JP2022526453A - 反応ガス供給システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、反応ガス供給システムおよび制御方法を提供する。反応ガス供給システムは、複数の前駆体容器および複数の供給調整デバイスを含む。前駆体容器は、反応チャンバの少なくとも１つに接続される。複数の前駆体容器は、任意の組み合わせの少なくとも一対の前駆体容器を含む。供給調整デバイスは、各対の前駆体容器の間に配置される。供給調整デバイスは、対応する一対の前駆体容器を接続するよう構成される。本開示の反応ガス供給システムおよび制御方法により、反応ガスが安定して供給されることが保証され得、前駆体の利用率が上昇され得、かつ生産効率および製品品質が上昇され得る。

Description

本開示は、概して半導体製造分野に、より具体的には反応ガス供給システムおよびその制御方法に関する。

半導体プロセスは、化学蒸着（以下ではＣＶＤと称する）、物理蒸着（以下ではＰＶＤと称する）、ウェットエッチング（ウェットクリーン）、および原子層堆積（以下ではＡＬＤと称する）などのさまざまなタイプのプロセスを含む。ＣＶＤプロセスおよびＡＬＤプロセスは、ステップの対象範囲などにおいてより多くの利点を有する。そのため、ＣＶＤおよびＡＬＤプロセスは、半導体プロセスフローにおいてますます利用されている。

ＣＶＤプロセスおよびＡＬＤプロセスは、一般的にさまざまなガス反応を含んでおり、これらプロセスは、大量の反応ガスを消費する。したがって、高純度ガスおよび非ガス状前駆体を供給する必要がある。非ガス状前駆体に関し、前駆体をガス状反応物となるように加熱して揮発させる必要がある。続いて、ガス状反応物は、反応のために反応チャンバへ誘導される。反応ガスの流量は、流量計で制御される。なお、反応段階中にガス状前駆体が十分にかつ絶え間なく供給できない場合、プロセス結果に影響する。

そのため、既存の方法では、前駆体容器の加熱温度を高めることによって、前駆体の揮発速度が上昇される。しかしながら、加熱温度は前駆体の分解温度より高くすることはできず、これによって前駆体の揮発速度の上昇が制限される。ガス供給能力の向上が制限される。さらにまた、加熱温度を上昇させるために、より高度の仕様を有する加熱構成要素および耐熱構成要素を適応するよう装備させる必要があり、それによって設備コストが上昇する。

別の既存の方法では、前駆体容器内に貯蔵されるガス状前駆体の容積は、前駆体容器内の前駆体が占める容積を減少させることによって増加する。これにより、反応ガス供給能力が強化される。しかしながら、同時に前駆体の補充および交換の頻度が増え、それによって生産設備の能力が低下する。反応ガス供給能力を高めるために前駆体容器の容積および数を増加することはできるが、そうした増加は、設備が占めるクリーンルーム面積を増加し（処理能力を低下させ）、そして設備コストを上昇させる。したがって、反応ガス供給能力の不足を解消するための技術的解決法が至急必要とされている。

これに基づいて、本開示の実施形態は、反応ガスが安定して供給されることを保証し、前駆体の利用率を上昇させ、かつ生産効率および製品品質を向上する反応ガス供給システムおよび制御方法を提供する。

本開示の実施形態の一態様によれば、反応ガス供給システムが提供される。このシステムは、複数の反応チャンバに反応ガスを供給するよう構成されている。このシステムは、複数の前駆体容器と複数の供給調整デバイスとを含む。前駆体容器は、これら反応チャンバの少なくとも１つに接続される。複数の前駆体容器は、任意の組み合わせの少なくとも一対の前駆体容器を含む。複数の供給調整デバイスの１つは、各対の前駆体容器の間に配置される。供給調整デバイスは、対応する一対の前駆体容器を接続するよう構成されている。

任意選択的に、供給調整デバイスは、パイプラインユニットおよびパイプライン制御ユニットを含む。パイプラインユニットの数とパイプライン制御ユニットの数とは同じである。パイプライン制御ユニットは、対応するパイプラインユニットのオン／オフを制御するよう構成されている。パイプラインユニットは、反応ガスを移送するために対応する一対の前駆体容器の間に接続される。

任意選択的に、パイプラインユニットは第１のパイプラインを含む。第１のパイプラインの２つの端部は、それぞれ対応する一対の前駆体容器に接続される。パイプライン制御ユニットは、第１のバルブデバイスを含む。第１のバルブデバイスは、第１のパイプラインのオン／オフを制御するために、対応する第１のパイプラインに配置される。

