(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料を圧送する原料通路の途中に設けられるバッファタンクにおいて、
前記液体原料を一時的に貯留すると共に、その底部の内面が下向きに凸状となるような曲面形状に成形されているタンク本体と、
前記タンク本体の側部に形成された原料入口と、
前記タンク本体の側部又は下部に形成された原料出口と、
を備えたことを特徴とするバッファタンク。
【請求項２】
前記タンク本体は、全体が溶接により一体成形されていることを特徴とする請求項１記載のバッファタンク。
【請求項３】
前記原料出口の高さレベルは、前記底部の内面の最下部と同じ高さレベルに設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバッファタンク。
【請求項４】
前記原料入口の高さレベルは、前記原料出口と同じ高さレベルに設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッファタンク。
【請求項５】
前記底部は肉厚になされており、前記底部には、前記原料入口に連通される入口側溝部が形成されていると共に、前記底部には、前記原料出口に連通される出口側溝部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバッファタンク。
【請求項６】
前記入口側溝部及び／又は出口側溝部は、直線状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のバッファタンク。
【請求項７】
前記入口側溝部及び／又は出口側溝部は、曲線状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のバッファタンク。
【請求項８】
前記入口側溝部、或いは該入口側溝部の延長方向と前記出口側溝部とは角度でもって交差していることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のバッファタンク。
【請求項９】
ガス使用系に対して原料ガスを供給する原料ガスの供給システムにおいて、
液体原料を貯留する液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端部が接続され、前記ガス使用系に他端が接続された原料通路と、
前記液体原料タンクに設けられて加圧気体により前記液体原料を前記原料通路内へ圧送する圧送機構と、
前記原料通路の途中に介設した請求項１乃至８のいずれか一項に記載したバッファタンクと、
前記バッファタンクの下流側の前記原料通路に介設した液体流量計と、
前記バッファタンクの下流側の前記原料通路に介設した流量制御弁と、
前記液体流量計の測定値に基づいて前記流量制御弁を制御する弁制御部と、
前記流量制御された液体原料を気化させて前記原料ガスを形成する気化器と、
を備えたことを特徴とする原料ガスの供給システム。
【請求項１０】
前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時に前記バッファタンク内の貯留物を真空引きして排出する排出用通路が接続されていることを特徴とする請求項９記載の原料ガスの供給システム。
【請求項１１】
前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時に洗浄液を流すための洗浄液通路が接続されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の原料ガスの供給システム。
【請求項１２】
前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時にパージ用ガスを流すパージガス通路が接続されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の原料ガスの供給システム。
【請求項１３】
被処理体に対して成膜処理を施すための成膜装置において、
真空排気が可能になされた処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段に接続された請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の原料ガスの供給システムと、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の原料ガスの供給システムのメンテナンス方法において、
バッファタンク内の液体原料を排出する工程と、
前記バッファタンク内を真空引きして前記バッファタンク内の雰囲気を排出することにより前記バッファタンク内を真空状態にする工程と、
前記バッファタンク内に液体原料を注入する工程と、
を有することを特徴とする原料ガスの供給システムのメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置、これに原料ガスを供給する供給システム、この供給システムに用いるバッファタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中でも成膜技術は半導体デバイスが高密度化及び高集積化するに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、例えばデバイス中のキャパシタの絶縁膜やゲート絶縁膜に用いられる金属酸化膜、バリヤ膜、誘電体膜、各種の絶縁膜などに対しても更なる薄膜化が要求されている。
