JP2021147700A - 原料供給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】貯留部に貯留された溶液又は分散系の量を管理できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による原料供給システムは、第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液又は第1の固体原料を溶媒に分散させた分散系を貯留する第1の貯留部と、前記第1の貯留部から輸送される前記溶液又は前記分散系を貯留する第2の貯留部と、前記第1の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系の量を検知する検知部と、前記第2の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系から前記溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料を加熱する加熱部と、を有する。【選択図】図1
Description
本開示は、原料供給システムに関する。
固体原料を溶媒に溶解して処理室内にスプレー噴射した後、処理室内を加熱して溶媒を除去して固体原料を残留させ、続いて、処理室内を加熱して固体原料を昇華し、対応のガスを生成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
本開示は、貯留部に貯留された溶液又は分散系の量を管理できる技術を提供する。
本開示の一態様による原料供給システムは、第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液又は第1の固体原料を溶媒に分散させた分散系を貯留する第1の貯留部と、前記第1の貯留部から輸送される前記溶液又は前記分散系を貯留する第2の貯留部と、前記第1の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系の量を検知する検知部と、前記第2の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系から前記溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料を加熱する加熱部と、を有する。
本開示によれば、貯留部に貯留された溶液又は分散系の量を管理できる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔第1の実施形態〕
(原料供給システム)
図1を参照し、第1の実施形態の原料供給システムについて説明する。図1は、第1の実施形態の原料供給システムを示す図である。
(原料供給システム)
図1を参照し、第1の実施形態の原料供給システムについて説明する。図1は、第1の実施形態の原料供給システムを示す図である。
原料供給システム1は、第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液(以下単に「溶液」ともいう。)から溶媒を除去することで形成される第2の固体原料を昇華させて反応性ガスを生成し、生成した反応性ガスを用いて処理装置で成膜を行うシステムである。
第1の固体原料は、特に限定されないが、例えばストロンチウム(Sr)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等の金属元素を含有する有機金属錯体、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等の金属元素を含有する塩化物であってよい。溶媒は、第1の固体原料を溶解又は分散して溶液を生成できればよく、例えばヘキサンであってよい。
原料供給システム1は、原料供給源10、バッファ装置20、原料供給装置30,40、処理装置50及び制御装置90を備える。
原料供給源10は、溶液M1をバッファ装置20に供給する。本実施形態において、原料供給源10は、タンク11及びフロートセンサ12を含む。タンク11には、溶液M1が充填されている。フロートセンサ12は、タンク11内に充填された溶液M1の量を検知する。
原料供給源10には、タンク11の上方から配管L1の一端が挿入されている。配管L1の他端はキャリアガスの供給源G1と接続されており、供給源G1から配管L1を介してタンク11内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、特に限定されないが、例えば窒素(N2)、アルゴン(Ar)等の不活性ガスであってよい。配管L1には、バルブV1が介設されている。バルブV1を開くと供給源G1から原料供給源10へキャリアガスが供給され、バルブV1を閉じると供給源G1から原料供給源10へのキャリアガスの供給が遮断される。また、配管L1には、配管L1を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
