KR20090018223A - 액량 감시 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 장치는 액체 재료를 수용하는 용기(Xb, Ab, Bb, Cb)를 포함하고, 해당 용기로부터 상기 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급부와, 상기 액체 재료 공급부에 의해 공급된 상기 액체 재료를 기화시켜서 가스를 생성하는 액체 기화부와, 상기 액체 기화부로부터 공급되는 상기 가스를 이용하여 성막 처리를 실행하는 처리부와, 상기 처리부를 배기하는 배기부와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 액체 재료의 액위를 음파에 의해 검출하는 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)를 구비한다.

Description

액량 감시 방법{METHOD FOR MONITORING LIQUID QUANTITY}
본 발명은, 유기 원료 용액을 포함하는 유기 액체 재료를 이용하여 성막을 실행하는 반도체 제조 장치에 적합한 액량 감시 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 액체 유기 금속이나 유기 금속 용액 등의 액체 재료를 기화하는 원료 기화 공급계를 이용한 CVD 장치가 있다. 액체 재료는, 원료 그 자체가 액체일 경우뿐만 아니라, 고체 혹은 액체의 원료를 용매에 용해한 상태의 원료 용액을 포함하는 것으로 한다.
이 CVD 장치는, 용기로부터 액체 재료를 기화기에 공급하고, 기화기에서 액체 재료를 기화해서 가스를 성막실로 유도하여, 성막실 내부에서 기판상에 박막을 형성하도록 구성되어 있다.
이러한 CVD 장치로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제 1995-268634 호 공보에 기재되어 있다. 해당 CVD 장치는, 액체 재료를 용기 내에 수용하고, 용기에 접속된 가압 라인을 통해서 압력을 용기 내에 가함으로써, 용기에 접속된 액체 공급 라인에 액체 재료를 압출한다. 액체 공급 라인에 마련된 액체 재료 공급부의 유량 제어기에 의한 소정량의 액체 재료가 처리 챔버 내에 공급된다.
액체 재료 공급부에서는, 용기 내의 액체 재료의 잔량을 관리하고 있어, 액체 재료가 없어지기 전에 원료가 충전된 용기로 교환할 필요가 있다. 이러한 액체 재료 공급부는, 예를 들면 일본 특허 공개 제 2002-095955 호 공보에 구성 예가 개시되어 있다.
종래, 용기 내에 수용된 액체의 양을 검출하기 위해서는, 플로트식의 잔량계 등의 액면 센서를 이용하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 CVD에 이용하는 액체 재료는, 센서부의 내약품성, 센서부에의 원료 부착에 의한 검출 정밀도 저하, 센서부에 의한 원료 오염, 액체 재료의 인화 위험성 등의 이유로 인해, 용기 내에 설치되는 일반적인 액면 센서를 이용할 수 없다.
이로 인해, 일본 특허 공개 제 2002-095955 호 공보에도 기재되어 있는 바와 같이, CVD 장치에서는 유량 제어기의 유량 설정치나 유량 검출치로부터 용기 내의 액체 재료의 잔량을 추정하도록 하고 있다. 즉, 액체 재료의 유량 적산치나 액체 재료의 유량과 공급 시간의 곱에 의해 액체 사용량을 산출하고, 이 액체 사용량에 근거하여 용기 내의 액체 잔량을 구하고 있다.
전술한 액체 사용량이나 액체 잔량의 산출 방법에서는, 유량의 적산 시간이 길어질수록, 산출된 액체 잔량과 실제 액체 잔량의 오차가 커진다. 따라서 실제로는 원료가 남아 있어도, 산출된 액체 잔량에 근거하여, 안전을 고려해서 조기에 원료 용기를 교환해 버리는 경우가 있다. 이는, 고가의 액체 재료를 불필요하게 폐기하게 되어, 가동 비용이 증대하고 있다는 문제가 있다.
또한, 이 액체 잔량의 산출 방법을 채용하면, 용기의 수용 용적을 크게 할수록 잔량 표시의 오차가 커지므로, 용기의 대형화에 의한 액체 재료의 폐기량의 저감을 도모하는 것도 어렵다.
한편, 다른 방법으로서, 용기의 중량 변화에 의한 액체 재료의 잔량 측정을 실행하는 것도 고려된다. 그러나 용기는, 보통 배관 등에 접속되어 있으므로, 용기 단체(單體)의 중량을 측정할 수 없어, 검출 오차가 크고, 정확한 액체 잔량을 알 수 없다.
본 발명은, 수용되는 액체 원료에 의한 오염 방지나 내약품성을 충족시키고, 용기 내에 수용한 액체 원료의 잔량을 정확하게 검출하는 액량 감시 장치 및 액량 감시 장치를 탑재하는 반도체 제조 장치 및 액체 재료·액량 감시 방법을 제공한다.
본 발명은, 액체 재료를 수용하는 용기를 포함하고, 해당 용기로부터 상기 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급부와, 상기 액체 재료 공급부에 의해 공급된 상기 액체 재료를 기화시켜서 가스를 생성하는 액체 기화부와, 상기 액체 기화부로부터 공급되는 상기 가스를 이용하여 처리를 실행하는 처리부와, 상기 처리부 내의 기체를 배기하는 배기부와, 상기 용기의 바닥부에 배치되며, 상기 액체 재료 중에 음파를 도입하고, 액면에서 반사된 반사파로부터 상기 액체 재료의 액위(液位)를 검출하는 액위 검출기를 구비하는 반도체 제조 장치를 제공한다.
본 발명은, 액체를 수용하는 용기와, 상기 용기에 접속된 액체 공급 라인과, 상기 액체 공급 라인의 도중에 마련된 유량 제어기 혹은 유량 검출기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되며, 상기 액체 재료 중에 음파를 도입하고, 액면에서 반사된 반사파로부터 상기 액체 재료의 액위를 검출하는 액위 검출기와, 상기 유량 제어기에 대한 유량 설정치 혹은 상기 유량 검출기에 의한 유량 검출치에 근거하여 액체 사용량 혹은 상기 용기 내의 액체 잔량을 산출하는 액량 산출 수단과, 상기 액량 산출 수단에 의해 산출된 상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량을, 상기 액위 검출기에 의해 검출된 액위 검출치에 의해 수정하는 액량 수정 수단을 구비하는 액량 감시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 액체 재료를 수용하는 용기로부터 상기 액체 재료를 송출하여 기화시켜서 가스를 생성하고, 상기 가스를 처리부로 보내어 처리를 실행하는 반도체 제조 장치의 액체 재료 감시 방법으로서, 상기 용기의 바닥부로부터 상기 액체 재료 중에 음파를 도입하고, 액면에서 반사된 반사파로부터 상기 액체 재료의 액위를 검출하고, 검출된 액위 검출치를 이용하여 상기 용기 내의 상기 액체 재료 의 잔량을 확인하는 반도체 제조 장치의 액체 재료 감시 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 액체를 수용하는 용기에 접속된 액체 공급 라인을 거쳐서 상기 액체를 공급하는 과정에 있어서 상기 용기 내의 상기 액체를 감시하는 액량 감시 방법으로서, 상기 액체 공급 라인에 있어서의 상기 액체의 유량에 근거하여 액체 사용량 혹은 상기 용기 내의 액체 잔량을 산출하고, 상기 용기의 바닥부에 상기 액체의 액위를 음파에 의해 검출하는 액위 검출기를 배치하고, 상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량을, 상기 액위 검출기에 의해 검출된 액위 검출치에 근거하여 수정하는 액량 감시 방법이다.
