KR100868115B1 - 성막 장치 및 기화기 - Google Patents

성막 장치 및 기화기 Download PDF

Info

Publication number
KR100868115B1
KR100868115B1 KR1020077003361A KR20077003361A KR100868115B1 KR 100868115 B1 KR100868115 B1 KR 100868115B1 KR 1020077003361 A KR1020077003361 A KR 1020077003361A KR 20077003361 A KR20077003361 A KR 20077003361A KR 100868115 B1 KR100868115 B1 KR 100868115B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raw material
filter
gas
outer edge
film
Prior art date
Application number
KR1020077003361A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070031451A (ko
Inventor
하치시로 이이즈카
아키라 야스무로
고이치로 기무라
노리히코 츠지
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority to KR1020077003361A priority Critical patent/KR100868115B1/ko
Publication of KR20070031451A publication Critical patent/KR20070031451A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100868115B1 publication Critical patent/KR100868115B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4402—Reduction of impurities in the source gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/4486—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 producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 원료 가스를 이용하여 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치에 있어서, 원료 기화부에서 성막부의 도입 부분에 이르는 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터(153)가 배치된다. 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 가압 방향의 부하에 대해 상기 바깥가장자리(153a)보다도 잘 변형되지 않는 환상의 지지부재(158)에 의해, 그 전체 둘레에 걸쳐서 수송 경로의 내면에 대해 눌려지며, 수송 경로의 내면과 지지부재(158)의 사이에서 압축된 상태로 수송 경로의 내면에 고정된다.

Description

성막 장치 및 기화기{FILM FORMING APPARATUS AND VAPORIZER}
본 발명은 성막 장치에 관한 것으로서, 특히 유기 금속 등의 액체 혹은 기액(氣液) 혼합 상태의 원료를 기화하는 것에 의해 얻은 원료 가스를 이용해서 성막을 실행하는 장치의 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 성막 장치에 적합하게 이용할 수 있는 기화기에 관한 것이다.
유기 금속의 액체 원료 혹은 유기 금속의 원료를 용매중에 용해시켜 액체화시킨 원료 등을 기화기로 기화시켜서 원료 가스를 형성하고, 이 원료 가스를 이용해서 성막을 실행하는 성막 장치, 예를 들면 CVD(화학기상성장) 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 성막 장치의 전형예로서는 MO(유기 금속) CVD 장치가 있으며, PZT(Pb-Zr-Ti 산화물)이나 BST(Ba-Sr-Ti 산화물) 등의 고유전율박막, W 등의 금속박막, Inp 등의 반도체박막을 성막하는 경우 등에 이용되고 있다(예를 들면, JP10-177971A를 참조). CVD는 화학반응을 일으키는 에너지의 공급방식에 따라, 열CVD, 광CVD, 플라즈마 CVD 등으로 분류된다.
상기의 성막 장치에서는 기화기의 내부나 성막실을 향하는 원료 가스의 수송 경로에 있어서, 원료의 고화나 분해 등에 의해서 생기는 미세입자( 이하, 단지「파티클」이라 함)가 발생하는 경우가 있다. 이와 같이 발생한 파티클은 성막실내에 도입되어 기판상에 퇴적하여, 박막의 품질의 저하를 초래하며, 절연 특성의 악화 등의 제품불량을 초래한다.
이것을 방지하기 위해, 종래부터 기화기의 출구에 필터를 배치하는 것(예를 들면, JP7-94426A를 참조), 혹은 가스 공급원과 성막실의 사이에 필터(라인 필터)를 배치하는 것(예를 들면, JP5-68826A를 참조) 등이 제안되고 있다. 상기의 각 필터에 의해서 상류측에서 흘러내려오는 파티클을 포착하여 하류측으로 흐르지 않도록 함으로써, 성막실에 도입되는 파티클량을 저감하고 있다.
그러나, 상기의 방법에서는 필터에 의해서 상류측에서 흘러내려오는 파티클을 포착하고 있음에도 불구하고, 성막실내의 기판상에 도달하는 파티클량이 충분히 저감되지 않는다고 하는 문제가 있다. 이 원인은 반드시 명백한 것은 아니지만, 예를 들면 미세한 파티클이 필터의 눈을 통과한 후에 하류측에 있어서 성장하거나, 미세한 원료 물방울(飛沫)(잔류 미스트)이 필터를 통과한 후에 하류측에 있어서 파티클로 되는 것을 고려할 수 있다.
이것을 저지하기 위해, 미세한 파티클이나 원료 물방울도 포착할 수 있도록 필터의 눈을 작게 하는 등에 의해, 필터의 포착효율을 높게 하는 것이 고려된다. 그러나, 이렇게 하면, 필터가 단기간에 막히기 때문에, 원료 가스의 공급유량을 유지하기 위해서는 필터의 청소나 교환 등의 유지 메인터넌스(유지보수) 작업을 빈번히 실행할 필요가 있다.
또한, 성막실의 내부에 있어서도 챔버 내면이나 서셉터 주변 등에 부착된 퇴적물이 박리되어 파티클이 생길 수 있다. 이 때문에, 필터에 의해서 가스 공급 라인으로부터 성막실로 들어오는 파티클량을 저감해도 쓸모없는 것으로 되어 버릴 가능성도 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것으로서, 그 과제는 원료 가스의 수송 경로에 필터를 배치한 성막 장치에 있어서, 파티클량을 종래보다도 유효하게 저감시킬 수 있는 새로운 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는 충분한 필터 효과를 얻으면서, 필터의 메인터넌스 빈도를 저감시킬 수도 있는 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 성막실의 내부에 있어서의 파티클의 발생량을 억제하는 것에 의해, 파티클에 의한 문제점을 저감시킬 수 있는 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 따른 과제는 파티클을 저감시킬 수 있는 필터를 갖는 기화기를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은 상기한 바와 같이 원료 가스의 수송 경로에 필터를 배치한 성막 장치에 있어서, 성막실에 도입되는 파티클량이 저하하지 않는 원인을 각종 검토하고 있는 과정에서, 수송 경로의 내면과 필터의 사이의 간극을 가스류가 통과하고 있는 것을 알아내었다.
종래의 필터는 금속섬유나 금속의 리본재를 눌러 굳혀 이루어지는 필터 소재의 바깥 가장자리를, 표면 이면 양측으로부터 금속제의 1쌍의 링형상의 박판재 사이에 끼워넣고, 이들 박판재의 바깥 가장자리를 서로 용접하는 것에 의해 일체적으로 구성된다. 그리고, 이 필터의 바깥가장자리에 상기 1쌍의 박판재를 관통하는 부착 구멍이 마련되고, 이 부착 구멍에 볼트를 삽입 통과시켜서 수송 경로의 내면에 나사 고정시키는 것에 의해, 필터가 수송 경로의 내면에 체결 고정된다. 그런데, 이 필터의 바깥가장자리에는 상술한 바와 같이 1쌍의 박판재가 서로 용접된 상태로 고정되어 있으므로, 볼트로 필터의 바깥가장자리를 체결하면, 볼트의 고정 부분에 있어서 1쌍의 박판재가 변형되어 국부적으로 내면에 눌려진 상태로 되는 것에 의해 필터의 바깥가장자리에 왜곡이 발생함과 동시에, 볼트로 고정되어 있지 않은 부분(즉 볼트와 볼트의 사이에 있는 부분)에 있어서의 밀착력이 부족하기 때문에, 해당 부분에 있어서 수송 경로의 내면과의 사이에 간극이 발생하기 쉬워진다.
또한, 통상, 원료 가스를 고온으로 유지한 상태에서 성막실에 도입하기 위해 원료 가스의 수송 경로 및 필터는 상시 가열되어 있기 때문에, 필터와 수송 경로의 내면의 열팽창율의 차이에 의해서 상기 간극이 형성되거나 확대되는 것이 고려된다. 예를 들면, 상기의 필터가 가열되면, 수송 경로의 내면보다도 박판재가 여분으로 열팽창하는 것에 의해 상기 부분이 만곡되어 상술한 간극이 커지는 경우가 생각될 수 있다. 그리고, 실제로 발명자들이 관찰한 바에 의하면, 필터의 상기의 부분 및 이에 대향하는 수송 경로의 내면에는 원료 가스가 통과한 줄무늬형상의 흔적(퇴적물의 부착 줄무늬)이 생기고 있었다.
본 발명은 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 상기 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 상기 원료 가스를 이용해서 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치로부터 출발하였다. 그리고, 본원 발명자들은 상기의 간극의 발생을 방지하기 위한 각종 검토를 한 결과, 이하의 발명에 도달한 것이다.
즉, 제 1 발명은 상기의 성막 장치에 있어서, 상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고, 상기 필터의 바깥가장자리는 가압 방향의 부하에 대해 상기 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않는 환상의 지지부재에 의해, 전체 둘레에 걸쳐서 상기 수송 경로의 내면에 대해 가압되고, 이것에 의해서 상기 수송 경로의 내면과 상기 지지부재의 사이에서 압축된 상태로 상기 수송 경로의 내면에 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 필터의 바깥가장자리를 내면에 대해 전체 둘레에 걸쳐서 대략 균등한 가압력으로 고정시킬 수 있음과 동시에, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이를 원료 가스가 유통하는 일이 없어지므로, 상기 간극을 통해서 파티클이나 미기화의 원료(잔류 미스트)가 필터의 하류측으로 누출되는 것이 방지되어, 파티클이 하류의 성막부에 도입되는 것이 방지된다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 필터의 직경 방향 단면에서 본 경우, 상기 필터의 바깥가장자리에 오목부 또는 볼록부가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이의 기밀성을 더욱 높일 수 있다.
다음에, 제 2 발명은 상기 성막 장치에 있어서, 상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고, 상기 필터의 바깥가장자리는 해당 바깥가장자리의 일측에 배치된 환상의 지지부재에 의해, 해당 바깥가장자리의 타측에 배치됨과 동시에 상기 수송 경로의 내면에 직접 접촉하는 환상의 시일부재를 거쳐서, 상기 수송통로의 내면에 대해 가압된 상태에서 상기 수송통로의 내면에 고정되고, 상기 지지부재는 가압방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않게 구성되고, 또한 상기 환상의 시일부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 가압 방향으로 변형되기 쉽게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 제 2 발명에 따르면, 필터의 바깥가장자리를 환상의 시일부재에 대해 전체 둘레에 걸쳐 균등한 가압력으로 고정시킬 수 있음과 동시에, 지지부재에 의한 가압력에 기인해서 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이에서 시일부재가 압축 변형되기 때문에, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이를 원료 가스가 유통하는 일이 없어지므로, 상기 간극을 통해서 파티클이나 미기화의 원료가 필터의 하류측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 필터의 바깥가장자리는 필터 소재 그 자체로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 필터 전체를 필터 소재로 일체적으로 구성할 수 있는 등, 그 구조를 간이한 것으로 할 수 있음과 동시에, 필터의 바깥가장자리와 그 내측의 필터소재의 사이의 기밀성을 고려할 필요도 없어지므로, 필터성능을 희생하지 않고 필터의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한, 필터 소재로 구성된 바깥가장자리를 직접 수송 경로의 내면에 압접시킴으로써 필터 소재가 수송 경로의 내면형상에 정합한 형태로 압축 변형되기 때문에 수송 경로의 내면에 대한 밀착성이 향상하고, 또 그 압축 상태에 의해 수송 경로의 내면에 대한 필터의 당접 부분이 치밀하게 구성되게 되기 때문에, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이의 기밀성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 필터의 바깥가장자리는 내측에 배치된 필터 소재에 대해 간극없이 접속된 별도의 소재로 이루어지는 바깥가장자리부재로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 상기 제 1 발명에 있어서는 강성이 높은 지지부재가 바깥가장자리부재를 전체 둘레에 걸쳐서 가압하는 것에 의해, 바깥가장자리부재가 수송 경로의 내면에 정합하는 형태로 압축 변형되기 때문에, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이의 기밀성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발명에 있어서는 강성이 높은 지지부재가 바깥가장자리부재를 전체 둘레에 걸쳐 압압하는 것에 의해, 바깥가장자리부재가 시일부재에 대해 균일하게 압압되므로, 시일부재를 거쳐서 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이의 기밀성을 확보할 수 있다.
또한, 제 3 발명은 상기 성막 장치에 있어서, 상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고, 상기 필터의 바깥가장자리는 환상의 바깥가장자리부재에 의해 구성되며, 상기 바깥가장자리부재는 그 내측에 배치된 필터 소재의 외주부에 대해 기밀하게 접속되고, 상기 바깥가장자리부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터 소재보다도 잘 변형되지 않게 구성됨과 동시에, 상기 수송 경로의 내면에 대해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 바깥가장자리부재를 수송 경로의 내면에 대해 전체 둘레에 걸쳐 균등한 가압력으로 고정시킬 수 있음과 동시에, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 필터의 바깥가장자리와 수송 경로의 내면의 사이를 원료 가스가 유통하는 일이 없어지므로, 상기 간극을 통해서 파티클이나 미기화의 원료가 필터의 하류측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 필터의 상기 바깥가장자리의 내측의 부분에는 상기 필터를 가열하는 전열부가 당접해 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 전열부에 의해서 필터의 내측 부분에도 열이 전달되므로, 원료 가스의 흐름이나 미기화 원료의 기화 등에 의해 생기는 필터의 내측 부분의 온도저하를 저감시킬 수 있기 때문에, 필터의 막힘을 억제할 수 있어, 메인터넌스 작업을 삭감할 수 있다.
상기 원료 가스의 수송 경로는 상기 성막부를 향해서 위쪽 혹은 비스듬히 위쪽으로 신장하는 상승 라인 부분을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 원료 가스의 수송 경로가 성막부를 향해서 위쪽 혹은 비스듬히 위쪽으로 신장하는 상승 라인 부분을 갖는 것에 의해, 수송 경로에 혼입된 파티클이 성막부로 진행하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 성막부의 내부에 도입되는 파티클량을 저감할 수 있다. 여기서, 상기의 상승 라인 부분은 성막부와, 이 성막부에 대해 원료 가스의 공급 및 정지를 실행하는 가스 도입 밸브와의 사이에 마련하는 것이 바람직하다. 상승 라인 부분이 원료 가스의 수송 경로의 상류측 부분에 마련되어 있으면, 그보다도 하류측의 수송 경로중에서 발생한 파티클의 진행을 억제할 수는 없지만, 상기와 같이 원료 가스의 수송 경로 중 가장 성막부에 가까운 영역에 상승 라인 부분을 마련하는 것에 의해, 수송 경로의 대부분에 있어서 발생한 파티클의 진행을 억제할 수 있기 때문에, 성막부내의 파티클량의 저감 효과를 더욱 높일 수 있다.