任意選択的に、第１のバルブデバイスは真空バルブを含む。

任意選択的に、パイプラインユニットは、第２のパイプラインおよび第３のパイプラインを含む。第２のパイプラインの２つの端部および第３のパイプラインの２つの端部は、対応する一対の前駆体容器に接続される。パイプライン制御ユニットは、第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスを含む。第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスは、それぞれ第２のパイプラインおよび第３のパイプラインに配置され、かつ第２のパイプラインおよび第３のパイプラインのオン／オフを制御しかつ第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスが配置されるパイプラインを一方向通路にするよう構成される。第２のバルブデバイスによって制御される第２のパイプラインのオン方向は、第３のバルブデバイスによって制御される第３のパイプラインのオン方向とは反対である。

任意選択的に、第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスの両方は、真空バルブおよび一方向バルブを含む。

任意選択的に、前駆体容器は、非ガス状前駆体を貯蔵するための容器と、容器および反応チャンバの少なくとも１つに接続されるガス移送パイプラインと、を含む。ガス移送パイプラインは、揮発を経て容器内に貯蔵された非ガス状前駆体によって生成された反応ガスを、反応チャンバの少なくとも１つに移送するよう構成されている。

任意選択的に、パイプラインユニットは、対応する一対の前駆体容器のガス移送パイプラインの間に接続されており、かつ対応する一対の前駆体容器のガス移送パイプラインの間で反応ガスを移送するよう構成される。

任意選択的に、前駆体容器は、流量制御デバイスをさらに含む。流量制御デバイスは、ガス移送パイプラインに配置され、かつ反応チャンバに移送される反応ガスの流量を制御するよう構成されている。

任意選択的に、ガス移送パイプラインのガス移送方向において、パイプラインユニットとガス移送パイプラインとの接続点は、流量制御デバイスの上流に配置される。

任意選択的に、前駆体容器の数および反応チャンバの数は同じである。前駆体容器および反応チャンバは１対１で対応するよう配置される。前駆体容器の各々は、一対の前駆体容器を形成するように、残りの前駆体容器のうちの１つの前駆体容器とグループ化される。供給調整デバイスは、各対の前駆体容器の間に配置される。

別の技術的解決法として、本開示は、反応ガス供給システムの制御方法をさらに提供する。この方法は、プロセス段階にある反応チャンバに供給される反応ガスの流量が、事前設定された流量閾値よりも低いかどうかを特定するステップを含み、流量閾値よりも低い場合、プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器を、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器に接続するように、供給調整デバイスを制御する。

本開示は、以下の有益な効果を含む。

本開示によって提供される反応ガス供給システムおよびその制御方法の技術的解決法では、任意にグループ化された少なくとも一対の前駆体容器の間に接続された供給調節デバイスの助けを借りて一対の前駆体容器が接続される。反応ガスは、前駆体容器の間を移送されてもよい。したがって、プロセス段階にある反応チャンバに提供されるガスの流量が不十分である場合、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器の少なくとも１つが、補充が予定された前駆体容器に反応ガスを移送するために使用されてもよい。したがって、接続済の反応チャンバへ前駆体容器によって提供される反応ガスの流量が十分であることが保証され得る。反応ガスが安定して供給されることが保証され得る。前駆体の利用率が上昇され得る。生産効率および製品品質が上昇され得る。

本開示の実施形態の付加的な態様および利点について以下で部分的に説明する。付加的な態様および利点は、以下の説明から明らかになるか、または本開示の実践を通じて理解されるであろう。

本開示の実施形態または従来技術における技術的解決法をより明確にするために、従来技術の実施形態または開示によって必要とされる添付の図面について簡単に示す。明白なことに、開示された図面は、本開示のいくつかの実施形態にすぎない。当業者であれば、創造的な作業を伴わずに、すべての他の図面をこれらの添付の図面に基づいて得ることができる。

本開示の第１の実施形態に基づく反応ガス供給システムの原理を示す概略ブロック図である。 本開示の第２の実施形態に基づく反応ガス供給システムの原理を示す概略ブロック図である。 本開示の第３の実施形態に基づく反応ガス供給システムの原理を示す概略ブロック図である。 本開示の第１の実施形態に基づく反応ガス供給システムの概略構造図である。 本開示の第１の実施形態に基づく別の反応ガス供給システムの概略構造図である。 本開示の第４の実施形態に基づく反応ガス供給システムの制御方法の概略フローチャートを示す図である。

本開示について、添付の図面を参照してより完全に説明する。本開示の例示的な実施形態が説明される。本開示の実施形態の技術的解決法は、添付の図面に関連して明確かつ全体的に説明される。明白なことに、開示される実施形態は、本開示のいくつかの実施形態にすぎず、すべての実施形態ではない。本開示の実施形態に基づいて、創造的な取り組みを伴わずに当業者によって得られる他のすべての実施形態は本開示の範囲内にある。本開示の技術的解決法は、図面および実施形態を参照してさまざまな態様で説明される。