본 발명에 의하면, 용기 내에 수용한 액체의 실제 잔량을 정확하게 알 수 있어, 잔량을 최소한으로 억제함으로써 고가의 액체를 낭비하게 하는 일이 적어지므로, 반도체의 제조 비용을 억제할 수 있는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 제조 장치, 액량 감시 장치, 액체 재료 감시 방법, 및 액량 감시 방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 반도체 제조 장치(1)의 전체 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시형태에서는, 반도체 제조 장치(1)로서, 액체 재료로 되는 액체 유기 금속 혹은 유기 금속 용액을 기화해서 공급하는 액체 재료 기화 공급계를 구비한 MOCVD 장치를 일례로 하고 있다. 단, 본 발명의 반도체 제조 장치는, MOCVD 장치 이외의 각종 반도체 제조 장치, 예컨대 유기 금속 원료 이외의 액체 재료를 이용한 일괄식, 낱장식 등의 각종 CVD 장치, 혹은 드라이 에칭 장치 등의 각종 반도체 제조용 장치에도 적용할 수 있다.
[장치의 구성]
반도체 제조 장치(1)는 액체 유기 금속이나 유기 금속 용액 등의 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급부(2)와, 액체 재료 공급부(2)로부터 공급된 액체 재료를 기화해서 가스를 생성하는 기화기(액체 기화부)(3)와, 기화기(3)로부터 공급된 가스에 근거해서 성막을 실행하는 처리 챔버(4)와, 기화기(3), 처리 챔버(4) 및 액체 재료 공급부(2)를 배기하기 위한 배기부(13)와, 이들의 구성 부위를 포함하는 장치 전체를 제어하는 제어부(20)를 구비하고 있다.
도 2는 액체 재료 공급부(2)의 구성 예를 도시한다.
액체 재료는 원료 그 자체가 액체일 경우뿐만 아니라, 고체 혹은 액체의 원료를 용매에 용해한 상태의 원료 용액을 포함하는 것으로 한다. 또한, 액체 재료인 용매 또는 원료를 충전 또는 수납하는 용기는 용매 용기 또는 원료 용기 또는 간단하게 용기라 칭하고 있다.
이 액체 재료 공급부(2)에서는, 용매 공급부(X)와 A 재료 공급부와 B 재료 공급부와 C 재료 공급부를 구비하고 있다. 용매 공급부(X)는 용매 용기(Xb)에 대하여 불활성 가스 등의 가압 가스를 공급하는 가압 라인(Xa), 유기 용매를 수용하는 용매 용기(Xb), 및 용매 용기(Xb)로부터 유기 용매를 공급하는 공급 라인(2X)을 포함한다.
A 재료 공급부는, 동일한 가압 라인(Aa), 액체 유기 원료 혹은 유기 원료 용액을 수용하는 원료 용기(Ab) 및 원료 용기(Ab)로부터 액체 재료를 공급하는 공급 라인(2A)을 포함한다. B 재료 공급부는 동일한 가압 라인(Ba), 액체 유기 원료 혹은 유기 원료 용액을 수용하는 원료 용기(Bb) 및 원료 용기(Bb)로부터 액체 재료를 공급하는 공급 라인(2B)을 포함한다. C 재료 공급부는 동일한 가압 라인(Ca), 액체 유기 원료 혹은 유기 원료 용액을 수용하는 원료 용기(Cb) 및 원료 용기(Cb)로부터 액체 재료를 공급하는 공급 라인(2C)을 포함한다. 또, 본 실시형태에 있어서, 용매 용기나 원료 용기는 통상 0.5리터 내지 50리터 정도의 용적을 갖는다.
반도체 제조 장치(1)를 이용하여, PZT(Pb[Zr1-xTix]O3) 등의 고유전 박막(high-k 재료)을 성막할 경우에는, 액체 재료 중 하나인 유기 용매로서, 초산 부틸 등을 이용한다. A 재료 공급부가 공급하는 액체 재료로서는, Pb(DPM)2 등의 유기 Pb 원료를 이용할 수 있다. B 재료 공급부가 공급하는 액체 재료로서는, Zr(O-t-Bu)4 등의 유기 Zr 원료를 이용할 수 있다. C 재료 공급부가 공급하는 액체 재료로서는 Ti(O-i-Pr)4 등의 유기 Ti 원료를 이용할 수 있다. 그 high-k막 재료의 BST, STO, BTO, SBT, ZrO를 성막하는 재료에 사용 가능하다. 또, 본 발명은 상기 유기 액체 재료에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 TiN을 성막하는 경우에는 무기 액체 재료로서 TiCl4를 이용하는 등, 액체이면 여러 가지의 재료를 이용할 수 있다.
전술한 용매 공급부(X), A 재료 공급부, B 재료 공급부 및 C 재료 공급부에 있어서, 각각 공급 라인(2X, 2A, 2B, 2C)이 원료 혼합부(23)에 접속되어 있다. 각 공급 라인(2X, 2A, 2B, 2C)은 개폐 밸브(Xh, Ah, Bh, Ch), 개폐 밸브(Xi, Ai, Bi, Ci), 필터(Xj, Aj, Bj, Cj), 개폐 밸브(Ap, Bp, Cp), 매스플로우 미터 및 유량 제어 밸브 등으로 구성되는 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc), 및 개폐 밸브(Xd, Ad, Bd, Cd)가 각각 하류측을 향해서 차례로 배치된다. 또한, 가압 라인(Xa, Aa, Ba, Ca)에는 역지 밸브(Xe, Ae, Be, Ce), 개폐 밸브(Xf, Af, Bf, Cf), 및 개폐 밸브(Xg, Ag, Bg, Cg)가 하류측을 향해서 차례로 배치된다.
또한, 가압 라인(Xa, Aa, Ba, Ca)에 있어서, 개폐 밸브(Xf, Af, Bf, Cf)와 개폐 밸브(Xg, Ag, Bg, Cg) 사이의 분기 부위와, 공급 라인(2X, 2A, 2B, 2C)에 있어서의 개폐 밸브(Xi, Ai, Bi, Ci)와 개폐 밸브(Xh, Ah, Bh, Ch) 사이의 분기 부위는 개폐 밸브(Xk, Ak, Bk, Ck)를 거쳐서 접속된다. 또한, 공급 라인(2X, 2A, 2B, 2C)에 있어서의 개폐 밸브(Xi, Ai, Bi, Ci)와 개폐 밸브(Xh, Ah, Bh, Ch) 사이의 분기 부위는, 각각 개폐 밸브(Xl, Al, Bl, Cl)를 거쳐서 배기 라인(2D)에 접속되어 있다. 그리고 공급 라인(2X)에 있어서의 필터(Xj)와 유량 제어기(Xc) 사이의 분기 부위는 개폐 밸브(Xm)를 지나 각각 개폐 밸브(An, Bn, Cn)를 거쳐서 가압 라인(Aa, Ba, Ca)에 접속된다. 또한 동일하게, 개폐 밸브(Xm)를 지나 각각 개폐 밸브(Ao, Bo, Co)를 거쳐서 공급 라인(2A, 2B, 2C)에 접속된다.