이 경우에, 상기 수송 경로에는 상기 성막부에 대해 원료 가스의 공급 및 정지를 실행하는 가스 도입 밸브가 마련되고, 상기 가스 도입 밸브, 또는 상기 가스 도입 밸브 근방의 상기 성막부측의 부분에, 퍼지 가스를 도입하기 위한 퍼지 라인이 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 가스 도입 밸브를 정지시켰을 때의 원료 가스의 체류공간(가스 도입 밸브와 성막실의 사이의 배관내의 공간)을 없애거나, 혹은 저감시킬 수 있기 때문에, 배관내에 원료 가스가 체류하는 일이 없어지거나, 혹은 원료 가스가 체류해도 퍼지 가스에 의해 그 원료 가스를 신속하고 또한 충분히 희석 또는 치환할 수 있기 때문에, 배관내에 있어서의 원료 가스의 체류에 기인하는 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
상기 성막부에는 기판이 탑재되는 성막 영역을 구비한 탑재부재의 주위에 배치되는 금속제의 실드부재가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 성막부에 있어서 상기 탑재부재(서셉터 혹은 정전 척 서셉터)의 주위에 금속제의 실드부재를 배치하는 것에 의해, 실드부재의 전열성이 양호하게 되므로, 실드부재에 부착된 퇴적물이 잘 박리되지 않아, 성막부내에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상기 성막부에는 기판이 탑재되는 성막 영역을 구비한 탑재부재가 마련되고, 또한 상기 성막 영역의 주위에는 상기 기판을 위치 결정하기 위한 복수의 이산적으로 배치된 위치 결정 돌기가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 기판을 위치 결정하기 위한 수단으로서, 기판의 성막 영역의 주위에 복수의 위치 결정 돌기가 이산적으로 배치되어 있는 것에 의해, 기판상에서 그 외주측을 향하는 가스의 체류를 저감할 수 있기 때문에, 성막 영역의 주위에 있어서의 퇴적물의 양을 저감할 수 있어, 성막부내에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
이 경우에, 상기 탑재부재는 상기 성막 영역으로부터 상기 위치 결정 돌기의 외측에 걸치는 범위가 동일 소재로 일체적으로 구성되고, 또 다른 부재에 의해 덮여져 있지 않는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 기판 주위의 온도변화가 적어지고 가스의 체류도 적어지며, 반경 방향 외측에 흐르는 가스의 흐름이 잘 방해받지 않게 되고, 퇴적물의 양이 저감되어 균일하게 형성됨과 동시에 그 퇴적물이 잘 박리하지 않게 되기 때문에, 파티클의 발생이 더욱 저감된다. 여기서, 탑재부재에 있어서의 동일 소재로 일체적으로 구성되고 또 다른 부재에 의해 덮여져 있지 않은 범위가, 상기 위치 결정 돌기에서 성막 영역의 반경의 30% 이상 떨어진 위치까지 넓혀져 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기 범위는 상기 위치 결정 돌기에서 성막 영역의 반경의 45% 이상 떨어진 위치까지 넓혀져 있는 것이 더욱 바람직하다.
성막 장치에 있어서, 상기 원료 기화부와 상기 성막부의 사이에는 가스 도입 밸브가 마련되고, 해당 가스 도입 밸브는 적어도 상기 원료 가스의 상기 성막부로의 공급을 제어하는 다이어프램 밸브를 가지며, 해당 다이어프램 밸브는 다이어프램이 임하는 밸브실에 개구된 도입측 개구부와 도출측 개구부를 구비하고, 상기 도입측 개구부의 개구면적과 상기 도출측 개구부의 개구면적이 대략 동일한 것이 바람직하다.
성막 장치에 있어서, 상기 원료 기화부와 상기 성막부의 사이에는 가스 도입 밸브가 마련되고, 해당 가스 도입 밸브는 적어도 상기 원료 가스의 상기 성막부로의 공급을 제어하는 다이어프램 밸브를 가지며, 해당 다이어프램 밸브는 다이어프램이 임하는 밸브실에 개구된 도입측 개구부와 도출측 개구부를 구비하고, 한쪽의 개구부가 상기 밸브실의 중앙에 마련되고, 다른쪽의 개구부가 상기 밸브실의 주변에 마련되며, 상기 다른쪽의 개구부의 개구형상이 상기 밸브실의 중심의 주위를 주회하는 방향으로 연장된 형상이거나, 혹은 상기 다른쪽의 개구부가 상기 밸브실의 중심의 주위를 주회하는 방향에 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 양태는, 기화기에 있어서, 내부에 원료 기화 공간을 갖는 기화용기와, 상기 원료 기화 공간내에 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 분무하는 분무부와, 그 내면이 상기 기화공간에 면하도록 상기 기화용기에 일체적으로 결합됨과 동시에, 상기 기화용기내에서 기화된 원료를 상기 기화용기 외로 송출하는 원료 가스 송출구를 갖는 원료 가스 송출부와, 상기 기화용기를 가열하는 제 1 가열부와, 상기 원료 가스 송출부를 가열하는 제 2 가열부와, 상기 원료 가스 송출구를 덮도록 상기 원료 가스 송출부에 부착된 필터와, 상기 필터의 바깥가장자리가 상기 원료 가스 송출부의 내면에 밀접하도록 상기 바깥가장자리를 상기 원료 가스 송출부의 내면에 가압하는 환상의 지지부재와, 상기 원료 가스 송출부의 내면으로부터 돌출하여 상기 필터의 상기 바깥가장자리보다도 내측의 부분에 접촉하고, 상기 제 2 가열부가 발생한 열을 상기 필터로 전달하는 전열부와, 상기 원료 기화 공간측에서 보았을 때에 상기 필터를 덮도록 배치된 차폐판으로서, 원료 가스가 상기 원료 기화 공간으로부터 해당 차폐판을 우회해서 상기 필터에 유입할 수 있도록 상기 필터와의 사이에 간격을 두고 배치됨과 동시에 상기 전열부에 열적으로 접속된 차폐판을 구비하고, 상기 환상의 지지부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않도록 형성되고, 또한 전체 둘레에 걸쳐서 상기 원료 가스 송출부의 내면에 대해 가압되고, 이것에 의해 상기 필터의 바깥가장자리는 상기 원료 가스 송출부의 내면과 상기 지지부재의 사이에서 압축된 상태로 상기 수송 경로의 내면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 성막부내의 파티클량을 대폭 저감할 수 있고, 성막품질을 향상시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 관한 성막 장치의 전체 구성을 나타내는 개략구성도.
도 2는 원료 기화부의 종단면도.
도 3a는 가스 송출부의 내면도, 도 3b는 그 종단면도.
도 4는 가스 송출부의 확대 부분 단면도.
도 5는 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도.
도 6은 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도.
도 7은 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도.
도 8은 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도.
도 9는 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도.
도 10a는 가스 송출부의 다른 구성예를 나타내는 확대 부분 단면도, 도 10b, 도 10c, 도 10d는 도 10a에 나타내는 시일부재의 다른 예를 나타내는 단면도.
도 11은 성막부의 주요부 및 그 근방의 구조를 나타내는 부분 단면도.
도 12는 성막부의 서셉터의 평면도 및 위치 결정 돌기의 확대 사시도.
도 13은 성막부의 주요부의 구조를 나타내는 종단면도.
도 14는 본 발명의 실시형태의 성막 장치와 종래 구조의 성막 장치에 있어서의 파티클량의 처리 시간 의존성을 비교해서 나타내는 그래프.
도 15는 원료 가스 수송 라인의 하강 라인 부분의 높이 H에 의한 영향을 조사할 때의 전제 조건을 나타내는 설명도.
도 16은 원료 가스 수송 라인의 하강 라인 부분의 높이 H별의 파티클 분포를 나타내는 그래프.
도 17은 본 발명의 실시형태의 서셉터의 일부를 나타내는 종단면도.
도 18은 종래 구조의 서셉터의 평면도.
도 19는 종래 구조의 서셉터의 일부를 나타내는 종단면도.
도 20은 본 발명의 다른 실시형태의 서셉터의 일부를 나타내는 종단면도.
도 21은 본 발명의 실시형태의 가스 도입 밸브의 구조를 나타내는 부분 종단면도.
도 22는 본 발명의 실시형태의 가스 도입 밸브의 구조를 도 23의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면으로 나타내는 부분 종단면도.
도 23은 본 발명의 실시형태의 가스 도입 밸브의 구조를 도 21의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면으로 나타내는 횡단면도.
도 24는 본 발명의 다른 실시형태의 가스 도입 밸브의 횡단면도.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시형태의 가스 도입 밸브의 횡단면도.
도 26은 종래 구조의 가스 도입 밸브의 횡단면도.
부호의 설명
100…성막 장치
110…원료 공급부
110P…퍼지라인
115…원료 공급 라인
120…원료 기화부
121…원료 기화 용기
122…분무 노즐
130…성막부
131…성막 용기
132…가스 도입부
133…서셉터
133A…성막 영역
133B…외주 영역
133P…위치 결정 돌기
137…실드부재
138…실드 게이트판
140…배기부
150…수송 경로
151…격벽
153…필터
153a…바깥가장자리
154…차폐판
155, 157…전열부
150X…가스 송출부
150A…내부 공간
150B…유통 개구부
150S, 150T, 150U…원료 가스 수송 라인
150F…라인 필터
150V… 가스 도입 밸브
150Y…가스 도입 블록
150ux…상승 라인 부분
150uy…하강 라인 부분
H…높이
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 설명한다.
[성막 장치의 전체구성]
도 1은 본 실시형태의 성막 장치의 전체구성을 모식적으로 나타내는 개략 구성도이다. 성막 장치(100)는 원료 공급부(110)와, 이 원료 공급부(110)로부터 공급되는 원료를 기화하는 원료 기화부(120)와, 원료 기화부(120)에서 기화된 원료 가스를 이용해서 성막을 실행하는 성막부(130)와, 이 성막부(130)의 내부를 배기하는 배기부(140)와, 상기의 원료 기화부(120)에서 기화된 원료 가스를 상기의 성막부(130)로 수송하는 수송 경로(150)를 구비하고 있다.
원료 공급부(110)는 복수의 용기(111A∼111D)와, 이들 복수의 용기의 각각에 접속된 개별 공급 라인(112A∼112D)과, 이들 개별 공급 라인의 도중에 각각 마련된 유량 제어기(113A∼113D)와, Ar 그 밖의 불활성 가스 등을 공급하는 캐리어 가스원 에 접속된 유량 제어기(114)에 접속됨과 동시에, 상기의 개별 공급 라인(112A∼112D)이 함께 접속되는 원료 공급 라인(115)을 구비하고 있다. 상기 복수의 용기(111A∼111D)에는 용매나 액체원료 등이 수용되고, 이들 용매나 액체원료는 압송용 가스 라인(He 등의 불활성 가스를 용기에 도입하는 라인)(110T)에 의한 가압 작용 등에 의해서 개별 공급 라인(112A∼112D)으로 각각 송출된다. 그리고, 유량 제어기(113A∼113D)에 의해서 유량 제어된 용매나 액체 원료가 캐리어 가스가 흐르는 원료 공급 라인(115)으로 압출되도록 되어 있다.
예를 들면, 상기의 성막 장치(100)에 의해서 페로브스카이트 결정의 PZT(Pb[Zr1-xTix]O3)의 강유전 박막을 성막하고자 하는 경우에는 액체 유기금속 재료가 사용된다. 예를 들면, 용기(111A)에는 초산부틸 등의 유기용매가 수용되고, 용기(111B)에는 Pb(DPM)2 등의 유기 Pb 원료가 수용되며, 용기(111C)에는 Zr(O-t-Bu)4 등의 유기 Zr 원료가 수용되고, 용기(111D)에는 Ti(O-i-Pr)4 등의 유기 Ti 원료가 수용된다. PZT 박막은 상기 각 원료로부터 생성된 원료 가스와, 후술하는 반응 가스인 NO2 등의 산화제를 반응시키는 것에 의해서 형성된다. 성막 대상으로 되는 그 밖의 강유전체막으로서는 BST((Ba, Si)TiO3), BTO(BaTiO3), PZTN(Pb(Zr, Ti)Nb2O8), SBT(SrBi2Ta2O9), STO(SrTiO3), BTO(Bi4Ti3O12) 등이 예시된다.
또한, 원료 공급부(110)에는 Ar 그 밖의 불활성 가스 등의 분무 가스를 공급하기 위한 유량 제어기(116) 및 분무 가스 공급 라인(117)과, O2, O3, NO2, NO, N2O 등의 산화성 반응 가스를 공급하는 유량 제어기(118) 및 반응 가스 공급 라인(119)이 마련되어 있다. 또, 도시예에서는 상기의 분무 가스의 공급계 및 반응 가스의 공급계가 원료 공급부(110)내에 포함되도록 구성되어 있지만, 원료 공급부(110)와는 별도로 마련되어 있어도 상관없다.
원료 기화부(120)에는 기화용기(121)와, 상기 원료 공급 라인(115) 및 분무 가스 공급 라인(117)이 접속된 분무 노즐(122)이 마련되고, 분무 노즐(122)은 기화용기(121)의 내부에 구성된 원료 기화 공간(120A)에 개구되며, 원료 기화 공간(120A)내에 상기의 원료를 Ar 가스 등의 불활성 가스를 분무 보조 가스로서 이용해서 미스트상으로 분무한다. 여기서, 상기 원료 공급부(110)는 원료 공급 라인(115)에 있어서 액체원료가 캐리어 가스에 의해서 반송되고, 기액 혼합 상태에서 원료 기화부(120)에 공급되도록 구성되어 있지만, 원료 공급 라인(115)에 있어서 액체원료만을 공급하는 바와 같은 구성으로 해도 좋다.
원료 기화부(120)의 원료 기화 공간(120A)에서는 분무 노즐(122)로부터 분무된 미스트가 기화면(120B)에 의해서 직접 혹은 간접적으로 가열되는 것에 의해 기화되며, 원료 가스가 생성된다. 이 원료 가스는 차폐판(154)과 원료 가스 송출부(150X)의 격벽(151)에 의해서 구성되는 내부 공간(150A)내에 도입되며, 필터(153)를 통과하고, 원료 가스 송출구를 거쳐서, 원료 가스 수송 라인(150S)에 도입된다. 원료 가스 수송 라인(150S)은 원료 가스 수송 라인(150T)에 접속되어 있다. 여기서, 원료 가스 수송 라인(150S)과 원료 가스 수송 라인(150T)의 사이에는 라인 필터(150F)가 개재되어 있다. 단, 후술하는 바와 같이 라인 필터(150F)를 마 련하지 않아도 좋다. 원료 가스 수송 라인(150T)은 가스 도입 밸브(150V)를 거쳐서 원료 가스 수송 라인(150U)에 접속되고, 이 원료 가스 수송 라인(150U)은 성막부(130)에 도입되어 있다. 상기의 원료 가스 송출부(150X), 원료 가스 수송 라인(150S), (라인 필터(150F)), 원료 가스 수송 라인(150T), 가스 도입 밸브(150V), 및 원료 가스 수송 라인(150U)은 상술한 원료 가스의 수송 경로를 구성한다. 또, 바이패스라인(140T), 수송 경로(150), 원료 가스 수송 라인(150S, 150U), 바이패스라인(140S), 배기라인(140X), 가스 도입 밸브(150V), 배기라인(140A), 압력조정밸브(140B)는 도시하지 않은 히터에 의해 가열되어 있다. 또한, 성막부(130)의 성막용기(131)를 이루는 격벽도 가열되어 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 원료 공급부(110)에는 Ar 가스 등의 불활성 가스 그 밖의 퍼지 가스를 유량 제어기(110X)에 의해 유량 제어해서 송출하는 퍼지라인(110P)이 마련되고, 이 퍼지라인(110P)은 퍼지 밸브(110Y)를 거쳐서 원료 가스의 수송 경로에 접속되어 있다. 퍼지라인은 종래 일반적으로는 원료 가스 수송 라인의 성막부(130) 근방 부분이나 성막부(130)의 가스 도입부(132) 등에 접속되어 있지만, 본 실시형태의 경우, 퍼지라인(110P)은 원료 가스의 수송 경로 중, 가스 도입 밸브(150V)의 근방위치에 있는 부분에 접속되어 있다. 더욱 구체적으로는 도시예에서는 퍼지라인(110P)은 원료 가스 수송 라인(150U) 중 가스 도입 밸브(150V)의 근방에 있는 부분에 접속되어 있다.
