KR20230080314A - 원료 가스 공급 방법 및 원료 가스 공급 기구, 및 성막 시스템 - Google Patents

원료 가스 공급 방법 및 원료 가스 공급 기구, 및 성막 시스템 Download PDF

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유이치 후루야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 원료 용기 내에 수용된 성막 원료를 가열하여 기화된 원료 가스를 공급할 때에, 원료 용기 내의 성막 원료의 열화를 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 성막 원료를 저류하고 봉입 가스가 봉입된 원료 용기를 가열하여 성막 원료를 기화시키는 것에 의해 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 배관을 거쳐서 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 방법은, 원료 용기 내의 봉입 가스를, 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스로 치환하는 공정과, 압력계에 의해 상기 배관 내의 압력을 측정하여, 치환 가스에 의한 치환의 판정을 실행하는 공정과, 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 원료 용기를 가열하여 원료 가스를 공급하는 공정을 갖는다.

Description

원료 가스 공급 방법 및 원료 가스 공급 기구, 및 성막 시스템{SOURCE GAS SUPPLY METHOD, SOURCE GAS SUPPLY MECHANISM, AND FILM FORMING SYSTEM}
본 개시는 원료 가스 공급 방법 및 원료 가스 공급 기구, 및 성막 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 루테늄 원료인 루테늄 카르보닐을 수용한 용기를 가열하고, 승화한 루테늄 카르보닐 가스를, 캐리어 가스인 CO 가스에 의해 처리 용기로 반송하고, 처리 용기 내의 기판에 CVD에 의해 루테늄 막을 성막하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 2016-151025 호 공보
본 개시는, 원료 용기 내에 수용된 성막 원료를 가열하여 기화된 원료 가스를 공급할 때에, 원료 용기 내의 성막 원료의 열화를 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 따른 원료 가스 공급 방법은, 성막 원료를 저류하고 봉입 가스가 봉입된 원료 용기를 가열하여 상기 성막 원료를 기화시키는 것에 의해 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 배관을 거쳐서 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 방법으로서, 상기 원료 용기 내의 상기 봉입 가스를, 상기 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스로 치환하는 공정과, 압력계에 의해 상기 배관 내의 압력을 측정하여, 상기 치환 가스에 의한 치환의 판정을 실행하는 공정과, 상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 상기 원료 용기를 가열하여 상기 원료 가스를 공급하는 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 원료 용기 내에 수용된 성막 원료를 가열하여 기화된 원료 가스를 공급할 때에, 원료 용기 내의 성막 원료의 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 원료 가스 공급 기구를 구비한 성막 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 성막 시스템의 원료 가스 공급 기구를 제어하는 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 원료 가스 공급 기구에 있어서의 원료 가스 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 원료 가스 공급 방법의 단계 ST2에 있어서의 N2 가스 배기 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 나타내는 원료 가스 공급 방법의 단계 ST2에 있어서의 밸브의 이상 검지 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 배기측인 처리부측에 마련된 배기측 밸브의 이상 검지 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 실시형태에 대하여 설명한다.
＜성막 시스템＞
도 1은 일 실시형태에 따른 원료 가스 공급 기구를 구비한 성막 시스템을 나타내는 개략도이다.
이러한 성막 시스템(100)은 기판에 CVD에 의해 루테늄 막을 성막하는 처리부(200)와, 처리부(200)에 루테늄 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 기구(300)를 갖는다.
처리부(200)는 처리 용기(201)와, 탑재대(202)와, 배기 장치(203)와, 샤워헤드(204)와, 가열 기구(205)를 갖는다.
처리 용기(201)는 내부가 진공 분위기로 보지 가능하게 되어 있고, 기판(W)에 대해서 루테늄 막의 성막 처리를 실행하기 위한 것이다. 처리 용기(201)의 측면에는 기판(W)을 반입·반출하기 위한 반입출구(211)가 형성되고, 반입출구(211)는 게이트 밸브(212)로 개폐된다. 또한, 처리 용기(201)의 하부에는 배기구(213)가 마련되어 있다.
탑재대(202)는 처리 용기(201) 내에 수평으로 마련되고, 그 위에 기판(W)이 탑재된다. 탑재대(202)는 처리 용기(201)의 저부로부터 연장되는 지지 부재(215)에 의해 지지되어 있다.
