KR102159868B1 - Mixer, vacuum processing unit - Google Patents
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Abstract
제 1 가스와 제 2 가스를 균일하게 혼합하는 혼합기와, 그 혼합기를 사용한 진공 처리 장치를 제공한다. 제 2 통 개구 (46) 가, 제 1 통 본체 (11) 중에 위치하도록, 제 2 통 본체 (12) 를 제 1 통 본체 (11) 의 내부에 서로 비접촉으로 배치하고, 제 1 통 본체 (11) 내부의 제 1 통 개구 (45) 와 제 2 통 개구 (46) 사이에 조주 공간 (48) 을 형성하고, 제 2 통 개구 (46) 로부터 조주 공간 (48) 에 제 2 가스를 유출시키고, 제 1, 제 2 통 본체 (11, 12) 의 사이에 형성된 간극 (47) 으로부터 조주 공간 (48) 에 제 1 가스를 유출시키고, 제 1, 제 2 가스를, 제 2 가스가 제 1 가스에 포위된 상태에서 조주 공간 (48) 에 흘리고, 제 1 통 개구 (45) 로부터 혼합 용기 (10) 내로 유출시킨다. 제 1, 제 2 가스는 혼합 용기 (10) 내를 직진하고, 혼합 용기 (10) 의 제 1 통 개구 (45) 에 대면하는 벽면에 충돌하여, 제 1, 제 2 가스의 소용돌이가 형성되고, 혼합 용기 (10) 에 공급되는 제 1, 제 2 가스의 유량의 차가 커도 균일하게 혼합된다A mixer for uniformly mixing a first gas and a second gas, and a vacuum processing apparatus using the mixer are provided. The second cylinder main body 12 is disposed in non-contact with each other inside the first cylinder main body 11 so that the second cylinder opening 46 is located in the first cylinder main body 11, and the first cylinder main body 11 ) Forming a running space 48 between the inner first cylinder opening 45 and the second cylinder opening 46, and allowing a second gas to flow out from the second cylinder opening 46 to the running space 48, The first gas is discharged into the running space 48 from the gap 47 formed between the first and second cylinder bodies 11 and 12, and the first and second gases are supplied to the first gas. It flows into the pouring space 48 in the enclosed state, and flows out into the mixing container 10 from the 1st cylinder opening 45. The first and second gases go straight through the inside of the mixing container 10, collide with the wall surface facing the first cylinder opening 45 of the mixing container 10, and a vortex of the first and second gases is formed, Even if the difference between the flow rates of the first and second gases supplied to the mixing vessel 10 is large, they are uniformly mixed.
Description
본 발명은, 기체의 혼합기와, 그 혼합기를 사용한 진공 처리 장치의 기술 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the technical field of a gas mixer and a vacuum processing apparatus using the mixer.
상이한 종류의 가스를 혼합시키기 위하여, 2 개의 배관에 흐르는 상이한 종류의 가스를 합류시켜 굴곡부를 갖는 1 개의 배관 내에 흘리고, 2 종류의 가스가 굴곡부를 흐르면, 굴곡부에서 발생하는 와류에 의해, 2 종류의 가스가 혼합된다.In order to mix different kinds of gases, different kinds of gases flowing through two pipes are merged and flowed into one pipe having a bent part, and when two types of gases flow through the bent part, two types of gas are generated by the eddy current generated in the bent part. The gases are mixed.
이 혼합 방법은, 형상이 단순하며 저비용이어도 되지만, 굴곡부에서 발생하는 압력 손실이 크다.This mixing method may have a simple shape and low cost, but the pressure loss generated in the bent portion is large.
특히, 2 종류의 가스 중, 일방의 가스원의 압력이 높고, 타방의 가스원의 압력이 낮은 경우에는, 압력 손실 때문에, 낮은 압력의 가스원으로부터 공급되는 가스의 양이 감소하고, 가스 유량비가 원하는 값으로부터 어긋난다.In particular, when the pressure of one gas source is high and the pressure of the other gas source is low among the two types of gases, due to pressure loss, the amount of gas supplied from the low pressure gas source decreases, and the gas flow ratio decreases. It deviates from the desired value.
특히, 일방의 가스가, 상온 상압에서 기체이고, 그 가스의 가스원이 봄베이고, 타방의 가스가, 고체 또는 액체의 원료 물질을 가열하여 승화 또는 증발시켜 발생한 기체의 원료 물질로서, 2 종류의 가스를 반응시켜 박막을 형성하는 경우에는, 기체의 원료 물질의 공급량이 저하되면 박막의 성장 속도가 저하된다.In particular, one gas is a gas at room temperature and pressure, the gas source of the gas is Bombay, and the other gas is a raw material of gas generated by heating and sublimating or evaporating a solid or liquid raw material. In the case of forming a thin film by reacting a gas, the growth rate of the thin film decreases when the supply amount of the gaseous raw material decreases.
직방체의 용기를 혼합 용기로서 사용하고, 상이한 종류의 가스가 흐르는 배관을 혼합 용기에 접속하고, 혼합 용기 내에서 발생하는 와류에 의해 2 종류의 가스를 혼합시키고, 1 개의 배관으로 혼합 가스를 취출하는 방법이 있고, 압력 손실이 작다는 이점이 있다.A rectangular parallelepiped container is used as a mixing container, a pipe through which different types of gases flow is connected to the mixing container, two types of gases are mixed by a vortex generated in the mixing container, and the mixed gas is taken out through one pipe. There is a method, and there is an advantage that the pressure loss is small.
그러나, 배관이 혼합 용기에 접속된 위치에 의해, 혼합의 정도가 영향을 받고, 2 종류의 가스가 균일하게 혼합되어 있지 않다는 문제가 있다. 특히, 유량이 크게 상이한 2 종류의 가스가 혼합 용기 내에 도입되면, 혼합 용기 내부에서, 2 종류의 가스가 다른 영역에 위치하고, 얻어진 혼합 가스로 박막을 형성하면, 막두께 분포가 나쁜 박막밖에 얻어지지 않는다.However, there is a problem that the degree of mixing is affected by the position where the pipe is connected to the mixing container, and the two types of gases are not uniformly mixed. In particular, when two types of gases with greatly different flow rates are introduced into the mixing container, inside the mixing container, when the two types of gases are located in different regions, and forming a thin film with the obtained mixed gas, only a thin film having a poor film thickness distribution is obtained. Does not.
특히, 최근에는 반도체 소자에 사용하는 SiO2 막의 재료로서 TEOS 를 원료로 하는 플라즈마 CVD 방법이 널리 사용되고 있고, TEOS 가스와 산소 가스가 혼합 용기의 내부에서 혼합된 후, 플라즈마화된다.In particular, recently, a plasma CVD method using TEOS as a raw material is widely used as a material for the SiO 2 film used in a semiconductor device, and after the TEOS gas and oxygen gas are mixed inside a mixing vessel, plasma is formed.
TEOS 등, 상온으로 액체가 되는 물질을 가스화하여 기체 수송하는 경우에는, 그 기체 압력은 그 물질이 갖는 증기압과 온도로 결정된다.When a substance such as TEOS, which becomes a liquid at room temperature, is gasified and gas is transported, the gas pressure is determined by the vapor pressure and temperature of the substance.
기체 수송을 실시하는 경우, 증발 장소 (또는 승화 장소) 에서의 원료 가스의 압력은 높은 것이 장치 설계상 상황이 좋지만, 장치의 온도를 일정 이상으로 유지하는 것은 장치 구성상 어렵다. 따라서, 상온에서 액체나 고체가 되는 물질의 증기압, 요컨대 수송하는 원료 가스의 압력에는 상한이 존재한다.In the case of carrying out gas transport, the situation is good for the device design that the pressure of the source gas at the evaporation site (or the sublimation site) is high, but it is difficult to maintain the temperature of the device above a certain level due to the device configuration. Therefore, there is an upper limit on the vapor pressure of a substance that becomes a liquid or solid at room temperature, that is, the pressure of the transporting raw material gas.
일반적으로, 액체의 TEOS 의 증기압은, 2600 ㎩ 이상의 값을 확보하는 것은 어렵기 때문에, TEOS 가스의 생성 장소의 압력과 혼합 용기 내의 압력 사이의 차압은 작아지므로, 가스 봄베에 고압으로 충전된 산소 가스의 유량을 증가시키는 것은 간단하지만, TEOS 가스의 유량을 증가시키는 것은 곤란하다.In general, the vapor pressure of the liquid TEOS is difficult to secure a value of 2600 Pa or more, so the differential pressure between the pressure at the place where the TEOS gas is generated and the pressure in the mixing vessel becomes small, so oxygen gas filled with high pressure in the gas cylinder It is simple to increase the flow rate of the TEOS gas, but it is difficult to increase the flow rate of the TEOS gas.
혼합 용기를 사용한 종래 기술이 하기 문헌에 기재되어 있다.The prior art using a mixing vessel is described in the following literature.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해서 창작된 것으로서, 그 목적은, 2 종류의 가스를 균일하게 혼합할 수 있는 혼합기와, 그 혼합기를 사용한 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.The present invention was created to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a mixer capable of uniformly mixing two types of gases, and a vacuum processing apparatus using the mixer.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 내부의 공간이 외부의 분위기로부터 분리된 혼합 용기와, 근원측에 도입된 제 1 가스가 선단측의 제 1 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 1 통 본체와, 근원측에 도입된 제 2 가스가 선단측의 제 2 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 2 통 본체와, 상기 혼합 용기의 벽에 형성된 유출구를 갖고, 상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터 이간되어 상기 혼합 용기의 내부에 배치되고, 상기 제 2 통 본체의 적어도 일부는, 상기 제 2 통 본체의 외주 측면이 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과는 비접촉으로 된 상태에서 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고, 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 상기 제 2 통 본체의 외주 측면 사이의 간극을 상기 제 1 가스가 흐르도록 되고, 상기 제 2 통 개구는, 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고, 상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터, 상기 제 2 통 개구보다 가까운 위치에 배치되고, 상기 제 1, 제 2 가스는, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기의 내부로 방출되어 상기 혼합 용기의 내부에서 혼합되고, 상기 제 1, 제 2 가스가 혼합되어 생성된 혼합 가스는, 상기 유출구로부터 상기 혼합 용기의 외부로 유출되는 혼합기이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a mixing vessel in which the internal space is separated from the external atmosphere, and a first cylinder in the shape of a cylinder through which the first gas introduced to the root side flows out from the opening of the first cylinder at the front end A main body, a second cylinder body in the shape of a cylinder through which the second gas introduced to the root side flows out from the second cylinder opening on the front end side, and an outlet formed on the wall of the mixing vessel, wherein the first cylinder opening comprises: The first barrel opening is spaced apart from the wall surface of the mixing container facing and disposed inside the mixing container, and at least a part of the second barrel body has an outer peripheral side surface of the second barrel body that is an inner circumference of the first barrel body. The first gas flows through a gap between the inner circumferential side of the first cylinder body and the outer circumferential side of the second cylinder body, and is disposed inside the first cylinder body in a non-contact state with the side surface. The second barrel opening is disposed inside the first barrel main body, and the first barrel opening is disposed at a position closer than the second barrel opening from the wall surface of the mixing container to which the first barrel opening faces, , The first and second gases are discharged from the opening of the first cylinder to the inside of the mixing container and are mixed in the mixing container, and the mixed gas generated by mixing the first and second gases, It is a mixer that flows out from the outlet to the outside of the mixing container.
