JP2000114249A

JP2000114249A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2000114249A
Application number: JP10286444A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Koyama; 徳彦小山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2018-10-08
Also published as: JP3147873B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】液体材料と不活性ガスとの反応を防止すると
共に高純度不活性ガスを必要としない半導体製造装置を
提供すること。【解決手段】キャニスタタンク内に収納された液体材
料を排出口から気化装置に供給し、該気化装置によって
気化させた後、反応室に供給し半導体基板の表面に被膜
を形成する半導体製造装置において、当該半導体製造装
置は液体材料を貯蔵するためのタンクフレーム部１０
と、該タンクフレームに気密状態で取り付けられた圧送
ベローズ部１１と、圧送ベローズ部の上に加圧空間１２
を形成するタンクカバー１３と、加圧空間に作動流体を
供給する加圧導入部１４と、加圧された液体材料をタン
クフレーム部１０内から排出する液体材料排出部１５と
から構成されたキャニスタタンクを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関するものであり、特に詳しくは、半導体基板に気化し
た液体材料を供給し、反応室内で化学反応を伴う気相成
長等を起こさせるＣＶＤ（Chemical Vapour Depositio
n）を行う半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体材料を気化して反応室へ供給
する半導体製造装置に使用されるキャニスタタンクは、
図４に示すようなものが知られている。同図において、
キャニスタタンクは、上端の開放したタンクフレーム１
と、このタンクフレーム１にＯリング２によって気密性
を保持しつつ取り付けられたタンクカバー３と、このタ
ンクカバー３を貫いて取り付けられた加圧ガス導入部４
と、タンクフレーム１の底部近傍に開口端を有した液体
材料排出部５がタンクカバー３を貫いて取り付けられて
いる。

【０００３】この様に構成された、キャニスタタンクは
タンクフレーム１の内部に液体材料６を充填した後、タ
ンクフレーム１とタンクカバー３によって形成される加
圧空間７に加圧ガス導入部４からＨｅ、Ａｒ、Ｎ₂等の
不活性ガスを供給する。加圧空間７が不活性ガスによっ
て加圧されると、液体材料排出部５から液体材料６が排
出される。

【０００４】図５に示すものは、従来の半導体製造装置
に使用されているキャニスタタンクの別の例を示す断面
図である。ここでキャニスタタンクは、上端の開放した
タンクフレーム１と、このタンクフレーム１にＯリング
２によって気密性を保持しつつ取り付けられたタンクカ
バー３と、このタンクカバー３を貫いて取り付けられた
加圧ガス導入部４と、タンクフレーム１を貫いて取り付
けられた液体材料排出部５とを有している。また、タン
クフレーム１の内部には、Ｏリング８で気密性の保持さ
れたピストン９が摺動可能に配設されている。

【０００５】この様に構成されたキャニスタタンクにお
いて、加圧ガス導入部４からタンクカバー３の内側とピ
ストン９の上側面で形成される加圧空間７に作動ガスを
導入する。すると、ピストン９が下降しタンクフレーム
１内の液体材料６が液体材料排出部５から排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述のよ
うな従来のキャニスタタンクを使用した半導体製造装置
では、それぞれ問題を有している。即ち、図４に示すキ
ャニスタタンクでは、液体材料６を不活性ガスで直接加
圧する為に、ガス及びガス中の不純物質が液体材料内に
溶けて、液体材料６の高純度が保持できないと云う問題
が存在した。液体材料の純度が低下すると、製造する半
導体基板に形成する被膜の品質に異常が生じるという問
題があった。また、第２の問題点は、使用するＨｅ、Ａ
ｒ、Ｎ₂等の不活性ガスが高価でコストが嵩むという点
である。

【０００７】また、図５に示す従来の半導体製造装置に
使用されているキャニスタタンクでは、ピストン９がタ
ンクフレーム１の内周面を摺動するために、摩耗によっ
て液体材料６が加圧空間７内に漏れ出す場合があった。
また、加圧ガスが液体材料６内に溶け込み、液体材料６
の高純度を保持できないと云う欠点が存在した。更に、
摩耗したピストン９のＯリング８の破片が液体材料６内
に溶け込み液体材料の純度を低下させると云う欠点が存
在した。更にまた、特開平７−２４９６１５号等に示す
様に、液体材料をベローズ内に充填するものも存在する
が、タンクの交換時に真空にした際、ベローズの襞と襞
の間に劣化した古い液が残ってしまい、高純度を保つ事
ができな欠点が存在した。加えて、液体材料の突出方向
が限定されてしまい、設計の自由度が制限される欠点が
存在した。

