JP2007031751A - 薬液供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＶＤ原料となる薬液が貯蔵されるＣＶＤ装置のプロセスボンベが空になった場合であっても、前記プロセスボンベを交換することなく、短時間で前記プロセスボンベに前記薬液を充填する。
【解決手段】 ＣＶＤ装置に配置され密閉されたプロセスボンベ８に対し、薬液供給装置に配置され密閉された固定ボンベから薬液が供給され、配管から構成される経路５４にて、固定ボンベ内の薬液をＨｅガスで圧することによって、薬液を固定ボンベからプロセスボンベ８へ供給する。次いで、プロセスボンベ８内の圧力を下げた後、経路５４に繋がり、配管から構成される経路５５から、経路５４にＨｅガスを導入して、プロセスボンベ８または固定ボンベに、経路５４に存在している薬液を圧する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、薬液供給技術に関し、特に、ＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン）など蒸気圧の低い薬液や腐食性のある薬液および毒性・可燃性・自燃性・空気との反応性のある供給技術に適用して有効な技術に関するものである

ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置など、化学反応により成膜処理を行う場合に、その原料として例えばＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン）などの薬液が用いられる。

特許文献１には、ＴＤＡＡＴ（テトラキス（ジアルキルアミノ）チタン）原料をＣＶＤ装置の近傍に配置されたバブリング供給装置へ供給するＴＤＡＡＴ供給装置において、ＴＤＡＡＴ原料の液面を光学センサにて測定してＴＤＡＡＴが少なくなったときに充填する技術が開示されている。

特許文献２には、液体ＣＶＤ原料ガスを原料供給容器に入れて原料ガスの交換時にバイパス管を経由させて原料ガスの配管内に残存する原料ガスを除去する技術が開示されている。

特許文献３には、ヘリウムガスの供給において、ヘリウムボンベから液体ヘリウム容器につながる経路に流量制御装置を配置してヘリウムガスの流量を制御する技術が開示されている。

特許文献４および特許文献５には、ＴＤＭＡＴを用いた装置のＴＤＭＡＴガスのガス供給配管へのガスの供給、パージをプログラムされたコントローラを介して自動的に行う技術が開示されている。

特許文献６には、ＣＶＤ装置へ原料ガスを供給するバブラの原料ガスの残量を超音波センサでモニタして、残量が少なくなってきたときに、原料ガスの貯蔵容器から自動的に原料を供給する技術が開示されている。
特開２００１−４９４３４号公報（［００１９］〜［００２０］、［００３０］、図１、図２） 特開２００３−１６８６５１号公報（［００２４］〜［００２７］、［００３０］、図１） 特開２００２−１３０５９６号公報（［０００７］〜［０００８］、図１） 特開２００１−３２０７２号公報（［００１２］〜［００１８］、図２） 特開２０００−１９７８６１号公報（［００３２］〜［００４０］、図１） 特開２０００−１６７３８１号公報（［００１６］〜［００１７］、［００４５］、図１）

例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）を構成するトランジスタは、例えば金属電極とのコンタクト抵抗に大きな影響を受ける。このため低抵抗コンタクトを得るためのバリアメタルとして、例えばＴｉ（チタン）とＴｉＮ（窒化チタン）との積層構造を上記ＬＳＩに適用することができる。

このＴｉ／ＴｉＮの１つの製法として、ＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン：Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_４）などの蒸気圧の小さい薬液をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）原料として適用したＣＶＤ技術がある。このＴＤＭＡＴを適用したＣＶＤ技術は、例えば微細化されたコンタクトの側面や底面での成膜の被膜性に優れた技術である。

例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置の反応室で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液はＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベから供給される。図４は、公知技術ではないが本発明者が検討した薬液供給技術に適用されるＣＶＤ装置の一例を示す説明図である。

本発明者が検討した薬液供給技術を図４により概略して説明すると、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置１０１の反応室１０２で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液１０３がＣＶＤ装置１０１のシリンダキャビネット１０４内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ１０５から供給される。

図４に示すように、シリンダキャビネット１０４は、例えばＴＤＭＡＴなどの薬液１０３が貯蔵（充填）されているプロセスボンベ１０５と、プロセスボンベ１０５に接続される多岐管とバルブからなるマニホールドＡ１０７を含んで構成される配管系とを備えている。なお、シリンダキャビネット１０４は、可燃性、有毒性、腐食性などの性質を有する薬液が、プロセスボンベ１０５などから漏れた場合に、シリンダキャビネット１０４の外部に放散されることを防止する役割を有する。

また、プロセスボンベ１０５には、薬液が供給される経路であってマニホールドＡ１０７とプロセスボンベ１０５との間に配置されているバルブ１０８、継手１０９、および、圧送ガスが導入される経路であってマニホールドＡ１０７とプロセスボンベ１０５との間に配置されているバルブ１１０、継手１１１が備え付けられている。配管系には、反応室１０２とマニホールドＡ１０７との間であってマニホールドＡ１０７の近傍に配置されたバルブ１１２と液体マスフロー１２１、インジェクションバルブ１２２および反応室１０２の近傍に配置されたバルブ１２３が備え付けられている。インジェクションバルブ１２２からバルブ１２３を経由して反応室１０２まではヒータ１２４が備え付けられている。また、配管系には、圧送ガス口１１３とマニホールドＡ１０７との間にあってマニホールドＡ１０７の近傍に配置されたバルブ１１４とベントガス口１１５とマニホールドＡ１０７との間にあってマニホールドＡ１０７の近傍に配置されたバルブ１１６が備え付けられている。さらに、配管系には、キャリアガス口１１９とインジェクションバルブ１２２との間にあってインジェクションバルブ１２２の近傍に配置されたバルブ１２０および真空排気口１１７とインジェクションバルブ１２２との間にあってインジェクションバルブ１２２の近傍に配置されたバルブ１１８とが備え付けられている。

このような構成によって、本発明者が検討した薬液供給技術は、圧送ガス口１１３から圧送ガスをプロセスボンベ１０５内に送り込むと、プロセスボンベ１０５の空域（内部空間）の圧力が高められて、薬液が供給される経路にて薬液１０３がプロセスボンベ１０５から反応室１０２に供給される。

プロセスボンベ１０５内の薬液１０３が空、あるいは、少量となった場合、薬液が充填された新たなプロセスボンベに交換される。具体的には、継手１０９、１１１からプロセスボンベ１０５とマニホールドＡ１０７とを分離した後、薬液が充填された新たなプロセスボンベに交換される。ここで、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液１０３は、可燃性、有毒性等を有するものであるので、プロセスボンベ１０５を交換する前には、マニホールドＡ１０７を含めた配管系に存在する薬液を、例えば圧送ガス口１１３から導入された例えばＨｅ（ヘリウム）ガスによって、パージする必要がある。また、プロセスボンベ１０５を交換した後には、交換時にマニホールドＡ１０７を含めた配管系に存在する大気を、例えば圧送ガス口１１５から送られた例えばＮ_２（窒素）ガスによって、パージする必要がある。このようにパージをすることで、残存した薬液が異物となるのを防止する。

しかしながら、例えばＴＤＭＡＴなどのような蒸気圧が低く、常温では液体で存在する薬液をＣＶＤ原料とする場合、マニホールドＡ１０７を含む配管系などに薬液が残存することがある。このため、前述したようなパージをある程度繰り返す工程、マニホールドＡ１０７を含む配管系とバルブをヒート機構によって加熱し、薬液のガス化を促進して排出を容易にする工程、多岐管とバルブからなるマニホールドＡ１０７をプロセスボンベ１０５の交換と同時に、新品等に交換する工程などが必要であった。

このように、プロセスボンベ１０５に例えばＴＤＭＡＴなどの薬液１０３がなくなった場合、薬液が充填された新たなプロセスボンベと交換するに際し、十分なパージ、リークチェックなどの工程のために、また、プロセスボンベの交換が作業者により行われているために、ＣＶＤ装置１０１を、例えば３日程度の長時間に渡って停止させる必要があった。

したがって、ＣＶＤ装置の停止時間を短縮するためには、ＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ、さらには、配管系に含まれるマニホールドを交換しないことが有益であると考える。

そこで、本発明者は、ＣＶＤ原料となる薬液が貯蔵されるＣＶＤ装置のプロセスボンベが空になった場合であっても、前記プロセスボンベを交換することなく、薬液供給装置を用いて、前記プロセスボンベに前記薬液を供給する薬液供給技術について検討した。図５は、本発明者が検討した薬液供給技術に適用されるＣＶＤ装置および薬液供給装置の一例を示す説明図である。

公知技術ではないが本発明者が検討した薬液供給技術を図５により概略して説明すると、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置５１の反応室１０で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液３８がＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ８から供給される。その後、ＣＶＤ原料となる薬液３８が貯蔵されるＣＶＤ装置５１のプロセスボンベ８が空となった場合であっても、薬液供給装置１を用いて、プロセスボンベ８に薬液供給装置１に配置され密閉された容器である固定ボンベ６から薬液３６が供給される。なお、反応室１０で成膜する場合と同様にして、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置５１の反応室１１で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液がシリンダキャビネット３内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ９から供給されることなる。

図５に示すように、ＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２は、例えばＴＤＭＡＴなどの薬液３８が貯蔵（充填）されているプロセスボンベ８と、プロセスボンベ８に接続されるマニホールドＡ４０を含んで構成される配管系とを備えている。また、プロセスボンベ８には、薬液３８が反応室１０へ供給される経路であってマニホールドＡ４０とプロセスボンベ８との間にバルブ２６が備え付けられている。