본 발명은, 상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는, 서로 평행한 직선을 따라 각각 신장되어 있고, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 1 가스와, 상기 제 2 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 2 가스가 상기 유출구로 입사되지 않도록, 상기 유출구가 배치된 혼합기이다.In the present invention, the first cylinder body and the second cylinder body each extend along a straight line parallel to each other, the first gas flowing out of the first cylinder opening into the mixing container and going straight, the It is a mixer in which the outlet is arranged so that the second gas flowing out of the opening of the second cylinder and moving straight forward does not enter the outlet.
본 발명은, 상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분의 외측의 상기 벽면에 형성된 혼합기이다.In the present invention, the outlet is an outer side of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in the direction in which the first cylinder body is extended It is a mixer formed on the wall.
또, 본 발명은, 상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차하는 위치에 적어도 일부가 배치되고, 상기 제 1 통 개구와 상기 유출구 사이에는 방해판 부재가 형성된 혼합기이다.In the present invention, the outlet port is at least partially disposed at a position where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in the extending direction And a mixer having a baffle plate member formed between the first barrel opening and the outlet.
본 발명은, 상기 혼합 용기는 직방체이고, 상기 혼합 용기의 6 개의 벽 중 4 개의 벽의 벽면은 상기 제 1 통 본체의 외주와 평행하게 배치되어 상기 제 1 통 본체의 외주 측면과 대면된 혼합기이다.In the present invention, the mixing vessel is a rectangular parallelepiped, and four of the six walls of the mixing vessel are arranged parallel to the outer periphery of the first tubular body to face the outer periphery of the first tubular body. .
본 발명은, 상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는 내주 측면의 단면 형상이 원형인 혼합기이다.In the present invention, the first cylinder body and the second cylinder body are mixers having a circular cross-sectional shape on an inner peripheral side.
본 발명은, 가스 공급 장치와, 혼합기와, 가스 이송관과, 진공조와, 가스 방출 장치를 갖고, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 혼합기에 제 1 가스와 제 2 가스가 도입되고, 상기 제 1 가스와 상기 제 2 가스는 상기 혼합기에서 혼합되어 혼합 가스가 생성되고, 생성된 혼합 가스는, 상기 가스 이송관에 의해 상기 혼합기로부터 상기 가스 방출 장치로 이송되고, 상기 가스 방출 장치로부터 상기 진공조의 내부로 방출되고, 상기 진공조의 내부에 배치된 처리 대상물이 진공 처리되는 진공 처리 장치로서, 상기 혼합기는, 내부의 공간이 외부의 분위기로부터 분리된 혼합 용기와, 근원측에 도입된 제 1 가스가 선단측의 제 1 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 1 통 본체와, 근원측에 도입된 제 2 가스가 선단측의 제 2 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 2 통 본체와, 상기 혼합 용기의 벽에 형성되고, 상기 가스 이송관이 접속되는 유출구를 갖고, 상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면과 이간되어 상기 혼합 용기의 내부에 배치되고, 상기 제 2 통 본체의 적어도 일부는, 상기 제 2 통 본체의 외주 측면이 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 비접촉으로 된 상태에서 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고, 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 상기 제 2 통 본체의 외주 측면 사이의 간극을 상기 제 1 가스가 흐르도록 되고, 상기 제 2 통 개구는, 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고, 상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터, 상기 제 2 통 개구보다 가까운 위치에 배치되고, 상기 제 1, 제 2 가스는, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기의 내부로 방출되어 상기 혼합 용기의 내부에서 혼합되고, 상기 제 1, 제 2 가스가 혼합되어 생성된 혼합 가스는, 상기 유출구로부터 상기 가스 이송관의 내부로 유입되는 진공 처리 장치이다.The present invention has a gas supply device, a mixer, a gas transfer pipe, a vacuum chamber, and a gas discharge device, wherein a first gas and a second gas are introduced from the gas supply device to the mixer, and the first gas and The second gas is mixed in the mixer to generate a mixed gas, and the generated mixed gas is transferred from the mixer to the gas discharge device by the gas transfer pipe, and discharged from the gas discharge device to the inside of the vacuum tank. And, a vacuum processing apparatus in which an object to be treated disposed inside the vacuum chamber is vacuum-treated, wherein the mixer includes a mixing container in which an internal space is separated from an external atmosphere, and a first gas introduced to the root side is A cylindrical first cylindrical body flowing out from the first tubular opening, a second tubular second gas introduced to the root side flowing out from the second tubular opening at the front end, and on the wall of the mixing container It is formed and has an outlet to which the gas transfer pipe is connected, and the first cylinder opening is disposed inside the mixing vessel by being spaced apart from the wall surface of the mixing vessel facing the first cylinder opening, and the second cylinder At least a part of the main body is disposed inside the first cylinder body in a state in which an outer peripheral side surface of the second cylinder body is non-contact with the inner peripheral side surface of the first cylinder body, and the inner peripheral side surface of the first cylinder body and the The first gas flows through a gap between the outer peripheral side surfaces of the second cylinder body, the second cylinder opening is disposed inside the first cylinder body, and the first cylinder opening is the first cylinder opening Is disposed at a position closer to the opening of the second cylinder from the wall surface of the mixing container facing each other, and the first and second gases are discharged from the opening of the first cylinder into the inside of the mixing container to be inside the mixing container The mixed gas produced by mixing the first and second gases is a vacuum processing apparatus that is introduced into the gas transfer pipe from the outlet.
본 발명은, 상기 가스 공급 장치는, 원료 물질을 배치하는 가스 생성 용기와, 상기 가스 생성 용기 내의 상기 원료 물질을 가열하는 가열 장치를 갖고, 상기 제 1 가스 또는 상기 제 2 가스 중 어느 일방의 가스로서 상기 원료 물질이 상기 가열 장치에 의해 가열되고, 승화 또는 증발에 의해 생성된 원료 가스가 상기 혼합 용기에 공급되고, 타방의 가스로서, 적어도 상온 상압에 있어서 기체인 가스가 상기 혼합 용기에 공급되는 진공 처리 장치이다.In the present invention, the gas supply device includes a gas generation container in which a raw material is disposed, and a heating device that heats the raw material in the gas generation container, and one of the first gas or the second gas As the raw material is heated by the heating device, a raw material gas generated by sublimation or evaporation is supplied to the mixing container, and as the other gas, a gas that is a gas at least at room temperature and pressure is supplied to the mixing container. It is a vacuum processing device.
본 발명은, 상기 진공조 내에 방출된 상기 혼합 가스에 함유되는 상기 제 1 가스와 상기 제 2 가스의 화학 반응에 의해, 상기 진공조의 내부에 배치된 처리 대상물 표면에 박막이 형성되는 진공 처리 장치이다.The present invention is a vacuum processing apparatus in which a thin film is formed on the surface of an object to be treated disposed inside the vacuum chamber by a chemical reaction of the first gas and the second gas contained in the mixed gas discharged into the vacuum chamber. .
본 발명은, 상기 혼합기로부터 공급된 상기 혼합 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 장치가 형성된 진공 처리 장치이다.The present invention is a vacuum processing apparatus provided with a plasma apparatus for converting the mixed gas supplied from the mixer into plasma.
본 발명은, 상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는, 서로 평행한 직선을 따라 각각 신장되어 있고, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 1 가스와, 상기 제 2 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 2 가스가 상기 유출구로 입사되지 않도록, 상기 유출구가 배치된 진공 처리 장치이다.In the present invention, the first cylinder body and the second cylinder body each extend along a straight line parallel to each other, the first gas flowing out of the first cylinder opening into the mixing container and going straight, the This is a vacuum processing apparatus in which the outlet is disposed so that the second gas flowing out of the opening of the second cylinder and moving straight forward does not enter the outlet.
본 발명은, 상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분의 외측의 상기 벽면에 형성된 진공 처리 장치이다.In the present invention, the outlet is an outer side of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in the direction in which the first cylinder body is extended It is a vacuum processing device formed on the wall surface.
본 발명은, 상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분과 적어도 일부가 겹치도록 배치되고, 상기 제 1 통 개구와 상기 유출구 사이에는 방해판 부재가 형성된 진공 처리 장치이다.In the present invention, the outlet port is at least a part of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in the direction in which the first cylinder body is extended Is disposed so as to overlap, and a baffle plate member is formed between the opening of the first cylinder and the outlet.
본 발명은, 상기 혼합 용기는 직방체이고, 상기 혼합 용기의 6 개의 벽 중 4 개의 벽의 벽면은 상기 제 1 통 본체의 외주와 평행하게 배치되어 상기 제 1 통 본체의 외주 측면과 대면된 진공 처리 장치이다.In the present invention, the mixing vessel is a rectangular parallelepiped, and four of the six walls of the mixing vessel are disposed parallel to the outer periphery of the first tubular body to face the outer peripheral side of the first tubular body. Device.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는 내주 측면의 단면 형상이 원형인 진공 처리 장치이다.In addition, the present invention is a vacuum processing apparatus in which the first cylinder body and the second cylinder body have a circular cross-sectional shape on an inner peripheral side.
본 발명의 혼합기는, 혼합기에 도입되는 서로 상이한 종류의 제 1 가스와 제 2 가스를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 혼합기는, 제 1 가스와 제 2 가스의 유량 차가 큰 경우에도 제 1 가스와 제 2 가스를 균일하게 혼합할 수 있다.The mixer of the present invention can uniformly mix different types of first gas and second gas introduced into the mixer. In particular, the mixer of the present invention can uniformly mix the first gas and the second gas even when the flow rate difference between the first gas and the second gas is large.
또, 제 1 또는 제 2 가스가, 혼합기의 내부의 압력에 가까운 압력으로 혼합기에 공급되는 경우에도, 제 1, 제 2 가스를 균일하게 혼합할 수 있다.Further, even when the first or second gas is supplied to the mixer at a pressure close to the pressure inside the mixer, the first and second gases can be uniformly mixed.
또, 작은 압력 손실로 혼합시킬 수 있다.It can also be mixed with a small pressure loss.
따라서, 본 발명의 진공 처리 장치는, 처리 대상물의 표면을 균일하게 진공 처리할 수 있다.Therefore, the vacuum processing apparatus of the present invention can uniformly vacuum the surface of the object to be treated.
도 1(a) 는 본 발명의 진공 처리 장치의 일례이고, 도 1(b) 는 본 발명의 진공 처리 장치의 다른 예이다.
도 2 는 본 발명의 혼합기의 제 1 실시예이다.
도 3 은 본 발명의 혼합기의 제 2 실시예이다.
도 4 는 본 발명의 혼합기의 제 3 실시예이다.
도 5 는 본 발명의 혼합기의 제 4 실시예이다.
도 6 은 본 발명의 혼합기의 제 5 실시예이다.
도 7 은 제 1 비교예인 혼합기이다.
도 8 은 제 2 비교예인 혼합기이다.
도 9 는 제 3 비교예인 혼합기이다.
도 10(a) 는 제 2 실시예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 10(b) 는 분포의 경계선과 혼합 용기의 치수를 나타내는 도면이다.
