(57)【要約】【課題】薬剤容器のハウジング内に組み込まれる細長いカウンターボア内に配置される浸漬チューブおよびレベルセンサーチューブを備える薬剤容器が開示される。【解決手段】薬剤容器は、プッシュバックルーチンを実行できるように構成されることができ、これにより、薬剤容器内の液体のレベルは、浸漬チューブが浸漬チューブ内部または浸漬チューブの底部の液体がない点まで下げられる。浸漬チューブに液体がなくなると、真空源に損傷を与える危険性なく、真空源を使用して、薬剤容器内の蒸気をパージすることができる。【選択図】図２
2020183578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上への半導体膜の堆積に使用するための薬剤前駆体を供給するための薬剤容器であって、前記薬剤容器が、
容器ハウジングと、
前記容器ハウジングの底に組み込まれたカウンターボアと、
前記容器ハウジングの上部から実質的に前記カウンターボア内に延在するレベルセンサーチューブであって、前記レベルセンサーチューブは前記容器ハウジング内の薬剤前駆体のレベルを示す複数のレベルセンサーを備える、レベルセンサーチューブと、
前記容器ハウジングの上部から前記カウンターボアの実質的に上部まで延在する浸漬チューブと、
前記浸漬チューブに連結する真空源と、
前記真空源を前記浸漬チューブに連結する真空バルブと、を備え、
前記真空源は、前記薬剤前駆体の蒸気を前記容器ハウジングから移動させるように構成される、薬剤容器。
【請求項２】
前記カウンターボアが、矩形、円形、または楕円形のうちの少なくとも一つの形状である、請求項１に記載の薬剤容器。
【請求項３】
前記複数のレベルセンサーが、前記レベルセンサーチューブ上の異なる位置に配置される、請求項１に記載の薬剤容器。
【請求項４】
気化した薬剤前駆体を反応チャンバーに送るように構成される反応チャンバーバルブをさらに備える、請求項１に記載の薬剤容器。
【請求項５】
ガス源に連結する入口バルブをさらに備える、請求項１に記載の薬剤容器。
【請求項６】
前記レベルセンサーチューブが連結するレベルセンサーポートをさらに備える、請求項１に記載の薬剤容器。
【請求項７】
請求項１に記載の薬剤容器を操作する方法であって、前記方法が、
薬剤前駆体の外部の液体薬剤前駆体源へのプッシュバックを開始することと、
前記薬剤前駆体のレベルを第一のレベルセンサーまで下げることと、
前記薬剤前駆体のレベルを前記浸漬チューブより下に下げることと、
薬剤前駆体の蒸気を真空源にパージすることと、を含む、方法。
【請求項８】
半導体膜を基材上に堆積させるための反応システムであって、前記反応システムが、
請求項１に記載の前記薬剤容器と、
反応チャンバーと、
少なくとも一つの基材を保持するように構成される基材ホルダーと、を備える、反応システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概ね、半導体ウェーハを処理するための装置に関する。より具体的には、本開示は、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、またはエピタキシャル堆積プロセスで半導体ウェーハ上に膜を堆積させるために使用される液体原料から気化された気体前駆体を供給する装置内の容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜堆積システムでは、ガスが半導体ウェーハ上を通過し、それにより、特定の膜を形成するためにガスが別の気体前駆体と反応する場合がある。ガスは、容器内の液体を気化させて生成される。
【０００３】
容器は、必要量の気体前駆体を供給するのに必要な十分な量の液体原料が容器に確実にあるための補充ラインを備えてもよい。容器は、浸漬チューブに取り付けられた入口バルブで塞がれてもよい。容器はまた、気体または液体が容器を出ることができる出口バルブを備えてもよい。このような容器の例は、「Ｒｅａｇｅｎｔ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｖｅｓｓｅｌ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（化学気相堆積のための試薬供給容器）」と題する米国特許第６０７７３５６号明細書（特許文献１）に開示されており、本内容は参照によりここに組み込まれる。容器は、液体レベルセンサーだけでなく浸漬チューブも備えてもよい。
【０００４】
当該技術分野で公知の薬剤容器１００は図１に例示される。薬剤容器１００は、容器ハウジング１１０、レベルセンサーチューブ１２０、複数のレベルセンサー１３０Ａ〜１３０Ｄ、浸漬チューブ１４０、バルブ１５０、およびガスまたは真空源１６０を備える。容器ハウジング１１０内には、ノッチ１７０が形成される。薬剤容器１００は、後に膜堆積プロセスで使用するために気化されて気体になる薬液を貯蔵するために使用されることができる。
【０００５】