【０００８】本発明の目的は、上記した従来の技術の欠
点を改良し、液体材料の高純度を保持すると共に、高価
な不活性ガスを必要としないキャニスタタンクを備えた
半導体製造装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、キャニスタタンク内に収納された液体材料を排出口
から気化装置に供給し、該気化装置によって気化させた
後、反応室に供給し半導体基板の表面に被膜を形成する
半導体製造装置において、半導体製造装置は液体材料を
貯蔵するためのタンクフレーム部と、該タンクフレーム
に気密状態で取り付けられた圧送ベローズ部と、圧送ベ
ローズ部の上に加圧空間を形成するタンクカバーと、加
圧空間に作動流体を供給する加圧導入部と、加圧された
液体材料をタンクフレーム部内から排出する液体材料排
出部とから構成されたキャニスタタンクを備えたもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造装置は、上記
した従来技術に於ける問題点を解決する為、液体材料を
貯蔵するためのタンクフレーム部内に、気密状態で圧送
ベローズ部を取り付け、圧送ベローズ部の上の加圧空間
からベローズの内側に作動流体を供給して、ベローズの
外側面を利用して液体材料を加圧し、加圧された液体材
料をタンクフレーム部内から排出するのキャニスタタン
クを備えたので、作動流体が液体材料に直接接触するこ
となく、反応室に給送する事ができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明に係る半導体製造装置を図面を
参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る半
導体製造装置に使用されるキャニスタタンクの第一の実
施例を示す断面図である。係る図から明らかな様に、本
発明に係る半導体製造装置の第一の具体例としては、キ
ャニスタタンク内に収納された液体材料を排出口から気
化装置に供給し、該気化装置によって気化させた後、反
応室に供給し半導体基板の表面に被膜を形成する半導体
製造装置において、当該半導体製造装置は液体材料を貯
蔵するためのタンクフレーム部と、該タンクフレームに
気密状態で取り付けられた圧送ベローズ部と、圧送ベロ
ーズ部の上に加圧空間を形成するタンクカバーと、加圧
空間に作動流体を供給する加圧導入部と、加圧された液
体材料をタンクフレーム部内から排出する液体材料排出
部とから構成されたキャニスタタンクを備えたものが開
示されている。

【００１２】即ち、本発明の半導体製造装置に使用され
るキャニスタタンクは、液体材料６を貯蔵するためのタ
ンクフレーム部１０と、該タンクフレーム１０に気密状
態で取り付けられた圧送ベローズ部１１と、圧送ベロー
ズ部１１の上に加圧空間１２を形成するタンクカバー１
３と、加圧空間１２に作動流体を供給する加圧導入部１
４と、加圧された液体材料６をタンクフレーム部１０内
から排出する液体材料排出部１５とから構成されてい
る。

【００１３】タンクフレーム部１０は、上端の開放され
た筒状をしており、耐蝕性、耐熱性、耐薬品性を考慮し
てステンレス鋼（ＳＵＳ３０４，３１６等）で形成され
ている。また、タンクフレーム部１０の上端周縁には、
フランジ１０ａが形成されている。フランジ１０ａの上
面には、第１のＯリング溝１６と第２のＯリング溝１７
とが略同心円状に形成されている。この第１のＯリング
溝１６と第２のＯリング溝１７の中には、Ｏリング１
８，１９が配設されている。

【００１４】また、タンクフレーム部１０の適宜位置に
は、液体材料排出部１５が形成されている。液体材料排
出部１５は、タンクの下端近傍に取り付けられており、
弁１５ａを備えている。この弁１５ａによって、排出部
の管路を開閉する事が出来る。ここで、液体材料排出部
１５は、キャニスタタンクの下端部のみでなく、他の部
分であっても取り付ける事ができる。

【００１５】圧送ベローズ部１１は、ベローズ１１ａと
取り付けフランジ板１１ｂと底板１１ｃ等から構成され
ている。取り付けフランジ板１１ｂは、タンクフレーム
部１０のフランジ１０ａの上に載置されると共に、ボル
ト、クランプ等の固定金具で固定されており、Ｏリング
１９によって気密性が保持されている。ベローズ１１ａ
は、圧力が加わると変形するもので、耐蝕性、耐熱性、
耐薬品性を有した部材で形成されている。底板１１は、
ベローズ１１ａの底部に取り付けられており、ベローズ
１１ａの伸縮と共に上下動する。また、ベローズと同様
に耐蝕性、耐熱性、耐薬品性を有した部材で形成されて
いる。

