排出される予定であった第２原料を、再び反応室４に供給することが可能となる。そのため、原料の使用効率が高い半導体製造装置の提供が可能となる。

【0065】

第１ポンプ１８と第２流量制御機構２０の間の第３配管１６に接続可能であり、第１原料を第３配管１６の外部に排出する第７配管６２と、第７配管６２に接続された第５入口６５ａと、第５出口６５ｂと、を有し、第７配管６２に排出される第１原料の量を調整する第１調整機構６４と、をさらに備えることにより、第３配管１６の内部の圧力が高くなりすぎた場合に、第３配管１６から第１原料を排出することが出来る。このため、半導体製造装置の故障を抑制することが可能である。

【0066】

第２ポンプ４８と第４流量制御機構５０の間の第６配管４６に接続可能であり、第２原料を第６配管４６の外部に排出する第８配管６６と、第８配管６６に接続された第６入口６９ａと、第６出口６９ｂと、を有し、第８配管６６に排出される第２原料の量を調整する第２調整機構６８と、をさらに備えることにより、第６配管４６の内部の圧力が高くなりすぎた場合に、第６配管４６から第２原料を排出することが出来る。このため、半導体製造装置の故障を抑制することが可能である。

【0067】

第３貯留容器７２をさらに備えることにより、より多くの第１原料を第２接続部１４から第１接続部１２を経由して再び反応室４に供給することが出来る。そのため、さらに原料の使用効率が高い半導体製造装置の提供が可能となる。

【0068】

第４貯留容器７４をさらに備えることにより、より多くの第２原料を第４接続部４４から第３接続部４２を経由して再び反応室４に供給することが出来る。そのため、さらに原料の使用効率が高い半導体製造装置の提供が可能となる。

【0069】

第１原料がフッ素供給エッチングガスであり、第２原料がフッ化炭化水素である場合、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板のダイシングに適している。特に第１原料が六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であり、第２原料がオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）であることが好ましい。また。この場合、使用される六フッ化硫黄（ＳＦ_６）の体積は、使用されるオクタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）の体積よりも小さくなる。そのため、第３貯留容器７２の内部の体積は、第４貯留容器７４の体積より小さいことが好ましい。

【0070】

実施形態の半導体製造装置によれば、原料の使用効率が高い半導体製造装置の提供が可能となる。

【0071】

本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

２ ：第１貯留容器
３ｂ ：第１容器出口
４ ：反応室
６ ：第１流量制御機構
７ａ ：第１入口
７ｂ ：第１出口
８ ：第１配管
１０ ：第２配管
１２ ：第１接続部
１４ ：第２接続部
１５ ：第１流路切替弁
１６ ：第３配管
１８ ：第１ポンプ
１９ａ ：第１吸気口
１９ｂ ：第１排気口
２０ ：第２流量制御機構
２１ａ ：第２入口
２１ｂ ：第２出口
３２ ：第２貯留容器
３３ａ ：第２容器入口
３３ｂ ：第２容器出口
３６ ：第３流量制御機構
３７ａ ：第３入口
３７ｂ ：第３出口
３８ ：第４配管
４０ ：第５配管
４２ ：第３接続部
４４ ：第４接続部
４５ ：第２流路切替弁
４６ ：第６配管
４８ ：第２ポンプ
４９ａ ：第２吸気口
４９ｂ ：第２排気口
５０ ：第４流量制御機構
５１ａ ：第４入口
５１ｂ ：第４出口
６２ ：第７配管
６４ ：第１調整機構
６５ａ ：第５入口
６５ｂ ：第５出口
６６ ：第８配管
６８ ：第２調整機構
６９ａ ：第６入口
６９ｂ ：第６出口
７０ ：第９配管
７２ ：第３貯留容器
７３ａ ：第３容器入口
７３ｂ ：第３容器出口
７４ ：第４貯留容器
７４ａ ：第４容器入口
７４ｂ ：第４容器出口
１００ ：半導体製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】