複数のレベルセンサー１３０Ａ〜１３０Ｄは、容器ハウジング１１０内の液体が特定のレベルにあることを示すために、レベルセンサーチューブ１２０に沿った特定の位置に配置されてもよい。例えば、レベルセンサー１３０Ａでの読み取り値は、容器ハウジング１１０内の液体が７５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー１３０Ｂでの読み取り値は、容器ハウジング１１０内の液体が６５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー１３０Ｃでの読み取り値は、容器ハウジング１１０内の液体が１５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー１３０Ｄでの読み取り値は、容器ハウジング１１０内の液体が１０％レベルであることを示すことができる。
【０００６】
ノッチ１７０内に、レベルセンサーチューブ１２０は延在することができるが、浸漬チューブ１４０は延在できない。浸漬チューブ１４０はノッチ１７０内に延在しないので、これにより、真空またはガス源１６０が液体を浸漬チューブ１４０を通して押し下げた後に、容器内に大量の液体が生じることができる。
【０００７】
さらに、浸漬チューブと同じラインである補充ラインは（別のラインおよび容器に取り付けられたチューブと共に）、入力ガスおよび真空を使用することにより液体源を移動させるプロセスを受ける場合がある。真空が使用される場合、浸漬チューブ内に液体が存在すると、液体がポンプを通過するため、浸漬チューブの内部と下の両方に液体が確実に存在しないことが望ましい。そしてポンプが損傷すると、作業者の安全上の問題が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６０７７３５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
結果として、容器内の液体が浸漬チューブを通って引き戻されるのを防止する、半導体ウェーハを処理するために利用される容器が望まれる。さらに、液面が浸漬チューブより下にあることを確認する方法も望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、基材上への半導体膜の堆積に使用するための薬剤前駆体を供給するための薬剤容器が開示される。薬剤容器は、容器ハウジングと、容器ハウジングの底に組み込まれたカウンターボアと、容器ハウジングの上部から実質的にカウンターボア内に延在するレベルセンサーチューブであって、レベルセンサーチューブは容器ハウジング内の薬剤前駆体のレベルを示す複数のレベルセンサーを備える、レベルセンサーチューブと、容器ハウジングの上部からカウンターボアの実質的に上部まで延在する浸漬チューブと、浸漬チューブに連結する真空源と、真空源を浸漬チューブに連結する真空バルブと、を備え、真空源は、薬剤前駆体の蒸気を容器ハウジングから移動させるように構成される。
【００１１】
この「発明の概要」は、選択された複数の概念を簡略化した形態で紹介するために提供されている。これらの概念について、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において、更に詳細に説明される。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図していない、または特許請求される主題の範囲を限定するために使用することも意図していない。
【００１２】
本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、ある特定の実施形態の図面を参照して以下に記載され、これは例示することを意図しており、本発明を限定することを意図してはいない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術の薬剤容器の断面図である。
【図２】本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器の斜視図である。
【図３Ａ】本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器の断面図である。
【図３Ｃ】本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器の断面図である。
【図４】本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器の上から見た斜視図である。
【図５】本発明の少なくとも一つの実施形態による方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
当然のことながら、図内の要素は、単純化および明瞭化のために例示されていて、必ずしも実寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちの幾つかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。
【００１５】
ある特定の実施形態および実施例を以下に開示するが、それらは、本発明が具体的に開示する本発明の実施形態および／または用途、ならびにその明白な変更および均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それ故に、開示される本発明の範囲は、以下に説明される特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。
【００１６】
本明細書に示される図は、何らかの特定の材料、構造またはデバイスの実際の図であることを意味せず、本開示の実施形態について記載するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。
【００１７】
本明細書で使用する用語「原子層堆積」（ＡＬＤ）は、堆積サイクル、好ましくは複数の連続堆積サイクルがプロセスチャンバー内で行われる蒸着プロセスを指すことができる。典型的には、各サイクルの間、前駆体は、堆積表面（例えば、基材の表面又は以前に堆積させた下地の表面、例えば、以前のＡＬＤサイクルを用いて堆積させた材料など）に化学吸着し、追加の前駆体と容易に反応しない単分子層又はサブ単分子層を形成する（すなわち、自己制御反応）。その後、必要に応じて、化学吸着した前駆体を堆積表面上で所望の材料に変換するのに使用するために、反応物（例えば、別の前駆体または反応ガス）をその後プロセスチャンバー内に導入することができる。典型的には、この反応物質は前駆体と更に反応することができる。更に、各サイクル中にパージ工程を利用して、化学吸着された前駆体の変換後に、過剰な前駆体をプロセスチャンバーから除去する、ならびに／または過剰の反応物質及び／もしくは反応副生成物をプロセスチャンバーから除去することができる。更に、本明細書で使用される「原子層堆積」という用語は、関連する用語、例えば、「化学蒸着原子層堆積」、「原子層エピタキシー」（ＡＬＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、ガス源ＭＢＥ、又は有機金属ＭＢＥ、並びに前駆体組成物、反応性ガス、及びパージ（例えば、不活性キャリア）ガスの交互パルスで実施される場合の化学ビームエピタキシー等、により示されるプロセスを含むことも意味する。
【００１８】
本明細書で使用する用語「化学気相堆積」（ＣＶＤ）は、基材を一つまたは複数の揮発性前駆体に曝し、その前駆体が基材表面上で反応および／または分解して所望の堆積物を生成する、任意のプロセスを指すことができる。
【００１９】
薬剤容器を使用して、膜を形成するのに使用される場合、後で気化される液体前駆体を保持することができる。図２は、本発明の少なくとも一つの実施形態による薬剤容器２００を例示する。薬剤容器２００は、容器ハウジング２１０、第一のバルブ２２０Ａ、第二のバルブ２２０Ｂ、第三のバルブ２２０Ｃ、およびレベルセンサーチューブポート２３０を備える。
【００２０】
第一のバルブ２２０Ａは、ガス源（図示せず）に連結されてもよい。第二のバルブ２２０Ｂは、真空源または液体源（図示せず）に連結されてもよい。第三のバルブ２２０Ｃは、膜の堆積を行うことができる反応チャンバー（図示せず）に連結されてもよい。第一のバルブ２２０Ａ、第二のバルブ２２０Ｂ、および／または第三のバルブ２２０Ｃのそれぞれは、手動または空気圧バルブを備えてもよい。レベルセンサーチューブポート２３０は、コントローラへ、プロセッサーへ、または発熱体（図示せず）への電気接続を可能にすることができる。
【００２１】
薬剤容器２００は、図３Ａに例示の別の部品を備えることができる。薬剤容器２００はまた、浸漬チューブ２４０、レベルセンサーチューブ２５０、複数のレベルセンサー２６０Ａ〜２６０Ｄ、およびカウンターボア２７０を備えることができる。浸漬チューブ２４０は、第二のバルブ２２０Ｂに取り付けられてもよい。レベルセンサーチューブ２５０は、レベルセンサーチューブポート２３０に連結されてもよい。カウンターボア２７０は、容器ハウジング２１０の底部内に形成されるノッチであることができる。レベルセンサーチューブ２５０は実質的にカウンターボア２７０内に延在することができ、一方、浸漬チューブ２４０はカウンターボア２７０のほぼ上部まで延在することができる。
【００２２】
複数のレベルセンサー２６０Ａ〜２６０Ｄは、容器ハウジング２１０内の液体が特定のレベルにあることを示すために、レベルセンサーチューブ２５０に沿った特定の位置に配置されてもよい。例えば、レベルセンサー２６０Ａでの読み取り値は、容器ハウジング２１０内の液体が７５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー２６０Ｂでの読み取り値は、容器ハウジング２１０内の液体が６５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー２６０Ｃでの読み取り値は、容器ハウジング２１０内の液体が５％レベルであることを示すことができ、レベルセンサー２６０Ｄでの読み取りは、容器ハウジング２１０内の液体が１％レベルであることを示すことができる。
【００２３】
薬剤容器２００は、図３Ｂに例示の状況で作動することができる。カウンターボア２７０は、安全な量の液体前駆体２８０Ａおよび過剰量の液体前駆体２８０Ｂで満たされることができる。過剰量の液体前駆体２８０Ｂは、第二のバルブ２２０Ｂが真空源に連結されることができるので、浸漬チューブ２４０内に吸い込まれる可能性がある。真空源は、過剰量の液体前駆体２８０Ｂによって悪影響を受ける可能性があるポンプに連結されてもよい。
【００２４】
その結果、第一のバルブ２２０Ａおよび第三のバルブ２２０Ｃを作動させるプロセスにより、過剰量の液体前駆体２８０Ｂを除去することができる。液体前駆体２８０Ａの安全な量は、図３Ｃに示すようにレベルセンサーに到達するであろう量として反映されることができる。容器内の液体前駆体のレベルが安全な量２８０Ａになると、液体前駆体が浸漬チューブ２４０を上昇することなく、真空源が第二のバルブ２２０Ｂおよび浸漬チューブ２４０に安全に作動可能に連結されることができる。
【００２５】
図４は、容器ハウジング２１０内のカウンターボア２７０の形状を例示する。カウンターボア２７０は他の形、例えば楕円、円、または矩形の形状であってもよい。当業者は、領域が浸漬チューブ２４０とレベルセンサーチューブ２５０の下の両方の領域を含む限り、任意の形状のカウンターボア２７０を採用することができる。
【００２６】
薬剤容器２００は、異なる方法で操作されてもよい。薬剤容器２００は、プロセス中に補充されてもよく、空にされてもよい。本発明の少なくとも一つの実施形態による、薬剤容器２００を操作するためのプロセス３００が図５に例示される。プロセス３００を操作することは、決して液体が浸漬チューブ２４０を通して引き戻されないだけでなく、メンテナンス中に薬剤容器２００を安全に取り外すことができるように、薬剤容器２００内でパージルーチンを実行させることもできる。
【００２７】
プロセス３００は、結果として、容器ハウジング２１０内の液体前駆体を、離れて位置する液体源に移動させる。プロセス３００は、プッシュバックを開始する工程３１０、液体を第一の低いセンサーに下げる工程３２０、液体を浸漬チューブの底に下げる工程３３０、および蒸気をパージする工程３４０を含むことができる。プッシュバックを開始する工程３１０の間、容器ハウジング２１０内の液体前駆体は、浸漬チューブ２４０を出ることができる。液体を第一の低いセンサーまで下げる工程３２０により、液体前駆体のレベルがレベルセンサー２６０Ｃになることができる。液体を浸漬チューブの底まで下げること３３０により、液体前駆体のレベルがレベルセンサー２６０Ｄになることができる。
【００２８】
この時点で、液体前駆体のレベルは安全な量２８０Ａであることができる。第二のバルブ２２０Ｂを開け、真空を使用して薬剤容器２００内の蒸気を移動させることができる。
【００２９】
示され、かつ説明された特定の実施形態は、本発明およびその最良の形態の例示であり、態様および実施の範囲をいかなるやり方でも、そうでなければ限定することを意図しない。実際、簡潔さのために、従来の製造、関連、調製、およびシステムの他の機能的態様を詳細に説明していない場合がある。さらに、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的連結を表すことを意図する。多くの代替的もしくは追加の機能的関係、もしくは物理的接続が実際のシステムに存在してもよく、および／または幾つかの実施形態では存在しなくてもよい。
【００３０】
本明細書に記載の構成および／または手法は本質的に例示的であり、これらの特定の実施形態または実施例は、数多くの変形が可能であるため、限定的な意味で考えられないことが理解されるべきである。本明細書に記載の特定のルーチンまたは方法は、任意の数の処理方策のうちの一つ以上を表す場合がある。それ故に、例示された様々な動作は、例示された順序で実施されてもよく、他の順序で実施されてもよく、または場合によっては省略されてもよい。
【００３１】
本開示の主題は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作および／または特性の、全ての新規かつ自明でない組合せおよび部分的組合せ、ならびにその任意のおよび全ての均等物を含む。
【図１】
2020183578.tif 000003
【図２】
2020183578.tif 000004
【図３Ａ】
2020183578.tif 000005
【図３Ｂ】
2020183578.tif 000006
【図３Ｃ】
2020183578.tif 000007
【図４】
2020183578.tif 000008
【図５】
2020183578.tif 000009
【外国語明細書】
2020183578000001.pdf