【００１６】また、圧送ベローズ部１１の上には、タン
クカバー１３がＯリング１８を介してボルト、クランプ
金具等で固定され、加圧空間１２を形成している。した
がって、加圧導入部１４を通じて加圧空間１２に供給さ
れた加圧ガスは、外部に漏れる事なくベローズ１１ａの
みを押圧する。

【００１７】加圧導入部１４は、操作弁１４ａを備える
と共に、タンクカバー１３を貫いて加圧空間１２内に加
圧ガスを供給する。

【００１８】次に、以上のように構成されたキャニスタ
タンクの動作について説明する。先ず、キャニスタタン
クは、加圧導入部１４の操作弁１４ａと、液体材料排出
部１５の弁が閉じられており、加圧空間１２の圧力Ｐ１
と液体材料６の圧力Ｐ２とは、平衡状態にある（Ｐ１＝
Ｐ２）。

【００１９】液体材料６を半導体製造装置の反応室に供
給する際には、加圧導入部１４に半導体製造装置の反応
室での使用圧力Ｐ３、加圧空間での圧力Ｐ１，液体材料
の圧力Ｐ2とすると、液体材料の圧力Ｐ２よりも高い一
定の圧力Ｐ０のガスを導入できるような加圧ガス配管を
取り付ける（Ｐ０≧Ｐ１＝Ｐ２≧Ｐ３）。また、液体材
料排出部１５には、半導体製造装置のプロセスガス制御
部に接続する液体材料供給配管を取り付ける。

【００２０】加圧ガス配管と液体材料供給配管をキャニ
スタタンクに接続した後、液体材料供給配管ラインを真
空ポンプで吸引して、配管内のガスを取り除く（Ｐ０≧
Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３）。次に、加圧導入部１４の操作弁１
４ａを開き、加圧ガスを加圧空間１２内に導入する。す
ると、加圧ガスが加圧空間１２内に導入され、加圧ガス
の圧力Ｐ０、加圧空間Ｐ１、液体材料の圧力Ｐ２、液体
材料排出部１５側（半導体製造装置のプロセスガス制御
側）の圧力Ｐ３との関係が、Ｐ０＝Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３と
なるように圧送ベローズ部１１が膨張する。

【００２１】次に、液体材料排出部１５の弁を開くこと
で、液体材料６は、圧送される（Ｐ１＞Ｐ２＝Ｐ３）。
半導体製造装置が液体材料６を消費しない場合、液体材
料排出部１５のＯＵＴ側の圧力が減少しないために、Ｐ
０＝Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３となり、液体材料６は圧送されな
い。半導体製造装置が液体材料６を消費する場合、圧力
関係は、Ｐ０＝Ｐ１＞Ｐ２＝Ｐ３となり、圧送圧力Ｐ０
と液体材料排出部１５のＯＵＴ側の圧力Ｐ３の差により
液体材料６は、半導体製造装置の反応室に圧送され続け
る事となる。

【００２２】液体材料６の圧送を停止し、キャニスタタ
ンクの交換を行う場合、半導体製造装置の液体材料６の
使用を中止する。次に、液体材料排出部１５の弁を閉
じ、加圧導入部１４の操作弁１４ａを閉じる。その後、
半導体製造装置のプロセスガス制御部に通じる液体材料
供給配管、加圧導入部１４に通じる加圧ガス配管を半導
体製造装置等から真空引きを行う。次に、Ｎ₂等のパー
ジガスにより、パージを行う。真空引きとパージを繰り
返すことで、液体材料６と加圧ガスを配管内から抜き、
パージガスを詰めた後、加圧導入部１４と液体材料排出
部１５の接続部を外す。この様にして、キャニスタタン
クを交換する事が出来る。

【００２３】この様に、本発明の半導体製造装置では、
加圧ガスが直接液体材料６に触れる事がないので、ガス
及びガス中の不純物が液体材料内に溶け出す事がない。
したがって、液体材料の純度を高く保持する事が出来、
製造する半導体基板表面の被膜に影響を与える事がな
い。また、高価な不活性ガスを必要とせず、通常の空気
（ドライエア）、水、オイル等の使用も可能である。

