KR100345223B1 - 액체재료기화장치 - Google Patents

Abstract

혼합비 뿐만 아니라 혼합액의 농도도 용이하고도 정확하게 조절할 수 있고, 대량의 액체재료를 기화하는 경우에도 유효한 기화효율을 확보할 수 있는 액체재료 기화장치를 제공한다.

복수의 액체재료를 혼합하기 위해서, 각각의 액체재료를 수용하는 복수의 재료용기와, 상기 각 액체재료에 사용되고 있는 용제와 동일 또는 동종의 용제를 충전한 용제전용용기와, 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 송액(送液)하는 송액수단과, 해당 송액수단에 의해 송액된 액체재료 및 용제를 무화(霧火)한 후 기화하는 기화수단을 구비해 구성되는 것으로 하였다.

Description

액체재료 기화장치{APPARATUS FOR VAPORIZING LIQUID MATERIAL}

본 발명은, 반도체제조장치로의 성막용 액체재료의 공급을 적합하게 행할 수 있도록 한 액체재료 기화장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

반도체 디바이스의 제조에서는, 기판상에 금속박막을 형성하는 공정이 불가결하고, 그 방법으로서 종래부터 진공증착법, 스패터링법 등의 PVD (물리적 증착법)가 사용되고 있는 것에 대해, 최근은 CVD (화학적 증착법, 또는 화학적 기상성장법), 그 중에서도 MOCVD (유기금속 CVD 법)가 계속해서 이용하게 되었다. 이 방법은, 박막이 되어야 할 금속의 휘발성 유기화합물, 또는 그것을 용제에 용해시킨 액체 (이하, 이들을 포괄해 단지 액체재료라고 적는다)를 기화해 증기의 상태로 기판표면에 이송하고, 열분해 등의 반응에 의해 생성물의 박막을 석출시키는 것이다. 막질이나 성막속도, 단차부에서의 스텝커버리지 등에서 종래의 방법에 비해서 우수하다고 한다.

그런데, 그 때문에 종래의 액체재료 기화장치는, 원료를 용제에 용해시켜 수용하는 복수의 재료용기와, 각 용기로부터 액체재료를 한군데에 집합시키기 위한 송액라인과, 이 송액라인에 의해 송액된 액체재료를 기화하는 기화기를 구비한 구성으로 이루어진다.

그렇지만, 단지 이러한 구성에서는, 원료끼리의 혼합비율은 송액라인에 유량제어밸브 등을 배치함으로써 바꿀 수 있지만, 전체를 희석 또는 농후하게 할 필요가 있는 경우에는, 각 용기를 하나하나 떼고 용제와 원료의 비율을 바꿔야만 한다. 이 때문에, 작업이 번잡한 데다가, 이 종류의 액체재료는 상온상압에서 액체로서 용기내를 개방했을 때에 대기중의 수분에 닿으면 가수분해를 일으키는 등, 취급도 극히 번잡한 것이 된다는 문제가 있다.

또한, 혼합비율을 바꾸는데 있어서, 액체재료는 실제로는 개개에 압축율이나 점도 등의 액특성이 다르기때문에, 단지 혼합비에 비례하는 유량조절을 하였다면, 소정의 혼합비를 정확하게 얻을 수 없는 경우가 있다.

한편 종래의 기화기로서, 액체재료저류기에 수용된 액체재료를 일정량씩 펌프로 보내어, 플래시 증발 매트릭스구조를 가지는 메쉬상의 가열체에 유입시켜 가열, 기화한 후, 캐리어가스와 함께 CVD 성막장치로 공급하도록 한 것이 알려져 있다.

그렇지만 이러한 기화기를 사용하면 대량의 액체재료의 기화를 행할 필요가 있는 경우, 펌프로부터의 액체재료의 송출량을 늘리면 송출된 액체재료 자신에 의해서 가열체가 차게되기 때문에 열효율이 저하해 기화량을 증가시킬 수 없다는 불편함이 있다.

본 발명은, 이러한 과제에 착안해 이루어진 것으로, 혼합비 뿐만 아니라 혼합액의 농도도 용이하고도 정확하게 조절할 수 있고, 대량의 액체재료를 기화하는 경우에도 유효한 기화효율을 확보할 수 있도록 한 액체재료 기화장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 액체재료 기화장치를 나타내는 회로도.

도 2는 동회로의 주요부 설명도.

도 3은 동회로의 주요부 설명도.

도 4는 동회로의 주요부 설명도.

도 5는 동회로의 주요부 설명도.

도 6은 동회로의 주요부 설명도.

도 7은 동회로의 주요부 설명도.

도 8은 동 실시예의 운전상태를 나타내는 타임차트도.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 관한 액체재료 기화장치를 나타내는 회로도.

도 10은 동 실시예의 운전상태를 나타내는 타임차트도.

도 11은 도 9의 변형예를 나타내는 회로도.

도 12는 도 9의 또 다른 변형예를 나타내는 회로도.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 관한 기화수단을 나타내는 종단면도.

도 14는 도 13의 변형예를 나타내는 종단면도.

도 15는 본 발명의 제4실시예에 관한 기화수단을 나타내는 종단면도.

도 16은 도 15의 변형예를 나타내는 종단면도.

도 17은 본 발명의 제5실시예에 관한 기화수단의 유니트구조를 나타내는 정면도.

도 18은 도 17에서 정면패널을 제거한 내부구조 설명도.

도 19는 도 17의 우측면도.

도 20은 도 9의 좌측면도.

도 21은 도 9의 배면도.

도 22는 본 발명의 제6실시예에 관한 플런저펌프의 개략적인 단면도.

도 23은 도 9의 주요부 확대도.

본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 수단을 강구한 것이다.

즉, 본 발명의 액체재료 기화장치는, 복수의 액체재료를 혼합할 때에 이용되는 것으로, 각각의 액체재료를 수용하는 복수의 재료용기와, 상기 각 액체재료에 사용되고 있는 용제와 동일 또는 동종의 용제를 충전한 용제전용용기와, 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 송액하는 송액수단과, 해당 송액수단에 의해 송액된 액체재료 및 용제를 무화한 후 기화하는 기화수단을 구비해 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성의 것이면, 재료용기 및 용제전용용기로부터 적당량의 액체재료및 용제를 보내주는 것으로 혼합액중에 차지하는 액체재료 즉 각 원료 및 용제의 비율을 가변으로 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 용기를 하나하나 떼거나 용기내를 일체 개방하는 일 없이, 혼합비는 물론 그 혼합액 전체의 희석도 등의 농도조정도 용이하게 행할 수 있어, 이에 따라 액체재료의 가수분해 등을 막음과 동시에, 가동효율 뿐만 아니라 성막의 품질 등도 효율적으로 향상시키는 것이 가능해진다. 특히, 혼합비나 농도의 변경을 장치가동상태대로 행함으로써, 이러한 효과를 한층더 높일 수 있다.

더구나 본 발명의 기화수단은 액체재료 및 용제를 무화한 후에 기화하는 것이기 때문에, 액체재료의 광범위하고도 균일한 산포(散布)가 가능해지고, 액체재료가 국소적으로 고밀도로 부착함으로써 가열기화부의 온도저하를 효율적으로 방지해, 액체재료의 대량기화를 가능하게 할 수 있다.

액체재료의 압축율이나 점도 등의 액 특성에 따른 적정한 유량비의 설정을 가능하게 하기 위해서는, 송액수단을 각 재료용기 및 용제전용용기마다 설비하고, 각각의 송액수단을 제어하여 액체재료 및 용제의 혼합비를 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 필요한 각 액체재료나 용제의 혼합비나 농도에 대해 그들 액체재료나 용제의 압축율이나 점도의 액특성을 고려한 적정한 유량비로 교정해 각 송액수단을 작동시킬 수 있다. 이 때문에, 단지 혼합비에 비례하는 유량조절을 행하는 경우에 비해서, 혼합정밀도 나아가서는 성막의 품질을 적절하게 향상시키는 것이 가능해진다.