원료 가스 수송 라인(150S)에는 바이패스라인(140S)이 접속되고, 이 바이패스라인(140S)은 후술하는 배기라인(140X)에 접속되어 있다. 또한, 가스 도입 밸 브(150V)는 바이패스라인(140T)에 접속되고, 이 바이패스라인(140T)도 또 배기라인(140X)에 접속되어 있다.
성막부(130)에는 밀폐 가능한 구조를 갖는 성막용기(131)와, 이 성막용기(131)의 내부에 가스를 공급하기 위한 가스 도입부(132)와, 성막 대상으로 되는 기판을 탑재하기 위한 서셉터(133)와, 서셉터(133)를 가열하기 위한 가열램프 등으로 구성되는 가열 수단(134)이 마련되어 있다. 가스 도입부(132)에는 상기의 원료 가스 수송 라인(150U) 및 반응 가스 공급 라인(119)이 도입되며, 서셉터(133)상에 배치된 기판을 향해서 원료 가스 및 반응 가스를 흘리도록 구성되어 있다. 가스 도입부(132)는 본 실시형태의 경우, 서셉터(133)의 기판 탑재면에 대향하는 다수의 원료 가스 도입구 및 반응 가스 도입구를 구비한 샤워헤드 구조를 갖는다.
상기 성막용기(131)에는 배기라인(140A)이 접속되고, 압력 조정 밸브(140B)를 거쳐서 배기트랩(141A) 및 드라이 펌프 등의 진공 펌프(142)에 접속되어 있다. 또한, 이 진공 펌프(142)에는 상기 바이패스라인(140S, 140T)이 접속된 배기라인(140X)이 배기트랩(141X)을 거쳐서 접속되어 있다. 또, 상기 배기부(140)는 배기라인(140A), 압력 조정 밸브(140B), 배기트랩(141A), 진공 펌프(142), 바이패스라인(140S, 140T), 배기라인(140X), 배기트랩(141X)에 의해서 구성된다.
상기 배기부(140)에 의해서 성막부(130)의 성막용기(131)의 내부는 압력 조정 밸브(140B)에 의해 제어된 소정의 압력으로 감압된 상태로 되고, 이 상태에서, 상기 가스 도입부(132)에 의해서 도입된 원료 가스와 반응 가스가 반응하여 서셉터(133)에 탑재된 기판상에 박막이 형성된다. 또, 본 실시형태의 성막 장치(100) 는 열CVD 장치로서 구성되어 있지만, 플라즈마 CVD 장치로서 구성할 수도 있다. 그 경우, 성막부(130)에는 고주파 전원이나 매칭 회로 등의 플라즈마 발생 수단이 마련된다.
제 1 실시예
[원료 기화부 및 원료 가스의 수송 경로의 상세 구조]
도 2는 상기 원료 기화부(120)의 구조를 더욱 상세하게 나타내는 종단면도이다. 원료 기화부(120)에는 상기 원료 기화 공간(120A)을 구획하는 기화용기(121)의 격벽내에 설치된 히터 등의 가열 수단(123)을 구비하고 있다. 이 가열 수단(123)에 의해서 기화면(120B)이 가열되며, 이 기화면(120B)으로부터의 방사열에 의해서 원료 기화 공간(120A)내도 가열되어 있다. 기화용기(121)에는 개구부(124)가 마련되고, 이 개구부(124)와 원료 기화 공간(120A)의 사이에 필터(125)가 배치되어 있다. 원료 가스의 수송 경로내의 별도의 장소에 필터가 마련되는 것이면, 이 필터(125)는 없어도 좋다. 또한, 개구부(124)는 원료 기화 공간(120A)의 압력을 검출하기 위한 도시하지 않은 압력 게이지(캐패시턴스 마노메터(monometer))를 부착하는 검출용 라인(126)에 접속되어 있다.
원료 가스 송출부(150X)는 「원료 가스의 수송 경로」의 가장 상류측의 부분을 이루고, 원료 기화 공간(120A)에 있어서 기화된 원료 가스를 원료 가스 수송 라인(150S)으로 송출하는 부분이다. 원료 가스 송출부(150X)에는 격벽(151)에 있어서의 원료 기화 공간(120A)측의 내면의 오목부형상에 의해 내부공간(150A)이 구성되고, 이 내부공간(150A)을 거쳐서 원료 기화 공간(120A)이 원료 가스 수송 라인(150S)과 연통되어 있다. 또한, 격벽(151)의 내부(수용 구멍(미도시))에는 히터 등의 가열 수단(152)이 배치되어, 내부공간(150A)을 가열하도록 되어 있다. 또한, 내부공간(150A)내에는 상기의 필터(153) 및 차폐판(154)이 배치되고, 또 격벽(151)의 내면에는 상기 내부공간(150A)에 볼록부형상으로 돌출해서 필터(153)에 당접하는 기둥형상의 전열부(155)가 마련되어 있다.
또한, 내부공간(150A)에 배치되는 필터(153)를 구성하는 필터 소재는 파티클 포착 기능을 갖는 통기성이 있는 소재를 이용할 수 있지만, 예를 들면, 다공질소재, 세공(細孔)을 다수 구비한 소재, 섬유·선재·띠재 등을 눌러 굳힌(소결한) 소재, 혹은 그물코(메시)형상 소재 등을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는 고온(예를 들면, 180℃∼350℃정도, 단, 원료의 기화온도나 분해온도에 따라서 적절하게 설정됨)에 견딜 수 있는 극세형상의 금속 섬유 혹은 금속선재(예를 들면 스테인리스강으로 구성된 것)를 적절히 압축 성형해서 이루어지는 필터소재를 이용할 수 있다. 여기서, 상기 금속섬유의 직경은 0.01∼3.0㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 섬유·선재·띠재 등 이외에, 전열성이 높은 볼형상 그 밖의 입자형상 재료를 소결해서 이루어지는 소결재를 이용해도 좋다. 이들의 각종 필터 소재의 구성재료로서는 세라믹스, 석영 등의 비금속재료나, 스테인리스강, 알루미늄, 티탄, 니켈 등의 비철금속 재료 및 이들의 합금재료 등을 들 수 있다.
도 3a는 상기 원료 가스 송출부(150X)의 내면을 원료 기화 공간(120A)측에서 본 측면도, 도 3b는 도 3a의 B-B선을 따른 단면을 나타내는 종단면도, 도 4는 도 3b에 나타내는 단면의 일부를 확대해서 나타내는 확대 부분 단면도이다. 필터(153)는 상기 내부공간(150A)의 유통단면을 모두 덮도록 배치되고, 그 바깥가장자리는 주위에 있는 격벽(151)의 내면에 접촉하여 접속 고정되어 있다. 더욱 구체적으로는 필터(153)의 바깥가장자리는 환상의 지지부재(158)를 거쳐서, 고정나사(158a)에 의해 격벽(151)의 내면에 밀착 고정되어 있다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 고정나사(158a)를 지지부재(158) 및 필터(153)의 바깥가장자리(153a)에 관통시켜서 격벽(151)에 비틀어 넣는 것에 의해, 고정나사(158a)의 축력에 의해 지지부재(158)가 필터(153)의 바깥가장자리(153a)를 격벽(151)의 내면으로 눌려지도록 되어 있다. 도시예의 경우, 지지부재(158)는 평탄한 링형상의 부재이기 때문에, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)를 전체 둘레에 걸쳐 가압할 수 있다. 한편, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 이 바깥가장자리(153a) 이외의 내측 부분과 마찬가지로 상술한 필터 소재로 구성되어 있다. 즉, 필터(153)는 그 바깥가장자리(153a)를 포함시켜 전체가 균일하고 일체의 필터 소재로 구성되어 있다.
상기의 지지부재(158)는 예를 들면 스테인리스강 등으로 구성되며, 가압 방향의 부하에 대해 필터(153)의 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않도록(가압 방향의 부하에 대한 강성이 높도록) 구성되어 있다. 지지부재(158)는 주회 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 고정나사(158a)의 축력에 기인해서 해당 고정나사(158a)의 근방에 있어서 국소적인 가압력을 받지만, 충분한 강성을 갖는 지지부재(158)가 해당 국소적인 가압력에 의해 거의 휘는(가압 방향의 변형) 일은 없으며, 지지부재(158)의 필터(153)의 바깥가장자리(153a)에 대한 접촉면은 평탄한 상 태를 유지하고, 주회 방향에 관해서 균일하게 바깥가장자리(153a)를 가압할 수 있다. 또한, 지지부재(158)는 그 주회 방향을 따라서 균일한 구조를 가지며(후술하는 나사가 삽입 통과되는 구멍은 제외), 그 결과, 필터(153)의 바깥가장자리를 더욱 균일하게 가압할 수 있다. 구체적으로는 지지부재(158)는 주회 방향으로 동일한 단면형상을 갖고, 또한 균일한 소재로 구성되어 있다. 또한, 지지부재(158)는 필터(153)와 마찬가지로 스테인리스강으로 이루어지지만, 필터(153)와 같이 통기성을 갖는 구조(다공질 혹은 띠형상이나 입자형상의 소재를 눌러 굳힌 재질)보다도 재료 자체가 고밀도이고 또한 고강성이다. 또한, 지지부재(158)는 그 주회 방향으로 균일하게 속이 비지 않게(solid) 형성되어 있고, 이에 의해 그 주회 방향에 의해 균일하게 바깥가장자리(153a)를 가압할 수 있다. 또한, 지지부재(158)는 바람직하게는 도시예와 같이 필터(153)의 바깥가장자리(153a)보다도 두껍게(바람직하게는 2배 혹은 그 이상의 두께로) 형성되어 있고, 이것에 의해 지지부재(158)의 더욱 높은 강성이 달성되며, 지지부재(158)는 그 주회 방향에 의해 균일하게 바깥가장자리(153a)를 가압할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 상기 지지부재(158)와 격벽(151)의 사이에서 압축된 상태에 있다. 즉, 고정나사(158a)를 체결하는 것에 의해, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 주회 방향으로 균일한 구조를 갖는 강성이 높은 지지부재(158)에 의해 격벽(151)의 내면에 가압된 상태로 고정되고, 이것에 의해 전체 둘레에 걸쳐서 눌러 찌부러진 상태로 되어 있다.
도 3a 및 3b에 나타내는 바와 같이, 필터(153)의 상기 바깥가장자리(153a) 이외의 부분(이하, 단지「내측 부분」이라 한다)에는 격벽(151)으로부터 내측으로 돌출된 전열부(155, 157)가 당접해 있다. 격벽(151)과 일체 불가분의 부재로서 형성된 전열부(155, 157)는 격벽(151)의 내면상으로 돌출된 기둥형상을 구비하고 있다. 이것에 의해, 필터(153)의 내측 부분은 전열부(155, 157)를 거쳐서 격벽(151)에 열접촉하고 있게 되므로, 필터(153)는 바깥가장자리(153a) 뿐만 아니라 내측 부분의 상기 전열부(155, 157)에 당접해 있는 부분에서도 열을 받게 된다. 또한, 상기의 전열부(155, 157)는 필터(153)의 내측 부분을 지지하는 지지체로서도 기능하고 있다. 상기의 전열부(155, 157)는 열전도성이 좋은 금속(예를 들면 스테인리스강, 니켈, 동, 크롬, 알루미늄 및 이들 합금 등)에 의해 구성된다. 전열부(155)는 장원형(長圓形) 횡단면을 갖는 기둥형상으로 형성되고, 전열부(157)의 원형 횡단면을 갖는 기둥형상으로 형성되어 있다. 또, 이들 전열부(155, 157)는 도시예에서는 격벽(151)내에 배치된 히터 등의 가열 수단(152)에 의해 간접적으로 가열되어 있지만, 이들 전열부 자체가 가열 수단으로 구성되어 있어도 좋고, 또 전열부의 내부에 가열 수단을 매립해도 상관없다.
또한, 필터(153)의 원료 기화 공간(120A)측에는 차폐판(154)이 인접 배치되어 있다. 이 차폐판(154)은 예를 들면 스테인리스강 등의 열전도성 재료(금속재료)로 구성되어 있다. 이 차폐판(154)은 원료 기화 공간(120A)에 면해 있으며, 원료 기화 공간(120A)에서 본 경우에 필터(153)를 덮어 숨기고 있다. 차폐판(154)(의 바깥가장자리)과 격벽(151)의 내면의 사이에는 상기 원료 기화 공간(120A)과 상기 내부공간(150A)을 연통시키는 연통 개구부(150B)가 마련되어 있 다.
차폐판(154)은 상기 필터(153)와 함께, 스페이서(156)를 거쳐서 전열부(155)에 고정되어 있다. 스페이서(156)는 전열성이 좋은 부재, 예를 들면 Al이나 스테인리스강 등의 금속, 세라믹스 등으로 구성된다. 또, 고정나사(156a)는 차폐판(154) 및 스페이서(156)를 전열부(155)에 고정시키는 고정 수단이다. 또, 이것과 마찬가지의 고정 수단이 필터(153)를 전열부(157)에 고정시키기 위해서도 이용되고 있다. 필터(153) 및 차폐판(154)은 전열부(155) 및 스페이서(156)를 거쳐서 가열 수단(152)으로부터의 전도열을 받는 것에 의해 가열되어 있지만, 차폐판(154)은 원료 기화 공간(120A)에 임하는 기화면(120B)으로부터의 복사열을 받는 것에 의해서도 가열되어 있다.
본 실시형태에서는 돌출한 볼록부 형상을 갖는 전열부(155)의 내부에, 격벽(151)에 마련된 구멍(151b)에 삽입된 온도센서(예를 들면 열전쌍)(159)의 검출점이 배치되어 있다. 이것에 의해서, 전열부(155)의 온도, 즉 필터부재(153)의 온도에 극히 가까운 온도를 검출할 수 있다. 그리고, 이 온도센서(159)의 출력은 도시하지 않은 온도 제어 회로에 접속되고, 이 온도 제어 회로는 온도센서(159)의 출력에 의거해서 가열 수단(152)을 제어하도록 구성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 전열부(155)의 온도를 검출해서 가열 수단(152)을 제어할 수 있으므로, 차폐판(154)의 온도의 제어성이 향상하여, 차폐판(154)의 온도 저하를 저감할 수 있다. 이 경우, 가열 수단(152)의 설정 온도는 기화면(120B)에 대한 설정온도와 동일하게 하는 것이 바람직하다.