また、ＣＶＤ装置５１に薬液を供給する薬液供給装置１は、その筐体内に２つの密閉された容器である固定ボンベ６と交換ボンベ７とを有する。交換ボンベ７内の薬液３７を圧送ガス口５２からの例えばＨｅ（ヘリウム）ガスで圧することによって、交換ボンベ７から固定ボンベ６へ薬液３７が供給される。さらに、この固定ボンベ６内の薬液３６を圧送ガス口５３からの例えばＨｅガスで圧することによって、固定ボンベ６からプロセスボンベ８へ多岐管とバルブバルブからなるマニホールドＢ４１を介して、薬液３６が供給される。なお、固定ボンベ６の薬液３６は、バルブ１２およびバルブ１３の開閉によって、シリンダキャビネット２内のプロセスボンベ８またはシリンダキャビネット３内のプロセスボンベ９に供給されることとなる。

このような構成によって、本発明者が検討した薬液供給技術は、例えばＣＶＤ原料となる薬液３８が貯蔵されるＣＶＤ装置５１のプロセスボンベ８が空になった場合であっても、プロセスボンベ８を交換することなく、薬液供給装置１からプロセスボンベ８に薬液３６を供給することができる。

しかしながら、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置５１の反応室１０で成膜する場合、薬液３８が十分に充填されたプロセスボンベ８が空になるには、例えば１ヶ月程度の期間がかかる。このため、薬液供給装置１からプロセスボンベ８に薬液３６が供給される経路を構成する渡り配管３９内とマニホールドＢ４１には、薬液３６が１ヶ月間程度存在したままとなる。前述したように、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液３６は、可燃性、有毒性等を有するものである。このため、薬液３６を１ヶ月間程度存在したままとすることは、安全性などの面から好ましいことではない。また、薬液３８が十分プロセスボンベ８に充填された後、薬液供給装置１とＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２とを連結する渡り配管３９とマニホールドＢ４１およびプロセスボンベ８の取り付け・取り外し、すなわち渡り配管３９とマニホールドＢ４１およびプロセスボンベ８をリーク等トラブルで交換する場合、前述したように、十分なパージ、リークチェック、真空引きなどの工程のために、ＣＶＤ装置５１を長時間に渡って停止させる必要があると考えられる。

本発明の目的は、ＣＶＤ原料となる薬液が貯蔵されるＣＶＤ装置のプロセスボンベが空になった場合であっても、前記プロセスボンベを交換することなく、短時間で前記プロセスボンベに前記薬液を充填することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、薬液を用いた化学反応によって処理を行う装置に配置され、密閉された第１容器に対し、薬液供給装置に配置され、密閉された第２容器から、前記薬液が供給される第１経路とを有する薬液供給方法であって、以下の工程が行われる。まず、第１配管から構成される前記第１経路において、前記第２容器内の前記薬液を第１ガスで圧することによって、前記薬液を第２容器から第１容器へ供給する。次いで、前記第１容器内の圧力を下げた後、第２配管から構成される前記第２経路から前記第１経路に第２ガスを導入して、前記第１経路に残存している前記薬液を前記第１または第２容器に戻す。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明の薬液供給方法によれば、ＣＶＤ原料となる薬液が貯蔵されるＣＶＤ装置のプロセスボンベが空になった場合であっても、前記プロセスボンベを交換することなく、短時間で前記プロセスボンベに前記薬液を充填することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、本発明の実施の形態における薬液供給技術を図１により概略して説明する。図１は、本発明の実施の形態における薬液供給技術が適用されるＣＶＤ装置および薬液供給装置を示す説明図である。

例えばＴｉＮ膜を化学反応によって処理を行う装置であるＣＶＤ装置５１の反応室１０で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン：Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_４）などの薬液３８がＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２内に配置され密閉された容器（第１容器）であるプロセスボンベ８から供給される。さらに、ＣＶＤ原料となる薬液が貯蔵されるＣＶＤ装置のプロセスボンベが空となった場合であっても、薬液供給装置１を用いて、プロセスボンベ８に薬液供給装置１に配置され密閉された容器（第２容器）である固定ボンベ６から薬液３６が供給される。なお、反応室１０で成膜する場合と同様にして、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置５１の反応室１１で成膜する場合、ＣＶＤ原料となる薬液である例えばＴＤＭＡＴがシリンダキャビネット３内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ９から供給されることなる。

図１に示すように、ＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２は、例えばＴＤＭＡＴなどの薬液３８が貯蔵（充填）されているプロセスボンベ８と、プロセスボンベ８に接続されるマニホールドＡ４０を含んで構成される配管系とを備えている。また、プロセスボンベ８には、薬液３８が反応室１０へ供給される経路であってマニホールドＡ４０とプロセスボンベ８との間にバルブ２６が備え付けられている。

また、ＣＶＤ装置５１に薬液を供給する薬液供給装置１は、その筐体内に２つの密閉された容器である固定ボンベ６と交換ボンベ７とを有する。交換ボンベ７内の薬液３７を圧送ガス口５２から例えばＨｅ（ヘリウム）ガスで圧することによって、交換ボンベ７から固定ボンベ６へ薬液３７が供給される。さらに、この固定ボンベ６内の薬液３６を圧送ガス口５３から例えばＨｅガスで圧することによって、固定ボンベ６からマニホールドＢ４１を介してプロセスボンベ８へ薬液３６が供給される。なお、固定ボンベ６の薬液３６は、バルブ１２およびバルブ１３の開閉によって、シリンダキャビネット２内のプロセスボンベ８またはシリンダキャビネット３内のプロセスボンベ９に供給されることとなる。