이 경우, 송액수단의 하류에 복수의 기화수단을 설치해, 각 액체재료 및 용제를 어느 기화수단에 통과시킨 후에 서로 혼합하도록 구성하면, 각 액체재료마다 기화온도 등을 근거로 한 바람직한 기화 조건설정을 행할 수 있기때문에, 최적설정을 통해 각 액체재료를 확실하게 기화시켜, 적정한 혼합가스를 생성해 성막의 품질을 보다 한층 더 효율적으로 향상시키는 것이 가능해진다.

엄밀한 유량비의 설정이 그다지 요구되지 않는 경우에는, 배관류의 간소화를 위해 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 단일의 송액수단으로 송액하도록 구성해 놓더라도 좋다.

이 경우, 혼합을 적절히 하기 위해서는, 송액수단의 하류에 믹서를 배치해 놓는 것이 바람직하다.

기화수단의 세정을 효율적으로 하기 위해서는, 상기 용제전용용기를 직접 기화기의 입구에 도입하는 용제이송라인을 설치해 놓는 것이 바람직하다.

기화수단을 콤팩트하고 효율이 좋은 것으로 하기 위해서는, 해당 기화수단을 초음파 무화기 및 기화기로부터 구성해 놓는 것이 유효하게 된다.

또한, 이 경우의 초음파 무화기의 양호한 실시형태로서는, 초음파진동자의 손상을 효율적으로 방지해야만 하고, 초음파진동자의 표면에 액체재료에 대한 내약품성을 가지는 진동전달부재를 설치하고 있는 것을 들 수 있다. 또, 초음파진동자는 열에 의해서도 손상되기 쉬운 것이기 때문에, 초음파 무화기를 기화기의 가열공간에서 멀리하여 배치하는 것이 바람직하다.

이 경우의 구체적인 실시 양태로서는, 초음파 무화기에 의해 무화한 액체재료를 목적부분에 이송하는 캐리어가스를 CVD 반응기내에 도입하는 캐리어가스 도입수단을 구비해 구성되는 것을 들 수 있다. 그리고, 초음파 무화기 및 캐리어가스 도입수단을 기화기의 윗쪽에 배치하고, 무화한 액체재료의 유동방향을 윗쪽에서 아래쪽으로 향하는 방향으로 설정하고 있는 것이 유효하다. 이와 같이 하면, 무화한 액체재료의 기화기로의 이송을, 캐리어가스의 에너지 뿐만 아니라 중력에 의해서도 행할 수 있다. 따라서, 도입하는 캐리어가스의 유량을, 초음파 무화기를 장치의 아래쪽에 배치한 경우에 비해 절감할 수 있어, CVD 성막장치에 공급하는 가스중에 함유되는 액체재료의 농도를 고농도로 하여 반도체의 성막속도를 상승시키는 것이 가능해진다. 또, 이와 같이 CVD 성막장치에 공급하는 가스량을 전체적으로 소량으로 할 수 있기 때문에, CVD 성막장치에 있어서의 진공배기의 부하를 절감해, 진공펌프의 사이즈도 축소할 수 있다. 또한, CVD 성막장치에 공급하는 액체재료의 양을 증감시키는 경우, 액체재료의 증감에 더불어 캐리어가스의 양을 상대적으로 증감시키는 것이 불필요하게 되어, 액체재료와 캐리어가스유량의 파라미터조건의 설정을 용이한 것으로 할 수 있다.

유효한 송액성능을 확보하기 위해서는, 각 재료용기 및 용제전용용기를 송액수단보다 아래쪽으로 배치해 놓는 것이 효과적이다. 이와 같이 구성하면, 송액라인에 가령 기포가 혼입하였다고해도, 액체재료를 흐르게 함으로써 기포는 중량차로 액 속의 윗쪽을 향해서 이동해, 운전초기에 송액라인으로부터 배출되기 쉽게 된다. 이 때문에, 송액라인을 구성하는 배관이나 밸브 등에 기포가 잔류 또는 발생하는 것을 효율적으로 방지해, 송액성능의 저하를 효율적으로 방지하는 것이 가능해진다. 특히, 기화기를 반응층의 근처에 배치한 경우에는, 기화후의 가스를 조속히 반응층에 보내줄 수 있기때문에, 기화후의 보온영역을 작게 해 기화가스의 안정공급과 구조의 간소화를 실현하는 것이 가능해지고, 장치전체를 취급이 용이한 유니트구조로 하여, 동시에 유효한 송액성능이나 성막특성을 확보할 수 있다.

송액수단이 플런저피스톤으로 구성되는 경우에, 가수분해를 일으키기 쉬운 액체재료가 플런저의 표면을 적셔 대기에 닿는 것을 효율적으로 방지하기 위해서는, 플런저의 접동부(摺動部)에 세정용 용제를 흘려 보내는 유로를 설치해 놓는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 있어서, 유로에 따라서 플런저의 접동부에 세정용 용제를 도입하고, 혹은 그 접동부에 세정용 용제를 봉입해 정기적으로 교체하도록 하면, 플런저의 접동부에 대한 유효한 세정작용을 얻을 수 있다. 그리고, 이러한 세정에 의해, 플런저의 표면을 적신 액체재료는 씻어 버려지고, 플런저표면에 고체생성물이 생기는 것이 방지되고, 또한 만일 생성물이 발생한 경우라도 조속히 용해제거되므로, 접동부의 마모도 방지할 수 있다.

그 경우에, 플런저 또는 이것과 접동하는 플런저시일의 마모가 촉진되는 것을 방지하기 위해서는, 플런저시일에 카본파이버가 들어간 PTFE를 채용하는 것이 유효하게 된다. 이와 같이 구성하면, 카본이 모재인 PTFE에 얽혀 붙은 상태로 일체적으로 혼재하기때문에, 접동부에 시일재로서 사용하더라도, 단지 카본을 PTFE에 혼입하고 있는 경우 등에 비교해서 단기에 카본이 탈락하는 것이 없어진다. 이 때문에, 시일재의 마모의 촉진을 효율적으로 억제할 수 있어, 마모나 부식이 진행하기 쉽고 고체생성물도 생기기 쉬운 액체재료를 취급하는 플런저펌프의 시일재로서 사용하더라도 장기에 걸쳐 유효한 시일효과를 유지해, 장치의 메인티넌스회수를 절감화하는 것이 가능해진다.

(실시예)

이하, 본 발명의 몇개의 실시예를, 도면을 참조해 설명한다.

＜제 1 실시예＞

도1∼도8에 나타내는 액체재료 기화장치는, CVD 성막장치의 구성요소인 CVD 반응기(1)에 액체재료를 혼합, 기화해 공급하기 위한 것으로, 재료용기(2A,2B,2C)와, 용제전용용기(2D)와, 송액라인(4A,4B,4C,4D)을 구비하여 이루어진다.

재료용기(2A,2B,2C)에는, 각각 공통의 용제를 사용해 원료를 소정의 비율로 용해시킨 액체재료(A,B,C)가 충전된다. 상기 액체재료(A,B,C)의 원료에는, 예컨대 강 유전체 박막을 성막하는 것이면 Pb, Zr, Ti 등이, 또한 고 유전체 박막을 성막하는 것이면 Ba, Sr, Ti 등이, 또 초전도 박막을 성막하는 것이면 Bi, Sr, Cu 등이 각각 사용된다. 물론, 원료의 수에 따라서 준비하는 재료용기의 수가 2개 혹은 4개 이상으로 되는 것은 말할 필요도 없다.

용제전용용기(2D)에는, 상기 각 액체재료(A,B,C)에 사용하고 있는 것과 동일한 용제(D)가 충전된다. 이 경우, CVD 처리에 화학적 영향을 주지 않는 범위에서 용제(D)는 반드시 동일하지 않더라도 좋고, 성질을 공통으로 하는 동종의 용제를 사용할 수 있다.