【０００３】
上記薄膜の内で、特に金属元素を含む薄膜を形成する場合には、上記金属元素を含む有機金属材料や無機金属材料を原料として用いるのが一般的であるが、この原料は液体である場合が多い。そして、このような液体原料を成膜装置へ供給するには、原料タンク内に貯留した液体原料中に不活性ガスを導入してバブリングすることにより液体原料を気化させて供給するバブリング方式（特許文献１）や、加圧気体で原料タンク内の液体原料を圧送しつつ流量制御し、この流量制御された液体原料を気化器で気化させて供給する圧送方式（特許文献２、３）などが知られている。
【０００４】
この場合、上記バブリング方式の場合には、不活性ガスによりバブリングされる液体原料の流量を精度良く制御することが困難なので、流量制御の精度が比較的良好な圧送方式による供給方法が多用されている。
【０００５】
上述したように、この圧送方式による原料ガスの供給は原料タンク内の液体原料を加圧された気体で流量制御しつつ圧送し、この圧送された液体原料を途中で気化器により気化させて成膜装置へ供給するようになっている。この場合、上記液体原料の流量を制御するためには、液体原料の移送通路に液体流量計と流量制御弁を介設して、液体流量計により流量を測定しつつこの検出値に基づいて上記流量制御弁をコントロールするようにしており、これにより所望する流量の液体原料をガス化して成膜装置へ供給するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７９９８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７７１３号公報
【特許文献３】特開２００４−２９６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した圧送方式により液体原料を供給する場合には、液体原料に加わる圧力に応じて圧送ガスである不活性ガス、例えばＡｒやＨｅ等が液体原料中に少なからず溶け込むことは避けられない。この場合、この液体原料中に溶け込んだ不活性ガスが圧力変動により液体流量計の設置箇所で気泡化すると、単位体積当たりの熱容量が小さくなり、この結果、一定の熱容量の液体が移動することを前提として設計されている液体流量計の測定値が大きく変動してしまって、流量制御が不能になり、成膜装置の動作が停止してしまう、といった問題があった。
【０００８】
特に、原料タンクと液体流量計の設置箇所に高低差がある場合、例えば原料タンクを液体流量計よりも低い箇所に設置したような場合には、液体原料が液体流量計に到達した時の圧力低下により圧送用のガスが気泡化し、上記した問題点が顕著に現れていた。この場合、上記気泡を液体原料中から抜くために、特許文献３に開示されたように、液体原料の移送通路の途中に気泡トラップを設けて、液体原料をトラップの天井側から導入すると共に、発生した気泡のガス抜きをするようにし、更にガス抜きされた液体原料をトラップの底部から下流側へ送り出すようにした供給装置が提案されている。
【０００９】
しかしながら、このような気泡トラップは、しばしばメンテナンスが行われるが、メンテナンス時には、気泡トラップ内に貯っている液体原料を一旦抜き出して、メンテナンス完了後に再度、液体原料を気泡トラップ内へ注入することになる。この際、この液体原料の再注入の時に製品のスループットの向上のために速い流速で液体原料が注入されることになるので、この時に気泡トラップ内で液体原料が撹拌されてしまって注入された液体原料中に気泡が多量に含まれてしまう、という問題があった。
また、このような気泡トラップは、液体原料の液面高さを検知するセンサや気泡を排出するための経路やバルブ等を設けなければならず、構造が複雑化するという問題があった。
【００１０】
また、この種の気泡トラップは、一般的には、この構成部品を接合する際にＯリング等のシール部材で接合されるが、このＯリングは非常に僅かではあるが、酸素が通過することが避けられず、この結果、この酸素と液体原料とが反応して品質劣化を招来する、といった問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、複雑な構造を用いることなく液体原料中から気泡を分離することができるのみならず、メンテナンス完了時における液体原料の再注入時に気泡の排出を促進することができると共に、気泡が液中に混入されることを防止し、更に気密性を高くして貯留されている液体原料の品質劣化を防止することが可能なバッファタンク、原料ガスの供給システム及びこれを用いた成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、液体原料を圧送する原料通路の途中に設けられるバッファタンクにおいて、前記液体原料を一時的に貯留すると共に、その底部の内面が下向きに凸状となるような曲面形状に成形されているタンク本体と、前記タンク本体の側部に形成された原料入口と、前記タンク本体の側部又は下部に形成された原料出口と、を備えたことを特徴とするバッファタンクである。
【００１３】
これによれば、複雑な構造を用いることなく液体原料中から気泡を分離することができるのみならず、メンテナンス完了時における液体原料の再注入時に気泡の排出を促進することができると共に、気泡が液中に混入されることを防止し、更に気密性を高くして貯留されている液体原料の品質劣化を防止することができる。
【００１４】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記タンク本体は、全体が溶接により一体成形されている。
