JPH08178197A - 液体定量輸送装置 - Google Patents
液体定量輸送装置Info
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- JPH08178197A JPH08178197A JP6322662A JP32266294A JPH08178197A JP H08178197 A JPH08178197 A JP H08178197A JP 6322662 A JP6322662 A JP 6322662A JP 32266294 A JP32266294 A JP 32266294A JP H08178197 A JPH08178197 A JP H08178197A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
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Abstract
液体原料の汚染あるいは配管の詰りなど起すことなく極
めて円滑に微量からある程度の量までの液体原料を円滑
に定量輸送する 【構成】狭い空隙を有する同軸2重管の大口径管9内表
面に表面弾性波を励起させる少なくとも2個の超音波振
動子7a,7bを配設し、この液面接触面の運動によっ
て接触する液体を移動させ、流量センサ3で液体の流量
を検知しセンサ出力を駆動電源部2にフィードバックし
超音波振動子7a,7bへの駆動電力を制御し液体流量
を一定量にしている。
Description
る液体定量輸送装置に関し、特にCVD(化学気相成
長)法やドライエッチング法などの各種半導体プロセス
で用いられる原料あるいは材料が液体である場合にその
精密な定量輸送を可能とする液体定量輸送装置に関す
る。
方法には次の二つの方法がある。
較的高い原料の場合は、不活性ガスにより液体内でバブ
リングを行ない、不活性ガス気泡中に含まれる原料ガス
蒸気を不活性ガスとともに輸送することが容易にできる
ので最も多用されている。
チタニウムのように蒸気圧が低く、上記のバブリング法
では必要な輸送量が得られない場合には、液体マスフロ
ー、定量ポンプ等により液体状態で定量輸送された原料
液体を気化器で蒸発させる方法がとられることがある。
と類似の構造をもっている。すなわち、加圧された原料
液体の管内輸送量をセンサで検知しつつ、それが一定値
となるように流路中に設けられた高速応答バルブ等の可
変コンダクタンスでフィードバック制御する。また、定
量ポンプを用いる場合はレシプロ型のポンプが用いられ
ることが多い。これらの方法で定量輸送された液体原料
は、加温された気化器中で蒸発し成膜室に導かれる。
す図である。低蒸気圧原料を上記の液体マスフローを
用いて定量輸送しようとする場合、図3に示す供給系が
一般に用いられている。すなわち、不活性な加圧ガス1
7によって加圧された液体原料貯め15の液体原料16
はバルブ19およびバルブアクチェエータ18からなる
可変コンダクタンス弁を通過するが、その流量は、バル
ブ19の下流のバイパス流路21に設置された流量セン
サ20からの出力信号をもとにしたフィードバック制御
により液体原料の流量は一定値に保たれていた。
た従来の液体定量輸送装置では以下にあげる不都合が生
じる。
上流入・流出部間の圧力差が本質的に必要である。この
圧力を得るために、原料貯め内の液体原料を不活性ガス
等で加圧するのが一般的であるが、この結果、圧送され
た不活性ガスが液体原料中に溶けこみ、溶けこんだ不活
性ガスは配管内で再び気泡となり流量測定の大幅な誤差
や配管詰り等をひきおこす原因となる。
部材には一般に金属、樹脂等のバルブが用いられるが、
これら可動部材からの発塵による液体原料の汚染、ゴミ
の発生がある。
を維持しつつ輸送されるものの管壁近傍での流速は0で
ある。この結果、管壁にゴミや堆積物が沈着しやすく、
つまりの原因になる。
合は以下の不都合が生じる。
細な流量調整が難しい。
在するため、原料の汚染、不純物・ゴミの混入が生じ
る。
昇によってポンプが破壊する恐れがあり、液体原料によ
っては引火等の危険が伴うことがある。
び液体原料の汚染あるいは配管の詰りなど起すことなく
極めて円滑に微量からある程度の量までの液体原料を円
滑に定量輸送できる液体定量輸送装置を提供することで
ある。
管の外壁と大口径管の内壁とが一定の間隔を保つように
同軸に配置する互に径の異なる大小2本の弾性体管と、
該大口径管の両端部から各々一定距離隔たった該大口径
管と同軸に装着する少なくとも2箇の円環状超音波振動
子と、該振動子の振動により該大口径管内面に励起され
た表面弾性波により該小口径管と該大口径管にはさまれ
た空隙内に満たされた液体を一定方向に輸送するポンプ
部と、このポンプ部の下流に設置され前記液体の流量を
検知するセンサ部と、このセンサ部からの信号をもとに
該超音波振動子に印加する駆動信号を制御し該ポンプ部
を通過する前記液体の流量を定量制御する制御手段とを
備える液体定量輸送装置である。
されているか該小口径管自身が内部に空洞を持たない弾
性体円柱であることが望ましい。さらに、望ましくは、
前記大口径管の接液部表面を粗面加工することである。
する。
量輸送装置の一実施例における構成を示す系統図および
輸送装置を拡大して示す断面図である。この液体定量輸
送装置は、図1に示すように、小口径管8の外壁と大口
径管9の内壁とが一定の間隔を保つように同軸に配置す
る互に径の異なる大小2本の弾性体管と、大口径管9の
両端部から各々一定距離隔たった距離で大口径管9と同
軸に装着する少なくとも2箇の円環状の超音波振動子7
a,7bと、これら超音波振動子7a,7bの振動によ
り大口径管9内面に励起された表面弾性波により小口径
管8と大口径管9にはさまれた空隙内に満たされた液体
を一定方向に輸送するポンプである輸送装置1と、この
輸送装置1の下流に設置され液体の流量を検知する流量
センサ3と、この流量センサ3からのセンサ出力をもと
に超音波振動子7a,7bに印加する駆動信号を制御し
輸送装置1を通過する液体の流量を定量制御する駆動電
源部2とを備えている。
を経由して輸送装置1に供給する液体原料5が充填され
ている。この液体原料供給方法は、従来例のように、液
体原料を不活性ガスで加圧する必要はない。また加圧が
必要な場合も、原料液体の自重を利用した重力による圧
力程度で充分である。また、液体原料を供給する外部配
管10は、液体原料貯め4の出口バルブ6を介して輸送
装置1の配管にOリング11で水密に接続されている。
さらに、輸送装置1の配管と流量センサ3と繋がる外部
配管13も輸送装置の配管のフランジとOリング12を
介して水密に接続されている。
るための模式図である。次に、上述した輸送装置の動作
原理を説明する。いま、仮に、図1の大口径管9の外壁
を金属板9a、小口径管8の外壁を金属板8aとし、金
属板9aの一点を振動させると、図2に示すように、そ
の点から周囲に向って弾性表面波振動が伝搬するが、被
励振部以外での表面の特定点Pの運動方向は面に垂直な
方向のみではなく楕円軌道を描くことになる。この点P
における金属板9aと液体との摩擦力により液体は矢印
に示す方向に引き摺られるが、この現象は面の各点で生
じるので、液体は全体的に矢印の方向に移動する。ま
た、この液体の輸送速度は超音波振動子駆動電力によっ
て調節される。図2では超音波振動子が2個用いられて
いるが、これは一方を加振部、他方を吸振部として、発
生する表面波の伝搬方向の一定方向に維持するためであ
る。したがって図1に示した輸送装置1は少なくとも2
個の超音波振動子を配置した所以である。
ば、ニッケル製の小口径管8と大口径管9とを同軸に配
設しスペーサ14で一定間隔を保たれている。ここで、
これら所元寸法は、小口径管8の外径5mm、大口径管
の内径5.1mm、管長は約12cmである。なお、小
口径管8と大口径管9の接液部は電解研磨により平滑な
表面にしてある。また、小口径管8の内部は、請求項1
に記載してあるように中空構造あるいは請求項2に記載
してある充填構造のいずれでも良いが、輸送効率の点で
は充填構造がすぐれている。
ランジュバン型振動子を用い、各々大口径管9の両端部
から表面弾性波の1/4波長相当の距離だけ内側に設置
されている。このことは、その前後の配管の接続部では
固定点となるので表面波振幅が0となる必要があるから
である。本例では超音波振動子の駆動周波数を50KH
zとしたので、表面波の波長は約6cmとなり、振動子
の設置場所は固定端部から約1.5cmの位置とした。
そして、本構成では2個の超音波振動子に印加する交流
電圧の位相を約180度ずらすことにより、大口径管内
内面に表面進行波を発生させる。また、この振動子の個
数を増加し各振動子への駆動電力位相をずらし調節する
ことで、大口径管9の各部の表面波振幅の均一性を向上
させ輸送の安定性を改善することも可能である。さら
に、請求項3で記載した大口径管の接液部表面を粗面加
工することによって液体との摩擦を増大させ液体の輸送
効率を高めることである。
は、流量センサ3が設置されている。この流量センサ3
は通常のマスフローコントローラに用いられるものと同
一である。すなわち、流路内の熱伝導の変化を検知し流
路内の液体流量に比例した電圧を発生させ機能をもつて
いる。このセンサ出力である出力電圧を流量設定電圧と
比較し、駆動電源部2にフィードバックすることにより
設定流量に一致した液体の定量輸送を実現する。
トラキス・ジエチル・アミノ・チタニウムを原料液体と
し、励振電力を調節することで、輸送量を0.0001
から0.01マイクロリットル/分まで無段階で変化さ
せることができる。この値は、例えば上記原料を用いた
熱CVD法で6インチウェハ上にTiN膜を形成するの
に最適な流量範囲である。
施例を説明する。この実施例は図1(b)の大口径管9
の内表面接液部が、請求項3に記載のごとく粗面加工さ
れている以外は前述の実施例と同一である。粗面加工に
より液体との摩擦係数が増加し、輸送効率が高まる。実
施例2と同様の原料を用いて、同一駆動電力における輸
送量を約3倍に高めることができた。本装置は将来のウ
エハ大口径化にともなう単位時間あたりの原料輸送量増
加の要請に対応できる輸送装置を提供するのに有効であ
る。
置の適用について半導体プロセスの一つであるCVD原
料の供給を例に示したが、広い種類の液体材料の定量的
輸送装置として使用可能であることは断るまでもない。
CVD原料の供給を例としたのはクリーンネスと精密な
供給量制御が要求される代表例だからである。
を有する同軸2重管の大口径管内表面に表面弾性波を励
起させる超音波振動子を配設し、この液面接触面の運動
によって接触する液体を移動させることにより、ゴミの
発生および液体原料の汚染あるいは配管の詰りなど起す
ことなく極めて円滑に定量の液体原料を輸送できるとい
う効果がある。また、超音波振動子の駆動電力の調節、
2つ以上の超音波振動子を適宜に配置し各超音波振動子
への駆動電力の調節や位相調整あるいは液接触面の摩擦
力の改善などを行なうことによって、液体原料を微量か
らある程度の量まで任意に輸送できるという効果があ
る。
構成を示す系統図および輸送装置を拡大して示す断面図
である。
式図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 小口径管の外壁と大口径管の内壁とが一
定の間隔を保つように同軸に配置する互に径の異なる大
小2本の弾性体管と、該大口径管の両端部から各々一定
距離隔たった該大口径管と同軸に装着する少なくとも2
箇の円環状超音波振動子と、該振動子の振動により該大
口径管内面に励起された表面弾性波により該小口径管と
該大口径管にはさまれた空隙内に満たされた液体を一定
方向に輸送するポンプ部と、このポンプ部の下流に設置
され前記液体の流量を検知するセンサ部と、このセンサ
部からの信号をもとに該超音波振動子に印加する駆動信
号を制御し該ポンプ部を通過する前記液体の流量を定量
制御する制御手段とを備えることを特徴とする液体定量
輸送装置。 - 【請求項2】 前記小口径管の内部が弾性体で充填され
ているか該小口径管自身が内部に空洞を持たない弾性体
円柱であることを特徴とする請求項1記載の液体定量輸
送装置。 - 【請求項3】 前記大口径管の接液部表面を粗面加工す
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の液体
定量輸送装置。
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