송액라인(4A∼4D)은, 한쪽 단을 각 재료용기(2A∼2C) 혹은 용제전용용기(2D)의 액 속에 침지하는 위치에 배설해 다른 단을 집합위치(X)에 집합시켜 이루어지는것으로, 이 집합위치(X)의 상류에 각각 유량조절가능한 비례밸브(5A, 5B, 5C, 5D)를 개재시키고 있다. 이 실시예에서는 송액라인(4A,4B,4C,4D) 이외에 외부공급라인(6A, 6B, 6C, 6D), 퍼지라인(7), 버큠라인(8) 및 용제 바이패스라인(9) 등을 가능한 한 배관을 공용하고 또한 배관의 접점의 주변에 다수의 밸브 (도시 생략)를 편성하여 구성하고 있는 것으로, 상기 송액라인(4A,4B,4C,4D)은 소요(所要)의 밸브개폐조작을 통해 도2중 화살표(a1, b1, c1, d1)를 따라서 각각, 용기(2A,2B,2C,2D)에서 집합위치(X)로 송액되는 것이다.

외부공급라인(6A∼6D)은, 소요의 밸브조작을 통해, 도3중 화살표(a2,b2,c2, d2)를 따라서 도면 밖의 공급원에서 각 용기(2A∼2D)의 입구측에 액체재료(A∼C)나 용제(D)를 충전, 보충하는 것이다.

퍼지라인(7)은, 각 용기(2A∼2D)에 대한 송액을 위한 액면가압을 행하고, 혹은 용기(2A∼2D)내, 주변관내의 퍼지를 행하기 위한 것으로, 액면가압을 행하는 경우에는 도2중 화살표(e)를 따라서 도면 밖의 N₂나 Ar 등의 불활성가스를 각 용기(2A∼2D)에 공급한다. 또한 용기입구측의 배관내 및 용기(2A∼2D) 내의 퍼지를 행하는 경우에는 도4중 화살표(f)를 따라서 불활성가스공급원에서 용기출구측에 불활성가스를 도입한다. 또, 용기입구측 및 용기출구측의 배관의 퍼지를 행하는 경우는, 도5중 화살표(g)를 따라서 용기입구측으로부터 용기(2A∼2D)를 통하지 않고 직접 용기출구측을 거쳐 비례밸브(5A∼5D)로 향하여 불활성가스를 송급한다.

버큠라인(8)은, 용기(2A∼2D) 내나 주변배관내의 진공유발을 행하기 위한 것으로, 용기(2A∼2D) 내의 진공배기를 행하는 경우는 도3 및 도4에 있어서의 화살표 (h)를 따라서 각 용기(2A∼2D) 내에서 도면 밖의 진공펌프로 배기하고, 또한 주변배관내의 진공유발을 행하는 경우는 회로상의 각 접점부근에 있는 모든 밸브를 열으므로써 비례밸브(5A∼5D)보다도 상류측의 모든 배관내의 진공배기를 행할 수 있다.

용제 바이패스라인(9)은, 용기출구측에 위치하는 배관내의 용제세정을 행하기 위한 것으로, 도6중 화살표(i)를 따라서 용제전용용기(2D)에서 도출한 용제를 각 재료용기(2A∼2C)에 향해 이송할 수 있다. 이 경우, 각 재료용기(2A∼2C)는 버큠라인(8)을 사용해 도면중 화살표(h)와 같이 배기하고, 용제용기(2D)는 퍼지라인(7)을 사용해 도면중 화살표(k) 와 같이 액면가압한다.

이러한 구성에 덧붙여, 도1에 나타내는 액체재료 기화장치에는, 상기 집합위치(X)보다도 하류측에, 유량을 제어하는 기능을 구비한 송액수단인 송액펌프(10), 액혼합을 위한 믹서(11), 액체재료(A∼C)를 기화시키기 위한 기화기(12)를 설치하고, 이들을 통과한 후의 혼합가스를 CVD 반응기(1)에 공급하도록 하고 있다. 펌프(10)에는 고정밀도로 저맥동의 직렬형 더블플런저펌프를 채용하고 있어, 플런저가 1스트로크할 때의 흡입시간내에, 전술한 각 비례밸브(5A∼5D)가 각각 미리 설정된 혼합비에 적당한 배분시간 씩 순차에 열어 그 액체재료 또는 용제를 플런저에 흡입시키는 것이다. 전체유량은 송액펌프(10)의 구동회전수를 통해 제어된다.

또, 상기 용제전용용기(2D)는, 별도로 기화기세정용으로 설치한 용제이송라인(13) 및 보조펌프(14)를 통해 용제를 직접 기화기(12)의 입구에 이송할 수 있도록 하고 있다. 또한, 기화기(12)에 외부에서 캐리어가스 도입계로(15)를 통해 불활성인 캐리어가스를 도입하는 것도 가능하게 되어 있다.

다음에, 본 실시예의 취급방법에 관하여 설명한다. 우선 빈 용기(2A∼2D)를 설비하는 경우에는, 각 용기(2A∼2D)가 접속되어야 할 근처의 배관에 각각 이음새(z)를 통해 그것들의 입구측 및 출구측을 접속한다. 다음에, 모든 밸브를 열어 버큠라인(8)을 작동시켜, 용기(2A∼2D)및 도처의 배관내를 진공배기한 후, 도3의 화살표(a2∼d2)를 따라서 각 용기(2A∼2D) 내에 액체재료(A∼C) 및 용제(D)를 충전한다. 그리고, 펌프(10)를 작동시킴과 동시에, 도2에 화살표(e)로 나타내는 퍼지라인(7)을 따라서 각 용기(2A∼2D)의 입구측에 불활성가스를 도입해 액면가압을 행하면, 이들 용기(2A∼2D)에 충전되어 있는 액체재료(A∼C) 및 용제(D)가 동일 도면 중 화살표(a1∼d1)로 도시한 바와 같이 송액라인(4A∼4D)에 보내지고, 비례밸브(5A∼5D)를 거쳐 미리 정한 소정의 혼합비로 집합위치(X)에 집합한다. 이 혼합비는, 가동중이더라도 각 비례밸브(5A∼5D)의 설정을 통해 변경하는 것이 가능하다. 이와 같이 해서 만들어진 혼합액은, 도1에 나타내는 펌프(10)를 통과한 후, 믹서 (11)로 균질하게 혼합되고, 기화기(12)로 기화된다. 이 기화기(12)에는 CVD 반응기(1) 외에 벤트라인(16)을 설치하고 있어, 혼합가스는 도8의 타임차트로 나타내는 것 같이 성막중에만 CVD 반응기(1)에 보내지고, 성막과 성막 사이는 벤트라인(16)측에 보내진다. 이 때 펌프(10)를 OFF, 펌프(14)를 ON으로 하여, 용제이송라인(13)으로부터 기화기(12)에 용제가 직접 이송되어 내부의 세정이 행해진다.

이상과 같이 하여, 이 실시예의 것은, 비례밸브(5A∼5D)의 설정을 통해 각 액체재료(A∼C)의 혼합비는 물론 혼합액중에 차지하는 용제(D)의 비율 즉 원료의 농도를 마음대로 변경할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 하나하나 장치의 가동을 멈춰 용기(2A∼2D)를 이음새(z)에서 떼는 것 같은 것을 일체 행하지않아도, 혼합액의 희석 등을 극히 용이하게 행하여, 가동효율의 향상을 꾀하는 것이 가능해진다. 특히, 최근에는 1회의 성막중에도 혼합비나 희석도를 바꾸고 싶다는 요망이 있고, 본 실시예의 장치는 이러한 요망에 응하는 데에 극히 유용한 것으로 될 수 있다. 더구나, 각 송액라인(4A∼4D)의 집합위치(X)의 하류에 종래 채용되어 있지 않던 믹서(11)를 배치하고 있기 때문에, 혼합은 이 믹서(11)에서 균질화되게 되고, 성막에 이용되는 혼합가스를 극히 양질인 것으로 하여 성막정밀도의 향상을 꾀할 수 있다. 특히, 사용되는 재료에 따라서는 기화온도와 분해온도가 근접하여, 기화기(12)내에 그 액체재료가 잔류함으로써 분해생성물이 발생하는 경우가 있었지만, 본 실시예는 도21에 타임차트로 도시한 바와 같이 성막이 종료할 때 마다 기화기(12)를 벤트라인(16)에 접속해 용제송급라인(13)으로부터 용제를 도입하여, 내부를 세정함으로써 분해생성물의 발생을 효율적으로 방지해 막질의 저하를 막을 수 있다. 또한, 각 라인을 구성함에 있어서 여러가지 배관을 공용화하고, 또한 송액을 위한 펌프(10)나 기화기(12)를 각 1대로 제조하고 있기 때문에, 전체구성의 간소화를 통해 비용이나 메인티넌스상의 이점도 얻을 수 있다.

