KR19980071597A - 액체 이송 장치 - Google Patents

Abstract

액체 이송 장치는 슬라이딩 부분들에 직접 접촉 되지 않은 대상 액체를 가지지 않은 채로도 작동될수 있다. 따라서 상기 대상 액체의 입자 오염을 막아서 순차적인 공정 과정에 청정 액체 공급을 보장한다. 상기 장치는 액체 유동 구멍을 가진 고정벽, 상기 고정벽과 연관하여 다양한 체적을 가진 대상 액체 공간을 형성하기 위해 변형가능한 벽; 및 상기 변형 가능한 벽의 제어된 이동을 발생시키기 위한 구동 장치를 포함한다.

Description

액체 이송 장치

본 발명은 액체 이송용 장치에 관련된 것으로, 특히 기판상에 고유전체 또는 강유전체 물질의 박막을 침전하기 위한 화학 증착 장치 내에 사용하기에 적합한 액체 공급 장치에 관련된 것이다.

최근에, 반도체 산업에서 생산된 집적회로 장치의 회로 집적도에 있어서 비약적인 발전이 있어 왔는데, 활발한 개발 활동들이 기가 비트 급 디램이 오늘날 지배적인 메가 비트 급 디램을 대신한다는 기대 하에 진행되고 있다. 디램 생산에 필요한 고캐패시턴스 장치를 만들기 위해 사용되는 유전체 박막 물질은 20보다 작은 유전 상수를 가지는 탄타륨 펜타옥사이드(Ta₂O₅) 또는 약 300의 유전 상수를 가지는 바륨 티타네이트(BaTiO₃), 스트론튬 티타네이트(StrTiO₃) 또는 이것들의 합성물 또는 바륨 스트론튬 티타네미트와 같은 이러한 화합물의 혼합물로 만들어진 금속 산화 박막 재료가 유망시 되고 있다.

증기 상으로 금속 산화 합성 박막을 기판 위에 증착하기 위해, 하나 이상의 유기 금속 화합물 및 산소 함유 가스인 가스 공급 물질을 혼합하여 만들어진 가스 혼합물은 적정 온도로 가열된 기판으로 향한다. 유기 금속 가스 공급 물질은 생성된 박막의 속성에 의해 선택된다; 예를 들면, 바륨 스트론튬 티타네이트에 의해 구성된 금속 산화 박막은 Ba, Sr, Ti 또는 그 화합물들을 그 디피바로일메탄(DPM:dipivaloymetane) 화합물로 일차적으로 변환하고, 유기 솔벤트(예를 들면, 테트라히드로퓨란(THF))로 그 화합물을 용해시켜, 각각의 액체 공급 물질들을 생산하도록 소정의 비율로 상기 액체 공급 물질을 균일하게 혼합한 후, 이것을 기화기로 보내서 화학 증착 장치에 있어서 사용되는 가스 공급을 생산한다.

이러한 주 액체 공급들은 밀봉된 용기에서조차 매우 열화되기 쉬워서 공급 파이핑 내부에 그것을 정체시키는 것은 바람직하지 않다. 상기 주 공급 액체는 특히 열 또는 공기에 노출됨으로써 침전 입자들을 생성하기 쉬워서 열등한 품질의 막을 생성하는 경향이 있다. 따라서, 구성 액체가 주 액체 공급으로 혼합되어지면, 상기 주 공급 액체가 안정된 조건에서 유지되는 것이 필수적이나 상기 주액체가 가능한 빨리 완전히 사용되는 것이 또한 바람직하다. 더욱이, 상기 막 증착 장치는 광범위한 유동비율에 걸쳐 상기 주 공급 액체의 유동비율에 대해 미조정을 실행 가능하게 하는 것이 바람직하며, 이것은 액체 이송장치가 상기 공급액체의 유동비율에 걸쳐해 엄격한 제어를 제공할 수 있어야 한다.

