JPH11159474A - 液体材料流量制御ポンプ - Google Patents

液体材料流量制御ポンプ

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JPH11159474A
JPH11159474A JP9344182A JP34418297A JPH11159474A JP H11159474 A JPH11159474 A JP H11159474A JP 9344182 A JP9344182 A JP 9344182A JP 34418297 A JP34418297 A JP 34418297A JP H11159474 A JPH11159474 A JP H11159474A
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JP
Japan
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liquid material
piston
casing
pipe joint
flow control
Prior art date
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Pending
Application number
JP9344182A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukichi Takamatsu
勇吉 高松
Gakuo Yoneyama
岳夫 米山
Yoshiyasu Ishihama
義康 石濱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Pionics Ltd
Original Assignee
Japan Pionics Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造用のCVD装置に液体材料を供給
する際に、液体材料の品質低下を生じることがないとと
もに、CVD装置の操作条件に制約されず高精度で供給
できるポンプを開発する。 【解決手段】 ピストンポンプにおいて少なくともピス
トン慴動長のガスシール部を設け不活性ガスを通気する
とともに、ケーシングに配管継手を溶接し該継手内に吸
入弁、吐出弁を内蔵させたポンプ構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用の液
体材料を供給するための液体材料流量制御ポンプに関す
る。さらに詳しくは、化学気相成長装置(CVD)や物
理気相成長装置(PVD)のガス供給用気化器に液体材
料を供給するための液体材料流量制御ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造の際には半導体
膜、絶縁膜、金属膜などの製膜が必要である。製膜の主
要な方法として真空蒸着やスパッターリングを用いる物
理気相成長法(PVD)、あるいは光や熱エネルギーに
よる化学気相成長法( CVD)がある。これらのうち制
御の容易性等から一般的にはCVD法(Chemical Vapo
rDeposition) が多用されている。この方法は処理対象
の試料をガス供給装置から供給された有機金属などのC
VDガス雰囲気中に置き、試料に熱あるいは光等のエネ
ルギーを与えることでCVDガスを分解し、試料表面に
半導体膜、絶縁膜、金属膜などを形成する方法である。
【0003】近年前記の膜形成に用いられるCVD原料
は半導体デバイスの高集積化、高速化、多様化に伴い、
より高度な膜形成が要求されているために、これまでの
有機珪素化合物、有機アルミニウム化合物などに加え
て、有機タンタル化合物、有機バリウム化合物、有機チ
タニウム化合物、有機タングステン化合物、有機銅化合
物、有機ストロンチウム化合物、あるいは有機ジルコニ
ウム化合物などを用いることが検討されている。
【0004】半導体製造の際、いずれのCVD原料の場
合においても供給ガスが高純度であるとともに正確な濃
度および供給量で制御する必要がある。またこれらの液
体材料は粘度が高く、熱的に不安定なほか、化学的な活
性度が高く空気中の水分、酸素などに触れた場合には直
ちに変質することなどから、品質の低下なしに精度良く
気化供給することが必要である。
【0005】従来からCVD装置にCVD液体材料をガ
ス状で供給する方法としては液体材料容器にキャリヤー
ガスをバブリングさせて気化供給する方法、液体材料を
気化器に定量ポンプで供給しキャリヤーガス中で気化さ
せる方法、あるいは液体材料を加圧状態に保持し流量制
御器で気化器に供給しキャリヤーガス中で気化させるす
る方法などがある。しかしながらこれらの内でも定量ポ
ンプで供給する方法は、液体材料の蒸気圧、粘度、熱容
量などが異なる場合においても定量的に供給し得る点か
ら、一般的には定量ポンプが好ましく、ピストンポンプ
形式のものが使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のピストン
ポンプではピストンの摺動に伴いその一部がパッキン部
を経て空気中に出入りするために、ピストンの表面にわ
ずかに付着した液体材料が空気に触れて変質し、ピスト
ン摺動部分およびパッキンを汚染し作動に支障をきたす
不都合がある。また、ピストンの摺動に伴って巻き込ま
れる水分、炭酸ガスなどの外気成分が液体材料の品質を
低下させ、さらにはポンプの吐出側の弁を汚染する結
果、定量的に供給することができないという不都合があ
った。このほか、CVD装置が減圧下で操作される場合
は、ポンプの吐出側が減圧となるために液体材料の出流
れを生じるという不都合があった。以上のことからCV
D装置の操作条件が常圧あるいは減圧であっても、液体
