(57)【要約】      （修正有）【課題】液体貯蔵タンクの底の方に副生成物が溜まることを抑制できるガス供給装置を提供する。【解決手段】底面に傾斜が設けられた液体貯蔵タンク１２と、液体貯蔵タンクの外で液体供給タンク４４に接続され、液体貯蔵タンクの中に伸びる液体供給管１８と、液体貯蔵タンクの外で廃棄タンク４２に接続され、液体貯蔵タンクの底面のうち、最も高い最上点Ｐ１よりも最も低い最下点Ｐ２に近い部分である低地部分の直上に伸びるドレイン管１６と、液体貯蔵タンクにガス供給するガス流入管１４と、液体貯蔵タンクからガスが流出するガス流出管２０とを備え、ドレイン管は、ガス流入管及びガス流出管よりも液体貯蔵タンクの底面に近い位置まで伸びる。【選択図】図１
0003203716.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
底面に傾斜が設けられた液体貯蔵タンクと、
前記液体貯蔵タンクの外でガス供給源に接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流入管と、
前記液体貯蔵タンクの外で廃棄タンクに接続され、前記液体貯蔵タンクの底面うち、最も高い最上点よりも最も低い最下点に近い部分である低地部分の直上に伸びるドレイン管と、
前記液体貯蔵タンクの外で液体供給タンクに接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びる液体供給管と、
前記液体貯蔵タンクの外で処理チャンバに接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流出管と、を備え、
前記ドレイン管は、前記ガス流入管、前記液体供給管及び前記ガス流出管よりも前記液体貯蔵タンクの底面に近い位置まで伸びたことを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
前記ドレイン管の先端は、前記液体貯蔵タンクの底面の最下点の直上にあることを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記ドレイン管の先端と、前記液体貯蔵タンクの底面との距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記ガス流入管と、前記ドレイン管と、前記液体供給管と、前記ガス流出管は、前記液体貯蔵タンクの上面から前記液体貯蔵タンクの外部に伸びたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記ドレイン管の先端は前記低地部分に接触し、
前記ドレイン管の側面に孔が設けられ、
前記孔と前記低地部分の距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス供給装置。
【請求項６】
底面に傾斜が設けられた液体貯蔵タンクと、
前記液体貯蔵タンクの外でガス供給源に接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流入管と、
前記液体貯蔵タンクの外で廃棄タンクに接続され、前記液体貯蔵タンクの底面うち、最も高い最上点よりも最も低い最下点に近い部分である低地部分に設けられた貫通孔に接続されたドレイン管と、
前記液体貯蔵タンクの外で液体供給タンクに接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びる液体供給管と、
前記液体貯蔵タンクの外で処理チャンバに接続され、前記液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流出管と、を備えたことを特徴とするガス供給装置。
【請求項７】
前記ガス供給源は窒素ガス又はアルゴンガスを前記ガス流入管に供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記液体貯蔵タンクの底面には前記低地部分が複数形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記ガス流入管を開閉する第１バルブと、
前記ドレイン管を開閉する第２バルブと、
前記液体供給管を開閉する第３バルブと、
前記ガス流出管を開閉する第４バルブと、を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のガス供給装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、例えば半導体プロセスの材料ガスを供給するガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液体の不純物を除去する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１６４３３７号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＡＬＤ(Atomic Level Deposition)又はＰＥＡＬＤ(Plasma-Enhanced ALD)では、液体を蒸発させたガスを材料ガスとして用いる。液体は液体貯蔵タンクに貯蔵されている。液体貯蔵タンクに蓄えられた液体が経時変化し、液体貯蔵タンクの底の方に副生成物が溜まることがあった。この副生成物はプロセスに悪影響を及ぼすおそれがあるものである。
【０００５】
本考案は、上述のような課題を解決するためになされたもので、液体貯蔵タンクの底の方に副生成物が溜まることを抑制できるガス供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案にかかるガス供給装置は、底面に傾斜が設けられた液体貯蔵タンクと、該液体貯蔵タンクの外でガス供給源に接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流入管と、該液体貯蔵タンクの外で廃棄タンクに接続され、該液体貯蔵タンクの底面うち、最も高い最上点よりも最も低い最下点に近い部分である低地部分の直上に伸びるドレイン管と、該液体貯蔵タンクの外で液体供給タンクに接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びる液体供給管と、該液体貯蔵タンクの外で処理チャンバに接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流出管と、を備え、該ドレイン管は、該ガス流入管、該液体供給管及び該ガス流出管よりも該液体貯蔵タンクの底面に近い位置まで伸びたことを特徴とする。
【０００７】
本考案にかかる他のガス供給装置は、底面に傾斜が設けられた液体貯蔵タンクと、該液体貯蔵タンクの外でガス供給源に接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流入管と、該液体貯蔵タンクの外で廃棄タンクに接続され、該液体貯蔵タンクの底面うち、最も高い最上点よりも最も低い最下点に近い部分である低地部分に設けられた貫通孔に接続されたドレイン管と、該液体貯蔵タンクの外で液体供給タンクに接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びる液体供給管と、該液体貯蔵タンクの外で処理チャンバに接続され、該液体貯蔵タンクの中に伸びるガス流出管と、を備えたことを特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、液体貯蔵タンクの底面に傾斜をつけることでタンクの底面の低い場所に液体の副生成物が溜まるようにしたので、当該副生成物を容易に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るガス供給装置を示す図である。
【図２】バルブを制御するＰＭＣを示す図である。
【図３】副生成物を示す図である。
【図４】変形例に係るガス供給装置を示す図である。
【図５】実施の形態２に係るガス供給装置を示す図である。
【図６】実施の形態３に係るガス供給装置を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
本考案の実施の形態に係るガス供給装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本考案の実施の形態１に係るガス供給装置を示す図である。このガス供給装置はガスボックス１０を備えている。ガスボックス１０の中には液体貯蔵タンク１２が設けられている。液体貯蔵タンク１２は、ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤに用いられる材料ガスを供給するプレカーサタンク(Precursor Tank)である。液体貯蔵タンク１２の中には液体１３がある。液体１３は例えばハロゲン系薬液であるが、成膜する膜質等に応じて適切な液体を選択する。
【００１２】
液体貯蔵タンク１２の底面１２ａには傾斜が設けられている。具体的には、底面１２ａは外縁側に最も高い最上点Ｐ１があり、外縁部から中心部に向かって高さが下がっていき、中心部に最も低い最下点Ｐ２がある。つまり、底面１２ａは半球状の形状を有している。液体貯蔵タンク１２の上面１２ｂは液体１３の液面よりも上にある。そのため、液体１３の液面と上面１２ｂの間には空間１２Ａがある。空間１２Ａは、液体１３が蒸発した蒸気で満たされている。
【００１３】
液体貯蔵タンク１２の中には、ガス流入管１４、ドレイン管１６、液体供給管１８、及びガス流出管２０が進入している。ガスボックス１０の中には、ガス流入管１４を開閉する第１バルブ２２、ドレイン管１６を開閉する第２バルブ２４、液体供給管１８を開閉する第３バルブ２６、ガス流出管２０を開閉する第４バルブ２８が設けられている。
【００１４】
ガス流入管１４は、液体貯蔵タンク１２の外でガス供給源３０に接続されている。ガス供給源３０は、例えば、窒素ガス又はアルゴンガスなどの不活性ガスをガス流入管１４に供給する。ガス流入管１４は液体貯蔵タンク１２の中に伸びているので、第１バルブ２２を開けることでガス供給源３０のガスを液体貯蔵タンク１２の中に供給することができる。
【００１５】
ドレイン管１６は、液体貯蔵タンク１２の外で廃棄タンク４２に接続されている。液体１３の中にある廃棄されるべき成分はドレイン管１６を介して廃棄タンク４２に排出される。液体貯蔵タンク１２の中におけるドレイン管１６の先端は、液体貯蔵タンク１２の底面の最下点Ｐ２の直上にある。つまり、ドレイン管１６の先端は液体貯蔵タンク１２の底面１２ａの中央直上にある。ドレイン管１６の先端と、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａとの距離ａは１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
液体供給管１８は、液体貯蔵タンク１２の外で液体供給タンク４４に接続されている。液体供給タンク４４には液体が蓄えられている。液体供給管１８は液体貯蔵タンク１２の中に伸びているので、第３バルブ２６を開けることで、液体供給タンク４４から液体供給管１８を介して液体貯蔵タンク１２に液体１３を供給することができる。なお、半導体プロセスに用いる液体は危険な材料であるので、液体１３の管理システムである液体供給システム４０の中に液体供給タンク４４と廃棄タンク４２を格納することが好ましい。液体供給システム４０は、危険材料を安全に保管できるシステムである。
【００１７】
ガス流出管２０は、液体貯蔵タンク１２の外で処理チャンバ５０に接続されている。処理チャンバ５０は内部で成膜等の基板処理を行うチャンバである。処理チャンバ５０の中には例えばサセプタとシャワープートが設けられている。ガス流出管２０は液体貯蔵タンク１２の中に伸びているので、第４バルブ２８を開けることで液体貯蔵タンク１２の空間１２Ａにある蒸気をガス流出管２０を介して処理チャンバ５０に供給することができる。処理チャンバ５０に供給された蒸気は材料ガスとして使用される。
【００１８】
ガス流入管１４、ドレイン管１６、液体供給管１８及びガス流出管２０は、すべて液体貯蔵タンク１２の上面１２ｂから液体貯蔵タンク１２の外部に伸びている。ドレイン管１６は、ガス流入管１４、液体供給管１８及びガス流出管２０よりも液体貯蔵タンク１２の底面１２ａに近い位置まで伸びている。
【００１９】
図２は、バルブの制御方法を示す図である。第１〜第４バルブ２２、２４、２６、２８はＰＭＣ(Process Module Controller)６０によって開閉制御される。ＰＭＣ６０はレシピによって定められたシーケンスに従い第１〜第４バルブ２２、２４、２６、２８を以下に示す要領で開閉する。
【００２０】
本考案の実施の形態１に係るガス供給装置の動作を、図１を参照しつつ説明する。まず、第１バルブ２２、第２バルブ２４及び第４バルブ２８を閉じた状態で、第３バルブ２６を開けることで、液体貯蔵タンク１２の中に液体１３を供給する。液体貯蔵タンク１２の中に液体１３を溜めると、一定量の液体１３が蒸発し、液体１３の蒸気が空間１２Ａに満たされる。
【００２１】
次いで、第２バルブ２４と第３バルブ２６を閉じた状態で第１バルブ２２と第４バルブ２８を開ける。そうすると、ガス供給源３０にある不活性ガスがガス流入管１４を通って液体貯蔵タンク１２の中に供給される。このガスは、空間１２Ａに満たされた一定量の蒸気とともに、ガス流出管２０をとおって処理チャンバ５０に供給される。処理チャンバ５０に供給された蒸気は例えば成膜の材料ガスとして利用される。
【００２２】
次いで、すべてのバルブを閉じることで処理チャンバ５０へのガス供給を停止する。処理チャンバ５０への蒸気の供給及び供給停止をサイクリックに繰り返すことで、ＡＬＤによる成膜を行う。
【００２３】
多数回の成膜を行うと、液体貯蔵タンク１２の中の液体１３が減る。そこで、一定の周期で液体１３を補充する。具体的には、第１バルブ２２、第２バルブ２４及び第４バルブ２８を閉じた状態で第３バルブ２６を開けることで、液体供給タンク４４から液体供給管１８を介して液体貯蔵タンク１２に液体１３を補充する。液体１３の補充量は空間１２Ａがなくならない程度にする。
【００２４】
このように、液体貯蔵タンク１２は、液体１３を随時補充して継続的に使用するものである。従って、例えば液体１３の重合などにより液体貯蔵タンク１２の底の方に副生成物が溜まり続ける。図３は、液体貯蔵タンク１２の底の方に副生成物１３ａが溜まったことを示す図である。副生成物１３ａの密度は、液体貯蔵タンク１２の下方ほど高い。この副生成物１３ａによりプロセスに悪影響が及ぶおそれがあるので、副生成物１３ａは適宜除去しなければならない。
【００２５】
そこで、本考案の実施の形態１に係るガス供給装置では、この副生成物１３ａをドレイン管１６で除去する。具体的には、第３バルブ２６及び第４バルブ２８を閉じた状態で、第１バルブ２２と第２バルブ２４を開ける。そうすると、ガス供給源３０から液体貯蔵タンク１２の中にガスが供給され、液体貯蔵タンク１２の中の圧力が上がるので、液体１３の液面が下方に押し下げられてドレイン管１６から副生成物が排出される。排出された副生成物は廃棄タンク４２に溜まる。このような副生成物の排出を定期的に行うことで、副生成物が少ない状態を維持する。
【００２６】
図３に示すように、副生成物１３ａは比重が大きいので、液体貯蔵タンク１２の下の方に溜まりやすい。仮に液体貯蔵タンクの底面が平坦であったとすると、副生成物がその底面全体の上に広く分布することになるので、副生成物の排出が困難である。そこで、本考案の実施の形態１では、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａに傾斜を設けることで、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａの最下点Ｐ２の直上に副生成物が溜まるようにした。ドレイン管１６の先端は、最下点Ｐ２の直上にある。しかも、ドレイン管１６の先端と、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａとの距離ａは１ｍｍ以下としたので、液体貯蔵タンク１２の底の方に溜まった副生成物を効率的に除去できる。言い換えれば、廃棄する必要の無い液体１３の排出を抑制しつつ、副生成物１３ａを除去することができる。
【００２７】
ＰＭＣ６０は、上記の要領でバルブの開閉制御を行う処理回路である。そのような処理回路は、専用のハードウエアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
【００２８】
本考案の実施の形態１に係るガス供給装置では、ガス流入管１４と、ドレイン管１６、液体供給管１８、及びガス流出管２０は、液体貯蔵タンク１２の上面１２ｂから液体貯蔵タンク１２の外部に伸びる。したがって、液体貯蔵タンク１２の側面から管が伸びる構成と比べて、ガスボックス１０の中で液体貯蔵タンク１２とその配管が占める面積を低減できる。これによりガス供給装置をコンパクトにできる。
【００２９】
本考案の実施の形態１に係るガス供給装置は、その特徴を失わない範囲において様々な変形が可能である。例えば、ドレイン管１６の先端を、底面１２ａの最下点の直上に底面１２ａとの距離が１ｍｍ以下となるように設けたが、別の位置にドレイン管１６の先端を位置させても良い。副生成物は、図１に示す低地部分Ｒ１に溜まりやすい。低地部分Ｒ１とは、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａうち、最も高い最上点Ｐ１よりも最も低い最下点Ｐ２に近い部分である。低地部分Ｒ１の直上に、ドレイン管の先端を位置させれば、ある程度効率的な副生成物の除去が可能となる。
【００３０】
液体貯蔵タンク１２の底面１２ａの傾斜形状を変形してもよい。図４は、変形例に係るガス供給装置を示す図である。液体貯蔵タンク７０の底面には、２つの低地部分７０ａ、７０ｂが設けられている。低地部分７０ｂの直上には液体供給管１８の先端が設けられ、低地部分７０ａの直上にはドレイン管１６の先端が設けられている。この変形例では、レイアウトの都合上、液体貯蔵タンク７０の中央直上ではなく液体貯蔵タンク７０の周縁に近い部分にドレイン管１６を取り付ける。平面的に見れば低地部分７０ａと低地部分７０ｂはつながっており、全体として環状の低地部分を形成している。低地部分の直上に低地部分と十分近接させたドレイン管を設けることが重要である。この変形例では、管のレイアウト要件を満たしつつ、副生成物の効率的な除去を実現するために、低地部分を断面視で複数形成した。なお、液体貯蔵タンクの底面の傾斜は任意の形状に変形することができ、図１、４の形状に限定されない。
【００３１】
第１〜第４バルブ２２、２４、２６、２８はガスボックス１０の外に設けても良い。また、例えば、これらのバルブをマスフローコントローラに置き換えても良い。また、本考案の特徴は、液体を蒸発させて得た材料ガスを用いる装置に広く応用できるので、ガス供給装置はＡＬＤ用途に限定されない。
【００３２】
これらの変形は以下の実施の形態に係るガス供給装置にも適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係るガス供給装置は実施の形態１との類似点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００３３】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るガス供給装置を示す図である。液体貯蔵タンク１２の底面１２ａにおける低地部分Ｒ１には貫通孔１２ｃが設けられている。低地部分Ｒ１とは、実施の形態１で定義したとおり、液体貯蔵タンク１２の底面１２ａうち、最も高い最上点よりも最も低い最下点に近い部分である。ドレイン管８０は、液体貯蔵タンク１２の外側から貫通孔１２ｃにつながっている。
【００３４】
液体貯蔵タンク１２の副生成物を除去するために、第３バルブ２６と第４バルブ２８を閉じた状態で、第１バルブ２２と第２バルブ２４を開ける。そうすると、ガス供給源３０から供給されたガスにより液体１３の液面が押し下げられることで、副生成物が貫通孔１２ｃ及びドレイン管８０をとおって廃棄タンク４２に排出される。液体貯蔵タンク１２の底面に設けた貫通孔１２ｃから副生成物を排出することで、無駄に排出される液体１３の量を著しく低減することができる。つまり、副生成物だけを排出できる。
【００３５】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係るガス供給装置のドレイン管等を示す図である。ドレイン管１６の先端は低地部分Ｒ１に接触している。ドレイン管１６の側面には孔１６ａが設けられている。孔１６ａは、平面視で放射状に複数設けることが好ましい。この孔１６ａと低地部分Ｒ１の距離は１ｍｍ以下であることが好ましい。図６には、孔１６ａが低地部分Ｒ１に接していることが示されている。ドレイン管１６の側面の孔１６ａから副生成物を除去する。ドレイン管１６の側面の孔１６ａを可能な限り低地部分Ｒ１に近づけることで、効率的に副生成物を除去することができる。なお、実施の形態１〜３に係るガス供給装置の特徴を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガスボックス、  １２  液体貯蔵タンク、  １２ａ  底面、  １２Ａ  空間、  １２ｂ  上面、  １３  液体、  １３ａ  副生成物、  １４  ガス流入管、  １６  ドレイン管、  １８  液体供給管、  ２０  ガス流出管、  ２２  第１バルブ、  ２４  第２バルブ、  ２６  第３バルブ、  ２８  第４バルブ、  Ｒ１  低地部分
【図１】
0003203716.tif 000003
【図２】
0003203716.tif 000004
【図３】
0003203716.tif 000005
【図４】
0003203716.tif 000006
【図５】
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【図６】
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