이 실시형태에 있어서는 원료 공급 라인(115)으로부터 공급되는 원료는 분무노즐(122)에 의해 원료 기화 공간(120A)내로 분무되며, 여기서 분무된 원료의 미스트는 일부가 비행중에 기화하고, 잔여 부분은 가열 수단(123)에 의해서 가열되어 있는 기화면(120B)에 도달해서 거기서 가열되고 기화된다. 원료를 기화시키기 위해서는 기화면(120B)은 가열 수단(123)에 의해서 원료의 분해온도보다 낮고 또한 원료의 기화온도보다 높은 온도범위, 예를 들면 100∼350℃ 정도로 가열된다.
이와 같이 해서 원료 기화 공간(120A)에서 생성된 원료 가스는 차폐판(154)을 회피해서 유통 개구부(150B)에서 내부공간(150A)에 도입된다. 여기서, 내부공간(150A)에 도입된 원료 가스는 필터(153)를 통과하며, 원료 가스 수송 라인(150S)으로 송출된다. 여기서, 내부공간(150A)에 도입된 원료 가스에는 원료 기화 공간(120A)에 있어서 기화되지 않은 미세한 잔류 미스트가 포함되어 있지만, 이들 잔류 미스트는 필터(153)에 도달해서 포착되고, 또한 가열 수단(152)으로부터 전열부(155, 157)를 거쳐서 필터(153)에 전달된 열에 의해서 기화된다. 이 필터(153)도 또, 상기 기화면(120B)과 실질적으로 동일한 온도범위로 되도록 가열되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 해당 바깥가장자리(153a)보다도 강성이 높은 지지부재(158)에 의해서 전체 둘레에 걸쳐 격벽(151)의 내면에 가압 고정되어 있으므로, 지지부재(158)에 의한 가압력은 전체 둘레에 걸쳐서 균일하게 필터(153)의 바깥가장자리(153a)에 미치게 된다. 또한, 격벽(151)과 필터(153)의 바깥가장자리(153a)의 사이에 열팽창율의 차가 존재하는 것 에 의해 가열 수단(152) 등에 의해 가열되었을 때에 양자의 열팽창량에 차이가 생겨도, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)는 지지부재(158)와 격벽(151)의 내면의 사이에서 압축된 상태에 있으므로, 격벽(151)과 필터(153)의 밀착 상태가 열팽창율에 의한 영향을 잘 받지 않기 때문에, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)와 격벽(151)의 내면의 사이에 간극이 잘 생기지 않게 된다. 따라서, 원료 가스나 잔류 미스트가 해당 간극을 통과해서 하류측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는 필터(153)의 바깥가장자리가 가열될 뿐만 아니라, 전열부(155, 157)를 거쳐서 필터(153)의 내측 부분도 직접 가열되므로, 해당 내측 부분의 온도저하를 저감해서 기화 효율을 높일 수 있기 때문에, 해당 내측 부분이 국소적으로 막히는 것을 방지할 수 있다. 또, 상기의 전열부(155, 157)는 원료 가스의 유로단면에 있어서 필터(153)의 전체에 걸쳐서 대략 균일하게 분산 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 필터(153)를 더욱 균일하게 가열하는 것이 가능하게 되고, 잔류 미스트의 기화효율을 향상시킬 수 있으며, 또 필터의 막힘을 더욱 저감시킬 수 있다.
한편, 차폐판(154)은 분무 노즐(122)로부터 분무되는 미스트가 필터(153)에 직접 도달하는 것을 방지하므로, 필터(153)가 대량의 미스트에 의해서 열을 빼앗기고, 그 결과, 부착된 미스트를 기화시키는 능력이 소정 개소에 있어서 부분적으로 저하되어 해당 개소에 있어서 막힘을 일으키는 것에 의해, 원료 가스의 송출량이 저하되는 것이 방지된다. 또한, 전열부(155, 157)를 거쳐서 차폐판(154)에 열이 전달되어 차폐판(154)이 가열되는 것에 의해, 이 차폐판(154)에 원료 기화 공 간(120A)내의 원료 미스트가 직접 닿으면, 차폐판(154)의 표면에서도 미스트가 기화한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 원료 가스 송출부(150X)에 있어서도 원료 미스트의 기화작용을 할 수 있으므로, 전체로서 기화 효율을 높일 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 원료 가스 송출부(150X)는 격벽(151)을 격벽(121)으로부터 분리하는 것에 의해서, 간단하게 필터(153)를 꺼낼 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 필터(153)에 막힘 등의 문제가 발생했을 때에는 극히 간단하고 또한 신속하게 필터(153)를 분리해서 청소하거나 혹은 새로운 필터로 교환할 수 있으므로, 메인터넌스 시간이 단축되고, 장치의 가동율이 향상되며, 양품률도 향상한다.
[다른 구성예]
다음에, 필터(153)의 바깥가장자리(153a)와 격벽(151)의 내면을 기밀하게 고정시키는 부착 구조의 다른 구성예에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 각 구성예는 모두 상기의 실시형태의 부착 구조 대신에 이용할 수 있는 것이다.
도 5에 나타내는 구성예에서는 필터(153A)는 원료 가스를 통과시킬 수 있는 통기성을 갖는 필터 소재로 구성된 내측 부분(153AX)과, 이 내측 부분(153AX)에 대해 용접, 용착, 압착 등에 의해 간극없이 접속된 바깥가장자리부재(153AY)로 구성되어 있다. 또, 필터(153A) 이외는 상기 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다. 여기서, 내측 부분(153AX)은 상기 실시형태에서 설명한 것과 마찬가지의 필터 소재로 구성되며, 바깥가장자리부재(153AY)는 그 필터 소재와는 다른 소재, 예를 들면, 속이 비지 않은(中實의) 재질(solid)의 금속 등의 통기성을 갖지 않는 소재로 구성된다. 바깥가장자리부재(153AY)는 가압 방향의 부하에 대해 지지부재(158)보다도 낮은 강성을 갖는다(변형되기 쉽다). 예를 들면, 바깥가장자리부재(153AY)가 지지부재(158)와 마찬가지의 금속으로 구성되는 경우에는 바깥가장자리부재(153AY)는 지지부재(158)보다도 얇은 판형상재로 구성된다. 필터(153A)의 바깥가장자리부재(153AY)는 지지부재(158)에 의해서 전체 둘레에 걸쳐서 격벽(151)의 내면에 가압 고정되고, 격벽(151)의 내면에 밀착해 있다. 이 경우, 바깥가장자리부재(153AY)와 격벽(151)의 밀착성을 높이기 위해서, 서로 밀착되는 바깥가장자리부재(153AY)의 표면과 격벽(151)의 표면에 연마 등의 평활화처리를 실시하는 것에 의해, 표면거칠음을 작게 하는 것이 바람직하다. 특히, 양 표면의 평탄도를 높게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 바깥가장자리부재(153AY)와 지지부재(158)가 동일한 강성을 갖도록 구성되는 경우에는 지지부재(158)를 생략하고, 바깥가장자리부재(153AY)만을 고정나사(158a)를 이용해서 격벽(151)의 내면에 가압 고정시켜도 좋다. 이 경우에는 지지부재(158)가 불필요하게 되므로, 부품수가 줄고, 저비용으로 구성할 수 있다. 이 경우, 환상의 바깥가장자리부재(153AY)는 내측에 배치된 필터소재(153AX)의 외주부에 대해 기밀하게 접속되고, 또한 필터소재(153AX)보다도 높은 강성을 갖고 있다. 또한, 바깥가장자리부재(153AY)는 그 주회 방향으로 균일한 구조(단면형상)를 갖도록 구성되어 있다.
도 6에 나타내는 구성예에서는 필터(153B)는 통기성을 갖는 필터소재(153BX) 와, 통기성을 갖지 않는 금속 박판 등의 가요성 판형상재로 구성되는 바깥가장자리부재(153BY)로 구성되어 있다. 바깥가장자리부재(153BY)는 굴절되어, 상기 필터소재(153BX)의 바깥가장자리 부분을 끼우도록, 해당 바깥가장자리 부분에 대해 용접, 용착, 압착 등에 의해 간극없이 접속되어 있다. 필터(153B)의 바깥가장자리는 상기 바깥가장자리부재(153BY)와 이것에 협지된 필터소재(153BX)의 바깥가장자리 부분에 의해서 구성된다. 필터(153B)의 바깥가장자리는 가압 방향의 부하에 대해 지지부재(158)보다도 낮은 강성을 갖고, 지지부재(158)의 가압력에 의해서, 지지부재(158)와 격벽(151)의 사이에서 압축된 상태에 있다.
도 7에 나타내는 구성예에서는 필터(153C)의 바깥가장자리가 지지부재(158C)와 격벽(151C)의 내면의 사이에 협지되며 압축된 상태에 있다. 필터(153C)의 바깥가장자리에 당접하는 지지부재(158C)의 표면에는 필터(153C)의 직경 방향(도시 상하 방향)으로 보아 요철형상으로 구성되고, 볼록부가 마련된 표면 요철 구조(158cx)가 마련되어 있다. 이 표면 요철 구조(158cx)는 필터(153C)의 바깥가장자리에 대응해서 마련된 홈부(158cy)의 내면에 형성되어 있다. 그리고, 지지부재(158C)의 표면 요철 구조(158cx)와 필터(153C)의 바깥가장자리는 서로 밀착되며, 필터(153C)의 밀착면이 직경 방향에 요철형상으로 구성되어 있다. 또한, 필터(153C)의 바깥가장자리에 당접하는 격벽(151C)의 내면 부분에도, 필터(153C)의 직경 방향으로 보아 요철형상으로 구성되고, 볼록부가 마련된 표면 요철 구조(151cx)가 마련되어 있다. 이 표면 요철 구조(151cx)는 필터(153C)의 바깥가장자리에 대응해서 마련된 홈부(151cy)의 내면에 형성되어 있다. 그리고, 격벽(151)의 표면 요철 구조(151cx)와 필터(153C)의 바깥가장자리는 서로 밀착되고, 필터(153C)의 밀착면이 직경 방향에 요철형상으로 구성되어 있다. 이 구성예에서는 격벽(151C)의 표면 요철 구조(151cx)의 볼록부와, 지지부재(158C)의 표면 요철 구조(158cx)의 볼록부가 필터(153C)의 바깥가장자리를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 마련되고, 양 볼록부에 의해서 필터(153C)의 바깥가장자리가 국부적으로 강하게 압축된 상태로 되어 있으므로, 필터(153C)의 바깥가장자리와 격벽(151C)의 내면의 사이의 기밀성이나 밀착성이 더욱 향상되어 있다.
도 8에 나타내는 구성예에서는 도 7에 나타내는 구성예와 마찬가지로, 지지부재(158D)의 표면에 볼록부를 구비한 직경 방향의 표면 요철 구조(158dx)가 마련되고, 이 표면 요철 구조(158dx)는 필터(153D)의 바깥가장자리에 대응해서 마련된 홈부(158dy)의 내면에 형성되어 있다. 또한, 격벽(151D)의 내면 부분에도 오목부를 구비한 직경 방향의 표면 요철 구조(151dx)가 마련되어 있다. 이 표면 요철 구조(151dx)는 필터(153D)의 바깥가장자리에 대응해서 마련된 홈부(151dy)의 내면에 형성되어 있다. 이 구성예가 앞의 구성예와 다른 점은 지지부재(158D)의 표면 요철 구조(158dx)의 볼록부와 격벽(151D)의 표면 요철 구조(151dx)의 오목부가 필터(153D)의 바깥가장자리를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 마련되어 있는 점이다. 또한, 지지부재(158)의 표면 요철 구조(158dx)의 오목부와 격벽(151D)의 표면 요철 구조(151dx)의 볼록부가 필터(153D)의 바깥가장자리를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 마련되어 있다. 이것에 의해서, 필터(153D)의 바깥가장자리가 압축되면서 국부적으로 격벽(151D)측으로 변형된 상태로 되므로, 필터(153D)의 바깥가장 자리와 격벽(151D)의 내면의 사이의 기밀성이나 밀착성이 더욱 향상한다.
도 9에 나타내는 구성예에서는 필터(153E)의 바깥가장자리의 표면에 직경 방향에 요철형상으로 구성된 표면 요철 구조(153ex)가 형성되어 있다. 이 표면 요철 구조(153ex)는 필터(153E)의 바깥가장자리의 일부에 볼록부를 마련한 것이다. 도시예에서는 필터(153E)의 바깥가장자리의 표리 양면에 각각 볼록부 및 오목부를 구비한 표면 요철 구조(153ex)가 마련되어 있다. 한편, 격벽(151E)에는 필터(153E)의 바깥가장자리에 대응하는 부분에 홈부(151ey)가 형성되고, 또 지지부재(158E)에는 필터(153E)의 바깥가장자리에 대응하는 부분에 홈부(158ey)가 형성되어 있다. 여기서, 지지부재(158E)에 의한 가압 고정에 의해, 상기 표면 요철 구조(153ex)가 지지부재(158E)의 홈부(158ey)의 내면이나 격벽(151E)의 홈부(151ey)의 내면에 압접되고, 이것에 의해서, 필터(153E)의 바깥가장자리 중 표면 요철 구조(153ex)의 상기 볼록부가 마련되어 있는 부분이 국부적으로 강하게 압축된 상태로 되어 있으므로, 필터(153E)의 바깥가장자리와 격벽(151E)의 내면의 사이의 기밀성 및 밀착성이 향상된다.
도 10a에 나타내는 구성예에서는 필터(153F)의 바깥가장자리가 지지부재(158F)와, 시일부재(158G)의 사이에 협지된 상태로 되어 있고, 시일재(158G)는 격벽(151F)의 내면의 일부에 마련된 오목부(151Fx)에 수용되며, 그 내면 부분에 밀착 고정되어 있다. 지지부재(158F)는 상기 각 구성예와 마찬가지로 필터(153F)의 바깥가장자리보다도 가압 방향의 부하에 대해 높은 강성을 갖는다. 또한, 시일부재(158G)는 필터(153F)의 바깥가장자리보다도 가압 방향의 부하에 대해 가압방향으 로 변형되기 쉽다(저강성). 이 때문에, 지지부재(158F)에 의해서 필터(153F)의 바깥가장자리는 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 가압된다. 또한, 그 가압력에 의해서 시일부재(158G)는 압축되며, 필터(153F)의 바깥가장자리 및 격벽(151F)의 내면에 대해 함께 긴밀하게 밀착 고정된다.