また例えば請求項３に記載したように、前記原料出口の高さレベルは、前記底部の内面の最下部と同じ高さレベルに設定されている。
また例えば請求項４に記載したように、前記原料入口の高さレベルは、前記原料出口と同じ高さレベルに設定されている。
【００１５】
また例えば請求項５に記載したように、前記底部は肉厚になされており、前記底部には、前記原料入口に連通される入口側溝部が形成されていると共に、前記底部には、前記原料出口に連通される出口側溝部が形成されている。
また例えば請求項６に記載したように、前記入口側溝部及び／又は出口側溝部は、直線状に形成されている。
【００１６】
また例えば請求項７に記載したように、前記入口側溝部及び／又は出口側溝部は、曲線状に形成されている。
また例えば請求項８に記載したように、前記入口側溝部、或いは該入口側溝部の延長方向と前記出口側溝部とは角度でもって交差している。
【００１７】
請求項９に係る発明は、ガス使用系に対して原料ガスを供給する原料ガスの供給システムにおいて、液体原料を貯留する液体原料タンクと、前記液体原料タンクに一端部が接続され、前記ガス使用系に他端が接続された原料通路と、前記液体原料タンクに設けられて加圧気体により前記液体原料を前記原料通路内へ圧送する圧送機構と、前記原料通路の途中に介設した請求項１乃至８のいずれか一項に記載したバッファタンクと、前記バッファタンクの下流側の前記原料通路に介設した液体流量計と、前記バッファタンクの下流側の前記原料通路に介設した流量制御弁と、前記液体流量計の測定値に基づいて前記流量制御弁を制御する弁制御部と、前記流量制御された液体原料を気化させて前記原料ガスを形成する気化器と、を備えたことを特徴とする原料ガスの供給システムである。
【００１８】
この場合、例えば請求項１０に記載したように、前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時に前記バッファタンク内の貯留物を真空引きして排出する排出用通路が接続されている。
また例えば請求項１１に記載したように、前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時に洗浄液を流すための洗浄液通路が接続されている。
また例えば請求項１２に記載したように、前記原料通路には、前記バッファタンクのメンテナンス時にパージ用ガスを流すパージガス通路が接続されている。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、被処理体に対して成膜処理を施すための成膜装置において、真空排気が可能になされた処理容器と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段に接続された請求項９乃至１２のいずれかに記載の原料ガスの供給システムと、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２０】
請求項１４に係る発明は、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の原料ガスの供給システムのメンテナンス方法において、バッファタンク内の液体原料を排出する工程と、前記バッファタンク内を真空引きして前記バッファタンク内の雰囲気を排出することにより前記バッファタンク内を真空状態にする工程と、前記バッファタンク内に液体原料を注入する工程と、を有することを特徴とする原料ガスの供給システムのメンテナンス方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るバッファタンク、複雑な構造を用いることなく原料ガスの供給システム及びこれを用いた成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
液体原料中から気泡を分離することができるのみならず、メンテナンス完了時における液体原料の再注入時に気泡の排出を促進することができると共に、気泡が液中に混入されることを防止し、更に気密性を高くして貯留されている液体原料の品質劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係るバッファタンク、原料ガスの供給システム及びこれを用いた成膜装置の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るバッファタンクを有する原料ガスの供給システムを用いた成膜装置を示す概略構成図、図２はバッファタンクの横断面図、図３は図２中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図、図４は図２中のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図、図５はバッファタンクの平面図、図６はバッファタンクの組み立て状態を説明する図である。ここでは液体原料としてペントエトキシタンタル［Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ］（以下「ＰＥＴ」とも称す）を用い、酸化ガスとしてＯ２ ガスを用いてタンタル酸化膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る成膜装置２は、被処理体としての半導体ウエハＷに対して成膜処理を実際に行うガス使用系としての成膜装置本体４と、この成膜装置本体４に対して原料ガスを供給する原料ガスの供給システム６とを主に有しており、上記原料ガスの供給システム６には本発明に係るバッファタンク８が設けられている。
