KR20030059263A - 소유량 액체의 계량공급방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체가 수용되어 있는 탱크에 가스를 도입하고 액체라인을 통하여 액체를 이동시킴으로써 소유량의 액체를 계량공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법을 개선하기 위하여, 부분가스유량(Q2)이 일정하게 유지되고 탱크(4)내의 가스압력(P2)과 실질적으로 같은 압력(P1)에서 질량유량이 제어된 가스유량(Q1)으로부터 공급되고 액체를 이동시키기 위하여 탱크내로 도입되며, 부분가스유량(Q2)이 일정하게 유지되고 탱크(4)내의 가스압력(P2)과 실질적으로 같은 압력(P1)에서 질량유량이 제어된 가스유량(Q1)으로부터 분기되며, 부분가스유량이 측정된다. 압력(P1)의 변화는 가스밀도(Q1)를 기준으로 하여 측정되고 액체유량이 부분가스질량유량(Q3)의 요구된 값에 일치하도록 결정된다.
Description
본 발명은 액체가 수용되어 있는 탱크에 가스를 도입하고 액체라인을 통하여 액체를 이동시킴으로써 소유량의 액체를 계량공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 형태의 방법과 이러한 방법을 수행하기 위한 장치가 특허문헌 제 WO 99/16929 호에 기술되어 있다. 이 특허문헌은 액상전구체 공급시스템 LDS(liquid precursor delivery system)를 기술하고 있다. 이러한 형태의 장치는 CVD 시설에 가스성분을 공급하는데 사용된다. 이러한 경우에 있어서, 가스성분은 분사되기 전에 예를 들어, 고온의 면에 접촉하여 증발되거나 예를 들어 액체와 고온의 면 사이의 접촉으로 프리트에서 직접 증발된다. 이 경우에 있어서, 계량될 액체의 유량은 대개 10㎖/분 정도이다. 이러한 소유량을 직접 측정하는 것은 문제가 있다. 다른 한편으로, 반도체층에 증기상으로부터 강유전체 물질을 증착시키는 것은 액상 유기금속 스트론튬, 바륨, 티타늄, 비스머스 또는 탄탈 화합물의 재현가능한 결정과 계량을 요구한다.
따라서, 본 발명은 일반적 형태의 방법과 일반적 형태의 장치를 개선하는 목적에 기초하고 있다.
이러한 목적은 청구범위에 기술된 본 발명에 의하여 달성된다. 청구범위 제1항은 액체를 이동시키기 위하여 탱크 내로 도입되고 그 유량이 측정되는 부분가스유량이 일정하게 유지되고 탱크 내의 압력과 실질적으로 같은 압력에서 질량유량이 제어된 가스유량으로부터 분기되며, 부분가스질량유량이 가스밀도를 기준으로 하여 측정될 수 있고 부분가스질량유량의 요구된 값에 일치하는 부분가스유량이 압력의 변화에 의하여 결정된다. 이 방법에 있어서는 부분가스유량이 가스유량 보다 적어도 100분의 1 정도로 작게 되어 있다. 가스유량은 압력이 변화하는 경우에도 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에서, 액체는 기체상태가 되어 CVD 반응기에 공급되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우 액체는 맥동방식으로 분무될 수 있다. 이와 같이 하여 수득한 에어로졸은 부가적인 가열에 의하여 증발될 수 있다.
본 발명에 따라서, 일반적인 형태의 장치는 일정한 가스유량을 제공하는 가스질량유량제어기로 구성되고 이로 부터 낮은 유동저항을 갖는 가스질량유량계를 통하여 탱크로 도입되는 부분가스유량이 압력제어기에 의하여 일정하게 유지되고 제어요소를 갖는 탱크내의 가스압력과 실질적으로 동일한 압력에서 분기될 수 있고, 제어요소에 의하여 가스질량유량계를 통하여 유동하는 부분가스유량이 압력제어기에 의하여 제어되는 압력을 변화시킴으로써 결정될 수 있도록 함으로써 이러한 부분가스의 유량이 액체유량의 요구된 값과 일치하게 되어 있다. 이 장치는 액체반응물의 공급원으로서 CVD 설비에 사용되는 것이 바람직하다. 더욱이, 액체는 특히 맥동형의 분무노즐에 공급될 수 있다. 분무노즐에 의하여 발생된 에어로졸은 증발된 후에 기체상태로 CVD 반응기의 공정챔버에 공급될 수 있다.
본 발명의 전형적인 실시형태가 첨부된 도면에 의하여 설명된다. 도면은 본 발명의 방법을 시행하기 위한 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치의 설명도.
예를 들어 수소 또는 질소 또는 기타 불활성 기체와 같은 가스가 공급라인(13)으로부터 가스질량유량제어기(2)를 통하여 유동한다. 가스질량유량제어기(2)에 의하여 제공되는 가스유량 Q1은 분기점(12)을 지나 압력제어기(1)로 유동하며, 이 압력제어기는 분기점(12)의 영역에서 압력이 일정한 압력 P1으로 유지될 수 있도록 한다. 과잉의 가스는 압력제어기(1)의 유출라인으로 유출된다.
비교적 작은 부분가스유량 Q2가 분기점(12)에서 분기된다. 이 부분가스유량 Q2는 가스유량 Q4으로서 유출라인(14)을 통하여 실질적으로 유동하는 가스유량 Q1 보다 약 100배가 작다.
부분가스유량 Q2는 가스질량유량계(3)를 통하여 유동한다. 가스질량유량계의 유동저항은 비교적 낮다. 그 결과로 가스질량유량계(3)를 지나 탱크(5)로 도입되는 가스라인(11)에는 압력제어기(1)에 의하여 분기점(12)에서 일정하게 유지되는 동일한 압력 P2이 나타난다.
따라서 탱크(4)의 가스(5)의 압력 P2는 압력제어기(1)에 의하여 일정하게 유지될 수 있다.
탱크(4)에는 액체(6)가 수용되어 있다. 탱크의 외부에 배치되어 있는 분무노즐(9)로 연장된 인상파이프(10)가 액체(6)내에 잠긴다. 분무노즐(9)은 에어로졸을 맥동방식으로 형성한다. 분무노즐(9)로부터 나오는 에어로졸은 부가적인 가열에 의하여 압력 P3으로 반응챔버(8)에서 증발된다. 액체는 유기금속화합물일 수 있다. 공정챔버는 반도체 표면에 강자성체 층을 증착하는데 이용된다.
장치는 또한 가스질량유량계(3)로부터의 측정값을 입력변수로서 이용하는 제어요소(7)를 갖는다. 유량은 탱크(4)내의 가스(5)의 밀도를 고려하여 측정된 질량유량으로부터 결정될 수 있다. 제어요소(7)는 이러한 유량 Q2를 액체유량 Q3의 요구된 값에 일치하는 레벨로 조절한다. 이를 위하여 압력 P1은 가스질량유량계(3)를 통하여 유동하는 가스유량이 액체유량 Q3의 요구된 값과 일치하도록 압력제어기(1)에 공급된 요구된 값을 변화시킴으로써 결정된다. 마찬가지로 일정하게 유지되고가스질량유량제어기(2)에 의하여 제공되는 질량유량 Q1도 제어요소의 영향을 받을 수 있다. 또한 제어요소(7)는 분무노즐(9)을 제어할 수 있다. 분무노즐(9)은 연속적으로 또는 맥동적으로 작동될 수 있다.
방법은 실질적으로 온도가 일정하게 유지될 때 유량 Q2가 부분가스유량 Q2의 측정된 질량유량과 가스라인(11)과 가스질량유량계(3)의 구조적인 조건에 따른 그 유량 사이의 사실상 명백한 관계를 제공한다는 사실에 기초하고 있다.
만약 액체유량 Q3이 변화되어야 한다면, 제어요소(7)는 압력 P2에서 가스(5)의 밀도를 고려하여 유량 Q3에 일치하는 가스질량유량이 가스질량유량계(3)에서 측정될 때까지 압력제어기(1)를 위한 사전설정값을 변화시킨다.
이상으로 설명된 모든 구성은 본질적으로 본 발명에 속한다. 우선권주장서류의 내용은 전체적으로는 본원 출원의 내용에 포함되고 부분적으로는 이들 서류의 특징이 본원 출원의 청구범위에 포함되어 있다.
Claims (9)
- 액체가 수용되어 있는 탱크에 가스를 도입하고 액체라인을 통하여 액체를 이동시킴으로써 소유량의 액체를 계량공급하기 위한 방법에 있어서, 액체를 이동시키기 위하여 탱크내로 도입되는 부분가스유량(Q2)이 일정하게 유지되고 탱크(4)내의 가스압력(P2)과 실질적으로 같은 압력(P1)에서 질량유량이 제어된 가스유량(Q1)으로부터 분기되며, 부분가스유량(Q2)의 질량유량은 측정되고 부분가스질량유량(Q3)이 가스밀도(Q1)를 기준으로 하여 측정될 수 있고 부분가스질량유량(Q3)의 요구된 값에 일치하는 부분가스유량이 압력(P1)의 변화에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 소유량 액체의 계량공급방법.
- 제1항에 있어서, 부분가스유량(Q2)이 가스유량(Q1) 보다 적어도 100분의 1 정도로 작음을 특징으로 하는 방법.
- 전기 청구항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스유량(Q1)이 압력(P1)이 변화하는 경우에도 실질적으로 일정하게 유지됨을 특징으로 하는 방법.
- 전기 청구항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 액체유량(Q3)이 기체상태로 되어 CVD 반응기(8)에 공급됨을 특징으로 하는 방법.
- 전기 청구항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 액체유량(Q3)이 특히 맥동방식으로 분무되고 그 결과로 에어로졸이 부가적인 가열에 의하여 증발됨을 특징으로 하는 방법.
- 액체가 수용되어 있는 탱크에 가스를 도입하고 액체라인을 통하여 액체를 이동시킴으로써 소유량의 액체를 계량공급하기 위한 장치에 있어서, 일정한 가스유량(Q1)을 제공하기 위한 가스질량유량제어기(2)로 구성되고 이로부터 낮은 유동저항을 갖는 가스질량유량계(3)를 통하여 탱크(4)로 도입되는 부분가스유량(Q2)이 압력제어기(1)에 의하여 일정하게 유지되고 제어요소(7)를 갖는 탱크(4)내의 가스압력(P2)과 실질적으로 동일한 압력(P1)에서 분기될 수 있고, 제어요소에 의하여 가스질량유량계(3)를 통하여 유동하는 부분가스유량이 압력제어기(1)에 의하여 제어되는 압력(P1)을 변화시킴으로써 결정될 수 있도록 하여 부분가스의 유량이 액체유량(Q3)의 요구된 값과 일치하게 되어 있음을 특징으로 하는 소유량 액체의 계량공급장치.
- 소유량 액체의 계량공급장치에 있어서, 이 장치가 액체반응물의 공급원으로서 CVD 설비에 사용됨을 특징으로 하는 장치.
- 소유량 액체의 계량공급장치에 있어서, 액체유량이 특히 맥동형의 분무노즐에 공급됨을 특징으로 하는 장치.
- 소유량 액체의 계량공급장치에 있어서, 분무노즐(9)에 의하여 발생된 에어로졸이 부가적인 가열에 의하여 증발되어 CVD 반응기의 공정챔버에 공급됨을 특징으로 하는 장치.
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