상기 시일부재(158G)는 필터(153F)의 바깥가장자리보다도 가압 방향으로 탄성변형되기 쉽게 구성되어 있다. 더욱 구체적으로는 시일부재(158G)는 합성 고무 등과 같이 탄성변형되기 쉬운 소재로 구성되어 있다. 또, 시일부재(158G)는 그 구조(단면형상)에 기인해서 결과적으로 필터(153F)의 바깥가장자리보다도 가압 방향으로 탄성변형되기 쉽게 구성된 것이어도 좋으며, 소재 자체의 탄성계수는 반드시 필터(153F)의 바깥가장자리의 소재의 탄성계수보다 낮지 않아도 좋다. 예를 들면, 도 10b에 나타내는 시일부재(158H)는 그 내부가 중공(中空)으로 구성되어 있다. 또한, 도 10c에 나타내는 시일부재(158I)는 일부가 열린 만곡형상(C자형상 혹은 U자형상)의 단면을 갖는다. 또한, 도 10d에 나타내는 시일부재(158J)는 일부가 열린 굴절형상(コ형상)의 단면을 갖는다. 상기의 시일부재의 구성 소재는 필터에 열을 전달하기 쉽다는 관점에서는 금속재료, 특히 스테인리스강, 혹은 알루미늄, 티탄, 니켈 등의 비철금속인 것이 바람직하고, 또, 세라믹이나 석영 등의 무기재료이어도 좋으며, 또한, 탄성변형시키기 쉬운 것으로서는 각종의 합성 고무, 테트라플루오로에틸렌 그 밖의 불소계 수지, 우레탄계 수지 등의 내열 수지재료이어도 좋다.
이 구성예에서는 시일부재(158G∼158J)가 주체적으로 탄성 변형되는 것에 의 해, 필터(153F)의 바깥가장자리, 시일부재(158G∼158J) 및, 격벽(151F)의 내면간의 기밀성이나 밀착성이 확보되므로, 시일부재(153F)와 격벽(151F)의 사이를 원료 가스나 잔류 미스트가 유통하는 것을 확실하게 저지할 수 있다.
도 14는 본 실시형태의 필터 부착 구조를 이용한 경우에 있어서, 성막부(130)에 의해 기판(8인치 직경의 실리콘 웨이퍼)상에 성막된 박막상에 존재하는 0.2㎛ 이상의 입자직경을 갖는 파티클 수의 처리 시간 의존성을 측정한 것이다. 여기서, 백색의 정방형으로 나타내는 데이터가 원료 가스 공급 라인 도중에 라인 필터(150F)를 개재시킨 경우의 데이터이고, 백색의 원으로 나타내는 데이터가 라인 필터(150F)를 사용하지 않은 경우의 데이터이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 종래에 비해 파티클수가 극히 적은 양호한 결과가 얻어졌다. 이것은 본 실시형태에서는 필터의 주위에 간극이 발생하지 않기 때문에, 파티클이나 잔류 미스트의 누출도 발생하지 않기 때문이라고 생각된다. 또한, 실제로는 본 실시형태에서는 파티클수가 적은 상태가 안정하게 얻어진다고 하는 이점도 있다. 또한, 본 실시형태에서는 처리 시간이 경과해도 파티클량은 거의 변화하지 않는다. 이것은 본 실시형태의 필터에서는 내측 부분에도 상기 전열부에 의해서 열이 전달되는 것에 의해 내측 부분의 온도저하가 적고, 잔류 미스트가 필터에 도달해도 효율적으로 기화되기 때문에, 또, 차폐판(154)의 차폐 효과가 얻어지기 때문에, 필터의 국부적인 막힘이 잘 발생하지 않기 때문이라고 생각된다. 또한, 본 실시형태에서는 라인 필터(150F)를 사용하지 않은 경우와 사용한 경우에 파티클수에 거의 차가 없기 때문에, 본질적으로는 기화기(120) 의 가스 도출부(150X)에 마련한 필터 구조에만 따라서 파티클의 억제가 이루어져 있는 것을 알 수 있다.
제 2 실시예
[원료 가스의 수송 경로]
본 실시형태에 있어서, 원료 기화부(120)는 성막부(130)의 위쪽에 배치되고, 원료 기화부(120)로부터 도출되는 원료 가스 수송 라인(150S) 및, 원료 가스 수송 라인(150T)으로 구성되는 수송 경로 부분은 극력 굴곡부를 적게 하고, 또한 각 굴곡부의 굴절각도를 작게 하도록 구성되어 있다. 수송 경로의 굴곡부는 라인의 압력손실을 생기게 하며, 굴곡각도가 커질수록 압력손실이 커지고, 이들에 의해서 원료 가스에 압력변동이 생겨 배관내에서 고화될 가능성이 높아지므로, 수송 경로내에서 생기는 파티클량을 저감하기 위해서는 상기한 바와 같이 굴곡부를 극력 적게 하고 또한 그 굴곡각도를 작게 하는 것이 효과적이다.
상기한 바와 같이, 원료 가스 수송 라인(150S)과 (150T)의 사이에는 라인 필터(150F)를 마련하지 않아도 좋지만, 이 라인 필터(150F)를 마련하는 경우에 있어서는 그 내부에 배치되는 필터는 상기의 필터(153 또는 153A∼153F)와 마찬가지로 환상의 지지부재나 시일부재 등을 이용해서 부착하는 것이 바람직하다.
도 11은 본 실시형태의 성막부(130)를 나타내는 일부 종단면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 성막부(130)의 외부에는 상기의 가스 도입 밸브(150V)나 성막부(130)에 고정된 밸브 베이스 블록(150P)으로 구성되는 가스 도입 블록(150Y)이 마련되어 있다. 여기서, 가스 도입 밸브(150V)는 2련의 다이어프램 밸브 등으로 구성되어, 원료 가스 수송 라인(150T)에 의해 공급되는 원료 가스를, 원료 가스 수송 라인(150U)과 바이패스라인(140Y) 중 어느 하나로 전환해서 송출할 수 있도록 구성된 것이다.
또한, 상기의 가스 도입 블록(150Y)의 내부에 있어서 상기 퍼지라인(110P)이 원료 가스 수송 라인(150U)에 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 퍼지라인(110P)(도 11에는 도시하지 않음. 도 1을 참조)은 원료 가스 수송 라인(150U)에 있어서의 가스 도입 밸브(150V)의 근방위치(가스 도입 블록(150Y))에 접속되어 있다. 구체적으로는 도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 도입 밸브(150V)의 유로 전환부보다 약간 하류측(원료 가스 수송 라인(150U)의 베이스부, 도시예에서는 밸브 베이스 블록(150P)내에 있는 부분)에 퍼지라인(110P)이 합류하고 있다. 이 구성에 의해서, 본 실시형태에서는 원료 가스의 수송 경로에 있어서의 퍼지라인(110P)의 합류 위치와 가스 도입 밸브(150V)와의 사이의 배관용적(밸브 베이스 블록(150P)내의 배관용적의 일부)을 종래보다도 대폭 저감하고 있다. 예를 들면, 종래 구조의 성막 장치에서는 상기 배관용적은 42.1㏄(㎖)이었던 것이, 본 실시형태에서는 2.4㏄로 되었다. 이것에 의해서, 성막부(130)에의 원료 가스의 공급 상태로부터 정지 상태로의 전환 조작시에 원료 가스가 체류하는 공간을 극소로 할 수 있다. 그리고, 이 체류공간이 극소로 되는 것에 의해, 해당 체류공간내의 원료 가스를 퍼지 가스에 의해서 용이하게 희석 혹은 치환할 수 있으므로, 원료 가스의 체류에 기인하는 수송 경로내에서의 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 여기서, 퍼지라 인(110P)을 가스 도입 밸브(150V)의 내부에 직접 접속해도 좋다. 즉, 퍼지라인(110P)을 가스 도입 밸브(150V)의 유로 전환부에 합류시키고, 가스 도입 밸브(150V)에 의해, 4개의 유로인 원료 가스 수송 라인(150T), 원료 가스 수송 라인(150U), 퍼지라인(110P) 및 바이패스라인(140T)이 적절한 접속형태로 되도록 전환 가능하게 구성해도 좋다. 이 경우에는 상기 원료 가스의 체류공간은 거의 완전히 없어지므로, 배관내에 있어서의 파티클의 발생을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 원료 기화부(120)를 성막부(130)의 위쪽에 배치하고 있지만, 원료 기화부(120)를 가스 도입 밸브(150V)의 근방에 배치해도 좋다. 이 경우에는 원료 가스의 수송 경로가 짧아지므로, 수송 경로 도중에 있어서의 파티클의 발생량을 더욱 저감시킬 수 있다.
상기의 원료 가스 수송 라인(150U)은 상기 가스 도입 블록(150Y)(더욱 구체적으로는 밸브 베이스 블록(150P))으로부터 위쪽 혹은 비스듬히 위쪽을 향하는 상승 라인 부분(150ux)을 구비하고, 이 상승 라인 부분(150ux)의 앞에, 성막부(130)의 가스 도입부(132)를 향해서 수직 아래쪽으로 신장하는 하강 라인 부분(150uy)이 마련되어 있다.
상기와 같이 상승 라인 부분(150ux)이 마련되어 있음으로써 본 실시형태에서는 가스 도입 밸브(150V)로부터 성막부(130)로 수송되는 원료 가스중에 파티클이 포함되어 있어도, 해당 파티클이 상승 라인 부분(150ux)에 있어서 하류측으로 잘 진행되지 않기 때문에, 성막부(130)에 도입되는 파티클량을 저감할 수 있다. 특 히, 파티클 중 무거운 것(큰 것)에 대해 높은 효과가 얻어진다. 실제로, 성막부(130)내에서 확인되는 파티클 중, 원료 가스의 수송 경로에서 발생해서 성막부(130)에 도입되는 파티클의 대부분은 작은 복수의 파티클이 응집한 덩어리형상의 것인 것을 알 수 있다. 이러한 덩어리형상의 파티클은 중량이 크고, 입자직경도 크므로, 상승 라인 부분(150ux)에 있어서 하류측으로 잘 이동하지 않는다. 또한, 이러한 종류의 큰 파티클은 성막품질에의 영향이 크므로, 특히 큰 파티클을 제거할 수 있다는 점에서 상승 라인 부분(150ux)을 마련하는 구성은 매우 유효하다.
또, 상승 라인 부분(150ux)은 가스 도입 밸브(150V)의 하류측, 즉 성막부(130)의 근방에 마련되어 있으므로, 원료 가스의 수송 경로의 대부분이 그것보다도 상류측에 있기 때문에, 해당 대부분에 있어서 발생한 파티클의 진행을 억제할 수 있으므로, 성막부(130)에의 파티클 도입량의 저감 효과가 높아지는 것으로 생각된다.
또한, 상승 라인 부분(150ux)의 기단은 가스 도입 밸브(150V)의 근방이고, 또한 가스 도입 밸브(150V)에 접속된 바이패스라인(140Y)은 아래쪽을 향해서 신장되어 있으므로, 수송 경로를 따라서 운반되어 오는 파티클의 대부분은 에백(ebug) 작업시에 있어서, 원료 가스 라인(150T)으로부터 가스 도입 밸브(150V)를 거쳐서 바이패스라인(140Y)을 통해서 효율적으로 배출된다. 따라서, 에백 작업시에 있어서 수송 경로내에 파티클이 체류할 가능성이 적어지기 때문에, 수송 경로내에 체류한 파티클이 성막시에 있어서 성막부(130)를 향하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 바이패스라인(140Y)은 기화기내의 불안정한 기화 가스(파티클이나 미기화의 잔 류 미스트를 포함)를 배기하는 것으로서, 안정된 기화 가스를 챔버내에 공급할 목적으로 마련된 것이다.
본 실시형태에서는 가스 도입부(132)를 향해서 수직 아래쪽으로 신장하는 하강 라인 부분(150uy)의 높이 H를 충분히 확보하고 있다. 이것에 의해, 원료 가스의 압력이 가스 도입부(132)의 내부에 있어서 관성이나 진행 방향의 변화에 의해서 치우치는 것이 방지된다. 즉, 상기 높이 H가 작으면, 성막부(130)의 콤팩트화(소형화)에는 좋지만, 원료 가스가 측쪽(도시 우측)으로부터 공급되는 것에 의해서, 원료 가스의 관성이나 흐름 방향의 변화에 의한 압력변동에 의해, 가스 도입부(132)의 내부에 있어서 원료 가스의 압력분포가 치우치게(불균일하게) 되므로, 성막 처리의 균일성도 손상된다. 여기서, 상기의 치우침(불균일)은 비중이 무거운 가스를 이용하는 경우일수록 현저하게 된다. 또, 상기 사항은 원료 가스 수송 라인(150U) 및 원료 가스에 관한 것이지만, 반응 가스 공급 라인(119) 및 반응 가스에 대해서도 상기와 마찬가지이다.
본 실시형태에서는 상승 라인 부분(150ux)을 마련함으로써, 하강 라인 부분(150uy)의 높이 H를 크게 확보하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 성막부(130)에의 파티클 도입량의 저감과, 성막부(130)에의 원료 가스의 치우침을 억제하는 효과를 함께 얻을 수 있다. 또한, 이들 효과는 서로 밀접하게 관련되어 있다. 도 16은 상기 높이 H를 변화시켜서 가스 도입부(132)로부터 성막부(130)내에 도입되는 가스의 유속분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 가스 도입부(132)에 접속되는 도입관을 내경 11㎜의 직관을 90도 굴절시킨 것으로 하고, 도입관을 210℃로 가열한 상태로 하며, 또 미리 균일하게 혼합한 불활성 가스 및 유기용매를, 도입관의 유입측의 유량 Lin이 불활성 가스인 아르곤 가스가 300sccm, 유기용매인 초산부틸이 1.2㎖/min으로 일정하게 되도록 공급하고, 또 도입관의 유출측의 압력 Pout이 약 319.2Pa(2.4torr)로 일정하게 되도록 설정해서 시뮬레이션을 실행했다. 도면 중 H1은 상기 높이 H가 46㎜인 경우의 분포, 도면 중 H2는 92㎜의 경우의 분포, 도면 중 H3은 138㎜의 경우의 분포를 각각 나타낸다. 이 도 16에 나타내는 바와 같이, 하강 라인 부분(150uy)의 높이 H가 작을 때에는 가스의 유속분포의 치우침에 의해, 기판상의 성막의 분포도 또 마찬가지로 치우친 것으로 되는 것을 알 수 있었다. 따라서, 상기 높이 H를 크게 함으로써 기판상의 성막의 면내균일화도 가능해진다. 이 경우, 가스밀도 등에 의해 상기 치우침(균일성)에 관한 효과도 변화하므로, 가스의 종류나 온도 등에 따라서 상기 높이 H는 적절하게 설정된다. 상기 높이 H의 범위로서는 바람직하게는 60mm이상, 더욱 바람직하게는 80mm이상이며, 또한, 장치사이즈를 고려하면 1000mm이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 원료 가스 수송 라인(150U)은 전체로서 아치형상으로 구성되며, 상승 라인 부분(150ux)의 수직 위쪽으로 신장하는 부분과 비스듬히 위쪽으로 신장하는 부분의 접속 부분, 및 상승 라인 부분(150ux)과 하강 라인 부분(150uy)의 접속 부분이 완만한(곡률반경이 큰) 만곡형상으로 되어 있다. 이것에 의해서, 원료 가스 수송 라인(150U)의 도중에 압력변동을 방지할 수 있다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 성막부(130)의 근방에 있어서, 반응 가 스 공급 라인(119)은 상기 원료 가스 수송 라인(150U)을 따라서 배관되며, 상기 가스 도입부(132)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 원료 가스 수송 라인(150U)과 마찬가지의 하강 라인 부분을 반응 가스 라인(119)에도 마련할 수 있기 때문에, 가스 도입부(132)내의 반응 가스의 치우침을 방지할 수 있다. 또한, 반응 가스 공급 라인(119)과 원료 가스 수송 라인(150U)을 성막부(130)의 근방에서 공통의 히터 블록(맨틀히터 등)(150H)으로 가열하는 것이 가능하게 되므로, 라인의 가열 구조를 간이하게 구성할 수 있다. 이상의 구성에 의해, 원료 가스가 균일하게 가스 도입부(132)에 공급되고, 처리용기내에 균일하게 도입된다.