【００２４】
まず、上記成膜装置本体４について説明する。図１に示すように、この成膜装置本体４は、例えばアルミニウム合金等よりなる筒体状の処理容器１０を有している。この処理容器１０内には、被処理体である半導体ウエハＷを保持する保持手段１２が設けられる。具体的には、この保持手段１２は、容器底部より支柱１４により起立された円板状の載置台１６よりなり、この載置台１６上にウエハＷが載置される。そして、この載置台１６内には、例えばタングステンワイヤ等よりなる加熱手段１８が設けられており、上記ウエハＷを加熱するようになっている。ここで上記加熱手段１８としては、タングステンワイヤ等に限定されず、例えば加熱ランプを用いてもよい。
【００２５】
この処理容器１０の底部には、排気口２０が設けられ、この排気口２０には圧力調整弁２２及び真空ポンプ２４が順次介設された排気通路２５を有する真空排気系２６が接続されており、上記処理容器１０内を真空引きして所定の減圧雰囲気に維持できるようになっている。
【００２６】
そして、この処理容器１０の天井部には、例えばシャワーヘッド２８よりなるガス導入手段３０が設けられており、処理容器１０内へ必要なガスを供給するようになっている。そして、このシャワーヘッド２８のガス入口２８Ａ、２８Ｂに、上記原料ガスの供給システム６や他に必要なガスの供給系が接続されている。ここではガス入口２８Ａ、２８Ｂは、代表として２つしか記載していないが、ガス種に応じて１つでもよいし、更に多く設けてもよい。このシャワーヘッド２８内では原料ガスと他のガスが混合される場合もあるし、シャワーヘッド２８内へ別々に導入されて別々に流れて処理容器１０内で混合される場合もある。
【００２７】
本実施例の場合には、原料ガスと他のガスはシャワーヘッド２８内は別々で流れ、処理容器１０内で初めて混合される、いわゆるポストミックスの供給方式となる。本実施例では、原料ガスの他にＯ２ 等の酸化ガスを供給するので、酸化ガス供給系３２が上記ガス入口２８Ｂへ接続されている。
【００２８】
次に、上記原料ガスの供給システム６について説明する。まず、この原料ガスの供給システム６は、液体原料３４を貯留する液体原料タンク３６を有している。この液体原料３４としては例えばＰＥＴが用いられている。そして、この液体原料タンク３６と上記ガス使用系である成膜装置本体４のシャワーヘッド２８との間を接続するようにして原料通路３８が設けられている。この原料通路３８の一端は、上記液体原料タンク３６内の液体原料３４中に浸漬されており、他端は、上記シャワーヘッド２８のガス入口２８Ａに接続されている。
【００２９】
そして、この液体原料タンク３６には、上記液体原料３４を上記原料通路３８内へ圧送する圧送機構４０が設けられる。この圧送機構４０は、その先端が上記原料タンク３６内の空間部に挿入された加圧管４２を有しており、この加圧管４２には加圧を制御する開閉弁４４が介設されている。そして、この加圧管４２を介して所定の圧力の加圧気体を液体原料タンク３６内へ供給することにより、この中の液体原料３４を上記原料通路３８内へ圧送し得るようになっている。
【００３０】
そして、上記原料通路３８に、その上流側より下流側に向けて、上流側開閉弁４６、液体原料中から気泡を抜くための本発明に係る前記バッファタンク８、液体流量計４８、下流側開閉弁４９、流量制御弁５０及び気化器５２が順次介設されている。上記上流側開閉弁４６とバッファタンク８との間の原料通路３８には、開閉弁５４が介設されたパージガス通路５６と開閉弁５８が介設された洗浄液通路６０とがそれぞれ接続されており、必要に応じてパージガスや洗浄液を原料通路３８内へ流すようになっている。上記パージガスとしては例えばＮ２ ガスを用いることができるが、他にＨｅ、Ａｒ等の希ガスを用いることができる。また上記洗浄液としては、アルコールを用いることができるが、他にベンゼン、ヘキサン、アセトン等を用いることができる。
【００３１】
上記液体流量計４８は、この原料通路３８に流れて行く液体原料３４の流量を測定するものであり、ここで得られた測定値に基づいて例えばコンピュータ等よりなる弁制御部６２により上記流量制御弁５０を制御し、所望する流量の液体原料３４を流すようになっている。上記液体流量計４８は、一定の熱容量の液体が移動することを前提として流量を測定するように設計されている。
【００３２】
また上記気化器５２は、流入してくる液体原料３４をキャリアガスで噴霧しつつ加熱して気化し、原料ガスを形成するようになっている。このため、上記気化器５２には、途中にマスフローコントローラのような流量制御器６４及び開閉弁６６が介設されたキャリアガス管６８が接続されている。このキャリアガスとしては、例えばＨｅを用いることができるが、Ａｒ等の他の希ガスを用いることができる。また、この気化器５２よりも下流側の原料通路３８には、必要に応じて原料ガスの再液化を防止するためのテープヒータ（図示せず）が設けられる。
【００３３】
また上記液体流量計４８と下流側開閉弁４９との間の原料通路３８からは、途中に開閉弁７２を介設したドレイン管７０が分岐しており、上記原料通路３８内を必要に応じて真空引きして排出し得るようになっている。尚、このドレイン管７０の他端を、上記成膜装置本体４側の真空排気系２６側に接続するようにしてもよい。
【００３４】