도 11(a) 는 제 2 실시예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 2) 이고, 도 11(b) 는 분포의 경계선이다.
도 12(a) 는 조주 (助走) 공간의 길이를 바꾼 제 2 실시예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 12(b) 는 분포의 경계선과 혼합 용기의 치수를 나타내는 도면이다.
도 13(a) 는 조주 공간의 길이를 바꾼 제 2 실시예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 2) 이고, 도 13(b) 는 분포의 경계선이다.
도 14(a) 는 제 4 실시예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 14(b) 는 분포의 경계선이다.
도 15(a) 는 제 1 비교예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 15(b) 는 분포의 경계선이다.
도 16(a) 는 제 2 비교예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 16(b) 는 분포의 경계선이다.
도 17(a) 는 제 3 비교예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 1) 이고, 도 17(b) 는 분포의 경계선이다.
도 18(a) 는 제 3 비교예의 혼합기의 TEOS 가스의 질량 분율 분포 (도입예 2) 이고, 도 18(b) 는 분포의 경계선이다.
도 19 는 모양과 TEOS 가스의 질량 분율의 대응 관계를 나타내는 도면이다.1(a) is an example of the vacuum processing apparatus of the present invention, and FIG. 1(b) is another example of the vacuum processing apparatus of the present invention.
Fig. 2 is a first embodiment of the mixer of the present invention.
3 is a second embodiment of the mixer of the present invention.
4 is a third embodiment of the mixer of the present invention.
5 is a fourth embodiment of the mixer of the present invention.
6 is a fifth embodiment of the mixer of the present invention.
7 is a mixer that is a first comparative example.
8 is a second comparative example, a mixer.
9 is a mixer which is a third comparative example.
Fig. 10(a) is a mass fraction distribution (introduction example 1) of the TEOS gas in the mixer of the second embodiment, and Fig. 10(b) is a view showing the boundary line of the distribution and the dimensions of the mixing container.
Fig. 11(a) is a mass fraction distribution (introduction example 2) of the TEOS gas in the mixer of the second embodiment, and Fig. 11(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 12(a) is a mass fraction distribution (introduction example 1) of the TEOS gas of the mixer of the second embodiment in which the length of the tanking space is changed, and Fig. 12(b) shows the boundary line of the distribution and the dimensions of the mixing container. It is a drawing.
Fig. 13(a) is a mass fraction distribution (introduction example 2) of the TEOS gas in the mixer of the second embodiment in which the length of the running space is changed, and Fig. 13(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 14(a) is a mass fraction distribution (introduction example 1) of the TEOS gas in the mixer of the fourth embodiment, and Fig. 14(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 15(a) is a mass fraction distribution of TEOS gas in the mixer of Comparative Example 1 (Introduction Example 1), and Fig. 15(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 16(a) is a mass fraction distribution (introduction example 1) of TEOS gas in the mixer of Comparative Example 2, and Fig. 16(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 17(a) is a mass fraction distribution (introduction example 1) of the TEOS gas in the mixer of Comparative Example 3, and Fig. 17(b) is a boundary line of the distribution.
Fig. 18(a) is a mass fraction distribution of TEOS gas in the mixer of Comparative Example 3 (Introduction Example 2), and Fig. 18(b) is a boundary line of the distribution.
19 is a diagram showing a correspondence relationship between a pattern and a mass fraction of TEOS gas.
도 1(a) 의 부호 2 는, 본 발명의 진공 처리 장치를 나타내고 있다.
이 진공 처리 장치 (2) 는, 진공조 (24) 를 갖고 있고, 진공조 (24) 에는, 방출 장치 (19) 와, 가스 공급 장치 (4) 와, 본 발명의 제 1 실시예인 혼합기 (3) 가 형성되어 있다.This
진공조 (24) 에는, 진공 배기 장치 (33) 가 접속되어 있고, 진공 배기 장치 (33) 에 의해 진공조 (24) 의 내부를 진공 배기하면, 혼합기 (3) 의 내부도 진공 배기되게 되어 있다.A
혼합기 (3) 와 가스 공급 장치 (4) 는, 진공조 (24) 의 외부에 배치되어 있다.The
가스 공급 장치 (4) 는, 보조 원료 가스 공급 장치 (8) 와 주원료 가스 공급 장치 (9) 를 갖고 있다.The
보조 원료 가스 공급 장치 (8) 는, 여기서는 가스 봄베이고, 보조 원료 가스 공급 장치 (8) 에는, 상온 (「상온」은 5 ℃ ― 35 ℃ 의 온도를 의미한다 : 일본 공업 규격 JIS Z 8703) 또한 상압 (「상압」은 1013 h㎩ 의 압력을 의미한다) 에 있어서 기체인 보조 원료 가스가 충전되어 있다.The auxiliary raw material
주원료 가스 공급 장치 (9) 는, 가스 생성 용기 (5) 와, 원료 물질 (6) 과, 가열 장치 (7) 를 갖고 있다. 원료 물질 (6) 은 가스 생성 용기 (5) 의 내부에 배치되어 있고, 진공 배기 장치 (33) 에 의해 가스 생성 용기 (5) 의 내부가 진공 배기된 상태에서, 가열 장치 (7) 에 의해 가스 생성 용기 (5) 가 가열되면, 원료 물질 (6) 이 승온하고, 승화 온도 또는 증발 온도가 되면, 승화 또는 증발에 의해 원료 물질 (6) 의 기체인 주원료 가스가 생성된다. 가열 장치 (7) 에 의해, 원료 물질 (6) 을 직접 가열하여, 승화 또는 증발에 의해 원료 물질 (6) 의 기체인 주원료 가스를 발생시키도록 해도 된다.The main raw material gas supply device 9 has a gas generation container 5, a raw material 6, and a
보조 원료 가스 공급 장치 (8) 와 주원료 가스 공급 장치 (9) 중, 어느 일방의 장치는 제 1 배관 (26) 에 의해 혼합기 (3) 에 접속되고, 타방의 장치는 제 2 배관 (27) 에 의해 혼합기 (3) 에 접속되어 있고, 보조 원료 가스 공급 장치 (8) 로부터 공급되는 보조 원료 가스와, 주원료 가스 공급 장치 (9) 로부터 공급되는 주원료 가스 중, 어느 일방의 가스가, 제 1 가스로서 제 1 배관 (26) 을 통하여 혼합기 (3) 에 공급되고, 타방의 가스가, 제 2 가스로서 제 2 배관 (27) 을 통하여 혼합기 (3) 에 공급된다.Of the auxiliary raw material
진공조 (24) 의 내부와 혼합기 (3) 의 내부는 진공 배기 장치 (33) 에 의해 진공 배기되어 있고, 제 1, 제 2 가스가 혼합기 (3) 에 공급되어도, 혼합기 (3) 와 진공조 (24) 의 내부는 진공 분위기가 유지되고 있다.The inside of the
도 2 는 혼합기 (3) 의 구조를 나타내고 있다.2 shows the structure of the
혼합기 (3) 는, 내부의 공간이 외부의 분위기로부터 분리된 혼합 용기 (10) 를 갖고 있고, 혼합 용기 (10) 의 내부의 공간에는, 내부가 중공이고 단면이 원형인 통 형상의 제 1 통 본체 (11) 가 배치되어 있다. 제 1 통 본체 (11) 의 통 형상의 내측에는, 내부가 중공이고 단면이 원형인 통 형상의 제 2 통 본체 (12) 가 배치되어 있다. 혼합 용기 (10) 는 직방체이고, 길이 방향으로 신장하는 4 면 중, 최대 면적으로서 서로 평행한 2 면이 수평으로 배치되어 있다. 제 1 통 본체 (11) 와 제 2 통 본체 (12) 는, 통 형상의 중심 축선이 수평이도록 배치되어 있다. 도 2 는, 혼합기 (3) 의 수평 단면도이고, 상방으로부터 단면을 본 경우의 도면이다.The
본 실시예의 혼합기 (3) 는 소실 (小室) (21) 을 갖고 있고, 제 1 배관 (26) 은 소실 (21) 에 접속되고, 제 1 배관 (26) 을 통과한 제 1 가스는 진공 배기된 소실 (21) 의 내부 (22) 에 도입되게 되어 있다.The
소실 (21) 의 벽에는 소공 (小孔) (23) 이 형성되어 있고, 소실 (21) 의 벽에는, 제 1 통 본체 (11) 의 일단이, 제 1 통 본체 (11) 의 중공 부분이 소공 (23) 에 접속되도록 고정되고, 제 1 통 본체 (11) 의 타단은, 혼합 용기 (10) 의 내부에 배치되어 있다. 소실 (21) 의 내부는, 제 1 통 본체 (11) 에 의해 혼합 용기 (10) 의 내부에 접속되고, 제 1 배관 (26) 에 의해 소실 (21) 의 내부에 도입된 제 1 가스는, 제 1 배관 (26) 을 통과하여, 혼합 용기 (10) 의 내부에 공급되게 되어 있다. 소실 (21) 의 내부는, 제 1 통 본체 (11) 이외의 부분에서는, 소실 (21) 은 혼합 용기 (10) 의 내부로부터 분리되어 있다.A
여기서는, 혼합 용기 (10) 의 벽 중, 혼합 용기 (10) 의 외부의 분위기에 접하는 벽은, 소실 (21) 의 벽으로 되어 있고, 그 소실 (21) 의 벽에는 제 1, 제 2 도입구 (37, 38) 가 형성되어 있다. 제 1 배관 (26) 의 선단은 제 1 도입구 (37) 에 접속되고, 제 1 배관 (26) 을 통과한 제 1 가스는 제 1 도입구 (37) 로부터 소실 (21) 의 내부 (22) 에 도입되게 되어 있다.Here, among the walls of the mixing
