JP2000128181A

JP2000128181A - 液体貯蔵容器および液体残量検知方法

Info

Publication number: JP2000128181A
Application number: JP10304051A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ono; 真徳小野
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】液体ソースの種類に依存することなく、その
残存量の検知が可能な液体貯蔵容器、および液体残量検
知方法を提供する。【解決手段】貯蔵された液体４８の残存量を検出可能
であり、液体４８の蒸気を所定の供給先２２に供給する
ための液体貯蔵容器１２であって、液体４８が貯蔵され
るべき密閉された貯蔵空間３０と、貯蔵空間３０の内部
に設けられた内部電極３４と、内部電極３４と電気的に
絶縁され内部電極３４を囲むように設けられた外部電極
３２と、を備え、外部電極３２の表面は内部電極３４の
表面と対面している。貯蔵空間３０内に内部電極３４と
この表面に対面する外部電極３２を設けたので、これら
の電極３４、３２によってキャパシタが形成される。貯
蔵液体４８の残存量に応じて、キャパシタンスも変化す
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、半導体製造プロセ
ス等において用いられる液体を貯蔵するための液体貯蔵
容器および液体残量検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積デバイスまたは液晶表示デバ
イス等のマイクロ・エレクトロニクス・デバイスを製造
するためには、その製造プロセスにおいて、その基板上
に様々な材料の膜を形成する必要がある。この成膜は、
成膜装置おいて行われ、この時に成膜される膜に応じて
様々な液体ソースを用いられる。このような液体ソース
は、通常、アンプルと呼ばれる容器に入れられた状態で
装置に取り付けられている。残念ながら、このようなソ
ースの多くは、自然発火性、爆発性、高毒性、腐食性、
支燃性等の特性を有するため、安全上、容器はガスボッ
クス内に収容されている。また、このような液体ソース
は、使用されるにつれてその残量は減り、この残量管理
も信頼度の高い成膜を行うために重要である。

【０００３】このような環境において、従来の液体ソー
スの残量管理は、以下に説明する方法によって行われて
いた。第１の方法は、光によって液面を検知する方法で
ある。この方法は、液体ソースの液面にレーザ光を照射
し、液面にて反射された反射光から液面の移動を検知す
る。第２の方法は、超音波を用いる方法である。この方
法では、液体ソース内に超音波を伝搬させ、超音波の減
衰量から液面の位置を検知する。第３の情報は、フロー
トを利用する方法である。この方法は、液面の移動によ
って変化するフロートの位置に基づいて液面の位置を検
知する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光の反
射を用いる第１の方法では、液体ソースが、液面検出の
ために使用されるレーザ光の波長を透過する性質をする
有する場合、検出結果が信頼性の高い値とは限らない。
また、照射されるレーザ光によって予期せぬ化学反応を
起こす可能性もあるため、ある種類の液体ソースには使
用できない。超音波を用いる第２の方法では、液体ソー
ス自体によって吸収される超音波が大きい場合には、十
分な信頼性を検出値に確保するために様々な試行が必要
である。また、超音波を使用するため、液体ソースを収
納する容器の形状も制限される。フロートを使用する第
３の方法は、フロートと液体ソースとの化学反応を防止
するためにフロートに採用される材料が限定される。ま
たフロートの移動によって液面の位置を検出するため、
可動部分から侵入するゴミ等による液体ソースの汚染に
対しても十分な注意が必要である。

【０００５】そこで、本発明の目的は、液体ソースの種
類に依存することなく、その残存量の検知が可能な液体
貯蔵容器、および液体残量検知方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる液体貯蔵
容器は、貯蔵された液体の残存量を検出可能であり、液
体の蒸気を所定の供給先に供給するための液体貯蔵容器
であって、液体が貯蔵されるべき密閉された貯蔵空間
と、貯蔵空間の内部に設けられた内部電極と、内部電極
と電気的に絶縁され、内部電極を囲むように設けられた
外部電極と、を備え、外部電極の表面は内部電極の表面
と対面している。

【０００７】このように、貯蔵空間内に内部電極と、こ
の表面に対面する外部電極とを設けたので、これらの電
極によってキャパシタが形成される。この間に貯蔵液体
が存在すると、キャパシタが示すキャパシタンスが大き
くなる。貯蔵液体が減少すると、減少量に応じてキャパ
シタンスが減少する。

【０００８】本発明に係わる液体貯蔵容器では、貯蔵空
間は、金属で形成された容器本体によって形成されるよ
うにしてもよい。

【０００９】このように、貯蔵空間を形成する容器本体
を金属で形成すれば、上記の貯蔵空間の外周を金属で囲
むことになる。このため、容器本体が外部電極を構成す
るので、外部電極は容器本体と兼用される。

