KR20220046648A - 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법 - Google Patents

원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220046648A
KR20220046648A KR1020227008324A KR20227008324A KR20220046648A KR 20220046648 A KR20220046648 A KR 20220046648A KR 1020227008324 A KR1020227008324 A KR 1020227008324A KR 20227008324 A KR20227008324 A KR 20227008324A KR 20220046648 A KR20220046648 A KR 20220046648A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raw material
solution
gas supply
source
solid raw
Prior art date
Application number
KR1020227008324A
Other languages
English (en)
Inventor
츠네유키 오카베
시게유키 오쿠라
에이이치 고모리
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20220046648A publication Critical patent/KR20220046648A/ko

Links

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
    • 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
    • C23C16/4481—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 by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • 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
    • C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • 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
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • 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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (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

고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템이며, 상기 고체 원료를 기화해서 상기 원료 가스를 생성하는 기화 장치와, 상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 상기 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 송출 기구와, 상기 송출 기구로부터 송출되어 상기 기화 장치 내에 수용된 상기 용액의 용매를 증발시켜 상기 고체 원료를 분리하는 증발 기구를 구비한다.

Description

원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법
본 개시는, 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 원료 용기에서 고체 원료를 승화시킴과 함께, 원료 용기에 캐리어 가스 도입로로부터 캐리어 가스를 토출하여, 승화한 원료를 캐리어 가스와 함께 원료 가스 유로로 성막 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 장치가 개시되어 있다. 이 원료 가스 공급 장치에서는, 원료 용기가 5kg 내지 60kg의 고체 원료를 수용 가능하게 구성되어 있고, 이 원료 용기의 잔량이 적어지면, 원료 용기의 교환이 행하여진다.
일본 특허 공개 제2016-191140호 공보
본 개시에 따른 기술은, 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템에, 처리 장치에서의 처리에 악영향을 미칠 우려가 없는 형태로 고체 원료를 보급할 수 있도록 한다.
본 개시의 일 양태는, 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템이며, 상기 고체 원료를 기화해서 상기 원료 가스를 생성하는 기화 장치와, 상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 상기 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 송출 기구와, 상기 송출 기구로부터 송출되어 상기 기화 장치 내에 수용된 상기 용액의 용매를 증발시켜 상기 고체 원료를 분리하는 증발 기구를 구비한다.
본 개시에 의하면, 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템에, 처리 장치에서의 처리에 악영향을 미칠 우려가 없는 형태로 고체 원료를 보급할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 도시하는 시스템 구성도이다.
도 2는 기화 장치의 구성의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 3은 원료 가스 공급 시스템을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리의 일 공정의 설명도이다.
도 4는 원료 가스 공급 시스템을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리의 다른 공정의 설명도이다.
도 5는 원료 가스 공급 시스템을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리의 다른 공정의 설명도이다.
도 6은 원료 가스 공급 시스템을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리의 다른 공정의 설명도이다.
도 7은 기화 장치의 다른 예의 일부를 파단해서 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7의 기화 장치의 트레이 어셈블리의 제1 부재를 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 7의 기화 장치의 트레이 어셈블리의 제2 부재를 도시하는 사시도이다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 기판에 대하여 금속막 등의 원하는 막을 형성하는 성막 처리 등의 각종 처리가 반복해서 행하여져, 이에 의해, 웨이퍼 상에 원하는 반도체 디바이스가 제조된다.
그런데, 성막 처리에서는, 고체 원료를 가열해서 기화시켜, 원료 가스로 하는 경우가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 상술한 바와 같이, 원료 용기에서 고체 원료를 승화시킴과 함께, 원료 용기에 캐리어 가스 도입로로부터 캐리어 가스를 토출하여, 승화한 원료를 캐리어 가스와 함께 원료 가스 유로로 성막 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 장치가 개시되어 있다. 이 원료 가스 공급 장치에서는, 원료 용기 내의 고체 원료의 잔량이 적어지면, 원료 용기의 교환에 의해 원료의 보급이 행하여진다.
이렇게 원료 용기에서 고체 원료를 승화시켜 성막 장치에 공급하는 경우, 통상 성막 장치의 근방에 원료 용기가 설치된다. 그러나, 상술한 바와 같이 원료 용기의 교환에 의해 원료 용기에 원료를 보급하는 방법에서는, 성막 장치의 근방에 원료 용기가 설치되어 있으면, 교환 작업이 성막 처리에 악영향을 미칠 우려가 있다.
그래서, 본 개시에 따른 기술은, 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템에, 처리 장치에서의 처리에 악영향을 미칠 우려가 없는 형태로 고체 원료를 보급할 수 있도록 한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 도시하는 시스템 구성도이다. 본 예의 원료 가스 공급 시스템(1)은, 기판을 처리하는 처리 장치로서의 성막 장치(500)에 원료 가스를 공급한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 성막 장치(500)는, 감압 가능하게 구성된 처리 용기(501)와, 처리 용기(501) 내에 마련되어 기판으로서의 웨이퍼(W)가 수평하게 적재되는 적재대(502)와, 원료 가스 등을 처리 용기(501) 내에 도입하는 가스 도입부(503)를 갖는다. 이 성막 장치(500)에서는, 원료 가스 공급 시스템(1)으로부터 원료 가스가 공급됨으로써, 적재대(502)의 히터(도시하지 않음)로 가열된 웨이퍼(W)의 표면에, 예를 들어 텅스텐(W)막이 ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해 형성된다. 또한, 성막 장치(500)는, 원료 가스 이외에, 원료 가스와 반응하는 반응 가스(환원 가스)나, 불활성 가스가 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급 가능하게 구성되어 있다.
상술한 바와 같이 성막 장치(500)에서 W막을 형성하는 경우, 원료 가스 공급 시스템(1)은, 예를 들어 염화텅스텐(WClx: 예를 들어, WCl6) 등의 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 성막 장치(500)에 공급한다.
원료 가스 공급 시스템(1)은, 예를 들어 2대의 기화 장치(10)(10A, 10B)와, 용액원(20)과, 캐리어 가스 공급원(30)과, 감압 기구(40)를 구비한다.