実施形態の説明を容易にするために、以下で言及される用語「左」、「右」、「上」、および「下」は、添付の図面の左、右、上、および下の方向と一致する。以下の「第１」、「第２」などは差異を説明するためにのみ使用されており、別の特別な意味を含まない。

図１に示されるように、本開示の第１の実施形態は、反応ガス供給システムを提供する。反応ガス供給システムは、反応ガスを２つの反応チャンバ（１１、１３）に供給するよう構成されてもよい。当該システムは、２つの前駆体容器（１２、１４）と供給調整デバイス１７とを含む。２つの前駆体容器（１２、１４）は、それぞれ２つの反応チャンバ（１１、１３）に接続されてもよい。２つの前駆体容器（１２、１４）は、２つの反応チャンバ（１１、１３）に反応ガスを提供するよう構成されてもよい。２つの反応チャンバ（１１、１３）および２つの前駆体容器（１２、１４）は、複数の構造を含んでもよい。反応ガスは、複数の既存のガスを含んでもよい。

供給調整デバイス１７は、複数の構造を含んでもよい。供給調整デバイス１７は、２つの前駆体容器（１２、１４）の間に接続されてもよく、かつ２つの前駆体容器を接続するよう構成されてもよい。このようにして、２つの前駆体容器（１２、１４）の間でのガスの移送が実現されてもよい。前駆体容器の１つは、反応ガスの補充を実現するために、供給調整デバイス１７を介して他の前駆体容器に反応ガスを供給してもよい。

プロセス中、反応チャンバ１１がプロセス段階にある場合、反応チャンバ１３はアイドル段階または非プロセス段階にある一方で、前駆体容器１２は反応ガスを反応チャンバ１１に供給し、前駆体容器１４は、供給調整デバイス１７を介して反応ガスを前駆体容器１２に移送してもよい。これにより、反応ガス供給能力は改善され得る。同様に、反応チャンバ１３がプロセス段階にある場合、反応チャンバ１１はアイドル段階または非プロセス段階にある一方で、前駆体容器１４は反応ガスを反応チャンバ１３に供給し、前駆体容器１２は、供給調整デバイス１７を介して反応ガスを前駆体容器１４に移送してもよい。

本開示の実施形態の反応ガス供給システムにおいて、プロセス段階にある反応チャンバに供給されるガスの流量が不十分である場合、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器は、接続済の反応チャンバへ前駆体容器によって供給される反応ガスの流量が十分であることを保証するように、補充が予定された前駆体容器へ反応ガスを供給するために使用されてもよい。それによって、反応ガスが安定して供給されることが保証され得る。前駆体の利用率が上昇され得る。生産効率および製品品質が上昇され得る。

図２に示されるように、本開示の第２の実施形態によって提供される反応ガス供給システムにおいて、上記第１の実施形態と比較すると、２つの実施形態の違いは、反応ガス供給システムが３つの前駆体容器（１２、１４、１６）および供給調整デバイス１７を含むことである。３つの前駆体容器（１２、１４、１６）は、３つの反応チャンバ（１１、１３、１５）に１対１で対応するよう接続される。３つの前駆体容器（１２、１４、１６）では、前駆体容器のうち２つの前駆体容器の各々は、３対の前駆体容器となるようにグループ化されてもよい。供給調整デバイス１７は、各対の前駆体容器の間に配置される。具体的には、供給調整デバイス１７は、２つの前駆体容器（１２、１４）の間、２つの前駆体容器（１２、１６）の間、および２つの前駆体容器（１４、１６）の間に配置される。そのため、供給調整デバイス１７を介して、２つの前駆体容器（１２、１４）は互いに連通しており、２つの前駆体容器（１２、１６）は互いに連通しており、かつ２つの前駆体容器（１４、１６）は互いに連通している。

したがって、３つの反応チャンバ（１１、１３、１５）のいずれか１つがプロセス段階にあるときに、残りの２つの反応チャンバの少なくとも１つがアイドル段階または非プロセス段階にある場合、反応容器に接続された前駆体容器は、対応する供給調整デバイス１７を介して、プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器に付加的な反応ガスを提供し得る。これにより、接続済みの反応チャンバに前駆体容器によって提供される反応ガスの流量が十分であることが保証され得る。それによって、反応ガスが安定して供給されることが保証され得る。前駆体の利用率が上昇され得る。生産効率および製品品質が上昇され得る。

実際の運用では、特定の必要性に応じて、前駆体容器のうち少なくとも一対の前駆体容器は任意にグループ化されてもよく、かつ供給調整デバイス１７は、各対の前駆体容器の間に配置されてもよい。

いくつかの実施形態では、前駆体容器および反応チャンバの数は同じであってもよいことに留意されたい。前駆体容器および反応チャンバは１対１で対応するよう配置される。なお、本開示はこれに限定されるものではない。実際の運用では、同じ前駆体容器が、１つの反応チャンバまたは複数の反応チャンバに接続されてもよい。さらにまた、異なる前駆体容器が、同じ反応チャンバまたは異なる反応チャンバに接続されてもよい。