가압 라인(Xa, Aa, Ba, Ca)의 상류 부위는 서로 연결되어, 개폐 밸브(25)를 거쳐서 불활성 가스 등의 가압 가스원에 접속되어 있다. 또한, 개폐 밸브(25)의 하류측에는 압력계(P2)가 마련되어 있다. 또한, 배기 라인(2D)은 바이패스 라 인(26)에 접속되고, 개폐 밸브(27)를 거쳐서 원료 혼합부(23)에 접속된다. 이 원료 혼합부(23)의 하류 단부는 개폐 밸브(24)를 거쳐서 기화기(3)로 도입되는 원료 공급 라인(2S)에 접속되어 있다. 또한, 이 원료 혼합부(23)의 상류 단부는 개폐 밸브(21) 및 유량 제어기(22)를 거쳐서 불활성 가스 등의 캐리어 가스원에 접속되어 있다. 또한, 배기 라인(2D)은 개폐 밸브(28)를 거쳐서 드레인 탱크(D)에 접속되고, 이 드레인 탱크(D)는 개폐 밸브(29)를 거쳐서 원료 공급 배기 라인(13C)에 접속된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기화기(3)는 액체 재료 공급부(2)로부터 도출된 원료 공급 라인(2S)과, 불활성 가스 등의 분무 가스를 공급하는 분무 가스 라인(3T)이 접속된 분무 노즐(5)을 갖는다. 이 분무 노즐(5)은 액체 재료의 미스트(mist)를 가열된 기화기(3)의 내부에 분무시켜서 액체 재료를 기화하여, 원료 가스를 생성한다. 기화기(3)는 가스 공급 라인(3S)에 접속된다. 가스 공급 라인(3S)은 가스 도입 밸브(6)를 거쳐서 처리 챔버(4)에 접속되어 있다.
이 가스 공급 라인(3S)에는 Ar 등의 불활성 가스 등의 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 공급 라인(4T)이 접속되어 있고, 가스 공급 라인(4S)을 거쳐서 처리 챔버(4)에 캐리어 가스를 도입할 수 있도록 되어 있다.
처리 챔버(4)는, 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 형성된 기밀한 밀폐 용기이며, 내부는 성막 처리를 실행하기 위한 성막실(8)로 되어 있다. 이 성막실(8)에는 원료 가스를 가스 공급 라인(4S)과, O2, O3, NO2 등의 산화성 반응 가스를 공급하는 반응 가스 라인(4V)이 접속된 가스 도입부(9)를 구비하고 있다. 이 가스 도입부(9)는 원료 가스 및 반응 가스를 미세한 작은 구멍으로부터 성막실(8)의 내부로 도입하는 도시하지 않은 샤워 헤드 구조체를 구비하고 있다.
또한, 성막실(8) 내에는 가스 도입부(9)에 대향하도록 배치된 서셉터(10)가 마련되어 있다. 이 서셉터(10)상에는, 처리 대상이 되는 기판(W)이 탑재된다. 또, 압력계(P1)는 성막실(8)의 내부 압력을 계측하는 것이다.
배기부(13)는 성막실(8)에 접속된 메인 배기 라인(13A)을 구비하고 있다. 이 메인 배기 라인(13A)에는, 하류측을 향해 압력 조정 밸브(14), 개폐 밸브(15), 배기 트랩(16) 및 개폐 밸브(17)가 차례로 배치되어 있다.
압력 조정 밸브(14)는, 밸브의 개폐도에 의해 성막실(8)의 내부 압력을 조정하는 기능을 갖고, 자동 압력 조정 수단을 구성한다. 압력 조정 밸브(14)는 압력계(P1)의 검출 압력에 따라 밸브의 개폐도를 제어하여, 성막실(8) 내의 압력을 자동적으로 설정치가 되도록 조정한다. 또한, 배기부(13)에는 가스 공급 라인(3S)과, 메인 배기 라인(13A) 사이에 접속된 바이패스 배기 라인(13B)이 마련되어 있다. 이 바이패스 배기 라인(13B)의 상류 단부는 기화기(3)와 가스 도입 밸브(6) 사이에 접속되고, 그 하류 단부는 배기 트랩(16)과 개폐 밸브(17) 사이에 접속되어 있다. 바이패스 배기 라인(13B)에는 하류측을 향해서 개폐 밸브(11), 배기 트랩(12)이 차례로 배치되어 있다.
배기부(13)에는 액체 재료 공급부(2)로부터 도출되는 원료 공급 배기 라인(13C)이 마련되어 있다. 이 원료 공급 배기 라인(13C)은 메인 배기 라인(13A)의 개폐 밸브(17)와, 배기 장치(18) 사이에 접속되어 있다. 배기 장치(18)는, 2단으로 직렬 배치되고, 처리 챔버(4)측의 저 진공도로부터 고 진공도까지 배기하는 메인 배기 펌프(18A), 예를 들어 메커니컬 부스터 펌프이며, 다음 단의 대기압으로부터 저 진공도까지 배기하고 또한 메인 배기 펌프(18A)의 배압을 담당하는 배기 펌프(18B), 예를 들어 드라이 펌프이다.
도 3은 본 실시형태의 제어계의 주요 부분의 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
본 실시형태의 제어부(20)는 MPU(마이크로 프로세싱 유닛) 등으로 구성되는 제어부(연산 처리부)(1X)를 구비하고, 제어부(1X)에 각각 접속하는 조작부(1P)와, 개폐 밸브 제어부(1Y)와, 유량 제어부(1Z)와, 액위 측정부(1W)를 구비하고 있다.
이들 중, 조작부(1P)는, 예를 들어 키보드나 터치 패널 등으로 이루어지고, 제어부(1X)에 대하여 각종 조작 입력을 실행한다. 개폐 밸브 제어부(1Y)는 장치 내의 각부에 마련된 개폐 밸브를 제어한다. 유량 제어부(1Z)는 유량 검출기로부터의 신호를 수신하여, 장치 내의 각부에 마련된 유량 제어기를 제어한다. 유량 제어부(1Z)는 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)로부터 출력되는 유량 검출치에 근거하여, 이들의 유량 설정을 실행한다. 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)는, 예를 들어 MFM(매스플로우 미터) 등의 유량 검출기와, 고정밀도 유량 가변 밸브 등의 유량 조정 밸브에 의해 구성된다.
액위 측정부(1W)는 장치 내에 마련된 액위 검출기를 제어해서 액위 검출을 실행한다. 본 실시형태의 액위 측정부(1W)는, 용기(Xb, Ab, Bb, Cb)의 바닥부에 외측으로부터 밀접 배치되어 이루어지는 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)에 접속된다. 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)는 음파에 의해 용기(Xb, Ab, Bb, Cb) 내의 용매나 액체 재료의 액위를 검출한다. 즉, 이들의 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)는, 음파를 용기의 바닥벽을 거쳐서 내부의 액체 중에 도입하고, 음파가 액체 중을 진행해서 액면에서 반사됨으로써 생기는 반사파를 검출함으로써, 액위를 알 수 있게 구성되어 있다. 또, 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)의 상세에 대해서는 후술한다.
도 4는 본 실시형태의 용기(Xb, Ab, Bb, Cb)의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
이 용기는, 스테인리스강(SUS 316) 등에 의해 형성된 바닥이 있는 원통형의 동체(胴體)(31)를 구비한다. 이 동체(31)의 상부 개구(31a)의 개구 가장자리에는, 착탈 가능한 커버부(33)가 마련된 플랜지(32)가 고착(용접 고정)된다. 커버부(33)는 가압 라인(Xa, Aa, Ba, Ca)에 접속된 가압관(35) 및 공급 라인(2X, 2A, 2B, 2C)에 접속된 공급관(36)이 관통 고정된다. 가압관(35)은 동체(31)의 상부로 개구되고, 공급관(36)은 동체(31)의 내측 바닥부의 근방으로 개구되도록 배치된다.
동체(31)의 바닥부(31b)에는, 액체 재료를 효과적으로 송출 가능하게 외측을 향해 볼록 곡면 형상으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 물론, 볼록 곡면 형상에 한정되는 것은 아니며 평탄면이라도 좋다. 동체(31)의 바닥부(31b)에는, 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)를 구성하는 검출기 본체(37)가 고정되어 있다. 검출기 본체(37)는 압전 진동체 등으로 구성되는 가진부(37A)와, 이 가진부(37A)의 내측(중심부)에 온도 검출부(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 검출기 본체(37)는 가진 부(37A)의 외주에 바닥부(31b)에 장착 지지하기 위한 지지부가 마련되어 있다. 이 지지부는, 예컨대 볼트 고정에 의한 고정이나 자석에 의한 흡착에 의해 검출기 본체(37)를 바닥부(31b)에 착탈 가능하게 장착 고정할 수 있다. 그 이외에도, 검출기 본체(37)는, 예컨대 동체(31)에 대하여 고정된 유지 프레임을 마련하여, 이 유지 프레임과 검출기 본체(37) 사이에 가압 스프링 등의 탄성 부재를 개재 삽입해서 탄성력에 의해 가압하여 밀착하도록 구성해도 좋다. 또한, 바닥부(31b)와 지지부의 접촉면에, 그리스나 겔 시트 등의 겔상의 음향 투과제(38)를 도포해서 밀접 고정하는 것이 바람직하다. 이 음향 투과제(38)는 가진부(37A)에서 발생하는 초음파를 동체(31) 내에 높은 효율로 전파, 도입할 수 있다. 또한, 동체(31)의 바닥부(31b)에는 환상의 다리부(34)가 마련되어 있고, 다리부(34)는 동체(31)를 설치 장소에 고정하고, 또한 설치했을 때에 검출기 본체(37)를 보호하는 기능을 갖는다.
도 5는 동체(31)의 하부[바닥부(31b)측 부분]를 확대해서 도시하는 확대 부분 단면도이다. 검출기 본체(37)에 있어서는, 도시하지 않은 발진부에 마련된 압전체 등에 교류 전압을 인가하는 것 등에 의해, 소정 기간 내에 있어서 가진부(37A)에 진동이 유기된다. 소정 기간이 경과하면 가진부(37A)에 대한 구동이 정지되어, 가진부(37A)는 자유 진동 상태가 된다.
가진부(37A)의 진동은, 동체(31)의 바닥부(31b)로 침입하는 음파(초음파)(US)를 발생시켜서, 바닥부(31b)의 바닥벽을 통해서 내부에 수용된 액체(L) 속을 음파(US)가 전파하여, 상방에 있는 액면(La)을 향한다.
그리고 액면(La)에서 음파(US)가 반사되어, 그 반사파(RS)가 하방을 향해서 액체(L) 속을 전파하고, 이 반사파(RS)는 바닥벽을 통과하여 가진부(37A)를 진동시킨다. 검출기 본체(37)는, 이 진동을 도시하지 않은 수신부에서 수신하여, 수신부 내에 마련된 압전체로부터 전위를 발생시킨다. 이 전위로부터 액면(La)의 위치를 알 수 있다.
도 6은 전술한 바와 같이 동체(31) 내에 음파(US)를 입사하고, 그 반사파(RS)를 수신했을 때의 음파의 파형을 나타내는 그래프이다. 여기에서, 음파는 실선으로 일부를 생략해서 나타내고, 음파의 포락선을 점선으로 나타낸다.
여기에서, 음파(US)의 주파수는 50kHz 내지 1MHz 정도이다. 도 6에는 송신파의 다음에 일차 수신파, 2차 수신파가 차례로 검출되고 있다. 송신파를 발생시키고 나서, 일차 수신파(일차 반사파)가 검출될 때까지의 시간을 δti, 1차 수신파가 검출되고 나서 2차 수신파(2차 반사파)가 검출될 때까지의 시간을 δts라 하면,
액위(액면의 높이) LH = VL × (δti - 2d/VS)/2
가 된다. 여기에서, VL : 음파의 액체(L) 속의 속도(음속), VS : 음파의 동체(31) 중의 속도(음속), d : 동체(31)의 바닥부(31b)의 벽면의 두께로 한다.
따라서, δti를 측정함으로써, 액위(LH)를 구할 수 있다. 이 방법은 액위(LH)가 큰 영역에서 높은 감도를 갖는다. 이 경우, 액면(La)이 하강함으로써, 액위(LH)가 작아져, 일차 수신파의 검출 시간 δti가 tx보다 작아지면, 송신파 자신이나 검출 노이즈[송신파의 잔향이나 액면(La) 이외의 반사 등에 기인하는 음파]와의 구별을 할 수 없게 되어, 일차 수신파의 검출을 할 수 없게 된다.
한편, 액위 LH = VL × (δts - 2d/VS)/4가 됨으로써, 2차 반사파에 의한 δ ts를 측정함으로써, 액위(LH)를 구할 수도 있다. 이 방법은 액위(LH)가 작은 영역에서 높은 감도를 갖는다. 이 경우, 액면(La)이 상승함으로써 액위(LH)가 지나치게 커지면, 음파의 감쇠에 의해 2차 수신파 등의 고차의 수신파가 검출되기 어려워진다. 따라서 이들의 수신파를 조합함으로써, 또는 음속(VL, VS)을 액체 재료의 온도를 가진부(37A)의 온도 검출부에서 검출하여 보정함으로써, 정확한 액위를 검출할 수 있다. 즉, 2개의 방법 중 어느 하나의 방법을 이용해도, 혹은 2개의 방법을 조합하여 검출해도, 액위 검출기에 의한 액위의 검출은 어떤 상한과 하한 사이의 소정 범위에서만 가능해진다. 또한, 음속(VL, VS)을 보정할 경우, 액체 재료의 온도를 직접 측정할 수 없는 경우에는, 용기의 온도를 검출해서 이용해도 좋다.
이 측정 범위를 확대하기 위해서는, 검출 노이즈를 줄이는 것이 필요해진다. 이 검출 노이즈는 각부에서의 반사파나 잔향파 등에 의해 발생한다. 예를 들면 검출 노이즈는 동체(31)의 표면에서 음파가 반사됨으로써 발생한다. 이 반사파를 줄이기 위해서는, 동체(31)의 내면 및 외면의 표면 거칠기를 줄이는 것이 유효하다. 즉, 동체(31)의 표면에 요철이 존재하면, 그 요철 부분에 의해 반사파가 발생하고, 혹은 이 반사파가 요철 사이에서 반향하고, 이들이 노이즈가 됨으로써, 액면의 검출 가능 범위의 협소화나 액면의 검출 정밀도의 저하를 초래한다.