기화 장치(10)(10A, 10B)는, 당해 장치 내에서, 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액으로부터 고체 원료가 분리되어, 그 고체 원료를 기화(승화)해서 원료 가스를 생성한다. 기화 장치(10A, 10B)는, 성막 장치(500)에 대하여 서로 병렬로 접속되어 있다. 원료 가스 공급 시스템(1)에서는, 기화 장치(10)(10A, 10B)에의 고체 원료의 보급 시, 고체 원료가 용융한 용액이 기화 장치(10)(10A, 10B)에 공급된다.
용액원(20)은 용액을 저류한다. 용액의 용매로서는, 고체 원료보다 높은 증기압을 갖는 것이 사용된다. 고체 원료가 WCl6인 경우, 용매로서는 예를 들어 에탄올, 헥산, 톨루엔 등이 사용된다.
또한, 용액원(20)에는, 가압 가스 공급관(100)과, 용액 공급관(110)이 접속되어 있다.
가압 가스 공급관(100)은, N2 가스 등의 가압 가스의 공급원(도시하지 않음)과 용액원(20)을 접속한다. 가압 가스 공급관(100)을 통해서 용액원(20) 내에 도입된 가압 가스에 의해, 용액원(20) 내의 용액의 액면이 압박되어, 당해 용액이 용액 공급관(110)에 공급된다.
용액 공급관(110)은, 용액원(20)과 기화 장치(10)(10A, 10B)를 접속한다. 용액 공급관(110)은, 상류단이 용액원(20)에 접속되는 용액용 공통관(111)과, 공통관(111)의 하류단으로부터 분기하는 용액용 분기관(112, 113)을 갖는다. 그리고, 분기관(112)의 하류단이 기화 장치(10A)에 접속되고, 분기관(113)의 하류단이 기화 장치(10B)에 접속되어 있다. 공통관(111)에는, 용액을 기화 장치(10)(10A, 10B)에 송출하는 펌프(51)가 마련되고, 분기관(112, 113)에는, 각각 개폐 밸브(52, 53)가 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 가압 가스 공급관, 펌프(51), 용액 공급관(110) 등이 송출 기구를 구성하고, 이 송출 기구가, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10)(10A, 10B)에 용액을 송출한다. 또한, 가압 가스 공급관으로부터의 가압 가스의 도입에 의해서만, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10)(10A, 10B)에의 용액의 송출을 행할 수 있는 경우에는, 펌프(51)를 생략해도 된다.
캐리어 가스 공급원(30)은, 캐리어 가스를 저류하고, 저류한 캐리어 가스를 기화 장치(10)(10A, 10B)에 공급한다. 캐리어 가스 공급원(30)으로부터 기화 장치(10)(10A, 10B)에 공급된 캐리어 가스는, 기화 장치(10)(10A, 10B)에서 고체 원료가 기화해서 생성된 원료 가스와 함께, 후술하는 원료 가스 공급관을 통해서 성막 장치(500)에 공급된다.
또한, 캐리어 가스 공급원(30)에는, 캐리어 가스 공급관(120)이 접속되어 있다.
캐리어 가스 공급관(120)은, 캐리어 가스 공급원(30)과, 기화 장치(10)(10A, 10B)를 접속한다. 캐리어 가스 공급관(120)은, 상류단이 캐리어 가스 공급원(30)에 접속되는 캐리어 가스용 공통관(121)과, 공통관(121)의 하류단으로부터 분기하는 캐리어 가스용 분기관(122, 123)을 갖는다. 그리고, 분기관(122)의 하류단이 기화 장치(10A)에 접속되고, 분기관(123)의 하류단이 기화 장치(10B)에 접속되어 있다. 또한, 분기관(122, 123)에는, 각각 캐리어 가스 공급 밸브인 개폐 밸브(54, 55)가 마련되어 있다.
감압 기구(40)는, 기화 장치(10)(10A, 10B) 내를 감압시킨다. 이 감압 기구(40)는, 기화 장치(10)(10A, 10B) 내를 배기하는 배기 펌프(41)와, 배기 펌프(41)와 기화 장치(10)(10A, 10B)를 접속하는 배기관(42)을 갖는다. 배기관(42)은, 하류단이 배기 펌프(41)에 접속되는 배기용 공통관(43)과, 공통관(43)의 상류단에 집합되는 배기용 분기관(44, 45)을 갖는다. 그리고, 분기관(44)의 상류단이 기화 장치(10A)에 접속되고, 분기관(45)의 상류단이 기화 장치(10B)에 접속되어 있다. 또한, 분기관(44, 45)에는, 각각 개폐 밸브(56, 57)가 마련되어 있다. 감압 기구(40)는, 기화 장치(10)(10A, 10B) 내에서, 고체 원료의 용액으로부터 용매를 증발시켜 고체 원료를 분리하는 증발 기구를 구성한다.
또한, 원료 가스 공급 시스템(1)에서는, 기화 장치(10)(10A, 10B)와 성막 장치(500)가, 원료 가스 공급관(70)에 의해 접속되어 있다. 원료 가스 공급관(70)은, 하류단이 성막 장치(500)에 접속되는 원료 가스용 공통관(71)과, 공통관(71)의 상류단으로부터 분기하는 원료 가스용 분기관(72, 73)을 갖는다. 그리고, 분기관(72)의 상류단이 기화 장치(10A)에 접속되고, 분기관(73)의 상류단이 기화 장치(10B)에 접속되어 있다. 또한, 공통관(71)에는, 상류측부터 순서대로 매스 플로 미터(58), 유량 제어 밸브(59)가 마련되어 있고, 분기관(72, 73)에는, 각각 원료 가스 공급 밸브로서의 개폐 밸브(60, 61)가 마련되어 있다.
이상과 같이 구성되는 원료 가스 공급 시스템(1)에는, 제어 장치(U)가 마련되어 있다. 제어 장치(U)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 각종 기구나 각종 밸브 등을 제어하여, 원료 가스 공급 시스템(1)을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리 등을 실현하기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 당해 기억 매체로부터 제어 장치(U)에 인스톨된 것이어도 된다. 또한, 프로그램의 일부 또는 모두는 전용 하드웨어(회로 기판)로 실현해도 된다.
계속해서, 기화 장치(10)(10A, 10B)에 대해서, 기화 장치(10A)를 예로 해서 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는, 기화 장치(10A)의 구성의 개략을 도시하는 단면도이다.
