JP2020180354A - 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 - Google Patents
原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020180354A JP2020180354A JP2019085135A JP2019085135A JP2020180354A JP 2020180354 A JP2020180354 A JP 2020180354A JP 2019085135 A JP2019085135 A JP 2019085135A JP 2019085135 A JP2019085135 A JP 2019085135A JP 2020180354 A JP2020180354 A JP 2020180354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- material gas
- vaporizer
- gas supply
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 462
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 124
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 111
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims abstract description 102
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims abstract description 47
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 163
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 46
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 abstract 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 46
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 10
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 4
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、簡単に固体原料を補給することができるようにする。【解決手段】固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、前記固体原料を収容し、収容した固体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置と、前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する原料ガス供給管と、前記気化装置に固体原料を搬送して補給する補給装置と、を備え、前記補給装置は、前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられるように構成され、前記原料カートリッジ内の固体原料を収容する収容部を有し、前記収容部に収容された前記固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する。【選択図】図1
Description
本開示は、原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法に関する。
特許文献1には、原料容器にて固体原料を昇華させると共に、原料容器にキャリアガス導入路からキャリアガスを吐出し、昇華した原料をキャリアガスと共に原料ガス流路にて成膜処理部に供給する原料ガス供給装置が開示されている。この原料ガス供給装置では、原料容器が5kg〜60kgの固体原料を収容可能に構成されており、この原料容器の残量が少なくなると、原料容器の交換が行われる。
本開示にかかる技術は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、簡単に固体原料を補給することができるようにする。
本開示の一態様は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、前記固体原料を収容し、収容した固体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置と、前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する原料ガス供給管と、前記気化装置に固体原料を搬送して補給する補給装置と、を備え、前記補給装置は、前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられるように構成され、前記原料カートリッジ内の固体原料を収容する収容部を有し、前記収容部に収容された前記固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する。
本開示によれば、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、簡単に固体原料を補給することができる。
例えば、半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)に対して、金属膜等の所定の膜を形成する成膜処理等の各種処理が繰り返し行われ、これにより、ウェハ上に所望の半導体デバイスが製造される。
ところで、成膜処理では、固体原料を加熱して気化させ、原料ガスとすることがある。
例えば、特許文献1には、前述のように、原料容器にて固体原料を昇華させると共に、原料容器にキャリアガス導入路からキャリアガスを吐出し、昇華した原料をキャリアガスと共に原料ガス流路にて成膜処理部に供給する原料ガス供給装置が開示されている。この原料ガス供給装置では、原料容器内の固体原料の残量が少なくなると、原料容器の交換により原料の補給が行われる。
例えば、特許文献1には、前述のように、原料容器にて固体原料を昇華させると共に、原料容器にキャリアガス導入路からキャリアガスを吐出し、昇華した原料をキャリアガスと共に原料ガス流路にて成膜処理部に供給する原料ガス供給装置が開示されている。この原料ガス供給装置では、原料容器内の固体原料の残量が少なくなると、原料容器の交換により原料の補給が行われる。
しかし、原料容器の交換により原料容器に原料を補給する方法では、例えば、原料容器を取り外したときに大気に曝される原料ガス流路をパージしたり、昇華のために加熱される原料容器を作業可能な温度まで冷却したりする必要があり、補給作業に長時間を要する。
そこで、本開示にかかる技術は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、簡単に固体原料を補給することができるようにする。
以下、本実施形態にかかる原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。本例の原料ガス供給システム1は、処理装置としての成膜装置500に原料ガスを供給する。
図1に示すように、成膜装置500は、減圧可能に構成された処理容器501と、処理容器501内に設けられウェハWが水平に載置される載置台502と、原料ガス等を処理容器501内に導入するガス導入部503とを有する。この成膜装置500では、原料ガス供給システム1から原料ガスが供給されることにより、載置台502のヒータ(図示せず)で加熱されたウェハWの表面に、例えばタングステン(W)膜がALD(Atomic Layer Deposition)法によって形成される。なお、成膜装置500は、原料ガス以外に、原料ガスと反応する反応ガス(還元ガス)や、不活性ガスがガス供給源(図示せず)から供給可能に構成されている。
図1は、第1実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。本例の原料ガス供給システム1は、処理装置としての成膜装置500に原料ガスを供給する。
図1に示すように、成膜装置500は、減圧可能に構成された処理容器501と、処理容器501内に設けられウェハWが水平に載置される載置台502と、原料ガス等を処理容器501内に導入するガス導入部503とを有する。この成膜装置500では、原料ガス供給システム1から原料ガスが供給されることにより、載置台502のヒータ(図示せず)で加熱されたウェハWの表面に、例えばタングステン(W)膜がALD(Atomic Layer Deposition)法によって形成される。なお、成膜装置500は、原料ガス以外に、原料ガスと反応する反応ガス(還元ガス)や、不活性ガスがガス供給源(図示せず)から供給可能に構成されている。
上述のように成膜装置500にてW膜を形成する場合、原料ガス供給システム1は、例えば、固体原料であるWCl6を気化して生成された原料ガスを成膜装置500に供給する。
原料ガス供給システム1は、二台の気化装置10(10A、10B)と、補給装置20と、キャリアガス供給源30とを備える。
気化装置10(10A、10B)は、固体原料であるWCl6を収容し、収容した固体原料を気化させて原料ガスを生成する。気化装置10A、10Bは、成膜装置500に対し、互いに並列に接続されている。
補給装置20は、気化装置10(10A、10B)に固体原料を搬送して補給する。本実施形態において、補給装置20は、固体原料が充填された原料補充容器としての原料カートリッジ101が着脱可能に取り付けられるように構成され、具体的には、補給装置20が有する送出機構100が、原料カートリッジ101が着脱可能に取り付けられるように構成されている。また、送出機構100は、後述するように、原料カートリッジ101内の固体原料を収容する収容部102(後述の図2参照)を有している。さらに、送出機構100は、気化装置10(10A、10B)と、固体原料供給管110により接続されている。
固体原料供給管110は、上流端が送出機構100に接続される固体原料用の共通管111と、共通管111の下流端から分岐する固体原料用の分岐管112、113とを有する。そして、分岐管112の下流端が気化装置10Aに接続され、分岐管113の下流端が気化装置10Bに接続されている。分岐管112、113には、それぞれ開閉弁121、122が設けられている。
そして、補給装置20は、収容部102に収容された固体原料を粉体の状態で送出機構100から送り出し、固体原料供給管110を介して、気化装置10(10A、10B)に搬送し補給する。本実施形態においては、補給装置20は、送出機構100から送り出した粉体の状態の固体原料を気化装置10(10A、10B)に搬送する際、当該固体原料に作用する重力により当該固体原料を搬送する。
キャリアガス供給源30は、キャリアガスを貯留し、貯留したキャリアガスを気化装置10(10A、10B)に供給する。キャリアガス供給源30から気化装置10(10A、10B)に供給されたキャリアガスは、気化装置10(10A、10B)において固体原料が昇華して生成された原料ガスと共に、後述の原料ガス供給管を介して、成膜装置500に供給される。
また、キャリアガス供給源30は、気化装置10(10A、10B)と、キャリアガス供給管50により接続されている。キャリアガス供給管50は、上流端がキャリアガス供給源30に接続されるキャリアガス用の共通管51と、共通管51の下流端から分岐するキャリアガス用の分岐管52、53とを有する。そして、分岐管52の下流端が気化装置10Aに接続され、分岐管53の下流端が気化装置10Bに接続されている。なお、分岐管52、53には、それぞれキャリアガス供給弁である開閉弁71、72が設けられている。
さらに、原料ガス供給システム1では、気化装置(10A、10B)と成膜装置500とが、原料ガス供給管60により接続されている。原料ガス供給管60は、下流端が成膜装置500に接続される原料ガス用の共通管61と、共通管61の上流端から分岐する原料ガス用の分岐管62、63とを有する。そして、分岐管62の上流端が気化装置10Aに接続され、分岐管63の上流端が気化装置10Bに接続されている。なお、共通管61には、上流側から順に、マスフローメータ73、流量制御弁74が設けられており、分岐管62、63には、それぞれ原料ガス供給弁としての開閉弁75、76が設けられている。
以上のように構成される原料ガス供給システム1には、制御装置Uが設けられている。制御装置Uは、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、各種機構や各種弁(シャッタを含む)等を制御して、原料ガス供給システム1を用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理等を実現するためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御装置Uにインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
続いて、補給装置20が有する送出機構100について図2を用いて説明する。図2は、送出機構100の構成の概略を示す断面図である。
送出機構100は、前述のように、原料カートリッジ101が着脱可能に構成されている。また、送出機構100は、原料カートリッジ101内の固体原料を収容する収容部102を有する。
送出機構100は、前述のように、原料カートリッジ101が着脱可能に構成されている。また、送出機構100は、原料カートリッジ101内の固体原料を収容する収容部102を有する。
原料カートリッジ101は、固体原料が充填される容器であり、より具体的には、粉体状態の固体原料(以下、「粉体原料」ということがある。)を気密状態で収納する可搬性の容器である。また、「粉体」とは、その粒径が10mm以下のものをいう。
原料カートリッジ101への粉体原料の充填は、環境制御されたドライブース内に設けられたトライボックス内で、気密状態で保管されている粉体原料の保管容器から行われる。
上記ドライブースの湿度は、例えば2%〜4%に保持され、上記ドライボックスの湿度は、例えば0.5〜1.5%に保持される。これにより、原料カートリッジ101内に充填される前の粉体原料が水分、酸素及び窒素と反応することを防止している。なお、上記ドライボックス内において、ヒータ等の加熱手段により粉体原料を加熱してから原料カートリッジ101に充填してもよい。
上記ドライブースの湿度は、例えば2%〜4%に保持され、上記ドライボックスの湿度は、例えば0.5〜1.5%に保持される。これにより、原料カートリッジ101内に充填される前の粉体原料が水分、酸素及び窒素と反応することを防止している。なお、上記ドライボックス内において、ヒータ等の加熱手段により粉体原料を加熱してから原料カートリッジ101に充填してもよい。
また、原料カートリッジ101は、粉体原料を出し入れする開口である口部101aを、その底壁に有する。口部101aは、原料カートリッジ101が収容部102に収容された状態で後述の補給口102dと対応する位置に形成されている。
さらに、原料カートリッジ101は、口部101aを開閉可能な板状部材であるシャッタ101bを有する。
シャッタ101bが開状態とされると、口部101aを介して原料カートリッジ101の内部と外部とが連通し、原料カートリッジ101の内部の粉体原料を、口部101aを介して、外部に吐出可能となる。
一方、シャッタ101bが閉状態とされると、原料カートリッジ101の内部と外部との連通が遮断され、原料カートリッジ101の内部の粉体原料を外部に吐出不可能な状態となる。また、シャッタ101bを閉状態としておけば、原料カートリッジ101をドライボックス内から大気中に取り出した後でも、原料カートリッジ101内に充填された粉体原料が水分、酸素及び窒素と反応することを防止することができる。
シャッタ101bが開状態とされると、口部101aを介して原料カートリッジ101の内部と外部とが連通し、原料カートリッジ101の内部の粉体原料を、口部101aを介して、外部に吐出可能となる。
一方、シャッタ101bが閉状態とされると、原料カートリッジ101の内部と外部との連通が遮断され、原料カートリッジ101の内部の粉体原料を外部に吐出不可能な状態となる。また、シャッタ101bを閉状態としておけば、原料カートリッジ101をドライボックス内から大気中に取り出した後でも、原料カートリッジ101内に充填された粉体原料が水分、酸素及び窒素と反応することを防止することができる。
さらにまた、原料カートリッジ101は、当該原料カートリッジ101の内部に収納された粉体原料を押し出す機構である押出機構101cを有する。押出機構101cは、粉体原料を連続的又は間欠的に押し出し可能に構成されており、押出機構101cとしては例えばスクリューフィーダを用いることができる。
シャッタ101bを開状態とし、押出機構101cにより原料カートリッジ101の内部に収納された粉体原料を押し出すことで、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101aを介して、原料カートリッジ101の外部に、落下するように吐出される。なお、押出機構101cにスクリューフィーダを用いる場合、スクリューフィーダのスクリューの回転族度を制御することで、単位時間当たりの粉体原料の吐出量を調節することができる。
シャッタ101bを開状態とし、押出機構101cにより原料カートリッジ101の内部に収納された粉体原料を押し出すことで、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101aを介して、原料カートリッジ101の外部に、落下するように吐出される。なお、押出機構101cにスクリューフィーダを用いる場合、スクリューフィーダのスクリューの回転族度を制御することで、単位時間当たりの粉体原料の吐出量を調節することができる。
収容部102は、原料カートリッジ101内の粉体原料を収容するものであり、本例では、粉体原料が充填された原料カートリッジ101ごと収容し、より具体的には、上記原料カートリッジ101を着脱可能に収容する。
また、収容部102は、気密状態を維持しながら原料カートリッジ101の内部の粉体原料を、固体原料供給管110に送出可能に構成されている。
また、収容部102は、気密状態を維持しながら原料カートリッジ101の内部の粉体原料を、固体原料供給管110に送出可能に構成されている。
収容部102は、上端が開口された略直方体形状の本体102aを有する。本体102aは、上述のように上端が開口されているため、上方から原料カートリッジ101を挿入可能である。ただし、本体102aは、側端が開口され、側方から原料カートリッジ101を挿入可能にしてもよい。
また、収容部102は、本体102aの上端の開口を開閉する蓋体102bを有する。蓋体102bは、本体102aの上端の上に、Oリング等のシール部材102cを介して、着脱可能且つ収容部102内を気密封止可能に、取り付けられている。
さらに、収容部102は、当該収容部102内に収容された原料カートリッジ101内の粉体原料を、収容部102の外部に送り出す開口である補給口102dを有する。
補給口102dには、固体原料供給管110の上流端、具体的には、固体原料用の共通管111の上流端が接続されている。
原料カートリッジ101の内部から口部101aを介して落下するように吐出された粉体原料は、補給口102dを介して、固体原料供給管110へ送り出される。送り出された粉体原料は、当該粉体原料に作用する重力により気化装置10(10A、10B)へ搬送される。
補給口102dには、固体原料供給管110の上流端、具体的には、固体原料用の共通管111の上流端が接続されている。
原料カートリッジ101の内部から口部101aを介して落下するように吐出された粉体原料は、補給口102dを介して、固体原料供給管110へ送り出される。送り出された粉体原料は、当該粉体原料に作用する重力により気化装置10(10A、10B)へ搬送される。
さらにまた、収容部102は、補給口102dを開閉可能な板状部材であるシャッタ102eを有する。
シャッタ102eが開状態とされると、補給口102dを介して、収容部102と気化装置10(10A、10B)とが連通する。
一方、シャッタ102eが閉状態とされると、収容部102と気化装置10(10A、10B)との連通が遮断される。
シャッタ102eが開状態とされると、補給口102dを介して、収容部102と気化装置10(10A、10B)とが連通する。
一方、シャッタ102eが閉状態とされると、収容部102と気化装置10(10A、10B)との連通が遮断される。
なお、収容部102の内部の密閉空間Sは、加圧可能に構成され、密閉空間Sはパージガス(例えばアルゴンガス等の不活性ガス)によりパージされている。これにより、原料カートリッジ101内の粉体原料を水分、窒素及び酸素と反応させずに気化装置10(10A、10B)に補給可能となる。パージガスは、ガス供給源103から、バルブ105が介設されたガス供給配管104を通って、収容部102に設けられたポート102fから収容部102内に供給される。また、収容部102は、その内部が排気機構(図示せず)により排気可能に構成されている。
次に、補給装置20の固体原料供給管110について、図3を用いて説明する。図3は、固体原料供給管110の構成の概略を示す断面図である。
固体原料供給管110は、前述のように、固体原料用のすなわち粉体原料用の共通管111と、分岐管112、113とを有する。
固体原料供給管110は、前述のように、固体原料用のすなわち粉体原料用の共通管111と、分岐管112、113とを有する。
図3に示すように、共通管111は、直線状管であり、上下方向に延在するように設けられている。これにより、送出機構100から送り出された粉体原料が、当該粉体原料に作用する重力によって、分岐管112、113へ分岐する共通管111の下流端へ、スムーズに搬送される。
また、分岐管112、113はそれぞれ、直線状管であり、また、垂直及び水平面に対して傾けられて、すなわち、斜め方向に延在するように、設けられている。これにより、分岐管112、113の上流端に至った粉体原料が、重力によって、当該分岐管112、113の壁面に沿って、気化装置10(10A、10B)へ、スムーズに搬送される。
さらに、分岐管113に設けられた開閉弁122は、図3(A)に示すように、板状部材であり、当該分岐管113を塞ぐときに、斜め方向に延在すると共に、その先端が分岐管112内に位置するように設けられている。これにより、気化装置10Aへの補給の際、開閉弁122で分岐管113が塞がれている状態で、粉体原料を送出機構100から送り出すことで、気化装置10Bへの粉体原料の供給を遮断しながら、共通管111の下流端に至った粉体原料を、開閉弁122及び分岐管112に沿って、気化装置10Aへ、スムーズに移動させることができる。
同様に、分岐管112に設けられた開閉弁121は、図3(B)に示すように、板状部材であり、当該分岐管112を塞ぐときに、斜め方向に延在すると共に、その先端が分岐管113内に位置するように設けられている。これにより、気化装置10Bへの補給の際、開閉弁121で分岐管113が塞がれている状態で、粉体原料を送出機構100から送り出すことで、気化装置10Aへの粉体原料の供給を遮断しながら、共通管111の下流端に至った粉体原料を、開閉弁121及び分岐管113に沿って、気化装置10Bへ、スムーズに移動させることができる。
続いて、気化装置10Aについて、図4を用いて説明する。図4は、気化装置10Aの構成の概略を示す断面図である。
気化装置10Aは、図4に示すように、補給装置20から搬送された粉体原料を収容する、円柱形状の容器201を有する。
容器201の天壁には、固体原料用の分岐管112の下流端が接続される開口201aが形成されている。補給装置20から搬送された粉体原料は、開口201aを介して気化装置10A内に収容される。また、開口201aに対して、当該開口201aを開閉可能な板状部材である遮断弁としてのシャッタ201bが設けられている。
容器201の天壁には、固体原料用の分岐管112の下流端が接続される開口201aが形成されている。補給装置20から搬送された粉体原料は、開口201aを介して気化装置10A内に収容される。また、開口201aに対して、当該開口201aを開閉可能な板状部材である遮断弁としてのシャッタ201bが設けられている。
また、容器201の内部にはフィルタ202が水平方向に延在するように設けられている。補給装置20から搬送された粉体原料は、このフィルタ202上に蓄積される。フィルタ202は、粉体原料Rを容器201内の所望の位置に保持するためのものである。このフィルタ202は、紛体原料Rを通過させないがキャリアガスを通過させることが可能な直径の孔を有する多孔材料から形成される。
さらに、容器201における、フィルタ202を間に挟み開口201aと対向する壁には、キャリアガス用の分岐管52の下流端が接続される開口201cが形成されている。また、フィルタ202と開口201aとの間に位置する容器201の壁には、原料ガス用の分岐管62の上流端が接続される開口201dが形成されている。このような構成により、分岐管52及び開口201cを介して供給されたキャリアガスが、フィルタ202を通過して更に粉体原料Rの間を通過する。その後、キャリアガスは、粉体原料Rが昇華して生成された原料ガスと共に、開口201d及び分岐管62を介して、成膜装置500に供給される。
さらにまた、容器201の周囲にはジャケットヒータ等の加熱部203が設けられている。加熱部203は、容器201を加熱し、容器201内の粉体原料の昇華を促進させるものである。また、例えば、稼働率を向上させる観点から、加熱部203は、容器201が予め定められた温度(例えば、WCl6の昇華温度よりも低い120℃〜130℃)になるように予備加熱を行ってもよい。
なお、詳細な説明は省略するが、気化装置10Bの構成は気化装置10Aと同様である。以下では、気化装置10Bが有する容器、シャッタ、加熱部について、気化装置10Aと同様、容器201、シャッタ201b、加熱部203と記載することがある。
次に、原料ガス供給システム1を用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理について図5及び図6を用いて説明する。なお、図5及び図6では、開状態の弁を白塗りで、閉状態の弁を黒塗りで、粉体原料やキャリアガス、原料ガスが流通している管を太線で示すことで、その他の弁の開閉状態については説明を省略する。また、以下の説明では、処理開始時において、気化装置10Bが粉体原料の補給が不要な状態であり、気化装置10Aが粉体原料の補給が必要な状態であるものとする。
まず、気化装置10Bのシャッタ201b(図4参照)が閉状態とされ、気化装置10Bが加熱部203により加熱された状態で、図5に示すように、キャリアガス用の分岐管53の開閉弁72が開状態とされ、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76が開状態とされる。これにより、成膜装置500と連通し減圧された気化装置10Bの容器201内の粉体原料が昇華して、原料ガスが生成され、キャリアガスによって成膜装置500に供給される。
成膜装置500に供給されると、載置台502のヒータ(図示せず)で加熱されたウェハWの表面にWCl6が吸着される。
そして、予め決められた時間が経過した後に、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76が閉状態とされ、成膜装置500への原料ガスの供給が停止される。次いで、置換ガスとしての不活性ガスが成膜装置500へ供給され、処理容器501内のガスが置換された後、反応ガスとして例えば、H2が成膜装置500に供給される。これにより、ウェハWに吸着されているWCl6がH2により還元されて、例えば1原子層のタングステン膜が成膜される。
続いて、反応ガスの供給が停止された後、置換ガスが成膜装置500へ供給され、処理容器501内のガスが置換される。その後、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76が開状態とされると、原料ガスの供給が再開される。
上述のような原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さのタングステン膜がウェハW上に形成される。
成膜装置500に供給されると、載置台502のヒータ(図示せず)で加熱されたウェハWの表面にWCl6が吸着される。
そして、予め決められた時間が経過した後に、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76が閉状態とされ、成膜装置500への原料ガスの供給が停止される。次いで、置換ガスとしての不活性ガスが成膜装置500へ供給され、処理容器501内のガスが置換された後、反応ガスとして例えば、H2が成膜装置500に供給される。これにより、ウェハWに吸着されているWCl6がH2により還元されて、例えば1原子層のタングステン膜が成膜される。
続いて、反応ガスの供給が停止された後、置換ガスが成膜装置500へ供給され、処理容器501内のガスが置換される。その後、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76が開状態とされると、原料ガスの供給が再開される。
上述のような原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さのタングステン膜がウェハW上に形成される。
上述のような気化装置10Bからの原料ガスを用いたタングステン膜の形成と並行して、気化装置10Aへの粉体原料の補給が行われる。言い換えると、気化装置10Bから成膜装置500へ原料ガスを供給可能な状態のときに、補給装置20から気化装置10Aへ固体原料が搬送され補給される。
具体的には、まず、固体原料用の分岐管113の開閉弁122が閉状態とされ、分岐管112の開閉弁121が開状態とされている状態で、気化装置10Aのシャッタ201bが開状態とされ、補給装置20のシャッタ101b、102e(図2参照)も開状態とされる。そして、補給装置20の原料カートリッジ101の押出機構101cが駆動される。これにより、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101a及び補給口102dを介して送出機構100から送り出され、固体原料用の共通管111及び分岐管112を介して、気化装置10Aへ搬送される。
所望の量の粉体原料が気化装置10Aへ補給されたタイミングで、具体的には、押出機構101cを駆動開始から予め定められた時間が経過したタイミングで、押出機構101cの駆動が停止される。そして、補給装置20のシャッタ101b、102eや、気化装置10Aのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Aへの粉体原料の補給が完了する。
具体的には、まず、固体原料用の分岐管113の開閉弁122が閉状態とされ、分岐管112の開閉弁121が開状態とされている状態で、気化装置10Aのシャッタ201bが開状態とされ、補給装置20のシャッタ101b、102e(図2参照)も開状態とされる。そして、補給装置20の原料カートリッジ101の押出機構101cが駆動される。これにより、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101a及び補給口102dを介して送出機構100から送り出され、固体原料用の共通管111及び分岐管112を介して、気化装置10Aへ搬送される。
所望の量の粉体原料が気化装置10Aへ補給されたタイミングで、具体的には、押出機構101cを駆動開始から予め定められた時間が経過したタイミングで、押出機構101cの駆動が停止される。そして、補給装置20のシャッタ101b、102eや、気化装置10Aのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Aへの粉体原料の補給が完了する。
気化装置10Bからの原料ガスを用いたタングステン膜の形成を開始してから予め定められた時間が経過すると、具体的には、予め設定された枚数のウェハWに対し成膜が行われると、気化装置10B内の粉体原料が少なくなるので、原料ガスの供給元が、気化装置10Aに切り替えられる。
まず、図6に示すように、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76とキャリアガス用の分岐管52の開閉弁72が閉状態とされ、気化装置10Bのシャッタ201bが閉状態とされる。そして、気化装置10Aのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Aが加熱部203により加熱された状態で、キャリアガス用の分岐管52の開閉弁71が開状態とされ、原料ガス用の分岐管62の開閉弁75が開状態とされる。これにより、成膜装置500と連通し減圧された気化装置10Aの容器201内の粉体原料が昇華して、原料ガスが生成され、キャリアガスによって成膜装置500に供給される。
そして、上述と同様に、原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さのタングステン膜がウェハW上に形成される。
まず、図6に示すように、原料ガス用の分岐管63の開閉弁76とキャリアガス用の分岐管52の開閉弁72が閉状態とされ、気化装置10Bのシャッタ201bが閉状態とされる。そして、気化装置10Aのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Aが加熱部203により加熱された状態で、キャリアガス用の分岐管52の開閉弁71が開状態とされ、原料ガス用の分岐管62の開閉弁75が開状態とされる。これにより、成膜装置500と連通し減圧された気化装置10Aの容器201内の粉体原料が昇華して、原料ガスが生成され、キャリアガスによって成膜装置500に供給される。
そして、上述と同様に、原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さのタングステン膜がウェハW上に形成される。
また、上述のような気化装置10Bからの原料ガスを用いたタングステン膜の形成と並行して、気化装置10Bへの粉体原料の補給が行われる。言い換えると、気化装置10Aから成膜装置500へ原料ガスを供給可能な状態のときに、補給装置20から気化装置10Bへ固体原料が搬送され補給される。
具体的には、まず、固体原料用の分岐管112の開閉弁121が閉状態とされ、分岐管113の開閉弁122が開状態とされている状態で、気化装置10Bのシャッタ201bが開状態とされ、補給装置20のシャッタ101b、102eも開状態とされる。そして、補給装置20の原料カートリッジ101の押出機構101cが駆動される。これにより、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101a及び補給口102dを介して送出機構100から送り出され、固体原料用の共通管111及び分岐管113を介して、気化装置10Bへ搬送される。
所望の量の粉体原料が気化装置10Bへ補給されたタイミングで、押出機構101cの駆動が停止される。そして、補給装置20のシャッタ101b、102eや、気化装置10Bのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Bへの粉体原料の補給が完了する。
具体的には、まず、固体原料用の分岐管112の開閉弁121が閉状態とされ、分岐管113の開閉弁122が開状態とされている状態で、気化装置10Bのシャッタ201bが開状態とされ、補給装置20のシャッタ101b、102eも開状態とされる。そして、補給装置20の原料カートリッジ101の押出機構101cが駆動される。これにより、原料カートリッジ101の内部の粉体原料が、口部101a及び補給口102dを介して送出機構100から送り出され、固体原料用の共通管111及び分岐管113を介して、気化装置10Bへ搬送される。
所望の量の粉体原料が気化装置10Bへ補給されたタイミングで、押出機構101cの駆動が停止される。そして、補給装置20のシャッタ101b、102eや、気化装置10Bのシャッタ201bが閉状態とされ、気化装置10Bへの粉体原料の補給が完了する。
なお、気化装置10A、10Bへの粉体原料の補給の際は、加熱部203による当該気化装置10A、10Bの加熱は停止される。
また、気化装置10A、10Bへの粉体原料の補給の際は、補給開始前に、固体原料供給管110のパージを行うようにしてもよい。また、このパージを行う場合、パージガスを排気する排気ラインを固体原料供給管110に設けてもよい。
また、気化装置10A、10Bへの粉体原料の補給の際は、補給開始前に、固体原料供給管110のパージを行うようにしてもよい。また、このパージを行う場合、パージガスを排気する排気ラインを固体原料供給管110に設けてもよい。
なお、補給装置20の送出機構100への粉体原料の補給は、以下のようにして行われる。例えば、システムの下流にあるマスフローメータにて監視している原料カートリッジ101の内部に収納されている粉体原料が所定量以下になったときに、シャッタ101b、102eが閉状態とされた後、蓋体102bが取り外され、粉体原料が充填済の新しい原料カートリッジ101が、粉体原料が少ない原料カートリッジ101との交換で、収容部102に取り付けられる。つまり、補給装置20の送出機構100への粉体原料の補給は原料カートリッジの交換により行われる。新しい原料カートリッジ101が取り付けられた後、蓋体102bが取り付けられる。その後、ガス供給源103及び排出機構(図示せず)を用いた収容部102内のパージが行われ、補給装置20の送出機構100への粉体原料の補給処理は完了する。
以上のように、本実施形態では、原料ガス供給システム1が、粉体原料を収容し、収容した粉体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置10(10A、10B)と、気化装置10(10A、10B)で生成された原料ガスを成膜装置500に供給する原料ガス供給管60と、気化装置10(10A、10B)に粉体原料を搬送して補給する補給装置20と、を備える。そして、補給装置20が、粉体原料が充填された原料カートリッジ101が着脱可能に取り付けられるように構成され、原料カートリッジ101内の固体原料を収容する収容部102を有し、収容部102に収容された粉体原料を気化装置10(10A、10B)に搬送する。したがって、補給装置20によって粉体原料を搬送し補給を行うため、当該補給に際し、粉体原料を収容する原料容器でもある気化装置10(10A、10B)を原料ガス供給管60から取り外す必要がなく当該原料ガス供給管60が大気に曝されない。そのため、原料ガス供給管60のパージが不要となる。また、粉体原料の補給に際し、気化装置10(10A、10B)に対する作業は不要であるため、気化装置10(10A、10B)の冷却が必要ない、または、ほとんど必要ない。したがって、粉体原料の補給の際に、気化装置10(10A、10B)の冷却時間を長く設ける必要がない。よって、簡単に固体原料の補給を行うことができる。
なお、固体の原料は、例えば、気体、液体のように対流熱伝導による伝熱が期待できないため、原料自身の加温に長時間を要する。それに対し、本実施形態のように、補給装置によって粉体原料を搬送する構成であれば、すなわち、補給装置によって粉体の状態で固体原料を搬送する構成であれば、2つの気化装置10(10A、10B)に交互に固体原料を補充する構成を採用することができる。この交互に固体原料を補充する構成では、一方の気化装置から原料ガスを供給している間に、他方の気化装置への固体原料の補充及び当該他方の気化装置での固体原料の加熱を行うことができる。したがって、加温に長時間を要する固体原料を用いる場合でも、固体原料が所望の温度に加熱されるまでの待機時間によって成膜処理のスループットが低下するのを防ぐことができる。
また、特許文献1のように、原料ガス供給システムへ原料を補給する際の交換対象が原料容器であり、固体原料を昇華させる気化器を兼ねている場合、原料容器の構造によっては、運搬中等に原料容器が傾くと原料容器内での気化効率が悪化してしまうことがある。したがって、運搬時等の取り扱いに注意が必要となる。それに対し、本実施形態では、上記交換対象が、原料カートリッジ101であり、気化装置を兼ねていないため、運搬時等に注意する必要がなく、補給に必要な作業が容易となる。
さらに、本実施形態によれば、原料ガス供給管60のパージ等が不要であるため、原料を充填した交換対象(本実施形態では原料カートリッジ101)を容易に交換することができる。原料を充填した交換対象を容易に交換することができない場合、交換作業の頻度を下げるために、交換対象の容器を大型化し当該容器に大量の固体原料を充填することがある。しかし、WCl6等の非常に高価な材料を1つの交換対象の容器に大量に充填しておくと、交換作業中に事故等により容器内に問題が生じたときに、多大な損失を被ることになる。そのため、交換対象の容器に大量の固体原料を充填しておき交換作業頻度を下げる方式は半導体製造業者が導入しにくい。それに対し、本実施形態では、原料を充填した交換対象を容易に交換することができるため、交換作業の頻度を増加させても、作業者の負担とならないので、原料の補給方式として、交換対象(の容器)に比較的少量の原料を充填しておき細目に交換作業を行う方式を取り得る。この方式は、半導体製造業者は導入し易い方式である。
なお、固体の原料は、例えば、気体、液体のように対流熱伝導による伝熱が期待できないため、原料自身の加温に長時間を要する。それに対し、本実施形態のように、補給装置によって粉体原料を搬送する構成であれば、すなわち、補給装置によって粉体の状態で固体原料を搬送する構成であれば、2つの気化装置10(10A、10B)に交互に固体原料を補充する構成を採用することができる。この交互に固体原料を補充する構成では、一方の気化装置から原料ガスを供給している間に、他方の気化装置への固体原料の補充及び当該他方の気化装置での固体原料の加熱を行うことができる。したがって、加温に長時間を要する固体原料を用いる場合でも、固体原料が所望の温度に加熱されるまでの待機時間によって成膜処理のスループットが低下するのを防ぐことができる。
また、特許文献1のように、原料ガス供給システムへ原料を補給する際の交換対象が原料容器であり、固体原料を昇華させる気化器を兼ねている場合、原料容器の構造によっては、運搬中等に原料容器が傾くと原料容器内での気化効率が悪化してしまうことがある。したがって、運搬時等の取り扱いに注意が必要となる。それに対し、本実施形態では、上記交換対象が、原料カートリッジ101であり、気化装置を兼ねていないため、運搬時等に注意する必要がなく、補給に必要な作業が容易となる。
さらに、本実施形態によれば、原料ガス供給管60のパージ等が不要であるため、原料を充填した交換対象(本実施形態では原料カートリッジ101)を容易に交換することができる。原料を充填した交換対象を容易に交換することができない場合、交換作業の頻度を下げるために、交換対象の容器を大型化し当該容器に大量の固体原料を充填することがある。しかし、WCl6等の非常に高価な材料を1つの交換対象の容器に大量に充填しておくと、交換作業中に事故等により容器内に問題が生じたときに、多大な損失を被ることになる。そのため、交換対象の容器に大量の固体原料を充填しておき交換作業頻度を下げる方式は半導体製造業者が導入しにくい。それに対し、本実施形態では、原料を充填した交換対象を容易に交換することができるため、交換作業の頻度を増加させても、作業者の負担とならないので、原料の補給方式として、交換対象(の容器)に比較的少量の原料を充填しておき細目に交換作業を行う方式を取り得る。この方式は、半導体製造業者は導入し易い方式である。
さらにまた、本実施形態では、原料ガス供給システム1が、互いに並列に接続された2台の気化装置10A、10Bを有する。そして、気化装置10A、10Bの一方が成膜装置500へ原料ガスを供給可能な状態のときに、気化装置10A、10Bの他方へ補給装置20から粉体原料が搬送され補給されるようしている。そのため、粉体原料の補給に際し、原料ガス供給システム1を停止する必要がなく、原料ガスの供給を継続することができる。したがって、成膜処理のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態では、気化装置10(10A、10B)に対し、当該気化装置10(10A、10B)から原料ガスを供給しているときに、補給装置20と当該気化装置10(10A、10B)との連通を遮断するシャッタ201bが設けられている。したがって、原料ガスに不要なガス成分が混入するのを防ぐことができる。補給装置20と当該気化装置10(10A、10B)との連通を遮断する遮断弁は、固体原料供給管110に設けてもよく、より具体的には、固体原料供給管110の分岐管112、113に設けてもよい。
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。本例の原料ガス供給システム1aは、処理装置としての成膜装置500に原料ガスを供給する。
図1の原料ガス供給システム1は、粉体原料に作用する重力により当該粉体原料を搬送し補給する補給装置20を備えていた。それに対し、図7の原料ガス供給システム1aは、キャリアガスにより粉体原料を搬送し補給する補給装置300を備えている。
図7は、第2実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。本例の原料ガス供給システム1aは、処理装置としての成膜装置500に原料ガスを供給する。
図1の原料ガス供給システム1は、粉体原料に作用する重力により当該粉体原料を搬送し補給する補給装置20を備えていた。それに対し、図7の原料ガス供給システム1aは、キャリアガスにより粉体原料を搬送し補給する補給装置300を備えている。
補給装置300は、図1の補給装置20と同様、図2の送出機構100を有している。
そして、送出機構100の補給口102dに、直線状管からなる接続管301の上端が接続されている。接続管301の下端には、容器302が接続されている。送出機構100の補給口102dから送り出され粉体原料は、重力により落下し、接続管301を通過し、容器302に収容され、当該容器302の底部に貯留される。
そして、送出機構100の補給口102dに、直線状管からなる接続管301の上端が接続されている。接続管301の下端には、容器302が接続されている。送出機構100の補給口102dから送り出され粉体原料は、重力により落下し、接続管301を通過し、容器302に収容され、当該容器302の底部に貯留される。
容器302の側壁には、2つの開口302a、302bが設けられている。
開口302aには、キャリアガスを貯留し該貯留したキャリアガスを容器302に供給するキャリアガス供給機構310が接続されている。具体的には、キャリアガス供給機構310のキャリアガス供給管311の下流端が接続され、キャリアガス供給管311の上流端にはキャリアガス供給源312が接続されている。なお、キャリアガス供給管311には、開閉弁313が設けられている。
一方、開口302bには、キャリアガスによって搬送される粉体原料が通流する粉体原料供給管320が接続されている。粉体原料供給管320は、上流端が容器302に接続される粉体原料用の共通管321と、共通管321の下流端から分岐する粉体原料用の分岐管322、323とを有する。そして、共通管321の上流端が容器302の開口302bに接続され、分岐管322の下流端が気化装置10Aの開口201aに接続され、分岐管323の下流端が気化装置10Bの開口201aに接続されている。なお、分岐管322、323には、それぞれ開閉弁331、332が設けられている。
補給装置300では、キャリアガス供給機構310から容器302へ供給したキャリアガスにより、当該容器302に貯留された粉体原料を、開口302a及び粉体原料供給管320を介して、気化装置10Aまたは気化装置10Bに搬送し、補給することができる。
なお、補給装置300によって粉体原料を補給する場合、気化装置10Aは、図4の例と異なり、フィルタ202が例えば鉛直方向に延在するように設けられている。したがって、キャリアガスによって気化装置10Aに搬送された粉体原料はフィルタ202に衝突して当該フィルタ202に沿って落下し気化装置10Aの底壁上に蓄積される。
気化装置10Bについても同様である。
気化装置10Bについても同様である。
また、補給装置300により補給を行う場合、補給時に、気化装置10(10A、10B)の容器201内に大量のキャリアガスが流れ込む。このキャリアガスを排出するために、例えば容器201に排気ラインを設けてもよい。
なお、以上の例では、送出機構100に1本の原料カートリッジ101が取り付けられていたが、複数本の原料カートリッジ101が取り付けられていてもよい。
また、以上の例では、原料カートリッジ101内に押出機構101cが設けられていた。これに代えて、例えば、送出機構100内の収容部に同様の押出機構を設けておき、原料カートリッジ内の粉体原料を重力により一旦収容部に移動させた後、当該収容部内の押出機構により粉体原料を当該収容部(の補給口)から送出するようにしてもよい。
さらに、以上の例では、原料カートリッジ101内に予め、粉体状態の固体原料が充填されていた。これに代えて、送出機構100内に、原料カートリッジ内から取り出した固体原料を粉体状態にする機構を設けるようにしてもよい。
また、以上の例では、原料カートリッジ101内に押出機構101cが設けられていた。これに代えて、例えば、送出機構100内の収容部に同様の押出機構を設けておき、原料カートリッジ内の粉体原料を重力により一旦収容部に移動させた後、当該収容部内の押出機構により粉体原料を当該収容部(の補給口)から送出するようにしてもよい。
さらに、以上の例では、原料カートリッジ101内に予め、粉体状態の固体原料が充填されていた。これに代えて、送出機構100内に、原料カートリッジ内から取り出した固体原料を粉体状態にする機構を設けるようにしてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、
前記固体原料を収容し、収容した固体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する原料ガス供給管と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する補給装置と、を備え、
前記補給装置は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられるように構成され、
前記原料カートリッジ内の固体原料を収容する収容部を有し、
前記収容部に収容された前記固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給システム。
前記(1)によれば、補給装置によって粉体の状態で固体原料を搬送し補給を行うため、当該補給に際し、固体原料を収容する原料容器でもある気化装置を原料ガス供給管から取り外す必要がなく当該原料ガス供給管が大気に曝されない。そのため、原料ガス供給管のパージが不要となる。また、固体原料の補給に際し、気化装置に対する作業は不要であるため、気化装置の冷却時間を長く設ける必要がない。したがって、簡単に固体原料の補給を行うことができる。
(1)固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、
前記固体原料を収容し、収容した固体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する原料ガス供給管と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する補給装置と、を備え、
前記補給装置は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられるように構成され、
前記原料カートリッジ内の固体原料を収容する収容部を有し、
前記収容部に収容された前記固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給システム。
前記(1)によれば、補給装置によって粉体の状態で固体原料を搬送し補給を行うため、当該補給に際し、固体原料を収容する原料容器でもある気化装置を原料ガス供給管から取り外す必要がなく当該原料ガス供給管が大気に曝されない。そのため、原料ガス供給管のパージが不要となる。また、固体原料の補給に際し、気化装置に対する作業は不要であるため、気化装置の冷却時間を長く設ける必要がない。したがって、簡単に固体原料の補給を行うことができる。
(2)前記補給装置は、前記粉体の状態の前記固体原料に作用する重力により当該固体原料を搬送する、前記(1)に記載の原料ガス供給システム。
(3)前記補給装置は、キャリアガスにより前記粉体の状態の前記固体原料を搬送する、前記(1)に記載の原料ガス供給システム。
(4)前記粉体の状態の前記固体原料は、その粒径が10mm以下である前記(1)〜(3)のいずれか1に記載の原料ガス供給システム。
(5)互いに並列に接続された複数の前記気化装置と、
前記複数の気化装置の一部が前記処理装置へ原料ガスを供給可能な状態のときに、他の前記気化装置へ前記補給装置から前記固体原料が搬送され補給されるよう、制御信号を出力するように構成された制御装置と、を備える、前記(1)〜(4)のいずれか1に記載の原料ガス供給システム。
前記(5)によれば、固体原料を補給する際にも、原料ガスの供給を継続して供給することができる。
前記複数の気化装置の一部が前記処理装置へ原料ガスを供給可能な状態のときに、他の前記気化装置へ前記補給装置から前記固体原料が搬送され補給されるよう、制御信号を出力するように構成された制御装置と、を備える、前記(1)〜(4)のいずれか1に記載の原料ガス供給システム。
前記(5)によれば、固体原料を補給する際にも、原料ガスの供給を継続して供給することができる。
(6)前記気化装置に対し、当該気化装置から原料ガスを供給しているときに当該気化装置と前記補給装置との連通を遮断する遮断弁が設けられている前記(1)〜(5)のいずれか1に記載の原料ガス供給システム。
(7)前記気化装置に対し、当該気化装置へ前記固体原料を搬送しているときに当該気化装置からの原料ガスの供給を遮断する原料ガス供給弁が設けられている、前記(1)〜(6)のいずれか1に記載の原料ガス供給システム。
(8)固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給方法であって、
気化装置に収容された固体原料を気化して当該気化装置で原料ガスを生成する工程と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する工程と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する工程と、を含み、
前記固体原料を搬送して補給する工程は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられた補給装置によって、前記原料カートリッジ内の固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給方法。
気化装置に収容された固体原料を気化して当該気化装置で原料ガスを生成する工程と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する工程と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する工程と、を含み、
前記固体原料を搬送して補給する工程は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられた補給装置によって、前記原料カートリッジ内の固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給方法。
1、1a 原料ガス供給システム
10A、10B 気化装置
20、300 補給装置
60 原料ガス供給管
101 原料カートリッジ
102 収容部
500 成膜装置
R 固体原料(粉体原料)
10A、10B 気化装置
20、300 補給装置
60 原料ガス供給管
101 原料カートリッジ
102 収容部
500 成膜装置
R 固体原料(粉体原料)
Claims (8)
- 固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、
前記固体原料を収容し、収容した固体原料を気化して原料ガスを生成する気化装置と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する原料ガス供給管と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する補給装置と、を備え、
前記補給装置は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられるように構成され、
前記原料カートリッジ内の固体原料を収容する収容部を有し、
前記収容部に収容された前記固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給システム。 - 前記補給装置は、前記粉体の状態の前記固体原料に作用する重力により当該固体原料を搬送する、請求項1に記載の原料ガス供給システム。
- 前記補給装置は、キャリアガスにより前記粉体の状態の前記固体原料を搬送する、請求項1に記載の原料ガス供給システム。
- 前記粉体の状態の前記固体原料は、その粒径が10mm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の原料ガス供給システム。
- 互いに並列に接続された複数の前記気化装置と、
前記複数の気化装置の一部が前記処理装置へ原料ガスを供給可能な状態のときに、他の前記気化装置へ前記補給装置から前記固体原料が搬送され補給されるよう、制御信号を出力するように構成された制御装置と、を備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の原料ガス供給システム。 - 前記気化装置に対し、当該気化装置から原料ガスを供給しているときに当該気化装置と前記補給装置との連通を遮断する遮断弁が設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の原料ガス供給システム。
- 前記気化装置に対し、当該気化装置へ前記固体原料を搬送しているときに当該気化装置からの原料ガスの供給を遮断する原料ガス供給弁が設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の原料ガス供給システム。
- 固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給方法であって、
気化装置に収容された固体原料を気化して当該気化装置で原料ガスを生成する工程と、
前記気化装置で生成された原料ガスを前記処理装置に供給する工程と、
前記気化装置に固体原料を搬送して補給する工程と、を含み、
前記固体原料を搬送して補給する工程は、
前記固体原料が充填された原料カートリッジが着脱可能に取り付けられた補給装置によって、前記原料カートリッジ内の固体原料を粉体の状態で前記気化装置に搬送する、原料ガス供給方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019085135A JP2020180354A (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 |
PCT/JP2020/016298 WO2020218064A1 (ja) | 2019-04-26 | 2020-04-13 | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019085135A JP2020180354A (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020180354A true JP2020180354A (ja) | 2020-11-05 |
Family
ID=72942649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019085135A Withdrawn JP2020180354A (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020180354A (ja) |
WO (1) | WO2020218064A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240013171A (ko) | 2021-06-01 | 2024-01-30 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 원료 가스 공급 시스템, 분체 원료 보충 기구 및 분체 원료 보충 방법 |
US12018368B2 (en) | 2021-02-02 | 2024-06-25 | Tokyo Electron Limited | Powder transfer apparatus, gas supply apparatus, and powder removal method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05117864A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-05-14 | Anelva Corp | Cvd装置 |
JPH10251852A (ja) * | 1997-03-12 | 1998-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 粉末原料気化装置 |
US20090214777A1 (en) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | Demetrius Sarigiannis | Multiple ampoule delivery systems |
JP5361467B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-12-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 気化器 |
-
2019
- 2019-04-26 JP JP2019085135A patent/JP2020180354A/ja not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-04-13 WO PCT/JP2020/016298 patent/WO2020218064A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12018368B2 (en) | 2021-02-02 | 2024-06-25 | Tokyo Electron Limited | Powder transfer apparatus, gas supply apparatus, and powder removal method |
KR20240013171A (ko) | 2021-06-01 | 2024-01-30 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 원료 가스 공급 시스템, 분체 원료 보충 기구 및 분체 원료 보충 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020218064A1 (ja) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5820731B2 (ja) | 基板処理装置および固体原料補充方法 | |
JP5616591B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
WO2020218064A1 (ja) | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 | |
TWI334450B (en) | Wafer treatment device and the manufacturing method of semiconductor device | |
WO2010035773A1 (ja) | 成膜装置及び基板処理装置 | |
JP2004036004A (ja) | 気化液体反応物のパルス的供給の方法および装置 | |
JP2009147372A (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
JP2009299081A (ja) | 蒸発装置、成膜装置、有機薄膜形成方法 | |
WO2007034623A1 (ja) | 原料供給装置および成膜装置 | |
JP2008205151A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2010040695A (ja) | 基板処理装置および原料補充方法 | |
JP2009295729A (ja) | 基板処理装置 | |
KR20200060262A (ko) | 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 | |
CN108138309B (zh) | 材料供给装置及蒸镀装置 | |
JP2009267345A (ja) | 基板処理装置 | |
WO2021039493A1 (ja) | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 | |
JP4878830B2 (ja) | 基板処理装置 | |
JP2021050416A (ja) | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 | |
WO2021054216A1 (ja) | 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 | |
JP2005243737A (ja) | 基板処理装置 | |
WO2022255102A1 (ja) | 原料ガス供給システム、粉体原料補充機構、および粉体原料補充方法 | |
US20240133033A1 (en) | Reactant delivery system and reactor system including same | |
JP2005259841A (ja) | 基板処理装置 | |
JP5273936B2 (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2020150046A (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211222 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20221208 |