また、原料供給源10には、タンク11の上方から配管L2の一端が挿入されている。配管L2の他端はバッファ装置20と接続されている。供給源G1からタンク11内にキャリアガスが供給されると、タンク11内が加圧され、タンク11内の溶液M1が配管L2を介してバッファ装置20に供給される。配管L2には、原料供給源10の側から順にバルブV2a,V2bが介設されている。バルブV2a,V2bを開くと原料供給源10からバッファ装置20へ溶液M1が供給され、バルブV2a,V2bを閉じると原料供給源10からバッファ装置20への溶液M1の供給が遮断される。また、配管L2には、配管L2を流れる溶液M1の流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
また、配管L2のバルブV2bよりもバッファ装置20の側には、配管L3の一端が接続されている。配管L3の他端はキャリアガスの供給源G3と接続されており、供給源G3から配管L3,L2を介してバッファ装置20にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、特に限定されないが、例えばN2、Ar等の不活性ガスであってよい。配管L3には、バルブV3が介設されている。バルブV3を開くと供給源G3からバッファ装置20へキャリアガスが供給され、バルブV3を閉じると供給源G3からバッファ装置20へのキャリアガスの供給が遮断される。また、配管L3には、配管L3を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
バッファ装置20は、原料供給源10から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、バッファ装置20は、容器21及びフロートセンサ22を含む。ただし、バッファ装置20は、容器21を加熱するヒータ等の加熱部(図示せず)を更に含んでいてもよい。容器21は、原料供給源10から輸送される溶液M1を一時的に貯留する。フロートセンサ22は、容器21内に貯留された溶液M1の量を検知する。ただし、フロートセンサ22に代えて、ロードセル式や温度検知式等の別のレベルセンサを設けることにより容器21内に貯留された溶液M1の量を検知するようにしてもよい。
バッファ装置20は、配管L4,L5を介して原料供給装置30と接続されており、配管L4,L5を介して原料供給装置30に溶液M1を供給する。配管L4,L5には、夫々バルブV4,V5が介設されている。バルブV4,V5を開くとバッファ装置20から原料供給装置30へ溶液M1が供給され、バルブV4,V5を閉じるとバッファ装置20から原料供給装置30への溶液M1の供給が遮断される。また、配管L5には、配管L5を流れる溶液M1の流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
また、バッファ装置20は、配管L4,L6を介して原料供給装置40と接続されており、配管L4,L6を介して原料供給装置40に溶液M1を供給する。配管L6には、バルブV6が介設されている。バルブV4,V6を開くとバッファ装置20から原料供給装置40へ溶液M1が供給され、バルブV4,V6を閉じるとバッファ装置20から原料供給装置40への溶液M1の供給が遮断される。また、配管L6には、配管L6を流れる溶液M1の流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
原料供給装置30は、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置30は、容器31、加熱部32及び圧力計33を含む。容器31は、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。加熱部32は、溶液M1から溶媒を除去することにより形成された固体原料(以下「第2の固体原料M2」という。)を加熱することにより、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成する。加熱部32は、例えば容器31の底部及び外周を覆うように配置されたヒータであってよい。加熱部32は、第2の固体原料を昇華させて反応性ガスを生成できる温度に容器31内を加熱できるように構成される。圧力計33は、容器31の内圧を検出する。検出された容器31の内圧は制御装置90に送信され、制御装置90は該内圧に基づいて各種のバルブの開閉を制御する。例えば、制御装置90は、該内圧が所定の圧力よりも高くなった場合に、バルブV5を閉じることにより、容器31に過剰な溶液M1が供給されないようにする。
原料供給装置30には、容器31の上方から配管L8の一端が挿入されている。配管L8の他端は配管L7を介してキャリアガスの供給源G7と接続されており、供給源G7から配管L7,L8を介して容器31内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、特に限定されないが、例えばN2、Ar等の不活性ガスであってよい。配管L8には、供給源G7の側から順にバルブV8a,V8bが介設されている。バルブV8a,V8bを開くと供給源G7から原料供給装置30へキャリアガスが供給され、バルブV8a,V8bを閉じると供給源G7から原料供給装置30へのキャリアガスの供給が遮断される。配管L7には、配管L7を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器F7が介設されている。本実施形態において、流量制御器F7は、マスフローコントローラ(MFC)である。
原料供給装置30は、配管L10,L12を介して処理装置50と接続されており、配管L10,L12を介して処理装置50に反応性ガスを供給する。配管L10には、原料供給装置30の側から順にバルブV10a〜V10cが介設されている。バルブV10a〜V10cを開くと原料供給装置30から処理装置50へ反応性ガスが供給され、バルブV10a〜V10cを閉じると原料供給装置30から処理装置50への反応性ガスの供給が遮断される。
配管L10のバルブV10aとバルブV10bとの間には、配管L13の一端が接続されている。配管L13の他端は、配管L8のバルブV8aとバルブV8bとの間に接続されている。配管L13は、配管L8と配管L10とを原料供給装置30を介さずに接続するバイパス配管として機能する。配管L13には、バルブV13が介設されている。バルブV13を開くと配管L8と配管L10とが連通し、バルブV13を閉じると配管L8と配管L10との連通が遮断される。
配管L10のバルブV10bとバルブV10cとの間には、配管L14の一端が接続されている。配管L14の他端は、例えば真空ポンプ等の排気装置(図示せず)に接続されている。配管L14には、バルブV14が介設されている。バルブV10a,V10bが開いた状態でバルブV14を開くと、容器31内が排気され、容器31内に貯留された溶液M1から溶媒を除去できる。バルブV14を閉じると、容器31内に貯留された溶液M1からの溶媒の除去を停止できる。
原料供給装置40は、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。原料供給装置40は、原料供給装置30と並列に設けられている。本実施形態において、原料供給装置40は、容器41、加熱部42及び圧力計43を含む。容器41は、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。加熱部42は、溶液M1から溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料M2を加熱することにより、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成する。加熱部42は、例えば容器41の底部及び外周を覆うように配置されたヒータであってよい。加熱部42は、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成できる温度に容器41内を加熱できるように構成される。圧力計43は、容器41の内圧を検出する。検出された容器41の内圧は制御装置90に送信され、制御装置90は該内圧に基づいて各種のバルブの開閉を制御する。例えば、制御装置90は、該内圧が所定の圧力よりも高くなった場合に、バルブV6を閉じることにより、容器41に過剰な溶液M1が供給されないようにする。
原料供給装置40には、容器41の上方から配管L9の一端が挿入されている。配管L9の他端は配管L7を介してキャリアガスの供給源G7と接続されており、供給源G7から配管L7,L9を介して容器41内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、特に限定されないが、例えばN2、Ar等の不活性ガスであってよい。配管L9には、供給源G7の側から順にバルブV9a,V9bが介設されている。バルブV9a,V9bを開くと供給源G7から原料供給装置40へキャリアガスが供給され、バルブV9a,V9bを閉じると供給源G7から原料供給装置40へのキャリアガスの供給が遮断される。
原料供給装置40は、配管L11,L12を介して処理装置50と接続されており、配管L11,L12を介して処理装置50に反応性ガスを供給する。配管L11には、バルブV11a〜V11cが介設されている。バルブV11a〜V11cを開くと原料供給装置40から処理装置50へ反応性ガスが供給され、バルブV11a〜V11cを閉じると原料供給装置40から処理装置50への反応性ガスの供給が遮断される。
配管L11のバルブV11aとバルブV11bとの間には、配管L15の一端が接続されている。配管L15の他端は、配管L9のバルブV9aとバルブV9bとの間に接続されている。配管L15は、配管L9と配管L11とを原料供給装置40を介さずに接続するバイパス配管として機能する。配管L15には、バルブV15が介設されている。バルブV15を開くと配管L9と配管L11とが連通し、バルブV15を閉じると配管L9と配管L11との連通が遮断される。
配管L11のバルブV11bとバルブV11cとの間には、配管L16の一端が接続されている。配管L16の他端は、例えば真空ポンプ等の排気装置(図示せず)に接続されている。配管L16には、バルブV16が介設されている。バルブV11a,V11bが開いた状態でバルブV16を開くと、容器41内が排気され、容器41内に貯留された溶液M1から溶媒を除去できる。バルブV16を閉じると、容器41内に貯留された溶液M1からの溶媒の除去を停止できる。
処理装置50は、配管L10,L12を介して原料供給装置30と接続されており、処理装置50には原料供給装置30において第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで生成される反応性ガスが供給される。また、処理装置50は、配管L11,L12を介して原料供給装置40と接続されており、処理装置50には原料供給装置40において第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで生成される反応性ガスが供給される。
処理装置50は、原料供給装置30,40から供給される反応性ガスを用いて半導体ウエハ等の基板に対し、成膜処理等の各種の処理を実行する。本実施形態において、処理装置50は、処理容器51、流量計52及びバルブV12を含む。処理容器51は、1又は複数の基板を収容する。本実施形態において、流量計52はマスフローメータ(MFM)である。流量計52は、配管L12に介設されており、配管L12を流れる反応性ガスの流量を測定する。バルブV12は、配管L12に介設されている。バルブV13を開くと原料供給装置30,40から処理容器51へ反応性ガスが供給され、バルブV13を閉じると原料供給装置30,40から処理容器51への反応性ガスの供給が遮断される。
制御装置90は、原料供給システム1の各部を制御する。例えば、制御装置90は、原料供給源10、バッファ装置20、原料供給装置30,40、処理装置50等の動作を制御する。また、制御装置90は、各種のバルブの開閉を制御する。制御装置90は、例えばコンピュータであってよい。
(原料供給システムの動作)
図2〜5を参照し、原料供給システム1の動作(原料供給方法)の一例について説明する。原料供給システム1では、制御装置90が各種のバルブの開閉を制御することで、並列に設けられた2つの原料供給装置30,40のうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。以下、原料供給システム1の動作の一例について具体的に説明する。
図2〜5を参照し、原料供給システム1の動作(原料供給方法)の一例について説明する。原料供給システム1では、制御装置90が各種のバルブの開閉を制御することで、並列に設けられた2つの原料供給装置30,40のうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。以下、原料供給システム1の動作の一例について具体的に説明する。
まず、図2及び図3を参照し、原料供給装置30で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、原料供給装置40で固体原料の充填を行う場合について説明する。図2及び図3は、原料供給システム1の動作を説明するための図である。図2及び図3では、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れている配管を太い実線で示し、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れていない配管を細い実線で示す。また、図2及び図3では、バルブが開いた状態を白抜きの記号で示し、バルブが閉じた状態を黒塗りの記号で示す。なお、原料供給システム1は、初期状態において、図1に示されるように、全てのバルブが閉じられているものとし、原料供給装置30には第2の固体原料M2が貯留されているものとして説明する。
制御装置90は、原料供給装置30の加熱部32を制御して、容器31内の第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで反応性ガスを生成する。また、制御装置90は、バルブV8a,V8b,V10a〜V10c,V12を開く。これにより、供給源G7から配管L7,L8を介して原料供給装置30の容器31内にキャリアガスが注入され、キャリアガスと共に容器31内で生成された反応性ガスが配管L10,L12を介して処理装置50に供給される。
また、制御装置90は、図2に示されるように、バルブV1,V2a,V2bを開く。これにより、供給源G1から原料供給源10にキャリアガスが供給され、原料供給源10から配管L2を介してバッファ装置20に溶液M1が輸送され、バッファ装置20の容器21内に溶液M1が貯留される。このとき、バルブV4が閉じられているので、容器21内に貯留される溶液M1が原料供給装置30,40に輸送されることはない。
続いて、制御装置90は、フロートセンサ22の検出値に基づいて、容器21内に所定量の溶液M1が貯留されたか否かを判定する。所定量は、例えば原料供給装置40の容器41内に貯留可能な量に設定される。容器21内に所定量の溶液M1が貯留されたと判定すると、制御装置90は、図3に示されるように、バルブV1,V2a,V2bを閉じ、バルブV3,V4,V6を開く。これにより、供給源G3から配管L3を介してバッファ装置20にキャリアガスが供給され、バッファ装置20から配管L4,L6を介して原料供給装置40に溶液M1が輸送される。これにより、原料供給装置40の容器41内に所定量の溶液M1が貯留される。また、制御装置90は、図3に示されるように、バルブV11a,V11b,V16を開く。これにより、原料供給装置40の容器41内が排気装置により排気されるので、容器41内の溶液M1から溶媒が除去され、容器41内に第2の固体原料M2が形成される。なお、容器41内の溶液M1から溶媒を除去する際には、制御装置90は、加熱部42を制御して、容器41内の溶液M1を所定の温度に加熱することが好ましい。これにより、溶媒の除去が促進される。所定の温度は、例えば第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成するときの温度よりも低く設定される。なお、図3には、容器41内の溶液M1から溶媒が除去される前の状態を示している。
次に、図4及び図5を参照し、原料供給装置40で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、原料供給装置30で固体原料の充填を行う場合について説明する。図4及び図5は、原料供給システム1の動作を説明するための図である。図4及び図5では、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れている配管を太い実線で示し、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れていない配管を細い実線で示す。また、図4及び図5では、バルブが開いた状態を白抜きの記号で示し、バルブが閉じた状態を黒塗りの記号で示す。なお、原料供給システム1は、初期状態において、図1に示されるように、全てのバルブが閉じられているものとする。また、図4に示されるように、原料供給装置40には第2の固体原料M2が貯留されているものとして説明する。
制御装置90は、原料供給装置40の加熱部42を制御して、容器41内の第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで反応性ガスを生成する。また、制御装置90は、バルブV9a,V9b,V11a〜V11c,V12を開く。これにより、供給源G7から配管L7,L9を介して原料供給装置40の容器41内にキャリアガスが注入され、キャリアガスと共に容器41内で生成された反応性ガスが配管L11,L12を介して処理装置50に供給される。
また、制御装置90は、図4に示されるように、バルブV1,V2a,V2bを開く。これにより、供給源G1から原料供給源10にキャリアガスが供給され、原料供給源10から配管L2を介してバッファ装置20に溶液M1が輸送され、バッファ装置20の容器21内に溶液M1が貯留される。このとき、バルブV4が閉じられているので、容器21内に貯留される溶液M1が原料供給装置30,40に輸送されることはない。
続いて、制御装置90は、フロートセンサ22の検出値に基づいて、容器21内に所定量の溶液M1が貯留されたか否かを判定する。所定量は、例えば原料供給装置30の容器31内に貯留可能な量に設定される。容器21内に所定量の溶液M1が貯留されたと判定すると、制御装置90は、図5に示されるように、バルブV1,V2a,V2bを閉じ、バルブV3,V4,V5を開く。これにより、供給源G3から配管L3を介してバッファ装置20にキャリアガスが供給され、バッファ装置20から配管L4,L5を介して原料供給装置30に溶液M1が輸送される。これにより、原料供給装置30の容器31内に所定量の溶液M1が貯留される。また、制御装置90は、図5に示されるように、バルブV10a,V10b,V14を開く。これにより、原料供給装置30の容器31内が排気装置により排気されるので、容器31内の溶液M1から溶媒が除去され、容器31内に第2の固体原料M2が形成される。なお、容器31内の溶液M1から溶媒を除去する際には、制御装置90は、加熱部32を制御して、容器31内の溶液M1を所定の温度に加熱することが好ましい。これにより、溶媒の除去が促進される。所定の温度は、例えば第2の固体原料を昇華させて反応性ガスを生成するときの温度よりも低く設定される。なお、図5には、容器41内の溶液M1から溶媒が除去される前の状態を示している。
以上に説明したように、原料供給システム1によれば、制御装置90がバルブの開閉を制御することで、2つの原料供給装置30,40のうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。これにより、原料供給装置30,40への原料の自動補充が可能となり、処理装置50の連続運転能力を向上させ、処理装置50の稼働率を向上させることができる。
また、原料供給システム1によれば、原料供給源10と原料供給装置30,40との間に、フロートセンサ22を含むバッファ装置20が設けられている。これにより、原料供給源10から輸送される溶液M1をバッファ装置20内で液量を管理し、管理された液量の溶液M1を原料供給装置30,40に輸送できる。そのため、原料供給装置30,40にフロートセンサを設けなくても原料供給装置30,40に貯留される溶液M1の液量を管理できる。その結果、フロートセンサの耐熱温度、ヒートサイクル耐久性、作動信頼性等、レベルセンサによる使用制限を受けることなく、原料供給装置30,40において溶液M1を加熱して昇華させることができる。すなわち、原料供給装置30,40において、溶液M1を加熱する温度等についての使用可能範囲を拡大できる。
〔第2の実施形態〕
