JP2008004837A - 気化器への原料液供給ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】小型集約化するとともに簡単な流路構成で液溜まり部を小さくして、残留液の置換性を向上させることができる原料液供給ユニットを提供すること。
【解決手段】マニホールド２０の上面に、上流側から順に、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０を一列に並べ一体に取り付けるとともに、マニホールド２０の左側面に気化器導入バルブ８０を取り付けて原料液供給ユニット１０を構成する。そして、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０のうち隣接するバルブ同士の各弁ポート３３，４３，５３，６３，７３を、マニホールド２０内に形成したＶ字形流路２３，２４，２５，２６により接続する。
【選択図】図１
【解決手段】マニホールド２０の上面に、上流側から順に、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０を一列に並べ一体に取り付けるとともに、マニホールド２０の左側面に気化器導入バルブ８０を取り付けて原料液供給ユニット１０を構成する。そして、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０のうち隣接するバルブ同士の各弁ポート３３，４３，５３，６３，７３を、マニホールド２０内に形成したＶ字形流路２３，２４，２５，２６により接続する。
【選択図】図１
Description
本発明は、原料液を気化器へ供給する気化器への原料液供給ユニットに関する。より詳細には、小型集約化を図るとともに、液溜まり部を小さくして残留液の置換を効率よく行うことができる気化器への原料液供給ユニットに関するものである。
近年、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）等のようなキャパシタを用いる半導体メモリ装置やメモリ混載ＬＳＩに対して、高集積化が要求されている。これに伴い、半導体の製造に誘電率の高い材料を使用する必要がある。そして、誘電率の高い材料は液体であることが多いため、原料液を気化器に供給し、気化器で原料液を気化させて、その気化させたガスを反応炉に供給するようになっている。このため、原料液を気化器へ供給するための原料液供給ラインが必要とされている。
そして、原料液供給ラインおよび気化器内に原料液が残留すると、原料液から反応生成物が生成されてしまい、その生成物が付着堆積してしまう。このような付着堆積物は、パーティクルの発生源となり歩留まりの低下を招いたり、制御弁やライン配管を詰まらせたり、あるいは気化器のノズルを詰まらせたりするおそれがある。そのため、原料液供給ラインでは、気化器へ原料液を供給した後、ライン配管や気化器の内部に残留している原料液をクリーニング液で洗浄（液−液置換）し、さらにパージガスによってクリーニング液を除去している（液−ガス置換）。
このような原料液供給ラインとしては、例えば図６に示すように、原料液を供給するためにバルブと配管とにより構成された原料液ライン１０１，１０２、およびクリーニング液を供給するためにバルブと配管とにより構成されたクリーニング液ライン１０３が、一端が気化器に接続され他端がパージガスライン１０４に接続されたメインライン１０５に対してそれぞれ接続されている。そして、この原料液供給ラインでは、原料液ライン１０１あるいは１０２から原料液がメインライン１０５に供給され、メインライン１０５に供給された原料液が気化器に送られるようになっている。
ここで、洗浄時には、クリーニング液ライン１０３からクリーニング液をメインライン１０５に供給することにより、クリーニング液によって原料液が通過したラインおよび気化器の洗浄が行われるようになっている。そして、クリーニング液による洗浄の後には、パージガスライン１０４からパージガスを供給することにより、パージガスによって原料液供給ラインに残存するクリーニング液を除去するようになっている。