소공 (23) 은, 소실 (21) 의 벽 중, 혼합 용기 (10) 의 내부의 분위기에 접촉하는 벽에 형성되어 있다.The
제 2 통 본체 (12) 는, 제 2 도입구 (38) 와 소공 (23) 에 삽입 통과되고, 제 2 통 본체 (12) 의 선단측의 적어도 일부분은, 제 1 통 본체 (11) 의 내부에 위치하도록 되어 있고, 제 1 통 본체 (11) 의 외주 측면과 제 2 통 본체 (12) 의 내주 측면 사이에는, 간극 (47) 이 형성되어 있다.The
제 1 도입구 (37) 의 가장자리 부분과 제 1 배관 (26) 의 선단 사이와, 제 2 도입구 (38) 의 가장자리 부분과 제 2 통 본체 (12) 의 외주면 사이는, 기밀하게 되어, 소실 (21) 의 내부나 혼합 용기 (10) 의 내부에는, 제 1, 제 2 도입구 (37, 38) 로부터 대기가 침입하지 않도록 되어 있다.Between the edge portion of the
여기서는, 제 2 통 본체 (12) 중, 제 1 통 본체 (11) 에 삽입되고, 제 1 통 본체 (11) 의 내부에 위치하는 부분의 외주 측면은, 제 1 통 본체 (11) 의 내주 측면과 비접촉으로 되어 있다.Here, of the
제 1 통 본체 (11) 의 내주 측면과 제 2 통 본체 (12) 의 외주 측면 사이에 형성된 간극 (47) 은, 근원측의 부분이 소실 (21) 의 내부 공간에 접속되어 있고, 소실 (21) 에 도입된 제 1 가스는, 간극 (47) 의 근원측으로부터 제 2 통 본체 (12) 의 외주 측면과 제 1 통 본체 (11) 의 내주 측면 사이의 부분인 간극 (47) 내에 도입된다.The
제 1 통 본체 (11) 의 혼합 용기 (10) 의 내부에 위치하는 선단에는, 제 1 통 개구 (45) 가 형성되어 있고, 제 2 통 본체 (12) 의 선단측에는, 제 2 통 개구 (46) 가 형성되어 있다.A
제 2 통 본체 (12) 의 근원측은 제 2 배관 (27) 에 접속되고, 제 2 통 본체 (12) 의 내부와 제 2 배관 (27) 의 내부가 제 2 도입구 (38) 를 통하여 접속되어 있고, 제 2 도입구 (38) 로부터 제 2 통 본체 (12) 의 내부에, 제 2 배관 (27) 을 통과한 제 2 가스가 도입된다.The base side of the
제 2 통 개구 (46) 는, 제 1 통 본체 (11) 의 내부 중공 부분에 위치하고 있고, 제 2 통 개구 (46) 로부터는, 제 1 통 본체 (11) 의 내부로 제 2 가스가 유출된다.The
제 1 통 본체 (11) 의 내부의 중공 부분으로서, 제 1 통 개구 (45) 와 제 2 통 개구 (46) 사이의 부분을 조주 공간 (48) 으로 부르면, 제 2 가스는, 제 2 통 개구 (46) 로부터 조주 공간 (48) 으로 유출된다.As the hollow portion inside the
간극 (47) 은, 제 2 통 개구 (46) 의 주위에서 조주 공간 (48) 에 접속되어 있고, 간극 (47) 을 흐른 제 1 가스는, 간극 (47) 의 조주 공간 (48) 에 접속된 부분으로부터 조주 공간 (48) 으로 유출된다.The
조주 공간 (48) 은, 제 1 통 본체 (11) 에 의해 둘러싸여 있어, 조주 공간 (48) 으로 유출된 제 1, 제 2 가스는 확산될 수 없다.The pouring
조주 공간 (48) 으로 유출된 제 1 가스가 흐르는 방향은, 간극 (47) 을 흐르고 있었을 때와 동일한 방향이고, 조주 공간 (48) 으로 유출된 제 2 가스가 흐르는 방향도, 제 2 통 본체 (12) 의 내부를 흐르고 있었을 때와 동일한 방향이다.The flow direction of the first gas flowing out into the running
제 1, 제 2 통 본체 (11, 12) 는, 굵기가 일정한 관으로서, 직선상으로 신장되어 있고, 간극 (47) 의 내부의 제 1 가스는 제 1 통 본체 (11) 가 신장되는 방향을 따라 직진하고, 제 2 통 본체 (12) 의 내부의 제 2 가스는 제 2 통 본체 (12) 가 신장되는 방향을 따라 직진한다. 조주 공간 (48) 내에서는, 제 1, 제 2 가스는, 조주 공간 (48) 으로 유출되기 직전과 동일한 방향으로 흐른다. 제 2 가스는, 통상 (筒狀) 으로 흐르고 있는 제 1 가스의 내측을 흐르기 때문에, 조주 공간 (48) 의 내부에서는, 제 2 가스는 제 1 가스에 의해 주위가 포위된 상태에서 흐르고, 제 1, 제 2 가스는, 제 2 가스가 제 1 가스에 포위된 상태에서, 제 1 통 개구 (45) 로부터 혼합 용기 (10) 의 내부로 유출된다.The first and
제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 1, 제 2 가스의 주위에는 제 1 통 본체 (11) 는 위치하고 있지 않기 때문에, 따라서, 제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 1, 제 2 가스의 흐름은 확산되지만, 그 확산은 작기 때문에, 제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 1, 제 2 가스는, 조주 공간 (48) 을 흐르고 있었을 때와 동일한 방향으로 직진하는 것으로 간주할 수 있다.Since the
간극 (47) 의 형상은 도너츠상이고, 조주 공간 (48) 내에서는, 간극 (47) 으로부터 유출된 제 1 가스는 제 2 가스의 주위를 흐르고 있고, 제 2 가스는, 제 1 가스에 의해 포위된 상태에서 흐르고 있다.The shape of the
도 2 의 부호 29 는, 제 1 통 본체 (11) 의 외주 측면을, 제 1 통 본체 (11) 가 신장되는 방향으로 가상적으로 연장했을 때의 통인 가상통을 나타내고 있고, 제 1, 제 2 가스는, 이 가상통 (29) 이 신장되는 방향으로 직진한다.
혼합 용기 (10) 의 벽에는, 가스 이송관 (25) 의 일단에 접속된 유출구 (28) 가 형성되어 있다. 가스 이송관 (25) 의 타단은 방출 장치 (19) 에 접속되어 있고, 혼합 용기 (10) 의 내부 공간과 방출 장치 (19) 의 내부 공간은, 유출구 (28) 및 가스 이송관 (25) 에 의해 접속되어 있다.In the wall of the mixing
가상통 (29) 은, 혼합 용기 (10) 의 벽면 중, 제 1 통 개구 (45) 와 대면하고 있는 벽면과 교차하고 있고, 유출구 (28) 는, 벽면 중, 가상통 (29) 이 벽면에 교차하여 형성되는 부분인 교차 부분 (14) 보다 외측에 위치하는 부분의 벽면에 형성되어 있다.The
제 1 통 본체 (11) 가 신장되는 방향과 제 2 통 본체 (12) 가 신장되는 방향은 평행하고, 제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 1, 제 2 가스는, 제 1 통 본체 (11) 가 신장되는 방향과 평행한 방향으로 직진한다. 직진한 제 1, 제 2 가스가 유출구 (28) 중으로 유입되는 경우는 없다.The direction in which the
제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 2 가스는, 제 1 가스에 의해 포위된 상태에서 혼합 용기 (10) 내를 흘러 가상통 (29) 이 교차하는 벽면에 충돌한다. 벽면에 충돌한 제 2 가스는 벽면을 따라 사방을 향하여 흐르기 때문에, 사방을 향하여 흐르는 제 2 가스에 충돌한 제 1 가스는, 벽면을 따라 확산되는 제 2 가스에 의해 벽면에 충돌하지 않아도 벽면을 따른 사방을 향하여 흐르게 된다.The second gas flowing out from the
그 결과, 제 1 통 개구 (45) 로부터 유출된 제 1, 제 2 가스의 양방이 제 1 통 개구 (45) 와 대향하는 벽면을 따라 확산된다.As a result, both of the first and second gases that have flowed out from the
가상통 (29) 의 주위와 제 1 통 본체 (11) 의 주위에는, 가상통 (29) 과 제 1 통 본체 (11) 를 중심으로 하는 도너츠상의 혼합 공간 (13) 이 형성되어 있다.A donut-shaped
제 2 가스가 충돌한 벽면을 따라 확산된 제 1, 제 2 가스는, 혼합 용기 (10) 의 다른 벽면에 충돌하고, 또, 제 1 통 본체 (11) 의 외주 표면에 충돌하여, 제 1, 제 2 가스가 흐르는 방향이 바뀌고, 제 1, 제 2 가스는, 혼합 공간 (13) 의 내부에 진입하여, 혼합 공간 (13) 중에 제 1, 제 2 가스의 소용돌이가 형성된다. 이 소용돌이가 형성되면, 혼합 공간 (13) 의 내부를 흐르는 제 1, 제 2 가스는, 소용돌이를 형성함으로써 균일하게 혼합되어 혼합 가스가 생성된다.The first and second gases diffused along the wall surface where the second gas collided collides with the other wall surface of the mixing
생성된 혼합 가스는 혼합 공간 (13) 으로부터 유출구 (28) 로 유입되고, 가스 이송관 (25) 을 통과하여 방출 장치 (19) 로 이동한다.The generated mixed gas flows into the
방출 장치 (19) 는, 내부에 공동 (39) 이 형성된 방출 용기 (35) 를 갖고 있고, 가스 이송관 (25) 내를 이동한 혼합 가스는 공동 (39) 에 도입된다.The
진공조 (24) 의 내부에는, 대 (臺) (31) 가 배치되어 있고, 대 (31) 상에는, 기판 등의 처리 대상물 (30) 이 배치되어 있다. 방출 용기 (35) 의 표면 중, 적어도 일면은 진공조 (24) 의 내부에 배치되어 있고, 그 면은 대 (31) 가 위치하는 방향으로 향해져 있다.Inside the
대 (31) 가 위치하는 방향으로 향해진 방출 용기 (35) 의 면에는, 복수의 방출구 (36) 가 형성되어 있고, 공동 (39) 에 도입된 혼합 가스는 방출구 (36) 로부터 처리 대상물 (30) 을 향하여 진공조 (24) 의 내부로 방출된다. 이 진공 처리 장치 (2) 에서는, 방출 용기 (35) 는, 플라즈마용 전원으로 구성된 플라즈마 장치 (34) 에 접속되어 있고, 플라즈마 장치 (34) 가 방출 용기 (35) 에 전압을 인가하면 혼합 가스의 플라즈마가 생성되고, 제 1 가스와 제 2 가스가 화학 반응하여, 고체가 생성되면, 처리 대상물 (30) 의 표면에 생성된 고체로 이루어지는 박막이 성장한다.A plurality of
박막이 소정 막두께로 성장한 시점에서 플라즈마 장치 (34) 의 전압 출력을 정지하고, 제 1, 제 2 배관 (26, 27) 에 형성된 밸브를 닫아, 진공조 (24) 내부로의 혼합 가스의 공급을 정지하고, 처리 대상물 (30) 을 진공조 (24) 의 외부로 이동시키고, 미처리의 처리 대상물 (30) 을 진공조 (24) 의 내부에 반입하여, 대 (31) 상에 두고, 밸브를 열어, 방출 장치 (19) 에 의해 진공조 (24) 의 내부에 혼합 가스를 공급하고, 플라즈마 장치 (34) 로부터 전압을 출력시켜, 혼합 가스의 플라즈마를 형성하여, 처리 대상물 (30) 의 표면에 박막을 형성한다.When the thin film has grown to a predetermined film thickness, the voltage output of the
이와 같이, 제 1, 제 2 가스로부터 혼합 가스를 생성하고, 진공 분위기 중에서 혼합 가스의 플라즈마를 발생시켜, 복수의 처리 대상물 (30) 에 박막을 형성한다.In this way, a mixed gas is generated from the first and second gases, plasma of the mixed gas is generated in a vacuum atmosphere, and a thin film is formed on the plurality of objects to be processed 30.
상기 혼합기 (3) 에서는 유출구 (28) 는, 제 1 통 개구 (45) 가 직접 대면하는 벽면에 형성되어 있었지만, 유출구 (28) 는, 제 1 통 개구 (45) 로부터 유출되어 직진하는 제 1, 제 2 가스가 유입되지 않는 위치에 배치되어 있으면 되고, 또, 가상통 (29) 이 교차하는 벽면 이외의 벽면에 배치되어 있어도 된다.In the
<다른 예의 진공 처리 장치><Vacuum treatment apparatus of another example>
도 1(b) 의 부호 2a 는 본 발명의 다른 예의 진공 처리 장치를 나타내고 있다.