材料の品質を低下させることがなく、高精度で定量的に
供給することができるとともに、原料液体の漏洩あるい
はガスの漏れ込みのないポンプの開発が望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ピストンのパッ
キン部分と駆動部分間にガスシール部を設け不活性ガス
を流す構成のポンプとすることにより解決し得ることを
見出し本発明に到達した。すなわち本発明はケーシング
内にシリンダーと該シリンダー内を摺動するピストンを
有し、該ピストンがパッキンにより外部とシールされ、
該ピストンの駆動部と該パッキン部間に少なくともピス
トン摺動長のガスシール部を有し、該ケーシングには吸
入側配管継手および吐出側配管継手が溶接され、該吸入
側配管継手には吸入弁および吐出側配管継手には1.0
〜100kg/cm2 の圧力差で作動する吐出弁がそれ
ぞれ内蔵され、該シリンダーが該配管継手に接続されて
おり、該ピストンの摺動により液体材料を吸入吐出する
ことを特徴とする液体材料流量制御ポンプである。
【0008】本発明はピストンの摺動部分にガスシール
部を設けガスシール部内に不活性ガスを流すこと、およ
び配管継手をケーシングに溶接し、該配管継手内に吸入
弁、吐出弁を内臓させた構造とし、ピストンの摺動によ
って液体材料の吸入、吐出を行うように構成したポンプ
である。このように構成することによつて液体材料の外
気による汚染を防止し、高い精度で定量的に供給するこ
とを可能にしたものである。本発明は主に半導体製造に
用いる液体材料供給用のポンプに適用される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明におけるピストンの径、お
よび摺動長は目的とする液体材料の供給流量、およびピ
ストンの摺動長を変えて流量を可変とする場合にはその
可変範囲に応じて設計され、特に限定されないが、ピス
トンの径に対するピストンの最大摺動長の比(最大摺動
長/径)は通常0.2〜10、好ましくは0.5〜5程
度である。またピストンの材質は、液体材料により腐蝕
を生じることがなく、摺動による摩耗を生じないもので
あれば特に制限はないが、通常はSUS316、SUS
316L、タンタル、インコネルなどが用いられる。
【0010】ピストンの駆動部とパッキン間に設けられ
るガスシール室はシール壁を設けることによって形成さ
れる。シール壁はパッキンと同様にグランドパッキン形
式のものとすることもできるが、フッ素系樹脂製などで
中心部にシール性の良好な孔を有する円盤状の簡便なシ
ール壁とすることもできる。またガスシール室の長さ
は、ピストンの摺動により液体材料がピストンにわずか
に付着して外気に接する部分を完全にシールし得ること
が必要であり、通常は少なくとも摺動長に相当する長
さ、好ましくは摺動長よりも5〜10mm程度長いもの
とされる。
【0011】ガスシール室に通気されるシールガスは、
窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスであり、水
分および炭酸ガスを含まない精製ガスが用いられる。こ
れらのガスはガス供給口から供給され、ピストンを掃気
し得るように流路が形成される。
【0012】吸入弁および吐出弁は液体材料を高精度に
封止し得るものであれば良くその形式には特に限定はな
いが、通常はボールあるいは円錐プラグ状物とシートと
の組み合わせ、あるいはさらにスプリングコイルなどの
弾性体を組み合わせたもので構成される。また吐出弁は
CVD装置の操作条件が減圧の場合においても吸引によ
る出流れを生じることがないように、作動する圧力差が
1〜100kg/cm2 、好ましくは2〜30kg/c
2 程度のものが用いられる。
【0013】またポンプに配管を接続するための配管継
手は、ケーシングに直接溶接して用いられる。またその
配管継手の気密性としてはヘリウムリークレートで1×
10-9Torr・L/sec以下のものが用いられる。
これらの例としてはVCR継手(米、ケイジョン社
製)、MCG継手(東横化学(株)製)などがある。
【0014】上記吸入弁、吐出弁はポンプケーシングに
溶接された配管継手内に設けられる。このように構成す
ることによって吸入弁、吐出弁部分からの外部への漏れ
あるいはその部分からの汚染を防止することができる。
【0015】ケーシング、弁、継手類など液体材料の接
液部に用いられる金属材質としてはSUS316、SU
S316L、タンタル、インコネルなどが用いられる。
これらの内でも電解研磨されたものが特に好ましい。ま
た液体供給における脈流を防ぐためにこのように構成し
たポンプユニットを2連あるいは多連で並列に接続して
用いることが好ましい。ポンプユニット当たりのピスト
ンの摺動回数は、小さすぎる場合には脈動が大となるこ
と、大きすぎる場合には定量性が悪くなることから、通
常は1〜30回/秒、好ましくは2〜15回/秒程度で
ある。
【0016】本発明の液体材料流量制御ポンプで供給さ
れるCVD液体材料としては、常温で液体であってもま
た固体を溶媒に溶解したものであっても、液状を保持し
得る状態であれば特に限定はなく、用途に応じて適宜選
択、使用される。液体材料の例としては、トリメチルア
ルミニウム(Al(CH3)3)、ジメチルアルミニウムハイド
ライド(Al(CH3)2H )、トリイソブチルアルミニウム
(Al(i-C4H9)3 )、テトラエトキシシラン(Si(OC
2H5)4) 、ヘキサカルボニルモリブデン(Mo(CO)6)、ジ
メチルペントオキシ金(Au(CH3)2(OC5H7)5)、ペンタエト
キシタンタル(Ta(OC2H5)5) 、テトラプロピオキシチタ
ン(Ti(OC3H7)4) 、テトラブトキシジルコニウム(Zr(OC
4H9)4)、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅ビニルトリ
メチルシラン((CF3CO)2CHCu ・ CH2CHSi(CH3)3) 、ヘキ
サフルオロアセチルアセトン銅アリルトリメチルシラン
((CF3CO)2CHCu ・ CH2CHCH2Si(CH3)3)、ビス(イソプロ
ピルシクロペンタジエニル)タングステンジハイドライ
ド( (i-C3H7C5H5)2WH2) 、テトラキスジメチルアミノジ
ルコニウム(Zr(N(CH3)2)4) などが用いられる。
【0017】さらにビス(2,2,6,6,- テトラメチル-3,5
ヘプタンジオナイト)バリウム(Ba(C11H19O2)2)、ビス
(2,2,6,6,- テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト)ス
トロンチウム(Sr(C11H19O2)2)、テトラ(2,2,6,6,- テ
トラメチル-3,5ヘプタンジオナイト)チタニウム(Ti(C
11H19O2)4)、テトラ(2,2,6,6,- テトラメチル-3,5ヘプ
タンジオナイト)ジルコニウム(Zr(C11H19O2)4)、ビス
(2,2,6,6,- テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト)鉛
(Pb(C11H19O2)2)なども用いられる。
【0018】上記に記載の化合物のほかこれらの化合物
のヘキサン、ヘプタン、酢酸ブチル、イソプロピルアル
コール、テトラヒドロフランなどの溶液も用いることが
できる。
【0019】次に本発明を図1に示すポンプケーシング
部分の断面図により具体的に説明するが、本発明はこれ
らにより限定されるものではない。図1では、ケーシン
グ内1にシリンダー2とシリンダー内を摺動するピスト
ン3がある。ピストンの駆動部4とパッキン5との間に
ガスシール壁6によってガスシール室7が設けられ、ガ
スシール室には不活性ガス供給口8から窒素、アルゴ
ン、またはヘリウム等の不活性ガスが通気される。また
ケーシングの上下部分にはそれぞれ吸入側配管継手9、
吐出側配管継手10が溶接されておりその中に吸入弁1
1および吐出弁12が内蔵されている。吐出弁はスプリ
ングなどによって1〜100kg/cm2 程度の圧力差
で作動するように設定されている。
【0020】ピストンの摺動に応じて液体材料13が吸
入、吐出されることによって定量的に供給することがで
きる。このように構成されたポンプユニットを複数、並
列に接続することによって、液体材料を脈流が少なく、
高い精度で品質を劣化させることなく供給することがで
きる。
【0021】
【発明の効果】本発明により半導体製造用のCVD液体
材料を、CVD装置の操作条件が常圧あるいは減圧に係
わらず高精度で、しかも品質劣化を生じることがなく長
期間連続供給することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体材料流量制御ポンプの断面図であ
る。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 シリンダー 3 ピストン 4 ピストン駆動部 5 パッキン 6 ガスシール壁 7 ガスシール室 8 ガス供給口 9 吸入側配管継手 10 吐出側配管継手 11 吸入弁 12 吐出弁 13 液体材料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシング内にシリンダーと該シリンダ
    ー内を摺動するピストンを有し、該ピストンがパッキン
    により外部とシールされ、該ピストンの駆動部と該パッ
    キン部間に少なくとも該ピストン摺動長のガスシール部
    を有し、該ケーシングには吸入側配管継手および吐出側
    配管継手が溶接され、該吸入側配管継手には吸入弁およ
    び該吐出側配管継手には1.0〜100kg/cm2
    圧力差で作動する吐出弁がそれぞれ内蔵され、該シリン
    ダーが該配管継手に接続されており、該ピストンの摺動
    により液体材料を吸入吐出することを特徴とする液体材
    料流量制御ポンプ。
  2. 【請求項2】 ガスシール部に窒素、アルゴン、ヘリウ
    ムが通気されるものである請求項1に記載の液体材料流
    量制御ポンプ。
  3. 【請求項3】 配管継手の気密性がヘリウムリークレー
    トで1×10-9Torr・L/sec以下である請求項
    1に記載の液体材料流量制御ポンプ。
  4. 【請求項4】 液体に接する部分の材質がSUS31
    6、SUS316L、タンタル、またはインコネルであ
    る請求項1に記載の液体材料流量制御ポンプ。
JP9344182A 1997-11-28 1997-11-28 液体材料流量制御ポンプ Pending JPH11159474A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101852194A (zh) * 2010-06-25 2010-10-06 罗献尧 一种柱塞式计量泵泵头
JP2011512490A (ja) * 2008-01-21 2011-04-21 プレットル,ロルフ 逆止弁および逆止弁を有するピストンポンプ
US8240091B2 (en) 2005-03-21 2012-08-14 Industrie Ilpea S.P.A. Double-seal gasket for refrigerator cabinets with high heat insulation properties
CN102777375A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 株式会社岛津制作所 供液泵

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