JP2023043172A - 液体を制御するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を制御するための方法および装置を提供する。【解決手段】液体を制御する能力を有する装置は、液体を収容するための源容器と、源容器内に液体を流すための入口チューブとを提供してもよい。入口チューブは、源容器内まで延在してもよく、流れる液体を源容器の側壁に向けるように配置されてもよい。【選択図】図１

Description

本開示は概して、源容器内の液体を制御するための方法および装置に関する。より具体的には、本開示は、半導体デバイスの製造中に使用される液体化学物質の流れを制御するためのシステムに関する。

半導体デバイスの製造中に使用される源容器は、再充填する必要があり得る。従来のシステムは、源容器内に液体を流して所望のレベルまで源容器を再充填するための、入口チューブを提供する。典型的には源容器内に配置されるセンサは、源容器の内側の液体のレベルを検出するために使用され、および液体が所望のレベルに到達するときを判定するために使用される。しかしながら、再充填プロセス中、入ってくる液体がセンサに直接噴霧されることがあり、これが、誤ったセンサ読み取りの原因となる。さらに、入ってくる液体は、それが源容器内へ流れるときに飛散することがあり、このことも、誤ったセンサ読み取りの原因となり得る。

液体を制御する能力を有する装置は、液体を収容するための源容器と、源容器内に液体を流すための入口チューブとを提供してもよい。入口チューブは、源容器内まで延在してもよく、流れる液体を源容器の側壁に向けるように配置されてもよい。

本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、本発明を例示することを意図しており本発明を限定することは意図していない、特定の実施形態の図面を参照して以下で説明される。

図１は、本技術の例示的な実施形態によるシステムを代表的に示す。 図２は、本技術の例示的な実施形態による、液体を制御するための装置の側面図である。 図３は、本技術の例示的な実施形態による、液体を制御するための装置の一部の斜視図である。 図４は、本技術の例示的な実施形態による入口チューブの側面図である。 図５は、本技術の代替的な実施形態による入口チューブの側面図である。

当然のことながら、図内の要素は、簡潔かつ明瞭にするために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、図内の要素のうちのいくつかの相対的なサイズは、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために、他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

同様の参照番号が本開示の類似の構造的特徴または態様を特定する、図面をここで参照する。説明および例示の目的で、かつ限定するためではなく、本開示による半導体処理システムの実施例の部分図が図１に示され、参照文字１００によって全体的に示される。本開示による半導体処理システムの他の実施例、またはその態様が、説明されるように図２～図５において提供される。本開示のシステムおよび方法は、半導体処理において使用される源容器を充填することなどの、容器を充填することのために使用され得るが、本開示は、半導体処理において使用される源容器を充填することにも、一般に容器を充填することにも限定されない。

以下に提供される例示的な実施形態の説明は、単に例示的なものであり、かつ例示の目的のみのために意図されており、以下の説明は、本開示の範囲または特許請求の範囲を限定することを意図していない。さらに、述べられた特徴を有する複数の実施形態の記載は、追加の特徴を有する他の実施形態を除外することも、述べられた特徴の異なる組み合わせを組み込む他の実施形態を除外することも意図していない。

本開示は概して、液体を制御する能力を有する、システムおよび装置に関する。さらに、本技術のいくつかの態様は概して、液体を収容するための装置に関連する。

図１を参照すると、システム１００は、半導体デバイスの製造のためのプロセスにおいて使用される化学物質液体などの液体を貯蔵するための外部バルク容器１０５を備えてもよい。外部バルク容器１０５は、反応チャンバ１２０への液体の流れを制御するための装置１１５を収容するツール１１０に、流体的に接続されてもよい。例えば、外部バルク容器１０５は、第一のパイプシステム１２５で装置１１５に接続されてもよく、装置１１５は、第二のパイプシステム１３０で反応チャンバ１２０に接続されてもよい。

第一のパイプシステム１２５は、外部バルク容器１０５から装置１１５へ液体化学物質１３５を流すように構成されてもよく、所望の流量を維持するのに適した任意の数のパイプ、ポンプ、および／またはバルブを備えてもよい。

第二のパイプシステム１３０は、装置１１５から反応チャンバ１２０へガスまたは蒸気を流すように構成されてもよく、所望の流量を維持するのに適した任意の数のパイプ、ポンプ、および／またはバルブを備えてもよい。反応チャンバ１２０内へ流されるガスまたは蒸気は、反応チャンバ１２０内に配置されたウエハ上に半導体膜を堆積させるために使用されてもよい。

例示的な実施形態において、かつ図２を参照すると、装置１１５は、源容器２００、蓋２１５、入口チューブ２０５、およびセンサ２１０を備えてもよい。

源容器２００は、液体１３５を保持するかまたは他の方法で収容するように、構成されてもよい。例えば、源容器２００は、水平に配置された底部パネル２０２を備えてもよい。源容器２００は、側壁２０４をさらに備えてもよく、ここで当該側壁２０４は、底部パネル２０２に接続され、または底部パネル２０２と一体化され、底部パネル２０２から垂直姿勢で上向きに延在する。言い換えれば、側壁２０４は、底部パネル２０２に対して垂直であってもよい。源容器２００は、任意の適切な形状およびサイズであってもよい。例えば、源容器２００は、（例えば、図３に示す通りの）一つの連続的な側壁および円形の底部パネルを有する、円柱形状であってもよい。あるいは、源容器２００は、四つ（４個）の側壁と正方形または長方形形状の底部パネルとを有する、立方体または直平行六面体形状であってもよい。

一実施形態では、源容器２００は、単一の連続的な形状であってもよい。あるいは、源容器２００は、二つ以上の要素から形成されてもよい（例えば、底部パネル２０２は、側壁２０４に溶接されてもよい）。源容器２００は、ステンレス鋼３１６Ｌまたは任意の他の適切な材料などの、液体１３５を保持するのに適した任意の材料から形成されてもよい。

側壁２０４は、内部に面する表面２３０および外部に面する表面２２０を備えてもよい。同様に、底部パネル２０２は、内部に面する表面２６５および外部に面する表面２７０を備えてもよい。底部パネル２０２の内部に面する表面２６５、側壁２０４の内部に面する表面、および蓋２１５は、源容器の内部空洞２６０を画定してもよい。内部空洞２６０は、液体１３５を保持するために使用されてもよい。

（頂部パネルとも呼ばれる）蓋２１５は、源容器２００を閉鎖するかまたは他の方法でシールするように、構成されてもよい。例えば、蓋２１５は、側壁２０４の頂部縁に当接してもよく、源容器２００の側壁２０４と共に気密シールを作り出してもよい。例えば、蓋２１５は、源容器２００の側壁２０４に溶接されてもよい。あるいは、蓋２１５は、側壁２０４と一体化されてもよい。

蓋２１５は、源容器２００の内部空洞２６０内に面する第一の平面状の表面２７５と、源容器２００の内部空洞２６０から離れた方へと面する、第一の平面状の表面２７５の反対側にある第二の平面状の表面２８０とを備えてもよい。蓋２１５は、底部パネル２０２と平行に、かつ側壁２０４に対して垂直に配置されてもよい。

様々な実施形態において、かつ図３を参照すると、蓋２１５は、第一の貫通孔３００および第二の貫通孔３０５をさらに備えてもよい。第一の貫通孔３００は、入口チューブ２０５を収容するのに適したサイズにされてもよい。第二の貫通孔３０５は、センサ２１０を収容するのに適したサイズにされてもよい。様々な実施形態において、蓋３１５は、空気が源容器２００の内部空洞２６０に入ることを防止して源容器２００の内側の所望の圧力を維持するために、第一の貫通孔３００および第二の貫通孔３０５内に様々なシールデバイスおよび／または材料をさらに備えてもよい。

様々な実施形態において、蓋２１５は、第二のパイプシステム１３０を収容するかまたは他の方法で第二のパイプシステム１３０に取り付けられるのに適したサイズにされた、第三の貫通孔（図示せず）をさらに備えてもよい。第三の貫通孔は、空気が源容器２００の内部空洞２６０に入ることを防止するために、ならびに／または源容器２００および第二のパイプシステム１３０の内側の所望の圧力を維持するために、様々なシールデバイスおよび／または他の材料で改良されてもよい。

様々な実施形態において、入口チューブ２０５は、外部バルク容器１０５および／または第一のパイプシステム１２５から源容器２００内への、液体１３５の流れ２５５を促進するように構成されてもよい。入口チューブ２０５は、ステンレス鋼３１６Ｌ、ハステロイまたは他の適切な材料などの、液体１３５を流すのに適した任意の材料を備えてもよく、任意の直径サイズを有してもよい。例えば、入口チューブ２０５は、３／８インチの直径Ｄを有してもよい。入口チューブ２０５の直径は、特定の用途、所望の流量などに従って選択されてもよい。様々な実施形態において、入口チューブ２０５は、第一の貫通孔３００を通って、源容器２００の内部空洞２６０内まで延在する。

入口チューブ２０５は、源容器２００の外側に延在する第一の部分２３５と、源容器２００の内部空洞２６０内まで延在する第二の部分２４０とを備えてもよい。例示的な実施形態では、第一の部分２３５は、直線的な形状を有してもよく、ここで当該直線的な形状は、蓋２０５から上向きに延在し、かつここで当該直線的な形状は、第一のパイプシステム１２５に取り付けられてもよい。あるいは、第一の部分２３５は、蓋２０５から上向きにおよび／または離れた方へと延在する、非直線的な形状を有してもよい。

様々な実施形態において、第二の部分２４０は、非直線的な形状を有してもよい。例えば、図４を参照すると、第二の部分２４０は、１．９～４．５センチメートルの範囲の曲率半径Ｒを有する湾曲形状を有してもよい。一実施形態では、入口チューブ２０５は、３／８インチの直径を有してもよく、第二の部分２４０は、２．３８ｃｍの曲げ半径を有してもよい。あるいは、第二の部分２４０は、９０～１５０度の範囲の角度θを有する屈曲形状を有してもよい。入口チューブ２０５の第二の部分２４０は、側壁２０４に向けて、より具体的にはセンサ２１０から離れる方へと、液体２５５の流れを向けるのに適した任意の非直線的な形状を有してもよい。したがって、入口チューブ２０５の開口部２４５は、側壁２０４に向かって面するかまたは他の方法で側壁２０４の方を向いていてもよい。言い換えれば、入口チューブ２０５の開口部２４５は、底部パネル２０２に向かう下向きの方向ではなく、横方向を向いていてもよい。さらに、入口チューブ２０５の第二の部分２４０は、液体が内部空洞２６０の底部に直接流れることを防止するように、配置されてもよい。液体を内部空洞２６０の底部に直接流すことは、その液体が内部空洞２６０の底部に到達するときに、液体がセンサ２１０上へ飛散することをもたらし得るからである。

屈曲の特定の度数θ、または曲率半径Ｒは、液体１３５がまっすぐ下にではなく側壁２０４上に流れることを確実にするように選択されてもよい。例えば、様々な実施形態において、屈曲の特定の度数θ、または曲率半径Ｒは、入口チューブ２０５の寸法（例えば、入口チューブ２０５の長さおよび直径）、源容器２００の寸法、液体１３５の流量、ならびに／または入口チューブ２０５の側壁２０４までの距離ｘなどの、入口チューブ２０５から外への液体１３５の流れに影響を及ぼし得る様々な要素に従って選択されてもよい。例えば、入口チューブ２０５の側壁２０４までの距離ｘが増加するにつれて、屈曲の度数θまたは曲率半径Ｒも増加して、液体１３５がまっすぐ下にではなく側壁２０４上に流れることを確実にしてもよい。

様々な実施形態において、入口チューブ２０５は、蓋２１５から内部空洞内まで距離ｈ（センチメートルで測定される）だけ延在し、ここで距離ｈは、全体の高さＨ（センチメートルで測定され、ここでＨは、源容器２００の側壁２０４の高さである）に従って選択される。例えば、距離ｈは、全体の高さＨに対する割合に基づいて選択され得、ここで距離ｈは、全体の高さＨの２０～４０％の範囲内であってもよい。例えば、全体の高さＨが１００ｃｍである場合、入口チューブ２０５は、蓋２１５から２０ｃｍ～４０ｃｍの距離ｈだけ内部空洞２６０内まで延在してもよい。特に、距離ｈは、蓋２１５から、入口チューブ２０５の開口部２４５の最下部の境界４００（図４）まで測定される。

センサ２１０は、再充填プロセス中またはシステム１００の通常動作中に、源容器２００の内部空洞２６０内の液体レベルを検出するように構成されてもよい。例えば、センサ２１０は、液体１３５の表面２８５（すなわち液体レベル）が最大充填レベルＦ_ＭＡＸに到達するとき、液体レベルが最小充填レベルＦ_ＭＩＮに到達するとき、および／または液体レベルが中間充填レベルＦ_ＩＮＴに到達するときを検出することができてもよい。最大充填レベルＦ_ＭＡＸ、中間充填レベルＦ_ＩＮＴ、および最小充填レベルＦ_ＭＩＮの特定の値は予め定められており、特定の用途、源容器２００の特定のサイズおよび形状、ならびに／または源容器２００の体積に基づいて選択されてもよい。

様々な実施形態において、センサ２１０は、超音波センサ、光センサ、赤外線センサなどを備えてもよい。センサ２１０は、液体１３５のレベルを示す出力信号を生成してもよい。センサ２１０は、処理システムに接続され、それと共に動作して、出力信号を解釈し、警報またはインジケータを操作者インターフェース（図示せず）に提供してもよい。

様々な実施形態において、入口チューブ２０５の開口部２４５は、最大充填レベルＦ_ＭＡＸよりも上方に位置付けられる。したがって、距離ｈは、最大充填レベルＦ_ＭＡＸに基づいて制限されてもよい。言い換えれば、最大充填レベルＦ_ＭＡＸが大きいほど、距離ｈの範囲は小さくなる。

動作中において、かつ図１および図２を参照すると、再充填プロセス中、第一のパイプシステム１２５は、バルク容器１０５から外への、および装置１１５内への、液体１３５の流れを促進してもよい。具体的には、第一のパイプシステム１２５は、バルク容器１０５から外への、および入口チューブ２０５への、液体１３５の流れを促進してもよい。液体１３５は、次いで、入口チューブ２０５を通って、源容器２００の内部空洞２６０内に流れてもよい。様々な実施形態において、源容器２００内に液体１３５を流すことは、源容器２００の側壁２０４に向けて液体１３５を流すことを含む。この流れ方向は、上述のように、入口チューブ２０５の開口部２４５を側壁２０４の方に向けること、および／または入口チューブ２０５に湾曲もしくは屈曲を設けることによって実現されてもよい。様々な実施形態において、源容器２００内に液体１３５を流すことは、センサ２１０から離れる方に液体１３５を流すことをさらに含んでもよい。

再充填プロセス中、および液体１３５がバルク容器１０５から源容器２００に流れている間、センサ２１０は液体レベルを連続的に検出し、液体レベルを示すセンサ読み取りを出力してもよい。あるいは、センサ２１０は、液体レベルを検出し、予め定められた間隔で、例えば５秒ごとに、液体レベルを示すセンサ読み取りを出力してもよい。システム１００は、再充填プロセス中に最大充填レベルＦ_ＭＡＸまで源容器２００を充填するように構成されてもよい。

ツール１１０の通常動作中、センサ２１０は、液体レベルの低下を検出するために使用されてもよい。具体的には、センサ２１０は、液体レベルが最小充填レベルＦ_ＭＩＮにあるかまたはそれに近いことを、システム１００に警報してもよい。このような時に、システム１００は、ツール１００の動作を一時停止して、上述のように再充填プロセスを開始してもよい。

特定の実施形態および実施例の文脈で本開示を提供してきたが、本開示が、具体的に説明された実施形態を超えて、本実施形態の他の代替的な実施形態および／または使用、ならびにそれらの明白な修正および均等なものにまで拡大することを当業者は理解するであろう。さらに、本開示の実施形態のいくつかの変形が示され、かつ詳細に説明されているが、本開示の範囲内にある他の修正は、本開示に基づいて当業者に容易に明らかとなるであろう。実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせまたは部分組み合わせが作られてもよく、依然として本開示の範囲に含まれ得ることも、熟慮される。当然のことながら、開示された実施形態の様々な特徴および態様は、本開示の実施形態の異なるモードを形成するために、互いに組み合わせるかまたは置き換えることができる。それ故に、本開示の範囲は、上述の特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

Claims (20)