도 1(b), 도 3 의 혼합기 (3a) 는, 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 의 제 1, 제 2 통 개구 (45a, 46a) 가 혼합 용기 (10) 의 내부에 배치되어 있고, 유출구 (28a) 는, 제 1 통 개구 (45a) 가 직접 대면하는 벽면에 수직인 벽면에 형성되어 있고, 제 1 실시예의 혼합기 (3) 를 변형한 제 2 실시예의 혼합기 (3a) 이다.In the
하기에 나타내는 바와 같이, TEOS 가스 질량 분율의 평가치로부터, 통상적으로는 제 1 가스에는, 액체의 TEOS (테트라에톡시실란 : 분자량 208.37) 을 증발시켜 생성한 TEOS 가스를 사용하고, 제 2 가스에는, 봄베에 충전된 산소 가스 (O2 : 분자량 31.99) 를 사용하지만, 상기 예에서는, 제 1 가스에는, 봄베에 충전된 산소 가스를 사용하고, 제 2 가스에는, 액체의 TEOS 를 증발시켜 생성한 TEOS 가스를 사용하고 있다.As shown below, from the evaluation value of the TEOS gas mass fraction, TEOS gas produced by evaporating liquid TEOS (tetraethoxysilane: molecular weight 208.37) is usually used as the first gas, and the second gas is used as the second gas. , Oxygen gas (O 2 : molecular weight 31.99) filled in the cylinder is used, but in the above example, oxygen gas filled in the cylinder is used for the first gas, and TEOS of the liquid is evaporated for the second gas. TEOS gas is being used.
<제 1, 제 2 가스의 교환> <Exchange of first and second gas>
도 10(a) 는, 도 3 의 제 2 실시예의 혼합기 (3a) 에, 도입예 1 로서, 제 1 가스에 TEOS 가스를 사용하고 제 2 가스에 산소 가스를 사용하여 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 에 각각 도입하고, 유출구 (28a) 에 유출시켰을 때의 혼합 용기 (10) 의 내부의 복수의 산출 장소에서의 TEOS 가스의 질량과 산소 가스 질량을 분포 시뮬레이션에 의해 산출하여, 다음 식, Fig. 10(a) shows the first and second cylinder bodies using TEOS gas as the first gas and oxygen gas as the second gas as an introduction example 1 to the
TEOS 가스 질량 분율 = TEOS 가스 질량/ (TEOS 가스 질량 + 산소 가스 질량) TEOS gas mass fraction = TEOS gas mass/ (TEOS gas mass + oxygen gas mass)
으로부터 혼합 용기 (10) 의 내부의 산출 장소에서의 TEOS 가스 질량 분율을 구하고, 도 10(a) 의 TEOS 가스의 질량 분율 분포도를 작성하였다.From, the TEOS gas mass fraction at the calculation location inside the mixing
그리고, 분포도를 작성함과 함께, 혼합 용기 (10) 의 내부로부터 유출구 (28a) 로 유출되는 장소에서의 TEOS 가스의 질량 분율의 값 중, 최대치를 A, 최소치를 B 로 했을 때에, 다음 식, And while creating a distribution diagram, when the maximum value of the values of the mass fraction of the TEOS gas at the place flowing out from the inside of the mixing
평가치 (%) = ± (A - B)/(A + B) × 100Evaluation value (%) = ± (A-B)/(A + B) × 100
에 의해 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치를 산출하였다.The evaluation value of the mass fraction distribution of the TEOS gas was calculated by.
또한, 도 10(a) 및 질량 분율 분포를 나타내는 후술하는 다른 도면과, 후술하는 질량 분포 단계의 경계선을 나타내는 각 도면에서는, 유출구는 생략한다. 동 도 10(a) 및 질량 분율 분포를 나타내는 후술하는 각 도면 중에서는, TEOS 가스 질량 분율의 값을 4 단계로 나누어 표시 모양을 달리하여 나타내고 있다. 이들의 모양과 TEOS 가스 질량 분율의 관계는 도 19 에 나타냈다.In addition, in Fig. 10(a) and other drawings to be described later showing the mass fraction distribution, and each drawing showing the boundary line of the mass distribution step to be described later, the outlet is omitted. In Fig. 10(a) and each of the drawings to be described later showing the mass fraction distribution, the value of the TEOS gas mass fraction is divided into four steps, and the display pattern is changed. The relationship between these patterns and the mass fraction of TEOS gas is shown in FIG. 19.
도 10(a) 의 질량 분율 분포도는, 산소 가스는 TEOS 가스보다 큰 유량으로 제 1 또는 제 2 통 본체 (11a, 12a) 에 흐른 것으로 하여 질량 분율 분포도가 구해져 있고, 여기서는, TEOS 가스와 O2 가스의 유량비는 12 : 600 으로 하고, 또, 혼합 용기 (10) 의 내부는 2000 ㎩ 로 하여 혼합 용기 (10) 내의 질량 분율 분포가 계산되고 있다.In the mass fraction distribution diagram of Fig. 10(a), the mass fraction distribution chart is obtained by assuming that the oxygen gas flowed through the first or
이하의 실시예와 비교예의 TEOS 가스와 산소 가스는, 이 도 10(a) 와 동일한 압력으로 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 에 도입된 것으로 하여 질량 분율의 분포도가 구해져 있다.The TEOS gas and oxygen gas of the following examples and comparative examples were introduced into the first and
도 10(a) 를 보면 알 수 있는 바와 같이, 이 도입예 1 에서는, 혼합 공간 (13) 에 형성되는 소용돌이에 의해, 제 1 가스와 제 2 가스는 균일하게 혼합된다.As can be seen from FIG. 10A, in this introduction example 1, the first gas and the second gas are uniformly mixed by the vortex formed in the mixing
유출구 (28a) 로부터 공급되는 혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는, ± 0.48 % 의 값이다.The evaluation value of the mass fraction distribution of the TEOS gas in the mixed gas supplied from the
도 10(b) 는, 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 와 벽면에 관한 거리와, 도 10(a) 로부터 표시 모양을 제거했을 때의 인접하는 TEOS 가스 질량 분율의 값의 단계를 나타내는 경계선을 나타내고 있다.Fig. 10(b) shows the steps of the distances between the first and
제 1 가스는 간극 (47) 중에서 20 ㎜ 의 거리를 흐른 후, 제 1, 제 2 가스는, 조주 공간 (48) 중에서 42.5 ㎜ 의 거리를 흐르고, 제 1 통 개구 (45a) 로부터 유출되어 52.5 ㎜ 의 거리를 흘러, 제 2 가스가 혼합 용기 (10) 의 벽면에 충돌하고 있다.After the first gas flows a distance of 20 mm in the
도 10(a) 는, 간극 (47) 을 통과하는 제 1 가스 쪽이 제 2 통 본체 (12a) 를 통과하는 제 2 가스보다 저유량 (저압력) 인 경우의 질량 분율 분포를 나타내고 있지만, 그것과는 반대로, 도입예 2 로서, 동일한 혼합기 (3a) 의 제 1 가스에는 산소 가스를 도입하고, 제 2 가스로서 TEOS 가스를 도입하고, 제 2 통 본체 (12a) 를 통과하는 제 2 가스가, 간극 (47) 을 통과하는 제 1 가스의 쪽보다 저유량 (저압력) 으로 하였다.Fig. 10(a) shows the mass fraction distribution when the first gas passing through the
그 도입예 2 의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 경계를 도 11(a), (b) 에 나타낸다. 도 11(a) 의 질량 분율 분포는, 도 10(a) 의 질량 분율 분포와 동일한 정도의 분포이고, 동일한 정도로 혼합되어 있다. 도 11(a) 의 경우에는, 유출구 (28a) 로부터 공급되는 혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는, ± 0.42 % 의 값이다.The boundary of the mass fraction distribution of the TEOS gas of the introduction example 2 is shown in Figs. 11(a) and (b). The mass fraction distribution of Fig. 11(a) is a distribution of the same degree as the mass fraction distribution of Fig. 10(a), and is mixed to the same degree. In the case of Fig. 11(a), the evaluation value of the mass fraction distribution of the TEOS gas in the mixed gas supplied from the
다음으로, 도 10(a), 도 11(a) 의 질량 분율 분포를 측정했을 때의 제 1 통 본체 (11a) 를 20 ㎜ 짧게 하고, 도입예 1 과 동일하게, 제 1 가스에는 TEOS 가스를 사용하고, 제 2 가스에는 산소 가스를 사용하여 질량 분율 분포를 산출하였다. 질량 분율 분포는 도 12(a) 에 나타내고, 상이한 값의 경계와 치수를 동 도 12(b) 에 나타낸다. 제 1 통 본체 (11a) 의 길이 이외의 치수는 도 10(b) 와 동일하다.Next, the
제 1 통 본체 (11a) 를 짧게 했기 때문에, 도 12(a) 의 질량 분율의 분포는, 제 1 통 본체 (11a) 에 평행한 2 벽면 중, 제 1 통 본체 (11a) 에 가까운 벽면 부근에서 불균일하게 되어 있어, 도 10(a) 의 질량 분율의 분포보다 균일성이 나쁘다. 그것은 와류가 형성되는 공간인 혼합 공간 (13) 의 중앙 부근에 제 1 통 개구 (45a) 를 배치하지 않았기 때문이라고 할 수 있다.Since the
제 1 통 개구 (45a) 의 적절한 위치는, 혼합 용기 (10) 의 벽면에 추가하여, 소실 (21) 의 벽면과 후술하는 방해판 부재 (44) 의 표면을「벽면」으로 하고, 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 가 신장되는 방향의 혼합 용기 (10) 내의 혼합 공간 (13) 을 형성하는 2 벽면 간의 거리인 혼합 공간 거리 (L) 를 "1" 로 했을 때에, 제 1, 제 2 통 본체 (11a, 12a) 의 근원측의 벽면으로부터 2/5 이상 3/5 이하의 거리의 범위 내에 위치한다.In addition to the wall surface of the mixing
도 10(a) 로부터 혼합 공간 (13) 의 중앙은 소실 (21) 로부터 57.5 ㎜ 이간된 위치가 되고, 2/5 이상 3/5 이하의 범위에 대응하는 위치는 46 ㎜ 이상 69 ㎜ 이하의 범위가 되기 때문에, 도 10(a) 의 제 1 통 개구 (45a) 는, 혼합 용기 (10) 로부터 보면 2/5 이상 3/5 이하의 거리의 범위 내에 위치하고 있지만, 혼합 공간 (13) 의 중앙 위치로부터 보면 범위 외가 된다.From Fig. 10(a), the center of the mixing