【００１０】本発明に係わる液体貯蔵容器では、内部電
極は、貯蔵空間内に一端面を有し一方向に伸びる棒電極
であり、外部電極は、棒電極の側面に対面する側面電極
部、棒電極の端面に対面する端面電極部を含むようにし
てもよい。

【００１１】このように、内部電極の形状を棒形状とし
て、外部電極を側面電極部と端面電極部とを備えるよう
にすれば、液体の残存量が少なくなっても残存量を検出
できる。つまり、貯蔵液体量が比較的多いときは、棒電
極の側面部分と外部電極の側面電極部とが主要なキャパ
シタを構成する。貯蔵液体量が比較的少なくなると、棒
電極の端面と外部電極の端面電極部が主要なキャパシタ
を構成する。

【００１２】本発明に係わる液体残量検知方法は、所定
の供給先に液体の蒸気を供給するための液体貯蔵容器に
貯蔵された液体の残存量を検出する液体残量検知方法で
あって、所定の供給先に供給されるべき液体を液体貯蔵
容器に密閉する工程と、液体貯蔵容器内に設けられた内
部電極とこの内部電極に対して電気的に絶縁され内部電
極を囲むように設けられた外部電極との間のキャパシタ
ンスを測定する工程と、を備え、外部電極の表面は内部
電極の表面と対面している。

【００１３】このように、貯蔵容器に供給されるべき液
体を外部電極と内部電極との間に貯蔵して、外部電極と
内部電極との間にキャパシタンス値を測定するようにし
たので、貯蔵液体量の変化がキャパシタンス値の変化と
して検知される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。可能な場合には、同一の部分には同
一の符号を付して、重複説明を省略する。

【００１５】図１は、本発明の液体貯蔵容器が設けられ
たガスボックスの概略図である。本実施の形態では、ガ
スボックスは、半導体基板上にＴｉＮ膜をＣＶＤプロセ
スによて堆積する場合に用いられるＴＤＭＡＴ（Tetrak
is Dimethylamino Titanium）を貯蔵するアンプル（液
体貯蔵容器）１２をガス供給源として収納している。こ
のＴＤＭＡＴは、常温では液体である。以下、このアン
プル１２は、ＣＶＤプロセスにおいてＴｉＮ膜およびＴ
ｉ膜を成膜するために用いられるＴＤＭＡＴを貯蔵する
ものとして説明するが、貯蔵する液体はこれに限られ
ず、また飽和蒸気の供給先もＣＶＤチャンバに限られな
い。半導体集積デバイスまたは液晶表示デバイス等のマ
イクロエレクトロニクスデバイスを製造するために使用
される成膜装置に適用することが可能である。

【００１６】ガスボックス１０は、ステンレス鋼等の鋼
板から組立られた筐体であり、ＣＶＤプロセスに使用さ
れる他のガス、例えば水素（Ｈ₂）ガス、窒素（Ｎ₂）ガ
ス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、およびアルゴン（Ａｒ）ガ
スのコントロールパネルとしても機能するように、その
内部には、バルブ、マスフロー・コントローラ等を有す
る各種のガスラインが配設されている。ガスボックス１
０の内部には、更にアンプル１２を収容するインナーボ
ックス１４が配置されている。

【００１７】インナーボックス１４の内部には、ヘリウ
ムガスを供給するためのガスライン１６が延びており、
その先端はアンプル１２の底部の近傍に配置されてい
る。ヘリウムガスは、アンプル１２内のＴＤＭＡＴをバ
ブリングによって気化ガスとするために利用される。気
化されたＴＤＭＡＴガスは、ガスライン１８、２０を経
てＣＶＤチャンバ２２に供給されるように構成されてい
る。

【００１８】図２は、本発明の液体貯蔵容器の斜視図で
あり、容器の内部の様子が明らかになるように一部破断
図としている。この液体貯蔵容器は、図１のガスボック
ス１０内において、アンプル１２として使用される。

【００１９】アンプル１２は、液体の蒸気を所定の供給
先に供給するための液体貯蔵容器である。アンプル１２
は、容器本体３２と、内部電極３４とを備える。容器本
体３２は、液体が貯蔵されるべき密閉された貯蔵空間３
０の境界を規定する。内部電極３４は、貯蔵空間３０の
内部に設けられている棒電極である。また、容器本体３
２には、バブリング用のガスを導入するための導入管３
６が接続され、また、気化されたソース（ＴＤＭＡＴ）
をＣＶＤチャンバ（図１の２２）へ供給するための供給
管３８が接続されている。