기화 장치(10A)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하우징으로서의 용기(201)를 갖는다. 용기(201)에는, 펌프(51) 등으로 구성되는 송출 기구에 의해 용액원(20)으로부터 송출된 용액이 일단 수용된다. 또한, 용기(201) 내에서는, 수용된 용액으로부터 용매만이 기화(증발)되어 고체 원료가 분리된다. 분리 방법에 대해서는 후술한다. 용기(201)는, 이 분리된 고체 원료를 최종적으로 수용한다. 용기(201)는, 예를 들어 열전도성이 높은 금속 재료로 원주 형상으로 형성된다.
용기(201)의 천장벽 중앙에는, 용액용 분기관(112)의 하류단이 접속되는 보급구(201a)가 형성되어 있다. 용액원(20)으로부터 송출된 용액은, 보급구(201a)를 통해서 기화 장치(10A) 내, 즉 용기(201) 내에 도입된다. 또한, 보급구(201a)에 대하여, 당해 보급구(201a)를 개폐하는 보급 밸브(201b)가 마련되어 있다.
또한, 용기(201)의 내부에는, 용액(S)을 수용하는 선반(211)이 복수 마련되어 있다. 선반(211)에 수용된 용액(S)의 용매가 증발하면, 당해 선반(211) 내에 고체 원료가 남는다.
복수의 선반(211)은 상하 방향으로 적층되어 있다. 또한, 상하 방향으로 인접하는 선반(211)은, 엇갈린 방향으로 돌출되도록 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 선반(211)은 각각, 평면으로 보아 원의 테두리부를 절결한 형상을 갖고 있으며, 서로 상하 방향으로 인접하는 선반(211)에서는, 평면으로 보아, 상술한 바와 같이 절결된 부분이 용기(201)의 중심을 사이에 두고 대향한다.
상술한 바와 같이 선반(211)이 마련되어 있음으로써, 용기(201) 내에는, 미로 구조(래비린스 구조)의 캐리어 가스의 유로가 형성되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 선반(211)이 마련되어 있음으로써, 보급구(201a)로부터 공급된 용액(S)을, 모든 선반(211)에, 상방으로부터 순서대로 공급할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 용기(201)의 저벽 상에도 용액(S)이 수용된다.
또한, 용기(201)에는, 캐리어 가스용 분기관(122)의 하류단이 접속되어 캐리어 가스 공급원(30)에 통하는 캐리어 가스 도입구(201c)와, 원료 가스용 분기관(72)의 상류단이 접속되어 성막 장치(500)에 통하는 가스 공급구(201d)가 마련되어 있다. 본 예에서는, 캐리어 가스 도입구(201c)는, 용기(201)의 수평 방향 일방측의 측벽 하부에 마련되어 있고, 한편, 가스 공급구(201d)는, 용기(201)의 수평 방향 타방측의 측벽 상부에 마련되어 있다. 즉, 이 예에서는, 캐리어 가스 도입구(201c)와 가스 공급구(201d)는, 용기(201) 내의 대각 위치에 마련되어 있다. 또한, 캐리어 가스 도입구(201c)는, 최하방의 선반(211)의 밑동측의 용기 측벽에서의, 당해 선반(211)과 용기 저벽의 사이의 위치에 마련되고, 가스 공급구(201d)는, 최상방의 선반(211)의 밑동측의 용기 측벽에서의, 당해 선반(211)과 용기 천장벽의 사이의 위치에 마련되어 있다.
또한, 용기(201)에는, 배기용 분기관(44)의 상류단이 접속된 배기구(201e)가 접속되어 있다. 이 배기구(201e)를 통해서 용기(201) 내의 배기가 행하여진다. 용기(201) 내의 배기는, 당해 용기(201) 내에 수용된 용액의 용매를 증발시킬 때 등에 행하여진다.
용기(201)의 측벽 주위에는 재킷 히터 등의 가열 기구(203)가 마련되어 있다. 가열 기구(203)는 용기(201)를 가열하여, 용기(201) 내의 고체 원료의 기화를 촉진시키는 것이다. 또한, 가열 기구(203)를, 용기(201) 내의 용액의 용매를 증발시킬 때 사용해도 된다.
또한, 상세한 설명은 생략하지만, 기화 장치(10B)의 구성은 기화 장치(10A)와 마찬가지이다. 이하에서는, 기화 장치(10B)가 갖는 용기, 보급 밸브, 가열 기구에 대해서, 기화 장치(10A)와 마찬가지로 용기(201), 보급 밸브(201b), 가열 기구(203)라고 기재하는 경우가 있다.
이어서, 원료 가스 공급 시스템(1)을 사용한 원료 가스 공급 처리를 포함하는 성막 처리의 일례에 대해서 도 3 내지 도 6을 사용해서 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 6에서는, 개방 상태의 밸브를 백색으로, 폐쇄 상태의 밸브를 흑색으로, 용액이나 캐리어 가스, 원료 가스가 유통하고 있는 관을 굵은 선으로 나타내는 것으로, 그 밖의 밸브의 개폐 상태에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서는, 처리 개시 시에 있어서, 기화 장치(10B)가 고체 원료의 보급이 불필요한 상태이며, 기화 장치(10A)가 고체 원료의 보급이 필요한 상태인 것으로 한다.
먼저, 기화 장치(10B)의 보급 밸브(201b)(도 2 참조) 등이 폐쇄 상태로 되고 기화 장치(10B)가 가열 기구(203)에 의해 가열된 상태에서, 도 3에 도시한 바와 같이, 캐리어 가스용 분기관(123)의 개폐 밸브(55) 및 원료 가스용 분기관(73)의 개폐 밸브(61)가 개방 상태로 된다. 이에 의해, 성막 장치(500)와 연통하여 감압된 기화 장치(10B)의 용기(201) 내의 고체 원료가 기화하여, 원료 가스가 생성되고, 캐리어 가스에 의해 용기(201) 내가 승압되면서, 분기관(73)을 통해서 성막 장치(500)에 공급된다. 이때, 용액용 분기관(113)의 개폐 밸브(53)나, 배기용 분기관(45)의 개폐 밸브(57)는 폐쇄 상태로 되어 있다.