그러나, 유출구 (28a) 로부터 공급되는 혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는, ± 0.93 % 의 값이고, 분포의 값은, 제 1 가스와 제 2 가스와는 비교적 균일하게 혼합되어 있는 것으로 판단할 수 있는 범위 내의 값이기 때문에, 유출구 (28a) 는, 제 1 통 본체 (11a) 에 평행한 2 벽면 중, 먼 쪽의 벽면 가까이에 형성할 필요성을 고려하는 등, 구하는 질량 분율 분포의 정도에 따라 배치를 선택할 필요가 생긴다. 그러나, 도 10 의 구성이면 이와 같은 주의를 할 필요가 없다.However, the evaluation value of the mass fraction distribution of the TEOS gas in the mixed gas supplied from the
다음으로, 도 12 의 치수의 혼합기 (3a) 에, 제 1 가스에는 산소 가스를 사용하고, 제 2 가스에는 TEOS 가스를 사용한 경우 (도입예 2) 의 질량 분율 분포의 경계선을 도 13(a), (b) 에 나타낸다.Next, the boundary line of the mass fraction distribution in the case where oxygen gas is used for the first gas and TEOS gas is used for the second gas (Introduction Example 2) in the
도 13(a) 로부터, 유출구 (28a) 는, 제 1 통 개구 (45a) 와 대면하는 벽면의 중앙에 형성하면 되는 것을 알 수 있다. 유출구 (28a) 로부터 공급되는 혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는 ± 1.04 % 의 값이고, 제 1 가스와 제 2 가스는 비교적 균일하게 혼합되어 있는 것으로 판단할 수 있다.From Fig. 13(a), it can be seen that the
<제 3 실시예> <Third Example>
이상 설명한 혼합기 (3, 3a) 에서는, 제 1 가스를 혼합 용기 (10) 내부에 형성한 소실 (21) 에 도입하고, 소실 (21) 내의 제 1 가스를 간극 (47) 에 이동시키고 있었지만, 도 4 에 나타내는 제 3 실시예의 혼합기 (3b) 와 같이, 소실 (21) 을 형성하지 않고, 혼합 용기 (10) 의 외부에도 간극 (47) 을 형성하여 혼합 용기 (10) 의 외부에서 제 1 가스를 간극 (47) 에 도입해도 된다.In the
이 경우의 제 1, 제 2 통 본체 (11b, 12b) 의 제 1, 제 2 통 개구 (45b, 46b) 는 혼합 용기 (10) 의 내부에 배치되어 있지만, 간극 (47) 은 혼합 용기 (10) 의 외부에서도 형성되어 있기 때문에, 제 1, 제 2 통 본체 (11b, 12b) 에는, 혼합 용기 (10) 의 외부에서 간극 (47) 을 형성하는 부분도 포함된다.The first and
<제 4 실시예><Fourth Example>
상기 제 3 실시예의 혼합기 (3b) 와 같이 혼합 용기 (10) 의 외부에도 제 1, 제 2 통 본체 (11b, 12b) 가 신장되어 있는 경우에는, 도 5 의 제 4 실시예의 혼합기 (3c) 와 같이, 제 1 통 본체 (11c) 를 혼합 용기 (10) 의 내부와 외부에 위치시키고, 제 1 통 개구 (45c) 를 혼합 용기 (10) 의 내부에 위치시키고, 한편, 제 2 통 본체 (12c) 를 제 1 통 본체 (11c) 의 외부의 부분에 삽입시키고, 제 2 통 개구 (46c) 를, 혼합 용기 (10) 의 벽과 동일한 위치나, 또는 혼합 용기 (10) 의 벽 밖에 위치시킬 수도 있다.When the first and
이 혼합기 (3c) 의 질량 분율 분포를 도 14 에 나타낸다. 제 1 가스는 TEOS 가스이고, 제 2 가스는 산소 가스이다 (도입예 1). 제 1 통 개구 (45c) 가 2/5 이상 3/5 이하의 범위 내에 위치하기 때문에, 양호한 혼합이 가능하고, 균일한 혼합으로 되어 있다.The mass fraction distribution of this mixer 3c is shown in FIG. The first gas is TEOS gas, and the second gas is oxygen gas (Introduction example 1). Since the
<제 5 실시예><Fifth Example>
제 1 ∼ 제 4 실시예의 혼합기 (3, 3a ∼ 3c) 에서는, 유출구 (28, 28a) 는, 가상통 (29) 과 혼합 용기 (10) 의 벽면이 교차하는 부분 (14) 의 외측에 형성되어 있었지만, 도 6 의 제 5 실시예의 혼합기 (3d) 는, 유출구 (28) 는, 도 2 의 제 1 실시예의 혼합기 (3) 에서, 제 1 통 본체 (11d) 가 신장되는 방향으로 제 1 통 본체 (11d) 의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통 (29) 과 혼합 용기 (10) 의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분 (14) 과 전부 또는 적어도 일부가 겹치도록 배치되어 있다.In the
그리고, 제 5 실시예의 혼합기 (3d) 에서는, 제 1 통 개구 (45d) 와 유출구 (28) 사이에 방해판 부재 (44) 가 배치되어 있다.And in the
방해판 부재 (44) 는, 제 1 통 개구 (45d) 와 유출구 (28) 사이에 위치하고, 또한, 제 2 통 개구 (46d) 와 유출구 (28) 사이에 위치하고 있고, 제 2 통 개구 (46d) 로부터 방출되어 제 2 통 본체 (12d) 가 신장되는 방향과 평행한 방향으로 직진하는 제 2 가스는, 방해판 부재 (44) 의 표면에 충돌하여, 방해판 부재 (44) 의 표면을 따른 방향으로 확산된다.The
제 1 통 개구 (45d) 로부터 방출되어 제 1 통 본체 (45d) 가 신장되는 방향과 평행한 방향으로 직진하는 제 1 가스는, 방해판 부재 (44) 의 표면을 따라 확산되는 제 2 가스에 의해 방해판 부재 (44) 의 표면을 따른 방향으로 흐르게 되거나, 또는 방해판 부재 (44) 의 표면에 충돌하여 방해판 부재 (44) 의 표면을 따른 방향으로 흐르게 되므로, 제 1 통 개구 (45d) 로부터 방출되어 직진하는 제 1, 제 2 가스는 유출구 (28) 로 유입되지 않고 혼합 공간 (13) 에서 혼합되고, 제 1 가스와 제 2 가스가 균일하게 혼합된 혼합 가스가 유출구 (28) 로 유입되어 방출 장치 (19) 로 공급된다.The first gas discharged from the
제 1 ∼ 제 4 실시예의 혼합기 (3, 3a ∼ 3c) 에서는, 유출구 (28, 28a) 는 혼합 용기 (10) 의 벽면 중, 교차 부분 (14) 의 외측의 벽면에 형성되어 있다. 교차 부분 (14) 의 외측의 벽면에는, 혼합 용기 (10) 의 벽면 중, 제 1 통 개구 (45) 가 직접 대면하는 벽면 이외의 벽면이 포함된다.In the
제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45c) 에서는, 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45c) 의 혼합 용기 (10) 의 벽면과의 사이에는, 방해판 부재 (44) 는 배치되어 있지 않다.In the
제 1 ∼ 제 4 실시예의 혼합기 (3, 3a ∼ 3c) 의 혼합 용기 (10) 와, 제 5 실시예의 혼합기 (3d) 의 혼합 용기 (10) 가 동일한 크기인 경우에는, 제 1 ∼ 제 4 실시예의 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45c) 와 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45c) 가 대면하는 벽면 사이의 거리보다, 제 5 실시예의 제 1 통 개구 (45d) 와 방해판 부재 (44) 사이의 거리가 짧아진다.When the mixing
방해판 부재 (44) 와 제 5 실시예의 제 1 통 개구 (45d) 사이의 거리를 크게 하고자 하면, 방해판 부재 (44) 는, 유출구 (28) 에 가까워져, 유출구 (28) 부근의 컨덕턴스가 작아지기 때문에, 배출시의 압력 손실이 커진다.If the distance between the
따라서, 압력 손실이 커지지 않도록, 방해판 부재 (44) 의 크기, 위치, 유출구 (28) 의 크기, 위치 등을 구하면 된다.Therefore, the size and position of the
<제 1, 2 비교예><Comparative Examples 1 and 2>
다음으로, 본 발명의 비교예를 설명한다.Next, a comparative example of the present invention will be described.
도 7 의 제 1 비교예의 혼합기 (103a) 와 도 8 의 제 2 비교예의 혼합기 (103b) 와 같이, 제 1 통 개구 (145a, 145b) 와 제 2 통 개구 (146a, 146b) 를 동일 평면 상에 위치시키고, 조주 공간을 갖지 않는 혼합기 (103a, 103b) 를 제조하여, 질량 분율 분포를 산출하였다.Like the
도 7 의 혼합기 (103a) 에서는, 제 1 통 본체 (111a) 와 제 2 통 본체 (112a) 는, 혼합 용기 (10) 내로 돌출되어 있지 않고, 도 8 의 혼합기 (103b) 에서는, 제 1 통 본체 (111b) 와 제 2 통 본체 (112b) 는 혼합 용기 (10) 내로 돌출되어 있는 점에서 상이한 구조로 되어 있지만, 조주 공간을 갖지 않는 점에서 동일하다.In the
도 7, 도 8 의 제 1, 2 비교예의 혼합기 (103a, 103b) 에서는, 제 1 가스에는 TEOS 가스를 사용하고, 제 2 가스에는 산소 가스를 사용한다. In the
제 1 비교예의 혼합기 (103a) 의 TEOS 가스의 질량 분율 분포는 도 15 에 나타내고, 제 2 비교예의 혼합기 (103b) 의 TEOS 가스의 질량 분율 분포는 도 16 에 나타낸다.The mass fraction distribution of the TEOS gas of the
어느 경우에도, 제 1 가스는 간극 (47) 의 전체 둘레로부터 균일하게는 방출되지 않아, 혼합 용기 (10) 내에서 균일하게 혼합되지 않는 것을 알 수 있다.In either case, it can be seen that the first gas is not uniformly discharged from the entire circumference of the
제 1, 제 2 비교예의 혼합기 (103a, 103b) 로부터 방출 장치 (19) 에 공급되는 혼합 가스 중의 TEOS 가스는, 도 15 의 제 1 비교예의 혼합기 (103a) 의 혼합 가스의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는 ± 3.36 % 의 값이고, 도 16 의 제 2 비교예의 혼합기 (103b) 의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는 ± 0.69 % 의 값이다.The TEOS gas in the mixed gas supplied to the
<제 3 비교예><3rd comparative example>
다음으로, 도 9 에 나타내는 제 3 비교예의 혼합기 (103c) 와 같이, 제 1 통 본체 (111c) 를 혼합 용기 (10) 의 내부로 돌출시켜 제 1 통 개구 (145c) 를 혼합 용기 (10) 의 내부에 위치시키고, 제 2 통 본체 (112c) 를 제 1 통 본체 (111c) 의 제 1 통 개구 (145c) 로부터 혼합 용기 (10) 의 내부로 돌출시키고, 제 2 통 개구 (146c) 를 제 1 통 개구 (145c) 보다 대면하는 벽면 가까이에 위치시켰다.Next, like the
도 17(a), (b) 는, 제 3 비교예의 혼합기 (103c) 에, 제 1 가스로서 TEOS 가스를 사용하고, 제 2 가스로서 산소 가스를 사용했을 때의 TEOS 가스의 질량 분율 분포이다.17(a) and (b) show the mass fraction distribution of the TEOS gas when TEOS gas is used as the first gas and oxygen gas is used as the second gas in the
도 17 에서는, 제 2 통 개구 (146c) 와, 제 2 통 개구 (146c) 에 가까운 벽면 사이에 산소 가스에 의한 소용돌이가 형성되고, 간극 (47) 으로부터 그 부분에 공급되는 TEOS 가스가 산소 가스의 소용돌이에 밀려 간극 (47) 으로부터 유출되기 어려워져, 제 1, 제 2 가스는 균일하게 혼합되지 않은 것을 알 수 있다. 방출 장치 (19) 에 공급되는 혼합 가스의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는, ± 2.5 % 의 값이다.In Fig. 17, a vortex is formed by oxygen gas between the second cylinder opening 146c and the wall surface close to the second cylinder opening 146c, and the TEOS gas supplied to the portion from the
도 18(a), (b) 는, 도 17(a), (b) 와는 반대로, 제 1 가스로서 산소 가스를 사용하고, 제 2 가스로서 TEOS 가스를 사용했을 때의 TEOS 가스의 질량 분율 분포이다.18(a) and (b) show the mass fraction distribution of TEOS gas when oxygen gas is used as the first gas and TEOS gas is used as the second gas, contrary to FIGS. 17(a) and (b). to be.