이상과 같은 취급에 덧붙여, 퍼지라인(7)을 도5의 화살표(g) 와 같이 형성하면 각 용기(2A∼2D)에 액이 잔류한 상태인 용기의 하류측 배관에서 액제거를 할 수있고, 용기(2A∼2D)의 전부 또는 일부를 액교환 등을 위해 떼고 싶은 경우에는 퍼지라인(7)을 도4의 화살표(f) 와 같이 형성하고, 버큠라인(8)을 화살표(h)와 같이 형성하면 용기(2A∼2D)의 이음새(z) 부근에 존재하는 액체재료등을 퍼지할 수 있다. 이 경우, 이음새(z) 부근의 배관내에 액체재료가 남아 있으면 가수분해등의 원인이 되기 때문에, 계속해서 도6에 화살표(k)로 나타내는 퍼지라인(7)을 통해 용제용기(2D) 내의 액면가압을 행하면서 화살표(i)로 나타내는 용제 바이패스라인(9)을 통해 재료용기(2A∼2C)에 용제를 도입하고, 동시에 버큠라인(8)을 통해 필요한 배관의 진공유발을 행하면, 액체재료의 잔류를 확실하게 방지하는 것이 가능해진다. 또, 펌프(10)나 밸브(5A∼5C)를 메인티넌스할 때는, 도7의 화살표(m)를 따라서 용제용기(2D)를 액면가압하여, 화살표(n)를 따라서 용제를 주변배관에 보낼 수도 있다.

또, 상기 실시예는 취급의 일례를 나타낸 것에 불과한 것이고, 밸브의 여러가지 개폐조작을 통해 다른 양태의 퍼지, 진공유발등을 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 밸브를 자동으로 제어하도록 하거나, 펌프에 대신해 질량유량 콘트롤러를 사용하는 것도 가능하다.

＜제2실시예＞

도 9에 나타내는 실시예는, 기본적으로 상기 제1실시예와 같은 것이지만, 송액수단으로서 각 재료용기(A∼C) 및 용제(D)마다 펌프(105A∼105D)를 사용해, 송액라인의 집합위치(X)의 하류에 배치하고 있는 펌프를 불필요하게 한 점, 각 펌프(105A∼105D)를 콘트롤러(110)로 제어하도록 하고 있는 점이 다른 것이다.

펌프(105A∼105D)에는 고정밀도로 저맥동의 직렬 내지 병렬 더블플런저펌프를 채용하고 있고, 플런저의 구동회전수를 통해 유량조절이 가능하게 되어 있다. 또한, 그 유량조절을 위한 콘트롤러(110)는, 각 펌프(105A, 105B, 105C, 105D)에 제어신호(a, b, c, d)를 입력한다. 콘트롤러(110)는, 혼합비 및 유량을 데이터 (IN)로서 입력하면, 액체재료마다 압축율이나 점도가 다르더라도, 각 액의 필요유량을 산출해 유량을 교정하여, 그 교정된 유량에 대응하는 제어신호(a∼d)를 각 펌프(105A∼105D)에 입력할 수 있는 것이다. 기본적인 밸브개폐조작 등의 취급, 그것에 의한 액의 흐름 등에 대해서는, 상기 실시예와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

그리고, 본 실시예의 것은, 각 액체재료(A∼C) 및 용제(D)의 혼합비에 대해 압축율이나 점도 등에 근거해 적정하게 교정한 유량설정하에 각 펌프(105A∼105D)를 작동시키기 때문에, 단지 혼합비에 비례하는 유량조절을 초기설정 등을 통해 행하는 경우에 비해, 혼합비나 혼합가스의 농도 등의 정밀도를 정확하게 향상시키는 것이 가능해진다. 더구나, 이러한 제어는 성막중에서도 행할 수 있기 때문에, 단일성막중에 혼합비나 희석도 등을 시시각각 변화시키고 싶다는 요망이 있는 경우에 이것에 적절하게 응할 수 있다. 도 10은 성막/벤트의 타이밍을 나타내는 타임차트이다.

또, 상기 실시예에서는 각 액체재료(A∼C)를 합류시켜, 믹서(11)를 통과한 후에 기화기(12)에 도입해 기화시키도록 구성하였지만, 도11에 도시한 바와 같이 각 펌프(105A∼105C)의 하류에 각각 기화기(12A∼12C)를 설치하고, 기화한 후의 각재료가스를 합류시켜 믹서(11)에 송급하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 구성하면, 각 액체재료(A∼C) 마다 기화조건을 설정할 수 있으므로, 최적조건설정을 통해 각 액체재료(A∼C)를 확실하게 기화시켜, 적정한 혼합가스로 하여 CVD 반응기(l)에 공급하는 것이 가능해진다. 물론, 일부의 액체재료끼리의 성질이 비슷한 경우에는 그들 액체재료에 대해서는 공통의 기화기에 통과시키도록 하더라도 좋다. 도 12는 도 1과 도 11을 편성한 변형예를 나타냄으로써, 액체재료(B와 C)의 기화조건이 거의 같은 경우의 한 구성을 나타내고 있다. 본 발명은 이러한 구성도 함유하는 것이다.

또한, 펌프(105A∼105D)를 대신해 질량유량 콘트롤러를 사용하더라도 좋다. 질량유량 콘트롤러의 경우는 유량검출부에서 그 액에 따른 교정을 실행하도록 한다.

＜제3실시예＞

이 실시예는, 상기 제1, 제2실시예의 기화수단으로서 적용하여 유용한 구체예를 나타내는 것이다.

이 기화수단(201)은, 초음파 무화기(205) 및 기화기(206)를 일체적으로 구성해 이루어지는 것으로, 도13에 도시한 바와 같이, 통형상으로 내부가 중공형상의 케이스본체(202)와, 이 케이스본체(202)의 상단부에 볼트로 연결된 상부 커버(203)와, 하단부에 볼트로 연결된 하부커버(204)로 형성되어 있다. 상기 하부커버(204)의 중앙부에는, 기화수단(201)의 외부에 설치된 액체재료저장기 (도시하지 않음)와 연통하여 액체재료(M)를 공급하는 액체재료 도입파이프(214) 및,상기 액체재료 도입파이프(214)로부터 공급된 액체재료(M)를 무화하는 초음파 무화기(205)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 초음파 무화기(205)에 의해 무화된 액체재료(M) 를 가열, 기화하는 기화기(206)를 케이스본체(202)내에 설치하여, 상기 기화기(206)에 의해 기화된 액체재료(M)를, 기화수단(201)의 외부 윗쪽에 설치된 CVD 성막장치 (도시하지 않음)로 공급하도록 구성하고 있다. 또, 케이스본체(202)에는, 하부커버(204)를 관통해 케이스본체(202)내에 연통하여 케이스본체(202)내에 캐리어가스(X)를 도입하는 가스 도입파이프(219) 및, 케이스본체(202)내로부터 상부 커버(203)를 관통해 CVD 성막장치로 연통하는 가스도출 파이프(220)가 설치되어, 기화한 액체재료(M) 를 캐리어가스(X)와 함께 CVD 성막장치로 공급하도록 구성되어 있다.

