(57)【要約】【課題】液体原料を不活性ガスでバブリングすることにより得られる気化ガスの濃度を一定に保ちながら容器内の液体原料を限界まで使用することを可能とする半導体製造装置用薬品容器を提供する。【解決手段】液体原料２中に進入する仕切板７が薬品容器１内に垂下されており、この容器１内は液体原料２を気化するバブリング室５１と液体原料２の液面を一定の高さに保つための加圧室５２とに仕切られている。バブリング室５１にはバブリングガス４を原料液体２内に吹き込むためのバブリングガス導入管３と気化ガス６をバブリング室５１から取り出すための気化ガス導出管５が設けられている。また、加圧室５２には加圧ガス９を加圧室５２内に導入するための加圧ガス導入管８が設けられている。バブリング室５１及び加圧室５２には、液体原料２の液面を検出する上限センサ１０、下限センサ１１及び下限センサ１２が設置されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密的に密閉された容器と、この容器内に貯留された液体原料と、前記容器の上壁から前記液体原料中に進入するように垂下され容器内空間をバブリング室及び加圧室に仕切る仕切板と、前記バブリング室内の気化ガスを導出する気化ガス導出管と、前記バブリング室内の前記液体原料中に進入し外部から供給されるバブリングガスを前記液体原料中に吹き込むバブリングガス導入管と、前記加圧室内に加圧ガスを供給する加圧ガス導入管と、前記加圧ガスの圧力を調整して前記バブリング室内の前記液体原料の液面を所定範囲に保持する制御部とを有することを特徴とする半導体製造装置用薬品容器。
【請求項２】
前記制御部は、前記バブリング室内の液面の上限位置を検出する上限センサと、前記バブリング室内の液面の下限位置を検出する下限センサと、前記上限センサ及び下限センサの検出結果に基づいて前記加圧ガスの圧力を調整する調整部とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用薬品容器。
【請求項３】
前記調整部は、前記下限センサが液面を検出したときに、前記加圧ガスの圧力を上げて前記バブリング室内の液面の位置を上昇させ、前記上限センサが液面を検出したときに、前記加圧ガスの圧力の上昇を停止させることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置用薬品容器。
【請求項４】
前記加圧室内の前記液体原料の液面の下限位置を検出する第２の下限センサを有し、この第２の下限センサが液面を検出したときに、前記バブリングガスの供給を停止して、処理を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用薬品容器。
【請求項５】
前記バブリングガス及び前記加圧ガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置用薬品容器。
【請求項６】
前記上限センサ及び下限センサの位置は、得ようとする気化ガスの濃度に応じて設定されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用薬品容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置用薬品容器に関し、特に半導体基板への不純物拡散工程又は気相成長による薄膜成膜工程において、常温で液体である原料液体を気化ガスとして供給するための半導体製造装置用薬品容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の半導体製造装置用薬品容器１０２を示す。この半導体製造装置用薬品容器１０２においては、気密的に密閉可能な容器１の上壁から、この容器内の液体原料２中にバブリング用ガス導入管３を浸漬し、このバブリング用ガス導入管３から液体原料２中に不活性ガス４を吹込んで液体原料２をバブリングすることによって液体原料２の気化ガス６を得る。この気化ガス６は、容器１に設けた気化ガス導出管５から取り出され、半導体装置の製造工程に供給される。
【０００３】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、この半導体製造装置用薬品容器１０２の動作を示す断面図である。先ず、図５（ａ）に示すように、ガス導入管３又は導出管５の何れかを介して液体原料２を密閉容器１内に一定量注入する。次に、図５（ｂ）に示すように、バブリングガス導入管３から不活性ガス４を導入することにより液体原料２を気化させる。この気化ガス６は、気化ガス導出管５から外部に取り出され、不純物拡散装置又は気相成長装置に送られる。
【０００４】