【００２４】図２は、本発明の半導体製造装置の全体構
成を示す概略構成図である。ここで、半導体製造装置
は、加圧導入部１４から供給された加圧ガスによって液
体材料を液体材料排出部１５から排出するキャニスタタ
ンク２４と、該キャニスタタンク２４から排出した液体
材料の流量を検出する液体流量制御器２２と，供給され
た液体材料を気化する気化器２５と、気化された液体材
料によって半導体基板表面に被膜を形成する処理室２６
と、配管内のガスを吸引する真空ポンプ２７等から構成
されている。

【００２５】この様な半導体製造装置において、キャニ
スタタンク２４内に充填された液体材料をメーカにて充
填された時と略変わらない高純度を保ちつつ、処理室２
６へ供給する事が重要となる。

【００２６】図３は、本発明の半導体製造装置に使用さ
れるキャニスタタンクの第二の実施例を示す断面図であ
る。本実施例は、加圧導入部１４の一部に逆止弁２０が
設けられると共に、液体材料排出部１５の一部に減圧弁
２１、液体流量制御器２２及び逆止弁２３が設けられて
いる。また、液体流量制御器２２は、一段に限らず、二
段構成に配置してもよい。

【００２７】以上のように構成した場合、真空ポンプ等
による脈動或るいは、吸熱反応による温度勾配等が生じ
た場合、液体材料のキャニスタタンク内への逆流を阻止
する事が出来る。配管内で純度の低下した液体材料がキ
ャニスタタンク内に流入する事がない。

【００２８】尚、本発明は以上の実施例に限ることなく
本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】第１の効果は、加圧ガス（加圧流体）が
液体材料内に溶け込むおそれがなく、液体材料の純度低
下を防ぐ事ができる。その理由は、液体材料と加圧ガス
が直接接触する事がないからである。また、タンクの交
換時に劣化した古い液が残る事なく、高純度を保つ事が
できる。

【００３０】第２の効果は、加圧空間への液体材料のリ
ークを防止する事が出来る。その理由は、液体材料を加
圧する部分に摺動部分がないからである。第３の効果
は、加圧流体として高価なＨｅ、Ａｒ、Ｎ₂等の不活性
ガスを使用する必要がなく、経済的である。その理由
は、液体材料と加圧ガスが直接接触する事がないからで
ある。また、液体材料の排出方向が限定される事なく、
装置設計の自由度が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体製造装置に使用される
キャニスタタンクの第一の実施例を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明の半導体製造装置の全体構成を
示す概略構成図である。

【図３】図３は、本発明の半導体製造装置に使用される
キャニスタタンクの第二の実施例を示す断面図である。

【図４】図４は、従来の半導体製造装置に使用されるキ
ャニスタタンクの一例を示す縦断面図である。

【図５】図５は、従来の半導体製造装置に使用されるキ
ャニスタタンクの他の例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１タンクフレーム２Ｏリング３タンクカバー４加圧ガス導入部５液体材料排出部６液体材料７加圧空間８Ｏリング９ピストン１０タンクフレーム部１０ａフランジ１１圧送ベローズ部１１ａベローズ１１ｂ取り付けフランジ板１１ｃ底板１２加圧空間１３タンクカバー１４加圧導入部１４ａ操作弁１５液体材料排出部１６第１のＯリング溝１７第２のＯリング溝１８Ｏリング１９Ｏリング２０逆止弁２１減圧弁２２液体流量制御器２３逆止弁２４キャニスタタンク２５気化器２６処理室２７真空ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャニスタタンク内に収納された液体材
料を排出口から気化装置に供給し、該気化装置によって
気化させた後、反応室に供給し半導体基板の表面に被膜
を形成する半導体製造装置において、当該半導体製造装
置は、液体材料を貯蔵するためのタンクフレーム部と、
該タンクフレームに気密状態で取り付けられた圧送ベロ
ーズ部と、圧送ベローズ部の上に加圧空間を形成するタ
ンクカバーと、加圧空間に作動流体を供給する加圧導入
部と、加圧された液体材料をタンクフレーム部内から排
出する液体材料排出部とから構成されたキャニスタタン
クを備えた事を特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記圧送ベローズ部は、内側に加圧作動
流体を供給し、ベローズの外側面で液体材料を排出する
事を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記圧送ベローズ部は、取り付けフラン
ジ板によって、キャニスタタンクの一部に固定された事
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項４】前記圧送ベローズ部は、底部に底板を有
した事を特徴とする請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記加圧導入部に逆止弁を設けた事を特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記液体材料排出部に減圧弁を設けた事
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項７】前記キャニスタタンクは、耐蝕性材料で
構成された事を特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。
【請求項８】前記タンクフレーム部は、ステンレス鋼
で構成した事を特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。