배기 장치(203)는 진공 펌프나 압력 제어 밸브를 포함하고, 배기구(213)에 접속된 배기 배관(214)을 거쳐서 처리 용기(201) 내를 진공 배기한다.
샤워헤드(204)는 처리 용기(201)의 상부에 탑재대(202)와 대향하도록 마련되고, 루테늄 원료 가스를 처리 용기(201) 내에 샤워 형상으로 도입하기 위한 것이다. 샤워헤드(204)의 내부에는 가스 확산 공간(216)이 형성되어 있고, 샤워헤드(204)의 저면에는 가스 확산 공간(216)에 연통한 다수의 가스 토출 구멍(217)이 형성되어 있다.
가열 기구(205)는 탑재대(202)의 내부에 마련된 저항 가열 히터로서 구성되고, 히터 전원(도시되지 않음)으로부터 급전되는 것에 의해, 탑재대(202) 상의 기판(W)을 소망의 온도로 가열하여, CVD 성막을 실행하도록 한다. 히터 전원의 출력은 히터 컨트롤러(도시되지 않음)에 의해 제어된다.
원료 가스 공급 기구(300)는 저증기압 원료인 고체상의 루테늄 원료를 승화시키고, 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리부(200)로 공급하는 것이다. 원료 가스 공급 기구(300)는 원료 용기(301)와, 가열 기구(302)와, CO 가스 공급원(303)과, 배관군(304)과, 밸브군(305)과, 압력계(306)와, 제어부(307)를 갖는다.
원료 용기(301)는 착탈 가능하게 되어 있고, 고체상의 루테늄 원료(311)를 수용하고 있다. 루테늄 원료는 전형적으로는 루테늄 카르보닐(Ru3(CO)12)이다. 가열 기구(302)는 원료 용기(301)의 주위에 마련되고, 원료 용기(301) 내의 루테늄 원료(311)를 80℃ 정도로 가열하여 승화시킨다. CO 가스 공급원(303)은 캐리어 가스 및 치환 가스로서의 CO 가스를 공급하는 것이다. 사용 전의 원료 용기(301) 내에는 N2 가스가 봉입되어 있고, 후술하는 바와 같이 N2 가스가 봉입된 채로 가열하면, 루테늄 원료가 열 분해에 의해 열화되어 버린다. 이 때문에, CO 가스를 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 치환하는 치환 가스로서 기능시킨다.
배관군(304)은 제 1 배관(321)과, 제 2 배관(322)과, 제 3 배관(323)과, 제 4 배관(324)을 갖는다. 제 1 배관(321)은 CO 가스 공급원(303)으로부터 원료 용기(301)에 이르고, 캐리어 가스인 CO 가스를 원료 용기(301)에 공급하기 위한 것이다. 제 2 배관(322)은 원료 용기(301)로부터 처리부(200)의 샤워헤드(204)에 이르고, 원료 용기(301) 내에서 승화한 루테늄 원료 가스를 캐리어 가스인 CO 가스와 함께 처리 용기(201)로 반송하기 위한 것이다. 제 3 배관(323)은 제 1 배관(321)과 원료 가스 공급 배관(322) 사이에 마련되고, CO 가스를 제 1 배관(321)으로부터 원료 용기(301)를 통과하지 않고 제 2 배관(322)으로 바이패스시키는 바이패스 배관으로서 기능한다. 제 4 배관(324)은 제 2 배관(322)으로부터 분기하여 처리부(200)의 배기 배관(214)에 이르고, 루테늄 원료 가스의 프리플로우(pre-flow)를 실행하기 위한 것이다.
제 1 배관(321)에는, 유량 제어기로서 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(325)가 마련되어 있다. 또한, 제 1 배관(321)의 원료 용기(301) 근방 부분과 병렬로 전환 배관(321a)이 마련되어 있다. 전환 배관(321a)은 제 1 배관(321)의 원료 용기(301) 근방 부분으로부터 분기한 후, 재차 제 1 배관(321)에 합류하도록 구성되어 있다. 전환 배관(321a)은 제 1 배관(321)보다 컨덕턴스가 작게 구성되어 있다.