図３に示されるように、本開示の第３の実施形態は、反応ガス供給システムを提供する。反応ガス供給システムは、上記第２の実施形態に基づいており、供給調整デバイス１７の特定の実施形態を提供する。

具体的には、３つの調節デバイス１７が含まれる。３つの調整デバイス１７は、それぞれ、供給調整デバイス１７ａ、供給調整デバイス１７ｂ、および供給調整デバイス１７ｃを含む。供給調整デバイス１７ａは、パイプラインユニット１７１およびパイプライン制御ユニット１７４を含む。パイプラインユニット１７１は、２つの前駆体容器（１２、１４）の間に接続される。パイプラインユニット１７１は、２つの前駆体容器（１２、１４）の間でガスを移送するよう構成されてもよい。パイプライン制御ユニット１７４は、パイプラインユニット１７１のオン／オフを制御するよう構成されてもよい。供給調整装置１７ｂは、パイプラインユニット１７２およびパイプライン制御ユニット１７５を含む。パイプラインユニット１７２は、２つの前駆体容器（１２、１６）の間に接続される。パイプラインユニット１７２は、２つの前駆体容器（１２、１６）の間でガスを移送するよう構成されてもよい。パイプライン制御ユニット１７５は、パイプラインユニット１７２のオン／オフを制御するよう構成されてもよい。供給調整装置１７ｃは、パイプラインユニット１７３およびパイプライン制御ユニット１７６を含む。パイプラインユニット１７３は、２つの前駆体容器（１４、１６）の間に接続される。パイプラインユニット１７３は、２つの前駆体容器（１４、１６）の間でガスを移送するよう構成されてもよい。パイプライン制御ユニット１７６は、パイプラインユニット１７３のオン／オフを制御するよう構成されてもよい。

当然のことながら、実際の運用では、多数のパイプラインユニットおよび前駆体容器への接続部はまた、複数の他の構成を含んでもよい。さらに、パイプライン制御デバイスの数およびパイプラインデバイスの数は同じである。パイプライン制御ユニットとパイプラインユニットとは１対１で対応するよう配置される。

反応ガス供給システムの構造について、上記第１の実施形態の２つの反応チャンバに反応ガスを供給するための供給システムを一例として用いて以下で詳細に説明する。

具体的には、図４に示されるように、当該システムは、２つの前駆体容器（３０８、３１２）および供給調整デバイスを含む。２つの前駆体容器（３０８、３１２）は、それぞれ２つの反応チャンバ（３０１、３１７）に接続される。２つの前駆体容器（３０８、３１２）は、反応ガスを２つの反応チャンバ（３０１、３１７）に提供するよう構成されてもよい。さらに、前駆体容器３０８は、非ガス状前駆体を貯蔵するための容器と、容器および反応チャンバ３０１に接続されたガス移送パイプラインとを含む。容器内の非ガス状前駆体は、揮発を経て反応ガスを生成し得る。反応ガスは、ガス移送パイプラインを介して反応チャンバ３０１に移送されてもよい。

いくつかの実施形態では、反応チャンバ３０１に接続されたガス移送パイプラインは、３つのパイプライン（３０２、３０５、３０９）を含む。パイプライン３０５のガス入口端部は、前駆体容器３０８に接続されており、かつパイプライン３０５のガス出口端部は、パイプライン３０２のガス入口端部およびパイプライン３０９のガス入口端部に接続される。パイプライン３０２のガス出口端部は反応チャンバ３０１に接続される。パイプライン３０９のガス出口端部は、真空ポンプ３０３に接続される。さらにまた、２つの真空バルブ（３０４、３０６）が、それぞれパイプライン３０２およびパイプライン３０９に配置される。２つの真空バルブ（３０４、３０６）は、パイプラインのオン／オフを制御するよう構成されてもよい。

反応チャンバ３１７に接続されたガス移送パイプラインは、３つのガス移送パイプライン（３１０、３１６、３１４）を含む。パイプライン３１０のガス入口端部は、前駆体容器３１２に接続される。パイプライン３１０のガス出口端部は、パイプライン３１６のガス入口端部およびパイプライン３１４のガス入口端部に接続される。パイプライン３１６のガス出口端部は、反応チャンバ３１７に接続される。パイプライン３１４のガス出口端部は、真空ポンプ３１８に接続される。さらにまた、２つの真空バルブ（３１５、３１３）が、それぞれパイプライン３１６およびパイプライン３１４に配置される。２つの真空バルブ（３１５、３１３）は、パイプラインのオン／オフを制御するよう構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、前駆体容器３０８について、流量制御デバイス３０７は、パイプライン３０５内にさらに配置される。流量制御デバイスは、反応チャンバ３０１に移送される反応ガスの流量を制御するよう構成されてもよい。前駆体容器３１２に関して、流量制御デバイス３１１はパイプライン３１０内にさらに配置される。流量制御デバイスは、反応チャンバ３１７に移送される反応ガスの流量を制御するよう構成されてもよい。流量制御デバイスには、流量計などを含んでもよい。