이로 인해, 본 실시형태에서는 동체(31)의 표면을 표면 거칠기 Ry(최대 높이)가 10㎛ 이하, 바람직하게는 1.0㎛보다 작은 값(예를 들면 0.7㎛ 정도)이 되도록 형성하고 있다. 이러한 용기의 내외면의 평활성은 버프 연마, 화학 연마, 전해 연마 등의 연마 처리를 이용하여 실현할 수 있다. 특히, 기계 연마와 전해 연마를 조합한 복합 전해 연마는 평탄성과 평활성을 고차원으로 양립시킬 수 있다. 또한, 표면의 가공 변질층에 의한 영향을 저감하기 위해, 연마 후에 진공 혹은 불활성 가스 분위기 중에서 어닐링 등의 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 동체(31)의 내부를 전파하는 음파(TS)의 반사파가 존재하고, 이 반사파로부터 검출 노이즈가 발생한다. 특히, 동체(31)를 상부 원통재(제 1 동체부)와 하부 원통재(제 2 동체부)의 접합에 의해 형성한 경우, 상부 원통재와 하부 원통재의 접합면을 경면으로 개선(開先) 가공을 행하고, 맞대기 용접을 행한 후에, 접합부의 외측으로부터 패딩 용접을 행하고, 외면을 연마에 의해 평활하게 마무리한다. 이와 같이, 동체(31)에 용접 등에 의한 고착부(31x)가 존재할 경우에는, 고착부(31x)의 조직이 주위와 다른 것에 의해, 고착부(31x)에서 반사파가 발생하는 경우가 있다. 즉, 용접에 의해 고착부(31x)에 고열이 가해지면, 열 영향에 의해 조직이 변질되고, 음파(TS)에 대한 전파 특성이 변화되어서 검출 노이즈를 증대시킨다. 예를 들면, 스테인리스강의 경우에는, 열에 의해 결정립계에 크롬 탄화물이 석출되므로, 음파(TS)의 전파를 교란시켜 반사파를 증대시키는 요인이 된다.
따라서 본 실시형태에서는, TIG 용접(Tungsten Inert Gas Welding) 등의 열 부하가 큰 용접 방법을 사용하지 않고, 플라즈마 용접, 전자 빔 용접 등의 열 부하가 낮은 용접 방법을 채용한다. 또한, 용접 등을 사용하지 않고, 모재끼리를 직접 이음매 없이 용접하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 용접 부분의 변질을 방지하기 위해 진공 감압하에서, 혹은 불활성 가스 분위기 중에서 용접을 실행하는 것이 바 람직하다. 물론, 가장 바람직한 것은 동체(31)의 재질을 균일화하기 위해서, 용접 등의 접합 처리를 실행하지 않고 동체(31)를 일체 성형하는[동체(31)의 상부와 바닥부(31b)를 접합하는 것은 아니며, 일체 성형품으로서 형성하는] 것이다. 즉, 용기의 바닥부로부터 내부의 액면(La)이 존재하는 위치까지의 동체(31)의 벽면의 소재가 이음매 없이, 균질하게 구성되어 있는 것이 가장 바람직하다. 동체(31)의 일체 성형은, 예컨대 드로잉 가공(딥 드로잉 가공) 등에 의해 실행할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 액위 검출기에 의한 액위의 검출 가능 범위가 제한되므로, 액위 검출만으로 액량 관리를 실행하는 것은 반드시 용이하지는 않지만, 본 실시형태에서는 액위 검출기를 이용한 액위 측정과, 유량 검출치에 근거한 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 산출치를 조합함으로써, 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 고정밀도 감시를 가능하게 하고 있다. 이것은, 액량 감시 프로그램 등에 의해 실행되는 후술하는 액량 감시 방법에 의해 실현된다.
[장치의 동작]
다음에, 본 실시형태의 동작에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 제어부(1X)에 있어서 동작 프로그램을 실행함으로써, 장치 전체를 자동적으로 동작시킬 수 있도록 구성되어 있다. 예를 들면, 동작 프로그램은 MPU의 내부 메모리에 저장되고, 이 동작 프로그램은 내부 메모리로부터 판독되어, 연산 처리부에 의해 실행된다. 또한, 동작 프로그램은 여러 가지의 동작 변수를 갖고, 조작부(1P)로부터의 입력 조작에 의해, 동작 변수를 적절하게 설정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 7은 반도체 제조 장치(1)의 각부의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 여기에서, 용매 유량은 도 2에 도시한 공급 라인(2X)에서 공급되는 용매의 유량이며, 유량 제어기(Xc)에 의해 제어된다. 또한, 원료 유량은 도 2에 도시하는 공급 라인(2A, 2B, 2C)에서 공급되는 액체 원료의 유량이며, 유량 제어기(Ac, Bc, Cc)에 의해 제어된다.
또한, C1 유량은 도 2에 도시하는 원료 혼합부(23)에 공급되는 캐리어 가스의 유량이며, 유량 제어기(22)에 의해 제어된다. 이 캐리어 가스는 그대로 가스 공급 라인(2S)으로 도입된다. 또한, C2 유량은 도 1에 도시하는 분무 가스 라인(3T)에 의해 공급되는 분무 가스(캐리어 가스)의 유량이며, 도시하지 않은 유량 제어기에 의해 제어된다. 또한, 가스 도입 밸브는 도 1에 도시하는 상기 가스 도입 밸브(6)의 구동 신호를 나타낸다.
동작 개시 직후에는, 도 7의 용매 유량 및 C1 유량으로 나타낸 바와 같이, 캐리어 가스와 용매만을 기화기(3)에 공급하고, 기화기(3)의 유통 상태 및 기화 상태를 안정시키는 기간(이하, 준비 기간이라 칭함)을 마련한다. 예를 들면, 용매 유량을 1.2㎖/min(가스 환산으로 200㎖/min)으로 하고, C1 유량을 250㎖/min으로 하고, C2 유량을 50㎖/min으로 한다. 여기에서, C2 유량은 항상 일정하게 한다. 이 준비 기간에 있어서는, 액체 원료는 공급되고 있지 않으므로, 원료 가스는 생성되고 있지 않다.
다음에, 도 7에 도시한 바와 같이 원료 유량으로 나타내는 바와 같이 액체 원료를 흐르게 하고, 그 대신에 용매 유량을 감소시키는 기간(이하, 아이들링 기간 이라 칭함)을 마련한다. 예를 들면, 액체 재료를 0.5㎖/min으로 하고, 용매 유량을 0.7㎖/min으로 하고, C1 유량 및 C2 유량은 불변으로 한다. 이들의 준비 기간 및 아이들링 기간에 있어서, 용매와 액체 재료를 합산한 액체 총 공급량은 불변인 것이 바람직하다. 아이들링 기간에 있어서는, 액체 원료가 공급되고 있으므로, 원료 가스가 기화기(3) 내에서 생성되고 있다. 이때, 도 1에 도시하는 가스 도입 밸브(6)는 폐쇄되어 있고, 그 대신에 개폐 밸브(11)가 개방되어, 이로써 원료 가스는 바이패스 배기 라인(13B)을 거쳐서 배기되고 있다.
다음에, 원료 가스의 유량이 안정된 후에, 가스 도입 밸브(6)를 개방하고, 개폐 밸브(11)를 폐쇄하여, 원료 가스를 성막실(8)로 도입하는 기간(이하, 성막 기간이라 칭함)을 마련한다. 그리고 성막실(8) 내에 있어서 기판(W)상에서 성막이 행해진다. 설정된 성막 시간이 경과되어 원하는 막 두께까지 퇴적하면, 가스 도입 밸브(6)는 폐쇄되고, 개폐 밸브(11)가 개방되어서, 다시 아이들링 기간으로 복귀한다. 그 후, 액체 원료의 공급이 정지되어, 전술한 준비 기간으로 복귀한다. 이 준비 기간의 경과 후에, 다시 아이들링 기간, 성막 기간, 아이들링 기간의 사이클을 반복함으로써, 복수의 성막 처리 공정을 차례로 실행할 수 있다.
본 실시형태의 도 7에 도시하는 예에서는, 2개의 성막 처리 공정을 행한 후에 처리를 종료하도록 기재되어 있지만, 이 예에 한정되지 않고, 성막 처리 공정을 1회만, 또는 반복 3회 이상의 성막 처리 공정을 실행할 수도 있다.
또한, 아이들링 기간 사이에 마련된 준비 기간은 적당한 길이로 설정할 수 있으며, 생략하는 것도 가능하다. 예를 들면, 준비 기간, 아이들링 기간, 성막 기 간, 아이들링 기간, 성막 기간, … (아이들링 기간과 성막 기간의 임의 수의 반복), 아이들링 기간, 준비 기간 등의 상태이다. 이러한 제조 공정에 있어서의 각부의 동작 타이밍은 제어부(1X)에 미리 설정되어 있어도 좋고, 혹은 조작부(1P)에 대한 조작에 의해 적절하게 설정되도록 구성해도 좋다.
조작에 의해 동작 프로그램에 동작 타이밍이 일단 설정되면, 제어부(1X)는 개폐 밸브 제어부(1Y) 및 유량 제어부(1Z)에 지시를 주어서 장치 전체를 제어하고, 전술한 성막 공정이 자동적으로 실행된다. 동작 프로그램에는 용기(Xb, Ab, Bb, Cb)에 수용된 용매나 액체 재료의 사용량 혹은 잔량을 측정하기 위한 액량 감시 프로그램이 포함된다.
이 액량 감시 프로그램에 의해, 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)로부터 유량 제어부(1Z)를 거쳐서 유량 검출치(혹은, 유량 제어치라도 좋음)를 판독하고, 이 유량 검출치로부터 액체 사용량(혹은, 용기 내의 액체 잔량이라도 좋음)을 산출할 수 있다. 또한, 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)로부터 액위 측정부(1W)를 거쳐서 액위 검출치를 판독하고, 이 액위 검출치로부터 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 측정할 수도 있다.
도 8은 액량 감시 프로그램을 이용한 제어부의 동작 순서의 일례를 나타내는 개략 흐름도이다.
이 액량 감시 프로그램에서는, 복수의 동작 모드 중 어느 하나로 액량 감시가 행해지도록 구성되어 있다. 단, 여기에서는 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드의 2개로 설정되어 있는 예에 대해서 설명한다. 또, 액량 감시 프로그램은 이하에 설명하는 동작 모드 중 어느 한쪽의 동작 모드로만 동작하도록 구성되어 있어도 좋다.
처음에, 이 동작 모드의 설정을 조작부(1P)에서 실행하면, 그 설정된 동작 모드가 기록된다(단계 S1). 여기에서, 용기의 액체량의 초기치를 조작부(1P)에서 입력하면, 용기 내의 액체 잔량의 초기치를 입력치로 하는 초기화 처리를 실행한다(단계 S2).
다음에, 동작 모드의 설정을 판독하여, 그 설정이 제 1 동작 모드인지 여부를 판단한다(단계 S3). 이 판단에서 제 1 동작 모드이면, 다음 단계 S4로 이행한다. 한편, 제 1 동작 모드가 아니면(아니오), 제 2 동작 모드라고 판단하여, 후술하는 단계 S10으로 이행한다.
다음에, 상기 단계 S3의 판단에서 제 1 동작 모드인 경우에는, 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)로부터 유량 제어부(1Z)를 거쳐서 유량 검출치 혹은 유량 제어치를 판독한다(단계 S4). 이 유량 검출치(혹은 유량 설정치)로부터 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 산출하여, 모니터 등의 화면상에 표시한다(단계 S5).
그 후, 액체 사용량 혹은 액체 잔량이 기정치(旣定値)에 달하기 전에 하한치가 되었는지 여부를 판단하여(단계 S6), 하한치가 되었다면(예), 후술하는 종료 처리(단계 S19)로 이행한다. 한편, 하한치가 아니면, 액체 사용량 혹은 액체 잔량이 기정치에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S7). 이 판단에서, 기정치에 도달했다면(예), 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)로부터 액위 측정부(1W)를 거쳐서 액위 검출치를 판독하여, 이 액위 검출치로부터 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 측정한다 (단계 S8). 한편, 기정치에 도달하고 있지 않으면(아니오), 단계 S4로 복귀하여, 기정치에 도달할 때까지 차례로 (혹은 소정 시간마다) 실행한다.
다음에, 측정된 액체 사용량 혹은 액체 잔량에 있어서 유량 검출치로부터 구한 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 치환하여, 모니터 등의 화면상에 표시한다(단계 S9). 이 시퀀스는, 최종적으로 액체 사용량 혹은 액체 잔량이 하한치(용기의 교환 시기)에 달할 때까지 차례로, 혹은 소정 시간마다 반복하여 행해지고, 최종적으로 하한치에 도달하면, 단계 S6에 있어서, 종료 처리(단계 S19)로 이행된다. 단계 S19의 종료 처리는, 장치 동작의 정지 처리, 혹은 액량의 부족을 표시나 음성 등에 의해 알리는 알림 처리 등을 행한다.
전술한 기정치는, 액위 검출기에 의한 액위 검출이 용이하고, 또한 고정밀도로 실행할 수 있는 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 범위가 액위 1㎜ 내지 150㎜의 범위라고 하면, 이 범위 내의 액위에 대응하는 액체 사용량 혹은 액체 잔량(예를 들면 액위 3㎜)을 전술한 기정치로 한다. 이에 의해, 상기 범위를 벗어난 영역(액위가 1㎜ 미만, 혹은 150㎜ 초과 영역)에서는 검출 노이즈 등에 의해 액위 검출기에 의한 액위 검출을 실시할 수 없는 경우, 혹은 액위 검출의 오차가 클 경우에도, 기정치에 의한 수정 처리에 의해 상기 영역에 있어서 종래보다도 정확한 액량 측정을 실행하는 것이 가능해진다. 또, 기정치는 1개뿐만 아니라, 복수 설정되어 있어도 좋다.
다음에, 전술한 단계 S3에 있어서, 제 2 동작 모드라고 판단되었다면(아니오), 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)로부터 유량 제어부(1Z)를 거쳐서 유량 검출치 (혹은, 유량 제어치라도 좋음; 이하 동일)를 판독한다(단계 S10). 이 유량 검출치로부터 액체 사용량을 산출하여, 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 내부 메모리 등에 기록하는 동시에 모니터 등의 화면상에 표시한다(단계 S11).