次に、上記バッファタンク８の構成について説明する。図２乃至図６にも示すように、このバッファタンク８は、上記液体原料３４を一時的に貯留するタンク本体７６と、このタンク本体７６の側部に形成された原料入口７８と、このタンク本体７６の側部、又は底部に形成された原料出口８０とにより主に構成されている。ここでは原料出口８０はタンク本体の側部に形成されており、原料入口７８の反対側に設けられている。
【００３５】
そして、上記原料入口７８には入口フランジ管８２が溶接により接合されており、この入口フランジ管８２は上記原料通路３８の上流側に接続されている。また上記原料出口８０には出口フランジ管８４が溶接により接合されており、この出口フランジ管８４は上記原料通路３８の下流側に接続されている。そして、上記タンク本体７６は、タンク胴体部８６と、この下部に設けられるベース部８８とよりなっている。上記タンク胴体部８６は、天井部を有して、下端が開放された円筒体状に成形されている。このタンク胴体部８６はシール部がなく、例えばステンレススチールのような金属板により全体が一体的に形成されている。例えば、タンク胴体部８６は、上下端が開放された円筒体状の部分と天井部としての円板とを溶接で接合することにより形成される。また、このタンク胴体部８６の全体を金属の削り出し加工により形成してもよい。
【００３６】
上記ベース部８８は、上記タンク本体７６の底部を構成するものであり、一定の厚さを有して肉厚な状態となっており、下端が開放されたタンク本体７６の下端開口部に、その周方向に沿って例えば溶接を施すことにより一体的に接合されている。従って、このタンク本体７６自体はＯリング等のシール部材を介在させることなく完全な一体成形品として構成されている。
【００３７】
そして、上記タンク本体７６の底部の内面は、下向きに凸状（上向きに凹状）となるような曲面形状に成形されている。具体的には、このタンク本体７６の底部の内面９０、すなわち上記ベース部８８の上面は、上述したように下向きに凸状となるように曲面形状になっている。この場合には、下向きの円錐面となるように形成されている。換言すれば、この内面９０は、下方向へ行く程縮径されて、略漏斗状に形成されており、この漏斗形状の下端部が最下点Ｐ１となる。ここでは底部の中央が最下点Ｐ１となっている。
【００３８】
そして、上記タンク本体７６の底部となって漏斗状の内面９０が形成された上記ベース部８８には、上記原料入口７８に連通される入口側溝部９２が形成されている。この入口側溝部９２は水平方向に直線状に形成されて最下部Ｐ１まで延びている。この入口側溝部９２の外周端と上記原料入口７８との間は貫通孔９４により連通されている。
【００３９】
また更に、上記ベース部８８には、上記原料出口８０に連通される出口側溝部９６が形成されている。この出口側溝部９６は水平方向に直線状に形成されて最下点Ｐ１まで延びている。この出口側溝部９６の外周端と上記原料出口８０との間は貫通孔９８により連通されている。ここで、上記原料入口７８及び原料出口８０の高さレベルは、上記内面９０の最下部と同じ高さレベルに設定されている。すなわち、最下点Ｐ１の高さレベルと上記原料入口７８及び原料出口８０の下端の高さレベルとは同一になるように設定されており、このバッファタンク８内の原料液体を完全に排出できるようになっている。
【００４０】
また、ここでは上記入口側溝部９２の先端と出口側溝部９６の先端とが、底部の内面９０の最下点Ｐ１の部分でつながるようになっている。この場合、上記入口側溝部９２と出口側溝部９６とは直線状につながっておらず、角度θでもって交差している。ここでは角度θは１２０度に設定されているが、液中の気泡の排出を促進させるためには、この角度θは好ましくは９０〜１７９度の範囲内がよい。これにより、入口側溝部９２内を流れてきた液体原料が直接的に出口側溝部９６側に流れ込むことがないようにしている。
【００４１】
ここで各部の寸法の一例について説明すると、タンク胴体部８６の直径Ｄ１は５０ｍｍ程度、高さＨ１は１５０ｍｍ程度、ベース部８８の高さＨ２は１５ｍｍ程度、底部の内面９０の深さＨ３は５〜８ｍｍ程度、原料通路３８の内径は４ｍｍ程度である。また、このバッファタンク８を製造する場合には、ベース部８８を例えば金属加工の削り出しで形成しておき、これに入口フランジ管８２や出口フランジ管８４を溶接により接合しておく。そして、前述したように、このベース部８８と別途に形成しておいたタンク胴体部８６とを溶接により接合する。
【００４２】
そして、図１に戻って、この原料ガスの供給システム６及び成膜装置本体４を含む成膜装置２の全体の動作、例えば各ガスの供給の開始、停止、流量設定、メンテナンスの開始、停止等は、例えばコンピュータよりなる装置制御部１００からの指令により動作され、この動作に必要なプログラムは記憶媒体１０２に記憶される。この記憶媒体１０２としては、フロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等が用いられる。
【００４３】
次に、以上のように構成された成膜装置２の動作について説明する。図１に示すように、この成膜装置２の成膜装置本体４においては、真空排気系２６の真空ポンプ２４が継続的に駆動されて、処理容器１０内が真空引きされて所定の圧力に維持されており、また載置台１６上の半導体ウエハＷは加熱手段１８により所定の温度に維持されている。また原料ガスの供給システム６のバッファタンク８内には、十分な量の液体原料が予め導入されており、これに溶け込んでいた加圧気体が気泡となって発生した時に、この気泡を浮上させて脱気されている。
【００４４】