このような構成によって、本発明者が検討した薬液供給技術は、例えばＣＶＤ原料となる薬液３８が貯蔵されるＣＶＤ装置５１のプロセスボンベ８が空になった場合であっても、プロセスボンベ８を交換することなく、薬液供給装置１からバルブ１２とバルブ１３およびマニホールドＢ４１の制御でボンベ８に薬液３６が供給される。

次に、本発明の実施の形態における薬液供給技術を図２により詳細に説明する。図２は、図１のＣＶＤ装置および薬液供給装置をより詳細に示す説明図であり、図１の領域Ａがより詳細に示されている。

図２に示すように、ＣＶＤ装置に配置され密閉された容器（第１容器）であるプロセスボンベ８は、例えば容量が１．２リットル程度の小型の円形密閉容器であり、プロセスボンベ８内に貯蔵される薬液３８の残量が少ない順からＬＬレベル３１、Ｌレベル３２、Ｍレベル３３、Ｈレベル３４およびＨＨレベル３５によって薬液３８の量が５段階表示されるようになっている。

プロセスボンベ８の容器本体の天井部を貫通し下端が容器本体の底部の近傍に位置する管（配管）に配置されたバルブ２６によって、プロセスボンベ８からＣＶＤ装置側薬液口１６へ供給される薬液３８の量が調整される。なお、ＣＶＤ装置側薬液口１６は、図１に示したプロセスボンベ８からＣＶＤ装置５１の反応室１０へ薬液３８が供給される経路において、バルブ２６とマニホールドＡ４０との間に存在している。

また、プロセスボンベ８の容器本体の天井部を貫通し下端がＨＨレベル３５より高くに位置する管（配管）に配置されたバルブ２７によって、圧送ガス口１７からプロセスボンベ８へ圧送されるガス（第１ガス）である例えばＨｅガスの量が調整される。なお、圧送ガス口１７は、図１ではマニホールドＢ４１内にあるため省略されている。

また、プロセスボンベ８の容器本体の天井部を貫通し下端がＨＨレベル３５より高くに位置する管（配管）に配置されたバルブ２４によって、プロセスボンベ８から逆止弁３０を介してベント口１８へ排気され、プロセスボンベ８の空域５７の圧力が、例えば大気圧まで下げられる。なお、バルブ２４、逆止弁３０およびベント口１８は、図１では省略されている。

また、プロセスボンベ８の容器本体の天井部を貫通し下端がＨＨレベル３５より高くに位置する管（配管）に配置されたバルブ２５、バルブ２１およびバルブ１２によって、薬液供給装置側薬液口１５からプロセスボンベ８へ供給される薬液３８の量が調整される。ここで、符号５４は、化学反応によって処理を行う装置であるＣＶＤ装置に配置され密閉された容器（第１容器）であるプロセスボンベ８に対し、薬液供給装置に配置され密閉された容器（第２容器）である固定ボンベから薬液が供給され、管（第１配管）から構成される経路（第１経路）である。なお、薬液供給装置側薬液口１５は、図１に示した固定ボンベ６からプロセスボンベ８へ薬液３６が供給される経路において、バルブ１２と固定ボンベ６との間に存在する。

また、バルブ２３、２８によって、圧送ガス口１９から経路５４を構成する配管へ圧送されるガス（第２ガス）である例えばＨｅガスの量が調整される。ここで、符号５５は、経路５４に連結された管（第２配管）から構成される経路（第２経路）である。なお、バルブ２３、２８および圧送ガス口１９は、図１ではマニホールドＢ４１内にあるため省略されている。

また、バルブ１４、２２、２８および真空計４２によって、経路５４を構成する配管を真空排気口２０から排気する量が調整される。ここで、符号５６は、経路５４に連結された管（第３配管）から構成される経路（第３経路）である。なお、バルブ２２、２８はマニホールドＢ４１内にあり、バルブ１４と真空計４２とともに、図１では省略されている。

また、バルブ２９およびその管（配管）は、例えばＴＤＭＡＴなどの薬液による逆止弁３０の損傷を防止するために、プロセスボンベ８から逆止弁３０を介してベント口１８へ排気される経路と経路５５とに架かるように配置されている。すなわち、プロセスボンベ８の空域５７のガスを、バルブ２４および逆止弁３０を介して排気することによって、逆止弁３０が損傷する場合があるので、圧送ガス口１９から例えばＨｅガスで、逆止弁３０をパージする目的でバルブ２９が配置されている。なお、バルブ２９は、図１ではマニホールドＢ４１内にあるため省略されている。

