JP2001289336A

JP2001289336A - 流量調整機能付き開閉装置

Info

Publication number: JP2001289336A
Application number: JP2000105402A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tatewaki; 靖司立脇; Yasuyuki Tanaka; 保之田中; Masayuki Katayama; 片山　　雅之; Atsushi Ishihara; 篤石原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】開閉装置及び流量調整装置内での昇華性原料
ガスの固化が低減され、それに伴う開閉装置等の交換回
数が少くなり、成膜装置の長期安定稼働が確保される。【解決手段】本発明の流量調整機能付き開閉装置は、
弁本体２と、弁本体に接し通路を開閉するダイヤフラム
３と、ダイヤフラム３を押圧するステム８を有している
ピストン４と、ピストン４を駆動する駆動部と、ピスト
ンの上昇端を決めるストッパ５と、ストッパを保持する
カバー６とから基本的に構成されている。ストッパは調
整可能となっており、これによってピストンの移動量が
変えられ、該開閉装置を通る原料ガスの流量が調整でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
プロセスにおけるガラス基板への薄膜形成、例えば金属
膜、酸化膜などの成膜を行ったり、あるいはガラス基板
への単結晶層のエピタキシャル成膜を行う半導体成膜装
置に係わり、特に反応室に対し原料ガスを連続または不
連続的に供給するガスラインで使用する昇華性原料ガス
用流量調整機能付き開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりガラス基板に絶縁膜を作成する
ための成膜装置として各種のＣＶＤ装置が用いられ、特
にＡＬＥ成長法の場合は、反応室への２種類以上の原料
ガス供給は、不連続的に高頻度で開閉装置を駆動するこ
とで行われている。例えば、塩化アルミニウム等の昇華
性ガスは温度依存性が高く、僅かな温度低下によりガス
が固化するという性質があり、ガスラインにある極端な
曲がり、絞り部においては、ガスの流速変化に伴う断熱
膨張により局部的な温度低下をきたす。従って、ガスラ
インにある開閉装置内では、急激な断熱膨張によるガス
温度の低下によって開閉装置のシート面上等にガスの固
形化が発生し、開閉装置を閉状態にしてもリークが発生
するという製品構造上重要な問題が発生していた。

【０００３】また、成膜装置で使用するガス供給量は、
成膜の製品品質を大きく左右するため、常に一定な流量
を保証しなければならない。しかしながら、開閉装置の
流量は、特に市販の開閉装置では製作上の寸法精度のバ
ラツキにより個々の流量を一定にすることが困難であ
り、かつ昇華性ガスとなると使用温度が１５０〜１７０
℃前後となるためなおさら、一定流量の開閉装置を用い
ることは不可能であった。そこで従来においては、反応
室への原料ガスの供給ラインに設けられている開閉装置
の前後どちらかに流量を調整可能な流量調整装置を設置
して、原料ガスを任意の流量にコントロールさせてい
た。しかしながら、開閉装置と流量調整装置との併用
は、ガスラインに曲がり、絞り部を増やすことであり、
前述の問題点を更に増長することになり、大幅な設備稼
働率の低下をきたしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の問題に鑑み、昇華性原料ガスのガスライン内の開閉装
置等による絞り部が低減できて原料ガスの固化が低減さ
れ、それに伴う開閉装置等の交換回数が大幅に低減でき
る流量調整機能付き開閉装置を提供することである。更
に本発明の別の目的は、昇華性原料ガスの流量を任意に
コントロール可能とし、仮に開閉装置を交換した場合で
も、開閉装置の流量特性については特に厳しい特性を必
要としないものでも使用可能にした流量調整機能付き開
閉装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の流量調整機能付き開閉装置を提供する。請求項１
に記載の流量調整機能付き開閉装置は、弁本体に接し通
路を開閉するステムを有しているピストンの上昇端を決
めるストッパが、調整可能になっていることにより、原
料ガスの流量を任意にコントロールでき、開閉装置の流
量特性について特に厳しい仕様を要求する必要がなくな
った。また、流量調整機能が付加されているので、開閉
装置と流量調整装置との併用をする必要がなくなり、ガ
スライン内の絞り部が低減でき、原料ガスが局部的な温
度低下により固化する機会が少なくなる。

【０００６】請求項２に記載の該開閉装置は、弁本体と
ステムとの間にダイヤフラムを配置したものであり、こ
れにより原料ガスが弁本体の内部の奥に回り込み、固化
して付着するのを防止している。請求項３の該開閉装置
は、ピストンの駆動方式を電磁駆動方式にしたものであ
り、その作用効果は、流体による駆動方式と同じであ
る。請求項４の該開閉装置は、ストッパをネジ込み式に
しているので、手動で回動角度によって容易にストッパ
の位置を調整できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の流量調整機能付き開閉装置について説明す
る。なお、本発明の流量調整機能付き開閉装置は、昇華
性原料ガスを扱う成膜装置に使用するのが最適である
が、必要によっては他の用途にも適用可能なものであ
る。図１は、本発明の流量調整機能付き開閉装置１を示
しており、弁本体２と、この弁本体２に接し通路を開閉
するダイヤフラム３と、このダイヤフラム３を押圧する
ピストン４と、このピストン４の上昇端を決めるストッ
パ５と、このストッパ５を保持するカバー６とから基本
的に構成されている。

【０００８】弁本体２のダイヤフラム３が当接する弁座
面（シート面）には、必要に応じてシート材７（例えば
四弗化エチレン）が埋め込まれている。ダイヤフラム３
は、例えばステンレスで形成され、その周縁が弁本体２
によって保持され、弁本体の弁座面に当接したり、離れ
たりすることで流路を開閉している。ピストン４は、そ
の下端部にステム８が嵌合されており、弁本体２内に設
けられた弁座押付け用のスプリング９によってステム８
と一体となって常時弁座面の方に付勢されている。ピス
トン４を覆う形でシリンダーの役目をするカバー６が設
けられ、このカバー６の上部に流量調整用のストッパ５
が螺合されている。カバー６の内部はピストン４によっ
て仕切られた下部室１１と上部室１０とが形成されてい
る。

【０００９】カバー６の下部周縁にピストン４を駆動す
る流体を下部室１１に取り入れる流入口１２が穿孔され
ており、導入する流体によってスプリング９に逆らって
ピストン４は上昇し、ピストン４の頭部１３がストッパ
５に突き当たることで停止する。なお、カバー６の上部
には通気口１４が設けられていて、ピストン４の上部室
１０は周辺雰囲気中に連通している。ストッパ５は、ネ
ジ締めにより上部室１０内への突出量を調整でき、調整
後は、ロックナット１５のようなロック手段により固定
される。これによりピストン４の移動量が制限され、昇
華性原料ガスの流量が調整できる。

【００１０】図１では、ピストン４とステム８とは別の
部品として示されているが、当然これらを一体化して、
例えばステンレスにより形成してもよいものである。ピ
ストンの頭部１３は、常にストッパ５に突き当たり摩耗
することから、別の硬い部材でこの部分を形成してもよ
い。なお、弁本体２に接続される配管（図示されていな
い）にはヒーターが巻き付けられており、１５０〜１７
０℃に保たれた原料ガスが、流量調整機能付き開閉装置
を流れるものである。

【００１１】以上の構成をもつ本発明の流量調整機能付
き開閉装置は、流入口１２から流体、例えば高圧空気、
を下部室１１に供給してピストン４をストッパ５に当接
するまで上昇させて開状態にし、下部室１１から流体を
放出し、スプリング９の付勢力によりピストン４を下降
させて閉状態にするようにして、作動が行われる。流量
を調整するときは、ストッパ５を任意の角度回動するこ
とによりその突出量を調整することで行われる。つま
り、本実施の形態では、ピストン弁を開状態に駆動した
ときのダイヤフラム３と弁座との距離を調整して原料ガ
スの流量を調節するのである。ここで、成膜時に供給す
る原料ガスは、品質上、一定流量であることが要求され
る。本実施の形態では、原料ガス供給源の圧力を一定圧
とし、その一定圧に対して所望の一定流量が得られるよ
うにストッパ５の位置を調整する。するとその後は、ピ
ストン４を開状態に駆動するだけで、常に一定流量の原
料ガスを成膜を行う反応室（図示せず）に供給すること
ができる。

【００１２】上記説明した実施の形態の流量調整機能付
き開閉装置では、シール方式はダイヤフラム式、駆動方
式は駆動用ピストンを使用した流体圧駆動方式、及び流
量調整方式は、ネジ式で説明しているが、これらの方式
にとらわれることなく様々の方式を採用できるものであ
る。例えばシール方式は、ダイヤフラムを介さずに直接
ステムがシールしてもよいものである。ただこの場合
は、ダイヤフラムによって流路を制約されていた昇華性
原料ガスが、弁本体の上方部分に回り込み固化する恐れ
がある。また駆動方式も、電磁駆動方式を採用してもよ
い。更に流量調整方式も、ダイヤルメータ方式にして、
ストッパであるネジの駆動を更に細分化して流量を微細
に調整できるようにしてもよい。

【００１３】本発明の流量調整機能付き開閉装置によれ
ば、開閉装置と流量調整装置との２者を設置する必要が
なくなり、その分だけガスライン内の絞り部が低減でき
て、原料ガスの固化が低減されるので、それに伴う開閉
装置等の交換回数が大幅に低減されるため、半導体成膜
装置の長期安定稼働が可能になり、半導体素子製造工程
における装置稼働率と歩留りが向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の流量調整機能付き開閉装
置の縦断面図である。

【符号の説明】

２…弁本体３…ダイヤフラム４…ピストン５…ストッパ６…カバー７…シート材８…ステム９…スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片山雅之愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者石原篤愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3H056 AA07 BB47 CA01 CB03 DD04 DD10 GG03 GG11 4K030 AA03 CA06 EA01 LA15 5F045 AA03 BB08 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜装置の昇華性原料ガスのガスライン
に使用される流量調整機能付き開閉装置において、この
開閉装置が、弁本体と、該弁本体に接し通路を開閉するステムを有し
ているピストンと、該ピストンを駆動する駆動部と、該
ピストンの上昇端を決めるストッパと、該ストッパを保
持するカバーとからなり、該ストッパが調整可能になっていることを特徴とする流
量調整機能付き開閉装置。
【請求項２】前記弁本体と前記ステムとの間にダイヤ
フラムが配置され、該ダイヤフラムが前記ピストンの駆
動により前記弁本体に当接したり、離れたりすることで
通路を開閉することを特徴とする請求項１に記載の流量
調整機能付き開閉装置。
【請求項３】前記駆動部が、電磁駆動方式であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整機能付き
開閉装置。
【請求項４】前記ストッパが、ネジ込み式でロック手
段を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の流量調整機能付き開閉装置。