前駆体容器３０８を一例として用いて、前駆体容器のガス移送様式について詳細に説明する。具体的には、前駆体容器３０８は、反応チャンバ３０１の近くに配置される。前駆体容器３０８内の非ガス状前駆体は加熱されてもよい。非ガス状前駆体は、ガス状反応物を生成するように揮発されてもよい。ガス状反応物は、前駆体容器３０８の非ガス状前駆体の上に貯蔵される。プロセスステップが開始する前に、真空バルブ３０４はオフ（機能停止状態）にされもよく、かつ真空バルブ３０６はオン（作動状態）にされてもよい。したがって、反応ガスは、順にパイプライン３０５およびパイプライン３０９を通って真空ポンプ３０３に入ってもよい。このとき、反応ガスが反応チャンバ３０１に入らなくてもよい。プロセスが開始する場合、真空バルブ３０４はオンにされ、真空バルブ３０６はオフにされる。そのため、反応ガスは、順にパイプライン３０５およびパイプライン３０２を通って反応チャンバ３０１に入ってもよい。それと同時に、反応チャンバ３０１へ移送される反応ガスの流量は、流量制御デバイス３０７によって制御されてもよい。前駆体容器３１２のガス供給様式は上記様式と同じであってもよく、ここでは繰り返さない。

いくつかの実施形態では、供給調整デバイスのパイプラインユニットは、第１のパイプライン３２０を含む。第１のパイプライン３２０は、２つの前駆体容器（３０８、３１２）の間に接続される。具体的には、第１のパイプライン３２０の２つの端部は、２つの前駆体容器（３０８、３１２）にそれぞれ対応する２つのパイプライン（３０５、３１０）に接続される。パイプライン制御ユニットは、第１のバルブデバイス３１９を含む。第１のバルブデバイス３１９は、第１のパイプライン３２０に配置される。第１のバルブデバイス３１９は、第１のパイプライン３２０のオン／オフを制御するよう構成されてもよい。第１のバルブデバイス３１９は、真空バルブなどを含む。

いくつかの実施形態では、ガス移送パイプラインのガス移送方向において、第１のパイプライン３２０および２つのパイプライン（３０５、３１０）の接続点は、２つの流量制御デバイス（３０７、３１１）の上流位置に配置されてもよい。このように、流量制御デバイス（３０７、３１１）は、第１のパイプライン３２０によって出力される反応ガスと前駆体容器によって出力される反応ガスとの混合ガスの流量、すなわち反応チャンバに流入するガスの流量を調整し得る。

反応チャンバ３０１がプロセス段階にある場合、真空バルブ３０４はオンにされてもよく、かつ真空バルブ３０６はオフにされてもよい。前駆体容器３０８のガス状前駆体は、順にパイプライン３０５およびパイプライン３０２を通って反応チャンバ３０１に入ってもよい。反応チャンバ３１７がアイドル段階または非プロセス段階にある場合、真空バルブ３１３および真空バルブ３１５はオフにされてもよい。プロセスが進行するときに、前駆体容器３０８のガス状前駆体の供給が不十分である状況が発生した場合、第１のバルブデバイス３１９はスイッチを入れて作動されてもよい。前駆体容器３１２内のガス状前駆体は、順に第１のパイプライン３２０、パイプライン３０５、およびパイプライン３０２を通って反応チャンバ３０１に供給され得る。このプロセスの間、流量制御デバイス３０７は、反応ガスの流量を確実に安定させるために、反応ガスの流量を制御する。

反応チャンバ３１７がプロセス段階にあるとき、真空バルブ３１５はオンにされてもよく、かつ真空バルブ３１３はオフにされてもよい。前駆体容器３１２のガス状前駆体は、順にパイプライン３１０およびパイプライン３１６を通って反応チャンバ３１７に入ってもよい。反応チャンバ３０１がアイドル段階または非プロセス段階にある場合、真空バルブ３０４および真空バルブ３０６はオフにされてもよい。プロセスが進行するとき、前駆体容器３１２内のガス状前駆体の供給が不十分である状況が発生した場合、第１のバルブデバイス３１９はスイッチを入れて作動されてもよい。前駆体容器３０８内のガス状前駆体は、順に第１のパイプライン３２０、パイプライン３１０、およびパイプライン３１６を通って反応チャンバ３１７に供給され得る。当該プロセス中、流量制御デバイス３１１は、反応ガスの流量を確実に安定させるために、反応ガスの流量を制御してもよい。