성막 장치(500)에 원료 가스가 공급되면, 적재대(502)의 히터(도시하지 않음)로 가열된 웨이퍼(W)의 표면에 원료가 흡착된다.
그리고, 미리 정해진 시간이 경과한 후에, 원료 가스용 분기관(73)의 개폐 밸브(61)가 폐쇄 상태로 되어, 성막 장치(500)에의 원료 가스의 공급이 정지된다. 이어서, 도시되지 않는 가스 공급원으로부터 치환 가스로서의 불활성 가스가 성막 장치(500)에 공급되어, 처리 용기(501) 내의 가스가 치환된 후, 도시되지 않는 가스 공급원으로부터 H2 가스 등의 반응 가스가 성막 장치(500)에 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 흡착되어 있는 원료가 환원되어, 예를 들어 1원자층의 텅스텐막이 성막된다.
계속해서, 반응 가스의 공급이 정지된 후, 도시되지 않는 가스 공급원으로부터 치환 가스가 성막 장치(500)에 공급되어, 처리 용기(501) 내의 가스가 치환된다. 그 후, 원료 가스용 분기관(73)의 개폐 밸브(61)가 개방 상태로 되어, 원료 가스의 공급이 재개된다.
상술한 바와 같은 원료 가스의 공급, 치환 가스의 공급, 반응 가스의 공급, 치환 가스의 공급을 복수회 반복함으로써, 원하는 두께의 원하는 막이 웨이퍼(W) 상에 형성된다.
상술한 바와 같은 기화 장치(10B)로부터의 원료 가스를 사용한 성막과 병행하여, 기화 장치(10A)에의 고체 원료의 보급이 행하여진다. 바꾸어 말하면, 기화 장치(10B)로부터 성막 장치(500)에 원료 가스를 공급 가능한 상태일 때, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10A)에 용액이 송출되어 당해 기화 장치(10A) 내에서 당해 용액으로부터 고체 원료가 분리된다.
구체적으로는, 먼저, 용액용 분기관(113)의 개폐 밸브(53)가 폐쇄 상태로 되고 분기관(112)의 개폐 밸브(52)가 개방 상태로 되어 있는 상태에서, 기화 장치(10A)의 보급 밸브(201b)가 개방 상태로 된다. 그리고, 가압 가스 공급관(100)을 통해서 용액원(20) 내에 가압 가스가 도입됨과 함께, 펌프(51)가 구동된다. 이에 의해, 용액원(20) 내의 용액이, 용액용 공통관(111) 및 분기관(112)을 통해서 기화 장치(10A)에 공급된다. 이때, 캐리어 가스용 분기관(122)의 개폐 밸브(54) 및 배기용 분기관(44)의 개폐 밸브(56)는 폐쇄 상태로 되어 있다.
원하는 양의 용액이 기화 장치(10A)의 용기(201) 내에 수용된 타이밍에, 구체적으로는, 용액원(20) 내에의 가압 가스의 도입 및 펌프(51)의 구동을 개시하고 나서 미리 정해진 시간이 경과한 타이밍에, 상기 가압 가스의 도입 및 펌프(51)의 구동이 정지된다.
그 후, 기화 장치(10A)의 용기(201) 내에 수용된 용액의 용매의 증발이 행하여진다. 구체적으로는, 예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같이, 용액용 분기관(112)의 개폐 밸브(52) 및 기화 장치(10A)의 보급 밸브(201b)(도 2 참조)가 폐쇄 상태로 되고, 배기용 분기관(44)의 개폐 밸브(56)가 개방 상태로 된다. 이 상태에서, 배기 펌프(41)가 구동되어, 기화 장치(10A)의 용기(201) 내가 감압됨으로써, 당해 용기(201) 내의 용액의 용매가 증발하고, 고체 원료가 석출되어 당해 용기(201) 내에 남는다. 이 용매의 증발 시, 용기(201) 내의 압력은, 용매의 증기압보다 낮고 고체 원료의 증기압보다 높은 압력으로 조정된다. 용매의 증발이 완료된 타이밍에, 구체적으로는, 배기용 분기관(44)의 개폐 밸브(56)를 개방 상태로 하고 나서 미리 정해진 시간이 경과한 타이밍에, 당해 개폐 밸브(56)가 폐쇄 상태로 된다. 이에 의해, 기화 장치(10A)에의 고체 원료의 보급이 완료된다.
기화 장치(10B)로부터의 원료 가스를 사용한 성막을 개시하고 나서 미리 정해진 시간이 경과하면, 구체적으로는, 미리 설정된 매수의 웨이퍼(W)에 대하여 성막이 행하여지면, 기화 장치(10B) 내의 고체 원료가 적어지므로, 원료 가스의 공급원이 기화 장치(10A)로 전환된다.
구체적으로는, 먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 기화 장치(10B)에 접속되어 있는 원료 가스용 분기관(73)의 개폐 밸브(61) 및 캐리어 가스용 분기관(123)의 개폐 밸브(55)가 폐쇄 상태로 된다. 그리고, 기화 장치(10A)의 보급 밸브(201b)가 폐쇄 상태로 되고 당해 기화 장치(10A)가 가열 기구(203)에 의해 가열된 상태에서, 캐리어 가스용 분기관(122)의 개폐 밸브(54) 및 원료 가스용 분기관(72)의 개폐 밸브(60)가 개방 상태로 된다. 이에 의해, 성막 장치(500)와 연통해서 감압된 기화 장치(10A)의 용기(201) 내의 고체 원료가 승화하여, 원료 가스가 생성되고, 캐리어 가스에 의해 용기(201) 내가 승압되면서, 분기관(72)을 통해서 성막 장치(500)에 공급된다.
그리고, 상술과 마찬가지로, 원료 가스의 공급, 치환 가스의 공급, 반응 가스의 공급, 치환 가스의 공급을 복수회 반복함으로써, 원하는 두께의 원하는 막이 웨이퍼(W) 상에 형성된다.
또한, 상술한 바와 같은 기화 장치(10A)로부터의 원료 가스를 사용한 성막과 병행하여, 기화 장치(10B)에의 고체 원료의 보급이 행하여진다. 바꾸어 말하면, 기화 장치(10A)로부터 성막 장치(500)에 원료 가스를 공급 가능한 상태일 때, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10B)에 용액이 송출되어 당해 기화 장치(10B) 내에서 당해 용액으로부터 고체 원료가 분리된다.
구체적으로는, 먼저, 용액용 분기관(112)의 개폐 밸브(52)가 폐쇄 상태로 되고 분기관(113)의 개폐 밸브(53)가 개방 상태로 되어 있는 상태에서, 기화 장치(10B)의 보급 밸브(201b)가 개방 상태로 된다. 그리고, 가압 가스 공급관(100)을 통해서 용액원(20) 내에 가압 가스가 도입됨과 함께, 펌프(51)가 구동된다. 이에 의해, 용액원(20) 내의 용액이, 용액용 공통관(111) 및 분기관(113)을 통해서 기화 장치(10B)에 공급된다.
원하는 양의 용액이 기화 장치(10B)의 용기(201) 내에 수용된 타이밍에, 용액원(20) 내에의 가압 가스의 도입 및 펌프(51)의 구동이 정지된다.
그 후, 기화 장치(10B)의 용기(201) 내의 용액의 용매의 증발이 행하여진다. 구체적으로는, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 용액용 분기관(112)의 개폐 밸브(52), 기화 장치(10B)의 보급 밸브(201b)(도 2 참조)가 폐쇄 상태로 되고, 배기용 분기관(45)의 개폐 밸브(57)가 개방 상태로 된다. 이 상태에서, 배기 펌프(41)가 구동되어 기화 장치(10B)의 용기(201) 내가 감압됨으로써, 당해 용기(201) 내의 용액의 용매가 증발하고, 고체 원료가 석출되어 당해 용기(201) 내에 남는다. 용매의 증발이 완료된 타이밍에, 배기용 분기관(45)의 개폐 밸브(57)가 폐쇄 상태로 된다. 이에 의해, 기화 장치(10B)에의 고체 원료의 보급이 완료된다.
또한, 기화 장치(10A)에의 용액의 공급 시에는, 가열 기구(203)에 의한 당해 기화 장치(10A)의 가열은 정지된다. 기화 장치(10B)에 대해서도 마찬가지이다.
가동률을 향상시키는 관점 등에서, 기화 장치(10A)에의 고체 원료의 보급 후, 당해 기화 장치(10A)로부터의 가스 공급 개시까지의 동안에, 용기(201)를 미리 정해진 온도(예를 들어, WCl6의 승화 온도보다도 낮은 120℃ 내지 130℃)까지 가열 기구(203)로 가열하는 예비 가열을 행해도 된다. 기화 장치(10B)에 대해서도 마찬가지이다.
기화 장치(10A, 10B)로부터 성막 장치(500)에 공급되는 가스 중의 원료 가스의 양(이하, 「픽업양」)이 저하되었을 때 등에, 당해 기화 장치(10A, 10B) 내의, 기화되지 않은 상태의 고체 원료를 배출하도록 해도 된다. 이 고체 원료의 배출 방법으로서는, 예를 들어 이하의 방법이 있다. 즉, 감압 기구(40)에 의한 용기(201) 내의 감압 및 가열 기구(203)에 의한 고체 원료의 가열 중 적어도 어느 한쪽을 행해서 고체 원료를 기화시켜, 성막 장치(500) 또는 감압 기구(40)를 통해서 배기하는 방법이다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 시스템(1)에서는, 고체 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 기화 장치(10)(10A, 10B)에, 고체 원료가 용해된 용액을 저류하는 용액원(20)으로부터 송출 기구에 의해 송출한다. 그리고, 감압 기구(40) 등으로 구성되는 증발 기구에 의해, 기화 장치(10)(10A, 10B) 내에서, 용액으로부터 고체 원료를 분리한다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 기화 장치(10)(10A, 10B)가 성막 장치(500)의 근방에 설치되어 있다고 해도, 당해 기화 장치(10)(10A, 10B)에의 고체 원료의 보급 시, 성막 장치(500)의 근방에서의 작업이 불필요하게 된다. 따라서, 성막 장치(500)에서의 성막 처리에 악영향을 미칠 우려가 없는 형태로, 기화 장치(10)(10A, 10B)에 고체 원료를 보급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 교환 대상인 용액원(20)이, 기화 장치를 겸하고 있지 않아, 그 설치 장소의 자유도가 높기 때문에, 당해 용액원(20)을 그 교환 작업이 용이한 위치에 설치할 수 있다.
또한, 고체의 원료는, 예를 들어 기체의 원료나 액체의 원료와 같이 대류 열전도에 의한 전열을 기대할 수 없기 때문에, 원료 자신의 가온에 장시간을 요한다. 그에 반해 본 실시 형태과 같이, 고체 원료가 용해된 용액을 송출 기구에 의해 공급해서 고체 원료를 보급하는 구성이라면, 2개의 기화 장치(10)(10A, 10B)에 교대로 고체 원료를 보급하는 구성을 채용할 수 있다. 이 교대로 고체 원료를 보급하는 구성에서는, 한쪽의 기화 장치로부터 원료 가스를 공급하고 있는 동안에, 다른 쪽의 기화 장치에의 고체 원료의 보급 및 당해 다른 쪽의 기화 장치에서의 고체 원료의 가열을 행할 수 있다. 따라서, 가온에 장시간을 요하는 고체 원료를 사용하는 경우에도, 고체 원료가 원하는 온도로 가열될 때까지의 대기 시간에 의해 성막 처리의 스루풋이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태와 다른 원료 가스 공급 방법으로서, 고체 원료를 용매에 녹인 액체 원료를 기화 장치에 공급하여, 당해 기화 장치에서 액체 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하여 공급하는 방법을 생각할 수 있다. 이 방법은, 액체 원료가 용매의 탄소를 함유하기 때문에, 원료 가스에 의해 형성된 막의 품질이 악화될 우려가 있다. 그에 반해 본 실시 형태에 따른 원료 가스 공급 방법에서는, 용매와 고체 원료를 분리하고 나서, 바꾸어 말하면, 고체 원료를 석출시키고 나서 원료 가스를 생성하고 있기 때문에, 고품질의 막을 형성할 수 있다.
