JP3607278B2 - 化学的蒸着膜工程のための反応液体の気化器および蒸着システム - Google Patents
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Description
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、キャリアガスと加圧液体とを受け入れる気化器を特徴とする。内部空孔(internal cavity)はキャリア孔(carrier aperture)を介してキャリアガスを受け入れ、液体孔(liquid aperture) を介して受け入れられる液体から形成される蒸気をこのキャリアガスと混合する。混合されたガスと蒸気は、第3の孔を経由してこの空孔から排出される。この液体は、液体と気体との間の圧力差によって気化される。液体孔とこの空孔の残材(remainder)との間に圧力勾配を形成するため、この液体孔よりも実質的に大きな遮断要素はこの液体孔に隣接して配置される。この圧力勾配を通過する液体は、膨脹のために気化される。
遠隔制御可能な(例えば空気圧)バルブ13と手動バルブ15は、各ラインに挿入されている。これらのバルブは、通常の運転とパージ及び排気運転とを可能とするように開閉される。安全性を高め、かつ障害−許容範囲(fault-tolerance) を広げるため、遠隔制御バルブ13を備える各ラインは、遠隔制御バルブ13が故障の際に手動で閉め得る手動バルブ15も備えている。
本発明によれば、圧力勾配下の膨脹によりに蒸気を形成し、このため、多くの半導体製作プロセスで必要とされるような高流量で液体を気化することができる。また、液体の流量はダイアフラムの動きによって単独に制御され、このため液体の流量はキャリアガスの流量と独立であり、それゆえ、より正確に制御することが可能となる。
Claims (44)
- 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための気化器であって、
内部に形成された第一の孔及び第三の孔を有するバルブ本体であって、内部に形成された第二の孔を備えたバルブ弁座を有する前記バルブ本体と、
バルブ本体内に形成され、且つ、第一の流体流路を介して第一の孔に接続された、ガス入力ポートと、
バルブ本体内に形成され、且つ、第二の流体流路を介して第二の孔に接続された、液体入力ポートと、
第二の孔及びバルブ弁座に隣接して且つ反対側に、それらとの間に容積を画定するために配置された比率制御バルブであって、その位置は、全閉位置から全開位置までの連続的な設定範囲にわたって連続的に調節可能である、前記比率制御バルブと、
第三の流体流路を介して第三の孔に接続された、バルブ本体の出力ポートと、
を備える、前記気化器。 - 第二の孔から容積内に入る液体の膨張によって気化が生じるよう気化領域内の圧力勾配が充分であるように、比率制御バルブの位置が調整可能になっている、請求項1に記載の気化器。
- 比率制御バルブの位置が、可変に調節可能である、請求項2に記載の気化器。
- 比率制御バルブが、圧電性バルブを備える、請求項1に記載の気化器。
- 圧電性バルブが、圧電部材及びダイアフラムを備える、請求項3に記載の気化器。
- バルブ本体によって画定された閉止バルブ孔の中に配置された調節可能な閉止バルブを更に備える、請求項1に記載の気化器。
- 閉止バルブがバルブピストンを備える、請求項6に記載の気化器。
- 閉止バルブが、バルブピストンを駆動するアクチュエータを更に備える、請求項7に記載の気化器。
- 気化器の周りに配置された加熱ジャケットを更に備える、請求項1に記載の気化器。
- 気化器に連結したフィードバック制御を更に備える、請求項1に記載の気化器。
- 液体反応物及びキャリアガスを使った化学気相堆積システムであって、チャンバ入力ポートを有する化学気相堆積チャンバと、チャンバ入力ポートに接続された出力ポートを有する液体反応物気化器とを備え、前記気化器は、
内部に形成された第一の孔及び第三の孔を有するバルブ本体であって、その一部として組み込まれたバルブ弁座を更に有しており、該バルブ弁座は、その内部に形成された第二の孔を有する、前記バルブ本体と、
キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して第一の孔に接続された、前記ガス入力ポートと、
バルブ本体内に形成され、且つ、第二の流体流路を介して第二の孔に接続された、液体入力ポートと、
バルブ弁座に隣接して、それとの間に容積を画定するために配置された比率制御バルブを含むバルブ機構であって、比率制御バルブの位置は、バルブ機構によって、全閉位置から全開位置までの連続的な設定範囲にわたり連続的に調節可能である、前記バルブ機構と、を備えており、
出力ポートが第三の流体流路を介して第三の孔に接続された、前記化学気相堆積システム。 - 比率制御バルブが、圧電性バルブを備える、請求項11に記載の化学気相堆積システム。
- 圧電性バルブが、圧電部材及びダイアフラムを備える、請求項12に記載の化学気相堆積システム。
- バルブ本体によって画定された閉止バルブ孔の中に配置された調節可能な閉止バルブを更に備え、該閉止バルブ孔は第二の流体流路と流体連絡しているものである、請求項11に記載の化学気相堆積システム。
- 閉止バルブがバルブピストンを備える、請求項14に記載の気化器。
- 閉止バルブが、バルブピストンを駆動するアクチュエータを更に備える、請求項15に記載の化学気相堆積システム。
- 気化器の周りに配置された加熱ジャケットを更に備える、請求項11に記載の化学気相堆積システム。
- 気化器に連結したフィードバック制御を更に備える、請求項11に記載の化学気相堆積システム。
- 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための方法であって、
内部に形成された第一の孔及び第三の孔を有するバルブ本体であって、内部に形成された第二の孔を備えたバルブ弁座を有する前記バルブ本体を提供するステップと、
ガス入力ポートであって、第一の孔と流体連絡している第一の流体流路に接続された前記ガス入力ポートを、バルブ本体に提供するステップと、
ガス入力ポートから第一の流体流路を介して第一の孔にキャリアガスを供給するステップと、
液体入力ポートであって、第二の孔と流体連絡している第二の流体流路に接続された前記液体入力ポートを、バルブ本体に提供するステップと、
液体入力ポートから第二の流体流路を介して、ある流速で、第二の孔に液体を供給するステップと、
出力ポートであって、第三の流体流路を介して第三の孔に接続された前記出力ポートを、バルブ本体に提供するステップと、
全閉位置から全開位置までの連続的な設定範囲にわたって、連続的に可変な方法で、比率制御バルブの位置を調節して、第二の孔から出る液体の流出速度及び第二の孔と容積との間の圧力勾配を可変制御するステップであって、第二の孔から容積内に入る液体の膨張によって気化が生じるよう気化領域内の圧力勾配を充分にする前記ステップと、
気化された液体をキャリアガスと混合するステップと、
混合された気化液体及びキャリアガスを、第三の孔を介し、第三の流体流路を介し、そして出力ポートを介して、気化領域から外へ排出させるステップと、
を含む、前記方法。 - 容積内で気化された液体が凝縮することを防ぐために、バルブ本体を加熱するステップを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 比率制御バルブが、圧電性バルブを備える、請求項19に記載の方法。
- バルブ本体に形成された閉止バルブ穴内に調節可能な閉止バルブを配置するステップを更に含み、該閉止バルブ穴が第二の流体流路と流体連絡している、請求項19に記載の方法。
- 調節可能な閉止バルブを使って、液体入力ポートの容積及び第二の流路を介しての液体の流れを制御するステップを更に含む、請求項22に記載の方法。
- 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための気化器であって、
内部に形成された第一の孔及び第三の孔を有するバルブ本体であって、内部に形成された第二の孔を備えたバルブ弁座を有する前記バルブ本体と、
バルブ本体内に形成され、且つ、第一の流体流路を介して第一の孔に接続された、ガス入力ポートと、
バルブ本体内に形成され、且つ、第二の流体流路を介して第二の孔に接続された、液体入力ポートと、
第二の孔及びバルブ弁座に隣接して且つ反対側に、それらとの間に容積を画定するために配置された制御バルブであって、その位置は、全閉位置から全開位置までの連続的な設定範囲にわたって連続的に調節可能である、前記制御バルブと、
第三の流体流路を介して第三の孔に接続された、バルブ本体の出力ポートと、
を備える、前記気化器。 - 制御バルブが、比率制御バルブを備える、請求項24に記載の気化器。
- 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための気化器であって、
第一の孔、第二の孔及び第三の孔を有するバルブ本体と、
流体が中を通って流れるバルブ弁座と、
前記キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して前記第一の孔に接続された、前記ガス入力ポートと、
前記液体を受け入れる液体入力ポートであって、第二の流体流路を介して前記第二の孔に接続された、前記液体入力ポートと、
前記バルブ弁座に隣接して且つその反対側に配置されたバルブ要素を含むバルブ機構であって、前記バルブ要素は、全閉位置と全開位置を含み且つそれらの間の連続的な設定範囲にわたって、前記バルブ機構によって連続的に調節可能である、前記バルブ機構と、
第三の流体流路を介して前記第三の孔に接続された出力ポートと、
を備える、前記気化器。 - 全閉位置において、バルブ要素が、前記バルブ面に当接し、且つ、操作中に前記第二の孔からの液体の流れを防ぐ、請求項26に記載の気化器。
- 前記バルブ弁座が、前記バルブ要素に対抗する弁座面を有し、且つ、その中に前記第二の孔が形成されている、請求項26に記載の気化器。
- 前記弁座面が平坦である、請求項28に記載の気化器。
- 前記弁座面が円形であり、約0.5cmの直径を有する、請求項29に記載の気化器。
- 前記バルブ要素が、前記バルブ弁座に対抗するバルブ面を有する、請求項28に記載の気化器。
- 前記バルブ面が平坦である、請求項31に記載の気化器。
- 前記バルブ弁座が、前記バルブ要素に対抗し且つ平坦な弁座面を有し、その中に前記第二の孔が形成されており、前記バルブ要素は、前記バルブ弁座に対抗し且つ平坦なバルブ面を有し、前記弁座面及びバルブ面は互いに平行である、請求項26に記載の気化器。
- 液体反応物及びキャリアガスを使った化学気相堆積システムであって、
チャンバ入力ポートを有する化学気相堆積チャンバと、
前記チャンバ入力ポートに接続された出力ポートを有する液体反応物気化器とを備え、
前記気化器は、
第一の孔、第二の孔及び第三の孔を有するバルブ本体と、
バルブ弁座と、
前記キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して前記第一の孔に接続された、前記ガス入力ポートと、
前記液体反応物を受け入れる液体入力ポートであって、第二の流体流路を介して前記第二の孔に接続された、前記液体入力ポートと、
前記バルブ弁座に隣接して配置されてバルブ領域を形成するバルブ要素を含むバルブ機構であって、前記バルブ要素は、流体の流速を可変制御するように、全閉位置と全開位置を含み且つそれらの間の連続的な設定範囲にわたって、前記バルブ機構によって連続的に調節可能である、前記バルブ機構と、
第三の流体流路を介して前記第三の孔に接続された出力ポートと、を備える、
前記化学気相堆積チャンバ。 - 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための気化器であって、
第一の孔、第二の孔及び第三の孔を有するバルブ本体と、
流体が中を通って流れるバルブ弁座と、
前記キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して前記第一の孔に接続された、前記ガス入力ポートと、
前記液体を受け入れる液体入力ポートであって、第二の流体流路を介して前記第二の孔に接続された、前記液体入力ポートと、
前記バルブ弁座に隣接して且つその反対側に配置されたバルブ要素を含むバルブ機構であって、前記バルブ要素は、全閉位置と全開位置を含み且つそれらの間の連続的な設定範囲にわたって、前記バルブ機構によって連続的に調節可能である、前記バルブ機構と、
第三の流体流路を介して前記第三の孔に接続された出力ポートと、
を備え、前記バルブ本体は、前記バルブ弁座を介して第二の容積と調節可能に流体連絡する第一の容積を画定し、通常の操作の間、第一の容積内の圧力が第二の容積内の圧力と異なる、
前記気化器。 - 全閉位置において、バルブ要素が、前記バルブ面に当接し、且つ、操作中に前記第二の孔からの液体の流れを防ぐ、請求項35に記載の気化器。
- 前記バルブ弁座が、前記バルブ要素に対抗する弁座面を有し、且つ、その中に前記第二の孔が形成されている、請求項35に記載の気化器。
- 前記弁座面が平坦である、請求項35に記載の気化器。
- 前記弁座面が円形であり、約0.5cmの直径を有する、請求項38に記載の気化器。
- 前記バルブ要素が、前記バルブ弁座に対抗するバルブ面を有する、請求項37に記載の気化器。
- 前記バルブ面が平坦である、請求項40に記載の気化器。
- 前記バルブ弁座が、前記バルブ要素に対抗し且つ平坦な弁座面を有し、その中に前記第二の孔が形成されており、前記バルブ要素は、前記バルブ弁座に対抗し且つ平坦なバルブ面を有し、前記弁座面及びバルブ面は互いに平行である、請求項35に記載の気化器。
- 液体反応物及びキャリアガスを使った化学気相堆積システムであって、
チャンバ入力ポートを有する化学気相堆積チャンバと、
前記チャンバ入力ポートに接続された出力ポートを有する液体反応物気化器とを備え、
前記気化器は、
第一の孔、第二の孔及び第三の孔を有するバルブ本体と、
バルブ弁座と、
前記キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して前記第一の孔に接続された、前記ガス入力ポートと、
前記液体反応物を受け入れる液体入力ポートであって、第二の流体流路を介して前記第二の孔に接続された、前記液体入力ポートと、
前記バルブ弁座に隣接して配置されてバルブ領域を形成するバルブ要素を含むバルブ機構であって、前記バルブ要素は、流体の流速を可変制御するように、全閉位置と全開位置を含み且つそれらの間の連続的な設定範囲にわたって、前記バルブ機構によって連続的に調節可能である、前記バルブ機構と、
第三の流体流路を介して前記第三の孔に接続された出力ポートと、を備え、
前記バルブ本体は、前記バルブ弁座を介して第二の容積と調節可能に流体連絡する第一の容積を画定し、通常の操作の間、第一の容積内の圧力が第二の容積内の圧力と異なる、
前記化学気相堆積チャンバ。 - 液体を気化させ、その気化された液体をキャリアガスと混合するための方法であって、
a)以下を備えた気化器を提供するステップであって、
第一の孔、第二の孔及び第三の孔を有するバルブ本体;
流体が中を通って流れるバルブ弁座;
前記キャリアガスを受け入れるガス入力ポートであって、第一の流体流路を介して前記第一の孔に接続された前記ガス入力ポート;
前記液体を受け入れる液体入力ポートであって、第二の流体流路を介して前記第二の孔に接続された前記液体入力ポート;
前記バルブ弁座に隣接して且つその反対側に配置されたバルブ要素を含むバルブ機構であって、前記バルブ要素は、全閉位置と全開位置を含み且つそれらの間の連続的な設定範囲にわたって、前記バルブ機構によって連続的に調節可能である、前記バルブ機構;及び
第三の流体流路を介して前記第三の孔に接続された出力ポート、
前記バルブ本体は、前記バルブ弁座を介して第二の容積と調節可能に流体連絡する第一の容積を画定し、通常の操作の間、第一の容積内の圧力が第二の容積内の圧力と異なる、前記ステップと、
b)液体源及びキャリアガス源を提供するステップと、
c)バルブ弁座の液体を気化させるステップと、
を含む、前記方法。
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