간극 (47) 의 선단과, 간극 (47) 의 선단에 가까운 벽면 사이에는, 간극 (47) 의 선단으로부터 공급되는 산소 가스의 소용돌이가 형성되고, 돌출된 제 2 통 본체 (112c) 의 주위에는 복잡한 질량 분율 분포가 형성된다. 그 결과, TEOS 가스와 산소 가스가, 제 2 통 개구 (146c) 에 대향하는 벽면과 수직으로 교차하도록 입사되지 않아, 불균일하게 혼합되어 있다.Between the tip of the
또한, 혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치는, ± 1.8 % 의 값이다.In addition, the evaluation value of the mass fraction distribution of the TEOS gas in the mixed gas is a value of ±1.8%.
<혼합의 다른 예> <Another example of mixing>
이상의 질량 분율 분포도와 그 평가치로부터, 유량에 차가 있는 2 종류의 가스를 혼합시키는 경우, 본 발명의 혼합기 (3, 3a ∼ 3d) 에서는, 고유량 (고압력) 의 가스와 저유량 (저압력) 의 가스 중 어느 것을 제 1 가스로 하고, 타방을 제 2 가스로 해도, 균일하게 혼합된다.In the case of mixing two types of gas having a difference in flow rate from the above mass fraction distribution and its evaluation value, in the mixers (3, 3a to 3d) of the present invention, a gas having a high flow rate (high pressure) and a low flow rate (low pressure) Even if any of the gases is used as the first gas and the other is used as the second gas, they are uniformly mixed.
또, 이상 설명한 본 발명의 혼합기 (3, 3a ∼ 3d) 의 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 는 단면 원형이었지만, 다각형이어도 되고, 정다각형이면 더욱 좋다.In addition, the first and
이상의 비교예 1 ∼ 3 의 질량 분율 분포의 계산 결과에 의해, 조주 공간 (48) 이 없는 혼합기 (103a ∼ 103c) 에서는 제 1 통 본체 (111a ∼ 111c) 와 제 2 통 본체 (112a ∼ 112c) 를 사용해도, 제 1, 제 2 가스는 균일하게 혼합되지 않는 것을 알 수 있지만, 조주 공간 (48) 을 형성해도, 조주 공간 (48) 중을 제 1, 제 2 가스가 흐르는 거리가 짧은 경우에는 균일하게 혼합되지 않는 것으로 생각된다. 최적의 조주 공간 (48) 의 길이는, 사용하는 혼합 용기 (10) 의 내부의 치수나, 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 의 굵기나 길이가 영향을 주므로, 혼합 용기 (10) 의 크기 등이 바뀌면, 최적의 조주 공간 (48) 의 길이는 다시 산출하면 된다.According to the calculation result of the mass fraction distribution of Comparative Examples 1 to 3 above, in the
또, 혼합 용기 (10) 가 직방체인 경우에는 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45d) 의 적절한 위치는, 혼합 용기 (10) 의 벽면과, 소실 (21) 의 벽면과, 방해판 부재 (44) 의 표면을「벽면」으로 하고, 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 가 신장되는 방향의 혼합 용기 (10) 내의 혼합 공간 (13) 을 형성하는 2 벽면 간의 거리인 혼합 공간 거리 (L) 를 "1" 로 했을 때에, 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 의 근원측의 벽면으로부터 2/5 이상 3/5 이하의 거리의 범위 내에 위치한다. 제 1 ∼ 제 5 실시예의 혼합기 (3, 3a ∼ 3d) 의 혼합 용기 (10) 내에서 혼합 공간 (13) 에 안정적인 소용돌이가 발생하여, 제 1, 제 2 가스가 균일하게 혼합된 질량 분율의 분포가 산출된다.In addition, when the mixing
또한, 조주 공간 (48) 의 제 1, 제 2 가스가 흐르는 방향의 길이는, 혼합 용기 (10) 의 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 가 신장되는 방향과 평행한 변의 길이의 1/5 이상으로 하면 제 1, 제 2 가스가 균일하게 혼합된 분포를 산출할 수 있다.In addition, the length in the direction in which the first and second gas flows of the pouring
제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45d) 가 대면하는 벽면과의 사이의 거리에 대해ㅅ서도, 최적의 값은, 혼합 용기 (10) 의 내부의 치수나, 제 1, 제 2 통 본체 (11, 11a ∼ 11d, 12, 12a ∼ 12d) 의 굵기나 길이가 영향을 주므로, 혼합 용기 (10) 의 내부의 치수 등이 바뀌면, 최적의 거리의 값은 다시 산출하면 된다.Even with respect to the distance between the
혼합 공간 거리 (L) 와 수직인 방향의 길이로서, 제 1 통 본체 (11, 11a ∼ 11d) 의 외주와 혼합 용기 (10) 의 벽면 사이의 거리를 혼합 공간 (13) 의 폭으로 하면, 그 폭의 최소치는, 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45d) 의 직경 (내경) (D) 의 2 배 이상의 길이가 바람직하기 때문에, 치수 변경에 의해, 혼합 공간 (13) 의 폭의 최소치가 제 1 통 개구 (45, 45a ∼ 45d) 의 직경 (D) 의 2 배 미만이 되었을 때에는, 치수를 다시 산출하면 된다.As the length in the direction perpendicular to the mixing space distance L, if the distance between the outer periphery of the
또한, 상기 실시예에서는, 혼합기 (3, 3a ∼ 3d) 에서 TEOS 가스와 산소 가스를 혼합시켰지만, 다른 종류의 가스도 혼합시킬 수 있다. 특히, 승화 또는 증발에 의해 생성된 원료 가스와, 상온에서는 기체인 가스 중, 일방의 가스가 제 1 가스, 타방의 가스가 제 2 가스로 되면 된다.Further, in the above embodiment, the TEOS gas and the oxygen gas are mixed in the
또, 상기 진공 처리 장치 (2) 에서는, 플라즈마를 사용하여 박막을 형성했지만, 플라즈마를 사용하지 않고 박막을 형성하는 진공 처리 장치도 포함된다. 또, 박막을 형성하지 않고, 에칭이나 표면 처리 등의 진공 처리를 실시하는 진공 처리 장치도 본 발명에 포함된다.Further, in the
또한, 상기 각 실시예 1 ∼ 5 의 제 1 통 본체 (11, 11a ∼ 11d) 와, 제 2 통 본체 (12, 12a ∼ 12d) 는 비접촉이었지만, 간극 (47) 을 흐르는 제 1 가스의 흐름을 흐트러뜨리지 않을 정도로 작은 스페이서를 제 1 통 본체 (11, 11a ∼ 11d) 의 내주 측면과 제 2 통 본체 (12, 12a ∼ 12d) 의 외주 측면에 밀착시켜 배치해도 된다.In addition, although the
혼합 가스 중의 TEOS 가스의 질량 분율 분포의 평가치가 ± 41.8 % 인 혼합기로 기판 표면에 박막을 형성한 결과, 형성된 박막의 막두께 분포는 사용할 수 없을 정도로 매우 나빴다.As a result of forming a thin film on the substrate surface with a mixer having an evaluation value of the mass fraction distribution of TEOS gas in the mixed gas of ±41.8%, the film thickness distribution of the formed thin film was so bad that it was not usable.
또, 평가치가 ± 7.4 % 인 혼합기에서는, 평가치의 크기에 따른 면내 막두께 분포의 값이 나빴다.In addition, in the mixer having an evaluation value of ±7.4%, the value of the in-plane film thickness distribution according to the size of the evaluation value was poor.
한편, 평가치가 ± 0.5 % 이하인 혼합기에서는, 평가치의 크기에 따른 면내 막두께 분포가 아니게 되어, 막두께 분포에 영향을 주는 요인이, 평가치의 크기가 아닌 다른 요인이 된 것으로 생각된다.On the other hand, in a mixer having an evaluation value of ±0.5% or less, the in-plane film thickness distribution does not depend on the size of the evaluation value, and it is considered that a factor affecting the film thickness distribution becomes a factor other than the size of the evaluation value.
3, 3a ∼ 3d : 혼합기
5 : 가스 생성 용기
6 : 원료 물질
7 : 가열 장치
10 : 혼합 용기
11, 11a ∼ 11d : 제 1 통 본체
12, 12a ∼ 12d : 제 2 통 본체
13 : 혼합 공간
14 : 교차 부분
19 : 방출 장치
24 : 진공조
25 : 가스 이송관
28, 28a : 유출구
29 : 가상통
30 : 처리 대상물
34 : 플라즈마 장치
45, 45a ∼ 45d : 제 1 통 개구
46, 46a ∼ 46d : 제 2 통 개구
47 : 간극
48 : 조주 공간3, 3a-3d: mixer
5: gas generating vessel
6: raw material
7: heating device
10: mixing container
11, 11a to 11d: 1st cylinder body
12, 12a-12d: 2nd cylinder body
13: mixing space
14: cross section
19: ejection device
24: vacuum tank
25: gas transfer pipe
28, 28a: outlet
29: virtual barrel
30: object to be treated
34: plasma device
45, 45a to 45d: first cylinder opening
46, 46a-46d: 2nd cylinder opening
47: gap
48: chaozhou space
Claims (15)
근원측에 도입된 제 1 가스가 선단측의 제 1 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 1 통 본체와,
근원측에 도입된 제 2 가스가 선단측의 제 2 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 2 통 본체와,
상기 혼합 용기의 벽에 형성된 유출구를 갖고,
상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터 이간되어 상기 혼합 용기의 내부에 배치되고,
상기 제 2 통 본체의 적어도 일부는, 상기 제 2 통 본체의 외주 측면이 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과는 비접촉으로 된 상태에서 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고,
상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 상기 제 2 통 본체의 외주 측면 사이의 간극을 상기 제 1 가스가 흐르도록 되고,
상기 제 2 통 개구는, 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고,
상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터, 상기 제 2 통 개구보다 가까운 위치에 배치되고,
상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는, 서로 평행한 직선을 따라 각각 신장되어 있고,
상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 1 가스와, 상기 제 2 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 2 가스가 상기 유출구로 입사되지 않도록, 상기 유출구가 배치되고,
상기 제 1, 제 2 가스는, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기의 내부로 방출되어 상기 혼합 용기의 내부에서 혼합되고, 상기 제 1, 제 2 가스가 혼합되어 생성된 혼합 가스는 상기 유출구로부터 상기 혼합 용기의 외부로 유출되는, 혼합기.A mixing container in which the internal space is separated from the external atmosphere,
A first cylinder body in the shape of a cylinder through which the first gas introduced to the root side flows out from the first cylinder opening on the front end side,
A second cylinder body in the shape of a cylinder through which the second gas introduced to the root side flows out from the opening of the second cylinder on the front end side;
Having an outlet formed on the wall of the mixing vessel,
The first barrel opening is spaced apart from a wall surface of the mixing container facing the first barrel opening and is disposed inside the mixing container,
At least a portion of the second cylinder body is disposed inside the first cylinder body in a state in which an outer peripheral side surface of the second cylinder body is non-contact with the inner peripheral side surface of the first cylinder body,
The first gas flows through a gap between the inner circumferential side of the first cylinder body and the outer circumferential side of the second cylinder body,
The second cylinder opening is disposed inside the first cylinder body,
The first barrel opening is disposed at a position closer than the second barrel opening from the wall surface of the mixing container to which the first barrel opening faces,
The first cylinder body and the second cylinder body each extend along a straight line parallel to each other,
The outlet port so that the first gas flowing out of the first cylinder opening into the mixing container and going straight, and the second gas flowing out of the second cylinder opening into the mixing container and going straight ahead do not enter the outlet. Is placed,
The first and second gases are discharged from the opening of the first cylinder to the inside of the mixing container and are mixed inside the mixing container, and the mixed gas generated by mixing the first and second gases is discharged from the outlet. A mixer that flows out of the mixing container.