또한, 액위 검출기(Xs, As, Bs, Cs)로부터 액위 측정부(1W)를 거쳐서 액위 검출치를 판독하고, 이 액위 검출치는 차례로 내부 메모리 등에 기록된다(단계 S12). 단계 S10 내지 S12의 시퀸스는 기정 측정 범위가 종료할 때까지 반복하여 행해진다(단계 S13). 여기에서, 기정 측정 범위가 종료하였다면(예), 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 기록 및 액위 검출치의 기록에 근거해서 수정 변수를 산출한다(단계 S14). 한편, 기정 측정 범위가 종료하고 있지 않으면(아니오), 단계 S10으로 복귀하여, 동일한 처리를 실행한다.
그리고 수정 변수를 산출한 후에, 유량 제어기(Xc, Ac, Bc, Cc)로부터 유량 제어부(1Z)를 거쳐서 유량 검출치를 판독한다(단계 S15). 다음에, 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 산출하고(단계 S16), 이것에 수정 변수에 의한 수정 처리를 실시하여, 모니터 등의 화면상에 표시를 실행한다(단계 S17). 그리고 단계 S15 내지 S17을 액체 잔량이 하한치에 달할 때까지 반복하고(단계 S18), 하한치에 달했다면(예), 단계 S19의 종료 처리를 실행하여, 종료한다.
전술한 수정 변수는, 예컨대 유량 검출치에 의해 구한 액체 사용량 혹은 액체 잔량과, 액위 검출치를 기정 측정 범위 내에 있어서 비교함으로써 얻어지는 변수이다. 구체적으로는, 유량 검출치에 의해 구한 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 변화량과, 액위 검출치에 의해 측정한 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 변화량을 비 교하여, 변화 형태의 수정을 실행하는 변수를 도출한다. 예를 들면, 유량 검출치에 의해 구한 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 X라 하고, 액위 검출치에서 측정한 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 Y라 했을 때, X와 Y의 관계를 일차 함수로 나타낸다. 기정 측정 범위에 있어서 변화량의 비교를 실행함으로써, Y = aX + b의 계수 a 및 b를 구하고, 이 계수 a 및 b를 수정 변수라 한다. 이 경우에는, 그 이후, X를 산출한 후에 수정 변수 a 및 b를 적용해서 Y = aX + b의 계산에 의해 Y를 구하고, 이 Y를 표시한다. 또한, 수정 변수로서는, 수정 변수 a만, 혹은 b만을 이용해도 좋다. 일차 함수 대신에 고차 함수를 이용하여, 이 고차 함수를 특정하기 위한 계수를 수정 변수로 해도 좋다.
또한, 본 실시형태의 장치에 있어서, 제어부(1X)에 의해, 액위 검출치로부터 직접 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 구하고, 이것을 모니터 등의 화면상에 표시하는 것도 가능하다. 이것은, 예를 들어 조작부(1P)에 대한 조작에 의해 실행하도록 구성할 수도 있고, 혹은 자동으로 차례로 (또는 정기적으로) 실행하도록 구성할 수도 있다.
이러한 구성은 액위 검출기에 의한 액위 검출이 액량 감시상 필요해지는 모든 범위에 걸쳐서 실시 가능한 경우에 특히 유효하다. 단, 일부 범위에서만 액위 검출이 가능한 경우나 일부 범위에서만 고정밀도의 액위 검출이 가능한 경우에도, 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 직접 알 수 있는 점에서 바람직하다.
이상 전술한 본 실시형태는 이하와 같은 작용 및 효과를 갖는다.
본 실시형태는, 용기의 바닥부에 배치된 액위 검출기를 이용하여 액체 재료 의 액위를 음파에 의해 검출함으로써, 검출기를 액체 재료에 직접 접촉시킬 필요가 없어진다. 이로써, 액체 재료의 오염, 검출기의 내약품성의 확보, 검출기에의 액체 재료 부착에 의한 검출 정밀도의 저하, 액체 재료의 인화 등을 회피할 수 있다. 또한, 액체 재료의 액위를 검출하여, 액체 재료의 사용량 혹은 용기 내의 액체 재료의 잔량을 정확하게 아는 것이 가능해진다. 여기에서, 액위 검출기로서는, 예컨대 음파를 용기의 바닥부로부터 내부에 침입시켜서, 액체 재료의 액면에서 반사시켜, 그 반사파의 검출 시간으로부터 액체 재료의 액위를 측정하도록 한 것을 이용할 수 있다. 또한, 액면에 의한 음파의 1차 반사파와 2차 반사파의 검출 간격으로부터 액위를 측정하도록 해도 좋다. 또한, 액위 검출기는 용기의 바닥부에 외측으로부터 밀접한 상태로 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시형태는, 액체 공급 라인의 유량으로부터 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 산출하고, 그 산출치를 액위 검출기에 의해 검출된 액체 재료의 액위(액위 검출치)에 의해 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 수정한다. 이로써, 액체 재료의 사용량 혹은 용기 내의 액체 재료의 잔량을 정확하게 알 수 있다. 또한, 액위 검출기에서는, 액위의 검출 가능 범위나 고정밀도로 액위를 검출할 수 있는 범위가 액체 사용량이나 액체 잔량을 알 필요가 있는 범위보다도 좁은 경우가 고려되지만, 본 실시형태에서는 소정 범위 내에서 얻어진 액위 검출치에 의해 액체 사용량이나 액체 잔량을 수정해 두면, 액위의 검출 가능 범위 밖 혹은 고정밀도 검출 가능 범위 밖이라도 종래보다도 정확한 액체 사용량이나 액체 잔량을 아는 것이 가능해진다.
본 실시형태의 액량 수정 수단은, 액체 사용량 혹은 액체 잔량이 기정치가 되었을 때에 수정을 실행한다. 이 경우에, 미리 기정치를 액위 검출기의 검출 가능 범위 내 혹은 고정밀도 검출 가능 범위 내로 설정함으로써, 수정이 확실하게 행해진다. 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 차례로 수정 변수에 의해 수정하기 때문에, 액위 검출의 빈도를 적게 할 수 있고, 또한 액위 검출에 의한 수정 변수의 취득시로부터 시간이 경과해도 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 정밀도를 어느 정도 유지할 수 있다.
본 실시형태의 액량 수정 수단은, 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 기정 범위에 있어서의 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 변화량과 액위 검출치의 변화량을 비교해서 수정 변수를 산출한다. 이로써, 변화율의 차이를 수정 변수로서 이용하는 것이 가능해지므로, 시간의 경과와 함께 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 어긋남이 증대하는 것을 방지할 수 있어, 액위 검출에 의한 수정 변수의 취득시로부터 시간이 경과해도, 높은 정밀도를 유지할 수 있다.
본 실시형태는, 용기의 바닥부에 배치된 액위 검출기를 이용하여 액체 재료의 액위를 음파에 의해 검출한다. 이로써, 검출기를 액체 재료에 직접 접촉시킬 필요가 없어지므로, 액체 재료의 오염, 검출기의 내약품성의 확보, 검출기에의 액체 재료 부착에 의한 검출 정밀도의 저하, 액체 재료의 인화 등을 회피할 수 있다. 또한, 액체 재료의 액위를 검출할 수 있으므로, 액체 재료의 사용량 혹은 용기 내의 액체 재료의 잔량을 정확하게 아는 것이 가능해진다.