別の原料液供給ラインとしては、図７に示すように、複数のバルブを備えるモノブロックバルブＸ１〜Ｘ４を配管で接続して構成されたものがある（特許文献１）。そして、この原料液供給ユニットでは、モノブロックバルブＸ１のＶ２から圧送ガス（例えばＨｅその他の不活性ガス）を導入すると、圧送ガスはＶ１を経由してモノブロックバルブＸ２のバルブＶ４を介して原料溶液タンク１２１に導入されて原料溶液が押し出され、モノブロックバルブＸ２のバルブＶ１を介してモノブロックバルブＸ３，Ｘ４を経由して気化器に送られるようになっている。
ここで、洗浄時には、ウオッシャーをモノブロックバルブＸ１のバルブＶ１から導入すると、ウオッシャーがモノブロックバルブＸ２のバルブＶ３を経由してモノブロックバルブＸ３に導入される。さらに、ウオッシャーは、モノブロックバルブＸ３のバルブＶ２、モノブロックバルブＸ４のバルブＶ２を流れる。これにより、原料溶液が通過した通路の洗浄が行われるようになっている。ウオッシャーによる洗浄の後には、モノブロックバルブＸ１のバルブＶ３からパージガスとして例えばＡｒガスなどの不活性ガスを導入して、パージガスにより通路内に残存するウオッシャーを除去するようになっている。
しかしながら、上記した原料液供給ラインでは、両者とも基本的には複数のバルブと複数の配管とで構成されているため、設置スペースが大きく、小型集約化を図ることができないという問題があった。
また、前者の原料液供給ラインでは、洗浄時にクリーニング液をメインライン１０５に供給するときに、原料液供給ライン１０１あるいは１０２に液溜まり（デッドスペース）が生じてしまう。また、パージガスをメインライン１０５に供給するときには、原料液供給ライン１０１，１０２、クリーニング液供給ライン１０３に液溜まり（デッドスペース）が生じてしまう。このため、残留液の置換性（液−液置換性および液−ガス置換性）が悪く、残留液の置換に時間がかかるため洗浄時間が長くなってしまい、その結果として半導体製造装置のサイクルタイムが長くなって生産効率を低下させるという問題があった。また、液−ガス置換性が非常に悪く、洗浄後に残留したクリーニング液をパージガスで完全に置換することができなかった。
これに対して、上記した後者の原料液供給ラインでは、洗浄（クリーニング）に要する時間を短縮（残留液の置換性を向上）することはできるが、非常に複雑な流路構成を備えるモノブロックバルブＸ１〜Ｘ４を使用しなければならないという問題があった。
また、前者の原料液供給ラインでは、洗浄時にクリーニング液をメインライン１０５に供給するときに、原料液供給ライン１０１あるいは１０２に液溜まり（デッドスペース）が生じてしまう。また、パージガスをメインライン１０５に供給するときには、原料液供給ライン１０１，１０２、クリーニング液供給ライン１０３に液溜まり（デッドスペース）が生じてしまう。このため、残留液の置換性（液−液置換性および液−ガス置換性）が悪く、残留液の置換に時間がかかるため洗浄時間が長くなってしまい、その結果として半導体製造装置のサイクルタイムが長くなって生産効率を低下させるという問題があった。また、液−ガス置換性が非常に悪く、洗浄後に残留したクリーニング液をパージガスで完全に置換することができなかった。
これに対して、上記した後者の原料液供給ラインでは、洗浄（クリーニング）に要する時間を短縮（残留液の置換性を向上）することはできるが、非常に複雑な流路構成を備えるモノブロックバルブＸ１〜Ｘ４を使用しなければならないという問題があった。
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、小型集約化するとともに簡単な流路構成で液溜まり部を小さくして、残留液の置換性を向上させることができる原料液供給ユニットを提供することを課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明に係る原料液供給ユニットは、原料液を気化させる気化器へ前記原料液を供給する気化器への原料液供給ユニットにおいて、内部に流路が形成されたマニホールドと、前記マニホールドに取り付けられた複数の流体制御弁とを有し、前記複数の流体制御弁は、前記流路への原料液の供給を制御する原料液制御弁と、前記流路へのクリーニング液の供給を制御するクリーニング液制御弁と、前記流路へのパージガスの供給を制御するパージガス制御弁と、前記流路を流れる流体の前記気化器への導入を制御する気化器導入制御弁とを含み、前記マニホールドの上流側から、前記パージガス制御弁、前記クリーニング液制御弁、前記原料液制御弁、前記気化器導入制御弁の順で前記マニホールドに取り付けられ、前記流路は、前記複数の流体制御弁のそれぞれに備わる各弁孔に連通する弁孔ポートに接続され、前記パージガス制御弁から供給されるパージガスが前記パージガス制御弁よりも下流側に配置された前記クリーニング液制御弁および前記原料液制御弁の各弁孔ポート内に直接流入する形状とされていることを特徴とする。
この原料液供給ユニットでは、マニホールドの上流側から、パージガス制御弁、クリーニング液制御弁、原料液制御弁、気化器導入制御弁の順でマニホールドに取り付けられ、マニホールド内の流路によって各制御弁が接続されている。これにより、原料液を気化器へ供給するとともに、原料液を供給した後にクリーニング液によるユニット内および気化器内の洗浄、洗浄後にパージガスよってクリーニング液を除去することができる。そして、各制御弁がマニホールドに取り付けられて構成されているから、小型集約化を図ることができる。これにより、気化器の直近に原料液供給ユニットを設置することができる。なお、原料液制御弁は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
そして、マニホールド内に形成された流路は、複数の流体制御弁のそれぞれに備わる各弁孔に連通する弁孔ポートに接続され、パージガス制御弁から供給されるパージガスがパージガス制御弁よりも下流側に配置されたクリーニング液制御弁および原料液制御弁の各弁孔ポート内に直接流入する形状とされている。これにより、液溜まり部を最大でクリーニング液制御弁および原料液制御弁の各弁孔ポートだけにすることができる。つまり、液溜まり部を小さくすることができる。さらに、最も上流側に配置されるパージガス制御弁から供給されるパージガスをパージガス制御弁よりも下流側に配置されたクリーニング液制御弁および原料液制御弁の各弁孔ポート内に直接供給可能な流路形状となっているため、上流から供給される置換流体（クリーニング液あるいはパージガス）を弁孔ポートに残留する液体に衝突させて、弁孔ポートから残留液を徐々に押し出すことができる。このため、残留液の置換性を向上させることができる。
本発明に係る原料液供給ユニットにおいては、前記流路は、前記パージガス制御弁、前記クリーニング液制御弁、および前記原料液制御弁のうち隣接する各弁を接続する部分がＶ字状に形成されるとともに、前記Ｖ字状流路同士の接続部にて前記弁孔ポートに接続されていることが望ましい。
このように、マニホールド内において複数の流体制御弁を接続する流路として、パージガス制御弁、クリーニング液制御弁、および原料液制御弁のうち隣接する各弁を接続する部分をＶ字状に形成し、Ｖ字状流路同士の接続部にておいて弁孔ポートに接続する構造とすることにより、マニホールド内の流路構造を簡単にするとともに、パージガス制御弁から供給されるパージガスがパージガス制御弁よりも下流側に配置されたクリーニング液制御弁および前記液制御弁の各弁孔ポート内に直接流入する流れが形成される。従って、上流から供給される置換流体（クリーニング液あるいはパージガス）を弁孔ポートに残留する液体に衝突させて、弁孔ポートから残留液を徐々に押し出すことができる。つまり、簡単な流路構造によって残留液の置換性を向上させることができる。
また、本発明に係る原料液供給ユニットにおいては、前記複数の流体制御弁は、前記流路を流れる流体のドレインへの導入を制御するドレイン導入制御弁をさらに含み、前記ドレイン導入制御弁は、前記原料液制御弁より下流側であって前記気化器導入制御弁より上流側となる位置で前記マニホールドに取り付けられていることが望ましい。
このようにドレイン導入制御弁を設け、そのドレイン導入制御弁を原料液制御弁より下流側であって気化器導入制御弁より上流側となる位置でマニホールドに取り付けることにより、クリーニング液またはパージガスを気化器へ供給することなく、原料液供給ユニット外部へ排出することができる。
本発明に係る気化器への原料液供給ユニットによれば、上記した通り、小型集約化するとともに簡単な流路構成で液溜まり部を小さくして、残留液の置換性を向上させることができる。
以下、本発明の気化器への原料液供給ユニットを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、本実施の形態に係る原料液供給ユニットの構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る原料液供給ユニットの概略構成を示す部分断面図である。
原料液供給ユニット１０は、図１に示すように、流路が形成されたマニホールド２０の上面に、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０が一列に並べられ一体に取り付けられている。また、マニホールド２０の左側面に気化器導入バルブ８０が取り付けられている。つまり、マニホールド２０の上流側から、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、ドレイン導入バルブ７０、気化器導入バルブ８０の順で配置されている。そして、マニホールド２０の流路２１により、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、ドレイン導入バルブ７０、および気化器導入バルブ８０が接続されている。なお、流路２１は、Ｖ字形流路２３，２４，２５，２６および連絡流路２７とで構成されている。また、マニホールド２０の流路２２により、気化器導入バルブ８０と気化器とが接続されている。
これにより、原料液供給ユニット１０では、第１および第２原料液を気化器へ供給するとともに、第１、第２原料液を供給した後にクリーニング液によるユニット１０内および気化器内の洗浄、および洗浄後にパージガスよってクリーニング液等の残留液を除去することができるようになっている。そして、原料液供給ユニット１０は、各バルブ３０，４０，５０，６０，７０，８０がマニホールド２０に取り付けられて構成されているから、小型集約化が図られており、気化器の直近に設置することができる。
パージガス供給バルブ３０は、マニホールド２０内の流路２１に対するパージガス（本実施の形態では窒素ガス）の供給を制御するものである。パージガス供給バルブ３０では、弁室３１に連通する不図示の弁室ポートがパージガス供給源に接続され、弁孔３２に連通して取付面（下面）に開口する弁孔ポート３３がマニホールド２０内の流路２１に接続されている。
クリーニング液供給バルブ４０は、マニホールド２０内の流路２１に対するクリーニング液（本実施の形態ではＴＨＦ）の供給を制御するものである。クリーニング液供給バルブ４０では、弁室４１に連通する不図示の弁室ポートがクリーニング液供給源に接続され、弁孔４２に連通して取付面（下面）に開口する弁孔ポート４３がマニホールド２０内の流路２１に接続されている。
第１原料液供給バルブ５０は、マニホールド２０内の流路２１に対する第１原料液（本実施の形態ではストロンチウム）の供給を制御するものである。第１原料液供給バルブ５０では、弁室５１に連通する不図示の弁室ポートが第１原料液供給源に接続され、弁孔５２に連通して取付面（下面）に開口する弁孔ポート５３がマニホールド２０内の流路２１に接続されている。
第２原料液供給バルブ６０は、マニホールド２０内の流路２１に対する第２原料液（本実施の形態ではチタン）の供給を制御するものである。第２原料液供給バルブ６０では、弁室６１に連通する不図示の弁室ポートが第２原料液供給源に接続され、弁孔６２に連通して取付面（下面）に開口する弁孔ポート６３がマニホールド２０内の流路２１に接続されている。
ドレイン導入バルブ７０は、マニホールド２０内の流路２１を流れる流体を原料液供給ユニット１０の外部に排出するためにドレインへ導入するための制御を行うものである。ドレイン導入バルブ７０では、弁室７１に連通する不図示の弁室ポートがドレインに接続され、弁孔７２に連通して取付面（下面）に開口する弁孔ポート７３がマニホールド２０内の流路２１に接続されている。
気化器導入バルブ８０は、マニホールド２０内の流路２１を流れる流体を気化器へ導入するための制御を行うものである。気化器導入バルブ８０では、弁孔８２に連通して取付面（右側面）に開口する弁孔ポート８３がマニホールド２０内の流路２１に接続され、弁室８１に連通する弁室ポート８４が流路２２に接続されている。
ここで、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０は、マニホールド２０内の流路２１によって接続されている。具体的には、隣接するバルブ同士、すなわちパージガス供給バルブ３０とクリーニング液供給バルブ４０、クリーニング液供給バルブ４０と第１原料液供給バルブ５０、第１原料液供給バルブ５０と第２原料液供給バルブ６０、および第２原料液供給バルブ６０とドレイン導入バルブ７０のそれぞれがＶ字形流路２３，２４，２５，２６によって接続されている。
つまり、各Ｖ字形流路２３〜２６の入力口２３ａ〜２６ａおよび出力口２３ｂ〜２６ｂがマニホールド２０の上面に開口しており、それらの入出力口２３ａ〜２６ａ，２３ｂ〜２６ｂと各バルブ３０，４０，５０，６０，７０の弁孔ポート３３，４３，５３，６３，７３とが接続されている。具体的には、Ｖ字形流路２３の入力口２３ａとパージガス供給バルブ３０の弁孔ポート３３とが接続され、出力口２３ｂとクリーニング液供給バルブ４０の弁孔ポート４３とが接続されている。また、Ｖ字形流路２４の入力口２４ａとクリーニング液供給バルブ４０の弁孔ポート４３とが接続され、出力口２４ｂと第１原料液供給バルブ５０の弁孔ポート５３とが接続されている。また、Ｖ字形流路２５の入力口２５ａと第１原料液供給バルブ５０の弁孔ポート５３とが接続され、出力口２５ｂと第２原料液供給バルブ６０の弁孔ポート６３とが接続されている。また、Ｖ字形流路２６の入力口２６ａと第２原料液供給バルブ６０の弁孔ポート６３とが接続され、出力口２６ｂとドレイン導入バルブ７０の弁孔ポート７３とが接続されている。
このように、Ｖ字形流路２３の出力口２３ｂとＶ字形流路２４の入力口２４ａとが同じ位置に開口しており、ともにクリーニング液供給バルブ４０の弁孔ポート４３とに接続されている。すなわち、Ｖ字形流路２３とＶ字形流路２４との接続が、出力口２３ｂ（入力口２４ａ）、言い換えると弁孔ポート４３との接続部分において行われている。また、Ｖ字形流路２４の出力口２４ｂとＶ字形流路２５の入力口２５ａとが同じ位置に開口しており、ともに第１原料液供給バルブ５０の弁孔ポート５３とに接続されている。すなわち、Ｖ字形流路２４とＶ字形流路２５との接続が、出力口２４ｂ（入力口２５ａ）、言い換えると弁孔ポート５３との接続部分において行われている。また、Ｖ字形流路２５の出力口２５ｂとＶ字形流路２６の入力口２６ａとが同じ位置に開口しており、ともに第２原料液供給バルブ６０の弁孔ポート６３とに接続されている。すなわち、Ｖ字形流路２５とＶ字形流路２６との接続が、出力口２５ｂ（入力口２６ａ）、言い換えると弁孔ポート６３との接続部分において行われている。
そして、ドレイン導入バルブ７０の弁ポート７３と気化器導入バルブ８０の弁孔ポート８３とが、連絡流路２７によって接続されている。これにより、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、クリーニング液供給バルブ４０、およびパージガス供給バルブ３０により供給される各流体を、ドレイン導入バルブ７０と気化器導入バルブ８０とを制御することにより、気化器へ供給したり、あるいはドレインへ排出することができるようになっている。
そこで、上記した原料液供給ユニット１０の動作について説明する。まず、第１原料液を気化器に供給する場合には、第１原料液供給バルブ５０および気化器導入バルブ８０が開弁状態にされ、その他のバルブ３０，４０，６０，７０は閉弁状態とされる。これにより、第１原料液供給バルブ５０から供給される第１原料液は、流路２１、つまりＶ字形流路２５，２６および連絡流路２７を通過して気化器導入バルブ８０に流入する。このとき、気化器導入バルブ８０が開弁状態とされているから、気化器導入バルブ８０に流入した第１原料液は、流路２２を介して気化器へ供給される。
また、第２原料液を気化器に供給する場合には、第２原料液供給バルブ６０および気化器導入バルブ８０が開弁状態にされ、その他のバルブ３０，４０，５０，７０は閉弁状態とされる。これにより、第２原料液供給バルブ６０から供給される第２原料液は、流路２１、つまりＶ字形流路２６および連絡流路２７を通過して気化器導入バルブ８０に流入する。このとき、気化器導入バルブ８０が開弁状態とされているから、気化器導入バルブ８０に流入した第２原料液は、流路２２を介して気化器へ供給される。
そして、洗浄時には、クリーニング液バルブ４０および気化器導入バルブ８０が開弁状態にされ、その他のバルブ３０，５０，６０，７０は閉弁状態とされる。これにより、クリーニング液供給バルブ４０から供給されるクリーニング液は、Ｖ字形流路２４，２５，２６および連絡流路２７を通過して気化器導入バルブ８０に流入する。このとき、気化器導入バルブ８０が開弁状態とされているから、気化器導入バルブ８０に流入したクリーニング液は、流路２２を介して気化器へ供給される。すなわち、クリーニング液が第１原料液あるいは第２原料液が通過した流路、バルブ、および気化器へ供給されることにより、クリーニング液によって原料液供給ユニット１０および気化器の洗浄が行われる。
ここで、クリーニング液を供給するとき、弁孔ポート５３，６３，７３が液溜まり（デッドスペース）になると考えられるが、その体積は従来のものに比べれば非常に小さい。そして、クリーニング液供給バルブ４０からＶ字形流路２４に供給されたクリーニング液は、第１原料液供給バルブ５０の弁孔ポート５３に流れ込んだ後にＶ字形流路２５へと流れる。Ｖ字形流路２５へ流入したクリーニング液は、第２原料液供給バルブ６０の弁孔ポート６３に流れ込んだ後にＶ字形流路２６へと流れる。Ｖ字形流路２６へ流入したクリーニング液は、ドレイン導入バルブ７０の弁孔ポート７３に流れ込んだ後に連絡流路２７へと流れる。つまり、液溜まり部と考えられる弁孔ポート５３，６３，７３にダイレクトにクリーニング液が供給されるため、クリーニング液が弁孔ポート５３，６３，７３に残留する残留液に衝突して、弁孔ポート５３，６３，７３から残留液を徐々に押し出すとともに溶解することができる。このため、残留液をクリーニング液に効率よく置換することができる。つまり、液−液置換性を向上させることができる。従って、原料液供給ユニット１０の流路内に残留する第１あるいは第２原料液のクリーニング液への置換を従来に比べ短時間で完了させることができる。
そこで、本実施の形態の原料液供給ユニット１０と図６に示す従来の原料液供給ラインとにおける残留液の置換特性について調べた結果を、図２および図３に示す。なお、図２は、第１原料液供給バルブ（ライン）から塩水を供給した場合における液−液（塩水−純水）置換特性についての試験結果をグラフで示したものである。図３は、第２原料液供給バルブ（ライン）から塩水を供給した場合における液−液（塩水−純水）置換特性についての試験結果をグラフで示したものである。
この試験では、原料液の代わりに塩水（０．５％）で流路を充填した後に、純水を２ｍＬ／ｍｉｎで供給した。そして、気化器供給口から排出される水を１０ｍＬずつ貯水し、その貯水された水の導電率を測定した。そして、予め測定しておいた純水と塩水の各導電率に基づいて、測定された導電率から塩分濃度を算出した。今回の試験では、塩分濃度が１．０ｐｐｍ以下に希釈するまでを比較した。
原料液供給ユニット１０と図６の従来の原料液供給ラインとで、塩分濃度が１．０ｐｐｍに達するまでの置換時間を比較してみると、図２および図３から明らかなように、本実施の形態の原料液供給ユニット１０（実線で表示）の方が、従来の原料液供給ラインに比べて良い置換特性を示した。すなわち、図２に示すように、第１原料液供給ライン（バルブ）から塩水を供給した場合には、塩分濃度が１．０ｐｐｍに達するまでに、従来の原料液供給ラインの場合は約２２０ｍｉｎもの置換時間を要したのに対し、本原料液供給ユニット１０の場合は約９０ｍｉｎであった。また、図３に示すように、第２原料液供給ライン（バルブ）から塩水を供給した場合には、塩分濃度が１．０ｐｐｍに達するまでに、従来の原料液供給ラインの場合は約１７０ｍｉｎもの置換時間を要したのに対し、本原料液供給ユニット１０の場合は約７０ｍｉｎであった。
そして、この結果から、本実施の形態の原料液供給ユニット１０によれば、原料液供給ユニット１０の洗浄時間を大幅（半分以下）に短縮することができるので、半導体製造装置のサイクルタイムを短くすることができ、製造能力を向上させることができる。また、クリーニング液の消費量を少なくさせることができ、コスト削減にもなる。