또한, 고체 원료를 용매에 녹인 액체 원료를 직접 기화시키는 경우에는, 용매는 고체 원료와 증기압이 대략 동일할 필요가 있어, 용매의 종류가 한정된다. 그에 반해 본 실시 형태과 같이, 용액으로부터 고체 원료를 석출시키고 나서 기화시키는 경우에는, 용매는 기본적으로 고체 원료보다 증기압이 높으면 되기 때문에, 용매의 종류가 한정되지 않는다.
또한, 본 실시 형태에서는, 캐리어 가스 도입구(201c)와 가스 공급구(201d)는 용기(201) 내의 대각 위치에 마련되어 있다. 따라서, 용기(201) 내에서의 캐리어 가스의 유로가 길기 때문에, 확실하게 높은 픽업양이 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 원료 가스 공급 시스템(1)이, 서로 병렬로 접속된 2대의 기화 장치(10A, 10B)를 갖는다. 그리고, 기화 장치(10A, 10B)의 한쪽이 성막 장치(500)에 원료 가스를 공급 가능한 상태일 때, 기화 장치(10A, 10B)의 다른 쪽에 용액원(20)으로부터 용액이 송출되어 고체 원료가 보급되도록 하고 있다. 그 때문에, 고체 원료의 보급 시에, 원료 가스 공급 시스템(1)을 정지할 필요가 없어, 원료 가스의 공급을 계속할 수 있다. 따라서, 성막 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태와 달리, 원료 용기도 겸하는 기화 장치가 1대이며, 원료의 보급을 기화 장치, 즉 원료 용기의 교환으로 행하는 경우, 보급 시에 원료 가스 공급 시스템을 정지하는 시간을 짧게 하여 스루풋의 저하를 방지하기 위해서, 원료 용기를 대형화하여 당해 용기 내에 대량의 고체 원료를 충전하는 경우가 있다. 그러나, WCl6 등의 매우 고가의 고체 원료를 1개의 교환 대상의 용기에 대량으로 충전해 두면, 교환 작업 중에 사고 등에 의해 용기 내에 문제가 생겼을 때, 막대한 손실을 보게 된다. 그 때문에, 교환 대상의 용기에 대량의 고체 원료를 충전해 두고 성막 처리의 스루풋의 저하를 방지하는 방식은, 반도체 제조업자가 도입하기 어렵다. 그에 반해 본 실시 형태에서는, 교환 대상의 용기, 즉 용액원(20)에 대량으로 충전하고 있지 않아도, 성막 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 고체 원료의 보급 방식은, 반도체 제조업자가 도입하기 쉽다.
또한, 본 실시 형태에서는, 기화 장치(10)(10A, 10B)에 대하여, 당해 기화 장치(10)(10A, 10B)로부터 원료 가스를 공급하고 있을 때, 용액 공급관(110)과 당해 기화 장치(10)(10A, 10B)의 연통을 차단하는 보급 밸브(201b)가 마련되어 있다. 따라서, 원료 가스에 불필요한 가스 성분이 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 용기(201) 내의 용액의 용매를 증발시킬 때, 가열 기구(203)에 의한 가열을, 용기(201)의 감압과 함께, 또는 용기(201)의 감압 대신에 행해도 된다. 즉, 기화 장치(10) 내에 수용된 용액의 용매를 증발시켜 고체 원료를 분리하는 증발 기구는, 감압 기구(40) 및 가열 기구(203) 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다.
또한, 이상에서는, 기화 장치(10A)로부터 성막 장치(500)에의 원료 가스의 공급의 개시와 정지를, 원료 가스용 분기관(72)에 마련된 개폐 밸브(60)를 사용해서 전환하고 있었다. 그 대신에, 원료 가스용 공통관(71)에서의 유량 제어 밸브(59)의 하류측에 전환 밸브를 마련해 두고, 기화 장치(10A)로부터의 원료 가스를 성막에 사용하는 경우에는, 분기관(72)의 개폐 밸브(60)는 항상 개방 상태로 해 두고, 공통관(71)의 상기 개폐 밸브에 의해, 원료 가스의 공급의 개시와 정지를 전환하도록 해도 된다. 기화 장치(10B)로부터의 원료 가스 공급에 대해서도 마찬가지이다.
도 7 내지 도 9는, 기화 장치의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 7은, 본 예의 기화 장치를, 일부를 파단해서 도시하는 사시도, 도 8 및 도 9는, 후술하는 트레이 어셈블리의 제1 부재 및 제2 부재를 도시하는 사시도이다.
도 7 내지 도 9의 예의 기화 장치(300)도 도 2의 기화 장치(10A)와 마찬가지로, 용기 내에 복수의 선반을 갖는다. 단, 기화 장치(300)에서는, 캐리어 가스의 유로가 나선상으로 형성되어 있고, 이 유로를 따라 복수의 선반이 마련되어 있다.
이하, 구체적으로 설명한다.
기화 장치(300)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 용기(301) 내에 트레이 어셈블리(302)를 갖는다.
용기(301)는, 도 2의 용기(201)와 마찬가지의 구성을 갖고, 보급구(201a) 등이 마련되어 있다. 도시는 생략하지만, 용기(301)에는, 캐리어 가스 도입구(201c)나, 가스 공급구(201d), 배기구(201e)도 마련되어 있다.
트레이 어셈블리(302)는 제1 부재(303) 및 제2 부재(304)를 갖는다.
제1 부재(303)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 원통 형상의 측벽(303a)과, 원판 형상의 저벽(303b)과, 저벽(303b)으로부터 상방으로 연장되는 원주상의 주상부(303c)를 갖는다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 측벽(303a)과 용기(301)의 측벽의 내주면의 사이에는 간극(G)이 마련되어 있다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 측벽(303a)에는, 둘레 방향을 따라 등간격으로 배열되는 복수의 관통 구멍(303d)이 형성되어 있다. 관통 구멍(303d)은, 후술하는 복수의 선반 중 가장 하방에 마련된 선반에 캐리어 가스가 공급되도록, 당해 선반에 대응하는 위치에 마련되어 있다.
트레이 어셈블리(302)의 제2 부재(304)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(303)의 측벽(303a)과 주상부(303c)의 사이이면서 또한 제1 부재의 저벽(303b) 상의 위치에 배치된다.
제2 부재(304)는, 제1 부재(303)와 함께 이하의 (a), (b)를 형성한다.