액위 검출기는, 예를 들어 음파를 용기의 바닥부로부터 내부에 침입시켜서, 액체 재료의 액면에서 반사시켜, 그 반사파의 검출 시간으로부터 액체 재료의 액위 를 측정하도록 한 것을 이용할 수 있다. 또한, 액면에 의한 음파의 1차 반사파와 2차 반사파의 검출 간격으로부터 액위를 측정하도록 해도 좋다. 또한, 액위 검출기는 용기의 바닥부에 외측으로부터 밀접한 상태로 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시형태는, 액체 공급 라인의 유량에 의해 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 산출하는 경우에 있어서, 용기의 바닥부에 배치된 액위 검출기를 이용하여 액체 재료의 액위를 음파에 의해 검출한다. 그 액위 검출치에 의해 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 수정함으로써, 액체 재료의 사용량 혹은 용기 내의 액체 재료의 잔량을 정확하게 아는 것이 가능해진다. 또한, 액위 검출기에서는 액위의 검출 가능 범위나 고정밀도 검출 범위가 액체 사용량이나 액체 잔량을 알 필요가 있는 범위보다도 좁은 경우가 고려되지만, 본 발명에서는 액위의 검출 가능 범위 내 혹은 고정밀도 검출 가능 범위에 있어서 액체 사용량이나 액체 잔량을 수정해 두면, 액위의 검출 가능 범위 밖 혹은 고정밀도 검출 가능 범위 밖이라도 종래보다도 정확한 액체 사용량이나 액체 잔량을 아는 것이 가능해진다.
이상 설명한 본 발명은 종래 장치 혹은 종래 방법에 비해, 이하의 이점을 갖는다.
(1) 반도체 제조 장치에 있어서, 음파를 이용하여 액위를 검출하는 액위 검출기를 용기 바닥부에 배치하고, 액체 재료와 비접촉으로 액위를 검출할 수 있도록 구성함으로써, 용기 내의 액체 재료의 실제 잔량을 정확하게 검출할 수 있고, 실제 액면을 적시에 확인해서 잔량 추정치의 어긋남을 방지하는 것 등이 가능해지므로, 고가의 액체 재료의 낭비를 줄일 수 있어, 반도체의 제조 비용의 삭감을 도모하는 것이 가능해진다.
(2) 액위 검출기에 의해 용기에 수용되어 있는 액체 재료의 액면을 검출하므로, 유량 검출치에 근거하여 액체 사용량 혹은 액체 잔량을 산출하는 종래 방법에 비해, 보다 확실하면서도 또한 높은 정밀도로 액량을 감시할 수 있다. 특히, 종래 방법에 비해 누적적인 산출 오차를 해소할 수 있으므로, 액체 재료의 폐기량을 대폭 저감할 수 있다. 액체 재료가 고가인 것이거나, 폐기 처리가 곤란한 것인 경우에는 비용면에서도 매우 효과가 높다.
(3) 액위 검출기의 측정 가능 범위나 고정밀도 검출 범위가 어느 정도 한정되어 있어도, 유량 검출치에 근거하는 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 산출을 병용함으로써, 넓은 범위에 있어서 액량을 감시하는 것이 가능해진다. 즉, 유량 검출치에 근거하는 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 산출 오차를 액위 검출기에 의한 액위 검출치에 의한 수정 처리에 의해 저감하는 동시에, 액위 검출기의 검출 범위의 제한을 유량 검출치에 근거하는 액체 사용량 혹은 액체 잔량의 산출에 의해 보충할 수 있다.
(4) 또한, 액체 재료에 대한 센서 구조체에 의한 오염을 방지할 수 있고, 센서 구조체의 액체 재료에 의한 부식 등을 피하기 위한 내약품성에 기인하는 대책을 불필요하게 하는 것이 가능해져, 센서 구조체에의 재료의 부착에 의한 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 인화하기 쉬운 액체 재료(예를 들면 상기한 유기 용매 등)에 대한 안전성의 향상을 도모하는 것이 가능해지는 등, 액체 재료와 접촉하는 종래의 액면 센서에 비해 재료 품위의 향상, 재료 특성에 대한 대응의 용이화, 안 전성의 향상, 검출의 고정밀도화 등을 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 용기 내에 수용한 액체의 실제 잔량을 정확하게 알 수 있어, 잔량을 최소한으로 억제함으로써 고가의 액체를 낭비하게 하는 일이 적어지므로, 반도체의 제조 비용을 억제할 수 있는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 제조 장치, 액량 감시 장치, 액체 재료 감시 방법 및 액량 감시 방법은, 상술한 도시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 반도체 제조 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 구성도,
도 2는 상기 실시형태의 액체 재료 공급부의 구성을 도시하는 개략 구성도,
도 3은 상기 실시형태의 제어계의 주요부의 구성을 도시하는 개략 구성도,
도 4는 상기 실시형태의 용기 구조를 도시하는 종단면도,
도 5는 상기 실시형태의 용기 바닥부의 확대 부분 단면도,
도 6은 상기 실시형태의 액위 검출기의 검출 파형 예를 나타내는 그래프,
도 7은 상기 실시형태의 각부의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍 차트,
도 8은 상기 실시형태의 액량 감시 프로그램의 순서를 나타내는 개략 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 제조 장치 1X : 제어부(연산 처리부)
1P :조작부 1Y : 개폐 밸브 제어부
1Z : 유량 제어부 1W : 유량 측정부
2 : 액체 재료 공급부 3 : 기화부(액체 기화부)
4 : 처리 챔버 13 : 배기부
20 : 제어부 31 : 동체
31b : 바닥부 L : 액체(액체 재료)
La : 액면

Claims (5)

  1. 액체를 수용하는 용기에 접속된 액체 공급 라인을 거쳐서 상기 액체를 공급하는 과정에서 상기 용기 내의 상기 액체를 감시하는 액량 감시 방법에 있어서,
    상기 액체 공급 라인에 있어서의 상기 액체의 유량에 근거하여 액체 사용량 혹은 상기 용기 내의 액체 잔량을 산출하고, 상기 용기의 바닥부에 상기 액체의 액위를 음파에 의해 검출하는 액위 검출기를 배치하고, 상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량을, 상기 액위 검출기에 의해 검출된 액위 검출치에 근거하여 수정하는 것을 특징으로 하는
    액량 감시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량은 상기 액위 검출치에 근거하여 도출된 값으로 갱신함으로써 수정되는 것을 특징으로 하는
    액량 감시 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량은 기정치가 되었을 때에 수정되는 것을 특징으로 하는
    액량 감시 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량 및 상기 액위 검출치에 근거하여 수정 변수를 미리 산출하고, 그 후 상기 수정 변수를 상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량에 적용함으로써 수정을 실행하는 것을 특징으로 하는
    액량 감시 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수정 변수는 기정 범위에 있어서의 상기 액체 사용량 혹은 상기 액체 잔량의 변화량과 상기 액위 검출치의 변화량의 비교에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는
    액량 감시 방법.
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