【００２０】液体本体３２は、第１の開口部と第２の開
口部とを有し内部電極３４に沿って延びる管状部３２ａ
と、第一の開口部を覆う第１の蓋部（以下、上蓋部とい
う）３２ｂと、第２の開口部を覆う第２の蓋部（以下、
下蓋部という）３２ｃと、を備える。貯蔵空間３０は、
管状部３２ａ、上蓋部３２ｂ、および下蓋部３２ｃによ
って気密に保たれている。管状部３２ａは外部電極を備
える。下部蓋部３２ｃは外部電極を備えることが好まし
い。上蓋部３２ｂは、外部電極を備えることができる。

【００２１】特に、貯蔵空間３０は、内部電極３４と同
軸にその外側に設けられる円筒形状の管状部３２ａと、
この円筒形状の両開口部を覆う略平行に設けられた平板
状の上蓋部３２ｂ、下蓋部３２ｃと、を備えることが好
ましい。また、内部電極３４と管状部３２ａとの間に距
離は、胴径方向において等しくなっていることが好まし
い。このような形状は、幾何学的な対称性が高いので、
残存量を適切に検知することができる。

【００２２】上蓋部３２ｂには、導入管１６、および供
給管１８が設けられている。導入管１６、供給管１８、
および上蓋部３２ｂに対して電気的に絶縁された内部電
極３４は、上蓋部３２ｂを貫通して貯蔵空間３０内に延
び出し、また、その貫通部は、上蓋部３２ｂに対して気
密に封止されている。導入管１６は、その端部が容器本
体３２の下蓋部３２ｃの近傍まで延びている。供給管１
８は、上蓋部３２ａの近傍にて終端している。導入管１
６はＨｅガス源に接続され、供給管１８は、ＣＶＤチャ
ンバ（図１の２２）のガス分配プレート（図示せず）に
接続されている。内部電極３４は、封止部材４０によっ
て気密に封止されている。導入管１６、供給管１８、お
よび内部電極３４は、それぞれ同一の方向を向いて延び
ている。この方向は、残りの液体が常に下蓋部３２ｃ上
に溜まるようになるので、重力加速度が作用する方向で
あることが好ましい。

【００２３】図２に示された実施の形態では、容器本体
３２は金属から作られている。容器本体３２は、化学的
にも安定したステンレス鋼等の材料から製造されること
が好ましい。このため、内部電極３４が、容器本体３２
内に導入される部分において電気的絶縁材料で形成され
た封止部材４０によって固定されている。このように、
貯蔵空間３０を形成する容器本体３２を金属で形成すれ
ば、上記の貯蔵空間３０の外周を金属で囲むことにな
る。このため、容器本体３２自体が外部電極を構成する
ので、外部電極は容器本体３２と兼用される。

【００２４】外部電極の主要な構成部分は、金属製の管
状部３２ａおよび下蓋部３２ｃである。つまり、管状部
３２ａは、内部電極３４を囲むように設けられている。
このため、外部電極の一部である管状部３２ａの内表面
は、内部電極３４の側面３４ａと対面している。外部電
極の別の部分である下蓋部３２ｃの内表面は、内部電極
３４の底面３４ｂと対面している。このように、外部電
極の内表面は内部電極の表面と対面しているので、外部
電極３２ａ、３２ｃと内部電極３４との間には、キャパ
シタが形成される。

【００２５】外部電極を構成する容器本体３２は、上蓋
部３２ｂの外表面上においてシールド線４２に接続され
ている。また、内部電極３４は、内部電極３４の別の端
面３４ｃにおいてシールド線４４に接続される。これら
のシールド線４２、４４は、共に、キャパシタンス・メ
ータ（図示せす）に接続されている。

【００２６】なお、貯蔵空間３０を規定する容器本体と
は別個に外部電極を形成することもできる。このような
場合には、外部電極は、内部電極３４を囲むように、管
状部３２ａの外表面または内表面のいずれかに設けられ
ているようにできる。このようにすると、管状部３２ａ
に設けられた外部電極の部分は、内部電極３４の側面３
４ａに対面する。また、外部電極は、内部電極３４を囲
むように、下蓋部３２ｃの外表面または内表面のいずれ
かに設けられているようにできる。このため、下蓋部３
４ａに設けられた外部電極に部分は、内部電極３４の底
面３４ｂに対面する。外部電極は、上蓋部３２ｂにも設
けられていてもよい。これらの外部電極の各部分は、電
気的に接続されている。