(a) 화살표 M으로 나타내는 바와 같은, 용기(301)의 중심 축선을 중심으로 한 나선상의 캐리어 가스의 유로
(b) 상기 캐리어 가스의 경로를 따라 배열되는 복수의, 용액이 수용되는 선반(302a)
또한, 도면의 예에서는, 4개의 캐리어 가스의 유로가 형성되어 있다.
캐리어 가스 도입구(201c)(도 2 참조)를 통해서 용기(301) 내에 공급된 캐리어 가스는, 간극(G) 및 관통 구멍(303d)을 통해서 최하방의 선반(302a) 내에 유입되고, 상기 캐리어 가스의 유로를 따라 흘러 최상방의 선반(302a) 내에 이른다. 최상방의 선반(302a)의 상방은, 용기(301) 내에서 개구되어 있기 때문에, 당해 최상방의 선반(302a) 내에 이른 캐리어 가스는, 원료 가스와 함께 가스 공급구(201d)(도 2 참조)로부터 출력된다.
기화 장치(300)에 의하면, 캐리어 가스의 유로가 나선상으로 형성되어 있어 길기 때문에, 높은 픽업양이 얻어진다.
또한, 상술한 바와 같이 선반(302a)이 마련되어 있음으로써, 보급구(201a)로부터 공급된 용액을, 모든 선반(302a)에 상방으로부터 순서대로 공급할 수 있다.
이상의 예에서는, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10)(10A, 10B)에의 용액의 송출을 압송에 의해 행하고 있었다. 그 대신에, 용액원(20)으로부터 기화 장치(10A, 10B)에의 용액의 송출을, 기화 장치(10)(10A, 10B)의 상방에 용액원(20)을 배치하여, 당해 용액에 작용하는 중력에 의해 행해도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 캐리어 가스를 기화 장치의 용기 내를 하방에서 상방으로 흐르도록 당해 용기 내에 도입하고 있지만, 상방에서 하방으로 흐르도록 도입해도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 캐리어 가스 도입구(201c)나 가스 공급구(201d), 배기구(201e)를 보급구(201a)와는 독립적으로 마련하고 있지만, 캐리어 가스 도입구(201c)나 가스 공급구(201d), 배기구(201e)와, 보급구(201a)를 공통화시켜도 된다. 예를 들어, 캐리어 가스 도입구(201c)나 가스 공급구(201d), 배기구(201e)와 보급구(201a)를 공통화시킬 경우에는, 캐리어 가스용 분기관(122, 123)이나, 원료 가스용 분기관(72, 73), 배기용 분기관(44, 45)을 용액용 분기관(112, 113)에 접속하면 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템이며,
상기 고체 원료를 기화해서 상기 원료 가스를 생성하는 기화 장치와,
상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 상기 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 송출 기구와,
상기 송출 기구로부터 송출되어 상기 기화 장치 내에 수용된 상기 용액의 용매를 증발시켜 상기 고체 원료를 분리하는 증발 기구
를 구비하는, 원료 가스 공급 시스템.
상기 (1)에 의하면, 처리 장치에서의 처리에 악영향을 미칠 우려가 없는 형태로, 원료 가스 공급 시스템에 고체 원료를 보급할 수 있다.
(2) 상기 증발 기구는, 상기 기화 장치 내를 감압하는 감압 기구 및 상기 기화 장치 내에 수용된 용액을 가열하는 가열 기구 중 적어도 어느 한쪽을 갖는, 상기 (1)에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
(3) 상기 기화 장치는, 상기 용액을 수용하는 선반을 복수 갖는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
(4) 상기 선반은, 상하 방향으로 적층되어 있는, 상기 (3)에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
(5) 상하 방향으로 인접하는 상기 선반은, 엇갈린 방향으로 돌출되도록 형성되어 있는, 상기 (4)에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
상기 (5)에 의하면, 캐리어 가스의 유로를 길게 하여 픽업양을 높게 할 수 있다.
(6) 캐리어 가스의 유로가 나선상으로 형성되고,
상기 선반은, 상기 유로를 따라 배열되어 있는, 청구항 4에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
상기 (6)에 의하면, 캐리어 가스의 유로를 길게 하여 픽업양을 높게 할 수 있다.
(7) 서로 병렬로 접속된 복수의 상기 기화 장치와,
상기 복수의 기화 장치의 일부가 상기 처리 장치에 원료 가스를 공급 가능한 상태일 때, 다른 상기 기화 장치에 상기 용액원으로부터 상기 용액이 송출되어 상기 기화 장치 내에서 당해 용액으로부터 상기 고체 원료가 분리되도록, 제어 신호를 출력하게 구성된 제어 장치를 구비하는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 원료 가스 공급 시스템.
상기 (7)에 의하면, 기화 장치에 공급하는 현탁액 내의 고체 원료의 비율을 균일하게 할 수 있다.
(8) 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 방법이며,
상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 공정과,
상기 기화 장치에 있어서, 상기 용액으로부터 상기 고체 원료를 분리하는 공정과,
상기 기화 장치에 있어서, 분리한 상기 고체 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 공정과,
생성된 원료 가스를 상기 처리 장치에 공급하는 공정을 포함하는, 원료 가스 공급 방법.
1: 원료 가스 공급 시스템
10A, 10B, 300: 기화 장치
20: 용액원
40: 감압 기구
51: 펌프
100: 가압 가스 공급관
201a: 보급구
201b: 보급 밸브
201c: 캐리어 가스 도입구
201d: 가스 공급구
201e: 배기구
203: 가열 기구
500: 성막 장치
S: 용액

Claims (8)

  1. 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 시스템이며,
    상기 고체 원료를 기화해서 상기 원료 가스를 생성하는 기화 장치와,
    상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 상기 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 송출 기구와,
    상기 송출 기구로부터 송출되어 상기 기화 장치 내에 수용된 상기 용액의 용매를 증발시켜 상기 고체 원료를 분리하는 증발 기구
    를 구비하는, 원료 가스 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증발 기구는, 상기 기화 장치 내를 감압하는 감압 기구 및 상기 기화 장치 내에 수용된 용액을 가열하는 가열 기구 중 적어도 어느 한쪽을 갖는, 원료 가스 공급 시스템.