밸브군(305)은 제 1 배관(321)에 마련된 밸브(331, 332, 333), 전환 배관(321a)에 마련된 밸브(334), 제 2 배관(322)에 마련된 밸브(341, 342), 제 3 배관(323)에 마련된 밸브(335), 제 4 배관(324)에 마련된 밸브(343)를 갖는다. 밸브(331 및 332)는 제 1 배관(321)의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(325)의 전후에 마련되어 있다. 밸브(333)는 제 1 배관(321)에 있어서의 전환 배관(321a)의 분기부와 합류부 사이에 마련되고, 밸브(334)는 전환 배관(321a)에 마련되어 있다. 밸브(341)는 제 2 배관(322)의 원료 용기(301) 근방 부분에 마련되어 있다. 밸브(342)는 제 2 배관(322)의 처리부(200)측에 있어서의 제 4 배관(324)의 분기부보다 하류측 부분에 마련되어 있다. 밸브(343)는 제 4 배관(324)의 분기부 근방에 마련되어 있다. 밸브군(305) 중, 밸브(333, 334, 335, 341)는 원료 용기 근방 밸브이고, 밸브(342, 343)는 배기측 밸브이다.
압력계(306)는 제 2 배관(322)에 마련되고, 제 2 배관(322)의 압력을 측정한다. 압력계(306)는 예를 들면 커패시턴스 마노미터(capacitance manometer)로 구성된다. 압력계(306)에 의해 제 2 배관(322)의 압력을 측정하는 것에 의해, 원료 용기(301) 내의 CO 가스에 의한 치환의 판정을 실행한다.
제어부(307)는 원료 가스 공급 기구(300)의 각 구성부의 동작 제어를 실행하는 것이며, 원료 용기(301) 내에 충전되어 있는 N2 가스를 CO 가스로 치환하는 시퀀스의 제어, 밸브의 이상 검지, 원료 가스의 공급 제어 등을 실행하는 것이다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(307)는 밸브 제어부(351)와, 압력 검출 신호 취득부(352)와, 밸브 이상 판정부(353)와, 가열 제어부(354)와, 인터록부(355)와, 유량 제어 신호 출력부(356)와, 처리 제어부(357)와, 기억부(358)와, 조작부(359)를 갖고 있다.
밸브 제어부(351)는 각 밸브에 개방 또는 폐쇄 지령을 내린다. 압력 검출 신호 취득부(352)는 압력계(306)로부터의 압력 검출 신호를 취득한다. 밸브 이상 판정부(353)는 압력 검출 신호 취득부(352)로 취득한 신호에 근거하여 각 밸브의 이상 유무를 판정한다. 가열 제어부(354)는 가열 기구(302)에 의한 원료 용기(301)의 가열을 제어한다. 인터록부(355)는, 원료 용기(301) 내에 충전되어 있는 N2 가스를 CO 가스로 퍼지 치환하는 시퀀스가 종료하지 않고 있는 경우, 원료 용기(301)가 가열될 수 없도록 인터록을 가한다. 유량 제어 신호 출력부(356)는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)의 유량 설정 값을 제어한다. 처리 제어부(357)는 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 CO 가스로 치환하는 시퀀스, 밸브 이상 검지 시퀀스, 성막 처리 시의 가스 공급 등을 제어한다. 기억부(358)는 제어를 위한 프로세스 파라미터나, 가스 치환 시퀀스, 밸브 이상 검지 시퀀스, 성막 처리 시의 가스 공급 등을 제어하기 위한 처리 레시피를 기억한다. 조작부(359)는 제어에 필요한 파라미터의 설정 등을 실행한다.
원료 가스 공급 기구(300)는, 그 외에, 퍼지 가스인 N2 가스를 공급하는 N2 가스 공급원(361)과, N2 가스 공급 배관(362)과, N2 가스 공급 배관(362)에 마련된 밸브(363 및 364)를 갖고 있다. N2 가스 공급 배관(362)은 제 1 배관(321)의 밸브(331)와 매스 플로우 컨트롤러(325) 사이, 및 밸브(332)의 하류측에 접속되어 있다. 원료 용기(301)를 교환할 때에, CO 가스의 공급을 정지하고, N2 가스 공급원(361)으로부터 N2 가스를 공급하여 배관 내나 원료 용기(301) 내를 퍼지한다.
＜원료 가스 공급 방법＞
다음에, 원료 가스 공급 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 원료 가스 공급 기구(300)에 있어서의 원료 가스 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 최초로, N2 가스가 충전된 원료 용기(301)를 장착한다(단계 ST1). 다음에, 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 CO 가스로 치환한다(단계 ST2). 단계 ST2를 실행하고 있는 동안에, 압력계(306)의 압력을 측정하는 것에 의해, CO 가스에 의한 치환의 판정을 실행한다(단계 ST3). 단계 ST3에 의해 CO 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 가열 기구(302)에 의해 원료 용기(301)를 가열하여 원료 가스를 처리부(200)로 공급한다(단계 ST4). 단계 ST4에 있어서 처리부(200)로 원료 가스가 공급되는 것에 의해, 기판(W) 상으로의 루테늄 막의 성막이 실행된다.
루테늄 막을 성막하는 성막 시스템(100)에 있어서는, 원료 용기(301)는 착탈 가능하게 마련되어 있고, 원료의 소비에 따라 정기적으로 교환된다. 단계 ST1에서 N2 가스가 충전된 새로운 원료 용기(301)를 장착하고, 그대로 성막을 위한 가열을 실행하면, N2 가스에 의해 루테늄 원료가 변질되어 사용할 수 없게 된다. 이 때문에, 단계 ST2에서 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 CO 가스로 치환한다. 단계 ST2는 밸브를 조작하는 것에 의해 실행된다.
단계 ST2는, 예를 들면, 최초로 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 배출하는 N2 가스 배출 시퀀스를 실행하고, 그 후, 원료 용기(301) 내에 잔존하는 N2 가스를 CO 가스에 의해 퍼지하여 치환하는 퍼지 치환을 실행하는 것에 의해 실시된다. 그리고, 본 예에서는 CO 가스에 의한 퍼지 치환을 실행하고 있는 동안에, 단계 ST3의 압력계(306)의 압력을 측정하는 것에 의해 CO 가스에 의한 치환의 판정이 실행된다.
원료 용기(301)에는, 원료 용기 근방 밸브로서 밸브(333, 334, 335, 341)가 접속되고, 원료 용기(301)를 교환할 때에는, 이들 밸브의 밸브 구동용 에어 튜브가 분리되고, 새로운 원료 용기(301)를 장착했을 때에 구동용 에어 튜브가 장착된다. 따라서, 단계 ST2에 있어서, 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 CO 가스로 치환할 때에는, 에어 튜브의 접속 불량이 생기기 쉽고, 그에 동반하는 밸브의 동작 불량에 의해, CO 가스에 의한 원료 용기(301) 내의 치환이 실패하는 일이 있다. 또, 밸브 자체의 동작 불량이나 CO 가스의 공급 부족, 더욱이는 가스 경로의 누출 등에 의해서도 CO 가스에 의한 원료 용기(301) 내의 치환이 실패한다. 이와 같이 CO 가스에 의한 치환이 실패하면, 결국, 원료 용기(301) 내의 N2 가스가 CO 가스로 치환되지 않고, 가스 공급 시에 루테늄 원료의 변질이 생겨 버린다.
밸브의 동작 불량, CO 가스의 공급 부족, 가스 경로의 누출이 생기면, 배관 내의 압력이 상승하지 않으므로, 본 실시형태에서는, 압력계(306)로 배관의 압력을 측정한다고 하는 수법으로, 원료 용기(301)가 CO 가스에 의해 치환되고 있는지 여부를 판정한다. 이러한 수법은, 배관의 압력을 측정하는 것만으로 좋기 때문에, 밸브에 센서를 추가하는 것과 같은 경우에 비해 간이(簡易)하다.
이하, 단계 ST2 및 단계 ST3의 구체 예에 대하여 설명한다.
단계 ST2에서는, 최초로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 원료 용기(301) 내의 N2 가스를 배출하는 N2 가스 배기 시퀀스를 실행한다. 또한, 도 4에 있어서 각 밸브에 대해서는, 폐쇄되어 있는 상태를 흑색으로 나타내고, 개방되어 있는 상태를 백색으로 나타내고 있다(이하의 도 5, 도 6도 마찬가지임). N2 가스 배기 시퀀스에 있어서는, 우선, 모든 밸브를 폐쇄한 상태로부터, 도 4의 (a)와 같이 컨덕턴스가 작은 전환 배관(321a)의 밸브(334)를 개방하는 동작과, 도 4의 (b)와 같이 밸브(334)를 폐쇄하고 밸브(335) 및 밸브(343)를 개방하는 동작을 복수 회(예를 들면 100회) 반복하는 슬로우(slow) 배기를 실행한다. 다음에, 모든 밸브를 폐쇄한 상태로부터, 도 4의 (c)와 같이 밸브(333)를 개방하는 동작과, 도 4의 (d)와 같이 밸브(333)를 폐쇄하고 밸브(335) 및 밸브(343)를 개방하는 동작을 복수 회(예를 들면 50회) 반복하는 패스트(fast) 배기를 실행한다. 이것에 의해, 원료 용기(301) 내의 N2 가스가 거의 배출된다.
다음에, 단계 ST2의 나머지 부분으로서, 밸브를 조작하여 원료 용기(301)나 배관에 약간 잔존하고 있는 N2 가스를 CO 가스에 의해 압출하는 퍼지 치환을 실행하고, 이와 동시에, 단계 ST3의 압력계(306)의 측정 값에 의해 원료 용기(301)가 CO 가스에 의해 치환되고 있는지 여부의 판정을 실행한다.
CO 가스에 의한 퍼지 치환과 CO 가스에 의해 치환되었는지 여부의 판정은, 상술한 N2 가스 배출 시퀀스가 종료된 후, 예를 들면 도 5에 나타내는 밸브 이상 검지 시퀀스를 실행하는 것에 의해 실행할 수 있다. 이러한 밸브 이상 검지 시퀀스는 압력계(306)의 측정 값에 의해 원료 용기(301)의 주위의 밸브에 대해서 이상 판정을 실행하고, 그 과정에서, 원료 용기(301) 등에 잔존하고 있는 N2 가스를 CO 가스로 퍼지 치환한다.
상술한 바와 같이, 예를 들면 구동용 에어 튜브에 접속 불량이 생기면, 제어부(307)로부터 밸브의 개방 지령이 있어도 밸브가 개방되지 않고 CO 가스로의 치환이 실행되지 않는다. 이 때문에, 본 예에서는, 단계 ST3의 CO 가스에 의한 치환의 판정의 전형 예로서, 밸브의 이상 검지 시퀀스를 실행하여, 원료 용기(301) 주위의 밸브의 개폐 이상이 없다고 판정되었을 때에, CO 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정한다.
밸브의 이상 검지 시퀀스는 도 5에 나타내는 바와 같이 실행된다. 우선, 모든 밸브를 폐쇄한 상태로부터, 밸브(331)를 개방하여, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(325)에 의해 유량 제어하고, 게다가 밸브(332), 밸브(334), 밸브(341), 밸브(343)를 순차적으로 개방한 도 5의 (a)에 나타내는 상태로 한다. 그 상태로, 압력계(306)에 의해 제 2 배관(322)의 압력을 측정한다. 이 때, 에어 튜브의 접속 불량 등에 의해 밸브(334, 341)가 개방되지 않는 경우는, 가스가 유동하지 않고 배관 압력이 상승하지 않는다. 이 때문에, 압력계(306)에 의해 측정된 압력이 설정 값보다 낮으면, 밸브 이상 판정부(353)가 이러한 밸브의 개폐 이상으로 판정한다. 반대로 설정 값 이상이면, 밸브는 정상으로 판정한다. 이 때의 설정 값으로서는, 예를 들면 0.04 Torr가 이용된다.
다음에, 밸브(334)를 폐쇄하고 밸브(333)를 개방하여 도 5의 (b)에 나타내는 프리플로우 상태로 하고, 그 상태로, 압력계(306)에 의해 제 2 배관(322)의 압력을 측정한다. 이 때도 마찬가지로, 측정된 압력이 설정 값보다 낮으면, 밸브 이상 판정부(353)가 밸브(333)의 개폐 이상으로 판정하고, 반대로 설정 값 이상이면, 밸브(333)는 정상으로 판정한다. 정상이면 프리플로우가 정상적으로 실행되고, 원료 용기(301) 등에 잔존하는 N2 가스가 CO 가스에 의해 압출되어, 원료 용기(301) 내부 등이 CO 가스로 치환된다.
다음에, 밸브(333)를 폐쇄하고 제 3 배관(323)의 밸브(335)를 개방하여 도 5의 (c)에 나타내는 프리바이패스(pre-bypass) 상태로 하고, 그 상태로, 압력계(306)에 의해 제 2 배관(322)의 압력을 측정한다. 이 때도 마찬가지로, 측정된 압력이 설정 값보다 낮으면, 밸브 이상 판정부(353)가 밸브(335)의 이상으로 판정하고, 반대로 설정 값 이상이면, 밸브(335)는 정상으로 판정한다.
밸브의 이상 검지 시퀀스에 있어서, 밸브 개폐 상태의 이상이 없고, 원료 용기(301) 내가 CO 가스로 치환되었다고 판정되었을 경우에는, 단계 ST4가 실행된다. 즉, 가열 기구(302)에 의해 원료 용기(301)를 가열하여 루테늄 원료를 기화(승화)시켜서, 원료 가스를 처리부(200)로 공급한다. 이것에 의해, 처리부(200)의 처리 용기(201) 내에 배치된 기판(W)에 대해서 루테늄 막의 성막이 실행된다.
이 때, 제어부(307)의 인터록부(355)가, 원료 용기(301) 내에 충전되어 있는 N2 가스를 CO 가스로 치환하는 시퀀스가 종료할 때까지 동안, 원료 용기(301)가 가열될 수 없도록 인터록을 가하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 밸브 이상 판정에 의해 밸브 이상 없음으로 판정되었을 때에, CO 가스 치환 완료의 플래그를 세워서, 인터록을 해제하여, 원료 용기(301)의 가열을 가능하게 한다. 이것에 의해, CO 가스에 의한 치환이 확실히 완료한 것을 확인한 후에 가열을 실행할 수 있고, 루테늄 원료의 변질을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 플래그는 기억부(358)에 기억된다. 처리부(200)의 처리 용기(201) 내가 대기압이 되었을 경우는, 플래그가 해제되고, 인터록부(355)는 인터록을 재차 가한다. 이것은, 처리 용기(201) 내가 대기압이 되었을 경우, 원료 용기(301)의 교환을 실행할 가능성이 있어, 원료 용기(301) 내에 N2 가스가 봉입되어 있을 위험이 있기 때문이다.
압력계(306)를 이용한 밸브의 이상 검지 시퀀스는, 원료 용기(301) 주위의 밸브(333, 334, 335, 341)의 이상 판정을 실행하여, CO 가스로의 치환의 완료를 확인하는 경우뿐만 아니라, 배기측인 처리부측에 마련된 배기측 밸브인 밸브(342) 및 밸브(343)의 이상 검지에도 적용 가능하다.
그 때의 이상 검지 시퀀스의 구체 예를 도 6에 나타낸다. 우선, 밸브(343)의 이상 검지를 실행한다. 모든 밸브를 폐쇄한 상태로부터, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 밸브(331)를 개방하여, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(325)에 의해 유량 제어하고, 게다가 밸브(332, 335, 343)를 개방하여, 프리바이패스 플로우(pre-bypass flow) 제어를 실행한다. 다음에, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밸브(331)를 폐쇄하여 배관 내가 진공 흡인되는 프리배큠(pre-vacuum) 제어를 실행한다. 이 때, 제어부(307)로부터의 개방 지령에 의해서도 밸브(343)가 개방되지 않는 경우에는, 압력계(306)의 검출 압력이 저하하지 않기 때문에, 밸브(343)의 이상을 검지할 수 있다. 구체적으로는, 압력계(306)에 의해 측정된 압력이 설정 값보다 높으면, 밸브(343)가 이상이라고 판정한다. 이 때의 설정 값으로서는, 예를 들면 0.01 Torr가 이용된다.
다음에, 밸브(342)의 이상 검지를 실행한다. 모든 밸브를 폐쇄한 상태로부터, 도 6의 (a)와 마찬가지의 프리바이패스 플로우 제어를 실행한다(도 6의 (c) 참조). 다음에, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 밸브(331)를 폐쇄하고, 밸브(342)를 개방하고, 밸브(343)를 폐쇄한 상태로 하고, 배큠 플로우(vacuum flow) 제어를 실행한다. 이 때, 밸브(342)가 개방되지 않는 경우에는, 압력계(306)의 검출 압력이 저하하지 않기 때문에, 밸브(342)의 이상을 검지할 수 있다.
＜기타 적용＞
이상, 실시형태에 대하여 설명했지만, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에 있어서 예시이며 제한적인 것은 아닌 것으로 고려되어야 하는 것이다. 상기의 실시형태는 첨부의 특허청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일 없이, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 성막 원료로서 루테늄 원료를 이용하고, 원료 용기(301) 내에 봉입되는 봉입 가스로서 N2 가스를 이용하며, 치환 가스로서 CO 가스를 이용하는 예를 나타냈다. 그러나, 봉입 가스가 가열에 의해 성막 원료를 열화시키는 가스이고, 치환 가스로 치환되는 것에 의해 성막 원료의 열화가 방지되는 조합이면 이러한 조합에 한정되지 않는다. 또, 상기 실시형태에서는, 치환 가스로서 캐리어 가스인 CO 가스를 이용하는 예를 나타냈지만, 치환 가스는 캐리어 가스와 별개이어도 좋다.
100 : 성막 시스템
200 : 처리부
201 : 처리 용기
202 : 탑재대
300 : 원료 가스 공급 기구
301 : 원료 용기
302 : 가열 기구
303 : CO 가스 공급원
304 : 배관군
305 : 밸브군
306 : 압력계
307 : 제어부
311 : 루테늄 원료
321 : 제 1 배관
322 : 제 2 배관
323 : 제 3 배관
324 : 제 4 배관
331, 332, 333, 334, 335, 341, 342, 343 : 밸브
W : 기판

Claims (19)

  1. 성막 원료를 저류하고 봉입 가스가 봉입된 원료 용기를 가열하여 상기 성막 원료를 기화시키는 것에 의해 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 배관을 거쳐서 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 방법에 있어서,
    상기 원료 용기 내의 상기 봉입 가스를, 상기 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스로 치환하는 공정과,
    압력계에 의해 상기 배관 내의 압력을 측정하여, 상기 치환 가스에 의한 치환의 판정을 실행하는 공정과,
    상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 상기 원료 용기를 가열하여 상기 원료 가스를 공급하는 공정을 갖는
    원료 가스 공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스로서 상기 치환 가스를 공급하는
    원료 가스 공급 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 치환 가스에 의한 치환의 판정은 상기 압력계에 의해 상기 배관의 압력을 측정하여, 상기 배관의 상기 원료 용기의 근방에 마련된 밸브의 이상 판정을 하는 것에 의해 실행하는
    원료 가스 공급 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브의 이상 판정은 상기 밸브에 개방 지령이 내려졌을 때에 상기 배관 내의 압력이 설정 값보다 낮은 경우에 이상으로 판정하는
    원료 가스 공급 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 봉입 가스를, 상기 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스로 치환하는 공정은 상기 원료 용기로부터 상기 봉입 가스를 배출하는 것과, 상기 원료 용기 내에 잔존하는 상기 봉입 가스를 상기 치환 가스로 퍼지 치환하는 것에 의해 실행하고, 상기 퍼지 치환하는 것은 상기 밸브의 이상 판정 시에 실행하는
    원료 가스 공급 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배관에는 배기측인 상기 처리부측에 배기측 밸브가 마련되고, 상기 배기측 밸브에 개방 지령이 내려졌을 때에, 상기 압력계의 압력이 설정 값보다 높은 경우에 상기 배기측 밸브의 이상으로 판정하는
    원료 가스 공급 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 치환 가스에 의한 치환의 판정은, 치환 가스의 공급 부족 또는 배관의 누출에 의해, 상기 압력계에 의한 압력이 설정 값보다 낮아졌을 경우에 치환에 실패했다고 하는
    원료 가스 공급 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막 원료는 루테늄 원료이고, 상기 봉입 가스는 N2 가스이며, 상기 치환 가스는 CO 가스인
    원료 가스 공급 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 루테늄 원료는 루테늄 카르보닐인
    원료 가스 공급 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치환 가스로 치환하는 공정이 종료하지 않고 있는 경우, 상기 원료 용기를 가열할 수 없도록 인터록을 가하는
    원료 가스 공급 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 치환의 판정을 실행하는 공정에 의해 상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정되었을 때에 상기 인터록을 해제하는
    원료 가스 공급 방법.
  12. 성막 원료를 기화시키는 것에 의해 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 기구에 있어서,
    성막 원료를 저류하고 봉입 가스가 봉입된 원료 용기와,
    상기 원료 용기를 가열하여 상기 성막 원료를 기화시키는 가열 기구와,
    상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스로서 상기 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스를 공급하는 치환 가스 공급원과,
    상기 치환 가스 공급원과 상기 원료 용기 사이, 및 상기 원료 용기로부터 상기 처리부와의 사이에 마련된 배관과,
    상기 배관의 상기 원료 용기 근방에 마련된 밸브와,
    상기 배관에 마련된 압력계와,
    제어부를 가지며,
    상기 제어부는,
    상기 원료 용기 내의 상기 봉입 가스를 상기 치환 가스로 치환하는 공정과,
    상기 치환하는 공정에 있어서 상기 밸브에 개방 지령을 내리고, 그 때에, 상기 압력계에 의해 상기 배관의 압력을 측정하여, 상기 밸브의 이상 판정을 실행하고, 그 결과로부터 상기 치환 가스에 의한 치환의 판정을 실행하는 공정과,
    상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 상기 가열 기구에 의해 상기 원료 용기를 가열하여 상기 원료 가스를 공급하는 공정을 실행하는
    원료 가스 공급 기구.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 밸브에 개방 지령이 내려졌을 때에 상기 배관 내의 압력이 설정 값보다 낮은 경우에 이상으로 판정하는
    원료 가스 공급 기구.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 배관의 배기측인 상기 처리부측에 마련된 배기측 밸브를 더 가지며, 상기 제어부는, 상기 배기측 밸브에 개방 지령을 내렸을 때에, 상기 압력계의 압력이 설정 값보다 높은 경우에 상기 배기측 밸브의 이상으로 판정하는
    원료 가스 공급 기구.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막 원료는 루테늄 원료이고, 상기 봉입 가스는 N2 가스이며, 상기 치환 가스는 CO 가스인
    원료 가스 공급 기구.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 루테늄 원료는 루테늄 카르보닐인
    원료 가스 공급 기구.
  17. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 인터록부를 가지며, 상기 인터록부는, 상기 치환 가스로 치환하는 공정이 종료하지 않고 있는 경우, 상기 원료 용기를 가열할 수 없도록 인터록을 가하는
    원료 가스 공급 기구.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 치환의 판정을 실행하는 공정에 의해 상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정되었을 때에, 상기 인터록부는 상기 인터록을 해제하는
    원료 가스 공급 기구.
  19. 기판에 대해서 성막 처리를 실시하는 처리부와,
    성막 원료를 기화시키는 것에 의해 생성된 원료 가스를 캐리어 가스에 의해 처리부에 공급하는 원료 가스 공급 기구를 갖는 성막 시스템에 있어서,
    상기 원료 가스 공급 기구는,
    성막 원료를 저류하고 봉입 가스가 봉입된 원료 용기와,
    상기 원료 용기를 가열하여 상기 성막 원료를 기화시키는 가열 기구와,
    상기 원료 용기 내에 상기 캐리어 가스로서 상기 원료 가스를 열화시키지 않는 치환 가스를 공급하는 치환 가스 공급원과,
    상기 치환 가스 공급원과 상기 원료 용기 사이, 및 상기 원료 용기로부터 상기 처리부와의 사이에 마련된 배관과,
    상기 배관의 상기 원료 용기 근방에 마련된 밸브와,
    상기 배관에 마련된 압력계와,
    제어부를 가지며,
    상기 제어부는,
    상기 원료 용기 내의 상기 봉입 가스를 상기 치환 가스로 치환하는 공정과,
    상기 치환하는 공정에 있어서 상기 밸브에 개방 지령을 내리고, 그 때에, 상기 압력계에 의해 상기 배관의 압력을 측정하여, 상기 밸브의 이상 판정을 실행하고, 그 결과로부터 상기 치환 가스에 의한 치환의 판정을 실행하는 공정과,
    상기 치환 가스에 의한 치환이 실행되었다고 판정된 후, 상기 가열 기구에 의해 상기 원료 용기를 가열하여 상기 원료 가스를 공급하는 공정을 실행시키는
    성막 시스템.
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