次に、本発明の実施の形態における薬液供給方法を図１〜図３により説明する。図３は、本発明の実施の形態における薬液供給方法のフロー図である。

まず、化学反応によって処理を行う装置であるＣＶＤ装置５１の例えば反応室１０で、例えばＴｉＮ膜の成膜処理を行う（ステップＳ１０）。ＴｉＮ膜をＣＶＤ装置５１の反応室１０で成膜する場合、ＣＶＤ原料となるＴＤＭＡＴなどの薬液３８はＣＶＤ装置５１のシリンダキャビネット２内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ８から供給される。すなわち、圧送ガス口１７から例えばＨｅガスをプロセスボンベ８内に送り込むと、プロセスボンベ８の空域５７の圧力が高められて、薬液３８がプロセスボンベ８から反応室１０に供給され、使用される。

ここで、プロセスボンベ８内の薬液３８が空、あるいは、少量となるまで、薬液供給装置１からプロセスボンベ８へは薬液３６は供給されない状態（スタンバイ状態）が継続している。このとき、経路５４において、バルブ１２と、バルブ２５との間の配管は、真空引きの状態で保持されている。すなわち、バルブ２１、２８、２２、１４を「開」状態にし、経路５４に繋がる経路５６の真空排気口２０から真空引きすることによって、バルブ１２と、バルブ２５との間の配管（渡り配管）は、真空引きの状態で保持されている。

図５で示した本発明者が検討した薬液供給技術が適用されるＣＶＤ装置および薬液供給装置では、前述したスタンバイ状態において、渡り配管３９には薬液が残存していた。このＣＶＤ原料となる例えばＴＤＭＡＴなどの薬液は、可燃性、有毒性等を有するものであるため、渡り配管３９に薬液を長期間存在したままとすることは、安全性および品質面から好ましいことではなかった。しかしながら、本実施の形態では、スタンバイ状態においてバルブ１２と、バルブ２５との間の配管（渡り配管）が、真空引きの状態で保持されているので、安全性と供給装置および薬液の品質が高いといえる。

続いて、固定ボンベ６からプロセスボンベ８へ薬液３６を供給する前に、バルブ２１、２８、２２、１４を「閉」状態にする。次いで、反応室１０へ薬液３８を供給することで圧力が高い状態となったプロセスボンベ８の空域５７の圧力を、バルブ２４を「開」状態にして、例えば大気圧まで下げた（ステップＳ２０）後、再びバルブ２４を「閉」状態にする。

続いて、薬液供給装置１の固定ボンベ６からＣＶＤ装置５１のプロセスボンベ８へ薬液３６を供給する（ステップＳ３０）。ＣＶＤ装置５１に配置され密閉された容器（第１容器）であるプロセスボンベ８に対し、薬液供給装置１に配置され密閉された容器（第２容器）である固定ボンベ６から薬液３６が供給される経路（第１経路）５４が、配管（第１配管）から構成されている。したがって、この経路５４のバルブ１２、２１、２５を「開」状態で、固定ボンベ６内の薬液３６を例えば３８ｐｓｉ（０．２６Ｐａ）程度のガス（第１ガス）であるＨｅガスで圧することによって、Ｈレベル３４になるまでプロセスボンベ８に固定ボンベ６から薬液３６を供給する。ここで、プロセスボンベ８のＨレベル（第１レベル）３４以上に薬液３８が供給された場合であっても、プロセスボンベ８内の上昇した圧力が一定の圧力になることにより、プロセスボンベ８のＨＨレベル（第２レベル）３５で薬液３８の供給を停止することもできる。なお、薬液３８の供給を停止する圧力は、プロセスボンベ３８に圧送されるＨｅガスと同じ、例えば３８ｐｓｉ（０．２６Ｐａ）程度とすることができ、薬液３８のオーバフローが防止できる。

続いて、プロセスボンベ８内の圧力を下げる（ステップＳ４０）。すなわち、プロセスボンベ８へ薬液３６を供給した後は、プロセスボンベ８の空域５７の圧力が高い状態であるため、バルブ２４を「開」状態で、例えば大気圧まで圧力を下げた後、バルブ２４を「閉」状態にする。

続いて、経路５４に連結され、配管（第２配管）から構成される経路５５から、経路５４に例えばＨｅガス（第２ガス）を導入して、プロセスボンベ８または固定ボンベ６に、経路５４に存在している薬液を圧する（ステップＳ５０）。すなわち、バルブ２５、２８、２３を「開」状態で、Ｈｅガスによって経路５４の配管に残存している薬液をプロセスボンベ８または固定ボンベ６に戻した後、バルブ２５、２８、２３を「閉」状態にする。

この後、プロセスボンベ８内の圧力を下げる工程（ステップＳ４０）と、経路５４に連結され、配管（第２配管）から構成される経路５５から、経路５４に例えばＨｅガス（第２ガス）を導入して、プロセスボンベ８または固定ボンベ６に、経路５４に存在している薬液を圧する工程（ステップＳ５０）を繰り返し行っても良い。数回繰り返し行うことで、経路５４の配管に残存している薬液をより排除することができる。

続いて、バルブ２３およびバルブ２９を「開」状態にして、圧送ガス口１９から逆止弁３０を介してベント口１８までの経路に、例えばＨｅガスを導入して、逆止弁３０からベント口１８までの排気経路のパージを行う（ステップＳ６０）。このようなパージを行うことで、例えばＴＤＭＡＴなどの薬液による逆止弁３０の損傷を防止することができる。

続いて、経路５５から経路５４に例えばＨｅガスを導入して、経路５４をパージする（ステップＳ７０）。すなわち、バルブ２３、２８、２１を「開」状態で、圧送ガス口１９から例えばＨｅガスを導入して、経路５４の配管をパージした後、バルブ２３、２８、２１を「閉」状態にする。

続いて、経路５４に連結され、配管（第３配管）からなる経路（第３経路）５６から真空引きして、経路５４内の圧力を下げる（ステップＳ８０）。すなわち、バルブ１４、２２、２８、２１を「開」状態で、真空排気口２０から、経路５４の配管を真空引きした後、バルブ１４、２２、２８、２１を「閉」状態にする。

この後、経路５５から経路５４に例えばＨｅガスを導入して、経路５４をパージする工程（ステップＳ７０）と、経路５４に連結され、配管（第３配管）からなる経路（第３経路）５６から真空引きして、経路５４内の圧力を下げる工程（ステップＳ８０）を繰り返し行っても良い。数回繰り返し行うことで、経路５４の配管に残存している薬液をより排除することができる。

続いて、経路５４に連結され、経路５６から真空引きして、経路５４内の圧力を所定の圧力に保持する（ステップＳ９０）。すなわち、バルブ１４、２２、２８、２１を「開」状態で、真空排気口２０から、経路５４の配管を真空引きした後、バルブ１４、２２、２８、２１を「閉」状態にする。ここで、所定の圧力は、例えばドライポンプによって、０．０１Ｐａ〜３Ｐａの範囲内であることが好ましい。より高真空ポンプを用いて、より高真空にすることも可能であるが、設備コスト、真空引きにかかる時間などを考慮しても、ドライポンプによって０．０１Ｐａ〜３Ｐａの範囲内の圧力にする。

続いて、経路５４の配管のリークチェックを行い（ステップＳ１００）、前述したスタンバイ状態となる。

続いて、経路５４に連結され、経路５６から真空引きして、経路５４内の圧力を所定の圧力に保持してもよい（ステップＳ１１０）。

これまで説明した本発明の実施の形態で示した薬液供給方法は、自動制御することができる。また、遠隔操作コントローラ（リモートコントローラ）５で操作することもできる。さらに、プロセスボンベ８のＨレベル（第１レベル）３４以上に薬液３８が供給された場合であっても、プロセスボンベ８内の上昇した圧力が一定の圧力になることにより、プロセスボンベ８のＨＨレベル（第２レベル）３５で薬液３８の供給を停止することもできると共に、遠隔操作コントローラ５が警告を発することもできる。なお、薬液３８の供給を停止する圧力は、プロセスボンベ３８に圧送されるＨｅガスと同じ、例えば３８ｐｓｉ（０．２６Ｐａ）程度とすることができ、薬液３８のオーバフローが防止できる。

本発明の実施の形態で示した薬液供給技術では、ＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ、および、そのプロセスボンベの上部に取り付けられたマニホールドを交換しなくて良い。したがって、本発明者が検討した薬液供給技術において必要であったＣＶＤ装置の長時間の停止時間、すなわちプロセスボンベ、および、そのプロセスボンベ側に取り付けられたマニホールドを交換するためのＣＶＤ装置の一台の月あたり例えば３日程度の停止時間を無くすることができる。また、停止時間の削減により交換作業者も、他業務に従事することができる。また、例えばＬＳＩなどの半導体装置を構成するトランジスタのコンタクトプラグ用金属膜として、例えばＴｉＮ膜をＣＶＤ装置の反応室で成膜する場合、本発明の実施の形態で示した薬液供給技術を用いることによって、半導体装置の製造流動がスムーズとなる。

また、本発明者が検討した薬液供給技術においてＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置されたプロセスボンベは、１つあたり、例えば１．２リットルの薬液が充填されていた。したがって、プロセスボンベを交換するため、例えば１．２リットルの薬液ごとにプロセスボンベを購入する必要があった。しかしながら、本発明の実施の形態で示した薬液供給技術によれば、プロセスボンベを交換する必要がなくなり、多量の薬液ごと、例えば４リットルの薬液ごとに購入することができるため、薬液の単価を低減することができる。

また、本発明者が検討した薬液供給技術においてＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置されたプロセスボンベの薬液が、ある程度残っている状態（例えば薬液の残量が１００ｍｌ程度）で交換するため、薬液が無駄になる場合があった。しかしながら、本発明の実施の形態で示した薬液供給技術によれば、薬液が入った交換ボンベを交換するだけでプロセスボンベを交換する必要がなくなるため、製造コストを低減することができる。

また、本発明の実施の形態で示した薬液供給技術では、プロセスボンベまたは固定ボンベまたは交換ボンベに繋がる配管およびバルブ内に残存する薬液を薬液供給時にガスでパージした後真空引きしたスタンバイ状態で保持している。このため、ＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベと共に、そのプロセスボンベ側に取り付けられたマニホールドを、新品の、または、再生したマニホールドに交換しなくて良い。したがって、本発明者が検討した薬液供給技術において必要であったマニホールドの部材コストを無くすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、化学反応によって処理する装置として、ＣＶＤ装置を適用した場合について説明したが、スパッタ装置、エッチング装置などに適用しても良い。

また、例えば、前記実施の形態では、ＣＶＤ装置の反応室を２室配置した場合について説明したが、反応室が１室または３室などの複数室であってもよい。すなわち、この反応室に対応したプロセスボンベをそれぞれ配置した場合であっても、本発明の薬液供給方法によれば、ＣＶＤ装置のシリンダキャビネット内に配置され密閉された容器であるプロセスボンベ、および、そのプロセスボンベ側に取り付けられたマニホールドを交換しなくて良い。

また、例えば、前記実施の形態では、薬液としてＴＤＭＡＴを適用した場合について説明したが、ＴＤＡＡＴ（テトラキス（ジアルキルアミノ）チタン）、ＴＤＥＡＴ（テトラキス（ジエチルアミノ）チタン）、ＴＥＭＡＴ（テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン）などの蒸気圧の低い薬液を適用することができる。

また、例えば、低蒸気圧で熱分解性のある薬液が適用される場合、ＣＶＤ装置側では、以下に示すような薬液供給方法を行うこともできる。

例えばＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン）のような低蒸気圧で熱分解性のある薬液を図４に示したような液体マスフロー１２１、インジェクションバルブ１２２を通して所定量を反応室１０２に供給する場合、蒸気圧を高めて薬液の量を確保するためにヒータ１２４が用いられる。この場合ヒータ１２４の温度設定は通常薬液の熱分解温度より低い温度に設定される。なぜなら、長時間高温で保持すると薬液が熱分解してしまうからである。例えばＴＤＭＡＴは、９０℃程度で眼に見える速さで熱分解を生じ、５０℃程度に保持した場合は約６月で明らかな熱分解が生じる薬液である。そこで薬液としてＴＡＭＡＴを用いた場合、ヒータ１２４をオン状態にし、その温度は通常６０℃から８０℃に制御される。

一方、ＣＶＤ装置１０１のようなプロセス装置はプロセスボンベ１０５の交換作業や反応室１０２の清掃等の製品製造作業以外の非定常作業や製品待ち時間に数時間から数日間停止する場合がある。このとき、プロセスボンベ１０５からＣＶＤ装置１０１の反応室１０２までの配管等に薬液が残っているとヒータ１２４やマニホールドＡ１０７に付帯するヒータの影響で薬液の熱分解が部分的に起こる。また、通常、液体マスフロー１２１、インジェクションバルブ１２２のシートは樹脂でできているので耐熱温度以下であっても温度によって長期的には変形等を生じやすくなる。

そこでＣＶＤ装置１０１がスタンバイ状態や非定常作業状態の場合などの反応室１０２に薬液を供給しない場合、プロセスボンベ１０５から反応室１０２の間のヒータ１２４およびマニホールドＡ１０７に付帯するヒータをオフ状態とし、薬液を液体マスフロー１２１、インジェクションバルブ１２２内を真空排気口１１７からバルブ１１８を介して排気真空引きで保持する。これにより、残留した薬物などを排出でき、薬液の熱分解や樹脂の変形等によって生じる液体マスフロー１２１、インジェクションバルブ１２２の故障を防止することができる。

本発明は、薬液を供給する技術に幅広く利用されるものである。

本発明の実施の形態における薬液供給技術が適用されるＣＶＤ装置および薬液供給装置を示す説明図である。 図１のＣＶＤ装置および薬液供給装置をより詳細に示す説明図である。 本発明の実施の形態における薬液供給技術のフロー図である。 本発明者が検討した薬液供給技術が適用されるＣＶＤ装置の一例を示す説明図である。 本発明者が検討した薬液供給技術が適用されるＣＶＤ装置および薬液供給装置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 薬液供給装置
２、３ シリンダキャビネット
４ ＣＶＤ装置本体
５ 遠隔操作コントローラ
６ 固定ボンベ
７ 交換ボンベ
８、９ プロセスボンベ
１０、１１ 反応室
１２、１３ バルブ
１５ 薬液供給装置側薬液口
１６ ＣＶＤ装置側薬液口
１７ 圧送ガス口
１８ ベント口
１９ 圧送ガス口
２０ 真空排気口
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９ バルブ
３０ 逆止弁
３１ ＬＬレベル
３２ Ｌレベル
３３ Ｍレベル
３４ Ｈレベル
３５ ＨＨレベル
３６、３７、３８ 薬液
３９ 渡り配管
４０ マニホールドＡ
４１ マニホールドＢ
４２ 真空計
５１ ＣＶＤ装置
５２、５３ 圧送ガス口
５４、５５、５６ 経路
５７ 空域
１０１ ＣＶＤ装置
１０２ 反応室
１０３ 薬液
１０４ シリンダキャビネット
１０５ プロセスボンベ
１０７ マニホールドＡ
１０８ バルブ
１０９ 継手
１１０ バルブ
１１１ 継手
１１２ バルブ
１１３ 圧送ガス口
１１４ バルブ
１１５ ベントガス口
１１６ バルブ
１１７ 真空排気口
１１８ バルブ
１１９ キャリアガス口
１２０ バルブ
１２１ 液体マスフロー
１２２ インジェクションバルブ
１２３ バルブ
１２４ ヒータ
Ａ 領域

Claims (15)

1. 薬液を用いた化学反応によって処理を行う装置に配置され、密閉された第１容器に対し、薬液供給装置に配置され、密閉された第２容器から、前記薬液が供給される第１経路と、
   前記第１経路に連結された第２経路とを含んで行われる薬液供給方法であって、
   （ａ）第１配管から構成される前記第１経路において、前記第２容器内の前記薬液を第１ガスで圧することによって、前記薬液を前記第２容器から前記第１容器へ供給する工程、
   （ｂ）前記第１容器内の圧力を下げる工程、
   （ｃ）前記工程（ｂ）の後、第２配管から構成される前記第２経路から前記第１経路に第２ガスを導入して、前記第１経路に残存している前記薬液を前記第１または第２容器に戻す工程、
   を有することを特徴とする薬液供給方法。
2. 請求項１記載の薬液供給方法において、
   前記工程（ｂ）および工程（ｃ）を繰り返すことを特徴とする薬液供給方法。
3. 請求項１記載の薬液供給方法において、
   前記工程（ａ）では、前記第１容器の第１レベル以上に薬液が供給された場合であっても、前記第１容器内の上昇した圧力が一定の圧力になることにより、前記第１容器の第２レベルで前記薬液の供給を停止することを特徴とする薬液供給方法。
4. 請求項１記載の薬液供給方法において、
   前記工程（ｂ）の後、前記第１容器内の圧力は、大気圧であることを特徴とする薬液供給方法。
5. 請求項１記載の薬液供給方法において、
   前記薬液がＴＤＭＡＴであることを特徴とする薬液供給方法。
6. 請求項１記載の薬液供給方法において、
   前記第１および第２ガスは、Ｈｅガスであることを特徴とする薬液供給方法。
7. 請求項１記載の薬液供給方法において、更に、
   （ｄ）前記第２経路から前記第１経路に前記第２ガスを導入して、前記第１経路をパージする工程、
   （ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１経路に繋がり、第３配管からなる第３経路から真空引きして、前記第１経路内の圧力を下げる工程、
   を有することを特徴とする薬液供給方法。
8. 請求項７記載の薬液供給方法において、
   前記工程（ｄ）および工程（ｅ）を繰り返すことを特徴とする薬液供給方法。
9. 請求項７記載の薬液供給方法において、更に、
   （ｆ）前記第３経路から真空引きして、前記第１経路内の圧力を所定の圧力に保持する工程、
   を有することを特徴とする薬液供給方法。
10. 請求項９記載の薬液供給方法において、
    前記所定の圧力は、０．０１Ｐａ〜３Ｐａの範囲内であることを特徴とする薬液供給方法。
11. 請求項９記載の薬液供給方法において、
    前記工程（ａ）から工程（ｆ）までを、自動制御することを特徴とする薬液供給方法。
12. 請求項９記載の薬液供給方法において、
    前記工程（ａ）から工程（ｆ）までを、遠隔操作コントローラで操作することを特徴とする薬液供給方法。
13. 請求項１２記載の薬液供給方法において、
    前記工程（ａ）では、前記第１容器の第１レベル以上に薬液が供給された場合であっても、圧力が上昇した前記第１容器内の圧力が一定の圧力になることにより、前記第１容器の第２レベルで前記薬液の供給を停止すると共に、前記遠隔操作コントローラが警告を発することを特徴とする薬液供給方法。
14. ＣＶＤ装置に配置され、密閉された容器から、前記ＣＶＤ装置の反応室に薬液が供給される経路に配置された液体マスフローおよびインジェクションバルブと、
    前記経路における前記液体マスフロー近傍であって、前記容器と前記液体マスフローとの間に配置された第１バルブと、
    前記経路における前記反応室近傍であって、前記インジェクションバルブと前記反応室との間に配置された第２バルブと、
    前記経路における前記容器近傍であって、前記第１バルブと前記容器との間に配置された第３バルブと、
    前記経路における前記インジェクションバルブと前記第２バルブとの間を加熱する第１ヒータと、
    前記経路における前記第１バルブと前記第２バルブとの間を加熱する第２ヒータとを有する前記ＣＶＤ装置の薬液供給方法であって、
    前記反応室に前記薬液を供給しない場合、前記経路における前記第１バルブと第２バルブとの間、または、前記経路における前記第２バルブと第３バルブとの間を真空保持する工程、
    を有することを特徴とする薬液供給方法。
15. 請求項１４記載の薬液供給方法において、
    前記反応室に前記薬液を供給しない場合、前記第１バルブと第２バルブとの間に配置された前記第１および第２ヒータをオフ状態としていることを特徴とする薬液供給方法。

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