과거에 있어서, 정량 펌프가 액체 물질의 유동 비율의 미조정이 가능하도록 개발되어 왔으나, 이들 펌프들은 피스톤들 및 실린더들 또는 밀봉 부품에 의해 분리된 슬라이딩 구성요소로 구성된 회전 펌프로 구성된다.

그러나 이러한 종래의 펌프들은 아래에서 개략적으로 보는 것처럼 몇몇 동작 적인 문제들을 나타냈다:

(i) 상기 펌프의 슬라이딩 부품은 공급 액체와 접촉하여 상기 공급액체를 오염시키는 입자를 생성시킨다;

(ii) 상기 펌프내의 상기 슬라이딩부들은 대개 고장나기 쉽고, 보수 및 유지 동작 동안, 상기 공급 액체는 공기에 노출되어 전체 공급 경로를 열화시키고 오염시킨다;

(iii) 왕복 실린더, 다이아프램 및 벨로우즈는 유동을 변하게 하여 상기 액체 공급 통로에 있어서 진동을 야기한다.

본 발명의 목적은 대상 액체의 입자 오염을 막아 순차적인 공정 과정에 청정 액체 공급의 공급을 보장하며, 상기 액체 이송 장치의 보수 및 유지 동작을 용이하도록 대상 액체들이 슬라이딩 부분 직접 접촉시키지 않고 대상 액체 없이도 동작할 수 있는 액체 이송 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 액체 유동 구멍을 가지는 고정벽과; 고정벽과 연관하여 다양한 체적을 가지는 대상 액체 공간을 형성하기 위한 변형 가능한 벽과; 및 상기 변형 가능한 벽의 제어된 이동을 발생시키기 위한 구동 장치를 포함하는 대상 액체의 제어량을 공급하기 위한 액체 이송 장치에 의해 달성된다.

따라서, 상기 대상 유체는 상기 변형 가능한 벽의 이동에 의해 야기된 상기 대상 액체 공간의 변경 체적의 작용에 의해 이송되므로 상기 장치의 슬라이딩 부들에 접촉하지 않은 채, 상기 대상 액체는 청정상태에서 이송될 수 있다.

상기 구동장치는 상기 변형 가능한 벽에 의해 분리되고 상기 대상 액체에 반대측에 형성된 작동 액체 공간 및 작동유체를 상기 작동 유체 공간으로 송출하는 작동 유체 이송 장치를 포함한다. 이에 따라, 적당한 외부 작동 유체 이송 장치는 대상 유체가 슬라이딩 부에 접촉하지 않고 상기 대상 액체를 청정 상태에서 순차적인 공정 과정으로 송출하는데 이용된다. 상기 변형 가능한 벽은 어떤 슬라이딩 부들 없이 자체 변형을 할 수 있는 벨로우즈, 유연한 막과 같은 어떤 유연한 물질로 만들어진다.

상기 장치에 있어서, 상기 작동 유체는 비압축성 유체가 바람직하며, 상기 작동 유체 이송 장치는 정량 펌프이다.

상기 장치에 있어서, 상기 대상 액체 공간 및 상기 작동 유체공간은 중앙 판에 대해 실질적으로 대칭적이다. 상기 변형 가능한 벽이 막일 때, 상기 고정벽은 상기 막의 변형 가능한 모양과 실질적으로 일치하는 내부 윤곽선 모양을 가진다.

상기 기본 장치에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 변형 가능한 벽을 기계적으로 변형하기 위한 외부 구동장치를 가진다. 이에 따라, 상기 대상 액체가 슬라이딩 부에 접촉하지 못하도록 하는 기본 전제를 유지한 채 상기 장치의 외부 배열은 단순화될 수 있다.

따라서 본 발명의 상기 액체 이송 장치가 상기 변형 가능한 벽의 변경된 모양의 작용에 의한 상기 대상 액체 공간의 체적을 변경하므로써 동작되도록 설계된다. 슬라이딩 부는 상기 대상 액체를 이동시키는데 직접 관련될 필요가 없으므로, 상기 장치는 입자에 의한 오염을 막는 것이 가능하다. 상기 대상 액체가 항상 최상의 청정 상태에서 다음 공정으로 송출되도록 상기 장치가 종래 설계의 액체 이송 장치와 비교하여 보수와 유지가 보다 덜 필요하도록 설계돼서, 필요할 때, 상기 구성 요소들이 유지 대상을 위해 매우 쉽게 분리 될 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 액체 이송 장치의 첫 번째 실시 예를 보여주는 개략적인 단면도;

도 2는 본 발명의 상기 액체 이송 장치의 두 번째 실시 예를 보여 주는 개략적인 단면도;

도 3은 본 발명의 상기 액체 이송 장치의 세 번째 실시 예를 보여주는 개략적인 단면도이다.

상기 실시 예들은 참조 도면에 제공되어 진다. 예를 들면, 화학 증착 장치에 있어서 사용되는 가스 공급을 생성하기 위해 상기 장치는 액체 공급 물질을 기화기에 공급하도록 설계된다.

상기 장치는 대략 편평한 내부 공간을 가진 하우징(주조 구조)(10) 및 상기 내부 공간을 상부과 하부로 분리시키기 위한 격막(12)(변형 가능한 벽)을 포함한다. 상기 하우징은(10)은 상부 하우징(14)(고정벽), 하부 하우징(16) 및 그 사이에 적당한 방법으로 부착된 격막(12)을 포함하여 내부에 액밀된 두 개의 공간을 형성한다. 보다 자세히, 상기 상부 하우징(14) 및 상기 격막(12)에 의해 형성된 공간은 이송되어진 대상 액체(이 경우에 있어서 공급액체)를 포함하기 위한 대상 액체 공간(18)을 구성하며, 상기 하부 하우징(16) 및 상기 막(12)으로 형성된 상기 공간은 비압축성 작동 유체를 포함하기 위한 작동 유체 공간(20)을 구성한다.

상기 상부 하우징(14)은 공급 액체의 통로를 위한 공급 분배 파이프(24)에 연결된 공급 액체 유동 구멍(22)을 가진다. 각각 차단 밸브들(32, 34)을 가진 기화기(도시되지 않음)에 연결하기 위해 상기 액체 분배 파이프(24)는 송출 파이프 (30) 및 액체 공급 탱크(26)에 연결된 유입 파이프(28)로 분기된다. 한편, 상기 하부 하우징(16)은 작동 유체 파이프(38)에 연결된 작동 유체 유동 구멍(36)을 가진다.

상기 작동 유체 파이프(38)는 가압 유체 파이프(40) 및 복귀 파이프(42)로 분기되고, 상기 가압 유체 파이프(40)는 정량 펌프의 방출 포트로 연결되며, 상기 정량 펌프(44)의 입력 개구는 차단 밸브(48)를 통해서 작동 유체 탱크(46)에 연결된다. 주목할 점은, 만약 상기 공급 액체가 상기 막으로 침투하는 경향을 나타내면, 상기 작동 유체는 상기 공급 액체를 준비하기 위해 사용되는 솔벤트와 같은 액체가 되어야한다. 만약 침투할 위험이 없으면, 물과 같은 작동 유체로서 가장 적당한 액체, 실리콘 오일이 선택 될 수 있다.

상기 격막(12)은 예를 들면, 이송되는 액체 매개체에 적합한 합성고무 또는 유연한 테프론 그룹 물질과 같은 적합한 특성을 가지는 중합수지물질로 만들어진다. 선택의 표준은 강도, 탄성 및 상기 공급 액체 및 작동 유체에 적합한 화학적 특성을 포함해야 한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 하우징(10)의 내부 공간은 격막(12)을 고정하는 판에 대해 수직으로 대칭이다. 즉, 상기 내부 공간은 상기 변형막(12)의 윤곽선에 적합한 모양으로 된다.

이하, 전술한 구조를 가지는 상기 액체 이송 장치의 작동을 제시할 제 1단계는 상기 공급 액체로 상기 액체 공간(18)을 채우는 것이다. 이 경우, 상기 정량 펌프(44)는 멈춰지고, 상기 작동 유체 시스템내의 상기 복귀파이프(42)의 차단 밸브(48)는 열려지며, 상기 유입파이프(28)의 차단 밸브(32)는 열려지고, 상기 공급 파이프(30)의 차단 밸브(34)는 닫혀진다. 가압 가스(예를 들면, 헬륨)는 상기 압력 파이프(49)로부터 상기 액체 공급 탱크(26)까지 공급되어서 상기 액체 유동 구멍(22)을 통해 상기 상부 하우징(14)내의 상기 액체 공간(18)으로 공급한다.

상기 작동 유체 공간(20)은 상기 일정 압력 가스의 작용에 의해 압축되어지며, 상기 작동 유체 공간(20)내의 상기 작동 유체는 상기 복귀 파이프(42)를 통해 상기 작동 유체 탱크(46)로 되돌려진다. 이 채움 단계는 상기 격막(12)이 상기 작동 유체 공간(20)의 바닥 면에 도달할 때까지 정상적으로 수행된다. 상기 가압 가스에 의해 가해진 압력은 매우 낮고 상기 공급 액체가 단계를 충전하는 동안에는 짧게 지속되어서, 순차적인 단계에 있어서 공정사의 문제를 발생시키도록 상기 공급 액체로 관통하는 기회는 거의 없다.

다음 단계는 상기 공급 액체 공간(18)내에 포함된 공급 액체의 적은 양을 하류 측에 있는 기화기로 송출하는 것과 관련이 있다. 이 단계를 수행하기 위해, 상기 작동 유체 시스템내의 상기 복귀 파이프(42)의 상기 차단 밸브(48)는 닫히며, 공급 분배 시스템내의 상기 유입 파이프(28)의 상기 차단 밸브(32)는 닫히고, 상기 공급 파이프(30)의 상기 차단 밸브(34)는 열리며, 상기 정량 펌프(44)는 작동된다. 이것은 상기 작동 유체가 상기 하부 하우징(16)상에 형성된 상기 작동 유체 유동 구멍(36)을 통해 상기 작동 유체 공간(20)으로 흐름을 야기시킨다. 상기 작동 유체는 격막(12)을 위로 밀어 올려 상기 공급 파이프(30)를 통해 상기 공급 액체의 주어진 체적을 상기 기화기로 송출한다.

액체 공급의 상기 공정에 있어서, 상기 공급 액체의 배출 체적은 상기 작동 유체 공간(20)으로 공급된 작동 유체의 체적과 동일하다. 다시 말해, 상기 공급 액체의 유동 체적은 상기 정량 펌프(44)의 배출 체적과 동일하다. 따라서 작동 유체의 미량을 정확히 배출하는 능력을 가진 정량 펌프를 사용함으로써, 상기 공급 액체의 소정의 미체적의 송출을 정확하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 격막(12)의 작용은 상기 유동의 형태에 있어서 진동을 감소시켜 상기 공급 액체의 부드러운 송출을 제공한다.

상기 공급 이송 공정의 초기 단계 동안, 상기 격막(12)은 막의 유연한 늘어짐 때문에 더 얇아지나, 압력이 안정되면 얇아짐은 송출된 체적의 편차를 발생시키지는 않는다. 일반적으로, 초기 액체 송출의 질적 제어 문제점을 피하기 위해 상기 공급의 초기 단계 동안 수용된 공급 액체는 버려지고 막 침전용으로 사용되지 않는다. 또한, 공급 액체 공간(18)의 체적은 공급 액체의 필요에 따라 증가할 수 있어서, 공급 액체를 가진 상기 공급 액체 공간(18)을 한번 충전하는 것은 장시간을 요하는 생산 공정 장치에 있어서 충분히 이용될 수 있다.

상기 형태의 액체 송출 장치에 있어서, 상기 공급 액체가 본질적으로 이러한 슬라이딩 부품들에 노출되지 않기 때문에 상기 슬라이딩 부분에 입자들이 발생되지 않아서, 청정 액체 공급이 항상 상기 기화기로 공급 되어질 수 있다. 또한, 슬라이딩 부품들이 사용되지 않기 때문에, 상기 슬라이딩 부품들의 보수 또는 유지하는 동안 상기 공급 액체가 공기에 노출되지 않아서 상기 공급 액체의 열화되는 기회가 많이 없게 된다. 또한 상기 액체 이송 공정이 상기 격막(12)의 이동에 의해 수행되기 때문에, 액체상의 직접적인 가스 일정 압력화의 경우에 비해 상기 공급 액체에 있어서는 가스들의 혼합이 거의 없게 된다.

또한, 본 실시 예에 있어서, 상기 하우징(10)의 내부 윤곽선의 모양은 상기 막(12)의 부푼 모양에 일치하여 만들어져서, 상기 격막(12)은 막의 국한된 변형을 막음으로서 서비스 수명을 연장할 수 있다. 또한, 상기 액체 이동에 있어서 데드죤(dead zone)이 없고 상기 펌핑 부분은 침체를 막기 위해 보다 더 평평한(보다 더 깊은 것이 아닌) 형태로 되어 있기 때문에, 상기 공급 액체의 열화가 최소화될 수 있다. 또한 이 실시 예에 있어서, 상기 펌핑 부분의 수직으로 연장된 모양의 경우와 비교하여, 상기 하우징(10)의 반경은 상기 하우징의 높이 보다 커서 전체적으로 편평한 모양이고 막(12)의 적은 변형은 상기 액체의 움직임에 있어서 효력이 있게 된다. 단, 편평한 모양에 있어서, 상기 하우징(10)의 압력에 의한 변형을 막기 위해 보다 더 두꺼운 하우징(10)을 공급하는 것이 필요하다. 상기 하우징(10) 자체가 압력에 의해 변할 때, 액체 유동 비율의 정확한 제어가 영향 받을 수 있다. 만약 상기 막(12)이 충분한 수명을 공급하기 위해 내구성이 강한 물질로 만들어 질 수 있다면, 상기 하우징(10)의 적절한 체적 용적을 공급하기 위해 직경을 보다 작게 하고 높이를 보다 높게 하는 것이 바람직하다.

도 2는 상기 액체 이송 장치의 두 번째 실시 예를 보여준다. 상기 첫 번째 실시 예에서와 같은 상기 부품들은 같은 참조번호에 의해 참조된다. 상기 실시 예에 있어서, 금속 벨로우즈(52)는 상기 첫 번째 실시예의 상기 격막(12)을 대신한다. 상기 하우징(50)은 대략 원통형이고 폐쇄된 상부를 갖고 상기 하우징(50)의 바닥부부분에 부착된 바닥부분을 갖는 상기 축상 내부 벨로우즈(52)를 포함한다. 상기 벨로우즈(52)와 상기 하우징(50)사이의 외부 공간은 상기 공급액체 공간(18)을 구성하고, 상기 벨로우즈(52)의 내부 공간은 각각의 파이핑을 가진 상기 작동 유체 공간(20)을 구성한다. 벨로우즈(52)를 만들기 위한 물질은 상기 공급 액체와 작동 유체 둘 다에 대해 반응이 없어야 한다.

상기 실시예의 상기 액체 이송 장치의 작동은 기본적으로 상기 첫 번째 실시 예에서의 작동과 같으며 설명은 생략 될 것이다. 이것은 변형 가능한 벽이 금속 물질로 만들어지기 때문에 수지물질로 만들어진 막 보다 내구성과 수명이 더욱 길다는 것은 언급하지 않는다.