図6を参照し、第2の実施形態の原料供給システムについて説明する。図6は、第2の実施形態の原料供給システムを示す図である。
図6を参照し、第2の実施形態の原料供給システムについて説明する。図6は、第2の実施形態の原料供給システムを示す図である。
原料供給システム1Aは、原料供給装置30A,40Aの各々が、バッファ装置20から輸送される溶液M1を噴霧して容器31,41内に注入する原料注入部34,44を含む点で、第1の実施形態の原料供給システム1と異なる。なお、その他の構成については、第1の実施形態の原料供給システム1と同様であるので、以下、異なる構成を中心に説明する。
原料供給装置30Aは、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置30Aは、容器31、加熱部32、圧力計33及び原料注入部34を含む。容器31は、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。加熱部32は、溶液M1から溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料M2を加熱することにより、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成する。加熱部32は、例えば容器31の底部及び外周を覆うように配置されたヒータであってよい。加熱部32は、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成できる温度に容器31内を加熱できるように構成される。圧力計33は、容器31の内圧を検出する。検出された容器31の内圧は制御装置90に送信され、制御装置90は該内圧に基づいて各種のバルブの開閉を制御する。例えば、制御装置90は、該内圧が所定の圧力よりも高くなった場合に、バルブV5を閉じることにより、容器31に過剰な溶液M1が供給されないようにする。
原料注入部34は、バッファ装置20から配管L4,L5を介して輸送される溶液M1を噴霧して容器31内に注入する。原料注入部34は、溶液M1を噴霧することにより、溶液M1が容器31の底部等に到達する前に溶媒を気化させ、第2の固体原料M2として堆積させる。原料注入部34は、例えば噴霧ノズルであってよい。
原料供給装置40Aは、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置40Aは、容器41、加熱部42、圧力計43及び原料注入部44を含む。
容器41、加熱部42、圧力計43及び原料注入部44は、原料供給装置30Aにおける容器31、加熱部32、圧力計33及び原料注入部34と同様の構成であってよい。
以上に説明したように、原料供給システム1Aによれば、原料供給システム1と同様、制御装置90がバルブの開閉を制御することで、2つの原料供給装置30A,40Aのうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。これにより、原料供給装置30A,40Aへの原料の自動補充が可能となり、処理装置50の連続運転能力を向上させ、処理装置50の稼働率を向上させることができる。
また、原料供給システム1Aによれば、原料注入部34,44から容器31,41内に溶液M1を噴霧して注入することにより、溶液M1が容器31,41の底部等に到達する前に溶媒を気化させ、第2の固体原料M2として堆積させる。このように原料供給システム1Aでは、容器31、41内に注入された溶液M1を容器31,41の底部等に固体として堆積させて貯留するので、一定の体積当たりに貯留可能な固体原料の量を増やすことができる。
また、原料供給システム1Aでは、固体原料を溶媒に溶解した溶液M1を噴霧して溶媒を気化させ、第2の固体原料M2として容器31,41の底部等に一度堆積させた後、第2の固体原料M2を昇華させて処理装置50に供給する。これにより、流量制御の簡易化や、大流量化等の制御が容易になる。
また、原料供給システム1Aによれば、原料供給システム1と同様、原料供給源10と原料供給装置30A,40Aとの間に、フロートセンサ22を含むバッファ装置20が設けられている。これにより、原料供給源10から輸送される溶液M1をバッファ装置20内で液量を管理し、管理された液量の溶液M1を原料供給装置30A,40Aに輸送し、原料注入部34,44から容器31,41内に噴霧できる。そのため、容器31,41内に噴霧されることで溶媒が気化されて堆積する第2の固体原料M2の貯蔵量を管理できる。
〔第3の実施形態〕
図7を参照し、第3の実施形態の原料供給システムについて説明する。図7は、第3の実施形態の原料供給システムを示す図である。
図7を参照し、第3の実施形態の原料供給システムについて説明する。図7は、第3の実施形態の原料供給システムを示す図である。
原料供給システム1Bは、容器31,41内の各々が多段に形成されている点で、第1の実施形態の原料供給システム1と異なる。なお、その他の構成については、第1の実施形態の原料供給システム1と同様であるので、以下、異なる構成を中心に説明する。
原料供給装置30Bは、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置30Bは、容器31、加熱部32、圧力計33、仕切板35,36及び貫通管37,38を含む。
容器31、加熱部32及び圧力計33は、第1の実施形態の原料供給装置30と同じであってよい。
仕切板35は、容器31内に設けられ、容器31内を上下に2つの領域に区画する。仕切板35は、溶液、固体原料及び反応性ガスを透過しない材料、例えばステンレスやニッケル合金により形成されている。
仕切板36は、容器31内における仕切板35の下方に設けられ、容器31内の仕切板35の下方の領域を上下に2つの領域に区画する。仕切板36は、例えば仕切板35と同じ材料により形成されている。
貫通管37は、仕切板35を厚さ方向(上下方向)に貫通して設けられており、貫通管37を介して溶液及び反応性ガスが仕切板35を通過する。貫通管37の仕切板35の上面から上方に延びる高さは、必要な原料の量を確保できる程度の高さである。貫通管37は、仕切板35の面内において1つ以上(図示の例では2つ)設けられている。
貫通管38は、仕切板36を厚さ方向(上下方向)に貫通して設けられており、貫通管38を介して溶液及び反応性ガスが仕切板36を通過する。貫通管38の仕切板36の上面から上方に延びる高さは、必要な原料の量を確保できる程度の高さである。貫通管38は、仕切板36の面内において1つ以上(図示の例では1つ)設けられている。
このように、容器31内に仕切板35,36が設けられていることにより、バッファ装置20から容器31内に輸送される溶液は、仕切板35上、仕切板36上及び容器31の底面上に貯留される。そのため、容器31内で貯留される溶液の単位体積あたりの表面積である比表面積が大きくなるため、溶液から溶媒を除去する時間を短縮できる。また、溶液から溶媒を除去することにより形成された固体原料を昇華させて生成される反応性ガスの量を増やすことができる。
原料供給装置40Bは、バッファ装置20から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置40Bは、容器41、加熱部42、圧力計43、仕切板45,46及び貫通管47,48を含む。
容器41、加熱部42、圧力計43、仕切板45,46及び貫通管47,48は、原料供給装置30Bにおける容器31、加熱部32、圧力計33、仕切板35,36及び貫通管37,38と同様の構成であってよい。
このように、容器41内に仕切板45,46が設けられていることにより、バッファ装置20から容器41内に輸送される溶液は、仕切板45上、仕切板46上及び容器41の底面上に貯留される。そのため、容器41内で貯留される溶液の単位体積あたりの表面積である比表面積が大きくなるため、溶液から溶媒を除去する時間を短縮できる。また、溶液から溶媒を除去することにより形成された固体原料を昇華させて生成される反応性ガスの量を増やすことができる。
以上に説明したように、原料供給システム1Bによれば、原料供給システム1と同様、制御装置90がバルブの開閉を制御することで、2つの原料供給装置30B,40Bのうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。これにより、原料供給装置30B,40Bへの原料の自動補充が可能となり、処理装置50の連続運転能力を向上させ、処理装置50の稼働率を向上させることができる。
また、原料供給システム1Bによれば、原料供給システム1と同様、原料供給源10と原料供給装置30B,40Bとの間に、フロートセンサ22を含むバッファ装置20が設けられている。これにより、原料供給源10から輸送される溶液M1をバッファ装置20内で液量を管理し、管理された液量の溶液M1を原料供給装置30B,40Bに輸送できる。そのため、原料供給装置30B,40Bにフロートセンサを設けなくても原料供給装置30B,40Bに貯留される溶液M1の液量を管理できる。その結果、フロートセンサの耐熱温度、ヒートサイクル耐久性、作動信頼性等、レベルセンサによる使用制限を受けることなく、原料供給装置30B,40Bにおいて溶液M1を加熱して昇華させることができる。すなわち、原料供給装置30B,40Bにおいて、溶液M1を加熱する温度等についての使用可能範囲を拡大できる。
また、原料供給システム1Bによれば、容器31,41内の各々が多段に形成されている。これにより、バッファ装置20から容器31,41内に輸送される溶液は、仕切板35,45上、仕切板36,46上及び容器31,41の底面上に貯留される。そのため、容器31,41内で貯留される溶液の単位体積あたりの表面積である比表面積が大きくなるため、溶液から溶媒を除去する時間を短縮できる。また、溶液から溶媒を除去することにより形成された固体原料を昇華させて生成される反応性ガスの量を増やすことができる。
なお、第3の実施形態では、第1の実施形態の原料供給システム1の容器31,41内の各々が多段に形成されている場合を説明したが、本開示は、これに限定されない。例えば、第2の実施形態の原料供給システム1Aの容器31,41内の各々が多段に形成されていてもよい。
なお、上記の実施形態において、バッファ装置20は第1の貯留部の一例であり、原料供給装置30,30A,30B,40,40A,40Bは第2の貯留部の一例であり、フロートセンサ22は検知部の一例である。また、配管L10,L11は排気ポートの一例であり、原料注入部34,44は注入部の一例である。制御装置90は制御部の一例である。
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趣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。
上記の実施形態において、溶液M1から溶媒を除去することで形成される第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成し、生成した反応性ガスを用いて処理装置50で成膜を行うシステムを説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、溶液M1に代えて、第1の固体原料を溶媒に分散させたスラリー(slurry)、第1の固体原料を溶媒に分散させたゾル(sol)等の分散系(dispersion)を用いることもできる。例えば、ゾルを用いることにより、溶液M1やスラリーを用いるよりも高濃度なプリカーサを充填できる。なお、スラリーは、懸濁液(suspension)とも称される。また、ゾルは、コロイド溶液(colloidal solution)とも称される。
1,1A,1B 原料供給システム
20 バッファ装置
22 フロートセンサ
30,30A,30B,40,40A,40B 原料供給装置
32,42 加熱部
20 バッファ装置
22 フロートセンサ
30,30A,30B,40,40A,40B 原料供給装置
32,42 加熱部
Claims (15)
- 第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液又は第1の固体原料を溶媒に分散させた分散系を貯留する第1の貯留部と、
前記第1の貯留部から輸送される前記溶液又は前記分散系を貯留する第2の貯留部と、
前記第1の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系の量を検知する検知部と、
前記第2の貯留部に貯留された前記溶液又は前記分散系から前記溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料を加熱する加熱部と、
を有する、原料供給システム。 - 前記第2の貯留部は、
前記溶液又は前記分散系を貯留する容器と、
前記容器内を排気する排気ポートと、
を含む、
請求項1に記載の原料供給システム。 - 前記排気ポートは、前記第2の固体原料が加熱されて昇華した反応性ガスを用いた処理を行う処理装置に接続される、
請求項2に記載の原料供給システム。 - 前記排気ポートは、前記容器内を排気する排気装置に接続される、
請求項2又は3に記載の原料供給システム。 - 前記第2の貯留部は、
前記溶液又は前記分散系を貯留する容器と、
前記溶液又は前記分散系を噴霧して前記容器内に注入する注入部と、
を含む、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記第2の貯留部は、並列に複数設けられる、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記検知部は、フロートセンサを含む、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記第2の固体原料が加熱されて昇華した反応性ガスの流量を測定する流量計を有する、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記第2の貯留部の内圧を検出する圧力計を有する、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記第1の貯留部は、前記溶液又は前記分散系が充填された原料供給源に接続される、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記原料供給源から前記第1の貯留部に前記溶液又は前記分散系を輸送するステップと、
前記原料供給源から前記第1の貯留部に前記溶液又は前記分散系を輸送することなく、前記第1の貯留部から前記第2の貯留部に前記溶液又は前記分散系を輸送するステップと、
前記第2の貯留部において前記溶液又は前記分散系から前記溶媒を除去するステップと、
を実行するよう構成される制御部を有する、
請求項10に記載の原料供給システム。 - 前記制御部は、前記溶液又は前記分散系から前記溶媒を除去することにより形成された前記第2の固体原料を加熱することにより、前記第2の固体原料を昇華させて反応性ガスを生成するステップを実行するよう構成される、
請求項11に記載の原料供給システム。 - 前記分散系は、スラリーである、
請求項1に記載の原料供給システム。 - 前記第2の貯留部は、前記容器内が多段に形成されている、
請求項2乃至5のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - 前記第2の貯留部は、
前記容器内に設けられ、前記容器内を複数の領域に区画する仕切板と、
前記仕切板を厚さ方向に貫通して設けられる貫通管と、
を含む、
請求項14に記載の原料供給システム。
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