いくつかの実施形態では、供給調整デバイスのパイプラインユニットは、第１のパイプライン３２０を含むことに留意されたい。なお、本開示はこれに限定されない。実際の運用では、パイプラインユニットおよびパイプライン制御ユニットは、他の構造を含んでもよい。

例えば図５に示されるように、供給調整デバイスのパイプラインユニットは、第２のパイプライン５２３および第３のパイプライン５２４を含む。第２のパイプライン５２３の２つの端部および第３のパイプライン５２４の２つの端部は両方とも、２つの前駆体容器（５０８、５１２）のガス移送パイプラインの間に接続される。具体的には、第２のパイプライン５２３の２つの端部および第３のパイプライン５２４の２つの端部は両方とも、それぞれ２つの前駆体容器（５０８、５１２）に対応する２つのパイプライン（５０５、５１０）に接続される。

パイプライン制御ユニットは、それぞれ第２のパイプライン５２３および第３のパイプライン５２４に配置された第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスを含む。第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスは、それぞれ第２のパイプライン５２３および第３のパイプライン５２４のオン／オフを制御するよう構成されてもよく、かつ第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスが配置されるパイプラインを一方向通路にしてもよい。第２のバルブデバイスによって制御される第２のパイプライン５２３のオン方向は、第３のバルブデバイスによって制御される第３のパイプライン５２４のオン方向とは反対であってもよい。これにより、第２のパイプライン５２３または第３のパイプライン５２４においてガスの逆流が発生する状況が回避され得る。

いくつかの実施形態では、第２のパイプライン５２３に配置された第２のバルブは、真空バルブ５１９および一方向バルブ５２０を含む。第３のパイプライン５２４に配置された第３のバルブは、真空バルブ５２１および一方向バルブ５２２を含む。

反応チャンバ５０１がプロセス段階にある場合、真空バルブ５０４はオンにされてもよく、かつ真空バルブ５０６はオフにされてもよい。前駆体容器３０８のガス状前駆体は、順にパイプライン５０５およびパイプライン５０２を通って反応チャンバ５０１に入ってもよい。反応チャンバ５１７がアイドル段階または非プロセス段階にある場合、真空バルブ５１３および真空バルブ５１５はオフにされてもよい。プロセスが進行するとき、前駆体容器５０８内のガス状前駆体の供給が不十分である状況が発生した場合、第２のバルブデバイスに配置された真空バルブ５１９はスイッチを入れて作動されてもよい。前駆体容器５１２のガス圧は、前駆体容器５０８のガス圧よりも高くなり得、それによって一方向バルブ５２０はオンにされる。前駆体容器５１２のガス状前駆体は、順に第２のパイプライン５２３、パイプライン５０５、およびパイプライン５０２を通って反応チャンバ５０１に供給され得る。このプロセス中、流量制御デバイス５０７は、反応ガスの流量を確実に安定させるために、反応ガスの流量を制御してもよい。

反応チャンバ５１７がプロセス段階にある場合、真空バルブ５１５はオンにされてもよく、かつ真空バルブ５１３はオフにされてもよい。前駆体容器５１２のガス状前駆体は、順にパイプライン５１０およびパイプライン５１６を通って反応チャンバ５１７に入ってもよい。反応チャンバ５０１がアイドル段階または非プロセス段階にある場合、真空バルブ５０４および真空バルブ５０６はオフにされてもよい。プロセスが進行するとき、前駆体容器５１２内のガス状前駆体の供給が不十分である状況が発生する場合、第３のバルブデバイスに配置された真空バルブ５２１はスイッチを入れて作動されてもよい。前駆体容器５０８のガス圧は、前駆体容器５１２のガス圧より高くなり得る。一方向バルブ５２２はスイッチを入れて作動され得る。前駆体容器５０８のガス状前駆体は、順に第２のパイプライン５２４、パイプライン５１０、およびパイプライン５１６を通って反応チャンバ５１７に供給され得る。このプロセス中、流量制御デバイス５１１は、反応ガスの流量を確実に安定させるために、反応ガスの流量を制御してもよい。

要約すると、本開示の実施形態は、反応ガス供給システムを提供する。任意の組み合わせで複数の前駆体容器のうち少なくとも一対の前駆体容器の間に接続される供給調整デバイスの助けを借りて一対の前駆体容器が接続され得る。前駆体容器の間でのガスの移送が実現され得る。このように、プロセス段階にある反応チャンバに供給されるガスの流量が不十分であるという状況が発生した場合、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続された少なくとも１つの前駆体容器は、プロセス段階にある反応チャンバに反応ガスを供給するために使用されてもよい。接続済の反応チャンバへ前駆体容器によって提供される反応ガスの流量が十分であることが保証され得る。反応ガスが安定して供給されることが保証され得る。前駆体の利用率が上昇され得る。生産効率および製品品質が上昇され得る。