도 3은 다른 실시 예를 보여주는 것으로, 상기 벨로우즈는 구동 장치에 의해 동작된다. 즉, 상기 하우징(50)의 하부 부분은 개구 부분(54)을 가져서 상기 두 번째 실시 예에 있어서 작동 유체 공간에 대응되는 공간을 제거한다. 작동 유체를 대신하여 푸쉬 로드(58)는 상기 개구 부분(54)을 통해 상기 푸쉬로드(58)의 끝이 상기 벨로우즈(52)의 천장(56)에 고정되도록 삽입되어 진다. 승강 장치(60)는 큰 속도 감소비 및 회전을 선 운동으로 바꿔주는 기어 기계 장치(66)를 가진 감속장치(62)를 가지는 모터(64)를 포함해서 상기 푸쉬로드(58)에서 잘 제어된 상하 운동을 공급한다. 상기 장치의 작동은 본질적으로 상기 두 번 째 실시 예와 같으며 설명은 생략한다.

상기 대상 유체는 상기 변형 가능한 벽의 이동에 의해 야기된 상기 대상 액체 공간의 변경 체적의 작용에 의해 이송되므로 상기 장치의 슬라이딩 부들에 접촉하지 않은 채, 상기 대상 액체는 청정상태에서 이송될 수 있다.

본 발명의 상기 액체 이송 장치가 상기 변형 가능한 벽의 변경된 모양의 작용에 의한 상기 대상 액체 공간의 체적을 변경하므로써 동작되도록 설계된다. 슬라이딩 부는 상기 대상 액체를 이동시키는데 직접 관련될 필요가 없으므로, 상기 장치는 입자에 의한 오염을 막는 것이 가능하다. 상기 대상 액체가 항상 최상의 청정 상태에서 다음 공정으로 송출되도록 상기 장치가 종래 설계의 액체 이송 장치와 비교하여 보수와 유지가 보다 덜 필요하도록 설계돼서, 필요할 때, 상기 구성 요소들이 유지 대상을 위해 매우 쉽게 분리 될 수 있게 한다.

Claims (15)

1. 대상 액체의 제어량을 송출하는 액체 이송 장치에 있어서, 액체 유동 구멍을 갖는 고정벽; 상기 고정벽과 연관되어 다양한 체적의 대상 액체 공간을 형성하는 변형 가능한 벽; 및 상기 변형가능한 벽의 제어된 이동을 발생시키는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 변형 가능한 벽에 의해 분리되고 상기 대상 액체 공간에 반대측에 형성되는 작동 유체 공간과, 상기 작동 유체 공간으로 작동 유체를 송출하는 작동 유체 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 변형 가능한 벽은 막인 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 막은 상기 대상 액체 및 상기 작동 유체 둘 다에 적합한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 이송 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 대상 액체 공간 및 상기 작동 유체 공간은 실질적으로 편평하게 형성된 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 작동 유체는 비압축성 유체인 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 작동 유체 이송 장치는 정량 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
8. 제 2항에 있어서, 상기 대상 액체 공간 및 상기 작동 유체 공간은 대칭면에 대하여 대체로 실질적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
9. 제 3항에 있어서, 상기 고정벽은 격막의 변형된 모양과 실질적으로 일치하는 내부 윤곽선 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
10. 제 2항에 있어서, 상기 변형 가능한 벽은 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 벨로우즈는 상기 대상 액체 및 상기 작동 유체 둘 다에 적합한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 변형 가능한 벽을 기계적으로 변형하기 위한 외부 구동 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 변형 가능한 벽은 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
14. 제 13항에 있어서, 상기 벨로우즈는 상기 대상 액체에 적합한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 이송장치.
15. 제 12항에 있어서, 상기 변형 가능한 벽을 상기 외부 구동 장치에 연결하는 푸쉬 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 장치.