【００２７】図３（ａ）は、図２のＩ−Ｉ’断面におけ
る様子を模式的に示した断面図である。図３（ｂ）は、
本発明に係わるアンプル１２の外部電極３２ａ、３２ｃ
と内部電極３４との間に形成されるキャパシタを等価的
に表した等価回路である。

【００２８】図３（ａ）を参照すると、内部電極３４は
貯蔵空間３０内に一端面を有し一方向に伸びる棒電極で
あり、外部電極３２ａ、３２ｃは、棒電極の側面３４ａ
に対面する側面電極部３２ａ、棒電極の端面３４ｂに対
面する端面電極部３２ｃを含んでいる。このようなアン
プル１２内にはＴＤＭＡＴ４８（液相部分）が貯蔵され
ている。このため、キャパシタ電極間の誘電物質の誘電
率は、液相部分ではε2であり、貯蔵空間３０の液相部
分以外の気相部分ε1である。キャパシタのそれぞれの
電極は、シールド線４２、４４を介してキャパシタ・メ
ータ４６に接続されている。

【００２９】図３（ａ）よよび（ｂ）を参照すると、ア
ンプル１２の主要キャパシタが、以下に示される。第１
のキャパシタＣ1は、内部電極３４の側面部３４ａおよ
び管状部３２ａの内側面部からなる電極と、その間にあ
る誘電率ε1の気相部分とから構成される。第２のキャ
パシタＣ2は、内部電極３４の側面部３４ａおよび管状
部３２ａの内側面部とからなる電極と、その間にある誘
電率ε2の液相部分とから構成される。第３のキャパシ
タＣ3は、内部電極３４の底面３４ｂおよび下蓋部３２
ｃの内側面とからなる電極と、その間にある誘電率ε1
気相部分および誘電率ε2の液相部分の少なくともいず
れかの部分とから構成される。これらのキャパシタは、
並列に接続されている。合成キャパシタンスＣは、Ｃ1
からＣ3の和である。なお、上蓋部３２ｃの内表面と内
部電極３４の側面とを電極とするキャパシタも存在す
る。このキャパシタは、アンプル１２内にソースは十分
にあるときに寄与する部分であるので、残存量がある程
度少なくなるとその寄与は相対的に小さくなるので、以
下この部分を省略する。

【００３０】一般に、ε2＞ε1であるため、液体ソース
を充填すると、キャパシタンスは大きくなる。この状態
では、Ｃ2およびＣ3の寄与が大きい。液体ソースが減少
するに応じて、まずＣ2の寄与が徐々に減少すると共
に、Ｃ1の寄与が相対的に大きくなる。液体ソースが、
更に減少して内部電極３４が液体ソースから全て露出す
ると、Ｃ1の寄与が大きくなると共に、Ｃ2の寄与は実質
的にゼロになって、Ｃ3からの寄与が主要になる。

【００３１】このように、貯蔵空間３０内に内部電極３
４とこの表面に対面する外部電極３２を設けた。貯蔵空
間３０は、所定形状の下蓋部３２ｃと、下蓋部３２ｃの
外周部から一方向に所定の長さ延び出した位置に開口端
を有する管状部３２ａと、この開口端を覆う上蓋部３２
ｂとを有する密閉された容器本体によって規定されてい
る。このため、各電極によってキャパシタＣ1、Ｃ2、Ｃ
3が形成される。この間に貯蔵液体４８が存在すると、
キャパシタが示すキャパシタンスが大きくなる。貯蔵液
体４８が減少すると、減少量に応じてキャパシタンスが
減少する。

【００３２】特に、内部電極３４の形状を棒形状とし
て、外部電極を側面電極部３２ａと端面電極部３２ｃと
を備えるようにすれば、液体の残存量が少なくなっても
残存量を検出できる。つまり、貯蔵液体４８の残存量が
比較的多いときは、棒電極の側面部分３４ａと外部電極
の側面電極部３２ａとによって残存液体を挟む部分から
構成されるキャパシタが主要なキャパシタＣ2を構成す
る。貯蔵液体量が比較的少なくなると、棒電極の端面３
４ｂと外部電極の端面電極部３２ｃが主要なキャパシタ
Ｃ3を構成する。

【００３３】このように、貯蔵容器に供給されるべき液
体を外部電極と内部電極との間に貯蔵して、外部電極と
内部電極との間にキャパシタンス値を測定するようにし
たので、貯蔵液体量の変化がキャパシタンス値の変化と
して検知される。

【００３４】このようなアンプル１２を用いてアンプル
内に残っているソース液体量を検知する方法は、以下の
手順に従うことが好適である。まず、所定の供給先に供
給されるべき液体４８をアンプル１２に密閉する。そし
て、アンプル１２内に設けられた内部電極３４とこの内
部電極３４に対して電気的に絶縁され内部電極３４を囲
むように設けられた外部電極３２との間のキャパシタン
スを測定する。

【００３５】キャパシタンスの測定は、必要に応じて繰
り返し行われることが好ましい。また、繰り返し行われ
る測定は、所定に時間間隔をおいて行われることが好適
である。更に、測定結果に基づいて、液体残存量が所定
の量を下回ったことが明らかになったときは、警告を発
するようにしてもよい。

【００３６】以上、詳細に詳細に説明したように、本発
明に係わる液体貯蔵容器および液体残量検知方法によれ
ば、粘性の高い液体の残存量を検知することができる。
また、金属製のアンプルを用いれば、反応性の高い液体
の残存量も検知することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明に係わる液
体貯蔵容器では、貯蔵空間内に内部電極とこの表面に対
面する外部電極を設けたので、これらの電極によってキ
ャパシタが形成される。この間に貯蔵液体が存在する
と、キャパシタが示すキャパシタンスが大きくなる。貯
蔵液体が減少すると、減少量に応じてキャパシタンスが
減少する。

【００３８】また、本発明に係わる液体残量検知方法で
は、貯蔵容器に供給されるべき液体を外部電極と内部電
極との間に貯蔵して、この後に、外部電極と内部電極と
の間にキャパシタンス値を測定するようにしたので、貯
蔵液体量の変化がキャパシタンス値の変化として検知さ
れる。

【００３９】したがって、液体ソースの種類に依存する
ことなく、残量の検知が可能な液体貯蔵容器、および液
体残量検知方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の液体貯蔵容器が設けられたガ
スボックスの概略図である。

【図２】図２は、本発明の液体貯蔵容器の斜視図であ
り、容器の内部の様子が明らかになるように一部破断図
としている。

【図３】図３（ａ）は、図２のＩ−Ｉ’断面における様
子を模式的に示した断面図である。図３（ｂ）は、本発
明に係わるアンプルの外部電極と内部電極との間に形成
されるキャパシタを等価的に表した等価回路である。

【符号の説明】

１０…ガスボックス、１２…アンプル、１４…インナー
ボックス、１６、１８、２０…ガスライン、２２…ＣＶ
Ｄチャンバ、３０…貯蔵空間、３２…容器本体、３４…
内部電極、３６…導入管、３８…供給管、３２ａ…管状
部、３２ｂ…上蓋部、３２ｃ…下蓋部、４０…封止部
材、４２、４４…シールド線、４６…キャパシタ・メー
タ４８…ＴＤＭＡＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野真徳千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 2F014 AB02 AB03 EA01 3E062 AA20 AB01 BA07 BB06 BB10 MA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯蔵された液体の残存量を検出可能であ
り、前記液体の蒸気を所定の供給先に供給するための液
体貯蔵容器であって、前記液体が貯蔵されるべき密閉された貯蔵空間と、前記貯蔵空間の内部に設けられた内部電極と、前記内部電極と電気的に絶縁され、前記内部電極を囲む
ように設けられた外部電極と、を備え、前記外部電極の表面は前記内部電極の表面と対面してい
る、ことを特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項２】前記貯蔵空間は、金属で形成された容器
本体によって形成される、ことを特徴とする請求項１に
記載の液体貯蔵容器。
【請求項３】前記内部電極は、前記貯蔵空間内に一端
面を有し一方向に伸びる棒電極であり、前記外部電極は、前記棒電極の側面に対面する側面電極
部、前記棒電極の前記端面に対面する端面電極部を含
む、ことを特徴とする請求項１に記載の液体貯蔵容器。
【請求項４】所定の供給先に液体の蒸気を供給するた
めの液体貯蔵容器に貯蔵された液体の残存量を検出する
液体残量検知方法であって、所定の供給先に供給されるべき液体を前記液体貯蔵容器
に密閉する工程と、前記液体貯蔵容器内に設けられた内部電極と、この内部
電極に対して電気的に絶縁され前記内部電極を囲むよう
に設けられた外部電極との間のキャパシタンスを測定す
る工程と、を備え、前記外部電極の表面は前記内部電極の表面と対面してい
る、ことを特徴とする液体残量検知方法。