상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분의 외측의 상기 벽면에 형성된, 혼합기.The method of claim 1,
The outlet is formed on the wall surface outside of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in a direction in which the first cylinder body is extended , Mixer.
상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차하는 위치에 적어도 일부가 배치되고,
상기 제 1 통 개구와 상기 유출구 사이에는 방해판 부재가 형성된, 혼합기.The method of claim 1,
The outlet port is at least partially disposed at a position where a wall surface of the mixing container and a virtual cylinder virtually extending an outer circumferential side surface of the first cylinder body in a direction in which the first cylinder body extends, and
A mixer, wherein a baffle plate member is formed between the first barrel opening and the outlet.
상기 혼합 용기는 직방체이고, 상기 혼합 용기의 6 개의 벽 중 4 개의 벽의 벽면은 상기 제 1 통 본체의 외주와 평행하게 배치되어 상기 제 1 통 본체의 외주 측면과 대면된, 혼합기.The method of claim 1,
The mixing vessel is a rectangular parallelepiped, and four of the six walls of the mixing vessel are disposed parallel to the outer periphery of the first tubular body to face the outer periphery of the first tubular body.
상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는 내주 측면의 단면 형상이 원형인, 혼합기.The method of claim 1,
The first cylinder body and the second cylinder body is a mixer in which the cross-sectional shape of the inner peripheral side is circular.
혼합기와,
가스 이송관과,
진공조와,
가스 방출 장치를 갖고,
상기 가스 공급 장치로부터 상기 혼합기에 제 1 가스와 제 2 가스가 도입되고, 상기 제 1 가스와 상기 제 2 가스는 상기 혼합기에서 혼합되어 혼합 가스가 생성되고, 생성된 혼합 가스는, 상기 가스 이송관에 의해 상기 혼합기로부터 상기 가스 방출 장치로 이송되고, 상기 가스 방출 장치로부터 상기 진공조의 내부로 방출되고, 상기 진공조의 내부에 배치된 처리 대상물이 진공 처리되는 진공 처리 장치로서,
상기 혼합기는,
내부의 공간이 외부의 분위기로부터 분리된 혼합 용기와,
근원측에 도입된 제 1 가스가 선단측의 제 1 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 1 통 본체와,
근원측에 도입된 제 2 가스가 선단측의 제 2 통 개구로부터 유출되는 통 형상의 제 2 통 본체와,
상기 혼합 용기의 벽에 형성되고, 상기 가스 이송관이 접속되는 유출구를 갖고,
상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면과 이간되어 상기 혼합 용기의 내부에 배치되고,
상기 제 2 통 본체의 적어도 일부는, 상기 제 2 통 본체의 외주 측면이 상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 비접촉으로 된 상태에서 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고,
상기 제 1 통 본체의 내주 측면과 상기 제 2 통 본체의 외주 측면 사이의 간극을 상기 제 1 가스가 흐르도록 되고,
상기 제 2 통 개구는, 상기 제 1 통 본체의 내부에 배치되고,
상기 제 1 통 개구는, 상기 제 1 통 개구가 대면하는 상기 혼합 용기의 벽면으로부터, 상기 제 2 통 개구보다 가까운 위치에 배치되고,
상기 제 1, 제 2 가스는, 상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기의 내부로 방출되어 상기 혼합 용기의 내부에서 혼합되고, 상기 제 1, 제 2 가스가 혼합되어 생성된 혼합 가스는 상기 유출구로부터 상기 가스 이송관의 내부로 유입되는, 진공 처리 장치.A gas supply device,
Mixer,
A gas transfer pipe,
With a vacuum bath,
Have a gas release device,
A first gas and a second gas are introduced into the mixer from the gas supply device, the first gas and the second gas are mixed in the mixer to generate a mixed gas, and the generated mixed gas is the gas transfer pipe A vacuum processing apparatus in which an object to be treated, which is transferred from the mixer to the gas discharge device by means of the gas discharge device, is discharged from the gas discharge device to the interior of the vacuum bath, and vacuum-treated an object to be treated disposed inside the vacuum bath,
The mixer,
A mixing container in which the internal space is separated from the external atmosphere,
A first cylinder body in the shape of a cylinder through which the first gas introduced to the root side flows out from the first cylinder opening on the front end side,
A second cylinder body in the shape of a cylinder through which the second gas introduced to the root side flows out from the opening of the second cylinder on the front end side;
It is formed on the wall of the mixing container and has an outlet to which the gas transfer pipe is connected,
The first cylinder opening is disposed inside the mixing vessel by being spaced apart from a wall surface of the mixing vessel facing the first cylinder opening,
At least a portion of the second cylinder body is disposed inside the first cylinder body in a state in which an outer peripheral side surface of the second cylinder body is non-contact with the inner peripheral side surface of the first cylinder body,
The first gas flows through a gap between the inner circumferential side of the first cylinder body and the outer circumferential side of the second cylinder body,
The second cylinder opening is disposed inside the first cylinder body,
The first barrel opening is disposed at a position closer than the second barrel opening from the wall surface of the mixing container to which the first barrel opening faces,
The first and second gases are discharged from the opening of the first cylinder to the inside of the mixing container and are mixed inside the mixing container, and the mixed gas generated by mixing the first and second gases is discharged from the outlet. A vacuum processing device introduced into the inside of the gas transfer pipe.
상기 가스 공급 장치는,
원료 물질을 배치하는 가스 생성 용기와,
상기 가스 생성 용기 내의 상기 원료 물질을 가열하는 가열 장치를 갖고,
상기 제 1 가스 또는 상기 제 2 가스 중 어느 일방의 가스로서, 상기 원료 물질이 상기 가열 장치에 의해 가열되고, 승화 또는 증발에 의해 생성된 원료 가스가 상기 혼합 용기에 공급되고,
타방의 가스로서, 적어도 상온 상압에 있어서 기체인 가스가 상기 혼합 용기에 공급되는, 진공 처리 장치.The method of claim 7,
The gas supply device,
A gas generating container in which raw materials are disposed,
It has a heating device for heating the raw material in the gas generating container,
As either the first gas or the second gas, the raw material is heated by the heating device, and the raw material gas generated by sublimation or evaporation is supplied to the mixing container,
As the other gas, a gas that is a gas at least at room temperature and pressure is supplied to the mixing container.
상기 진공조 내에 방출된 상기 혼합 가스에 함유되는 상기 제 1 가스와 상기 제 2 가스의 화학 반응에 의해, 상기 진공조의 내부에 배치된 처리 대상물 표면에 박막이 형성되는, 진공 처리 장치.The method of claim 8,
A vacuum processing apparatus, wherein a thin film is formed on a surface of an object to be treated disposed inside the vacuum chamber by a chemical reaction between the first gas and the second gas contained in the mixed gas discharged into the vacuum chamber.
상기 혼합기로부터 공급된 상기 혼합 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 장치가 형성된, 진공 처리 장치.The method of claim 9,
A vacuum processing apparatus comprising a plasma apparatus for converting the mixed gas supplied from the mixer into plasma.
상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는, 서로 평행한 직선을 따라 각각 신장되어 있고,
상기 제 1 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 1 가스와, 상기 제 2 통 개구로부터 상기 혼합 용기 내로 유출되어 직진하고 있는 상기 제 2 가스가 상기 유출구로 입사되지 않도록, 상기 유출구가 배치된, 진공 처리 장치.The method of claim 8,
The first cylinder body and the second cylinder body each extend along a straight line parallel to each other,
The outlet port so that the first gas flowing out of the first cylinder opening into the mixing container and going straight, and the second gas flowing out of the second cylinder opening into the mixing container and going straight ahead do not enter the outlet. Placed, vacuum processing device.
상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분의 외측의 상기 벽면에 형성된, 진공 처리 장치.The method of claim 11,
The outlet is formed on the wall surface outside of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in a direction in which the first cylinder body is extended , Vacuum processing device.
상기 유출구는, 상기 제 1 통 본체가 신장되는 방향으로 상기 제 1 통 본체의 외주 측면을 가상적으로 연장시킨 가상통과 상기 혼합 용기의 벽면이 교차한 부분의 벽면인 교차 부분과 적어도 일부가 겹치도록 배치되고,
상기 제 1 통 개구와 상기 유출구 사이에는 방해판 부재가 형성된, 진공 처리 장치.The method of claim 11,
The outlet is arranged so that at least a part of the crossing portion, which is a wall surface of a portion where the wall surface of the mixing container and the virtual cylinder virtually extending the outer circumferential side of the first cylinder body in the extending direction, overlaps Become,
A baffle plate member is formed between the opening of the first cylinder and the outlet.
상기 혼합 용기는 직방체이고, 상기 혼합 용기의 6 개의 벽 중 4 개의 벽의 벽면은 상기 제 1 통 본체의 외주와 평행하게 배치되어 상기 제 1 통 본체의 외주 측면과 대면된, 진공 처리 장치.The method of claim 11,
The mixing vessel is a rectangular parallelepiped, and four of the six walls of the mixing vessel are disposed parallel to the outer periphery of the first tubular body to face the outer peripheral side of the first tubular body.
상기 제 1 통 본체와 상기 제 2 통 본체는 내주 측면의 단면 형상이 원형인, 진공 처리 장치.The method of claim 11,
The vacuum processing apparatus, wherein the first cylinder body and the second cylinder body have a circular cross-sectional shape of an inner peripheral side surface.
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