이하, 각부의 구성에 관하여 상술한다.

초음파 무화기(205)는, 전압을 인가함으로써 진동하여 액체재료(M)를 무화하는 초음파진동자(207)와, 상기 초음파진동자(207)의 상면에 접착된 진동판(208)과, 상기 초음파진동자(207)로부터의 발열을 진동판(208)을 통해 간접적으로 냉각하는 냉각수단(209)을 구비하여 이루어진다.

초음파진동자(207)는, 전극을 겸한 홀더(210)의 상단에 장착된 압전소자에 초음파영역의 교류전압을 부여해 진동을 생기게 하는 것이다.

진동판(208)은, 액체재료(M) 에 대한 내약품성 및 상기 초음파진동자(207)를 냉각수단(209)에 의해 간접적으로 냉각해야만 하는 열전도성을 가지는 박평판상의 것으로, 본 실시예에서는 스테인레스제의 것을 사용하고 있다.

냉각수단(209)은, 상기 진동판(208)하에 홀더(210)를 둘러싸도록 설치한 냉각수재킷(212)과, 상기 냉각수재킷(212)에 기화수단(201)의 외부에 설치한 냉각수저장기 (도시하지 않음)로부터 냉각수를 도입해, 냉각수재킷(212)내에 순환시킨 후, 다시 냉각수저장기로 배출하는 냉각수파이프(213)를 구비해 구성되는 것이다.

기화기(206)는, 케이스본체(202) 내부에 수용된 기화용 가열체(216)와, 상기 기화용 가열체(216)의 외주측면 및 상부에 설치된 측면히터(217) 및 상부히터(218)와, 케이스본체(202)의 외주 및 상부 커버(203)의 표면에 설치되어 케이스본체(202)내를 가열하는 외부히터(215)로 구성되는 것이다.

기화용 가열체(216)는, 다공질의 스테인레스 소결체로 구성되는 하단이 개구한 해트형상의 것이고, 그 내부에 측면히터(217) 및 상부히터(218)에 의해 가열되는 가열공간(S1)을 가지고 있다. 이 기화용 가열체(216)는, 초음파 무화기(205)에 의해 무화된 액체재료(M)를 보다 광범위하게 부착시키기 위해서, 표면적을 광범위하게 설치하고 있다. 또한, 케이스본체(202)의 내벽(202a)과 기화용 가열체(216)의 외벽(216a) 사이에는, 측면히터(217), 상부히터(218)및 외부히터(215)에 의해 가열되는 가열공간(S2)이 확보되어, 기화용 가열체(216)를 통과한 액체재료(M)의 재액화를 방지하고 있다.

또, 도면중 부호(221)로 나타내는 것은, 케이스본체(202)내의 온도를 측정, 조정하는 열전대이다.

다음에, 본 실시예의 작용에 관하여 설명한다.

도 13에 도시한 바와 같이, 액체재료(M)는, 상기 제1, 제2실시예에 있어서의액체재료(A∼C) 및 용제(D)의 혼합액에 해당함으로써, 액체재료 도입파이프(214)를 통해, 진동판(208)상에 적하된다. 상기 진동판(208)의 이면에는 초음파진동자(207)가 접착되어 있기 때문에, 초음파진동자(207)로부터 발생한 진동이 진동판(208)을 통해 액체재료(M)에 전해지고, 액체재료(M)는 무화된다. 무화된 액체재료(M)는 도면중 화살표로 도시한 바와 같이 가열공간(S1)내에 확산하여, 기화용 가열체(216)의 내벽표면에 균일하게 부착하고, 가열, 기화된다. 기화한 액체재료(M)는 가스 도입파이프(219)로부터 가열공간(S1)내에 도입된 캐리어가스(X)와 함께, 기화용 가열체(216)를 통과한다. 기화용 가열체(216)는, 다공질이기 때문에, 기화용 가열체(216)를 통과함으로써 기화한 액체재료(M)는 필터에 걸러진 것과 동등한 효과를 갖고, 균일한 기체입자가 되어 가열공간(S2)내에 확산한다. 그런 후, 기화한 액체재료(M)는, 재액화를 방지할 수 있는 정도의 유효한 온도를 유지한 채로, 캐리어 가스(X) 와 동시에 가스도출 파이프(220)를 통과하고 CVD 성막장치로 공급된다.

또, 운전중, 초음파진동자(207)에서는 다량의 열이 발생하지만, 진동판(208)을 통해 냉각수재킷(212)에 의해 간접적으로 냉각된다.

이러한 구성의 것이면, 액체재료(M)를 초음파진동자(207)에 의해 무화한 후 기화기(206)에 공급하도록 하고 있기때문에, 광범위하고 또한 균일한 액체재료(M) 의 산포가 가능해져, 액체재료(M)가 국소적으로 고밀도로 부착함으로써 기화기(206)의 온도저하를 효율적으로 방지해 대량의 기화가 가능하게 된다. 더구나, 본 실시예의 초음파 무화기(205)이면, 소량의 액체재료(M) 에서도 효율적으로 무화할 수 있다.

또, 초음파진동자(207)의 표면에 진동판(208)을 접착해, 액체재료(M)가 초음파진동자(207)상에 직접적하하는 것을 피하고 있기 때문에, 액체재료(M)에 접하는 부재의 선택이 자유롭게 됨과 동시에, 초음파진동자(207)의 손상을 효율적으로 방지할 수 있다.

또한, 초음파 무화기(205)를 기화기(206)의 가열공간(S1,S2)으로부터 멀리 설치하고 있기때문에, 초음파진동자(207)의 열에 의한 손상을 효율적으로 방지할 수 있다.

또, 기화기(206)를 다공질의 필터기능을 가지는 것으로 하고 있기때문에, CVD 성막장치로의 균일한 기체입자의 공급이 가능해진다.

또, 도14는 상기 제3실시예의 변형예를 나타내는 것이다.

이 액체재료 기화장치(301)는, 초음파 무화기(305)의 구성이 상기 실시예와는 다른 것이다. 이 초음파 무화기(305)는, 냉각수의 탱크(312)내에 초음파진동자(307)를 설치하고, 상기 냉각수의 탱크(312)상에 스테인레스제의 칸막이 벽(308)을 설치해, 초음파진동자(307)에 의해 발생한 초음파를 냉각겸 초음파전달용의 냉각수를 통해 칸막이 벽(308)에 전달하여, 액체재료(M)를 무화하도록 구성하는 것이다. 무화된 액체재료(M)는 제1실시예와 같이, 기화용 가열체(316)의 표면에 균일하게 부착하여, 가열, 기화되고 CVD 성막장치등에 공급된다. 또한, 이러한 구조의 것이면, 무화한 액체재료(M)는, 맹렬한 기세로 윗쪽에 확산하기 때문에, 도시와 같이 초음파 무화기(305)를 기화기(206)로부터 상당히 멀리 설치해 놓는 것이 유효하게 된다. 또, 초음파진동자의 냉각겸 초음파전달용의 액체로서는, 특히 물에 한정되는 것이 아니다.

＜제4실시예＞

도 15에 나타내는 기화수단은, 상기 제3실시예의 기화수단의 변형예를 나타내는 것이다.

이 기화수단(401)은, 도13의 기화수단(201)을 상하 역방향으로 배치해, 초음파 무화기(205) 및 캐리어가스 도입수단인 캐리어가스 도입파이프(219)를 기화기(206)의 윗쪽에 배치하도록 한 것이다.

이하, 이 기화수단(401)의 구성에 관하여 도15를 참조해 설명하지만, 구체적인 구조는, 도13과 거의 동일하므로, 동일한 구조를 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙여 자세한 설명을 생략한다.

이 기화수단(401)은, 통형상으로 내부가 중공형상인 케이스본체(202)와, 이 케이스본체(202)의 상단부에 볼트로 연결된 상부 커버(404)와, 하단부에 볼트 등으로 연결된 하부커버(403)에 의해 형성되어 있다. 상기 상부 커버(404)의 중앙부에는, 기화수단(401)의 외부에 설치된 액체재료저장기 (도시하지않음)와 연통하여 액체재료(M)를 케이스본체(202)내에 공급하는 액체재료 도입파이프(214)와, 상기 액체재료 도입파이프(214)로부터 공급된 액체재료(M)를 무화하는 초음파 무화기(205)와, 상부 커버(404)를 관통해 케이스본체(202)내에 연통하여 케이스본체(202)내에 캐리어가스(X)를 도입하는 가스 도입파이프(219)가 설치되어 있다. 상기 초음파 무화기(205)는, 전술한 실시예와 같은 구성으로 구성되는 것이지만,상기 액체재료 도입파이프(214)로부터 공급된 액체재료(M)를 진동판(208)에 전하기 쉽게 하기 위해서, 상기 액체재료 도입파이프(214)의 개구부에 대해 대향하는 방향으로 약간 경사져 있다. 그리고, 이 초음파 무화기(205)에 의해 무화된 액체재료(M) 를 가열, 기화하는 기화기(206)를 상기 초음파 무화기(205)보다 아래 쪽인 케이스본체(202)내에 설치하고, 해당 기화기(206)에 의해 액체재료(M)를 기화해, 기화수단(401)의 외부에 설치된 CVD 성막장치 (도시하지 않음)로 공급하도록 구성하고 있다. 또, 케이스본체(202)에는, 해당 케이스본체(202)내로부터 하부커버(403)를 관통해 CVD 성막장치로 연통하는 가스도출 파이프(220)가 설치되어, 기화한 액체재료(M)를 캐리어가스(X)와 함께 CVD 성막장치로 공급하도록 구성하고 있다.

이러한 구성의 것이면, 초음파 무화기(205)에 의해 무화된 액체재료(M)는, 가스 도입파이프(219)로부터 케이스본체(202)내에 도입된 캐리어가스(X) 와 동시에 중력에 의해 낙하하고 기화기(206)에 이송된다. 따라서, 도입하는 캐리어가스(X)의 유량을, 초음파 무화기(205)를 장치의 아래쪽으로 배치한 경우와 비교해서 절감시킬 수 있어, CVD 성막장치에 공급하는 가스량에 함유되는 액체재료(M)의 농도를 고농도로 하여 반도체의 성막속도를 상승하는 것이 가능해진다. 또, CVD 성막장치에 공급하는 가스량을 전체적으로 저량으로 할 수 있기 때문에, CVD 성막장치에서의 진공배기의 부하를 절감해, 진공펌프의 사이즈도 축소할 수 있다. 또한, CVD 성막장치에 공급하는 액체재료(M)의 유량을 증감시키는 경우, 액체재료(M)의 증감에 더불어 캐리어 가스(X)의 유량을 상대적으로 증감할 필요가 없고 캐리어가스(X) 유량은 대략 일정하게 할 수 있기 때문에, 액체재료(M)와 캐리어가스(X) 유량의 파라미터조건의 설정을 용이한 것으로 할 수 있다.

다음에, 도15의 변형예를 도16을 참조해 설명한다.

이 기화수단(501)은, 도15과 마찬가지로, 초음파 무화기(505) 및 캐리어가스 도입파이프(519)를 기화기(506)의 윗쪽에 배치하도록 한 것이다.

구체적으로는, 통형상이고 내부가 중공형상인 단관으로 구성된 케이스본체(502)와, 이 케이스본체(502)의 상단부에 상기 케이스본체(502)에 대해 경사진 상태로 볼트 등으로 연결된 상부 커버(503)와, 하단부에 볼트 등으로 연결된 하부커버(504)에 의해 형성되어 있다. 상기 케이스본체(502)에는, 액체재료(M)의 무화상황을 외부에서 목시확인할 수 있도록 들여다 보는 창(521)을 설치하고 있다. 또한, 상기 상부 커버(503)의 중앙부에는, 기화수단(501)의 외부에 설치된 액체재료저장기 (도시하지 않음)와 연통하여 케이스본체(502)내에 액체재료(M)를 공급하는 액체재료 도입파이프(514)와, 상기 액체재료 도입파이프(514)로부터 공급된 액체재료(M)를 무화하는 초음파 무화기(505)와, 상부 커버(503)를 관통해 케이스본체(502)내에 연통하여 케이스본체(502)내에 캐리어가스(X)를 도입하는 가스 도입파이프(519)가 설치되어 있다. 상기 초음파 무화기(505)는, 전압을 인가함으로써 진동해 액체재료(M)를 무화하는 초음파진동자(507)와, 상기 초음파진동자(507)의 하면에 접착된 진동판(508)과, 상기 초음파진동자(507)로부터의 발열을 진동판(508)을 통해 간접적으로 냉각하는 냉각수단(509)을 구비하여 이루어지는, 전술한 도13 및 도15와 같은 구조를 가지는 것이다. 초음파 무화기(505)는, 상기 액체재료 도입파이프(514)로부터 공급된 액체재료(M)를 진동판(508)에 전해지기 쉽게 하기 때문에, 상기 액체재료 도입파이프(514)의 개구부에 대해 대향하는 방향으로 약간 경사져 있다. 그리고, 상기 초음파 무화기(505)에 의해 무화된 액체재료(M)를 가열, 기화하는 기화기(506)를 케이스본체(502)의 아래 쪽, 하부커버(504)내에 설치하고, 상기 기화기(506)에 의해 액체재료(M)를 기화해, 기화수단(501)의 외부에 설치한 CVD 성막장치 (도시하지 않음)로 공급하도록 구성하고 있다. 구체적으로는, 상기 기화기(506)는, 케이스본체(502)의 저부에 배치된 평판상의 기화용 가열체(516)와, 상기 기화용 가열체(516)의 저면에 배치되어 해당 기화용 가열체(516)를 가열하는 저면히터(517)와, 하부커버(504)내에 설치된 외부히터(515)로 구성되는 것이다. 상기 기화용 가열체(516)는, 열전도성이 우수한 소재로 구성되는 평판 메시구조의 것이고, 이 기화용 가열체(516) 및 저면히터(517)와 외부히터(515)사이에 형성 되는 공간을 가열공간(S3)으로 하고 있다. 또, 케이스본체(502)의 저부에는, 케이스본체(502)내로부터 하부 커버(504)를 관통해 CVD 성막장치로 연통하는 가스도출 파이프(520)가 설치되어, 기화한 액체재료(M)를 캐리어 가스(X)와 함께 CVD 성막장치로 공급하도록 구성되어 있다.

이러한 구성의 것이면, 도15와 마찬가지로, 무화한 액체재료(M)의 기화기(506)로의 이송을 캐리어가스(X)의 에너지 뿐만 아니라, 중력에 의해서도 이송시킬 수 있다. 또, 이 도16에서는, 케이스본체(502)에 들여다 보는 창(521)을 설치하고 있기 때문에, 액체재료(M)의 무화상황을 외부에서 목시확인할 수 있다. 또한, 중력에 의해 적절하게 액체재료(M)를 윗쪽으로부터 아래 쪽으로 이송할 수있기 때문에, 기화기(506)를 평판형상으로서 케이스본체(502)의 저부에 부착하는 구성으로 할 수 있다. 그 때문에, 케이스본체(502)를 단일 관으로 형성할 수 있어, 장치자체의 구성 및 분해조립 시의 작업의 용이화를 꾀하는 것이 가능해진다.

또, 초음파 무화기(205,505)를 윗쪽에 배치할 때, 도15 및 도16에서, 액체재료(M)를 진동판(208,508)에 전해지기 쉽게 하기 때문에 경사진 상태로 배치하고 있지만, 이것은 사용하는 액체재료(M)의 특성, 예컨대 점도, 표면장력, 계면장력 등에 기인하는 것이고, 경사의 필요 불필요나 각도에 대해서는 본 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위로 여러가지 변형이 가능하다. 또, 도13∼도16에서는, 진동판(208, 508) 및 칸막이 벽(308)의 재질로서 스테인레스를 사용하였지만, 액체재료에 대한 내약품성과 열전도성에 대해 문제가 없으면, 어떠한 재질이라도 좋고, MO, W, SiC 등의 사용이나, Al와 석영, Cu와 석영 등과 같이 2종류 이상의 진동판을 적층하도록 하더라도 좋다.

또한, 냉각수단의 구성도 상기 실시예에 한정되지 않고, 전극의 홀더에 냉각수를 순환시키도록 하더라도 상관없다.

또, 도13∼도16에서, 캐리어가스(X)를 도입하기 전에, 기화기에 의해 가열공간을 미리 예비가열해 놓도록 하면, 더욱 액체재료(M)의 기화효율을 향상시킬 수 있다.

＜제5실시예＞

도17∼도21에 나타내는 실시예는, 예컨대 상기 제 1 실시예를 구성하는 각 요소 부품을, 공통의 가대(600)에 편성한 상태를 나타내고 있다.

이 가대(600)는, 내부가 중공형상을 하는 상자형태의 것으로, 정면측과 배면측이 칸막이 판(600a)을 통해 송액영역(601)과 제어영역(602)으로 구획되고, 그 송액영역(601)은 또 선반판(603)을 통해 상부영역(601a)과 하부영역(601b)으로 분할되어 있다. 도면중 부호(604)로 나타내는 것은 단지 패널등을 설치하기 위해서 설치된 다리이고, 하부영역(601b)을 더 나누는 것 같은 것은 아니다. 그리고 본 실시예는, 상기 송액영역(601)의 하부영역(601b)의 저벽으로부터 재료용기(2A∼2C) 및 용제용기(2D)를 배치하고, 그 하부영역(601b)에서 약간 윗쪽으로부터 송액라인(4A∼4D)을 구성하는 스톱밸브(605)가 붙은 배관(606)을 수직으로 배치하고, 상부영역(601a)에 이송수단을 구성하는 펌프(10),비례밸브(5A∼5D) 및 보조펌프(14)를 배치함과 동시에, 제어영역(602)에 상기 펌프(10,14), 비례밸브(5A∼5D) 및 스톱밸브(605)를 제어하는 제어수단인 CPU 유니트(607)를 배치하고 있다. 또, 도면에 서 부호 608로 나타내는 것은 기화기(12) 또는 그 주변에 부설된 히터(H) (도1 참조)를 제어하기 위한 기화용 히터콘트롤러, 610은 기화기용 히터접속 포트, 611은 외부공급라인접속 포트이다. 또, 609는 밸브제어용 전자밸브이고, 상기 CPU 유니트(607)가 이 밸브제어용 전자밸브(609)를 제어함으로써, 상기 비례밸브(5A∼5D) 및 스톱밸브(605)에 대한 압공의 변환을 행하게 되어 있다. 또한, 기화기(12)는, 가대(600)상에는 설치하지 않고, 가대(600)로부터 이격시켜 사용목적인 CVD 반응기(1)내의 반응층에 매우 가까이 하여 배치하도록 하고 있다. 물론, 반응층의 가스공급부에 바로 붙일 수 있으면 가장 바람직하다.

이상과 같은 구성으로 구성되는 것이면, 재료용기(2A∼2C)등으로부터 도출되는 액체재료중에 기포가 존재하는 경우에도, 재료용기(2A∼2C)등은 가대(600)의 하부영역(601b)에, 이송수단인 펌프(10) 및 비례밸브(5A∼5D)는 상부영역(601a)에 각각 배치되어, 그 사이가 상하방향으로 신장하는 송액라인(4A∼4D)에 의해서 접속되기때문에, 기포를 송액라인(4A∼4D)을 따라서 밑에서부터 위로 이동시켜 자연스럽게 송액라인(4A∼4D)에서 배출해, 도중의 배관이나 밸브부분에 머물지 않도록 할 수 있다. 이 때문에, 송액성능의 저하를 효율적으로 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 기화기(12)를 가대(600)로부터 이격시켜 매우 반응층에 가까이 배치하도록 하고 있기 때문에, 기화후의 가스를 조속히 반응층에 보내줄 수 있고, 기화후의 보온영역을 작게 해 기화가스의 안정공급과 구조의 간소화를 꾀하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시예에 의하면, 상기 이외로 다음에 기록된 것과 같은 효과가 발휘된다.

우선, 통상 스테인레스 등에 의해서 만들어지고 용제충전에 의해 더욱 중량이 커지는 용제용기(2A∼2C) 등을 가대(600)의 하부영역(601b)에 배치하고, 비교적 가벼운 펌프(10)등을 상부영역(601a)에 배치하고 있기 때문에, 용제용기(2A∼2C) 등의 출입에 관한 작업의 편의와, 중심을 낮게 누름으로써 가대(600)의 안정성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 펌프(10) 하부의 송액라인(4A∼4D)에서 액의 방출이 발생하더라도, 스톱밸브(605)에는 압공식의 것을 채용하고 있고, 그 압공을 제어하는 전자밸브(609)는 가대(600) 배면의 제어영역(602)에 배치되어 있기 때문에, 방출된 용제가 기화해 인화하는 것도 효율적으로 방지해 장치의 안전성을효과적으로 향상시키는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 장치전체를 취급이 용이한 유니트구조로 하고, 더구나 유효한 송액성능이나 성막특성을 얻을 수 있도록 한 기화수단을 제공할 수 있는 것이다.

＜제6실시예＞

이 실시예는, 상기 제1, 제2실시예에 적용해 유용되는 플런저펌프의 구체예를 나타내는 것이다.

이 플런저펌프(700)는, 도22에 도시한 바와 같이, 그 좌측에 배치되는 구동원 (도시하지 않음)에 의해 피스톤운동을 부여하고, 2개의 플런저시일(702 및 703)로 접동하면서 도면의 좌우방향으로 왕복운동한다. 플런저(701)의 선단부는 펌프실(704)의 속에 있다. 펌프실(704)은 펌프 헤드(705)에 뚫린 구멍으로서, 그 내부용적은 플런저(701)의 왕복운동에 따라서 변화하기때문에, 액체재료의 입구(706)와 출구(707)에 설치한 역류방지 밸브(708 및 709)의 작동으로, 액은 한쪽방향으로(이 도면에서는 밑에서부터 위로 향해서)흐르게 된다. 즉, 펌프작용이 생기게 된다.

플런저(701)가 도면의 오른쪽 방향으로 움직일 때 액을 토출하고, 왼쪽방향으로 움직일 때는 흡입한다. 흡입과정에서의 송액의 중단을 막기 위해서, 같은 구조의 플런저펌프를 2개병렬로 배치하고, 플런저의 위상을 180도 비켜 놓아 구동하도록 한 더블플런저형태도 있어, 본 발명은 더블플런저형태에 대해서도 당연히 적용할 수 있는 것이지만, 이하에서는 설명을 간단히 하기 위해서 싱글플런저형태의 경우에 관하여 서술한다.

여기서 플런저시일(702)은 플런저(701)의 축방향의 운동을 허용하면서 펌프실(704)내의 액체재료를 밀봉하는 역할을 담당하지만, 시일재와 플런저와의 윤활의 목적에서도, 이 시일로 완전히 액의 유출을 막는 것은 아니고, 어느 정도는 플런저표면을 적시는 것 같은 형태로 시일후방 (도 22에서는 왼쪽)에 액체재료가 나온다. 이 부분이 공기에 닿으면 고체생성물이 생겨, 이것이 플런저의 운동에 의해 플런저(701)와 플런저시일(702) 사이에 맞물려 유입되어, 접동부의 마모를 촉진하게 되는 것이지만, 도 22의 실시예에서는, 또 후방에 플런저의 왕복운동 범위이상의 거리를 두고 제2의 플런저시일(703)을 배치하고, 이 사이를 세정액체의 입출구(712)를 가지는 하우징(713)으로 덮어 세정용 용제를 흘려 보내기 위한 유로인 밀폐된 소실 (세정실(710))을 형성하고 있다. 세정실(710)에는 세정액을 채워, 플런저접동면의 액체재료나 거기에 생긴 생성물을 씻어 낸다.

세정액은, 외부에 설치한 별도의 펌프 (도시하지 않음)로 상시 흘림을 계속한다. 경제성을 고려하면 외부에 설치한 용기로부터 세정액을 순환시켜, 정기적으로 세정액을 교환하도록 하는 것도 좋다. 또는 펌프를 쓰지 않고, 입출구의 앞에 밸브를 설치해, 항상 세정액을 세정실에 봉입해 두고, 주사기등을 사용해 수동으로 정기적으로 교체하도록 하는 방법도 생각할 수 있다. 세정액으로서는, 액체재료에 사용되고 있는 유기용제와 동일, 또는 동종의 것을 쓰는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 플런저 접동면에서의 생성물의 발생이 없어지고, 또한 만일발생한 생성물은 조속히 제거해, 플런저나 플런저와 접동하는 액체밀봉기구의 마모를 경감해, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 플런저(701)에는, 보통 고강도, 고경도, 고내식성, 고마모성을 얻기 위해서 루비나 사파이어 등이 사용된다. 그리고, 그 플런저(701)의 접동부(701a, 701b)의 시일을 하고 있는 것이 상기 송액측의 플런저시일(702) 및 대기측의 플런저시일(703)이고, 그 시일성을 높이기 위해서 도23에 나타내는 것 같은 시일구조를 채용하는 것이 유효하게 된다.

동일한 도면은, 송액측의 플런저시일(702)을 예시하는 것이고, 펌프 헤드 (705)의 외측 단면근처의 내주에 제1의 홈(751)을 주변둘레에 형성함과 동시에, 이 제1의 홈(751)의 단면측의 인접위치에 의해 바닥이 깊은 제2의 홈(752)을 형성하고 있다. 이것에 대해, 시일재(720)는, 상기 제1의 홈(751)에 장입되는 시일립(721) 및 스프링협지편(狹持片)(722)과, 이들 시일립(721) 및 스프링협지편(722)을 기단에 일체로 연달아 설치해 선단측을 상기 제2의 홈(742)내에 장착하는 시일본체(723)로 구성되고 있다. 그리고, 시일본체(723)를 상기 제2의 홈(752)에 장착하여, 시일립(721) 및 스프링협지편(722)을 그 사이에 코일 스프링(724)을 개재시킨 상태로 상기 제1의 홈(751)내에 장착한다.

액체재료가 약간씩 누출하도록 상기 코일 스프링(724)의 탄성력을 설정해, 시일립(721)을 플런저(701)의 외주에 적당하게 누르도록 한다.

그리고, 본 실시예는 상기 시일재(720)의 소재에, 모재인 PTFE에 카본을 파이버형상 (섬유형상)으로 혼입한 것을 사용하고 있다.

이상과 같은 시일구조로 구성되는 플런저펌프를 기화수단(700) 안에서 가동시킨 경우, 플런저시일(701a) 부근의 액체가 플런저(701)∼시일립(721)사이에서 회전함으로써 윤활성을 얻을 수 있다. 그리고, 이번과 같이 액체가 저점도이더라도, 상기 코일 스프링(724)의 압축력을 적절하게 설정한 뒤에, 시일재(720)의 소재에 카본을 혼입한 PTFE를 채용하면, 현저하게 마찰계수가 커지는 일이 없고, 또한 PTFE 그 자체를 사용한 경우와 같이 운전초기에 마모한 시일재의 일부가 시일본체로부터 떨어지지않고 액압에 의해서 플런저∼시일립 사이가 좁아져, 단기간에 누설을 일으키는 불편함도 해소할 수 있다.

이상에 더하여, 본 실시예에 사용하는 시일재(720)는, 카본이 모재인 PTFE에 얽혀 붙은 상태로 일체적으로 혼재하기때문에, 플런저(701)의 접동부(701a)에 사용하더라도, 단지 카본을 PTFE에 혼합하고 있는 것과 같이 단기에 카본이 탈락하는것 같은 것도 없어진다. 이 때문에, 마모의 진행을 효율적으로 막을 수 있어, 마모나 부식이 진행하기 쉽고 고체생성물도 생기기 쉬운 액체재료를 취급하는 본 실시예와 같은 플런저펌프(701)의 시일수단으로서 장기에 걸쳐 유효한 시일기능을 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는, 플런저시일의 생성물에 의한 마모촉진을 막기 때문에, 플런저시일을 플런저에 직렬로 2중 배치하고, 그 중의 송액측의 시일재에 본 발명을 적용한 경우에 관하여 설명하였지만, 세정측의 시일재에 병용하는 것도 물론 가능하다. 또, 이러한 2중시일구조를 구비하지 않고, 반송액측이 대기인 것 같은 펌프에 적용하더라도 같은 작용효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명의 액체재료 기화장치는 복수의 액체재료를 혼합하기 위한 각각의 액체재료를 수용하는 복수의 재료용기와, 상기 각 액체재료에 사용되고 있는 용제와 동일 또는 동종의 용제를 충전한 용제전용용기와, 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 송액하는 송액수단과, 해당 송액수단에 의해 송액된 액체재료 및 용제를 무화한 후 기화하는 기화수단을 구비함으로 인하여 혼합비 뿐만 아니라 혼합액의 농도도 용이하고도 정확하게 조절할 수 있고 대량의 액체재료를 기화하는 경우에도 유효한 기화효율을 확보할 수 있다.

Claims (14)

1. 복수의 액체재료를 혼합할 때에 이용되는 것으로, 각각의 액체재료를 수용하는 복수의 재료용기와, 상기 각 액체재료에 사용되고 있는 용제와 동일 또는 동종의 용제를 충전한 용제전용용기와, 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 송액하는 송액수단과, 해당 송액수단에 의해 송액된 액체재료 및 용제를 무화한 후 기화하는 기화수단을 구비한 액체재료 기화장치.
2. 제 1 항에 있어서, 송액수단을 각 재료용기 및 용제전용용기마다 설비하고, 각각의 송액수단을 제어해 액체재료 및 용제의 혼합비를 조절하는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
3. 제 1 항에 있어서, 각 재료용기 및 용제전용용기로부터 액체재료 및 용제를 단일의 송액수단으로 송액하는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 기화수단이 초음파 무화기 및 기화기로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 각 재료용기 및 용제전용용기를 송액수단보다 아래쪽으로 배치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
6. 제 4 항에 있어서, 각 재료용기 및 용제전용용기를 송액수단보다 아래쪽으로 배치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 송액수단이 플런저피스톤으로 구성되고, 플런저의 접동부에 세정용 용제를 흘려 보내는 유로를 설치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
8. 제 4 항에 있어서, 송액수단이 플런저피스톤으로 구성되고, 플런저의 접동부에 세정용 용제를 흘려 보내는 유로를 설치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
9. 제 5 항에 있어서, 송액수단이 플런저피스톤으로 구성되고, 플런저의 접동부에 세정용 용제를 흘려 보내는 유로를 설치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
10. 제 6 항에 있어서, 송액수단이 플런저피스톤으로 구성되고, 플런저의 접동부에 세정용 용제를 흘려 보내는 유로를 설치해 구성되는 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
11. 제 7 항에 있어서, 플런지의 시일이 카본파이버가 들어간 PTFE인 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
12. 제 8 항에 있어서, 플런지의 시일이 카본파이버가 들어간 PTFE인 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
13. 제 9 항에 있어서, 플런지의 시일이 카본파이버가 들어간 PTFE인 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.
14. 제 10 항에 있어서, 플런지의 시일이 카본파이버가 들어간 PTFE인 것을 특징으로 하는 액체재료 기화장치.