別の技術的解決法として図６に示されるように、本開示の第４の実施形態は反応ガス供給システムの制御方法を提供する。

当該方法は、
ステップ６０１において、プロセス段階にある反応チャンバに供給される反応ガスの流量が事前設定された流量閾値よりも低いかどうかを特定し、はいの場合はステップ６０２に進み、いいえの場合はステップ６０１に戻るステップと、
ステップ６０２において、プロセス段階にある反応チャンバの前駆体容器を、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバの前駆体容器に接続するよう、供給調整デバイスを制御するステップと、
を含む。

本開示の実施形態は、反応ガス供給システムの制御方法を提供する。プロセス段階にある反応チャンバに提供されるガスの流量が不十分である状況が発生した場合、アイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続された前駆体容器の少なくとも１つは、補充が予定された前駆体容器に反応ガスを移送するために使用され得る。接続済の反応チャンバへ前駆体容器によって提供される反応ガスの流量が十分であることが保証され得る。反応ガスの供給が安定することが保証され得る。前駆体の利用率が上昇され得る。生産効率および製品品質が上昇され得る。

本開示で開示される技術的解決法において特に明記しない限り、本開示が数値範囲を開示する場合、開示される数値範囲は、好ましい数値範囲であり得る。当業者は好ましい数値範囲が明らかな技術的効果を有する数値または多くの実行可能な数値の中で代表的な数値のみを含み得ることを理解されたい。数値の数が多いため、これら数値は徹底してリスト化されていないことがある。そのため本開示は、本開示の技術的解決法を例示するためにいくつかの数値のみを開示する。さらにまた、上で挙げられていない数値は本開示の範囲を限定すべきではない。

同時に、上述の本開示が互いに固定状態で接続される部品または構造部品を開示するかまたは含む場合、特に明記しない限り、固定接続は、取り外し可能な固定接続（例えばボルトまたはネジを用いた接続）として理解されてもよく、あるいは、取り外し不可能な固定接続（リベット留め、溶接など）として理解されてもよい。当然のことながら、相互固定接続は、（例えば一体部品を形成するために鋳造プロセスを使用する）一体構造によって置き換えられてもよい（一体形成プロセスを使用することが明らかに不可能な場合を除く）。

加えて、特に明記しない限り、位置関係または形状を示すために本開示で開示される技術的解決法のいずれかにおいて使用される用語の意味は、当該意味と同じ様子または形状や同様のまたは近しい様子または形状を含む。本開示によって提供される任意の構成要素は、複数の個別の構成要素によって組み立てられてもよく、または一体形成プロセスで製造された単一構成要素であってもよい。

上記実施形態は、本開示の技術的解決法を例示するためにのみ使用され、それを限定するものではない。本開示は好ましい実施形態を参照して詳細に開示されてきたが、当業者は、変更および同等の置き換えが本開示の特定の実施形態において依然として実行され得ることを理解されたい。本開示の技術的解決法の趣旨から逸脱することのない変更および同等の置き換えは、本開示の技術的解決法の範囲内にある。

本開示の説明は、例示および説明のために与えられており、包括的ではなく、または本開示を開示された形式に限定するものではない。多くの変更および修正は当業者には明らかである。本開示の原理および実際の運用をよりよく例示するために複数の実施形態が選択されて説明されている。さらにまた、当業者は、特定の目的に適したさまざまな変更を伴うさまざまな実施形態を設計するよう本開示を理解し得るだろう。

１１、１３、１５ 反応チャンバ
１２、１４、１６ 前駆体容器
１７ 供給調整デバイス
１７１、１７２、１７３ パイプラインユニット
１７４、１７５、１７６ パイプライン制御ユニット
３０１ 反応チャンバ
３０２ パイプライン
３０３ 真空ポンプ
３０４ 真空バルブ
３０５ パイプライン
３０６ 真空バルブ
３０７ 流量制御デバイス
３０８ 前駆体容器
３０９、３１０ パイプライン
３１１ 流量制御デバイス
３１２ 前駆体容器
３１３、３１５ 真空バルブ
３１４、３１６ パイプライン
３１７ 反応チャンバ
３１８ 真空ポンプ
３１９ 第１のバルブデバイス
３２０ 第１のパイプライン
５０１ 反応チャンバ
５０２、５０５ パイプライン
５０４、５０６ 真空バルブ
５０７、５１１ 流量制御デバイス
５０８、５１２ 前駆体容器
５１０、５１６ パイプライン
５１３、５１５、５１９、５２１ 真空バルブ
５１７ 反応チャンバ
５２０、５２２ 一方向バルブ
５２３ 第２のパイプライン
５２４ 第３のパイプライン

Claims (12)

1. 複数の反応チャンバに反応ガスを供給するよう構成された反応ガス供給システムであって、
   複数の前駆体容器と、
   複数の供給調整デバイスと、
   を備えており、
   複数の前記前駆体容器は、複数の前記反応チャンバのうちの少なくとも１つに接続され、
   複数の前記前駆体容器は、任意にグループ化された少なくとも一対の前駆体容器を含み、
   複数の前記供給調整デバイスの１つは、各対の前記前駆体容器の間に配置されており、
   複数の前記供給調整デバイスの１つは、対応する一対の前記前駆体容器を接続するよう構成されていることを特徴とする反応ガス供給システム。
2. 複数の前記供給調整デバイスの１つは、パイプラインユニットおよびパイプライン制御ユニットを含み、前記パイプラインユニットの数および前記パイプライン制御ユニットの数は同じであり、パイプライン制御ユニットは、対応するパイプラインユニットのオン／オフを制御するよう構成され、かつパイプラインユニットは、反応ガスを移送するために対応する一対の前記前駆体容器の間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス供給システム。
3. 前記パイプラインユニットは、第１のパイプラインを含み、前記第１のパイプラインの２つの端部は、それぞれ、対応する一対の前記前駆体容器に接続され、
   前記パイプライン制御ユニットは、第１のバルブデバイスを含み、前記第１のバルブデバイスは、前記第１のパイプラインのオン／オフを制御するために、対応する前記第１のパイプラインに配置されることを特徴とする請求項２に記載の反応ガス供給システム。
4. 前記第１のバルブデバイスは、真空バルブを含むことを特徴とする請求項３に記載の反応ガス供給システム。
5. 前記パイプラインユニットは、第２のパイプラインおよび第３のパイプラインを含み、前記第２のパイプラインの２つの端部および前記第３のパイプラインの２つの端部は、対応する一対の前記前駆体容器に接続されており、
   前記パイプライン制御ユニットは、第２のバルブデバイスおよび第３のバルブデバイスを含み、前記第２のバルブデバイスおよび前記第３のバルブデバイスは、それぞれ前記第２のパイプラインおよび前記第３のパイプラインに配置され、前記第２のパイプラインおよび前記第３のパイプラインのオン／オフを制御するよう構成され、かつ前記第２のバルブデバイスおよび前記第３のバルブデバイスが配置されるパイプラインを一方向通路とし、かつ、
   前記第２のバルブデバイスによって制御される第２のパイプラインのオン方向は、前記第３のバルブデバイスによって制御される前記第３のパイプラインのオン方向とは反対であることを特徴とする請求項２に記載の反応ガス供給システム。
6. 前記第２のバルブデバイスおよび前記第３のバルブデバイスの各々は、両方とも、真空バルブおよび一方向バルブを含むことを特徴とする請求項５に記載の反応ガス供給システム。
7. 前記前駆体容器は、非ガス状前駆体を貯蔵するための容器と、前記容器と複数の前記反応チャンバのうちの少なくとも１つとを接続するガス移送パイプラインとを含み、
   前記ガス移送パイプラインは、揮発を経て前記容器に貯蔵された非ガス状前駆体によって生成された反応ガスを、複数の前記反応チャンバの少なくとも１つに移送するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の反応ガス供給システム。
8. 前記パイプラインユニットは、対応する一対の前記前駆体容器の前記ガス移送パイプラインの間に接続されており、かつ対応する一対の前記前駆体容器の前記ガス移送パイプラインの間で反応ガスを移送するよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の反応ガス供給システム。
9. 前記前駆体容器は、流量制御デバイスをさらに含み、前記流量制御デバイスは、前記ガス移送パイプラインに配置され、かつ前記反応チャンバに移送される反応ガスの流量を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載の反応ガス供給システム。
10. 前記ガス移送パイプラインのガス移送方向において、前記パイプラインユニットと前記ガス移送パイプラインとの接続点は前記流量制御デバイスの上流に配置されることを特徴とする請求項９に記載の反応ガス供給システム。
11. 前記前駆体容器の数および前記反応チャンバの数は同じであり、
    前記前駆体容器および前記反応チャンバは１対１で対応するよう配置されており、
    前記前駆体容器の各々は、一対の前駆体容器を形成するように、他の残りの前駆体容器のうち１つの前駆体容器とグループ化され、かつ、
    前記供給調整デバイスは、各対の前記前駆体容器の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス供給システム。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の反応ガス供給システムの制御方法であって、
    プロセス段階にある反応チャンバに供給される反応ガスの流量が事前設定された流量閾値よりも低いかどうかを特定するステップと、
    プロセス段階にある反応チャンバに供給される反応ガスの流量が事前設定された流量閾値よりも低い場合、前記プロセス段階にある前記反応チャンバに接続された前駆体容器をアイドル段階または非プロセス段階にある反応チャンバに接続するよう、供給調整デバイスを制御するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

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