제 3 실시형태
[성막부의 구조]
다음에, 도 11 내지 도 13을 참조해서, 본 실시형태의 성막부(130)의 내부 구조에 대해서 설명한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 성막부(130)는 상기한 바와 같이 성막용기(131)의 일부 격벽(도시 상부)에 가스 도입부(132)가 마련되고, 이 가스 도입부(132)로부터 성막용기(131)의 내부의 상기 서셉터(133)를 향해서 원료 가스 및 반응 가스가 도입되도록 되어 있다. 가스 도입부(132)에는 상기 원료 가스를 내부에 도입하기 위한 다수의 원료 가스 도입구(132a)와, 상기 반응 가스를 내부에 도입하기 위한 다수의 반응 가스 도입구(132b)가 마련된 소위 포스트믹스형의 샤워헤드 구조를 갖는다. 또한, 이 가스 도입부(132)는 복수의 플레이트가 적층된 적층 플레이트 구조를 갖고 있다. 도시예에서는 가스 도입부(132)는 상부 플 레이트(132A), 중간 플레이트(132B) 및 하부 플레이트(132C)의 3층 구조를 갖는다. 중간 플레이트(132B)의 표면 및 이면에는 원료 가스의 확산공간을 제공하는 오목부(132c) 및 반응 가스의 확산공간을 제공하는 오목부(132d)가 각각 형성되어 있다. 도시된 실시형태에 있어서, 오목부(132c)는 단일의 큰 원반형상의 오목부로 이루어지고, 해당 오목부의 바닥으로부터 다수의 원주형상의 볼록부(132f)가 돌출되어 있다. 각 볼록부(132f)는 상부 플레이트(132A)의 하면에 밀접하고 있으며, 이것에 의해 중간 플레이트(132B)와 상부 플레이트(132A)의 사이가 양호한 열전도가 확보되어 있다. 마찬가지로, 오목부(132d)는 단일의 큰 원반형상의 오목부로 이루어지고, 해당 오목부의 바닥으로부터 다수의 원주형상의 볼록부(132g)가 돌출되어 있다. 각 볼록부(132g)는 하부 플레이트(132C)의 상면에 밀접하고 있으며, 이것에 의해 중간 플레이트(132B)와 하부 플레이트(132C)의 사이의 양호한 열전도가 확보되어 있다. 이와 같이 플레이트(132A, 132B 및 132C)간의 양호한 열전도를 확보하는 것에 의해, 하부 플레이트(132C) 표면(샤워헤드 표면)의 온도를 양호하게 제어하는 것이 가능하게 되어, 균일한 성막이 가능하게 된다. 오목부(132c)는 원료 가스 수송 라인(150U)에 접속됨과 동시에 상부 플레이트(132A)를 관통해서 연장하는 통로에 접속되어 있다. 오목부(132d)는 반응 가스 공급 라인(119)에 접속됨과 동시에 상부 플레이트(132A) 및 중간 플레이트(132B)를 관통해서 연장하는 통로에 접속되어 있다. 오목부(132c)의 바닥에는 중간 플레이트(132B) 및 하부 플레이트(132C)를 연속적으로 관통해서 연장하고, 하부 플레이트(132C)의 하면에 개구된 원료 가스 도입구(132a)에 연결되는 다수의 작은 통로(132a′)가 접속되어 있다. 오목부(132d)에는 하부 중간 플레이트(132C)를 관통해서 연장되고, 하부 플레이트(132C)의 하면에 개구된 반응 가스 도입구(132b)에 연결되는 다수의 작은 통로(132b′)가 접속되어 있다. 또한, 상기의 오목부 및 볼록부는 상부 플레이트(132A) 및/또는 하부 플레이트(132C)의 중간 플레이트(132B)와 접하는 측에 형성해도 좋다.
가스 도입부(132)의 상면에는 복수의 휜이나 플레이트 구조 등으로 구성되는 방열부(132e)가 마련되어 있다. 이 방열부(132e)는 성막용기(131)의 내부의 열이 가스 도입부(132)를 거쳐서 외부로 방열될 때의 방열효율을 높이기 위한 것이다. 이 방열부(132e)를 마련함으로써, 가스 도입부(132)내의 열의 흐름이 균등하게 분산되고, 또 방열효율이 향상하므로, 원료 가스 도입구(132a) 및 반응 가스 도입구(132b)가 마련되는 가스 도입부(132)의 처리공간측 부분(하부 플레이트(132C))의 온도의 제어성 및 균일성이 향상하며, 성막 영역의 온도의 안정화를 도모할 수 있다. 그리고, 이 온도의 안정화에 의해서, 가스반응의 안정화나 퇴적물의 박리 저감 등을 도모할 수 있으므로, 성막부(130)내의 파티클이 저감되어, 양질의 퇴적물을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또, 온도센서(132t)는 열전쌍 등으로 구성되며, 가스 도입부(132)의 처리공간측 부분(하부 플레이트(132C))의 온도를 검출하도록 되어 있다. 그리고, 이 온도센서(132t)의 검출온도에 의해, 가스 도입부(132)의 내부나 외면상 등에 마련된 도시하지 않은 히터 등의 가열 수단이나 냉각팬 등의 냉각 수단을 제어하고, 가스 도입부(132)의 온도 제어를 실행하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 가스 도입 부(132)의 처리공간측 부분(하부 플레이트(132C)의 표면부)의 온도를 더욱 안정화시킬 수 있다.
또한, 성막용기(131)의 내부는 도 1에도 나타내는 배기라인(140A)에 접속되며, 소정의 압력으로 감압되도록 되어 있다. 또한, 성막용기(131)의 하부에는 석영 등의 투광성소재로 구성된 창(131p)이 마련되고, 이 창(131p)을 통해서 그의 아래쪽에 배치된 램프가열장치(139)가 수직축 주위로 회전하면서 서셉터(133)에 가열용의 빛을 조사하도록 되어 있다. 이 램프가열장치(139)는 중심측 가열부(139A)의 열선강도(가열강도)와 주변측 가열부(139B)의 열선강도(가열강도)를 독립적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이것에 의해서, 후술하는 바와 같이, 서셉터(133)의 반경 방향의 온도 프로파일을 적절히 제어할 수 있도록 되어 있다. 창(131p)의 위쪽에는 환상의 리플렉터(131q)가 마련되어 있다. 리플렉터(131q)는 창(131p)을 투과한 램프광을 서셉터(133)에 집광하여, 서셉터(133)의 효율적이고 또한 균일한 가열에 기여한다. 성막용기(131)의 바닥부에는 창(131p)과 서셉터(133)에 의해 구획된 공간(131s)에 Ar 혹은 N2 등의 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지가스라인(131t)이 접속되어 있다. 성막용기(131)의 바닥부의 창(131p)의 바로 위에, 원주 방향으로 등간격으로 배치된 복수의 퍼지 가스 도입구(131u)가 개구되어 있다. 퍼지 가스 라인(131t)과 복수의 퍼지 가스 도입구(131u)는 성막용기(131)의 격벽 내부에 형성된 도시하지 않은 통로를 거쳐서 연통되어 있다. 퍼지 가스를 공간(131s)에 공급하는 것에 의해, 창(131p)의 표면에 램프가열장치(139)로부터의 열선을 차단하 는 바람직하지 않은 퇴적물이 생기는 것이 방지된다. 또, 상기의 램프가열장치(139) 대신에, 저항가열장치를 이용해도 좋다.
도 12는 서셉터(133) 및 그 근방을 나타내는 평면도이다. 서셉터(133)의 표면상에는 기판 W가 배치된다. 서셉터(133)의 표면에는 기판 W의 위치 결정을 실행하기 위한 위치 결정 돌기(133p)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 복수의 위치 결정 돌기(133p)가 기판 W를 배치하기 위한 성막 영역(133A)의 주위를 둘러싸도록 이산적으로(분산되어) 배치되어 있다. 위치 결정 돌기(133p)는 도 12중의 확대사시도로 나타내는 바와 같이, 기판 W측의 내측면이 볼록곡면형상(평면에서 보아 원호형상)으로 구성되어 있다. 여기서, 위치 결정 돌기(133P) 전체가 평면에서 보아 원형 혹은 환상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 기판 W 측의 내측면이 각형상으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 위치 결정 돌기(133p)로서는 기판 W를 둘러싸도록 환상으로 연속해서 형성된 것이 아니면 좋고, 예를 들면, 환상의 위치 결정 프레임의 복수 개소에 슬릿을 마련한 구조 등, 결과로서 기판 W의 탑재 영역의 주위에 있어서 불연속으로, 혹은 균등하게 분산된 상태로 형성되어 있으면 좋다.
서셉터(133)는 도 17에 나타내는 지지 프레임(136S 및 136T)을 포함하는 지지체(136)에 의해서 외주부가 지지되어 있다. 도시예의 경우, 서셉터(133)는 SiC로 구성되고, 지지 프레임(136S)은 환상의 석영으로 구성되며, 지지 프레임(136T)은 환상의 알루미늄으로 구성되어 있다. 배기구(136a)는 서셉터(133)의 아래쪽 공간을 배기하는 개구이다. 또한, 서셉터(133)와 지지 프레임(136S)의 접속 부분상에는 보호링(135)이 탑재된 상태에 있다. 또, 도 12에 나타내는 점선의 빗금은 보 호링(135)의 범위를 나타낼 뿐의 목적으로 실시한 것으로서, 단면 표시는 아니다. 이 보호링(135)은 SiC로 구성되어 있다. 서셉터(133)나 보호링(135)은 SiC에 한정되지 않으며, A12O3나 AlN 등의 다른 세라믹스 재료로 구성되어 있어도 상관없다. 보호링(135)은 서셉터(133)와 지지 프레임(133S)의 간극을 덮는 것에 의해, 프로세스 가스의 서셉터 이면측으로의 유입을 방지하기 위해 배치된다.
또, 상기 실시형태에서는 보호링(135)이 서셉터(133)와 별체로 구성되어 있지만, 서셉터(133)의 외주부에 지지 프레임(136S)상으로 내뻗는 내뻗음부를 일체로 마련하고, 이 내뻗음부에 의해서 지지 프레임(136S)과의 간극을 덮도록 구성해도 좋다. 이 경우에는 내뻗음부가 일체로 구성되어 있기 때문에, 보호링(135)을 마련할 필요가 없어지며, 기판 W의 외주측의 온도 구배를 더욱 저감할 수 있다.
종래 구조에서는 도 18에 나타내는 바와 같이, 서셉터(133′)에는 기판 W의 성막 영역을 둘러싸도록 평면 링형상으로 구성된 위치 결정 프레임(133p′)을 마련하고 있었다. 이 때문에, 도 19에 나타내는 바와 같이, 프로세스 가스가 중앙의 기판 W상으로부터 외주측으로 흐를 때에, 기판 W와 위치 결정 프레임(133p′)의 사이에 약간의 간극이 있으면, 프로세스 가스의 체류가 일어나, 퇴적물이 부착되기 쉬워짐과 동시에, 위치 결정 프레임(133p′)의 안가장자리 단차에 의해서 가스류가 위쪽으로 향해지고, 난류가 생기기 때문에, 이 가스류와 함께 상기의 간극에 형성된 퇴적물이나 위치 결정 프레임(133p′)상의 퇴적물(특히 박리편 등)이 감아 올려져 기판 W상에 파티클로서 퇴적하는 것에 의해, 성막품질을 악화시킨다고 하는 문 제점이 있었다.
본 실시형태에서는 상기와 같이 복수의 위치 결정 돌기(133p)가 이산적으로 배치되어 있는 것에 의해, 링형상의 위치 결정 프레임을 구비한 종래 구조에 비해, 기판 W상에 도입된 가스가 기판 W의 주위를 향해서 흐르기 쉬워지므로, 가스의 체류가 방지되고, 기판 W의 주위의 퇴적물이 적어지기 때문에 잘 벗겨지지 않고, 또 기판 W와 퇴적물이 서로 스치는 것 등에 기인하는 파티클의 발생량이 저감된다. 또한, 위치 결정 돌기(133p)의 내측면이 볼록곡면형상으로 구성되어 있는 것에 의해, 가스류의 흐름이 원활하게 되므로, 기판 W의 주위의 퇴적물의 밀착성이 향상하여, 퇴적물의 박리물이나 퇴적물이 더욱 적어진다고 하는 효과가 있다.
서셉터(133)의 표면은 기판 W를 탑재하는 상기의 성막 영역(133A)과, 이 성막 영역(133A)의 주위에 마련된 외주 영역(133B)을 구비하고 있다. 그리고, 상기의 위치 결정 돌기(133p)는 이 성막 영역(133A)과 외주 영역(133B)의 사이에 형성되어 있다. 본 실시형태의 서셉터(133)에서는 성막 영역(133A)과 외주 영역(133B)이 동일 소재로 일체로 구성되어 있다. 또한, 이 서셉터(133)의 표면상에는 기판 W가 탑재되어야 할 성막 영역(133A)상 뿐만 아니라, 그 주위의 외주 영역(133B)의 내주측 부분상에도 다른 부재가 배치되어 있지 않다. 또한, 서셉터(133)의 성막 영역(133A)의 표면과 외주 영역(133B)의 표면이 동일면(동일 높이)으로 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 외주 영역(133B)의 표면과 성막 영역(133A)상에 탑재된 기판 W의 표면이 동일면으로 되도록 구성되어 있어도 좋다.
도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 기판 W가 탑재되는 성막 영역(133A ′)의 바로 외측(즉 위치 결정 프레임(133p′)의 외측)에 SiC 등으로 구성되는 보호링(135′)이 배치된 경우와는 달리, 본 실시형태에서는 보호링(135)은 외주 영역(133B)의 내주측 부분에는 배치되지 않고, 서셉터(133)의 최외주의 바깥가장자리 부분상에만 배치되어 있다. 따라서, 성막 영역(133A)으로부터 외주 영역(133B)에 걸치는 범위상에는 다른 부재가 존재하지 않아, 서셉터(133)의 표면은 노출되고 그 표면은 상기 범위에 있어서 동일 높이를 갖는 평면으로 되어 있다. 또한, 서셉터(133)의 상기 바깥가장자리 부분의 표면은 보호링(135)의 두께분만큼 낮아져 있고, 그 결과, 해당 바깥가장자리 부분상에 배치된 보호링(135)의 표면과 그 내측의 서셉터(133)의 표면이 대략 동일높이로 되도록(즉, 단차가 거의 형성되지 않도록) 구성되어 있다.
또한, 서셉터(133′)에서는 기판 W의 온도의 균일성을 높이기 위해 열전도성이 높은 소재로 형성되어 있지만, 도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 프레임(133p′)에 인접해서 보호링(135′)이 배치되어 있는 것에 의해, 기판 W의 바깥가장자리가 위치 결정 프레임(133p′)을 사이에 두고 보호링(135′)에 근접해 있기 때문에, 보호링(135′)에 의해 기판 W의 바깥가장자리의 온도가 저하되기 쉽다. 이것은 서셉터(133′)가 도 11에 나타내는 램프가열장치(139)에 의해 아래쪽부터 가열될 때, 서셉터(133′)와 보호링(135′)은 단지 접촉되어 있거나, 혹은 극히 미세한 간극을 거쳐서 인접하고 있을 뿐이므로, 서셉터(133′)와의 사이의 열전도성이 나쁘고, 그 결과, 보호링(135′)의 온도가 서셉터(133′)보다도 낮아지고, 이것이 기판 W에 온도 구배를 초래하여, 기판 W의 온도균일성을 저하시키기 때 문이다. 예를 들면, 직경 200㎜의 기판 W용의 서셉터(133′)를 650℃ 정도로 설정한 소정의 성막 조건하에서 각 부의 온도를 계산하면, 보호링(135′)은 585∼630℃, 평균 595℃ 정도로 되어, 서셉터(133′)와 보호링(135′)의 온도차는 50℃를 넘는 것이 확인되고 있다. 또, 도 18에 나타내는 점선의 빗금은 보호링(135′)의 범위를 나타낼 뿐의 목적으로 실시한 것으로서, 단면 표시가 아니다.
도 17에 나타내는 본 실시형태에서는 서셉터(133)에 있어서 위치 결정 돌기(133p)의 외측에 보호링(135)으로 덮여져 있지 않은 영역이 넓어지고, 보호링(135)은 서셉터(133)의 바깥가장자리부만을 덮고 있다. 예를 들면, 도시예의 경우, 위치 결정 돌기(133p)는 중심에서 100㎜ 떨어진 위치에 형성되고, 보호링(135)의 안가장자리는 중심에서 150㎜ 떨어진 위치에 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는 성막 영역(133A)에서 외주 영역(133B)까지가 동일한 소재로 일체로 구성되어 있음과 동시에, 외주 영역(133B)의 내주 부분을 보호링으로 덮고 있지 않으므로, 서셉터(133)의 온도가 균일하게 된다. 특히, 외주 영역(133B)의 내주 부분의 온도 저하가 억제되기 때문에, 기판 W의 주위의 퇴적물의 밀착성이 향상하여, 온도 구배에 의한 퇴적물의 박리가 억제된다. 따라서, 퇴적물의 박리 등에 기인하는 파티클의 발생량을 더욱 저감시킬 수 있다. 도 18 및 도 19에 나타내는 종래 구조로 성막한 경우에는 위치 결정 프레임(133p′)상이나 외주 영역(133B′)에 있어서 퇴적물이 박리하고, 특히 위치 결정 프레임(133p′)의 표면에서는 퇴적물의 박리가 현저하였다. 이에 대해, 본 실시형태의 구조로 성막을 실행한 결과, 위치 결정 돌기(133p)상도 포함시켜 외주 영역(133B)에서는 균일 하게 퇴적물이 부착되어, 퇴적물의 박리는 전혀 관찰되지 않았다.
또한, 본 실시형태에서는 상기와 같이 외주 영역(133B)의 온도의 균일성이 향상된 것에 의해, 기판 W의 온도분포도 균일화되고, 기판상의 성막의 면내균일성, 박막조성의 균일성이 향상된다. 또한, 서셉터(133)의 표면과 그 바깥가장자리 부분상에 배치되는 보호링(135)의 표면이 대략 동일한 높이로 되도록 구성되어 있는 것에 의해, 보호링(135)의 안가장자리에 의해 단차가 형성되는 일도 없으며, 따라서 가스의 흐름을 방해하는 일도 없어지기 때문에, 성막의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
보호링(135)의 안가장자리 위치는 상기의 효과를 얻기 위해, 위치 결정 돌기(133p)의 반경위치(혹은 중심으로부터 기판 W의 반경분만큼 떨어진 위치)보다도, 또한 성막 영역(133A)의 반경의 30%이상 외측으로 이간된 위치에 설정되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기 반경의 45%이상 외측으로 이간된 위치에 설정되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에서는 서셉터(133)의 성막 영역(133A)과 외주 영역(133B)의 온도를 균일화하기 위해, 램프가열장치(139)의 중심측 가열부(139A)의 조사 에너지와 주변측 가열부(139B)의 조사에너지를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이것에 의해서, 서셉터(133)의 온도분포를 더욱 고정밀도로 균일화하는 것이 가능하다. 또한, 온도분포의 균일화를 도모하기 위해서, 도 20에 나타내는 바와 같이, 서셉터(133″)의 외주 영역(133B″)의 두께 d2를, 기판 W를 탑재하는 성막 영역(133A″)의 두께 d1보다도 얇게 형성해도 좋다. 이것에 의해서, 서셉 터(133″)의 외주 영역(133B″)의 표면온도가 상승하기 쉽게 되기 때문에, 외주 영역(133B″)의 바깥가장자리로부터 외측(지지체(136)측)으로 도망가는 열에 의한 기판 W의 반경 방향의 온도 구배가 저감된다. 또, 도 20에 나타내는 구조에 있어서는 도 17과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그들의 설명은 생략한다.
또, 도 12에 나타내는 리프터핀(133q)은 기판 W의 반입시 및 반출시에 있어서 기판 W를 서셉터(133)의 표면으로부터 위쪽으로 들어 올린 상태로 지지하기 위한 것이다. 여기서, 도 1, 도 11 및 도 13에 있어서는 상기의 리프터핀(133q) 및 이것을 서셉터(133)에 대해 출몰시키기 위한 승강 구동 장치에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
도 13은 도 11과는 다른 방향의 단면형상을 나타내는 종단면도이다. 도 11 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 성막용기(131)의 내벽측에는 상기 서셉터(133)를 둘러싸도록 통형상의 실드부재(137)가 착탈 가능하게 배치되어 있다. 실드부재(137)는 예를 들면 알루미늄, 티탄, 니켈 등과 같은 열전도성이 양호한 금속소재로 구성되고, 특히, 알루미늄의 표면에 알루마이트 처리를 실시한 것이 바람직하다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 성막용기(131)의 측부에는 기판 W를 반입 및 반출하기 위한 반송구(131A)가 형성되고, 이 반송구(131A)는 반송통로(131X)에 연통되며, 게이트밸브(131Y)의 개폐 동작에 의해서 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 반송구(131A)에 대응하는 위치의 상기 실드부재(137)의 측벽에는 개구부(137a)가 형성되고, 이 개구부(137a)는 가동의(상하 방향으로 이동 가능하게 구성된) 실드 게이트판(138)에 의해서 개폐 가능하게 구성되어 있다. 이 실드 게이트판(138)은 상기 게이트밸브(131Y)와 동기해서 개폐하도록 구성되고, 실드 게이트판(138) 및 게이트밸브(131Y)가 열리는 것에 의해서 기판 W를 넣고 빼낼 수 있도록 되어 있다. 실드 게이트판(138)은 상기 실드부재(137)와 동일한 소재, 즉, 열전도성이 양호한 금속소재로 구성되는 것이 바람직하다. 이 실드부재(137)는 착탈 가능하게 구성되어 있으므로, 가동율 및 메인터넌스성이 향상한다.
또한, 실드부재(137)의 내면에는 지지체(136)측을 향해서 내뻗은 배플부(137b)가 돌출해서 마련되어 있다. 이 배플부(137b)는 성막 영역의 주위에 있어서 환상으로 배치된 정류판이며, 배플부(137b)상에는 성막용기(131)내를 균일하게 배기하기 위한 정류 구멍이 마련되며, 이 정류 구멍은 슬릿형상 또는 둥근형상으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 성막용기(131)의 내부의 가스가 정류되고, 배기라인을 향해서 균등하게 배기되도록 되어 있다. 또한, 반출구(131A)측에 배치된 배플부(136b)는 배플부(137b)와는 별체로 형성되어 있다. 단, 배플부(136b)와 (137b)가 일체로 구성되어 있어도 좋다.
또한, 성막용기(131)의 내면과 상기 실드부재(137)의 사이에는 도입구(131d)로부터 Ar 그 밖의 불활성 가스 등의 퍼지 가스가 도입되고, 성막용기(131)의 내면에 퇴적물이 부착되지 않도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 성막 장치의 가동율 및 메인터넌스성이 향상된다. 또한, 반송통로(131X)내로부터 내부를 향해서 불활성 가스 등의 퍼지 가스를 도입하기 위한 도입구(131Z)도 마련되어 있다.
본 실시형태에서는 실드부재(137)를 금속으로 구성한 것에 의해, 실드부재(137)의 열전도성이 양호하게 되기 때문에, 실드부재(137)에 부착된 퇴적물이 잘 박리하지 않게 되기 때문에, 성막용기(131)내에 있어서 발생하는 파티클량을 저감하는 것이 가능하게 된다.
제 4 실시형태
[가스 도입 밸브의 구조]
도 21 내지 도 23에는 본 실시형태의 상기 가스 도입 밸브(150V)의 구체적인 구조를 나타낸다. 이 가스 도입 밸브(150V)는 가스 도입구(180)와, 가스 도출구(187)와, 가스 배기구(189)를 갖는다. 가스 도입구(180)는 상기 원료 가스 수송 라인(150T)에 접속되고, 가스 도출구(187)는 상기 성막부(130)(구체적으로는 원료 가스 수송 라인(150U))에 접속되며, 가스 배기구(189)는 상기 바이패스라인(140Y)에 접속되어 있다. 내부에는 가스 도입구(180)에 접속된 도입로(181)가 마련되고, 이 도입로(181)는 다이어프램 밸브(160)의 동작에 의해, 상기 가스 도출구(187)를 구비한 도출로(186)에 연통된 상태와, 이 도출로(186)와는 차단된 상태 중의 어느 하나의 상태를 취하도록 구성되어 있다.
구체적으로는 도입로(181)는 다이어프램 밸브(160)의 로드(161)(도시 위쪽의 액츄에이터에 의해서 상하로 동작한다)에 의해서 구동되는 밸브체(다이어프램)(162)가 임하는 밸브내 공간(환상의 홈)(163)(도 22 및 도 23 참조)에 개구부(182)로 개구되고, 또한, 해당 밸브내 공간(163)에 대해서 상기 도출로(186)가 개구부(184)로 개구되어 있다. 또, 도 22에 나타내는 바와 같이, 도입로(181)와 개구부(182)의 사이의 도시 상하 방향으로 연장하는 접속로(181s)는 개구부(182)의 개구면적과 동일한 유통단면적을 갖도록 구성되며, 구체적으로는 개구부(182)와 동일한 개구형상 및 개구치수를 갖도록 구성되어 있다. 단, 개구부(182)의 개구면적이 도입로(181)의 유통단면적보다 큰 경우에는 접속로(181s)에 있어서의 도입로(181)측의 부분을 도입로(181)의 유통단면적과 동일한 유통단면적으로 되도록 구성하고, 개구부(182)의 근방에서 개구부(182)의 개구면적에 정합하는 형태로 유통단면적이 서서히 증대하도록 구성해도 좋다. 밸브내 공간(163)에는 상기 개구부(184)를 둘러싸는 환상의 리브(164)가 돌출되고, 이 리브(164)에 대해 로드(161)가 구동하는 밸브체(162)가 당접함으로써, 개구부(184)가 폐쇄되도록 구성되어 있다.
또한, 상기 도입로(181)는 다이어프램 밸브(170)의 동작에 의해, 가스 배기구(189)를 구비한 배기로(188)에 연통된 상태와, 배기로(188)와는 차단된 상태 중의 어느 하나의 상태를 취하도록 구성되어 있다. 구체적으로는 도입로(181)는 다이어프램 밸브(170)의 로드(171)에 의해서 구동되는 밸브체(다이어프램)(172)가 임하는 밸브내 공간(173)에 개구부(183)로 개구되고, 또한, 해당 밸브내 공간(173)에 대해 상기 배기로(188)가 개구부(185)로 개구되어 있다. 또, 도입로(181)와 개구부(183)의 사이의 접속로는 도시되어 있지 않지만, 상술한 도입로(181)와 개구부(182)의 사이의 접속로(181s)와 마찬가지로 구성되어 있다. 밸브내 공간(173)에는 상기 개구부(185)를 둘러싸는 환상의 리브(174)가 돌출되고, 이 리브(174)에 대해 로드(171)가 구동하는 밸브체(172)가 당접함으로써, 개구부(185)가 폐쇄되도록 구성되어 있다.
상기 구조에 의해, 다이어프램 밸브(160)가 열리고, 다이어프램 밸브(170)가 닫혀져 있는 경우에는 가스 도입구(180)로부터 도입된 가스는 도입로(181)로부터 도출로(186)로 흐르고, 가스 도출구(187)로부터 성막부(130)를 향해 도출된다. 또한, 다이어프램 밸브(160)가 닫히고, 다이어프램 밸브(170)가 열려 있는 경우에는 가스 도입구(180)로부터 도입된 가스는 도입로(181)로부터 배기로(188)로 흐르고, 가스 배기구(189)로부터 배출된다.
본 실시형태의 가스 도입 밸브(150V)에 있어서는 다이어프램 밸브(160)의 밸브내 공간(163)에 개구된 개구부(182) 및 다이어프램 밸브(170)의 밸브내 공간(173)에 개구된 개구부(183)가 각각 연장형상(도시 긴 구멍형상)으로 구성되고, 이것에 의해서, 가스의 유통단면적이 개구부(182 및 183)에 있어서 작아지지 않도록 구성되어 있다. 이 경우, 개구부(182)((183))의 개구면적을 개구부(184)((185))의 개구면적과 동일 또는 그 이상으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 밸브내 공간(163, 173)의 중심에 원형의 개구형상을 갖는 상기 개구부(184, 185)가 개구됨과 동시에, 밸브내 공간(163, 173)의 주변에 마련되는 상기 개구부(182, 183)의 개구형상은 개구부(184, 185)를 중심으로 하는 주회 방향으로 연장된 형상으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 도입로(181)로부터 다이어프램 밸브(160, 170)의 각각의 밸브내 공간을 경유해서 도출로(186) 혹은 배기로(188)에 가스가 흐를 때에, 개구부(182, 183)에 있어서 가스압력이 변동하여 원료가 액화되거나 고화되는 것을 방지할 수 있으며, 이것에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
예를 들면, 도 26에 나타내는 종래 구조의 가스 도입 밸브(150V′)(여기서, 도 23과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다)에서는 밸브내 공간주변의 개구부(182x 및 183x)의 개구형상이 원형임과 동시에, 밸브 구조상의 제약으로부터 그 개구반경을 어느 정도로 머무르게 할 필요가 있기 때문에, 도입로(181) 및 도출로(186) 또는 배기로(188)의 유통단면적보다도 개구부(182x 및 183x)의 개구면적이 작아지고, 유로중에 오리피스(수축)를 형성한 경우와 마찬가지로, 개구부(182x 및 183x)를 가스가 통과할 때에 압력변동이 생긴다. 그런데, 상기의 원료 가스(고체 혹은 액체의 유기 금속 재료를 기화시켜 이루어지는 것)는 압력변동이나 이것에 수반하는 온도변동에 의해서 액화나 고화를 일으키기 쉽기 때문에, 가스 도입구(180)에 상기의 원료 가스가 공급되어 개구부(182x 및 183x)에 있어서 압력변동이 생기면, 원료 가스로부터 액체방울이나 고형물이 석출하는 것에 의해, 밸브내 공간(163, 173)내에서 파티클이 발생한다. 밸브내 공간(163, 173)내에서 발생한 파티클은 그대로 혹은 임의의 시기에 일괄해서 도출로를 통과하여 가스 도출구로부터 성막부(130)를 향하게 되어, 성막품질을 저하시키는 원인으로 된다.