上記したクリーニング液による洗浄が終了すると、パージガス供給バルブ３０およびドレイン導入バルブ７０が開弁状態にされ、その他のバルブ３０，５０，６０，８０は閉弁状態とされる。これにより、クリーニング液供給バルブ４０からのクリーニング液の供給が停止され、パージガス供給バルブ３０からパージガスの供給が開始される。そして、パージガス供給バルブ３０から供給されたパージガスは、ドレイン導入バルブ７０を介して原料液供給ユニット１０の外部へ排出される。このように、パージガスを供給するのは、原料液供給ユニット１０内にクリーニング液等が残留すると腐食等の原因になるため、残留液を完全に除去する必要があるからである。なお、場合によっては、ドレイン導入バルブ７０を閉弁状態にする一方、気化器導入バルブ８０を開弁状態にして、パージガスを気化器に供給することもある。
ここで、パージガスを供給するときも、弁孔ポート４３，５３，６３が液溜まり（デッドスペース）になると考えられるが、その体積は従来のものに比べれば非常に小さい。そして、パージガス供給バルブ３０からＶ字形流路２３に供給されたパージガスは、クリーニング液供給バルブ４０の弁孔ポート４３に流れ込んだ後にＶ字形流路２４へと流れる。Ｖ字形流路２４に供給されたパージガスは、第１原料液供給バルブ５０の弁孔ポート５３に流れ込んだ後にＶ字形流路２５へと流れる。Ｖ字形流路２５へ流入したパージガスは、第２原料液供給バルブ６０の弁孔ポート６３に流れ込んだ後にＶ字形流路２６へと流れる。Ｖ字形流路２６へ流入したパージガスは、ドレイン導入バルブ７０の弁孔ポート７３に流れ込んだ後にドレイン導入バルブ７０を通過して外部へ排出される。
従って、液溜まり部と考えられる弁孔ポート４３，５３，６３にダイレクトにパージガスが供給されるため、パージガスが弁孔ポート４３，５３，６３に残留する残留液に衝突して、弁孔ポート４３，５３，６３から残留液を徐々に押し出すことができる。このため、残留液の表面張力が強くてもパージガスで完全に置換することができる。つまり、液−ガス置換性を向上させることができる。従って、原料液供給ユニット１０の流路内に残留するクリーニング液を完全に除去することができる。
そこで、本実施の形態の原料液供給ユニット１０において、マニホールド２０をアクリルで作成し、弁孔ポート４３，５３，６３，７３における残留液の状態を調べた。また、原料液供給ユニット１０の比較対象として、図４に示すような流路構造を備えるマニホールド２０ａを使用した原料液供給ユニットでも同様に弁孔ポート４３，５３，６３，７３における残留液の状態を調べた。なお、マニホールド２０ａには、マニホールド２０の流路２１の代わりに、長手方向に形成されたストレート形状のメイン流路２１ａと、このメイン流路２１ａと各バルブ３０，４０，５０，６０，７０の弁孔ポート３３，４３，５３，６３，７３とを接続するサブ流路３５，４５，５５，６５，７５とが形成されている。
原料液供給ユニット１０と図４に示す原料液供給ユニットとで、パージガスによる置換性能を比較してみたところ、明らかに本原料液供給ユニット１０の方が、図４に示す原料液供給ユニットに比べて良い置換特性を示した。すなわち、本原料液供給ユニット１０において、パージガスをマニホールド２０の流路２１に供給すると、デッドボリュームであると考えられる弁孔ポート４３，５３，６３，７３に液体が残留することなく、パージガスで完全に置換されることが確認された。その一方、図４に示す原料液供給ユニットにおいて、パージガスをマニホールド２０ａの流路２１ａに供給すると、デッドボリュームであると考えられる弁孔ポート４３，５３，６３，７３およびサブ流路３５，４５，５５，６５，７５に液体が残留し、パージガスで完全に置換することができないことが確認された。
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る原料液供給ユニット１０は、マニホールド２０の上面に、上流側から順に、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０が一列に並べられ一体に取り付けられているとともに、マニホールド２０の左側面に気化器導入バルブ８０が取り付けられているので、小型集約化が図られている。そして、パージガス供給バルブ３０、クリーニング液供給バルブ４０、第１原料液供給バルブ５０、第２原料液供給バルブ６０、およびドレイン導入バルブ７０のうち隣接するバルブ同士の各弁ポート３３，４３，５３，６３，７３がマニホールド２０内に形成されたＶ字形流路２３，２４，２５，２６により接続されているので、液溜まり部を最大で弁孔ポート４３，５３，６３，７３だけにすることができるとともに、上流から供給される置換流体（クリーニング液あるいはパージガス）を弁孔ポート４３，５３，６３，７３に残留する液体に衝突させて、弁孔ポート４３，５３，６３，７３から残留液を徐々に押し出すことができる。従って、クリーニング液あるいはパージガスによる残留液の置換性を向上させることができる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、２種類の原料液を供給するために第１原料液供給バルブ５０と第２原料液供給バルブ６０とをマニホールド２０に取り付けているユニット１０を例示したが、図５に示すように、第１原料液供給バルブ５０のみをマニホールド２０に取り付けるとともに、第２原料液供給バルブ６０の代わりに流路ブロック６６をマニホールドに取り付けることにより、１種類の原料液のみを供給するユニットにすることもできる。
１０ 液体供給ユニット
２０ マニホールド
２１ 流路
２２ 流路
２３，２４，２５，２６ Ｖ字形流路
２３ａ〜２６ａ 入力口
２３ｂ〜２６ｂ 出力口
２７ 連絡流路
３０ パージガス供給バルブ
３１ 弁室
３２ 弁孔
３３ 弁孔ポート
４０ クリーニング液供給バルブ
４１ 弁室
４２ 弁孔
４３ 弁孔ポート
５０ 第１原料液供給バルブ
５１ 弁室
５２ 弁孔
５３ 弁孔ポート
６０ 第２原料液供給バルブ
６１ 弁室
６２ 弁孔
６３ 弁孔ポート
７０ ドレイン導入バルブ
７１ 弁室
７２ 弁孔
７３ 弁孔ポート
８０ 気化器導入バルブ
８１ 弁室
８２ 弁孔
８３ 弁孔ポート
８４ 弁室ポート
２０ マニホールド
２１ 流路
２２ 流路
２３，２４，２５，２６ Ｖ字形流路
２３ａ〜２６ａ 入力口
２３ｂ〜２６ｂ 出力口
２７ 連絡流路
３０ パージガス供給バルブ
３１ 弁室
３２ 弁孔
３３ 弁孔ポート
４０ クリーニング液供給バルブ
４１ 弁室
４２ 弁孔
４３ 弁孔ポート
５０ 第１原料液供給バルブ
５１ 弁室
５２ 弁孔
５３ 弁孔ポート
６０ 第２原料液供給バルブ
６１ 弁室
６２ 弁孔
６３ 弁孔ポート
７０ ドレイン導入バルブ
７１ 弁室
７２ 弁孔
７３ 弁孔ポート
８０ 気化器導入バルブ
８１ 弁室
８２ 弁孔
８３ 弁孔ポート
８４ 弁室ポート
Claims (3)
- 原料液を気化させる気化器へ前記原料液を供給する気化器への原料液供給ユニットにおいて、
内部に流路が形成されたマニホールドと、前記マニホールドに取り付けられた複数の流体制御弁とを有し、
前記複数の流体制御弁は、
前記流路への原料液の供給を制御する原料液制御弁と、前記流路へのクリーニング液の供給を制御するクリーニング液制御弁と、前記流路へのパージガスの供給を制御するパージガス制御弁と、前記流路を流れる流体の前記気化器への導入を制御する気化器導入制御弁とを含み、
前記マニホールドの上流側から、前記パージガス制御弁、前記クリーニング液制御弁、前記原料液制御弁、前記気化器導入制御弁の順で前記マニホールドに取り付けられ、
前記流路は、
前記複数の流体制御弁のそれぞれに備わる各弁孔に連通する弁孔ポートに接続され、
前記パージガス制御弁から供給されるパージガスが前記パージガス制御弁よりも下流側に配置された前記クリーニング液制御弁および前記原料液制御弁の各弁孔ポート内に直接流入する形状とされている
ことを特徴とする気化器への原料液供給ユニット。 - 請求項１に記載する気化器への原料液供給ユニットにおいて、
前記流路は、前記パージガス制御弁、前記クリーニング液制御弁、および前記原料液制御弁のうち隣接する各弁を接続する部分がＶ字状に形成されるとともに、前記Ｖ字状流路同士の接続部にて前記弁孔ポートに接続されている
ことを特徴とする気化器への原料液供給ユニット。 - 請求項１または請求項２に記載する気化器への原料液供給ユニットにおいて、
前記複数の流体制御弁は、前記流路を流れる流体のドレインへの導入を制御するドレイン導入制御弁をさらに含み、
前記ドレイン導入制御弁は、前記原料液制御弁より下流側であって前記気化器導入制御弁より上流側となる位置で前記マニホールドに取り付けられている
ことを特徴とする気化器への原料液供給ユニット。
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