そして、成膜処理が開始すると、原料ガスの供給システム６においては、液体原料タンク３６に設けた圧送機構４０から、例えばＨｅよりなる加圧気体を供給することにより、この液体原料タンク３６内の液体原料３４である例えばＰＥＴが原料通路３８内を下流側に向けて圧送されて行くことになる。この原料通路３８内を流れる液体原料３４は、バッファタンク８内に流入する一方、すでに気泡が抜かれて脱気されたバッファタンク８内の液体原料が原料通路３８内を下流側に向けて流れて行く。この下流に流れて行く液体原料の流量は、液体流量計４８によって計測されてその測定値が弁制御部６２へ入力され、この弁制御部６２は、予め設置された流量値を維持するように前記流量制御弁５０を制御することになる。
【００４５】
これにより、この液体原料は流量制御弁５０で一定の流量となるように流量制御されて下流側に流れる。そして、この液体原料は下流側の気化器５２により気化されて原料ガスとなり、この原料ガスは例えばＨｅよりなるキャリアガスと共に更に下流側へ流れて成膜装置本体４のシャワーヘッド２８から処理容器１０内へ導入される。このシャワーヘッド２８へは別系統の酸化ガス供給系３２からも流量制御された酸化ガスとして例えばＯ２ ガスが供給されており、このＯ２ ガスと原料ガスであるＰＥＴガスが処理容器１０内で混合されて、ウエハＷ上に例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりタンタル酸化膜（Ｔａ２ Ｏ５ ）が成膜されることになる。
【００４６】
ここで上記バッファタンク８内での動作について詳しく説明する。上記バッファタンク８と液体原料タンク３６との高低差は、この成膜装置２の設定場所にもよるが、例えば５〜６ｍ程度にもなる場合があり、液体原料タンク３６よりもバッファタンク８の方が高い位置に設置される。
【００４７】
そして、液体原料タンク３６の部分とバッファタンク８の部分とで、液体原料に加わる圧力差は２〜３ｋｇｆ／ｃｍ２ 程度になり、バッファタンク８の部分における液体原料に加わる圧力が上記圧力差分だけ少なくなる。尚、原料通路３８内を流れる液体原料の速度は、供給量にもよるが例えば４〜５ｃｍ／ｍｉｎ程度である。
【００４８】
従って、液体原料に溶け込んでいた加圧気体、すなわちＨｅが上記圧力差が減少した分だけ気化して気泡化することになる。そして、この気泡を含んだ液体原料は、図４に示す原料入口７８からタンク本体７６内に流入し、上記バッファタンク８内に一旦導入して貯め込むことにより、上記液体原料中に発生した気泡がバッファタンク８内で上昇してタンク胴体部８６内の天井部に気体として貯ることになる。
【００４９】
そして、先にバッファタンク８内へ導入されてすでに気泡が除かれて脱気された液体原料がタンク本体７６の底部に設けた原料出口８０から下流側へ順次流出することになる。この結果、下流側の液体流量計４８には気泡を含まない脱気された液体原料が常に流れることになり、精度の高い流量測定と流量制御を行うことができる。また、図２にも示すように、原料入口７８に連通する入口側溝部９２と、原料出口８０に連通する出口側溝部９６とは直線状につながっておらず、角度θだけ折れ曲がった状態となっているので、原料入口７８から導入された液体原料が、脱気されることなく直ちに原料出口８０に至ることはなく、この点よりも気泡を含んだ原料液体が下流側へ流出することはない。
【００５０】
更に、このバッファタンク８のタンク本体７６は、全体が溶接により一体的に成形されているので、僅かではあるが酸素などが洩れるＯリング等のシール部材は用いられていないので、酸素などによりバッファタンク８内に貯留されている液体原料が品質劣化することを確実に防止することができる。
【００５１】
さて、上述のように多数枚のウエハに対して成膜処理を継続して行くと、上記バッファタンク８内の天井部側には次第にＨｅガスが貯まるので、液体原料３４の使用量もしくは使用時間が規定値に到達したときには、このバッファタンク８内のＨｅガスを排出するためのメンテナンス作業を行う。またメンテナンス作業としては、このバッファタンク８内に次第に不純物等が付着したりすることから、内部に洗浄液を流して洗浄する場合もあるし、或いはバッファタンク８を新たに設置した場所には、その稼働前にタンク内部を洗浄液により洗浄を行う場合もある。
【００５２】
このような場合には、まず、バッファタンク８内に液体原料が貯っている場合には、この液体原料を抜く操作を行う。すなわち、上流側開閉弁４６と下流側開閉弁４９を共に閉じ、ドレイン管７０の開閉弁７２を開状態とする。この状態でパージガス通路５６からパージガスとして例えばＮ２ ガスを原料通路３８内に流し込む。これにより、バッファタンク８内に貯っていた液体原料はこれより流れ出し、ドレイン管７０を介して系外へ排出されて行く。尚、ドレイン管７０の下流側は継続的に真空引きされており、流出した液体原料は例えば捕集されて再利用される。
【００５３】
次に、バッファタンク８内を洗浄する場合には、上記パージ通路５６の開閉弁５４を閉じてパージガスの供給を停止すると共に、洗浄液通路６０の開閉弁５８を開状態にして洗浄液として例えばアルコールを流し、上記バッファタンク８内をアルコールにより洗浄する。この洗浄液は先のパージガスと同様にドレイン管７０を介して系外へ排出される。そして、洗浄処理が完了したならば、洗浄液の供給を停止して、再びパージガスとしてＮ２ ガスを流してバッファタンク８内を乾燥させる。尚、上記洗浄処理を行わない場合には、洗浄液の供給工程及びパージガスによる乾燥工程は不要になるのは勿論である。
【００５４】
このようにして、バッファタンク８内の液体原料を完全に排除したならば、或いはパージガスによる乾燥工程が完了したならば、パージガス通路５６の開閉弁５４を閉状態とし、ドレイン管７０側から継続して真空引きを行う。これにより、バッファタンク８内に残留している加圧気体であるＨｅガスやパージガスであるＮ２ ガスが略完全に排気されることになる。
【００５５】
このようにして、バッファタンク８内の残留気体の排出が完了してバッファタンク８内が高い真空度になったならば、ドレイン管７０の開閉弁７２を閉じると共に、上流側開閉弁４６を開状態とする。これにより、高真空状態になされているバッファタンク８内へは、液体原料タンク３６から加圧圧送されてきた液体原料が次第に貯って行くことになる。
【００５６】
この場合、液体原料は原料入口７８及び貫通孔９４（図４参照）を介してタンク本体７６内へ流入するが、まだ、タンク本体７６内に貯っている液体流量が少ない注入開始の初期の場合には、上記原料入口７８及び貫通孔９４を介して流入した液体原料は入口側溝部９２内に沿って流れる。この入口側溝部９２内に沿って流れた液体原料は、比較的流速が速いことからタンク本体７６の底部の最下点Ｐ１に到達した後も、その慣性により直線的に進む傾向にあるので、逆円錐形状の曲面形状になされた底部の内面９０に沿って上向きに進行しつつ左右方向へ拡散して行く。すなわちこの液体原料は、上向きの斜面（内面９０）を、いわば駆け上がりながら左右方向へ拡散するように流れて行き、最終的にタンク本体７６内へ貯って行くことになる。
【００５７】
このため、液体原料が斜面上を拡散することにより、上記液体原料中に混入していた加圧気体の気泡が容易に表面側に浮上して、脱気させることができる。このように、特に、液体原料のバッファタンク８内への再注入時の初期段階において、上記液体原料中に含まれている加圧気体の排出、すなわち脱気を促進することができる。これと同時に、タンク本体７６内に導入された液体原料は、曲面形状の内面９０に沿って、これを駆け上がるようにして円滑に流れて行くので、この液体原料に乱流が生ずることはなく、新たに気泡が巻き込まれることを防止することができる。
【００５８】
特に、バッファタンク８内の液体原料を再注入する場合には、成膜時とは異なって液体原料の流速も速くなって、加圧気体の圧力にもよるが例えば２７ｍ／ｍｉｎ程度になる。従って、上述したように、液体原料がタンク本体７６内に流入した時には、新たな気泡を含む原因となる乱流が非常に発生し易くなるが、上述したように底部の内面９０を下向きに凸状となる曲面形状にすることにより、乱流が生ずることもないので液体原料中に新たに気泡が巻き込まれることを略確実に防止することができる。また、タンク本体７６内の底部がある程度まで液体原料が貯った後であっても、流速は少し低下するが、導入された液体原料は底部の内面９０に沿って駆け上がりつつ拡散するようになっており、この点からも、液体原料中に含まれる気泡の脱気を促進させることができる。
【００５９】
尚、液体原料の再注入の完了後において、液体原料中に残留している気泡は、時間の経過と共に上方へ浮上して液面上から抜け出て、タンク本体７６内の天井部に次第に貯って行くのは前述した通りである。
【００６０】
このように、本発明によれば、液体原料中から気泡を分離することができるのみならず、メンテナンス完了時における液体原料の再注入時に気泡の排出を促進することができると共に、気泡が液中に混入されることを防止し、更に気密性を高くして貯留されている液体原料の品質劣化を防止することができる。
【００６１】
尚、上記実施例においては、ベース部８８の底部の内面９０を下向きに凸状となった円錐形状（逆円錐形状）に形成したが、これに限定されずに、どのような曲面形状でもよく、例えば図７に示すバッファタンクの第１変形例の断面図のように、ベース部８８の底部の内面９０を例えば半楕円形状、或いはドーム形状や半球面形状等にしてもよい。ここで、図７中では先の実施例と同一構成部分には同一参照符号を付してその説明を省略している。この第１変形例も先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６２】
また、先の実施例では原料入口７８を原料出口８０と同一水平レベルに設定するように設けたが、これに限定されず、図８に示すバッファタンクの第２変形例のように設定してもよい。ここで図８においては、先の実施例と同一構成部分には同一参照符号を付してその説明を省略している。図８（Ａ）は断面図を示し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）中のＣ−Ｃ線矢視断面図を示す。
【００６３】
この第２の変形例の場合には、原料出口８０はベース部８８の底部の最下点Ｐ１と同一水平レベルになるように設けているが、原料入口７８はベース部８８の最上部となるように設定している。この場合、この原料入口７８、貫通孔９４に連なる入口側溝部９２は、底部の傾斜した内面９０の上端より中腹まで形成されている。この場合、上記入口側溝部９２の延長線１０４と上記出口側溝部９６とが交差する角度θ（平面図に投影した場合）は、例えば１２０度に設定されている。
【００６４】
この第２変形例も先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。また、この場合において、上記原料入口７８を更に高いレベルに設けるために、タンク胴体部８６の側壁に設けるようにしてもよい。ただし、原料入口７８の高さレベルが過度に高くなると、液体原料を導入した時にこれが底部に向けて落下して気泡混入の原因となる乱流を生ずる恐れがあるので、その高さの限界は、ベース部８８の上端より例えば０．５〜３ｃｍの範囲内、より好ましくは２ｃｍ程度である。
【００６５】
更に、先の実施例では、入口側溝部９２及び出口側溝部９６を共に直線状に形成したが、これに限定されず、図９に示すバッファタンクの第３変形例の横断面図のように構成してもよい。ここでは入口側溝部９２と出口側溝部９６を共に、例えば円弧に沿うように曲線状に形成している。更に、これらの入口側溝部９２と出口側溝部９６の内のいずれか一方を直線状とし、他方を曲線状としてもよい。この第３実施例も先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６６】
また更に先の実施例では、原料出口８０を、タンク本体７６の一部を形成するベース部８８の側部に設けたが、これに限定されず、図１０に示すバッファタンクの第４変形例の断面図のように、この原料出口８０をベース部８８の下部、詳しくは底部の最下点Ｐ１に対応させて下面の中央部に設けるようにして、ここに出口フランジ管８４を接続するようにしてもよい。
【００６７】
この場合には、バッファタンク全体の高さが、上記出口フランジ管８４の分だけ高くなって全体が大型化するが、先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
また、先の実施例では成膜装置本体４として枚葉式の成膜装置本体を例にとって説明したが、これに限定されず、一度に複数枚の被処理体を処理するバッチ式の成膜装置本体にも適用することができる。
【００６８】
図１１は上記したバッチ式の成膜装置本体の一例を示す概略構成図である。この成膜装置本体４は、例えば天井部を有して下端が開放された円筒体状の石英製の処理容器１０を有している。この処理容器１０内へは、その下方より例えばウエハボート１１０のような保持手段１２が昇降、或いは下降させて挿脱可能に設けられ、処理容器１０の下端は蓋部１１２により密閉される。そして、上記保持手段１２には、被処理体として複数枚の半導体ウエハＷが多段に支持されている。
【００６９】
また処理容器１０の下部には、圧力調整弁２２及び真空ポンプ２４が介設された真空排気系２６が接続されており、上記処理容器１０内を真空引きして所定の減圧雰囲気に維持できるようになっている。そして、上記処理容器１０の外周には、これを囲むようにして円筒体状の加熱手段１８が設けられており、上記ウエハＷを加熱するようになっている。また、この処理容器１０には、これにガスを導入するためのガス導入手段３０が設けられる。このガス導入手段３０は、例えば処理容器１０内の上下方向に沿って延びる分散形のガスノズル１１４よりなる。そして、このガス導入手段３０に、前記図１に示したような原料ガスの供給システム６が接続されている。
【００７０】
また、ここでは液体原料としてＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、どのような液体原料を用いてもよく、例えば強誘電体薄膜であるＰＺＴ膜（ＰｂとＺｒとＴｉを含む酸化膜）やＢＳＴ膜（ＢａとＳｒとＴｉを含む酸化膜）等を成膜する有機金属液体原料、無機金属液体原料、更にはＣｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ（ヘキサフルオロアセチルアセトナト−トリメチルビニルシリル銅）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＴｉＣｌ４ （四塩化チタン）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）等の液体原料を用いる場合にも本発明を適用することができる。
更に、上記加圧気体やキャリアガスとしてはＨｅに限定されず、Ａｒ、Ｎｅ等の他の希ガス或いはＮ２ ガスなども用いることができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るバッファタンクを有する原料ガスの供給システムを用いた成膜装置を示す概略構成図である。
【図２】バッファタンクを示す横断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図５】バッファタンクを示す平面図である。
【図６】バッファタンクの組み立て状態を説明する図である。
【図７】バッファタンクの第１変形例を示す断面図である。
【図８】バッファタンクの第２変形例を示す図である。
【図９】バッファタンクの第３変形例を示す横断面図である。
【図１０】バッファタンクの第４変形例を示す断面図である。
【図１１】バッチ式の成膜装置本体の一例を示す概略構成図である。
【００７２】
２  成膜装置
４  成膜装置本体
６  原料ガスの供給システム
８  バッファタンク
１０  処理容器
１２  保持手段
１８  加熱手段
２４  真空ポンプ
２６  真空排気系
３０  ガス導入手段
３４  液体原料
３６  液体原料タンク
３８  原料通路
４０  圧送機構
４８  液体流量計
５０  流量制御弁
５２  気化器
５６  パージガス通路
６０  洗浄液通路
６２  弁制御部
７６  タンク本体
７８  原料入口
８０  原料出口
８６  タンク胴体部
８８  ベース部
９０  底部の内面
９２  入口側溝部
９６  出口側溝部
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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１１】
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