バブリング後の気化ガス６の濃度は、バブリング用不活性ガス４がバブリングガス導入管３の下端から液体原料２に吹き込まれ、液体原料２中を通過する距離と時間に比例し、従って気化ガス６の濃度は液体原料２の残量に依存する。よって、図５（ｃ）に示すように、バブリングによる液体原料２の気化が進行して、液体原料２の残量が減少すると、容器１内における気化ガス６の濃度は次第に低下し、更に残量が少なくなると、気化ガス６は飽和濃度に達しない状態で容器１外に導出されるようになる。このように、気化ガス６の濃度が経時的に減少していく状態で半導体基板への不純物拡散工程又は気相成長による薄膜成膜工程を実施すると、不純物拡散量の経時的変化又は気相成長した薄膜の膜質変化等を引き起こし、後工程での加工精度の低下及びデバイス特性の劣化等、最終半導体製品の品質を低下させるという問題点がある。
【０００５】
このような、従来の半導体製造装置用薬品容器１０２の問題点を解決する技術として、特開平４−１７７８２６号公報に開示された容器がある。図６は、この従来の半導体製造装置用薬品容器１０３を示す図である。この半導体製造装置用薬品容器１０３においては、気密的に密閉可能な容器１の内側を上部と下部に水平に２分割する仕切板７が設けられている。また、この容器１の上壁には、容器１内の仕切板７の上方に液体原料２を供給する原料導入管１３が設けられている。また、この原料導入管１３には容器１内を気密的に密閉するために栓１５が装着される。仕切板７には、仕切板７上の液体原料２を仕切板７の下方の容器１内に供給して液体原料２を補充する補充管１４が設けられている。バブリングガス導入管３は、容器１の上壁から仕切板７を挿通してその下部が容器１内の液体原料２中に浸漬されるようになっている。また、気化ガス導出管５は、容器１の上壁から仕切板７を挿通し、その下端が容器１内における仕切板７の下方の空間に挿入されている。
【０００６】
図７（ａ）乃至（ｅ）は、この従来の半導体製造用薬液容器１０３の動作を示す断面図である。先ず、図７（ａ）に示すように、液体原料導入管１３を通して液体原料２を注入し、仕切板７より下方の容器１内を液体原料２で満たす。次に、図７（ｂ）に示すように、液体原料導入管１３より容器１の上部を排気し、液体原料補充管１４を介して液体原料２の一部を仕切板７より上へ吸い上げる。次に、図７（ｃ）に示すように、容器１下部の液体原料２が液体原料補充管１４の下端まで達した状態で液体原料導入管１３の上端を栓１５で密封する。
【０００７】
次に、図７（ｄ）に示すように、バブリングガス導入管３より不活性ガス４を吹き込んで液体原料２をバブリングし、液体原料２を気化させる。液体原料２の気化ガス６は不活性ガス４と共に気化ガス導出管５より外部に取り出され、半導体基板の不純物拡散装置又は気相成長装置に送られる。
【０００８】
更に、液体原料２のバブリングを継続して容器下部の液体原料２が減少すると、図７（ｅ）に示すように、容器上部から液体原料補充管１４を経由して液体原料２が容器１下部に流れ落ちて補充され、仕切板７より下の容器１下部の液体原料２の残量は常に一定に保たれる。従って、バブリング用不活性ガス４が液体原料２中を通過する距離及び時間が一定に保たれ、気化ガス６の濃度の変動を抑制することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平４−１７７８２６号公報に開示された半導体製造装置用薬品容器１０３は、容器内の構造が極めて複雑であるため、半導体製品生産装置用部品として安定的に稼働させるのは困難である。また、このような複雑な構造では、容器の小型化、特に底面積の縮小は難しい。更に、この容器の仕切板７より下方の部分で液体原料２の液面を一定の高さに保持できる限界に達したときの液体原料の残量はかなり多く、生産に使用しない無駄な液体原料が必要となり、生産コストを上昇させてしまう。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、液体原料を不活性ガスでバブリングすることにより得られる気化ガスの濃度を一定に保ちながら容器内の液体原料を限界まで使用することを可能とする簡便な半導体製造装置用薬品容器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置用薬品容器は、気密的に密閉された容器と、この容器内に貯留された液体原料と、前記容器の上壁から前記液体原料中に進入するように垂下され容器内空間をバブリング室及び加圧室に仕切る仕切板と、前記バブリング室内の気化ガスを導出する気化ガス導出管と、前記バブリング室内の前記液体原料中に進入し外部から供給されるバブリングガスを前記液体原料中に吹き込むバブリングガス導入管と、前記加圧室内に加圧ガスを供給する加圧ガス導入管と、前記加圧ガスの圧力を調整して前記バブリング室内の前記液体原料の液面を所定範囲に保持する制御部とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、液体原料中に進入する仕切板を薬品容器内に垂下することにより、この容器内を液体原料を気化するバブリング室と液体原料の液面を一定の高さに保つための加圧室とに仕切る。そして、バブリングによる液体原料の気化が進行すると共に、加圧ガス導入管を介して加圧用ガスを導入して加圧室からバブリング室へ液体原料を移動させることにより、容器外部から薬液を補給することなく、バブリング室内の液体原料の液面の高さを一定に保つ。これにより、常に一定の濃度の気化ガスをバブリング室から気化ガス導出管を介して半導体基板の不純物拡散装置及び気相成長装置等の半導体製造工程に供給することができる。また、バブリング室の体積は、気化ガス飽和濃度を維持可能な限界まで縮小することができるため、処理後に容器内に残存する液体原料の量を著しく低減することができる。