이에 대해, 본 실시형태에서는 개구부(182 및 183)를 연장된 개구형상을 구비한 것으로 하는 것에 의해서, 밸브 구조상의 제약이 존재함에도 불구하고, 개구부(184, 185)의 개구면적과 동일한지 혹은 그 이상으로 개구시킴으로써 압력변동을 억제할 수 있기 때문에, 밸브내 공간(163, 173)내에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 여기서, 성막부(130)와 직접 연통하는 다이어프램 밸브(160)의 밸브내 공간(163)에 마련되는 개구부(182)만을 상기의 연장된 개구형상을 구비한 것으로 해도 좋다.
도 24는 상기와 다른 실시형태의 개구부(182′)의 개구형상을 나타내는 횡단면도이다. 여기서, 도 23에 나타내는 구조와 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 이 도면의 개구부(182′)에서는 밸브내 공간(163)의 중심의 주위에, 혹은 밸브내의 환상홈을 따라 활형상(도시 원호형상)으로 연장된 개구형상을 구비하고 있다. 이와 같이 하면, 개구부(182′)의 개구면적을 밸브 구조상의 제약에 구애받지 않아 더욱 자유롭게 설정할 수 있게 되기 때문에, 밸브실내에 있어서의 파티클의 발생을 더욱 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 25는 상기와 또 다른 실시형태의 개구부(182″)의 형성 구조를 나타내는 횡단면도이다. 여기서도, 도 23에 나타내는 구조와 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 이 도면의 개구부(182″)는 밸브내 공간(163)의 중심의 주위에 복수(도시예에서는 2개) 배치되어 있다. 여기서 복수의 개구부(182″)는 밸브내 공간(163)의 중심을 주회하는 방향으로 배열되어 있다. 이와 같이 해도, 개구부(182″)에 의한 전체 개구면적을 개구부(184)와 동일 또는 그 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 밸브실내에 있어서의 파티클의 발생을 더욱 억제하는 것이 가능하게 된다.
특히, 주변의 개구부(182, 183)는 중심의 개구부(184, 185)와 거의 동일 또는 그 이상의 개구면적을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 이들 개구부에 기인하는 압력변동을 억제할 수 있으므로, 파티클의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 단, 주변의 개구부(182, 183)의 개구면적과 중심의 개구부(184, 185) 의 개구면적이 완전히 동일하지 않아도, 한쪽의 개구면적이 다른쪽의 개구면적의 ±10%의 범위내에 있으면 효과가 얻어지고, 특히 ±5%의 범위내이면 더욱 높은 효과가 얻어진다. 또한, 도입로(181)로부터 밸브내 공간(163, 173)을 경유해서 도출로(186)에 이르는 유로중에 있어서 원료 가스의 압력변동이 ±20% 이내인 것이 바람직하고, 특히, ±10% 이내인 것이 더욱 바람직하다.
상기의 가스 도입 밸브(150V)에 의하면, 다이어프램 밸브(160, 170)의 밸브내 공간(163, 173)의 중앙에 배치되는 개구부(184, 185)의 주위에 마련되는 개구부(182, 183)를, 중심의 개구부(184, 185)의 주회 방향으로 연장된 형상으로 함으로써, 혹은 주회 방향에 복수 배치함으로써, 주변의 개구부(182, 183)의 개구면적을 충분히 확보하는 것이 가능하게 되기 때문에, 주변의 개구부(182, 183)를 통과할 때의 가스의 압력변동을 억제할 수 있기 때문에, 원료 가스의 액화나 고화를 방지할 수 있으며, 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 고체나 액체원료를 기화해서 이루어지는 원료 가스나 감압 액화 원료 등의 경우에는 응축이나 고화 등을 방지하기 위해, 공급 경로중에 있어서 압력차가 없는 상태로 공급할 필요가 있다. 따라서, 공급 경로중에 마련하는 밸브 구조로서는 상기한 바와 같은 밸브 구조인 것이 극히 바람직하다. 이러한 원료로서는 Pb, Zr, Ti, Ba, Sr, Ru, Re, Hf, Ta 등의 금속 원소 혹은 그 산화물 등을 포함하는 유기 금속 화합물, 혹은, Ti, Ta, W 등의 금속원소를 포함하는 염화물이나 불화물 등의 무기 금속 화합물 등을 들 수 있다.
일반적으로, 주변의 개구부(182, 183)의 개구면적을 충분히 확보하기 위해서 는 중심의 개구부(184, 185)의 개구면적을 작게 하거나, 혹은 밸브내 공간(163, 173)을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 중심의 개구부(184, 185)의 개구면적을 작게 하면, 다이어프램 밸브(160, 170)의 유통단면적이 저하함과 동시에, 도출로(186) 혹은 배기로(188)의 유통단면적보다도 개구부(184, 185)의 개구단면적이 작아지는 것에 의해 압력변동이 생기고, 상기와 마찬가지로 파티클이 발생한다. 또한, 밸브내 공간(163, 173)을 크게 하면, 도입로(181) 및 도출로(186) 또는 배기로(188)의 유통단면적과 밸브실의 유통단면적의 차가 커지는 것에 의해 역시 압력변동 등이 발생하기 쉬워짐과 동시에, 다이어프램 밸브(160, 170) 전체가 대형화되어, 밸브체(162, 172)를 구동하기 위해 큰 구동력이 필요하게 된다.
본 실시형태의 가스 도입 밸브(150V)에서는 중심의 개구부(184, 185)의 개구면적을 작게 하지 않고, 또 밸브내 공간(163, 173)을 크게 하지 않으며, 주변의 개구부(182, 183)의 개구면적을 증가시킬 수 있어, 다이어프램 밸브(160, 170)의 내부에 있어서의 가스의 압력변동이나 온도변동을 억제할 수 있다고 하는 이점이 얻어진다.

Claims (14)

  1. 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 상기 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 상기 원료 가스를 이용해서 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치에 있어서,
    상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고,
    상기 필터의 바깥가장자리는 가압 방향의 부하에 대해 상기 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않는 환상의 지지부재에 의해, 전체 둘레에 걸쳐서 상기 수송 경로의 내면에 대해 가압되고, 이것에 의해서 상기 수송 경로의 내면과 상기 지지부재의 사이에서 압축된 상태로 상기 수송 경로의 내면에 고정되어 있고,
    상기 필터의 직경 방향 단면에서 본 경우, 상기 필터의 바깥가장자리에 오목부 또는 볼록부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  2. 삭제
  3. 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 상기 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 상기 원료 가스를 이용해서 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치에 있어서,
    상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고,
    상기 필터의 바깥가장자리는 해당 바깥가장자리의 일측에 배치된 환상의 지지부재에 의해, 해당 바깥가장자리의 타측에 배치됨과 동시에 상기 수송 경로의 내면에 직접 접촉하는 환상의 시일부재를 거쳐서, 상기 수송 경로의 내면에 대해 가압된 상태에서 상기 수송 경로의 내면에 고정되고,
    상기 지지부재는 가압방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않게 구성되고, 또한 상기 환상의 시일부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 가압 방향으로 변형되기 쉽게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 필터의 바깥가장자리는 필터 소재 그 자체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 필터의 바깥가장자리는 내측에 배치된 필터 소재에 대해 간극없이 접속된 별도의 소재로 이루어지는 바깥가장자리부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  6. 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 상기 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 상기 원료 가스를 이용해서 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치에 있어서,
    상기 원료 기화부에서 상기 성막부의 도입 부분에 이르는 상기 원료 가스의 수송 경로의 도중에 필터가 배치되고,
    상기 필터의 바깥가장자리는 환상의 바깥가장자리부재에 의해 구성되고,
    상기 바깥가장자리부재는 그 내측에 배치된 필터 소재의 외주부에 대해 기밀하게 접속되고,
    상기 바깥가장자리부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터 소재보다도 잘 변형되지 않게 구성됨과 동시에, 상기 수송 경로의 내면에 대해 고정되어 있는 것 을 특징으로 하는
    성막 장치.
  7. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 필터의 상기 바깥가장자리의 내측의 부분에는 상기 필터를 가열하는 전열부가 당접해 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  8. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 원료 가스의 수송 경로는 위쪽 혹은 비스듬히 위쪽으로 신장하는 상승 라인 부분을 갖는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  9. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 수송 경로에는 상기 성막부에 대해 원료 가스의 공급 및 정지를 실행하는 가스 도입 밸브가 마련되고, 상기 가스 도입 밸브에 또는 상기 가스 도입 밸브 근방의 상기 성막부측의 부분에, 퍼지 가스를 도입하기 위한 퍼지 라인이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  10. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 성막부에는 기판이 탑재되는 성막 영역을 구비한 탑재부재의 주위에 배치되는 금속제의 실드부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  11. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 성막부에는 기판이 탑재되는 성막 영역을 구비한 탑재부재가 마련되고, 상기 성막 영역의 주위에는 상기 기판을 위치 결정하기 위한 이산적으로 배치된 복수의 위치 결정 돌기가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 탑재부재는 상기 성막 영역으로부터 상기 위치 결정 돌기의 외측에 걸치는 범위가 동일 소재로 일체로 구성되고, 또 다른 부재에 의해 덮여져 있지 않는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  13. 기화기에 있어서,
    내부에 원료 기화 공간을 갖는 기화용기와,
    상기 원료 기화 공간내에 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 분무하는 분무부와,
    그 내면이 상기 기화공간에 면하도록 상기 기화용기에 일체적으로 결합됨과 동시에, 상기 기화용기내에서 기화된 원료를 상기 기화용기 외로 송출하는 원료 가스 송출구를 갖는 원료 가스 송출부와,
    상기 기화용기를 가열하는 제 1 가열부와,
    상기 원료 가스 송출부를 가열하는 제 2 가열부와,
    상기 원료 가스 송출구를 덮도록 상기 원료 가스 송출부에 부착된 필터와,
    상기 필터의 바깥가장자리가 상기 원료 가스 송출부의 내면에 밀접하도록 상기 바깥가장자리를 상기 원료 가스 송출부의 내면에 가압하는 환상의 지지부재와,
    상기 원료 가스 송출부의 내면으로부터 돌출해서 상기 필터의 상기 바깥가장자리보다도 내측의 부분에 접촉하고, 상기 제 2 가열부가 발생한 열을 상기 필터에 전달하는 전열부와,
    상기 원료 기화 공간측에서 보았을 때에 상기 필터를 덮도록 배치된 차폐판으로서, 원료 가스가 상기 원료 기화 공간으로부터 해당 차폐판을 우회해서 상기 필터에 유입할 수 있도록 상기 필터와의 사이에 간격을 두고 배치됨과 동시에 상기 전열부에 열적으로 접속된 차폐판을 구비하고,
    상기 환상의 지지부재는 가압 방향의 부하에 대해 상기 필터의 바깥가장자리보다도 잘 변형되지 않도록 형성되고, 또한 전체 둘레에 걸쳐서 상기 원료 가스 송출부의 내면에 대해 가압되고, 이것에 의해 상기 필터의 바깥가장자리는 상기 원료 가스 송출부의 내면과 상기 지지부재의 사이에서 압축된 상태로 상기 원료 가스 송출부의 내면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는
    기화기.
  14. 액체 혹은 기액 혼합물로 구성되는 원료를 공급하는 원료 공급부와, 상기 원료를 기화해서 원료 가스를 생성하는 원료 기화부와, 생성된 상기 원료 가스를 이용해서 성막 처리를 실행하는 성막부를 갖는 성막 장치에 있어서,
    상기 원료 기화부가 청구항 13에 기재된 기화기를 구비하는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
KR1020077003361A 2004-08-13 2005-08-12 성막 장치 및 기화기 KR100868115B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020077003361A KR100868115B1 (ko) 2004-08-13 2005-08-12 성막 장치 및 기화기

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00235872 2004-08-13
JPJP-P-2005-00022181 2005-01-28
KR1020077003361A KR100868115B1 (ko) 2004-08-13 2005-08-12 성막 장치 및 기화기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070031451A KR20070031451A (ko) 2007-03-19
KR100868115B1 true KR100868115B1 (ko) 2008-11-10

Family

ID=41647495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077003361A KR100868115B1 (ko) 2004-08-13 2005-08-12 성막 장치 및 기화기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100868115B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024529633A (ja) * 2021-08-03 2024-08-08 ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド バッファータンク及びバッファータンクを備える供給ブロックと、ガス供給装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030083581A (ko) * 2002-04-19 2003-10-30 가부시키가이샤 아루박 막형성장치 및 막형성방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030083581A (ko) * 2002-04-19 2003-10-30 가부시키가이샤 아루박 막형성장치 및 막형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070031451A (ko) 2007-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4845385B2 (ja) 成膜装置
KR101246491B1 (ko) 박막제조장치 및 제조방법
TWI570258B (zh) 具有高放射率表面的氣體散佈噴頭
US6114227A (en) Chamber for reducing contamination during chemical vapor deposition
KR101031741B1 (ko) 가스 처리 장치
US7579276B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US7727296B2 (en) Collecting unit for semiconductor process
US20140272341A1 (en) Thermal treated sandwich structure layer to improve adhesive strength
US20060266288A1 (en) High plasma utilization for remote plasma clean
KR101247918B1 (ko) 샤워헤드, 박막제조장치 및 제조방법
KR20020066198A (ko) 기판지지대 및 그 제조방법과 처리장치
KR102245106B1 (ko) 확산 접합 플라즈마 저항성 화학 기상 증착(cvd) 챔버 히터
TW201111050A (en) Gas distribution showerhead and method of cleaning
US6582522B2 (en) Emissivity-change-free pumping plate kit in a single wafer chamber
US11453944B2 (en) Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method
JP2005142529A (ja) 成膜装置
US20050081788A1 (en) Device for depositing thin layers on a substrate
JP2010056561A (ja) 成膜装置
JP4202856B2 (ja) ガス反応装置
KR100868115B1 (ko) 성막 장치 및 기화기
JP2010056565A (ja) 薄膜製造装置
CN100485870C (zh) 成膜装置和气化器
JP2005054252A (ja) 薄膜製造装置及び製造方法
KR100478744B1 (ko) 서셉터 및 이의 제조방법
JP2005054253A (ja) 薄膜製造装置及び製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121023

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131022

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee