(57)【要約】  本発明は、複数の容器と複数のキャリア・ガス又は不活性ガス送給／蒸気相又は液相試薬送出マニホルドを有する、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置に関し、この装置は、半導体材料及びデバイスの製造において材料を蒸着するために、前駆体などの蒸気相又は液相試薬を継続的に分配するために使用することができる。
2011513950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の容器であって、各容器が、充填レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充填レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分が、キャリア・ガス送給入口開口を有し、前記キャリア・ガス送給入口開口を介してキャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、前記蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である、複数の容器と、
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドであって、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、前記上壁部材から上方及び外方に、前記キャリア・ガス送給入口開口から延在し、前記キャリア・ガス送給ラインは、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、前記上壁部材から上方及び外方に、前記蒸気相試薬出口開口から延在し、前記蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む、複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドと、
前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置と
を備える、一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項２】
複数の容器であって、各容器が、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び前記充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、前記上壁部材の一部分が、バブラ・チューブを備えるキャリア・ガス送給入口開口を有し、前記バブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、前記バブラ・チューブを介して、前記キャリア・ガスを前記ソース化学物質中に気泡として通過させることが可能となり、それにより、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が、前記キャリア・ガス中に引き込まれて、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積への蒸気相試薬流が生成され、前記バブラ・チューブは、前記上壁部材に隣接する入口端部及び前記下壁部材に隣接する出口端部を有し、前記上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、前記蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる、複数の容器と、
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドであって、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、前記上壁部材から上方及び外方に、前記キャリア・ガス送給入口開口から延在し、前記キャリア・ガス送給ラインは、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、前記蒸気相試薬排出ラインは、中を通る前記蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む、複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドと、
前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置と
を備える、一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項３】
複数の供給ガス・マニホルドをさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、前記供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む、請求項１及び２に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項４】
化学気相蒸着チャンバ及び原子層蒸着チャンバから選択される蒸着チャンバと、
前記蒸着チャンバに前記一体型蒸気相試薬分配装置を連結する、前記蒸気相試薬排出ラインと、
前記蒸着チャンバ内に収容され、前記蒸気相試薬排出ラインに対して受容関係において配置される、任意の加熱可能なサセプタと、
前記蒸着チャンバに連結される流出物排出ラインと
をさらに備え、蒸気相試薬は、前記蒸気相試薬排出ラインを通り前記蒸着チャンバ内に進み、任意には前記加熱サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、前記流出物排出ラインを介して排出される、請求項３に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記供給ガス・マニホルドがそれぞれ、互いに独立的に作動可能となり、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドがそれぞれ、互いに独立的に作動可能となり、前記容器がそれぞれ、互いに独立的に作動可能となるように、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれ、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、前記容器のそれぞれ、及び前記蒸着チャンバとの通信を導くためのアルゴリズムを有する、請求項４に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項６】
（ｉ）前記制御装置は、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれ、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、及び前記容器のそれぞれから、デジタル入力及びアナログ入力を受領し、動作を実施するために前記デジタル入力及び前記アナログ入力を使用し、（ｉｉ）前記制御装置は、前記蒸着チャンバからコマンド入力を受領し、動作を実施するために前記コマンド入力を使用し、前記動作は、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、前記容器のそれぞれ、及び前記供給ガス・マニホルドのそれぞれにおける別個の温度区域における温度を制御することと、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記供給ガス・マニホルドのそれぞれの中のバルブを制御することと、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、前記容器のそれぞれ、及び前記供給ガス・マニホルドのそれぞれにおけるフィードバックについて、熱電対及びバルブ位置インジケータを監視することと、前記蒸着チャンバから、前記アクティブなキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記アクティブな供給ガス・マニホルドのそれぞれに、電気的及び空気圧的バルブ作動信号を中継することと、キャビネットの緊急ガス遮断（ＥＧＯ）、温度警告、温度警報、バルブ位置情報、レベル・センサ情報、及び他の警報を伴い、前記蒸着チャンバに通信することとを含む、請求項４に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項７】
前記制御装置は、プログラマブル論理制御装置を備え、前記制御装置は、コンピュータに前記デジタル入力及び前記アナログ入力と前記コマンド入力とを中継し、ユーザが前記動作を監視することが可能となる、請求項６に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項８】
（ａ）請求項１に記載の一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップと、
（ｂ）１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップと、
（ｃ）蒸気相試薬を生成するために前記ソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度にまで１つ又は複数の前記容器内の前記ソース化学物質を加熱するステップと、
（ｄ）前記キャリア・ガス送給ラインを介して前記容器の１つ又は複数の中にキャリア・ガスを送給するステップと、
（ｅ）前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器のいかなる他のものからも独立的に、前記容器の中の１つから前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップと、
（ｆ）前記蒸着チャンバ中に前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップと
を含む、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法。
【請求項９】
（ａ）請求項２に記載の一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップと、
（ｂ）１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップと、
（ｃ）蒸気相試薬を生成するために前記ソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度にまで１つ又は複数の前記容器内の前記ソース化学物質を加熱するステップと、
（ｄ）前記キャリア・ガス送給ライン及び前記バブラ・チューブを介して１つ又は複数の前記容器の中にキャリア・ガスを送給するステップと、
（ｅ）前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器のいかなる他のものからも独立的に、前記容器の中の１つから前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップと、
（ｆ）前記蒸着チャンバ中に前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップと
を含む、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法。
【請求項１０】
前記容器の中の１つから前記蒸着チャンバ内に前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを分配するステップと同時に、前記一体型蒸気相試薬分配装置から低レベルのソース化学物質を含む別の容器を切り離すステップと、前記容器を再充填するステップと、前記一体型蒸気相試薬分配装置内の前記容器を交換するステップとをさらに含む、請求項８及び９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の容器であって、各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分が、不活性ガス送給入口開口を有し、前記不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給して、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積を加圧することが可能となり、前記上壁部材の一部分は、ディップチューブを備える液相試薬出口開口を有し、前記ディップチューブは、前記内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、前記ディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能となり、前記ディップチューブは、前記上壁部材に隣接する出口端部及び前記下壁部材に隣接する入口端部を有する、複数の容器と、
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドであって、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン及び液相試薬排出ラインを備え、前記不活性ガス送給ラインは、前記充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、前記上壁部材から上方及び外方に、前記不活性ガス送給入口開口から延在し、前記不活性ガス送給ラインは、中を通る前記不活性ガスの流れを制御するために、前記不活性ガス送給ライン中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブを含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、前記上壁部材から上方及び外方に、前記液相試薬出口開口から延在し、前記液相試薬排出ラインは、中を通る前記液相試薬の流れを制御するために、前記液相試薬排出ライン中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブを任意に含む、複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドと、
前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置と
を備える、一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項１２】
複数の供給ガス・マニホルドをさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドの前記不活性ガス送給ラインに続く不活性ガス送給ラインを備え、前記不活性ガス送給ラインは、中を通る前記不活性ガスの流れを制御するために、前記不活性ガス送給ライン中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブ、及び供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器を含む、請求項１１に記載の一体型液相試薬分配装置。
【請求項１３】
化学気相蒸着チャンバ及び原子層蒸着チャンバから選択される蒸着チャンバと、
蒸気化装置に前記一体型蒸気相試薬分配装置を連結する、前記蒸気相試薬排出ラインと、
キャリア・ガス送給入口開口を有する前記蒸気化装置の一部分であって、前記キャリア・ガス送給入口開口を介して、キャリア・ガスが、前記蒸気化装置内に送給されて、前記液相試薬の蒸気を前記キャリア・ガス中に引き込ませて、蒸気相試薬を生成することが可能となる、前記蒸気化装置の一部分と、
蒸気相試薬出口開口を有する前記蒸気化装置の一部分であって、前記蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記蒸気化装置から分配することが可能となる、前記蒸気化装置の一部分と、
前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送出するために、前記蒸気化装置から上方及び外方に、前記キャリア・ガス送給入口開口から延在し、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含む、キャリア・ガス送給ラインと、
前記蒸気化装置から前記蒸着チャンバに蒸気相試薬を移動させるために、前記蒸気化装置から上方及び外方に、前記蒸気相試薬出口開口から延在し、中を通る前記蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む、蒸気相試薬排出ラインと、
前記蒸着チャンバ内に収容され、前記蒸気相試薬排出ラインに対して受容関係に配置される、任意の加熱可能なサセプタと、
前記蒸着チャンバに連結される流出物排出ラインと
をさらに備え、蒸気相試薬は、前記蒸気相試薬排出ラインを通り前記蒸着チャンバ内に進み、任意には前記加熱サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、前記流出物排出ラインを介して排出される、請求項１２に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項１４】
（ａ）請求項１１に記載の一体型液相試薬分配装置を提供するステップと、
（ｂ）１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップと、
（ｃ）液相試薬を生成するために固体ソース化学物質を溶解するのに十分な温度にまで１つ又は複数の前記容器内の前記固体ソース化学物質を任意に加熱するステップと、
（ｄ）前記不活性ガス送給ラインを介して前記容器の１つ又は複数の中に不活性ガスを送給するステップと、
（ｅ）前記ディップチューブ及び前記液相試薬排出ラインを介して、前記容器のいかなる他のものからも独立的に、前記容器の中の１つから液相試薬を引き出すステップと、
（ｆ）蒸気化装置を提供するステップであって、前記蒸気化装置は、
前記液相試薬を蒸気化させるために内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備える容器と、
前記蒸気化装置に一体型液相試薬分配装置を連結する、前記液相試薬排出ラインと、
キャリア・ガス送給入口開口を有する前記蒸気化装置の一部分であって、前記キャリア・ガス送給入口開口を介して、キャリア・ガスが、前記蒸気化装置内に供給されて、前記液相試薬の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となる、前記蒸気化装置の一部分と、
蒸気相試薬出口開口を有する蒸気化装置の一部分であって、前記蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記蒸気化装置から分配することが可能である、蒸気化装置の一部分と、
前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送出するために、前記蒸気化装置から上方及び外方に、前記キャリア・ガス送給入口開口から延在し、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含む、キャリア・ガス送給ラインと、
前記蒸気化装置から前記蒸着チャンバに蒸気相試薬を移動させるために、前記蒸気化装置から上方及び外方に、前記蒸気相試薬出口開口から延在し、中を通る前記蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む、蒸気相試薬排出ラインと
を備えるステップと、
（ｇ）前記蒸気化装置内に前記液相試薬を送給するステップと、
（ｈ）前記蒸気相試薬を供給するために、前記液相試薬を蒸気化するのに十分な温度にまで前記蒸気化装置内の前記液相試薬を加熱するステップと、
（ｉ）前記キャリア・ガス送給ラインを介して前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送給するステップと、
（ｊ）前記蒸気相試薬排出ラインを介して前記蒸気化装置から前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップと、
（ｋ）前記蒸着チャンバ内に前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップと
を含む、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法。
【請求項１５】
前記容器の中の１つから前記蒸気化装置内に前記液相試薬を分配するステップと同時に、前記一体型液相試薬分配装置から低レベルのソース化学物質を含む別の容器を切り離すステップと、前記容器を再充填するステップと、前記一体型液相試薬分配装置内の前記容器を交換するステップとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数の容器であって、各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、前記上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、前記蒸気相試薬出口開口を介して、蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である、複数の容器と、
複数の蒸気相試薬送出マニホルドであって、前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、蒸気相試薬ラインを備え、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記容器から蒸気相試薬を除去するために、前記上壁部材から上方及び外方に前記蒸気相試薬出口開口から延在し、前記蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む、複数の蒸気相試薬送出マニホルドと、
前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置と
を備える、一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項１７】
複数のキャリア・ガス送給マニホルドをさらに備え、前記キャリア・ガス送給マニホルドはそれぞれ、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給マニホルドは、キャリア・ガス送給ラインを備え、前記キャリア・ガス送給マニホルドはそれぞれ、キャリア・ガス送給ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、中を通る前記キャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、前記キャリア・ガス送給マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む、請求項１６に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項１８】
化学気相蒸着チャンバ及び原子層蒸着チャンバから選択される蒸着チャンバと、
前記蒸着チャンバに前記一体型蒸気相試薬分配装置を連結する、前記蒸気相試薬排出ラインと、
前記蒸着チャンバ内に収容され、前記蒸気相試薬排出ラインに対して受容関係において配置される、任意の加熱可能なサセプタと、
前記蒸着チャンバに連結される流出物排出ラインと
をさらに備え、蒸気相試薬は、前記蒸気相試薬排出ラインを通り前記蒸着チャンバ内に進み、任意には前記加熱サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、前記流出物排出ラインを介して排出される、請求項１７に記載の一体型蒸気相試薬分配装置。
【請求項１９】
蒸着チャンバに蒸気相試薬を送給するための方法であって、
（ａ）請求項１６に記載の一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップと、
（ｂ）１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップと、
（ｃ）蒸気相試薬を生成するために前記ソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度にまで１つ又は複数の前記容器内の前記ソース化学物質を任意に加熱するステップと、
（ｄ）前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器のいずれの他のものからも独立的に、前記容器の中の１つから蒸気相試薬を引き出すステップと、
（ｅ）前記蒸気相試薬を混合するために、前記キャリア・ガス送給ラインを介して１つ又は複数の前記蒸気相試薬送出マニホルド内にキャリア・ガスを送給するステップと、
（ｆ）前記蒸着チャンバ内に前記蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記容器からの前記蒸気相試薬及び前記キャリア・ガス送給マニホルドの中の１つからのキャリア・ガスを、前記蒸着チャンバ内に分配するステップと同時に、前記一体型蒸気相試薬分配装置から低レベルのソース化学物質を含む別の容器を切り離すステップと、前記容器を再充填するステップと、前記一体型蒸気相試薬分配装置内の前記容器を交換するステップとをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の容器と、複数のキャリア・ガス又は不活性ガス送給／蒸気相又は液相試薬送出マニホルドとを有する、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置に関する。この装置は、半導体材料及び半導体デバイスの製造における物質の蒸着のために前駆体などの蒸気相又は液相試薬を継続的に分配するために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業及び製薬産業において使用される高純度化学物質は、保管においてそれらの純度を維持するために、特殊なパッケージングを要する。このことは、特に、空気及び／又は空気中の水分と反応する化学物質の場合に当てはまる。このような高純度化学物質は、典型的には、バブラ又はアンプルなどのコンテナ内に入れられて供給される。
【０００３】
最近の化学気相蒸着ツール及び原子層蒸着ツールは、蒸着チャンバに前駆体化学物質を送出するためにバブラ又はアンプルを使用する。これらのバブラ又はアンプルは、高純度前駆体化学物質のコンテナにキャリア・ガスを通過させることと、このガスを伴う前駆体蒸気を蒸着チャンバに搬送することとによって、機能する。
【０００４】
集積回路のサイズが縮小されるにしたがって、内部の構成要素又はフィーチャの寸法も縮小されてきている。これらのサイズが縮小するにつれ、それに対応するように、膜品質及びデバイス性能に対する不純物の影響を最小限に抑えるために、より純度の高い化学物質に対する需要が高まりつつある。したがって、供給業者は、高純度化学物質を製造することが可能でなければならないだけでなく、高純度を維持するコンテナ内に入れてそれらの物質を配送することも可能でなければならない。
【０００５】
アンプル及びバルブの構成材料と前駆体化学物質との物理的特性が、利用可能な最高許容可能送出温度を決定する。取り扱い及び送出を困難にするある前駆体化学物質の特性には、例えば、空気中の水分及び酸素との発熱反応が含まれる。これは、大量漏出の場合には、可燃性副生成物の生成及び発火をもたらす可能性があり、送出ライン内に残留空気がある場合には、送出ラインを汚染してプロセスの最中にウェーハ表面に転移し、電子デバイスを使用不能にする、微粒子を生じさせる可能性がある。前駆体化学物質の限定的な熱的安定性により、加熱されたアンプル中において、蒸気圧を低下させ得る及び／又はプロセスを汚染し得るアンプル中の不純物（ヒール）の漸増的な蓄積が生じ、また、前駆体化学物質送出マニホルドのガス・ライン及びガス・バルブ中において分解が生じ、プロセスを汚染する粒子がもたらされる。
【０００６】
さらに、次の化学気相蒸着又は原子層蒸着の実施の前にアンプルを交換することが可能となるように、アンプル内部の前駆体化学物質が消耗しかけるときを知ることが重要である。万が一、アンプルが、サイクルの途中で空になった場合には、ウェーハの全バッチが台無しとなり、結果として多額の損失を生じさせる可能性がある。したがって、高価な液体前駆体化学物質の無駄を避けるために、アンプル内部に可能な限り少量の前駆体化学物質が残されることが望ましい。化学前駆体物質のコストが上昇するにつれ、可能な限り化学物質の無駄を少量に抑えることが、より重要になる。
【０００７】
蒸着プロセスの消費速度及びアンプルのサイズが、アンプルを交換する頻度を決定する。交換ステップは、非常に時間がかかるおそれがあり、（ｉ）アンプルを閉じ、残留前駆体化学物質を除去するのに十分な温度にてラインをサイクル・パージすることと、（ｉｉ）アンプルを室温に冷却し、使用済みアンプルを除去し、これを新しいアンプルと交換することと、（ｉｉｉ）連結レッグ内の残留空気を除去するために室温にてシステムをサイクル・パージすることと、（ｉｖ）アンプル（及びそのバルブ）を所望の温度にまで低速で加熱すること（低速加熱は材料の分解を避けるために重要である）と、前駆体化学物質の融点の直ぐ上までアンプルを加熱することと、溶融温度から使用温度にアンプルを低速でランプすることと、新しい材料を適正化することとを含む。
【０００８】
低い熱的安定性及び／又は室温にて固体になる特性を有する前駆体化学物質の場合には、バルク送出システムの実装は、困難且つ非実用的なものとなるおそれがある。例えば、これらの問題には、リザーバ内の大量の材料を加熱及び溶融しなければならないことと、長い前駆体化学物質配給ラインをヒート・トレースして前駆体化学物質が液体に留まるようにすることと、不純物が充填ごとに容器内で凝縮することによりアンプル内で不純物が蓄積することと、使用されていない加熱された配給ライン内において前駆体化学物質が熱分解を生じることとが含まれる。
【０００９】
当技術分野においては、アンプルの交換に関連するダウンタイムを最小限に抑えて作動することが可能な蒸気相又は液相試薬分配装置を提供することが望ましい。当技術分野においては、前駆体化学物質の高純度を維持し、さらに、装置における前駆体化学物質の使用量を高め、またこれに対応して前駆体化学物質の無駄を削減することが可能な、蒸気相又は液相試薬分配装置を提供することが望ましい。
【００１０】
また、当技術分野においては、この装置が連結されるプロセス・ツールに対してトランスペアレントである蒸気相又は液相試薬分配装置を提供することが望ましい。換言すれば、ツール・オペレータは、この蒸気相又は液相試薬分配装置を適切に作動させるために、ツールに対して改造を施さなくともよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，９２１，０６２号
【特許文献２】米国出願整理番号第６０／８９８，１２１号
【特許文献３】米国出願整理番号第６０／９０３，７２０号
【特許文献４】米国特許出願整理番号第１１／０１３，４３４号
【特許文献５】米国特許出願整理番号第６０／８９７，９４７号
【特許文献６】米国特許出願整理番号第６０／９０３，５７９号
【特許文献７】米国特許第６，０７７，３５６号
【特許文献８】米国特許第６，２８７，９６５号
【特許文献９】米国特許第６，３４２，２７７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００１３】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画定するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、キャリア・ガス送給入口開口を有し、このキャリア・ガス送給入口開口を介して、キャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【００１４】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００１５】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００１６】
さらに、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００１７】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画定するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、キャリア・ガス送給入口開口を有し、このキャリア・ガス送給入口開口を介してキャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【００１８】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００１９】
複数の供給ガス・マニホルド。前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ラインを備え、このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む。
【００２０】
及び、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれ、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００２１】
さらに、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に関し、以下のステップを含む。
（ａ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【００２２】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画定するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、キャリア・ガス送給入口開口を有し、このキャリア・ガス送給入口開口を介してキャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【００２３】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００２４】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００２５】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップ。
【００２６】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器内のソース化学物質を加熱するステップ。
【００２７】
前記キャリア・ガス送給ラインを介して１つ又は複数の前記容器内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【００２８】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つから蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【００２９】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【００３０】
さらに、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００３１】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、バブラ・チューブを備えたキャリア・ガス送給入口開口を有し、このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して前記キャリア・ガスがソース化学物質中に気泡として通されて、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内への蒸気相試薬の流れを生成することが可能となり、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁部材に隣接する出口端部を有し、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる。
【００３２】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００３３】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００３４】
さらに、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００３５】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、バブラ・チューブを備えたキャリア・ガス送給入口開口を有し、このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して前記キャリア・ガスがソース化学物質中に気泡として通されて、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内への蒸気相試薬の流れを生成することが可能となり、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁部材に隣接する出口端部を有し、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【００３６】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００３７】
複数の供給ガス・マニホルド。前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ラインを備え、このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む。
【００３８】
及び、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記供給ガス・マニホルドのそれぞれ、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００３９】
さらに、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、以下のステップを含む。
（ａ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【００４０】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、バブラ・チューブを備えたキャリア・ガス送給入口開口を有し、このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して前記キャリア・ガスがソース化学物質中に気泡として通されて、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内への蒸気相試薬の流れを生成することが可能となり、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁部材に隣接する出口端部を有し、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【００４１】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン及び蒸気相試薬排出ラインを備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００４２】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００４３】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップ。
【００４４】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器内のソース化学物質を加熱するステップ。
【００４５】
前記キャリア・ガス送給ライン及び前記バブラ・チューブを介して１つ又は複数の前記容器内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【００４６】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つから蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【００４７】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【００４８】
さらに、本発明は、一体型液相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００４９】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、不活性ガス送給入口開口を有し、この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給して、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となり、上壁部材の一部分は、ディップチューブを備える液相試薬出口開口を有し、このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能となり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する。
【００５０】
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド。前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン及び液相試薬排出ラインを備え、前記不活性ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在し、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブを含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在し、液相試薬排出ラインは、中を通る液相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００５１】
及び、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００５２】
さらに、本発明は、一体型液相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００５３】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、不活性ガス送給入口開口を有し、この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給して、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となり、上壁部材の一部分は、ディップチューブを備える液相試薬出口開口を有し、このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能となり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する。
【００５４】
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド。前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン及び液相試薬排出ラインを備え、前記不活性ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在し、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブを含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在し、液相試薬排出ラインは、中を通る液相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００５５】
複数の供給ガス・マニホルド。前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドの前記不活性ガス送給ラインに続く不活性ガス送給ラインを備え、この不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブと、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む。
【００５６】
及び、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００５７】
さらに、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、以下のステップを含む。
（ａ）一体型液相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【００５８】
複数の容器。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、不活性ガス送給入口開口を有し、この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給して、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となり、上壁部材の一部分は、ディップチューブを備える液相試薬出口開口を有し、このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能となり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する。
【００５９】
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド。前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン及び液相試薬排出ラインを備え、前記不活性ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在し、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブを含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在し、液相試薬排出ラインは、中を通る液相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００６０】
及び、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００６１】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップ。
【００６２】
液相試薬を供給するために固体ソース化学物質を溶解するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器内の固体ソース化学物質を任意に加熱するステップ。
【００６３】
前記不活性送給ラインを介して１つ又は複数の前記容器内に不活性ガスを送給するステップ。
【００６４】
前記ディップチューブ及び前記液相試薬排出ラインを介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つから液相試薬を引き出すステップ。
【００６５】
蒸気化装置を提供するステップ。この装置は、以下のものを備える。
【００６６】
液相試薬を蒸気化するために内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備える容器。
【００６７】
前記蒸気化装置に一体型液相試薬分配装置を連結する、前記液相試薬排出ライン。
【００６８】
キャリア・ガス送給入口開口を有する蒸気化装置の一部分。このキャリア・ガス送給入口開口を介して、キャリア・ガスを前記蒸気化装置内に送給して、前記液相試薬の蒸気を前記キャリア・ガス内に引き込ませて、蒸気相試薬を生成することが可能となる。
【００６９】
蒸気相試薬出口開口を有する蒸気化装置の一部分。この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記蒸気化装置から分配することが可能となる。
【００７０】
前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送出するために、蒸気化装置から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在する、キャリア・ガス送給ライン。このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含む。
【００７１】
前記蒸気化装置から前記蒸着チャンバに蒸気相試薬を移動させるために、蒸気化装置から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する、蒸気相試薬排出ライン。この蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む。
【００７２】
前記蒸気化装置内に液相試薬を送給するステップ。
【００７３】
前記蒸気相試薬を生成するために、液相試薬を蒸気化するのに十分な温度まで前記蒸気化装置内の液相試薬を加熱するステップ。
【００７４】
前記キャリア・ガス送給ラインを介して前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【００７５】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して前記蒸気化装置から蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【００７６】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【００７７】
さらに、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００７８】
複数の容器。各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、蒸気相試薬を、前記容器から分配することが可能となる。
【００７９】
複数の蒸気相試薬送出マニホルド。前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器が、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、蒸気相試薬排出ラインを備え、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記容器から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００８０】
及び、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００８１】
さらに、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【００８２】
複数の容器。各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる。
【００８３】
複数の蒸気相試薬送出マニホルド。前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器が、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、蒸気相試薬排出ラインを備え、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記容器から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、前記蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００８４】
複数のキャリア・ガス送給マニホルド。各キャリア・ガス送給マニホルドは、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給マニホルドは、キャリア・ガス送給ラインを備え、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、キャリア・ガス送給マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む。
【００８５】
及び、前記キャリア・ガス送給マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給マニホルドのそれぞれ、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００８６】
さらに、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に関し、以下のステップを含む。
（ａ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【００８７】
複数の容器。各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる。
【００８８】
複数の蒸気相試薬送出マニホルド。前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器が、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、蒸気相試薬排出ラインを備え、前記蒸気相試薬排出ラインは、前記容器から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを任意に含む。
【００８９】
複数のキャリア・ガス送給マニホルド。各キャリア・ガス送給マニホルドは、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給マニホルドは、キャリア・ガス送給ラインを備え、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、キャリア・ガス送給マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器とを含む。
【００９０】
及び、前記キャリア・ガス送給マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給マニホルドのそれぞれ、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれ、及び前記容器のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【００９１】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器にソース化学物質を追加するステップ。
【００９２】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器内のソース化学物質を任意に加熱するステップ。
【００９３】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つから蒸気相試薬を引き出すステップ。
【００９４】
前記蒸気相試薬と混合するために、前記キャリア・ガス送給ラインを介して、１つ又は複数の前記蒸気相試薬送出マニホルド内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【００９５】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【００９６】
本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置又はアセンブリは、例えばソース蒸気から中にある基板の上に材料層を蒸着するために、供給容器からの蒸気相試薬が化学気相蒸着チャンバに送られる化学気相蒸着システムを含む、様々なプロセス・システムにおいて使用することができる。
【００９７】
本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、アンプルの交換に関連するダウンタイムを最小限に抑えつつ継続的に作動することが可能であり、前駆体化学物質の高い純度を維持することが可能であり、さらに装置における前駆体化学物質の使用量を増加させることが可能であり、これに応じて前駆体化学物質の無駄を削減することが可能である。一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、装置が連結されるプロセス・ツールに対してトランスペアレントである。ツール・オペレータは、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置が適切に作動するようにツールに対して修正を行わなくてもよい。本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置又はアセンブリは、液体前駆体化学物質の純度を維持し、液体又は固体前駆体化学物質の使用率を高め、これにより無駄を削減し、ツールの利用率を高める。
【００９８】
後の開示及び添付の特許請求の範囲から、本発明の他の態様、特徴、及び実施例がより十分に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】一体型蒸気相又は液相試薬分配装置のバルブ概略図である。
【図２】一体型蒸気相又は液相試薬分配装置を制御するプログラマブル論理制御装置へ、及びプログラマブル論理制御装置からの、入出力を示す概略図である。
【図３】本明細書において使用されるバルブ表記法を示す概略図である。３ポートバルブの黒いレッグは、作動中のレッグを示す。白いレッグ間においては、流路は常に開いている。
【図４】バルブ（Ｖ−１からＶ−６）及び加熱区域（Ｚ−１からＺ−５）を示す単一アンプルの概略図である。
【図５】バルブ（Ｖ−１からＶ−１６）、圧力変換器（ＰＴＡ及びＰＴＢ）、及び加熱区域（Ｚ−１からＺ−１６）を示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の配管及び計装の概略図である。
【図６】オペレータが各マニホルドについてモードを変更している際にＰＬＣが行う一般的基本ステップ及び選択を示す、例示的なＰＬＣ論理流れ図である。
【図７】どのようにして、ツールからの空気圧信号をアクティブなマニホルドのそれぞれの適切なバルブに対して中継することが可能でありながら、依然として、使用されていないマニホルドのそれらの類似するバルブをプログラマブル論理制御装置が制御することが可能となるかについての実例を示す、プログラマブル論理制御装置の簡略化された空気圧レイアウトの図である。この構成により、使用される端部は、ツール上の１箇所にてすべての空気圧バルブを閉鎖することが可能となる。
【図８】単一アンプルの装填プラットフォームの図である。
【図９】一体型ばねプレートを示す、アンプル・スライドアウト・シェルフの側面図である。
【図１０】位置合わせの問題及び隙間の問題を緩和する、アンプル装填シェルフの概略図である。
【図１１】一体型蒸気相又は液相試薬分配装置のマニホルド・レイアウトの図である。
【図１２】マニホルド部分における９０°の曲がり、ライン長、及びアンプル間の間隔を縮小するために、４５°の角度で回転されたアンプルを示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置のマニホルド・レイアウトの図である。
【図１３】前方（上図）及び４５°（下図）を向く側部特殊アンプルの場合のアンプル出口間の直線短距離を示す、トップダウン概略図である。
【図１４】側部特殊アンプルを伴うバルブ・レイアウトを示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の配管及び計装の概略図である。
【図１５】多数アンプル送出システムからキャリア・ガス及び前駆体が排出される一実施例と、多数アンプル送出システムから純粋前駆体が排出される（ニート送出）別の実施例とを示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の簡略化された概略図である。
【図１６】ニート前駆体送出システムのためのバルブ・レイアウトを示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の配管及び計装の概略図である。
【図１７】一体型蒸気相又は液相試薬分配装置において使用されるＰＬＣ画面の例示的なスクリーンショットである。
【発明を実施するための形態】
【０１００】
典型的には、少量の有機金属前駆体は、化学気相蒸着ツール又は原子層蒸着ツールに対して使用されるべきデイ・コンテナ、アンプル、又はバブラ内に貯蔵されている。ウェーハがより大きなものとなってきており、有機金属前駆体の使用率が高まっているため、所与の量の前駆体が持続する時間の長さが短くなってきている。これにより、より頻繁なアンプルの交換が必要となり、ツールの利用率のさらなる低下につながっている。これまでの標準的なアプローチは、１）より大きなアンプルとする方向、及び、２）前駆体がサブ・ファブ内に保管された大型リザーバから液体として引き出され、ツールに付された比較的小型のアンプルに送られる、バルク・リフィル・システムとする方向に向かうものであった。
【０１０１】
この発明は、広く使用されているＴＭＡ又はＴＭＧなどの特定の前駆体に対してはバルク・フィルによる解決策が有効である一方で、多数のより新しい前駆体が固体である又は低い熱的安定性を有する場合があり、それにより、それらの前駆体に対してバルク・フィル・システムを実施することが困難又は不可能となるため、独特なものとなっている。一実施例においては、この発明は、同一の又は異なるタイプの（例えば、両方がバブラ・アンプルであるか、又は一方がバブラ・アンプルであり他方がディップチューブ・アンプルであるなど）、及び同一の又は異なる有機金属前駆体の２つアンプルを、システムに対して並置状態に配置することが可能である。一方のアンプルが作動中である場合には、他方はオフラインであり、アクティブなアンプルが空に近い状態になると、この他方のアンプルはオンラインになることが可能な状態となる。
【０１０２】
さらに、本発明の多数アンプル送出システムは、半導体ツールに単一アンプル・システムを「認識」させるプログラマブル論理制御装置によって制御されるように設計される。これにより、現行のシステムは、ツール供給業者にとってドロップ・イン交換部分となる。
【０１０３】
一実施例においては、本発明は、同一又は異なるタイプの（例えば、両方がバブラ・アンプルであるか、又は一方がバブラ・アンプルであり他方がディップチューブ・アンプルであるなど）複数の（例えば２つの）アンプルを備え、これらのアンプルは同一の又は異なる前駆体を収容し、加熱されるマニホルドは、平行に配管され、共通のプロセス／ダンプ・ラインを共有する。これらのマニホルドは、一方のアンプルが作動中である（温度で、及びツールに前駆体を送出する）場合に、他方のマニホルドがスタンバイ状態、又はオフライン状態になることが可能なものである。プログラマブル論理制御装置は、マニホルド・バルブ及びヒート・トレースを制御し、アクティブなマニホルドに対するエキストラ・バルブを正確に設定すること、及びツールからアクティブなアンプル・マニホルドの適切なバルブに空気圧バルブ信号を再送することによって、システムに対する１つのアンプルのみをツールに「認識」させる。プログラマブル論理制御装置は、他方のアンプルが作動中である際に、アクティブでないアンプルに対するサイクル・パージ・ステップ及びアンプル交換ステップを制御することが可能である。ツールが、１つのアンプルのみを認識するため、これは、既存のツールにとってプラグ・アンド・プレイな解決策となる。
【０１０４】
本発明の多数アンプル送出システムの利点は、半導体ツール・プラットフォームが、単一アンプル前駆体送出システム用に既に設計されている点である。前駆体が変化する（液体から固体に又は熱的に不安定な液体に）必要がある場合に、ツール供給業者は、業者自身のツールが多数のアンプルを制御することが可能となるようにプラットフォームを再設計する必要はない。
【０１０５】
アンプルが中に置かれるキャビネットが、任意に、壁によってアンプルを隔てた状態にする。安全性要件によっては、単一のドアを有し、隔壁を有さない１つのキャビネットが、本発明における使用に適する場合がある。各アンプルは、オンライン状態のアンプルに干渉するのを防ぐためにプログラマブル論理制御装置にインターロックされ得る固有のドアにより、アクセスが可能となる。アンプルは、シェルフの上に設置され、このシェルフにより、これらのアンプルを、キャビネットの中及び外において、若干上方及び下方において、並びに、マニホルド部分との位置合わせのためのそれら自体の軸を中心として、操作することが可能となる。
【０１０６】
バルク・フィル・システムに対する多数アンプル・システムの利点には、例えば、単一アンプルに対しては、多数アンプル・システムは、アンプル交換の際のツール・ダウンタイムがゼロとなる点、バルク・フィルに対しては、多数アンプル・システムにより、ファブを貫通して延在する危険な可能性のある有機金属前駆体液体を充填されたラインをユーザが避けることが可能となる点、及び、バルク・システムが、使用済み前駆体の頂部上に新しい前駆体を充填して、アンプル内に不純物を凝縮させるのに対して、デュアル・アンプル・システムは、使用済みアンプルを除去して、新規のアンプルと交換する点が含まれる。
【０１０７】
高い使用温度にまで加熱された前駆体については、バルク・フィル・システムは、注ぎ足しを開始するためにアンプルを冷却する必要が依然としてあるのに対して、デュアル・アンプル・システムは、他方のアンプルがツールに対して前駆体を供給し続けている間に、新規のアンプルを設置して温度にすることが可能である。両方の場合において、ツールは、再適正化の実施を要する場合があり、これは、プロセス・オーナによって、及び、システム・オーナがシステム及び前駆体の供給をどの程度反復可能と決定したかによって、決定される。アクティブなアンプルが、空に近づいた場合には、第２のアンプルを適正化する前に、再充填又は温度安定化を待つ必要はない。バルク・フィル・コンテナ内の規格外の有機金属前駆体は、多数のツールに対する多数のアンプルに影響を及ぼす。多数アンプル・システムに関しては、この影響は、１つのツールに対する１つのアンプルに限定される。
【０１０８】
さらに、他の利点が明らかである。多くのバルブ・フィル・システムは、液体ラインを洗浄するために溶剤の使用を採用している。その後の前駆体と溶剤との廃棄混合物は、顧客サイトでの化学物質の処分のコストを増大させる。デュアル・アンプル・システムは、液体又は固体としてラインを介して輸送されるのに向かない金属塩化物などの高融点固体前駆体に対して容易に使用することが可能である。デュアル・アンプル・システムは、微粒子又は汚染物質の問題があり１つのツールにのみ影響を及ぼすだけである場合に容易に交換される小型マニホルドを有する。バルク・フィル・タンクに対する同様の問題は、ラインの多数の長さ部分の交換を要し、多数のツールに影響を与える。デュアル・アンプル・システムは、単一アンプル・システムと同一の単一アンプルを使用するため、このことは、（ワン・ピース・フロー）化学物質在庫管理を縮小させるのに役立つ。
【０１０９】
さらに、多数のウェーハを有する大型バッチ・ツールについては、本発明の多数アンプル・システムは、ユーザがアンプル交換するためのダウンタイムを、典型的には、約２４時間若しくはそれ以上から約４時間若しくはそれ未満まで、又は、新しい材料を適正化するためのおおよその時間だけ、短縮することが可能である。これは、約８０パーセントを上回るダウンタイムの短縮となり得る。
【０１１０】
図１は、本発明のデュアル・アンプル送出システムのためのバルブ概略図を示す。図１を参照すると、デュアル・アンプル送出システムは、共通プロセス・ツールに有機金属前駆体蒸気を送出することが可能な、個々の平行ガス・マニホルド（２２及び２３）に連結された２つのアンプル（２０及び２１）を備える。各マニホルドに送られるガスは、パージ／プロセス・マニホルド２４及び２５を使用して選択され、所与のマニホルドが使用されていない場合には、このガスは、共通ダンプ・ラインにパージされ得る。アンプル及びマニホルドは、アンプルごとに個別のドア及びセクションを有するベント・キャビネット２６内に収容される。ガス・ラインは、パージ／プロセス・マニホルド中に配置された圧力変換器（ＰＴＡ及びＰＴＢ）を使用して流れ状態又は非流れ状態を監視される。アンプル及びマニホルドは、温度制御もなされ得る。
【０１１１】
このデュアル・アンプル送出システムの作動は、プログラマブル論理制御装置を介して実施される。このデュアル・アンプル・システムを制御するプログラマブル論理制御装置への、又はプログラマブル論理制御装置からの典型的な入出力が、図２に図示される。プログラマブル論理制御装置は、様々なデジタル入力及びアナログ入力をマニホルドから受け、温度を制御し操作を行うためにこれらの入力を使用する。さらに、プログラマブル論理制御装置は、プロセス・ツールから入力を受け、これらの入力をアクティブなマニホルドに送る。さらに、プログラマブル論理制御装置は、プロセス・ツール及びエンド・ユーザによる要求に応じて、警報を送ることも可能である。タッチ・スクリーンなどの人間／機械インターフェースにより、ユーザは、システムを設定し、操作を手動的に行うことが可能である。
【０１１２】
本発明を実施するための好ましい一形態は、プログラマブル論理制御装置により制御されるデュアル・アンプル送出システムである。図３は、本明細書において使用されるバルブ表記法を説明する。典型的な原子層蒸着プロセス・ツール又は化学気相蒸着プロセス・ツールのための標準的な単一アンプル連結が、図４においては示されている。この設定においては、アンプル及びアンプルの上方のマニホルドが、加熱される。実際には、アンプルの上方のマニホルド（Ｚ−４及びＺ−５）は、ライン中における前駆体の凝結を防ぐために、アンプル（Ｚ−１、Ｚ−２、及びＺ−３）の温度設定点よりも５℃を上回って高い状態に保持される。バルブＶ−３及びＶ−４は、アンプルと共に位置する手動バルブである。
【０１１３】
図４の概略図内のすべてのバルブは、平常は閉じられたバルブである。バルブＶ−５及びＶ−６は、３ポート空気圧作動バルブであり、これにより、プロセス・ツールはマニホルドからアンプルを隔離することが可能となる。前駆体送出の際には、Ｖ−２は閉じられたままである一方で、他方のバルブは開かれて、アルゴン又はヘリウムなどの乾性の不活性キャリア・ガスをアンプル内に送り、アンプルからプロセス・チャンバへと、例えばＴＤＭＡＨなどの有機金属前駆体の送出を支援することが可能となる。典型的には、原子層蒸着用途のために、Ｖ−６の下流に最終バルブ（図示せず）があり、最終隔離ポイントとしてチャンバの可能な限り近くに配置される。この最終バルブは、ツールに一体化される。
【０１１４】
デュアル・アンプル送出システムのための好ましい配管及び計装が、図５に図示される。図５は、バルブ、圧力変換器、及び高温区域を図示する。ガス送出業界における一般的な手法は、上流位置及び下流位置において圧力変換器を使用することである。図５において理解されるように、このシステムは、アンプルの上流にのみ圧力変換器（ＰＴＡ及びＰＴＢ）を有する。有機金属前駆体の下流の圧力変換器は、非作動中のレッグ、ヒート・シンク、及び漏れに対する別の連結ポイントとしての役割を果たす。これらはすべて、マニホルドにおいて特定の構造をもたらす場合がある。さらに、バルブが開いていないか否か、又はラインに漏れが生じていないか否かを判定するために必要な情報はすべて、マニホルドごとの１つの圧力変換器により求めることが可能である。
【０１１５】
図５においては、標準的なアンプル連結においてＣＶＤツールにより制御されるものに相似するバルブは、アンプルＡについてはＶ−１、Ｖ−２、Ｖ−８、及びＶ−９であり、アンプルＢについてはＶ−５、Ｖ−１０、Ｖ−１１、及びＶ−１２である。
【０１１６】
プログラマブル論理制御装置が関与する入力及び出力が、図２において概略的に示される。プログラマブル論理制御装置は、オペレータ／機械インターフェース（ＨＭＩ）を介してツール又はオペレータからのコマンドと共に、マニホルドからの様々なアナログ信号及びデジタル信号を受け入れるように設計される。図５を参照すると、プログラマブル論理制御装置は、１６個のすべての温度区域と１４個のマニホルド・バルブとを制御し、フィードバックについて各熱電対及びバルブ位置インジケータを監視する。プログラマブル論理制御装置は、ツールからアクティブなマニホルドに空気圧又は電気によるバルブ開口コマンドを中継し、緊急時にツールが遮断される（ＥＭＯ−緊急遮断（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  ｏｆｆ））と、安全状態へと遮断する。
【０１１７】
プログラマブル論理制御装置は、各供給ガス・マニホルドが互いに独立して作動可能であり、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドが互いに独立して作動可能であり、各容器が互いに独立して作動可能であるように、各供給ガス・マニホルド、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各容器、及び蒸着チャンバとの通信を導くためのアルゴリズムを有する。
【０１１８】
プログラマブル論理制御装置は、各供給ガス・マニホルド、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、及び各容器からのデジタル入力及びアナログ入力を受領することが可能であり、これらのデジタル入力及びアナログ入力を、操作の実施のために使用する。さらに、この制御装置は、蒸着チャンバからのコマンド入力を受領することが可能であり、これらのコマンド入力を、操作の実施のために使用する。
【０１１９】
各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各容器、及び各供給ガス・マニホルドからのデジタル入力及びアナログ入力は、一定温度区域からの熱電対と各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各供給ガス・マニホルドについての圧力読取値とを伴うアナログ入力と、バルブ位置インジケータ、ダンプ・ポンプ・オン／オフ、及び各容器についてのレベル・センサを伴うデジタル入力とを含む。蒸着チャンバからのコマンド入力は、空気圧及び電気によるバルブ作動信号、前記蒸着チャンバからの緊急遮断（ＥＭＯ）、及び警報状態を含む。
【０１２０】
上記の受領されるデジタル入力及びアナログ入力に関して、実施される操作には、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各前記容器、及び各前記供給ガス・マニホルド中における個別の温度区域において温度を制御することと、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各前記供給ガス・マニホルド中のバルブを制御することと、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各前記容器、及び各前記供給ガス・マニホルド中においてフィードバックについて熱電対及びバルブ位置インジケータを監視することと、蒸着チャンバから各前記アクティブなキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各前記アクティブな供給ガス・マニホルドに電気及び空気圧によるバルブ作動信号を中継することと、キャビネットの緊急ガス遮断（ＥＧＯ）、温度警告、温度警報、バルブ位置情報、レベル・センサ情報、及び他の警報を伴う、前記蒸着チャンバと通信することとが含まれ得る。
【０１２１】
上記の受領されるコマンド入力に関して、実施される操作には、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各前記供給ガス・マニホルド、及び各前記容器中の別個の温度区域において温度を制御することと、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各前記供給ガス・マニホルド中のバルブを制御することと、各前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各前記容器、及び各前記供給ガス・マニホルド中においてフィードバックについて熱電対及びバルブ位置インジケータを監視することと、蒸着チャンバから各前記アクティブなキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各前記アクティブな供給ガス・マニホルドに電気及び空気圧によるバルブ作動信号を中継することと、キャビネットの緊急ガス遮断（ＥＧＯ）、温度警告、温度警報、バルブ位置情報、レベル・センサ情報、及び他の警報を伴う、前記蒸着チャンバと通信することとが含まれ得る。
【０１２２】
上述のデジタル入力及びアナログ入力を受領することから実施される操作には、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各供給ガス・マニホルド、及び各容器において、温度状態及びバルブ状態を個別に制御することが含まれ得る。この温度状態及びバルブ状態には、オフライン、手動、アンプル交換、及びプロセスが含まれる。このプロセスには、スタンバイ、押しボタン又はガスの呼び出し、及びオンラインが含まれる。
【０１２３】
上述のコマンド入力を受領することから実施される操作には、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド、各供給ガス・マニホルド、及び各容器において、温度状態及びバルブ状態を個別に制御することが含まれ得る。この温度状態及びバルブ状態には、オフライン、手動、アンプル交換、及びプロセスが含まれる。このプロセスには、スタンバイ、押しボタン又はガスの呼び出し、及びオンラインが含まれる。
【０１２４】
一実施例においては、制御装置は、コンピュータにデジタル入力及びアナログ入力を中継して、ユーザによる前記操作の監視を可能にし、コンピュータにコマンド入力を中継して、ユーザによる前記操作の監視を可能にする。
【０１２５】
各容器は、少なくとも１つのソース化学物質レベル・センサ及び少なくとも１つの温度センサを備えることが可能である。プログラマブル論理制御装置は、各供給ガス・マニホルドを互いに独立的に操作し、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドを互いに独立的に操作し、各容器を前記容器の任意の他のものと独立的に操作するように、各ソース化学物質レベル・センサ及び各温度センサとの通信を導くことが可能である。
【０１２６】
さらに、プログラマブル論理制御装置は、ツール端部に対して流れがない又はヒータが故障している場合に所望の動作を行うことが可能である。プログラマブル論理制御装置は、マニホルドを開いてダンプする前に、ダンプ・ポンプからの信号が確実にオンになるのを監視することが可能であり、低い前駆体状態のツールに警報を発するように各アンプル上のレベル・センサを監視することが可能である。さらに、プログラマブル論理制御装置は、区域の中の１つにおける温度外事象又は緊急遮断に対してツールに警報を発することが可能である。さらに、プログラマブル論理制御装置は、必要な場合には、アクティブなバルブからツールに適切なバルブ位置インジケータを中継する。プログラマブル論理制御装置が受領するすべてのデータは、イーサネット（登録商標）接続を介して再送信され、エンド・ユーザは、ＳＰＣ又は開発の目的のために、温度及び圧力等を監視することが可能となる。
【０１２７】
一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の別の特有の態様は、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）が、共通のプロセス・ツールに送給を行う２つの個別のマニホルドの温度状態及びバルブ状態の両方を制御するという点である。一般的な流れ及びＰＬＣにより要求される決定を示す流れ図が、図６に図示される。全ステップを通じて、ＰＬＣは、システムがその特定の作動限度内に確実に収まるように、ライン圧力、温度、及びバルブ状態等の入力を監視している。さらに、ＰＬＣは、特定のバルブが同時には開くことができず、それによりマニホルド間の「クロス・トーク」を防ぐように、プログラムされる。例えば、プロセス・バルブへの出口又はダンプバルブへの出口は共に、同時には開くことができない。一実施例においては、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド及び各供給ガス・マニホルドの温度は、少なくとも５℃又は各容器の温度よりも高い。
【０１２８】
図６の概略図の上部左側から始まって、アンプルは、「アンプル・アクティブ」状態にあることが可能である。この状態においては、アンプルは、温度であり、ＰＬＣは、アクティブなアンプル及びその各マニホルドの温度を監視している。さらに、ＰＬＣは、ツールから適切なアクティブなマニホルドに信号を迂回させている。ツールがアンプルからプロセスを実行することが可能となるのは、このアクティブな状態においてである。
【０１２９】
「アンプル・アクティブ」状態から、アンプル及びその各マニホルドは、「スタンバイ」状態に入ることが可能である。この状態においては、アンプルは、温度であり、オフラインになる又はアクティブ状態に入ることが可能な状態にある。この「スタンバイ」状態の際には、ツールは、各マニホルドに対するどのバルブの制御も行うことができない。「温度でのアンプル・スタンバイ」から、オペレータは、アクティブに戻り、手動モードとなることが可能であり、又は、アンプルのスワップ・バックを開始することが可能となる。
【０１３０】
スタンバイから「アクティブ」に戻るために、制御装置は、ユーザ指定の時間量にわたってマニホルドをパージし、次いで、このマニホルドに対する適切なバルブの制御をツールに引き継ぐ。
【０１３１】
「アンプル交換の開始」に向かう際に、ＰＬＣは、他のマニホルドがパージ・ガス又はダンプ・ラインを使用していないことが確実となるようにチェックし、次いで、オペレータにアンプル手動バルブを閉めさせて、それによりマニホルドパージが行われ得るようにする。このパージは、マニホルド及びアンプル・バルブとマニホルド・バルブとの間の配管のレッグから残留有機金属を除去して、それにより、アンプルが取り外される際に、これらのレッグ中の残留前駆体が空気又は空気中の水分と反応しないようにするために、なされる。
【０１３２】
マニホルドをサイクル・パージした後に、ＰＬＣは、アンプル・バルブが確実に閉じられたことをチェックする。これは、マニホルドが基本圧力にまでポンプされ、隔離され、次いで圧力上昇が観察されるリーク・アップによって、なされる。アンプルが閉じられ、残留化学物質がラインからパージされている場合には、マニホルドは、大きな圧力上昇を示さない。漏れチェックに失敗した場合には、オペレータは、調査を促される。
【０１３３】
正常な漏れチェックの後に、制御装置は、ヒータを遮断し、アンプルが安全な温度に達した際に、オペレータにアンプルの交換を促す。
【０１３４】
新しいアンプルが設置され、オペレータがそれを認めると、ＰＬＣは、アンプルが正確に連結されたことを保障するためにもう一度漏れチェックを行い、次いで、アンプル連結の際に吸収され得た残留空気及び水分を除去するために、マニホルドをパージし始める。ＰＬＣは、アンプル・バルブを開く間にわたってオペレータを歩かせ、次いで、加熱前にアンプル・ヘッド・スペースを真空排気し、パージし、加圧することができる。これは、ユーザにより決定される。次いで、アンプルは、より一体化されたシステムにおいては、人間／機械インターフェース（ＨＭＩ）を介したオペレータからの、又はツールからの、加熱のための信号を待つ。
【０１３５】
アンプル、そのバルブ、及びマニホルドが、設定点温度にて安定化すると、アンプルは、「温度でのアンプル・スタンバイ」状態に入り、必要な際に「アクティブ」になることが可能な状態となる。
【０１３６】
さらに、ＰＬＣは、パスワード保護されたマニュアル・モードを備え、これにより、熟練の技術者又はエンジニアは、ヘリウム漏れチェック、マニホルド交換、及びシステムチェック等のために、手動によりバルブを作動させることが可能となる。さらなる安全措置として、バルブ・エクスクルージョンが、アクティブなマニホルドと非アクティブなマニホルドとの間におけるクロス・トークを避けるために、プログラマブル論理制御装置にプログラムされる。アンプルは自動バルブのみで設計されてよいが、これは標準的な手法ではなく、なぜならば、手動バルブにより、オペレータは緊密なシールを保障することが可能となるからである。
【０１３７】
ＰＬＣは、いずれのマニホルドがアクティブであるかを判定する。これは、１）ツール・オペレータが、アンプルの実行限度に達したことに気づき、切換えを命ずる、手動ボタンによって、又は、２）１つのアンプルが低量になったとき及び他方のアンプルをオンラインにすべきことを判定するために、レベル・センサからのデータ又はツールからのカウンタを使用する自動切換え機能によって、開始され得る。もう１つの場合は、ＰＬＣは、オペレータに対して切換えが必要であることの警報を発するが、オペレータ入力の実行を待機する。
【０１３８】
一体型蒸気相又は液相試薬分配装置において使用されるＰＬＣ画面の１つの例示的なスクリーンショットが、図１７に図示される。
【０１３９】
一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の特殊な態様の１つは、プロセス・ツールから適切なアクティブなマニホルドにバルブ開口空気圧信号を再送しつつ、マニホルドが非アクティブ状態にあった場合には依然としてプログラマブル論理制御装置がこれらのバルブを制御することが可能となるための、プログラマブル論理制御装置のための安全な方式の設計である。さらに、安全のために、ツールに対する空気圧機構が閉鎖される際に、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置バルブもまた閉鎖されることが望ましい。この解決策の実例が、図７において概略的に示される。
【０１４０】
共通空気圧バルブを制御するために、プログラマブル論理制御装置は、共通主要空気圧送給部に連結された一列のソレノイド・バルブに２４ボルトのＤＣ信号を供給する。この場合には、キャビネットを供給する主要空気圧ラインは、ツールから引かれる。これにより、ツール空気圧機構が遮断されると、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置空気圧機構もまた遮断されることとなる。さらに、共通バルブのデュアル制御のために、ツールからの各空気圧信号は、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置のそれぞれのマニホルドに対する適切なバルブに空気圧信号を送るように通電され得る特別なソレノイド（又は均等物）に送られる。「オア」チェック・バルブ（“ＯＲ”  ｃｈｅｃｋ  ｖａｌｖｅ）（例えば３ポートシャトルバルブなど）により、それらの共有バルブに対する空気圧信号は、他の排気を徐々に抜き取ることなく、主要ソレノイド・パネル、又は、例えば４位置３ポートバルブなどの独立型Ａ若しくはＢソレノイドから、もたらされることが可能となる。
【０１４１】
アンプルは、小さなベント・キャビネットの内部に配置され得る。アンプルは、典型的には、シェルフの上に載置され、その上方のマニホルドは、その設計の性質により、かなり剛性の構造体である。典型的なアンプル設置が、図８に図示される。アンプルは、固定式又は摺動式（ページの内外に）のシェルフの上面上の半可撓性加熱マントルの内部に位置することが可能である。さらに、高真空ＶＣＲ連結具の使用により、アンプル・バルブとマニホルドとの間に隙間のない嵌合がもたらされる。一実施例は、アンプルの高さの変動に対処するために加熱マントルにおいて遊びを用いる。これにより、キャビネットにおけるビルディング許容及びヒッティング許容は困難になる。シェルフが高すぎる場合には、アンプルはマニホルドの下方において嵌合しない。シェルフが低すぎる場合には、連結具が正確に締め付けられない場合があり、又は、アンプルの全重量（１５．８７〜１８．１４ｋｇ（３５〜４０ｌｂｓ））がマニホルドにより支持されることになる場合があり、溶接部及び嵌合部に応力をもたらす。アンプルに荷重をかけることを容易にするために、一体型ばね荷重プレートを有するスライド・シェルフが、図９に図示されるように使用され得る。このシェルフは、図１０に図示されるように、センタリング・ピン及び回転テーブルを組み込むことが可能である。すべてのこれらの構成部により、オペレータはアンプルを中心に位置決めし、連結具を位置合わせし、アンプルを剛性マニホルドの下方に容易に摺動させることが可能となる。
【０１４２】
アンプルのレイアウトは、上述のマニホルドの曲げ部の数及びライン長に影響を及ぼし得る。実際に、前駆体送出ラインについては、「使用されないレッグ」及び不要な曲げ部を最小限に抑えることが最良である。これは、凝縮の可能性や微粒子を最小限に抑え、パージの際の残留前駆体の完全な除去を可能にするために、なされる。例えば、前方に向いた同一のアンプルを有する一実施例が、図１１に図示され、図１２の別の実施例は、アンプルをそれらの中心軸を中心として４５度だけ時計回り方向に回転させることが、どのように入口アルゴン・レッグにおいて２つの曲げ部を除去し、マニホルド間の共通出口ラインの長さを短縮させ得るかを示す。さらに、１つのアンプル（Ａ）が、左側に入口を有し、他方のアンプル（Ｂ）が、右側に入口を有する、側部特殊アンプルの場合を示すことも可能である。この場合には、アンプル（Ａ）は、その垂直方向軸を中心として時計回り方向に回転させることが可能であり、アンプル（Ｂ）は、その垂直方向軸を中心として反時計回り方向に回転させることが可能であり、結果として、図１３に図示されるように、Ｔ字型共通マニホルドについての出口間距離が非常に短くなる。この側部特殊アンプルの場合のレイアウトを示す概略図は、図１４に図示される。図１４に図示されるように、アンプル入口Ｖ−６及びＶ−１８は、両端側に位置し、出口バルブ（Ｖ−７及びＶ−１７）は、中央方向に位置する。この配向により、共通マニホルドに２つのアンプルを連結するライン長を最小限とすることが可能になり、これは、使用されないレッグの容積を減らすために重要となる。
【０１４３】
時折、容器は、製品液体前駆体が空に近くなる。このほぼ空の状態は、液体レベル・センサによって検出され得る。本明細書における教示に適合する従来のレベル・センサが、有用であり得る。センサは、例えば、容器が交換又は再充填される必要があり得るが、直ぐに行われる必要がないことを示すことができる。必要な場合には、少量の前駆体供給物が容器内に残留した状態で、ツールのプロセスが、完了される。さらに、センサは、容器が十分な前駆体供給物を含んでいないためにツールのプロセスを停止しなければならないことを示すことができる。さらに、センサは、容器が満たされていることを示すことができる。
【０１４４】
容器を再充填及び／又は交換すべき時が来た場合には、切換え処置が行われ、容器は、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置から取り外される。周囲条件に対してシステムを開くことにより、システム内の反応前駆体残留物が、大気中成分、とりわけ酸素及び水分にさらされる。したがって、残留物は、システムを開く前にラインからパージされなければならない。殆どのパージは、ガス及び／又は真空を使用して遂行され得る。これらの方法により除去されない前駆体残留物に関しては、ラインを十分に流洗するために溶剤を使用することが可能である。反応前駆体にさらされる一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の特定の部分が、ダンプに通じる出口ラインを通してパージされる適切な溶剤で流洗されてよい。この溶剤による流洗は、溶剤タンク及びマニホルドにより支援され得る。代替としては、パージ・ガスが、バルブを介して一体型蒸気相又は液相試薬分配装置内に入れられ、廃棄物が、ベント・ラインを通りダンプに移動する。これらの排気プロセスの際の残圧は、圧力センサにより監視することが可能である。
【０１４５】
一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の様々な部品及び動作は、制御装置により制御される。この制御装置は、他の容器マニホルド組立体からは独立的に各容器マニホルド組立体を制御するように構成される。したがって、１つの容器内の前駆体は、他の容器内の前駆体とは別個に管理及び配給され、前駆体を製造ツールに供給する全プロセスが、フレキシブルになる。例えば、一度に１つの前駆体を供給することが可能であり、又は一度に多数の前駆体を供給することが可能である。さらに、他の容器が前駆体物質を供給している間に、１つ又は複数の容器を交換することができる。
【０１４６】
容器内及び容器間の連結ライン、マニホルド、及び、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の様々な他の部品は、本明細書において説明される化学物質を保持するように設計される。例えば、ラインは、高純度ステンレス鋼配管から構成されてよい。本明細書において説明される遮断バルブは、ばね無しダイアフラム高純度バルブであってよい。
【０１４７】
実施においては、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、アルゴリズムを有する制御装置によって制御され、この制御装置は、複数のユニット間の通信を導き、一体型システムを完成させる。このシステムの複数のユニットは、様々な共有構成要素を介して通信する。任意の組合せにおける、共有構成要素を有する、制御装置及び種々のユニットにより、一体型システムは、モジュール・ツールとして機能することが可能となる。制御装置は、本明細書における教示に適合する様々な制御装置の任意のものであってよく、様々な位置に配置されてよい。制御装置は、容器が互いに独立的に作動可能となるように、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の様々なシステムと通信するように適合可能なものである。代替としては、別個の制御装置が、ツール及び一体型蒸気相又は液相試薬分配装置において使用される場合には、制御装置は、互いに通信し、それにより、ツールは、化学物質タンクが交換されているときを認識し、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、ツールが前駆体を必要とするときを認識する。
【０１４８】
さらに、容器内の前駆体の残留量が、制御装置アルゴリズムにより監視される。この容器は、連続的に又は離散的に監視され得る。容器は、例えば計量器及び超音波センサなどの外部センサを備えてよい。さらに、容器は、例えば前述のものなどの内部センサなどを備えてよい。容器センサが低レベルであることを知らせる場合には、本明細書において説明されるようにタンク交換処置が開始される。
【０１４９】
本明細書において説明される一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の実施例は、ターゲット・プロセス・ツールに前駆体を継続的に供給するためのモジュラ式の一体型プロセッサを提供する。さらに、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、他のモジュールと組み合わされることにより、製造ツールが蒸着のために前駆体を正常に及び継続的に受領することが可能となるように、前駆体を貯蔵し、ツールに前駆体を送出するためのシステムを実現し得る。
【０１５０】
上述の説明は、本発明の原理及び様々な実施例の例示となるように意図される。本発明の実施例が示されたが、当業者は、本発明の教示から逸脱することなく、その変更を行うことが可能である。本明細書において説明される実施例は、例示のものに過ぎず、限定的なものではない。本発明及び本明細書において開示される装置及び方法の多数の変形及び変更が可能であり、本発明の範囲内に含まれる。したがって、保護の範囲は、上述の説明によっては限定されず、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、この範囲は、特許請求の範囲の主題のあらゆる均等物を含む。
【０１５１】
容器、マニホルド、圧力調整器、バルブ、及びオリフィスの様々な組合せを、本発明の実施例と共に使用し得ることが理解される。本発明は、本明細書において説明されるこれらのようなデバイスの組合せに限定されず、本発明は、本明細書の教示に合致する他の組合せを含むことが、当業者には理解されよう。
【０１５２】
図１、図５、図１４、及び図１６を参照すると、プロセス・ガスは、キャリア・ガスである。これは、アンプルに進入して、又は前駆体と混合して、「プロセス」への送出の際に前駆体を希釈するガスである。パージ・ガスは、アンプルが使用された後に、又は新しいアンプルが連結される際に、マニホルドをパージするためだけに使用される。例えば、顧客が、キャリア・ガスとしてエレクトロニクス用アルゴンを使用することを望む場合があるが、パージ・ガスについては安価なことによりエレクトロニクス用窒素に固執する場合がある。
【０１５３】
図１、図５、及び図１４を参照すると、容器（例えば２０及び２１）は、キャリア・ガス送給入口開口（このキャリア・ガス送給入口開口を介して、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送給することが可能となり、これにより、前記ソース化学物質の蒸気は、前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬が生成される）を有する上壁部材の一部分と、蒸気相試薬出口開口（この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬が前記装置から分配され得る）を有する上壁部材の一部分とを備えることが可能である。
【０１５４】
容器（例えば２０及び２１）は、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送給するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在するキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）であって、キャリア・ガス流制御バルブ（例えば、アンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）、及び、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するために中に圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢなど）を含む、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）と、充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）であって、中を通る蒸気相試薬流を制御するために中に蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を含む、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）とを備えることが可能である。
【０１５５】
一実施例においては、容器（例えば２０及び２１）は、バブラ・チューブ（このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して、前記キャリア・ガスをソース化学物質中に気泡として通過させることが可能となり、それにより、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が、前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積への蒸気相試薬流が生成され、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁端部に隣接する出口端部を有する）を備えるキャリア・ガス送給入口開口を有する上壁部材の一部分と、蒸気相試薬出口開口（この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記装置から分配することが可能である）を有する上壁部材の一部分とを備えることが可能である。
【０１５６】
バブラ・チューブを有する容器は、前記ソース化学物質内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在するキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）であって、キャリア・ガス流制御バルブ（例えば、アンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）、及び、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するために中に圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢなど）を含む、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）と、充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）であって、中を通る蒸気相試薬流を制御するために中に蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を含む、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）とを備えることが可能である。
【０１５７】
別の実施例においては、容器（例えば２０及び２１）は、不活性ガス送給入口開口（この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスは、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給されて、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となる）を有する上壁部材の一部分と、ディップチューブ（このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能であり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する）を備える液相試薬出口開口を有する上壁部材の一部分とを備えることが可能である。
【０１５８】
ディップチューブを有する容器（例えば２０及び２１）は、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するための、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在する不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）であって、不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）、及び、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するために中に圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢなど）を含む不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）と、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在する液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）であって、中を通る液相試薬流を制御するために中に液相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を含む、液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）とを備えることが可能である。
【０１５９】
容器及びアンプルは、典型的には、例えば３１６Ｌなどのステンレス鋼から機械加工され、前駆体液体又は固体ソース化学物質の汚染を防ぐために電解研磨される。カバー又は上壁部材は、除去不能な、又は洗浄及び再利用を容易にするために除去可能なものが可能である。容器は、円筒形状側壁部材を備えることが可能であり、又は、非円筒形状を画成する側壁部材を備えることが可能である。除去可能な上壁部材を有する容器は、側壁部材に上壁部材を固定するための固定手段を備えることが可能である。例示の固定手段は、例えば、溶接部材、ボルト、又はシールなどを含む。
【０１６０】
アンプルは、例えばオン／オフ・バルブ及び質量制御バルブなどの、入口バルブ及び出口バルブを備えることが可能であり、それにより、化学物質をエンド・ユーズ設備に送出することが可能となる。オプションのアンプル設備は、フィル・ポートと、アンプルがほぼ空になるときを判定するためのソース化学物質レベル・センサとを備える。コンテナ内の材料は、低蒸気圧化学物質については真空下において、又は、蒸気を掃気するためには不活性ガスを使用して、送出される。代替としては、材料は、液体としてディップ・チューブを介してエンド・ユーズ設備に送出されてよく、そこで必要に応じて蒸気化され得るか、又は分配され得る。
【０１６１】
好ましくは、熱伝導を均一にするために、アンプル内に温度センサが含まれる。好ましくは、ソース化学物質を効率的に使用するために、アンプル内にソース化学物質レベル・センサが含まれる。バルブ及びソース化学物質レベル・センサは、清浄な漏出防止シールを確保するために、フェース・シール連結具を介して装着される。クリーン・ルーム内で組み立てられると、アンプルは、吸収された水分を除去するために調整され、ヘリウム漏れ検出器によりリーク・チェックされる。アンプルは、数トールから大気圧を若干上回るまでの圧力で使用されるように設計される。
【０１６２】
本発明の一実施例においては、温度センサは、容器の上端外部から上壁部材の一部分を貫通して、容器の内部容積部内に概して垂直方向に下方に延在し、温度センサの下方端部は、下壁の表面の非干渉近位に配置される。ソース化学物質レベル・センサは、容器の上端外部から上壁部材の一部分を貫通して、容器の内部容積部内に概して垂直方向に下方に延在し、ソース化学物質レベル・センサの下方端部は、下壁の表面の非干渉近位に配置される。温度センサは、容器内のソース化学物質の温度を判定するために、容器内に作動的に配置され、ソース化学物質レベル・センサは、容器内のソース化学物質のレベルを判定するために、容器内に作動的に配置され、温度センサ及びソース化学物質レベル・センサは、容器内において互いに対して非干渉近位に配置され、温度センサの下方端部は、ソース化学物質レベル・センサの下方端部に関して容器の表面の同一又はより近い近位に配置され、温度センサ及びソース化学物質レベル・センサは、容器内においてソース化学物質流連通状態にある。ソース化学物質レベル・センサは、超音波センサ、光学センサ、容量センサ、及びフロート・タイプ・センサから選択され、前記温度センサは、サーモウェル及び熱電対を備える。
【０１６３】
本発明の一実施例においては、下壁部材は、サンプ空洞部を任意に提供し、この中に、温度センサ、ソース化学物質レベル・センサ、ディップ・チューブ、及び／又はバブラ・チューブの下方端部が、配設され得る。かかる構成により、元々提供された液体又は固体のソース化学物質の体積の、例えば９５％又はそれ以上、好ましくは９８％又はそれ以上などの高いパーセンテージを、ソース化学物質が選択的に分配される用途において、使用することが可能となる。さらに、この構成は、ソース化学物質供給及び分配システム、並びに分配されたソース化学物質が使用されるプロセスの経済性を向上させることが可能である。
【０１６４】
本発明により、ソース化学物質レベル・センサが内容物の終わりを知らせた場合に、最少量の半導体前駆体化学物質が、アンプル又はバブラの中に残ることが可能となる。半導体前駆体の複雑性及びコストが高まっているため、これは非常に重要である。コストを最小限に抑えるために、半導体製造業者は、無駄になる前駆体を可能な限り少なくすることを望む。さらに、本発明は、ソース化学物質レベル・センサと同一の凹部サンプ空洞部内に温度センサを配置する。これにより、ソース化学物質レベル・センサが前駆体の存在を示す限りにおいて、ソース化学物質半導体前駆体の真の温度が読み取られるようになる。これは、安全性の観点から重要である。温度センサが、半導体前駆体の外部に位置した場合には、この温度センサは、加熱装置に誤った低温信号を送ることになるであろう。これは、アンプルに対して過熱をかけることに至る場合があり、それにより、半導体前駆体の安全でない状況及び分解を生じさせるおそれがある。
【０１６５】
再び容器及びアンプルを参照すると、容器は、ソース化学物質レベル・センサを備えることが可能であり、このソース化学物質レベル・センサは、容器の上方部分外部から、容器の上壁部材の非中心に位置する部分を下方に貫通して、下床部材の上に非中心に位置する下方端部まで延在し、任意には容器のサンプ空洞部の表面の近傍に位置し、これにより、ソース化学物質試薬が容器内に収容される場合に、少なくとも９５％のソース化学物質試薬を使用することが可能となる。ソース化学物質レベル・センサの上方部分は、感知されたソース化学物質レベル信号をシステムの作動中にソース化学物質レベル・センサから中央演算処理ユニットに伝送するために、ソース化学物質レベル感知信号伝送ラインによって中央演算処理ユニットに接続され得る。
【０１６６】
同様の態様において、容器は、温度センサ、すなわちサーモウェル及び熱電対を備えることが可能であり、この温度センサは、容器の上方部分外部から、下方へ容器の上壁部材の中央位置部分を下方に貫通して、下方端部まで延在し、容器の下壁の表面の近傍にて、下壁部材の中央に位置する。温度センサの上方部分は、システムの作動中に感知された温度信号を温度センサから制御装置又は中央演算処理ユニットまで伝送するために、温度感知信号伝送ラインによって中央演算処理ユニットに接続され得る。
【０１６７】
さらに、適切なマイクロプロセッサ、コンピュータ、若しくは他の適切な制御手段を含み得る、制御装置又は中央演算処理ユニットは、流れ制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を選択的に調節するため、及びキャリア・ガスの容器への流れを制御するために、制御信号伝送ラインによって流れ制御バルブに（例えば適切なバルブ・アクチュエータ要素を介して）接合されてよい。さらに、中央演算処理ユニットは、流れ制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を選択的に調節するため、及び容器からの蒸気相又は液相試薬の排出を制御するために、制御信号伝送ラインによって他の流れ制御バルブに（例えば適切なバルブ・アクチュエータ要素を介して）接合されてよい。本発明においては、流れ制御バルブは、隔離バルブ及び絞りバルブ等を含む。
【０１６８】
本発明により、半導体製造業者は、アンプルの交換の前の無駄を非常に少量に抑えつつ、最大量の前駆体を使用することが可能となる。これにより、無駄が最小限に抑えられ、半導体前駆体及び特定の用途における投資回収率が最大限に高められる。
【０１６９】
典型的なアンプルは、直径が約１２．７ｃｍから１５．２４ｃｍ（約５から６インチ）、高さが約１２．７ｃｍから１７．７８ｃｍ（約５から７インチ）の容器又は円筒からなり、３１６ステンレス鋼（３１６ＳＳ）から構成される。上壁部材は、約１．２７ｃｍ（約０．５インチ）の厚さであり、８から１２個のボルトにより側壁部材に装着され、又は、溶接され得る。アンプルは、エダクタ（又はディップ）チューブが設置されてよく、又は設置されなくともよい。さらに、フィル・ポートが含まれる場合がある。１つのバルブが、出口バルブから生成物を掃気するために不活性ガスのための入口として使用されてよい。さらに、アンプルは、バブラ・チューブを有してよい。このバブラ・チューブは、蒸気として材料を送出するのを支援するために、生成物を通して不活性ガスを気泡として通過させるために使用することが可能である。
【０１７０】
本発明において有効な例示のソース化学物質は、広範にわたる様々なものであることが可能であり、例えば、２族（例えばカルシウム、ストロンチウム、及びバリウム）、３族（例えばイットリウム及びランタン）、４族（例えばチタニウム、ジルコニウム、ハフニウム）、５族（例えばバナジウム、ニオビウム、及びタンタル）、６族（例えばクロム、モリブデン、及びタングステン）、７族（例えばマンガン）、８族、９族、１０族（例えばコバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、及び白金）、１１族（例えば銅、銀、及び金）、１２族（例えば亜鉛及びカドミウム）、１３族（例えばアルミニウム、ガリウム、インジウム、及びタリウム）、１４族（例えば珪素、ゲルマニウム、及び鉛）、１５族（例えばアンチモン及びビスマス）、１６族（例えばテルル及びポロニウム）、周期表のランタニド系列及びアクチニド系列の、金属の蒸気相又は液相前駆体を含む。本発明において有効な好ましい蒸気相又は液相試薬は、ルテニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、白金、金、チタン、鉛、パラジウム、ジルコニウム、ビスマス、ストロンチウム、バリウム、カルシウム、アンチモン、アルミニウム、及びロジウムから選択される金属の蒸気相若しくは液相前駆体か、又は、珪素及びゲルマニウムから選択される半金属の前駆体を含む。好ましい有機金属前駆体化合物は、ルテニウム含有有機金属前駆体化合物、ハフニウム含有有機金属前駆体化合物、タンタル含有有機金属前駆体化合物、及び／又は、モリブデン含有有機金属前駆体化合物を含む。
【０１７１】
ソース化学物質は、容器がシステムから取り除かれ、新しい容器と交換される際に、この容器に追加され得る。容器に追加されるソース化学物質の温度は、クリティカルなものではなく、広範にわたり様々であることが可能である。ソース化学物質は、プロセスに対して十分な流速で蒸気相試薬を供給するために、ソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで加熱され得る。各材料は、室温にて若干の蒸気圧を有し、真空下において蒸気化する。熱を追加することにより、適当な時間内に必要な量の化学物質を供給するのに十分なものとなるように、蒸気化率が高まる。
【０１７２】
昇華する固体ソース化学物質、及び加熱により溶解する固体ソース化学物質を、本発明において使用することが可能である。例えば、昇華する固体ソース化学物質は、図１、図５、図１４、及び図１６に図示される蒸気相試薬分配装置において使用することが可能である。加熱により溶解する固体ソース化学物質は、図１、図５、図１４、及び図１６に図示される蒸気相又は液相試薬分配装置において使用することが可能である。同様に、液体ソース化学物質は、図１、図５、及び図１４に図示される蒸気相試薬分配装置において使用することが可能である。昇華する固体ソース化学物質を使用する場合には、ダスト・エントラップメント設備を使用する必要がある場合がある。
【０１７３】
本発明において有効な例示の蒸気相又は液相試薬は、広範にわたって様々なものが可能であり、例えば、２族（例えばカルシウム、ストロンチウム、及びバリウム）、３族（例えばイットリウム及びランタン）、４族（例えばチタニウム、ジルコニウム、ハフニウム）、５族（例えばバナジウム、ニオビウム、及びタンタル）、６族（例えばクロム、モリブデン、及びタングステン）、７族（例えばマンガン）、８族、９族、１０族（例えばコバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、及び白金）、１１族（例えば銅、銀、及び金）、１２族（例えば亜鉛及びカドミウム）、１３族（例えばアルミニウム、ガリウム、インジウム、及びタリウム）、１４族（例えば珪素、ゲルマニウム、及び鉛）、１５族（例えばアンチモン及びビスマス）、１６族（例えばテルル及びポロニウム）、周期表のランタニド系列及びアクチニド系列の金属の、蒸気相又は液相の前駆体を含む。本発明において有効な好ましい蒸気相又は液相試薬は、ルテニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、白金、金、チタン、鉛、パラジウム、ジルコニウム、ビスマス、ストロンチウム、バリウム、カルシウム、アンチモン、アルミニウム、及びロジウムから選択される金属の、蒸気相又は液相の前駆体か、又は、珪素及びゲルマニウムから選択される半金属の前駆体を含む。好ましい有機金属前駆体化合物は、ルテニウム含有有機金属前駆体化合物、ハフニウム含有有機金属前駆体化合物、タンタル含有有機金属前駆体化合物、及び／又は、モリブデン含有有機金属前駆体化合物を含む。
【０１７４】
蒸着チャンバは、化学気相蒸着チャンバ又は原子層蒸着チャンバであることが可能である。蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）は、蒸着チャンバに容器を連結する。加熱可能サセプタ又は基板（例えば、ウェーハが、垂直方向煙管中において水晶ボートの上に垂直方向に保持されてよく、外側部上のヒータがウェーハを放射加熱する）が、蒸着チャンバ内に収容され、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）に対して受容関係において配置される。流出物排出ラインが、蒸着チャンバに連結される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を通過して、蒸着チャンバ内に進み、任意には加熱可能サセプタの上にある基板と接触し、すべての残留流出物が、流出物排出ラインを通り排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０１７５】
図１６を参照すると、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【０１７６】
複数の容器（例えば２０及び２１）。各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【０１７７】
複数の蒸気相試薬送出マニホルド（例えばマニホルド２２及び２３）。前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器が、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、前記容器から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する蒸気相試薬排出ライン（例えば３４及び４４）を備え、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えば、アンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０１７８】
及び、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置（図示せず）。
【０１７９】
さらに、一体型蒸気相試薬分配装置は、複数のキャリア・ガス送給マニホルド（例えば２４及び２５）を備え、前記キャリア・ガス送給マニホルドはそれぞれ、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各キャリア・ガス送給マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば３２及び４２）を備え、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブと、キャリア・ガス送給マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０１８０】
図１５には、キャリア・ガス及び前駆体が多数アンプル送出システムから排出される一実施例と、純粋前駆体が多数アンプル送出システムから排出される（ニート送出）別の実施例とを示す、一体型蒸気相又は液相試薬分配装置の簡略化された概略図が示される。
【０１８１】
図１６を参照すると、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、この方法は、以下のステップを含む。
（ａ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【０１８２】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、ソース化学物質を保持するための内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【０１８３】
複数の蒸気相試薬送出マニホルド（例えばマニホルド２２及び２３）。前記蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器が、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各蒸気相試薬送出マニホルドは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する蒸気相試薬排出ライン（例えば３４及び４４）を備え、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えば、アンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０１８４】
及び、前記蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置（図示せず）。
【０１８５】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）にソース化学物質を追加するステップ。
【０１８６】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）内のソース化学物質を任意に加熱するステップ。
【０１８７】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に、前記容器の中の１つから蒸気相試薬を引き出すステップ。
【０１８８】
前記蒸気相試薬と混合するために、キャリア・ガス送給ライン（例えば３２及び４２）を介して、１つ又は複数の前記蒸気相試薬送出マニホルド内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【０１８９】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【０１９０】
上述の方法は、さらに、以下のステップを含む。
【０１９１】
蒸着チャンバ内において、任意には加熱可能サセプタ上にある基板に、蒸気相試薬を接触させるステップ。
【０１９２】
及び、蒸着チャンバに連結された流出物排出ラインを介してあらゆる残留流出物を排出するステップ。
【０１９３】
上述の方法において使用される一体型蒸気相試薬分配装置は、複数のキャリア・ガス送給マニホルド（例えば２４又は２５）をさらに備え、前記キャリア・ガス送給マニホルドはそれぞれ、少なくとも１つの蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各キャリア・ガス送給マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば３２及び４２）を備え、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、及びアンプル２１についてはＶ−５）と、キャリア・ガス送給マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０１９４】
図１６に図示される一体型蒸気相試薬分配装置の作動においては、ソース化学物質（例えばＡｌＣｌ３）は、容器（例えば２０又は２１）内に配置され、このソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで加熱される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬出口開口及び蒸気相試薬排出ライン（例えば３４又は４４）を介して、容器から排出される。ニート前駆体蒸気は、不活性プロセス・キャリア・ガス（ライン５６からの）により希釈され蒸着チャンバへと続く前に、制御バルブ又は他の計装具（例えばＩ−１）を通過することができる。蒸気相試薬流制御バルブ（例えば、アンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）は、蒸着チャンバに流される蒸気相試薬の流れを制御する。蒸着チャンバ内においては、蒸気相試薬は、加熱可能基板又は他の設置構造体の上に設置されたウェーハ（若しくは複数のウェーハ）又は他の基板要素（若しくは複数の基板要素）の上に蒸着される。蒸着チャンバからの流出物蒸気は、流出物排出ライン中に排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。この実施例においては、不活性ガス・パージ・ライン３２及び４２は、アンプル交換の前後に、ラインから残留前駆体又は空気をパージするために使用され得る。
【０１９５】
この作動の際に、容器内のソース化学物質充満レベルは、ソース化学物質レベル・センサによって検出され得る。次の化学気相蒸着又は原子層蒸着の実施の前に容器を交換することが可能となるように、容器内部の液体前駆体化学物質が空に近くなるときを知ることは重要である。ソース化学物質レベルは、漸減的に低下し、最終的には最低液頭（例えばサンプ空洞部内における液体の高さ）までサンプ空洞部内に下がり、この時点において、制御装置又は中央演算処理ユニットが、ソース化学物質レベル感知信号伝送ラインにより、対応する感知されたソース化学物質レベル信号を受領する。制御装置又は中央演算処理ユニットは、これに応答して、特定のキャリア・ガス流制御バルブに制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、バルブを閉じ、容器へのキャリア・ガスの流れを遮断し、さらに、同時に、制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、特定の蒸気相試薬流制御バルブを閉じて、容器からの蒸気相試薬の流れを遮断する。
【０１９６】
さらに、この作動の際に、容器内のソース化学物質の温度は、温度センサにより検出され得る。蒸気圧を制御するためには、容器の内部の液体前駆体化学物質の温度を監視することが重要である。容器内のソース化学物質の温度が高くなりすぎる場合には、制御装置又は中央演算処理ユニットは、温度感知信号伝送ラインによって、対応する感知された温度信号を受領する。制御装置又は中央演算処理ユニットは、これに応答して、加熱手段に制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、温度を低下させる。
【０１９７】
蒸着チャンバは、化学気相蒸着チャンバ又は原子層蒸着チャンバであることが可能である。蒸気相試薬排出ライン（例えば３４又は４４）は、蒸着チャンバに蒸気相試薬分配装置を連結する。加熱可能サセプタが、蒸着チャンバ内に収容されてよく、蒸気相試薬排出ライン（例えば３４又は４４）に対して受容関係において配置される。流出物排出ラインが、蒸着チャンバに連結される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬排出ライン（例えば３４又は４４）を通過して、蒸着チャンバ内に進み、任意には加熱可能サセプタの上にある基板に接触し、すべての残留流出物が、流出物排出ラインを通り排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０１９８】
本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、例えば化学気相蒸着プロセス、原子層蒸着プロセス、及びイオン注入プロセスにおいて使用される液体及び固体ソース試薬など、液体及び固体材料の蒸気化のために有効なものであってよい。例えば、特許文献１、２００７年１月２９日出願の特許文献２、２００７年２月２７日出願の特許文献３、２００４年１２月１７日出願の特許文献４、２００７年１月２９日出願の特許文献５、２００７年２月２７日出願の特許文献６を参照されたい。これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１９９】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【０２００】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、キャリア・ガス送給入口開口を有し、このキャリア・ガス送給入口開口を介してキャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能である。
【０２０１】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えばマニホルド２２及び２３）。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を含む。
【０２０２】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置（図示せず）。
【０２０３】
一体型蒸気相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば２４及び２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２０４】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、この方法は、以下のステップを含む。
（ｂ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は以下のものを備える。
【０２０５】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画定するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、キャリア・ガス送給入口開口を有し、このキャリア・ガス送給入口開口を介してキャリア・ガスが充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に送給されて、前記ソース化学物質の蒸気が前記キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬を生成することが可能となり、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬が前記容器から分配され得る。
【０２０６】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えばマニホルド２２及び２３）。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を含む。
【０２０７】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【０２０８】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）にソース化学物質を追加するステップ。
【０２０９】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）内のソース化学物質を任意に加熱するステップ。
【０２１０】
前記キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を介して１つ又は複数の前記容器内にキャリア・ガスを供給するステップ。
【０２１１】
前記蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つ（例えば２０又は２１）から、蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【０２１２】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【０２１３】
上述の方法は、さらに、以下のステップを含む。
【０２１４】
蒸着チャンバ内において、任意には加熱可能サセプタ上にある基板に、蒸気相試薬を接触させるステップ。
【０２１５】
及び、蒸着チャンバに連結された流出物排出ラインを介してあらゆる残留流出物を排出するステップ。
【０２１６】
上述の方法において使用される一体型蒸気相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば２４又は２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２１７】
図１、図５、及び図１４に図示される一体型蒸気相試薬分配装置の作動においては、ソース化学物質が、容器（例えば２０又は２１）内に配置され、このソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで加熱される。キャリア・ガスが、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２又は４２）を介してキャリア・ガス送給入口開口まで流れることが可能であり、このキャリア・ガス送給入口開口から、キャリア・ガスは、充満レベルを超えた内方ガス体積内に排出される。キャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）は、内方ガス体積内に排出されるキャリア・ガス流を制御する。ソース化学物質からの蒸気が、キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬が生成される。
【０２１８】
蒸気相試薬は、蒸気相試薬出口開口及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）を介して内方ガス体積から排出される。蒸気相試薬は、蒸着チャンバまで、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）内を流される。蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）が、蒸着チャンバに流される蒸気相試薬の流れを制御する。蒸着チャンバ内において、蒸気相試薬は、加熱可能基板又は他の設置構造体の上に設置されたウェーハ（若しくは複数のウェーハ）又は他の基板要素（若しくは複数の基板要素）の上に蒸着される。蒸着チャンバからの流出物蒸気は、流出物排出ライン中に排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２１９】
この作動の際に、容器内のソース化学物質充満レベルは、ソース化学物質レベル・センサによって検出され得る。次の化学気相蒸着又は原子層蒸着の実施の前に容器を交換することが可能となるように、容器内部の液体前駆体化学物質が空に近くなるときを知ることは重要である。ソース化学物質レベルは、漸減的に低下し、最終的には最低液頭（例えばサンプ空洞部内における液体の高さ）までサンプ空洞部内に下がり、この時点において、制御装置又は中央演算処理ユニットが、ソース化学物質レベル感知信号伝送ラインにより、対応する感知されたソース化学物質レベル信号を受領する。制御装置又は中央演算処理ユニットは、これに応答して、特定のキャリア・ガス流制御バルブに制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、バルブを閉じ、容器へのキャリア・ガスの流れを遮断し、さらに、同時に、制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、特定の蒸気相試薬流制御バルブを閉じて、容器からの蒸気相試薬の流れを遮断する。
【０２２０】
あるアンプルから別のアンプルへの自動交換がイネーブルにされる場合には、このシステムは、アンプル内に残っている材料の量、実施ごとの使用量、及び実施中にではなく、ウェーハ又はウェーハのバッチの実施間に交換をイネーブルにするように、実施が進行中であったというツールからの信号に関する情報を必要とする。標準的な業界的手法は、典型的には、交換後の再適正化の実施を伴い、システムは、自動交換が行われたとオペレータに警報を発する。
【０２２１】
さらに、この作動の際に、容器の温度が、温度センサにより検出され得る。蒸気圧を制御するために、容器（例えば、液体に対するサーモウェル又は固体ソース・アンプル上の代表的スポット）の温度を監視することは、重要である。容器内のソース化学物質の温度が過剰に高くなる場合には、制御装置又は中央演算処理ユニットは、温度感知信号伝送ラインにより、対応する感知された温度信号を受領する。制御装置又は中央演算処理ユニットは、これに応答して、制御信号伝送ライン中の制御信号を加熱手段に伝送して、温度を低下させる。
【０２２２】
蒸着チャンバは、化学気相蒸着チャンバ又は原子層蒸着チャンバであることが可能である。蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）は、蒸着チャンバに蒸気相試薬分配装置を連結する。加熱可能サセプタ又は蒸着基板が、蒸着チャンバ内に収容されてよく、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）に対して受容関係において配置される。流出物排出ラインが、蒸着チャンバに連結される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を通過して、蒸着チャンバ内に進み、任意には加熱可能サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、流出物排出ラインを通り排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２２３】
本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置は、例えば化学気相蒸着プロセス、原子層蒸着プロセス、及びイオン注入プロセスにおいて使用される液体及び固体ソース試薬など、液体及び固体材料の蒸気化のために有効なものであってよい。例えば、特許文献１、２００７年１月２９日出願の特許文献２、２００７年２月２７日出願の特許文献３、２００４年１２月１７日出願の特許文献４、２００７年１月２９日出願の特許文献５、２００７年２月２７日出願の特許文献６を参照されたい。これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０２２４】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【０２２５】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、バブラ・チューブを備えるキャリア・ガス送給入口開口を有し、このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して、前記キャリア・ガスをソース化学物質中に気泡として通過させることが可能となり、それにより、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が、前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内への蒸気相試薬流が生成され、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁部材に隣接する出口端部を有し、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる。
【０２２６】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば容器２２及び２３）。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０２２７】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【０２２８】
一体型蒸気相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば容器２４及び２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２２９】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、この方法は、以下のステップを含む。
（ｃ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は、以下のものを備える。
【０２３０】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、バブラ・チューブを備えたキャリア・ガス送給入口開口を有し、このバブラ・チューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このバブラ・チューブを介して、前記キャリア・ガスをソース化学物質中に気泡として通過させることが可能となり、それにより、ソース化学物質蒸気の少なくとも一部分が、前記キャリア・ガス中に引き込まれて、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内への蒸気相試薬流が生成され、前記バブラ・チューブは、上壁部材に隣接する入口端部及び下壁部材に隣接する出口端部を有し、上壁部材の一部分は、蒸気相試薬出口開口を有し、この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記容器から分配することが可能となる。
【０２３１】
複数のキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）。前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドに連結され、各キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドは、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記キャリア・ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内にキャリア・ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在し、キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記蒸気相試薬排出ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積から蒸気相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在し、蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０２３２】
及び、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば容器２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば容器２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【０２３３】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）にソース化学物質を追加するステップ。
【０２３４】
蒸気相試薬を供給するためにソース化学物質を蒸気化するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）内のソース化学物質を加熱するステップ。
【０２３５】
前記キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）及び前記バブラ・チューブを介して１つ又は複数の前記容器内にキャリア・ガスを供給するステップ。
【０２３６】
前記蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を介して、前記容器の他のいずれのものからも独立的に前記容器の中の１つ（例えば２０又は２１）から、蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【０２３７】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【０２３８】
上述の方法は、さらに、以下のステップを含む。
【０２３９】
蒸着チャンバ内において、任意には加熱可能サセプタ上にある基板に、蒸気相試薬を接触させるステップ。
【０２４０】
及び、蒸着チャンバに連結された流出物排出ラインを介してあらゆる残留流出物を排出するステップ。
【０２４１】
上述の方法において使用される一体型蒸気相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば２４又は２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つのキャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記キャリア・ガス送給／蒸気相試薬送出マニホルドの前記キャリア・ガス送給ラインに続くキャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２４２】
図１、図５、及び図１８に図示される一体型蒸気相試薬分配装置の作動においては、ソース化学物質は、容器（例えば２０又は２１）内に配置され、ソース化学物質を蒸気化させるのに十分な温度にまで加熱される。キャリア・ガスが、キャリア・ガス送給ライン（例えば図１４における３２又は４２）を介してキャリア・ガス送給入口開口まで流され、バブラ・チューブを通り、そこからソース化学物質中に気泡として通される。キャリア・ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）は、ソース化学物質中に排出されるキャリア・ガス流を制御する。ソース化学物質からの蒸気が、キャリア・ガス中に引き込まれて、蒸気相試薬が生成される。
【０２４３】
蒸気相試薬は、蒸気相試薬出口開口及び蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）を介して内方ガス体積から排出される。蒸気相試薬は、蒸着チャンバまで、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は３３）内を流される。蒸気相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）が、蒸着チャンバに流される蒸気相試薬の流れを制御する。蒸着チャンバ内において、蒸気相試薬は、加熱可能基板又は他の設置構造体の上に設置されたウェーハ（若しくは複数のウェーハ）又は他の基板要素（若しくは複数の基板要素）の上に蒸着される。蒸着チャンバからの流出物蒸気は、流出物排出ライン中に排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２４４】
この作動の際に、容器内のソース化学物質充満レベルは、ソース化学物質レベル・センサによって検出され得る。次の化学気相蒸着又は原子層蒸着の実施の前に容器を交換することが可能となるように、容器内部の液体前駆体化学物質が空に近くなるときを知ることは重要である。ソース化学物質レベルは、漸減的に低下し、最終的には最低液頭（例えばサンプ空洞部内における液体の高さ）までサンプ空洞部内に下がり、この時点において、中央演算処理ユニットが、ソース化学物質レベル感知信号伝送ラインにより、対応する感知されたソース化学物質レベル信号を受領する。中央演算処理ユニットは、これに応答して、キャリア・ガス流制御バルブに制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、バルブを閉じ、容器へのキャリア・ガスの流れを遮断し、さらに、同時に、制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、蒸気相試薬流制御バルブを閉じて、容器からの蒸気相試薬の流れを遮断する。
【０２４５】
さらに、この作動の際に、容器内のソース化学物質の温度が、温度センサにより検出される。蒸気圧を制御するために、容器の内部の液体前駆体化学物質の温度を監視することは、重要である。容器内のソース化学物質の温度が過剰に高くなる場合には、制御装置又は中央演算処理ユニットは、温度感知信号伝送ラインにより、対応する感知された温度信号を受領する。制御装置又は中央演算処理ユニットは、これに応答して、制御信号伝送ライン中の制御信号を加熱手段に伝送して、温度を低下させる。
【０２４６】
蒸着チャンバは、化学気相蒸着チャンバ又は原子層蒸着チャンバであることが可能である。蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）は、蒸着チャンバに蒸気相試薬分配装置を連結する。加熱可能サセプタが、蒸着チャンバ内に収容されてよく、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）に対して受容関係において配置される。流出物排出ラインが、蒸着チャンバに連結される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を通過して、蒸着チャンバ内に進み、任意には加熱可能サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、流出物排出ラインを通り排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２４７】
本発明の一体型蒸気相又は液相試薬分配装置、すなわちバブラは、例えば化学気相蒸着プロセス、原子層蒸着プロセス、及びイオン注入プロセスにおいて使用される液体及び固体ソース試薬など、液体及び固体材料の蒸気化のために有効なものであってよい。例えば、特許文献１、２００７年１月２９日出願の特許文献２、２００７年２月２７日出願の特許文献３、２００４年１２月１７日出願の特許文献４、２００７年１月２９日出願の特許文献５、２００７年２月２７日出願の特許文献６を参照されたい。これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０２４８】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、一体型蒸気相試薬分配装置に部分的に関し、この装置は、以下のものを備える。
【０２４９】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、不活性ガス送給入口開口を有し、この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給して、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となり、上壁部材の一部分は、ディップチューブを備える液相試薬出口開口を有し、このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能となり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する。
【０２５０】
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）。前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記不活性ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在し、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在し、液相試薬排出ラインは、中を通る液相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０２５１】
及び、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【０２５２】
一体型液相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば２４及び２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドの前記不活性ガス送給ラインに続く不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、この不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２５３】
図１、図５、及び図１４を参照すると、本発明は、蒸着チャンバに蒸気相試薬を送出するための方法に部分的に関し、この方法は、以下のステップを備える。
（ｄ）一体型蒸気相試薬分配装置を提供するステップ。この装置は、以下のものを備える。
【０２５４】
複数の容器（例えば容器２０及び２１）。各容器は、充満レベルまでソース化学物質を保持するための、及び充満レベルを超えた内方ガス体積をさらに画成するための、内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備え、上壁部材の一部分は、不活性ガス送給入口開口を有し、この不活性ガス送給入口開口を介して、前記不活性ガスを、充満レベルを超えた内方ガス体積内に送給して、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となり、上壁部材の一部分は、ディップチューブを備えた液相試薬出口開口を有し、このディップチューブは、内方ガス体積を貫通してソース化学物質中に延在し、このディップチューブを介して、液相試薬を前記装置から分配することが可能であり、前記ディップチューブは、上壁部材に隣接する出口端部及び下壁部材に隣接する入口端部を有する。
【０２５５】
複数の不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）。前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各容器は、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドに連結され、各不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドは、不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）、及び液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を備え、前記不活性ガス送給ラインは、充満レベルを超えた前記内方ガス体積内に不活性ガスを送出するために、上壁部材から上方及び外方に、不活性ガス送給入口開口から延在し、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）を含み、前記液相試薬排出ラインは、前記容器から液相試薬を除去するために、上壁部材から上方及び外方に、液相試薬出口開口から延在し、液相試薬排出ラインは、中を通る液相試薬の流れを制御するために、中に１つ又は複数の液相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）を任意に含む。
【０２５６】
及び、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドのそれぞれが、互いに独立的に作動可能であり、前記容器のそれぞれが、互いに独立的に作動可能であるように、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば容器２２及び２３）のそれぞれ及び前記容器（例えば容器２０及び２１）のそれぞれとの通信を導くための１つ又は複数の制御装置。
【０２５７】
さらに、この方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）にソース化学物質を追加するステップ。
【０２５８】
液相試薬を供給するために固体ソース化学物質を溶解するのに十分な温度まで、１つ又は複数の前記容器（例えば２０又は２１）内の固体ソース化学物質を任意に加熱するステップ。
【０２５９】
前記不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を介して１つ又は複数の前記容器内に不活性ガスを供給するステップ。
【０２６０】
前記ディップチューブ及び前記液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４及び４４）を介して、前記容器の他のいずれのもの（例えば２０又は２１）からも独立的に前記容器の中の１つから液相試薬を引き出すステップ。
【０２６１】
蒸気化装置を提供するステップ。この蒸気化装置は、以下のものを備える。
【０２６２】
液相試薬を蒸気化するために内部容器コンパートメントを形成するように構成された、上壁部材、側壁部材、及び下壁部材を備える容器。
【０２６３】
前記蒸気化装置に一体型液相試薬分配装置を連結する、前記液相試薬排出ライン。
【０２６４】
キャリア・ガス送給入口開口を有する蒸気化装置の一部分。このキャリア・ガス送給入口開口を介して、キャリア・ガスを前記蒸気化装置内に送給して、前記液相試薬の蒸気を前記キャリア・ガス内に引き込ませて、蒸気相試薬を生成することが可能となる。
【０２６５】
蒸気相試薬出口開口を有する蒸気化装置の一部分。この蒸気相試薬出口開口を介して、前記蒸気相試薬を前記蒸気化装置から分配することが可能となる。
【０２６６】
前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送出するために、蒸気化装置から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在する、キャリア・ガス送給ライン。このキャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するために、中に１つ又は複数のキャリア・ガス流制御バルブを含む。
【０２６７】
前記蒸気化装置から前記蒸着チャンバに蒸気相試薬を移動させるために、蒸気化装置から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する、蒸気相試薬排出ライン。この蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、蒸気相試薬排出ライン中に１つ又は複数の蒸気相試薬流制御バルブを含む。
【０２６８】
さらに、この方法は以下のステップを含む。前記蒸気化装置内に液相試薬を送給するステップ。
【０２６９】
前記蒸気相試薬を生成するために、液相試薬を蒸気化するのに十分な温度まで前記蒸気化装置内の液相試薬を加熱するステップ。
【０２７０】
前記キャリア・ガス送給ラインを介して前記蒸気化装置内にキャリア・ガスを送給するステップ。
【０２７１】
前記蒸気相試薬排出ラインを介して前記蒸気化装置から蒸気相試薬及びキャリア・ガスを引き出すステップ。
【０２７２】
及び、前記蒸着チャンバ内に蒸気相試薬及びキャリア・ガスを送給するステップ。
【０２７３】
上述の方法は、さらに以下のステップを含む。
【０２７４】
蒸着チャンバ内において、任意には加熱可能サセプタ上にある基板に、蒸気相試薬を接触させるステップ。
【０２７５】
及び、蒸着チャンバに連結された流出物排出ラインを介してあらゆる残留流出物を排出するステップ。
【０２７６】
上述の方法において使用される一体型液相試薬分配装置は、複数の供給ガス・マニホルド（例えば２４及び２５）をさらに備え、前記供給ガス・マニホルドはそれぞれ、互いに相互連結され、各供給ガス・マニホルドは、少なくとも１つの不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルド（例えば２２及び２３）に連結され、各供給ガス・マニホルドは、前記不活性ガス送給／液相試薬送出マニホルドの前記不活性ガス送給ラインに続く不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２及び４２）を備え、不活性ガス送給ラインは、中を通る不活性ガスの流れを制御するために中に１つ又は複数の不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）と、供給ガス・マニホルドの圧力を監視及び制御するための圧力変換器（例えばＰＴＡ及びＰＴＢ）とを含む。
【０２７７】
図１、図５、及び図１８に図示される一体型液相試薬分配装置の作動においては、ソース化学物質は、容器（例えば２０又は２１）内に配置され、不活性ガスが、不活性ガス送給ライン（例えば図１４における３２又は４２）を介して不活性ガス送給入口開口まで流され、充満レベルを超えた内方ガス体積内に進んで、充満レベルを超えた内方ガス体積を加圧することが可能となる。不活性ガス流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−６、及びＶ−８、並びにアンプル２１についてはＶ−４、Ｖ−５、Ｖ−１１、及びＶ−１８など）は、充満レベルを超えた内方ガス体積内に排出される不活性ガス流を制御する。
【０２７８】
液相試薬は、液相試薬出口開口（例えばディップチューブ）及び液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）を介して容器（例えば２０又は２１）から排出される。液相試薬は、蒸着チャンバまで、液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）内を流される。液相試薬流制御バルブ（例えばアンプル２０についてはＶ−７、Ｖ−９、Ｖ−１５、及びＶ−１６、並びにアンプル２１についてはＶ−１２、Ｖ−１３、Ｖ−１４、及びＶ−１７など）が、蒸気化装置に流される液相試薬の流れを制御する。
【０２７９】
蒸気化装置内において、液相試薬は、後の蒸着作業のためのソース蒸気を形成するために蒸気化される。さらに、蒸気化装置は、液相試薬の蒸気化により生成されるソース蒸気と組み合わせる又はこのソース蒸気を覆うためのキャリア・ガスを受けてもよい。代替としては、ソース蒸気は、ニートな形態において下流の蒸着作業へと送られてよい。いずれの場合においても、蒸気化装置からのソース蒸気は、蒸気相試薬排出ラインを通り蒸着チャンバまで流される。蒸着チャンバ内においては、蒸気相試薬は、加熱可能基板又は他の設置構造体の上に設置されたウェーハ（若しくは複数のウェーハ）又は他の基板要素（若しくは複数の基板要素）の上に蒸着される。蒸着チャンバからの流出物蒸気は、流出物排出ライン中に排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２８０】
この作動の際に、容器内のソース化学物質充満レベルは、ソース化学物質レベル・センサによって検出され得る。次の化学気相蒸着又は原子層蒸着の実施の前に容器を交換することが可能となるように、容器内部の液体前駆体化学物質が空に近くなるときを知ることは重要である。ソース化学物質レベルは、漸減的に低下し、最終的には最低液頭（例えばサンプ空洞部内における液体の高さ）までサンプ空洞部内に下がり、この時点において、中央演算処理ユニットが、ソース化学物質レベル感知信号伝送ラインにより、対応する感知されたソース化学物質レベル信号を受領する。中央演算処理ユニットは、これに応答して、キャリア・ガス流制御バルブに制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、バルブを閉じ、容器へのキャリア・ガスの流れを遮断し、さらに、同時に、制御信号伝送ライン中の制御信号を伝送して、液相試薬流制御バルブを閉じて、容器からの液相試薬の流れを遮断する。
【０２８１】
さらに、この作動の際に、容器内のソース化学物質の温度が、温度センサにより検出される。蒸気圧を制御するために、容器の内部の液体前駆体化学物質の温度を監視することは、重要である。容器内のソース化学物質の温度が過剰に高くなる場合には、中央演算処理ユニットは、温度感知信号伝送ラインにより、対応する感知された温度信号を受領する。中央演算処理ユニットは、これに応答して、制御信号伝送ライン中の制御信号を加熱手段に伝送して、温度を低下させる。
【０２８２】
本発明の一体型液相試薬分配装置は、化学気相蒸着プロセス、原子層蒸着プロセス、及びイオン注入プロセスにおいて使用される前駆体などの試薬の分配のために有効なものであってよく、容器から液体試薬の高レベルの引き出しを実現し得る。例えば、特許文献７、２００７年１月２９日出願の特許文献２、２００７年２月２７日出願の特許文献３、２００４年１２月１７日出願の特許文献４、２００７年１月２９日出願の特許文献５、２００７年２月２７日出願の特許文献６を参照されたい。これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０２８３】
蒸着チャンバは、化学気相蒸着チャンバ又は原子層蒸着チャンバであることが可能である。液相試薬排出ライン（例えば図１４における３４又は４４）は、蒸気化装置に液相試薬分配装置を連結する。蒸気化装置は、蒸気化装置から上方及び外方に、キャリア・ガス送給入口開口から延在するキャリア・ガス送給ラインを有し、このキャリア・ガス送給ラインを介して、キャリア・ガスを蒸気化装置に送給して、前記液相試薬の蒸気をキャリア・ガス中に引き込ませ、蒸気相試薬を生成することが可能となる。キャリア・ガス送給ラインは、中を通るキャリア・ガスの流れを制御するためのキャリア・ガス流制御バルブを含む。キャリア・ガス送給ラインは、キャリア・ガス源に結合される。キャリア・ガス源は、例えば高圧ガス・シリンダ、極低温空気分離プラント、又は圧力スイング空気分離ユニットなどの、任意の適切なタイプもののであることが可能であり、キャリア・ガス送給ラインに例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等々のキャリア・ガスを供給する。
【０２８４】
蒸気化装置は、蒸気化装置から上方及び外方に、蒸気相試薬出口開口から延在する蒸気相試薬排出ラインを有し、この蒸気相試薬排出ラインを介して、蒸気相試薬を蒸気化装置から蒸着チャンバに分配することが可能となる。蒸気相試薬排出ラインは、中を通る蒸気相試薬の流れを制御するために、中に蒸気相試薬流制御バルブを含む。
【０２８５】
加熱可能サセプタが、蒸着チャンバ内に収容されてよく、蒸気相試薬排出ラインに対して受容関係において配置される。流出物排出ラインが、蒸着チャンバに連結される。蒸気相試薬は、蒸気相試薬排出ラインを介して蒸着チャンバ内に進み、任意には加熱可能サセプタの上にある基板と接触し、あらゆる残留流出物が、残留物排出ラインを通り排出される。流出物は、リサイクル手段、回収手段、廃棄物処理手段、処分手段、又は他の処理手段に進められ得る。
【０２８６】
本発明の一実施例においては、有機金属複合物が、粉末、膜、又は被覆部を形成するための蒸気相蒸着技術において使用される。この複合物は、単一のソース前駆体として使用されるか、又は、例えば少なくとも１つの他の有機金属複合物若しくは金属錯体を加熱することにより生成される蒸気となど、１つ又は複数の他の前駆体と共に使用され得る。
【０２８７】
蒸着は、他の蒸気相成分の存在の下で実施することが可能である。本発明の一実施例においては、膜蒸着は、少なくとも１つの非反応キャリア・ガスの存在の下で実施される。非反応ガスの実例には、例えば窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス、並びに、プロセス条件下において有機金属複合物前駆体と反応しない他のガスが含まれる。他の実施例においては、膜蒸着は、少なくとも１つの反応ガスの存在の下で実施される。使用され得るいくつかの反応ガスには、ヒドラジン、酸素、水素、空気、酸素富化空気、オゾン（Ｏ３）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、水蒸気、有機蒸気、アンモニア、及び他のものが含まれるが、それらに限定されない。当技術分野において知られているように、例えば、空気、酸素、酸素富化空気、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、又は酸化有機複合物の蒸気などの、酸化ガスの存在は、金属酸化膜の形成を促進する。
【０２８８】
本明細書において説明される蒸着方法は、単金属を含む膜、粉末、若しくは被覆物を形成するために、又は、単金属酸化物を含む膜、粉末、若しくは被覆物を形成するために、実施することが可能である。さらに、例えば混合金属酸化膜など、混合膜、混合粉末、又は混合被覆物を蒸着することも可能である。混合金属酸化膜は、例えば、少なくとも１つが上述の有機金属複合物から選択される複数の有機金属前駆体を使用することにより、形成することが可能である。
【０２８９】
蒸気相膜蒸着は、例えば１ｎｍ未満から１ｍｍを超える範囲における、所望の厚さの膜層を形成するために実施することが可能である。本明細書において説明される前駆体は、例えば約１０ｎｍから約１００ｎｍの範囲における厚さを有する膜など、薄膜を生成するためにとりわけ有効である。例えば、本発明の膜は、とりわけ論理回路中のｎチャネル金属電極として、ＤＲＡＭ用途のためのコンデンサ電極として、及び誘電体材料として、金属電極を製造するためのものと見なすことが可能である。
【０２９０】
さらに、この蒸着方法は、少なくとも２つの層が相又は組成において異なる層状膜を準備するためにも適している。層状膜の実例には、金属−絶縁体−半導体、及び金属−絶縁体−金属が含まれる。
【０２９１】
有機金属複合物前駆体は、原子層蒸着プロセス、化学気相蒸着プロセス、又は、より具体的には、当技術分野において知られている有機金属化学気相蒸着プロセスにおいて、使用することが可能である。例えば、上述の有機金属複合物前駆体は、大気圧並びに低圧の、化学気相蒸着プロセスにおいて使用することが可能である。これらの複合物は、反応チャンバ全体が加熱される方法であるホット・ウォール化学気相蒸着において、並びに、基板のみが加熱される技術であるコールド・ウォール又はウォーム・ウォール・タイプ化学気相蒸着において、使用することが可能である。
【０２９２】
さらに、上述の有機金属複合物前駆体は、化学気相蒸着前駆体を活性化するために、プラズマ・エネルギー又は電磁エネルギーからのエネルギーがそれぞれ使用される、プラズマ化学気相蒸着プロセス又は光化学気相蒸着プロセスにおいて使用することが可能である。さらに、これらの複合物は、化学気相蒸着前駆体を分解するためのエネルギーを供給するために基板に対してイオン・ビーム又は電子ビームをそれぞれ向ける、イオン・ビーム化学気相蒸着プロセス、電子ビーム化学気相蒸着プロセスにおいて使用することも可能である。化学気相蒸着前駆体の光分解反応に作用するために基板に対してレーザ光を向ける、レーザ化学気相蒸着プロセスもまた、使用することが可能である。
【０２９３】
この蒸着方法は、当技術分野において知られているように、例えば、ホット・ウォール反応器、コールド・ウォール反応器、プラズマ反応器、ビーム反応器、又はレーザ反応器などの、様々な化学気相蒸着反応器において実施することが可能である。
【０２９４】
この蒸着チャンバにおいて使用可能な例示の基板には、例えば、金属、金属シリサイド、半導体、絶縁体、バリア材料、セラミックス、及びグラファイトから選択される材料などが含まれる。好ましい基板は、パターニングされたウェーハである。この蒸着方法を使用して被覆され得る基板の実例には、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｔａなどの金属基板、例えばＴｉＳｉ２、ＣｏＳｉ２、ＮｉＳｉ２などの金属シリサイド、例えばＳｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ダイアモンド、ＧａＮ、ＳｉＣなどの半導体材料、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、バリウムストロンチウムチタン酸塩（ＢＳＴ）などの絶縁体、例えばＴｉＮ、ＴａＮなどのバリア材料、又は、複数材料の組合せを含む基板などの、固体基板が含まれる。さらに、膜又は被覆物は、ガラス、セラミックス、プラスチック、熱硬化性ポリマー材料、及び他の被覆物又は膜層の上に形成することが可能である。好ましい一実施例においては、膜蒸着は、電子構成要素の製造又は加工において使用される基板の上におけるものである。他の実施例においては、酸化剤の存在下において高温にて安定する低抵抗導体蒸着物又は光伝導性膜を支持するために、基板が使用される。
【０２９５】
この蒸着方法は、平滑で平坦な表面を有する基板の上に膜を蒸着するために実施することが可能である。一実施例においては、この方法は、ウェーハ製造又はウェーハ加工において使用される基板の上に膜を蒸着するために実施される。例えば、この方法は、トレンチ、ホール、又はビアなどのフィーチャを含むパターニングされた基板の上に膜を蒸着するために実施することが可能である。さらに、この蒸着方法は、例えばマスキング、エッチング、及び他など、ウェーハ製造又はウェーハ加工における他のステップと組み合わせることも可能である。
【０２９６】
化学気相蒸着膜は、所望の厚さに蒸着することが可能である。例えば、形成される膜は、１ミクロン未満の厚さが可能であり、好ましくは５００ナノメートル未満の厚さが可能であり、より好ましくは２００ナノメートル未満の厚さが可能である。例えば約０．１から２０ナノメートルの間の厚さを有する膜など、５０ナノメートル未満の厚さの膜を製造することも可能である。
【０２９７】
さらに、上述の有機金属複合物前駆体は、本発明の方法において、基板が前駆体流、酸化剤流、及び不活性ガス流の交番パルスにさらされる、原子層蒸着技術又は原子層核形成技術により膜を形成するために使用することも可能である。連続層蒸着技術は、例えば、特許文献８及び特許文献９などにおいて説明される。これら両特許の開示は、参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。
【０２９８】
例えば、１つの原子層蒸着サイクルにおいて、基板は、段階的に、ａ）不活性ガス、ｂ）前駆体蒸気を搬送する不活性ガス、ｃ）不活性ガス、及び、ｄ）単独の又は不活性ガスを伴う不活性ガスに、さらされる。一般的には、各ステップは、設備が許容する限り短い（例えばミリ秒）、及びプロセスが要するだけ長い（例えば数秒又は数分）ことが可能である。１サイクルの期間は、ミリ秒の短さから分の長さまで可能である。このサイクルは、数分から数時間の範囲に及び得る期間にわたって反復される。生成される膜は、例えば１ミリメートル（ｍｍ）など、数ナノメートルの薄さ又はそれ以上の厚さが可能である。
【０２９９】
したがって、本発明の手段及び方法は、蒸気相又は液相試薬の供給及び分配のためのシステムの提供において、当技術分野における大きな進歩を達成し、これにより、蒸気相試薬又は液相試薬を選択的に分配する用途において、元々供給されるソース化学物質の体積の９５〜９８％を使用することが可能となる。２部アンプルの洗浄の容易化により、１部アンプルにより達成され得る事柄を越えて、これらのアンプルの再利用が可能となる。
【０３００】
これに対応して、半導体製品及び超伝導体製品の製造などの作業において、本発明の手段及び方法により、ソース化学物質の無駄を、分配容器内に元々充填されている体積の２〜５％の低いレベルまで削減することが可能となり、アンプルを多数回繰り返して再利用することが可能となる。
【０３０１】
したがって、本発明の実施により、ソース化学物質供給及び蒸気相又は液相試薬分配システムと、分配された蒸気相又は液相試薬が使用されるプロセスとの経済性が、著しく改善される。いくつかの例においては、本発明により、実際問題として先行技術の実施の無駄レベル特性によって妨げられていたソース化学物質の費用効果の高い利用が可能となり得る。
【０３０２】
本発明のさらなる利点として、蒸気相又は液相試薬分配作業の終わりにおける容器内のソース化学物質の残量を減らすことにより、かかる先行プラクティスに比較して、供給容器からの元々の充填された液体の使用量が増加することによる、供給容器の作動時間がより長くなる結果として、使用済み供給容器がプロセス・システムにより換えられ、さらなる加工のために別の容器と交換される交換時間が、最小限に抑えられ得る。
【０３０３】
本発明の様々な修正形態及び変形形態が、当業者には明らかであり、かかる修正形態及び変形形態が、本出願の全範囲と特許請求の範囲の趣旨及び範囲とに含まれることとなることが理解される。
【０３０４】
本発明の特定の実施例と見なされるものが、示され、説明されたが、当然ながら、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態又は詳細における様々な修正及び変更を容易に行い得ることが、理解されよう。したがって、本発明は、本明細書において示され説明された正確な形態及び詳細にも限定されず、本明細書において開示され以降において特許請求される本発明の全範囲を下回るいかなるものにも限定されないことが、意図される。
【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
2011513950.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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