1. 液体を制御する能力を有する装置であって、
   源容器であって、
   底部パネルと、
   前記底部パネルに接続された第一の端と、前記第一の端の反対側の第二の端と、を備える側壁であって、前記側壁が、前記底部パネルから上向きに延在する、側壁と、を備え、
   前記底部パネルおよび前記側壁が、前記液体を収容する能力を有する内部空洞を形成する、源容器と、
   前記側壁の前記第二の端に当接するように構成された、第一の貫通孔を備える頂部パネルと、
   入口チューブであって、
   前記源容器内に前記液体を供給し、および
   前記第一の貫通孔を通って前記源容器内まで延在するように構成されており、
   前記入口チューブが、
   直線的な形状を有する第一の部分と、
   非直線的な形状を有する第二の部分と、を備える、入口チューブと、を備える、装置。
2. 前記頂部パネルが、第二の貫通孔をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 第二の貫通孔を通って前記源容器内まで延在するセンサをさらに備え、前記センサが、前記源容器内に収容された液体のレベルを感知するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. 前記入口チューブの前記第二の部分が、前記源容器の前記内部空洞内まで延在する、請求項１に記載の装置。
5. 前記入口チューブの前記第二の部分が、前記側壁の高さの２０～４０％である距離だけ前記内部空洞内まで延在する、請求項１に記載の装置。
6. 前記入口チューブの前記第二の部分が、湾曲している、請求項１に記載の装置。
7. 前記入口チューブの前記第二の部分が、前記源容器の前記側壁に向かって湾曲し、１．９～４．５センチメートルの範囲の曲率半径を有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記入口チューブの前記第二の部分が、９０～１５０度の範囲で前記第一の部分に対して角度を付けられた、請求項１に記載の装置。
9. 前記入口チューブの前記第二の部分が、前記容器の前記側壁に向けて角度を付けられた、請求項８に記載の装置。
10. 前記頂部パネルが、前記源容器の前記内部空洞内に面する第一の平面状の表面と、前記源容器の前記内部空洞から離れる方に面する、前記第一の平面状の表面の反対側にある第二の平面状の表面と、を備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記入口チューブの前記第一の部分が、前記第二の平面状の表面で始まり、前記第二の平面状の表面から離れる方へ延在し、
    前記入口チューブの前記第二の部分が、前記第一の平面状の表面で始まり、前記源容器の前記内部空洞内まで前記第一の平面状の表面から離れる方へ延在する、請求項１０に記載の装置。
12. システムであって、
    液体を貯蔵するように構成されたバルク容器と、
    入口チューブを介して前記バルク容器に接続された源容器であって、前記源容器が、側壁および底部パネルを備え、前記側壁および前記底部パネルが、前記液体を収容する能力を有する内部空洞を形成する、源容器と、
    前記内部空洞内まで延在するセンサであって、前記センサが、前記内部空洞内の前記液体のレベルを感知するように構成された、センサと、を備え、
    前記入口チューブが、前記内部空洞内まで延在し、開口部を備え、前記開口部が、前記側壁の方に向く、システム。
13. 前記側壁が、
    前記底部パネルに接続された、前記底部パネルから上向きに延在する第一の端と、
    前記第一の端の反対側の第二の端と、を備える、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記側壁の前記第二の端に当接するように構成され、第一の貫通孔および第二の貫通孔を備える頂部パネルをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記入口チューブが、前記第一の貫通孔を通って延在し、前記入口チューブの少なくとも一部が、前記源容器の前記側壁に向かって湾曲している、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記入口チューブが、前記第一の貫通孔を通って延在し、前記入口チューブの少なくとも一部が、前記源容器の前記側壁に向けて角度を付けられた、請求項１２に記載のシステム。
17. 液体流れを制御するための方法であって、
    第一のパイプシステムを通してバルク容器から液体を流すことと、
    前記第一のパイプシステムから入口チューブに前記液体を流すことと、
    前記入口チューブを通して、側壁を備える源容器内に前記液体を流すことであって、前記源容器内に前記液体を流すことが、前記源容器の前記側壁に向けて前記液体を流すことを含む、側壁を備える源容器内に前記液体を流すことと、を含む、方法。
18. 前記源容器が、底部パネルをさらに備え、前記側壁が、前記底部パネルから上向きに延在し、前記底部パネルおよび前記側壁が、前記液体を収容する能力を有する内部空洞を形成する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記入口チューブの少なくとも一部が、前記内部空洞内まで延在し、前記内部空洞内まで延在する前記入口チューブの前記一部が、非直線的な形状を有する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記源容器内に前記液体を流すことが、前記源容器の内部空洞内に配置されたセンサから離れる方に前記液体を流すことをさらに備える、請求項１８に記載の方法。

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