【００１３】
この場合に、前記制御部は、前記バブリング室内の液面の上限位置を検出する上限センサと、前記バブリング室内の液面の下限位置を検出する下限センサと、前記上限センサ及び下限センサの検出結果に基づいて前記加圧ガスの圧力を調整する調整部とを有することが好ましい。
【００１４】
また、前記調整部は、前記下限センサが液面を検出したときに、前記加圧ガスの圧力を上げて前記バブリング室内の液面の位置を上昇させ、前記上限センサが液面を検出したときに、前記加圧ガスの圧力の上昇を停止させるように構成することができる。
【００１５】
本発明においては、このバブリング室内の液体原料の液面を所定範囲に保持する制御部分及びこの制御部分を構成する調整部分を設けることにより、実際にバブリングされる液体原料の液面を厳密に一定の高さに保持することができる。これにより、常に一定の濃度の気化ガスをバブリング室から気化ガス導出管を介して供給することができる。
【００１６】
更に、前記加圧室内に前記液体原料の液面の下限位置を検出する第２の下限センサを有し、この第２の下限センサが液面を検出したときに、前記バブリングガスの供給を停止して、処理を停止するように構成することができる。
【００１７】
本発明においては、この第２の下限センサを加圧室内に設けることにより、この加圧室内に補充用の液体原料が常に一定量以上に満たされている状態を保ち、バブリングで消費された液体原料を安定してバブリング室内に補充することができる。これにより、常に一定の濃度の気化ガスをバブリング室から気化ガス導出管を通して半導体基板の不純物拡散装置及び気相成長装置等の半導体製造装置に供給することができる。
【００１８】
なお、前記バブリングガス及び前記加圧ガスは、例えば、不活性ガスであることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、このバブリング及び加圧ガスに不活性ガスを用いることにより、これらの用途に用いるガスがバブリング室及び加圧室内の液体原料と化学的に反応し、望まない化合物の気化ガスが発生することを防止できる。
【００２０】
また、前記バブリング室内に設けた上限センサ及び下限センサの位置は、例えば、所望の気化ガス濃度に応じて設定される。
【００２１】
本発明においては、これらの上限センサ及び下限センサの位置を上下に移動させることにより、バブリングガスが液体原料中を通る距離を任意に変えることができる。また、バブリングガス導入管の位置を上下に移動させることによっても、バブリングガスが液体原料中を通る距離を任意に変えることができる。これらの設定位置調整により、気化ガスを所望の濃度に調整することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導体製造装置用薬品容器１０１を示す断面図である。本実施例においては、図１に示すように、液体原料２中に進入する仕切板７が薬品容器１内に垂下されており、この容器１内は液体原料２を気化するバブリング室５１と液体原料２の液面を一定の高さに保つための加圧室５２とに仕切られている。バブリング室５１にはバブリングガス４を原料液体２内に吹き込むためのバブリングガス導入管３と気化ガス６をバブリング室５１から取り出すための気化ガス導出管５が設けられている。また、加圧室５２には加圧ガス９を加圧室５２内に導入するための加圧ガス導入管８が設けられている。更に、バブリング室５１の液体原料２の液面を検出する上限センサ１０及び下限センサ１１が設置されており、上限センサ１０及び下限センサ１１は制御部（図示せず）に液面の検出信号を送出する。制御部は、上限センサ１０及び下限センサ１１の検出信号を基に、加圧ガス９の圧力を調整してバブリング室５１内の液体原料２の液面を所定範囲の高さに保持する。一方、加圧室５２には、加圧室５２内の液体原料２の液面を検出する下限センサ１２が設置されており、加圧室５２内の液体原料２の液面を下限センサ１２が検出すると、制御部はバブリングを停止する。この加圧室５２内の液体原料２の下限値は、仕切板７の下端の位置により決まり、仕切板７の下端よりも液体原料２の液面が下がらないようにする。
【００２３】
次に、本発明の実施例に係る半導体製造装置用薬品容器１０１の動作について説明する。図２（ａ）乃至（ｃ）は、この半導体製造装置用薬品容器１０１の動作を示す断面図であり、図３は本発明の実施例に係る半導体製造装置用薬品容器１０１の動作を示すフローチャートである。先ず、図２（ａ）に示すように、バブリング室５１に設置された上限センサ１０により設定した位置まで容器１内を液体原料２で満たす。このとき、容器１内の液体原料２の液面の高さは、バブリング室５１及び加圧室５２で同一である。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、バブリングガス導入管３を介してバブリング用不活性ガス４を液体原料２内に吹き込み、液体原料２を継続的にバブリングし、得られた気化ガス６を気化ガス導出管５を介して半導体基板の不純物拡散装置又は気相成長装置に供給する（ステップＳ１）。このバブリングにより液体原料２の液面が低下し、バブリング室５１の下限センサ１１が液体原料２の液面を検出する（ステップＳ２）と、制御部は加圧ガス導入管８から加圧用不活性ガス９を加圧室５２内に導入する（ステップＳ３）。これにより、液体原料２が仕切板７の下方を経由して加圧室５２からバブリング室５１へ移動し、バブリング室５１内の液体原料２の液面が上昇する（ステップＳ４）。次いで、上限センサ１０がバブリング室５１内の原料液体２の液面を検出する（ステップＳ５）と、制御部は加圧用不活性ガス９の加圧室５２への導入を停止する（ステップＳ６）。このようにして、バブリング室５１内の液体原料２の液面が一定範囲内に制御される。これにより、バブリング用不活性ガス４がバブリングガス導入管３の下端から液体原料２に吹き込まれた後、液体原料２中を通過する距離と時間を一定範囲に保持できる。
【００２５】
更に、液体原料２のバブリングを継続すると、図２（ｃ）に示すように、容器１内の液体原料２は減少し、加圧室５２内を満たす液体原料２の液面は次第に低下する。そして、下限センサ１２が加圧室５２内の液体原料２の液面を検出すると、液体原料２の残量が下限値に達したので、制御部は加圧用不活性ガス９の導入を停止すると共に、バブリングを終了させる。
【００２６】
本実施例によれば、バブリング室５１に設置された上限センサ１０及び下限センサ１１によりバブリングされる液体原料２の液面の高さは常に一定に保持される。これにより、バブリング用不活性ガス４がバブリングガス導入管３の下端から液体原料２に吹き込まれ、液体原料２中を通過する距離と時間は一定に保持される。よって、バブリング室５１内の気化ガス６の濃度は一定に保たれ、この気化ガス６によって半導体基板に拡散される不純物量及び気相成長される薄膜の膜質を一定とすることができる。したがって、これらの不純物拡散工程及び気相成長工程等により製造される半導体装置等の製品の品質を良好に維持することができる。
【００２７】
なお、バブリング室５１内のバブリングガス導入管３の下端位置に対する下限センサ１１の相対的な位置は、原料液体２をバブリングした後に得られる気化ガス６を飽和濃度とするのに十分なものに設定すれば良い。また、上限センサ１０及び下限センサ１１の上下位置を調整することにより、気化ガス６の濃度を飽和濃度未満で安定させ、半導体基板の不純物拡散工程及び気相成長工程等に供給することもできる。
【００２８】
また、バブリングガス４及び加圧ガス９に不活性ガスを用いているので、これらのガスがバブリング室５１及び加圧室５２内の液体原料２と化学的に反応し、望まない化合物の気化ガスが発生することはない。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、液体原料中に進入する仕切板を薬品容器内に垂下し、この容器内を液体原料を気化するバブリング室と液体原料の液面を一定の高さに保つための加圧室とに仕切る。そして、バブリングによる液体原料の気化が進行すると共に、加圧ガス導入管を介して加圧用ガスを導入して加圧室からバブリング室へ液体原料を移動させることにより、容器外部から薬液を補給することなく、バブリング室内の液体原料の液面の高さを一定範囲に保つことができる。これにより、常に一定の濃度の気化ガスをバブリング室から気化ガス導出管を介して半導体基板の不純物拡散装置及び気相成長装置等の半導体製造工程に供給することができる。また、バブリング室の体積は、気化ガスが飽和濃度を維持できる限界まで縮小することができるため、処理後に容器内に残存する液体原料の量を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る半導体製造装置用薬品容器を示す断面図である。
【図２】図１に示した本発明の実施例に係る半導体製造装置用薬品容器の動作を示す断面図である。
【図３】本実施例に係る動作のフローチャートである。
【図４】従来の半導体製造装置用薬品容器を示す断面図である。
【図５】図４に示した従来の半導体製造装置用薬品容器の動作を示す断面図である。
【図６】従来の半導体製造装置用薬品容器を示す断面図である。
【図７】図６に示した従来の半導体製造装置用薬品容器の動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１；密閉容器
２；液体原料
３；バブリングガス導入管
４；バブリング用不活性ガス
５；気化ガス導出管
６；気化ガス
７；仕切板
８；加圧ガス導入管
９；加圧ガス
１０；上限センサ
１１；下限センサ
１２；下限センサ
１３；液体原料導入管
１４；液体原料補充管
１５；栓
５１；バブリング室
５２；加圧室
【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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