  3. 제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 기화 장치는, 상기 용액을 수용하는 선반을 복수 갖는, 원료 가스 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선반은, 상하 방향으로 적층되어 있는, 원료 가스 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상하 방향으로 인접하는 상기 선반은, 엇갈린 방향으로 돌출되도록 형성되어 있는, 원료 가스 공급 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 캐리어 가스의 유로가 나선상으로 형성되고,
    상기 선반은, 상기 유로를 따라 배열되어 있는, 원료 가스 공급 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 병렬로 접속된 복수의 상기 기화 장치와,
    상기 복수의 기화 장치의 일부가 상기 처리 장치에 원료 가스를 공급 가능한 상태일 때, 다른 상기 기화 장치에 상기 용액원으로부터 상기 용액이 송출되어 상기 기화 장치 내에서 당해 용액으로부터 상기 고체 원료가 분리되도록, 제어 신호를 출력하게 구성된 제어 장치를 구비하는, 원료 가스 공급 시스템.
  8. 고체 원료를 기화해서 생성된 원료 가스를 처리 장치에 공급하는 원료 가스 공급 방법이며,
    상기 고체 원료가 용매 중에 용해된 용액을 저류하는 용액원으로부터 기화 장치에 상기 용액을 송출하는 공정과,
    상기 기화 장치에 있어서, 상기 용액으로부터 상기 고체 원료를 분리하는 공정과,
    상기 기화 장치에 있어서, 분리한 상기 고체 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 공정과,
    생성된 원료 가스를 상기 처리 장치에 공급하는 공정을 포함하는, 원료 가스 공급 방법.
KR1020227008324A 2019-08-27 2020-08-18 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법 KR20220046648A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019154553A JP7240993B2 (ja) 2019-08-27 2019-08-27 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法
JPJP-P-2019-154553 2019-08-27
PCT/JP2020/031087 WO2021039493A1 (ja) 2019-08-27 2020-08-18 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
KR20220046648A true KR20220046648A (ko) 2022-04-14

Family

ID=74675494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227008324A KR20220046648A (ko) 2019-08-27 2020-08-18 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220396873A1 (ko)
JP (1) JP7240993B2 (ko)
KR (1) KR20220046648A (ko)
CN (1) CN114269965A (ko)
WO (1) WO2021039493A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11421320B2 (en) * 2017-12-07 2022-08-23 Entegris, Inc. Chemical delivery system and method of operating the chemical delivery system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016191140A (ja) 2015-03-30 2016-11-10 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給装置及び成膜装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0725225Y2 (ja) * 1989-02-20 1995-06-07 大同ほくさん株式会社 蒸発気体定量取出装置
JP2000256856A (ja) * 1999-03-11 2000-09-19 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理装置用真空排気システム及び減圧ｃｖｄ装置及び減圧ｃｖｄ装置用真空排気システム及びトラップ装置
JP4585852B2 (ja) 2002-07-30 2010-11-24 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド 基板処理システム、基板処理方法及び昇華装置
JP4172982B2 (ja) 2002-09-24 2008-10-29 富士通株式会社 固体材料のガス化方法及び装置ならびに薄膜形成方法及び装置
US7484315B2 (en) 2004-11-29 2009-02-03 Tokyo Electron Limited Replaceable precursor tray for use in a multi-tray solid precursor delivery system
WO2006101767A2 (en) 2005-03-16 2006-09-28 Advanced Technology Materials, Inc. System for delivery of reagents from solid sources thereof
JP4820232B2 (ja) 2006-08-08 2011-11-24 積水化学工業株式会社 Ｃｖｄ原料の供給方法及び供給装置
JP2013115208A (ja) * 2011-11-28 2013-06-10 Tokyo Electron Ltd 気化原料供給装置、これを備える基板処理装置、及び気化原料供給方法
CN103163007A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种固相和液相化合物动态配气装置及配气方法
US9334566B2 (en) * 2013-11-25 2016-05-10 Lam Research Corporation Multi-tray ballast vapor draw systems
JP6477044B2 (ja) * 2014-10-28 2019-03-06 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給装置、原料ガス供給方法及び成膜装置
KR101901072B1 (ko) * 2017-10-31 2018-09-20 캐논 톡키 가부시키가이샤 증발원 장치, 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법
JP2019131869A (ja) * 2018-02-01 2019-08-08 株式会社カネカ 蒸着装置
JP2019137908A (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 株式会社リンテック 流体の加熱装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016191140A (ja) 2015-03-30 2016-11-10 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給装置及び成膜装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021031740A (ja) 2021-03-01
WO2021039493A1 (ja) 2021-03-04
US20220396873A1 (en) 2022-12-15
JP7240993B2 (ja) 2023-03-16
CN114269965A (zh) 2022-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004036004A (ja) 気化液体反応物のパルス的供給の方法および装置
US10066287B2 (en) Direct liquid deposition
KR20220046648A (ko) 원료 가스 공급 시스템 및 원료 가스 공급 방법
KR101236160B1 (ko) 중합막의 성막 방법 및 성막 장치
JP2004115916A (ja) 有機物気相蒸着装置及び有機物気相の蒸着方法
JP2021050416A (ja) 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法
US20220333237A1 (en) Raw material gas supply system and raw material gas supply method
TW202112611A (zh) 固體源化學品中間填充容器
JPH05214537A (ja) 固体昇華用の気化器
JP2020063476A (ja) 蒸着装置
US20210388493A1 (en) Film forming apparatus and film forming method
WO2020179575A1 (ja) 成膜装置及び原料ガス供給方法
KR101349423B1 (ko) Ｃｕ막의 성막 방법
JP2005256107A (ja) 有機金属化学気相堆積装置用原料気化器
JP2021116433A (ja) 真空蒸着装置用の蒸着源
JP2020180354A (ja) 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法
US20240133033A1 (en) Reactant delivery system and reactor system including same
US20230175127A1 (en) Remote solid source reactant delivery systems for vapor deposition reactors
KR102303033B1 (ko) 증착 장치 및 방법
US20240218506A1 (en) Remote solid refill chamber
US20220243334A1 (en) Process apparatus including gas supplier and method of operating the same
CN113853449B (zh) 用于在基板上形成膜的方法及系统
KR200454322Y1 (ko) 증착가스 공급장치
KR20120011582A (ko) 기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법
KR20220067866A (ko) 원료 공급기 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal