JP2016186126A - 原料供給装置、原料供給方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献2には、原料ガスの供給量が少なくなった時に、キャリアガスの流量を増やすことで、原料ガスの流量を増やして原料の流量を安定させる技術が記載されている。しかしながらキャリアガスの流量を増やした場合には、原料の流量は増えるが、キャリアガスの流量も増えるため原料の濃度が低くなり、設計通りの膜質が得られない懸念がある。
また固体原料の加熱温度を制御して、原料の供給を調整しようとすると、ヒータから原料容器を介して固体原料に熱が伝導するのに長い時間がかかるため、応答が遅く、採用しづらい手法である。
密閉空間を形成し、固体原料を昇華させた原料を内部に再固化させて薄膜状に析出させた原料供給源と、
前記原料供給源の内部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記原料供給源の温度を調整するための温度調整部と、
前記固体原料が昇華した原料と前記キャリアガスとを前記原料供給源から前記消費区域に供給するための供給用流路と
前記原料供給源から前記消費区域に供給される原料の流量を測定するための原料の流量測定部と、
前記流量測定部にて得られた測定値に基づいて前記温度調整部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
密閉空間を形成し、固体原料を昇華させた原料を内部に再固化させて薄膜状に析出させた原料供給源を加熱して、当該内部に析出している固体原料を昇華させる工程と、
前記原料供給源の内部にキャリアガスを供給し、昇華した原料とキャリアガスとを前記原料供給源から供給用流路を介して前記消費区域に供給する工程と
前記原料供給源から前記消費区域に供給される原料の流量を測定する工程と、
前記原料の流量を測定する工程で測定した原料の流量測定値に基づいて前記原料供給源の温度を制御する工程と、を備えたことを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、上述の原料供給方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
また原料ガスを含むガスが通過する原料補充用の配管30、分岐管31、33、原料供給用の配管37、分岐管32、34、排気管35、36及び合流管38は、例えば、図示しないテープヒータなどにより覆われており、テープヒータで覆われた領域は、原料ガスが析出しない温度、例えば160℃に加熱されている。
第2のPID演算部82の後段には、電源部84のスイッチング素子のオン、オフのためのタイミング信号、例えば半導体スイッチング素子の点弧角を制御するための制御信号を、第2のPID演算部82にて得られた差分値に応じて生成する信号生成回路83が設けられる。
前述したように既に加熱部49は、原料の流量が設定値となるように電力が供給されており、バルブV11を閉じ、バルブV2、V10を開いて原料ガスの供給先を排気管39を介した迂回路から真空容器10側へ切り替えた後も、原料の流量は設定値に維持されている。
また、第1及び第2の原料捕捉部41、42は左右の壁部部分から板状の捕捉部43を交互に前後方向に配列して迷路構造を構成しているため、捕捉量が多い利点がある。
原料の流量の設定値を変更する場合には、原料の加熱温度を大幅に変えることを避けるためにキャリアガスの流量を変更することが好ましい。しかしながら、加熱温度の変更の程度が大きくない場合には、加熱温度を変えてあるいはキャリアガスの流量及び加熱温度の両方を変えて原料の流量を変更するようにしてもよい。
また、原料の流量制御において、加熱部49による温度調整の他に、冷却部の冷却水流量制御による温度調整を組み合わせることも可能である。
また上述の実施の形態においては、第1及び第2の原料捕捉部41、42を設けた構成としたが、第1の原料捕捉部41のみ設けた構成でも良い。
例えば第1の原料捕捉部41から成膜処理部1Aに供給している原料の流量を変更(増減)するためには、加熱部49及び冷媒流路53を組み合わせた温度調整部(図3参照)により第1の原料捕捉部41のケース体40の温度を変更する手法と、キャリアガスの流量を変更する手法が挙げられる。温度を変更する場合には、例えば温度を10℃昇温させると原料の流量は2倍近く増加させることができ、原料の流量の調整範囲が広い利点があるが、ケース体40の温度を高速に変化させることは難しいという課題がある。
そこでこの実施形態は、キャリアガスの流量調整と温度調整とを組み合わせて原料の流量の制御を行うことにより、原料の流量を広い範囲で制御しつつ、高速な原料の流量の制御を可能にするものである。
先ず当該他のロットの先頭のウエハ100を成膜処理する前に、制御部9内のメモリ93に書きこまれているプロセスレシピから原料の流量の設定値A´を読み出し、第1の原料捕捉部41の温度がT0において、原料の流量がA´となるキャリアガスの流量C1´を求める(ステップS3)。キャリアガスの流量C1´は、例えばメモリ93内に予め記憶された、温度ごとの原料の流量とキャリアガス流量との相関データに基づいて求められる。または、相関データを使用せずに、マスフローコントローラ63とマスフローメータ66の各流量測定値に基づいてマスフローコントローラ63の流量設定値を調整することにより原料の流量を調整し、原料の流量がA´になるよう調整されたキャリアガスの流量値をC1´としてもよい。更に原料濃度{原料ガスの流量/N2ガス(キャリアガス及び希釈ガスの合計流量)}がBとなる希釈ガスの流量C2´を求める(ステップS4)。希釈ガスの流量C2´は、(A´/B)−C1´の演算により求められる。
第1の原料捕捉部41の温度設定値をT0からT0´に変更するタイミングについては、厳密に言えば、ステップの並びに対応する時間だけキャリアガスの流量の変更よりも遅れるが、ステップの処理時間は極めて短いことから、実質キャリアガスの流量の変更と同時である。なお、温度設定値をT0からT0´に変更するタイミングは、この技術の利点を得るためには、キャリアガスの流量の変更後速やかに行われるであろうが、キャリアガスの流量の変更よりも後であってもよい。
このような手法によれば、キャリアガスの流量を一気に増加させているので原料の流量の変更を瞬時に行うことができる。また第1の原料捕捉部41の温度を調整して、変更後の原料の流量を維持しながらキャリアガスの流量を例えば元の流量に戻すようにしているので、キャリアガスの流量を好ましい流量範囲に維持しつつ、原料の流量を広範囲に調整することが可能となる。
また原料の流量を減少させる場合においても同様にキャリアガスを先ず変更し、第1の原料捕捉部41の温度を降温させながら、キャリアガスの流量を増加させていくことになる。
なお第2の原料捕捉部42を用いてプロセスを行う場合であって、原料の流量を変更する場合においても同様の動作が行われる。
また原料の流量を変更する既述の手法は、ALDプロセスに適用することができる。
2A〜2C 原料供給系
3 主原料容器
8 主原料容器のヒータ
9 制御部
41 第1の原料捕捉部
42 第2の原料捕捉部
43 捕捉部
46 チラー
49 加熱部
53 冷媒流路
V1〜V11 バルブ
Claims (12)
- 固体原料が昇華した原料をキャリアガスと共に消費区域に供給する原料供給装置において、
密閉空間を形成し、固体原料を昇華させた原料を内部に再固化させて薄膜状に析出させた原料供給源と、
前記原料供給源の内部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、
前記原料供給源の温度を調整するための温度調整部と、
前記固体原料が昇華した原料と前記キャリアガスとを前記原料供給源から前記消費区域に供給するための供給用流路と
前記原料供給源から前記消費区域に供給される原料の流量を測定するための原料の流量測定部と、
前記流量測定部にて得られた測定値に基づいて前記温度調整部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする原料供給装置。 - 前記温度調整部は、加熱部と冷却部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の原料供給装置。
- 前記流量測定部は、前記キャリアガス供給路に設けられた流量コントローラと、前記供給用流路に設けられたガス流量測定部と、前記ガス流量測定部の流量測定値と前記流量コントローラにおける前記キャリアガスの流量設定値または前記キャリアガスの流量測定値とに基づいて原料の流量を演算する演算部と、を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の原料供給装置。
- 前記原料供給源は、屈曲したガスの流路を構成する複数の原料捕捉用の板部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の原料供給装置。
- 前記原料供給源は、一端側及び他端側に夫々前記キャリアガス供給路及び前記供給用流路が接続された筒状の容器本体部と、前記一端側と前記他端側とを結ぶ方向を前後方向とすると、複数個所で屈曲するガスの流路を構成するように左右及び上下の少なくとも一方の内壁部から交互に板部が伸びるように配置されていることを特徴とする請求項4記載の原料供給装置。
- 前記原料供給源は、一端側及び他端側に夫々前記キャリアガス供給路及び前記供給用流路が接続された筒状の容器本体部を備え、
前記温度調整部は、前記容器本体部の壁部の中に各々設けられたヒータと冷媒流路とを備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の原料供給装置。 - キャリアガス供給路がその上流側に接続されると共に、固体原料の昇華温度以上に加熱可能とされ、固体原料を収容する主原料容器と、
前記主原料容器から前記原料供給源にキャリアガスと、固体原料が昇華した原料と、を含む原料ガスを供給するための補充用流路と、
前記主原料容器から原料ガスが前記原料供給源に送られているときに前記原料供給源からガスを排出するための排出路と、
前記主原料容器から前記原料供給源に原料を補充するために原料ガスが前記原料供給源に送られているときに前記供給用流路を遮断するバルブ及び前記原料供給源から前記消費区域に原料ガスを供給するときに前記補充用流路を遮断するバルブと、備え、
前記原料供給源は前記主原料容器から流出した原料ガス中から原料を再固化して捕捉することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の原料供給装置。 - 固体原料が昇華した原料をキャリアガスと共に消費区域に供給する原料供給方法において、
密閉空間を形成し、固体原料を昇華させた原料を内部に再固化させて薄膜状に析出させた原料供給源を加熱して、当該内部に析出している固体原料を昇華させる工程と、
前記原料供給源の内部にキャリアガスを供給し、昇華した原料とキャリアガスとを前記原料供給源から供給用流路を介して前記消費区域に供給する工程と、
前記原料供給源から前記消費区域に供給される原料の流量を測定する工程と、
前記原料の流量を測定する工程で測定した原料の流量測定値に基づいて前記原料供給源の温度を制御する工程と、を備えたことを特徴とする原料供給方法。 - 前記原料の流量を測定する工程は、前記原料供給源の下流側に設けられた前記供給用流路を流れる原料及びキャリアガスの混合ガスの流量の測定値と、前記原料供給源の上流側に設けられたキャリアガス供給路を流れるキャリアガスの流量と、に基づいて原料の流量を求める工程であることを特徴とする請求項8記載の原料供給方法。
- 前記原料の流量の設定値を第1の設定値から第2の設定値に変更する際には、
前記キャリアガスの流量を、前記原料の流量が第2の設定値となる流量に調整する工程と、
前記原料供給源の温度を調整することにより、前記原料の流量を第2の設定値に維持したまま、前記キャリアガスの流量を、前記原料の流量が第2の設定値となるように調整された流量から、調整前の流量に移行させる工程と、を含むことを特徴とする請求項8または9に記載の原料供給方法。 - 前記原料供給源から昇華した原料とキャリアガスとの混合ガスに希釈ガスを合流するために前記供給用流路の途中に接続された希釈ガス流路を用い、
前記キャリアガスと前記希釈ガスとの合計流量に対する前記原料の流量が設定値となるように希釈ガスの流量を制御することを特徴とする請求項8ないし10のいずれか一項に記載の原料供給方法。 - 固体原料が昇華した原料をキャリアガスと共に消費区域に供給する原料供給装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項8ないし11のいずれか一項に記載の原料供給方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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