(57)【要約】【課題】  気化されたガスが流路中で凝縮して液化するのを防止可能な気化供給システムを提供する。【解決手段】  気化供給システム１は、プロセスガスの原料となる液体を気化させる気化器３Ａと、ガスの流路が形成され、キャリアガスにより負圧を発生させて、気化器３Ａで気化されたプロセスガスを吸引して、キャリアガスと共にプロセスガスを送出するバキュームジェネレータ１０と、気化器３Ａおよびバキュームジェネレータ１０を加熱する加熱装置６と、を備える。バキュームジェネレータ１０において、流路２６と外気との境界は、金属製の部材によってシールされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスの原料となる液体を気化させる気化器と、
ガスの流路が形成され、キャリアガスにより負圧を発生させて、前記気化器で気化されたプロセスガスを吸引して、キャリアガスと共にプロセスガスを送出するバキュームジェネレータと、
前記気化器と、前記バキュームジェネレータとを加熱する加熱手段と、を備え、
前記バキュームジェネレータにおいて、前記流路と外気との境界は、金属製の部材によってシールされている、気化供給システム。
【請求項２】
前記気化器で気化されたプロセスガスのガスの流量を制御する圧力式の流量制御装置を更に備え、
前記加熱手段は、前記流量制御装置を加熱する、請求項１に記載の気化供給システム。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記バキュームジェネレータの温度が前記流量制御装置の温度よりも高くなるように加熱可能に構成されている、請求項２に記載の気化供給システム。
【請求項４】
前記バキュームジェネレータは、ボディと、ノズルと、ディフューザとを備え、
前記ノズルの外周面および前記ディフューザの外周面は、前記ボディに当接している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の気化供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置等に使用される気化供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原料を気化させるための原料容器と、マスフローコントローラと、真空発生装置とを備えるＣＶＤ装置の原料供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のＣＶＤ装置の原料供給装置では、原料容器の恒温槽および配管のが４０〜５５℃に制御されており、低蒸気圧で高沸点（例えば、沸点１３６℃以上）な原料を用いた場合には、流路内でガスが凝縮する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、気化されたガスが流路中で凝縮して液化するのを防止可能な気化供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するために、本発明の一態様である気化供給システムは、プロセスガスの原料となる液体を気化させる気化器と、ガスの流路が形成され、キャリアガスにより負圧を発生させて、前記気化器で気化されたプロセスガスを吸引して、キャリアガスと共にプロセスガスを送出するバキュームジェネレータと、前記気化器と、前記バキュームジェネレータとを加熱する加熱手段と、を備え、前記バキュームジェネレータにおいて、前記流路と外気との境界は、金属製の部材のみによってシールされている。
【０００７】
前記気化器で気化されたプロセスガスのガスの流量を制御する圧力式の流量制御装置を更に備え、前記加熱手段は、前記流量制御装置を加熱してもよい。
【０００８】
前記加熱手段は、前記バキュームジェネレータの温度が前記流量制御装置の温度よりも高くなるように加熱可能に構成されていてもよい。
【０００９】
前記バキュームジェネレータは、ボディと、ノズルと、ディフューザとを備え、前記ノズルの外周面および前記ディフューザの外周面は、前記ボディに当接していてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、気化されたガスが流路中で凝縮して液化するのを防止可能な気化供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る気化供給システムの概略図である。
【図２】バキュームジェネレータの正面図である。
【図３】バキュームジェネレータを図２のＡ方向から見た平面図である。
【図４】バキュームジェネレータを図２のＢ方向から見た側面図である。
【図５】バキュームジェネレータの一部外観を含む断面図である。
【図６】図５のブリード路の拡大図である。
【図７】バキュームジェネレータの流路構成を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る気化供給システムについて、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る気化供給システム１の概略図である。
【００１４】
気化供給システム１は、液体原料供給源２と、気化供給機３と、キャリアガス供給源４と、バキュームジェネレータ（以下、ＶＧともいう。）１０と、金属製の配管５Ａ〜５Ｃと、加熱装置６とを備える。配管５Ｃの二次側には、図示せぬウェハに対し処理が行われるチャンバ７および排気配管８が設けられ、排気配管８に排気ポンプ９が設けられている。
【００１５】
液体原料供給源２は、プロセスガスであるＴｉＣｌ４（四塩化チタン）等の液体原料を貯留し、気化供給機３に液体原料を供給する。
【００１６】
気化供給機３は、気化器３Ａと、圧力式の流量制御装置（ＭＦＣ（マスフローコントローラ））３Ｂとを備える。気化器３Ａは、気化促進用の図示せぬブロック体等を備え、液体原料供給源２からの液体原料を、後述の加熱装置６により加熱して気化させ、プロセスガスとしてＭＦＣ３Ｂに供給する。ＭＦＣ３Ｂは、圧力センサおよび流量制御バルブを有し、圧力センサによりプロセスガスの流量を検知し、当該検知結果に基づき、流量制御バルブの開度をフィードバック制御し、所定の流量のプロセスガスが送出する。
【００１７】
キャリアガス供給源４には、アルゴン、窒素またはヘリウム等のキャリアガスが圧縮して充填されている。当該キャリアガスは、図示せぬ圧力制御装置により所定の圧力に制御されて、ＶＧ１０に供給される。
【００１８】
ＶＧ１０は、エジェクタ効果を用いて真空を発生させる真空発生装置であり、真空を発生することにより、気化供給機３で気化されたプロセスガスであるＴｉＣｌ４を吸引し、吸引したＴｉＣｌ４をチャンバ７へ供給する。ＶＧ１０の詳細な構成については後述する。
【００１９】
配管５Ａは、気化供給機３とＶＧ１０とを接続し、配管５Ｂは、キャリアガス供給源４とＶＧ１０とを接続し、配管５Ｃは、ＶＧ１０とチャンバ７とを接続している。
【００２０】
加熱装置６は、ジャケットヒータ等であり、気化器３Ａ、ＭＦＣ３Ｂ、ＶＧ１０、および配管５Ａ〜５Ｃを覆っている。加熱装置６は、ＴｉＣｌ４の沸点（約１３６℃）以上に、気化器３Ａ、ＭＦＣ３Ｂ、ＶＧ１０、および配管５Ａ〜５Ｃを加熱可能に構成されている。加熱装置６は、ＶＧ１０の温度がＭＦＣ３Ｂの温度よりも高くなるように加熱可能に構成されている。
【００２１】
チャンバ７は、半導体製造装置等に設けられたチャンバであり、光ファイバ製造に用いられる場合には、常圧付近に維持される。排気ポンプ９は、チャンバ７を常圧付近に保つため、キャリアガス等を排出する。
【００２２】
このように、液体原料供給源２から供給されるプロセスガスの液体原料が、気化器３Ａで加熱装置６により気化され、ＭＦＣ３Ｂにおいて、プロセスガスの流量が所定流量に制御される。一方、キャリアガス供給源４から供給されるキャリアガスにより、ＶＧ１０において真空が発生され、ＭＦＣ３Ｂから送出されるプロセスガスがＶＧ１０に吸引され、プロセスガスはキャリアガスと共にＶＧ１０からチャンバ７に供給される。そして、チャンバ７内は、所定の圧力（本実施形態では常圧付近）に保つために、排気ポンプ９によりキャリアガス等の排出が行われる。
【００２３】
また、加熱装置６により、気化器３Ａ、ＭＦＣ３Ｂ、ＶＧ１０、および配管５Ａ〜５Ｃを加熱し、それらの温度をプロセスガスの沸点以上となるようにして、プロセスガスが流路上で凝縮して液化するのを防止している。
【００２４】
次に、ＶＧ１０の構成について、図２−図７を参照して説明する。
【００２５】
図２は、本実施形態に係るＶＧ１０の正面図である。
ＶＧ１０は、直方体状であって金属製のボディ１１を備え、ボディ１１の同一側に形成されたアクセス面１１ａからはキャリアガスの入口ポート１２と出口ポート１３とが突出して設けられている。入口及び出口ポート１２、１３の外端には、それぞれ接続用のナット１４、１５が取り付けられている。入口ポート１２のナット１４には、キャリアガス供給源４（図１）に接続された配管５Ｂ（図１）が接続されている。
【００２６】
ＶＧ１０を流れたキャリアガス、および気化供給機３からのプロセスガスは、出口ポート１３のナット１５に接続した配管５Ｃ（図１）を介してチャンバ７へ供給される。また、ボディ１１のアクセス面１１ａの反対側の背面１１ｂからは、開閉弁１６のアクチュエータ１７が突出して設けられている。
【００２７】
図３はＶＧ１０を図２のＡ方向から見た平面図であり、図４はＶＧ１０を図２のＢ方向から見た側面図である。
アクセス面１１ａと背面１１ｂとに直交するボディ１１の側面１１ｃからは吸引ポート１８が突出して設けられている。吸引ポート１８は、その外端に接続用のナット１９が取り付けられている。吸引ポート１８のナット１９には、気化供給機３（図１）に接続された配管５Ａ（図１）が接続され、気化供給機３で気化されたプロセスガスは、吸引ポート１８を介して吸引される。吸引ポート１８の金属製の吸引ポート配管１８Ａは、側面１１ｃに溶着等の固定手段により取り付けられている。このように、プロセスガスの流路と外気との境界は金属製の部材のみによりシールされている。
【００２８】
ここで、本実施形態のボディ１１は、図２および図４に示すように、入口ポート１２側の第１部材２０と、出口ポート１３側の第２部材２２とに上下に２分割されている。第１部材２０の第１締結面２０ａと、第２部材２２の第２締結面２２ａとを互いに当接させ、第２部材２２側から六角穴付きの４つのボルト２４を挿入して第１部材２０と第２部材２２とを結合することにより、１つの直方体状のボディ１１が形成される。
【００２９】
図５は、ＶＧ１０の一部外観を含む断面図である。
ボディ１１には、入口２６ａ及び出口２６ｂが開口したキャリアガスの流路２６が形成されている。流路２６には、キャリアガスの流れ方向の順に、逆止弁２８、開閉弁１６の弁部３０、ノズル３２、及び真空発生部３４等が設けられている。逆止弁２８は、流路２６の入口２６ａに形成された逆止弁取付穴３６にユニオンボディ３８を介して収容され、流路２６において下流から上流へのキャリアガスの逆流を阻止する。金属製のユニオンボディ３８は逆止弁取付穴３６にねじ込み等により取り付けられている。なお、ユニオンボディ３８のボディ１１側の端部には、メタルガスケットが設けられており、ユニオンボディ３８の先端が当該メタルガスケットを押しつぶすことにより、流路２６と外気との境界のシールが行われている。すなわち、流路２６と外気との境界は金属製の部材によりシールされている。入口ポート１２はユニオンボディ３８の外端に接続されている。
【００３０】
開閉弁１６は、アクチュエータ１７と弁部３０とを備え、弁部３０は、逆止弁２８の下流に設けられ、ボディ１１の背面１１ｂに開口された弁部取付穴４０にねじ込みや溶着等等により取り付けられている。開閉弁１６は、例えば、エア駆動式のアクチュエータ１７により弁部３０を開閉するダイヤフラム式の遮断弁である。弁部３０は、弁シート４２、押さえアダプタ４３、およびダイヤフラム４４等を備え、アクチュエータ１７の作動によってダイヤフラム４４が弁シート４２に離接することにより流路２６を遮断または連通する。ダイヤフラム４４は、金属材料により構成され、金属製の環状の押さえアダプタ４３により、その外周縁部が狭圧され、ボディ１１に対し保持されている。このように、弁部３０において、流路２６と外気との境界は金属製の部材によりシールされている。なお、弁シート４２は、金属材料または樹脂材料により構成されている。
【００３１】
ノズル３２は、流路２６の出口２６ｂに形成されたノズル取付穴４６に収容されている。ノズル取付穴４６のノズル３２の下流側にはディフューザ４８が挿入され、金属製のディフューザ４８は出口２６ｂにてアクセス面１１ａに溶着等の固定手段（溶接部４９）により取り付けられている。このように、ディフューザ４８において、流路２６と外気との境界は金属製の部材によりシールされている。ノズル３２の外周面３３およびディフューザ４８の外周面４７は、ノズル取付穴４６に当接している。
【００３２】
真空発生部３４はノズル取付穴４６のノズル３２とディフューザ４８との間に形成された空間である。ノズル３２、真空発生部３４、及びディフューザ４８は、いわゆるエジェクタ５０を構成し、キャリアガスが流路２６の断面積を絞ったノズル３２を流れることにより加速されて高速噴流となり、この高速噴流が真空発生部３４で一旦開放された後、ディフューザ４８を流れる。
【００３３】
真空発生部３４には吸引ポート１８が連通されているため、いわゆるエジェクタ効果により、真空発生部３４で発生した負圧によって吸引ポート１８を介して、気化供給機３で気化されたプロセスガスが吸引される。吸引されたプロセスガスは、キャリアガスとともに出口ポート１３からチャンバ７へ送出する。
【００３４】
ボディ１１を構成する第１部材２０は、キャリアガスの入口２６ａ、入口ポート１２、逆止弁２８、及び開閉弁１６を備え、ＶＧ１０におけるキャリアガスの供給セクション５２を構成している。一方、ボディ１１を構成する第２部材２２は、出口２６ｂ及び出口ポート１３と、ノズル３２、真空発生部３４、並びにディフューザ４８から構成されたエジェクタ５０と、吸引ポート１８とを備え、ＶＧ１０におけるプロセスガスの排気セクション５４を構成している。
【００３５】
そして、流路２６は、弁部３０とノズル３２との間において第１部材２０から第２部材２２に亘って延びる第３路（直線路）６０を有している。詳しくは、流路２６は、逆止弁２８から延びて弁部３０に至る第１路５６と、弁部３０から延びる第２路５８と、第２路５８と交差する方向に延びる第３路６０と、第３路６０と交差する方向に延びてノズル３２に至る第４路６２とを有する。
【００３６】
さらに、流路２６には、第２路５８と第３路６０とを滑らかに連続させる第１曲折路６４と、第３路６０と第４路６２とを滑らかに連続させる第２曲折路６６とが形成されている。より詳しくは、第１路５６及び第２路５８は、互いに略平行な直線路であり、第３路６０は第２路５８の終端から第１曲折路６４を経て略垂直に交差する方向に延びる直線路であり、第４路６２は第３路６０の終端から第２曲折路６６を経て略垂直に交差する方向に延びる直線路である。
【００３７】
第１路５６は、アクセス面１１ａ又は背面１１ｂの側からボディ１１の第１部材２０にドリル等で穿孔することにより、逆止弁取付穴３６及び弁部取付穴４０とともに直線状の長孔として形成される。第２路５８は、背面１１ｂの側からボディ１１の第１部材２０にドリル等で穿孔することにより、弁部取付穴４０とともに直線状の長孔として形成される。
【００３８】
第４路６２は、アクセス面１１ａの側からボディ１１の第２部材２２にドリル等で穿孔することにより、ノズル取付穴４６とともに直線状の長孔として形成される。第３路６０は、第１締結面２０ａの側からと、第２締結面２２ａの側からとから、第１部材２０と第２部材２２とにドリル等でそれぞれ穿孔することにより、第１部材２０と第２部材２２とを結合したときに連続した直線状の長孔として形成される。
【００３９】
第１および第２締結面２０ａ、２２ａにおける第３路６０の開口の周囲には、それぞれ環状溝６８、７０が形成されている。各環状溝６８、７０に環状のメタルガスケット７２を嵌入し、この状態で第１および第２締結面２０ａ、２２ａを合致させ、第１および第２部材２０、２２を各ボルト２４で締結する。これにより、第３路６０を流れるキャリアガスが第１および第２締結面２０ａ、２２ａ間の微小隙間からリークすることはなく、第３路６０が気密に形成される。このように、第１および第２締結面２０ａ、２２ａにおいて、流路２６と外気との境界は金属製の部材によりシールされている。
【００４０】
第１曲折路６４は、第３路６０を形成した後に第１締結面２０ａの側から第３路６０に、或いは、弁部取付穴４０および第２路５８を形成した後に背面１１ｂの側から第２路５８に、先端が半球状等をなす図示しないボールエンドミル等を挿入して切削加工される。これにより、第１曲折路６４は、直角状に曲折した湾曲面カーブとして形成され、第２路５８と第３路６０とを滑らかに連続させる。
【００４１】
第２曲折路６６は、第３路６０を形成した後に第２締結面２２ａの側から第３路６０に、或いは、ノズル取付穴４６および第４路６２を形成した後にアクセス面２ａの側から第４路６２に、前述したボールエンドミル等を挿入して切削加工される。これにより、第２曲折路６６は、直角状に曲折した湾曲面カーブとして形成され、第３路６０と第４路６２とを滑らかに連続させる。
【００４２】
こうして、本実施形態の流路２６は、図５に示すように、第２路５８から第４路６２に亘って２段階に直角状に曲折した段形状に形成される。ここで、図５に示すように、流路２６は、弁部３０をバイパスするキャリアガスの流れを許容するブリード路７４を備えている。
【００４３】
図６は、図５のブリード路７４の拡大図である。
ブリード路７４は、ボディ１１において第１路５６と第３路６０とを連通し、第３路６０の路長方向に沿い、且つ第３路６０よりも路径が小さい孔径ｄを有するオリフィス孔である。ブリード路７４を形成したことにより、入口ポート１２からキャリアガスを供給する限りは、開閉弁１６の上流と下流とがキャリアガスで常時パージされ、開閉弁１６の開閉にかかわらず、流路２６にキャリアガスが常時流れるブリード機能が実現される。
【００４４】
このブリード機能により、真空発生部３４に常時負圧が発生し、流路２６の出口ポート１３から、ＶＧ１０の下流側のチャンバ７のガスが吸引ポート１８を介してＭＦＣ３Ｂに流入するのが阻止される。ブリード路７４を形成するためには、先ず、第１部材２０に第３路６０及び第１曲折路６４を形成した後、第１締結面２０ａの側から第３路６０にドリル等を挿入して半球状の凹部７６を形成する。凹部７６は、ブリード路７４を精密に加工するために予備的に形成した凹みであるが、ブリード路７４を形成するための必須のものではない。
【００４５】
次に、第１締結面２０ａの側から第３路６０にマイクロドリル或いはエンドミル等を挿入し、凹部７６の底に突き当て、第１路５６に連通するブリード路７４が例えば０．３ｍｍ程度の孔径ｄを有する微細なオリフィス孔として形成される。好ましくは、ブリード路７４は第３路６０と同一の路中心線７８を有して形成される。
【００４６】
以下、図７に示したＶＧ１０の流路構成を示すフロー図を参照し、ＶＧ１０の作動を説明する。前述した構成のＶＧ１０において、圧縮したキャリアガスが入口ポート１２から実線矢印方向に流路２６に供給されると、キャリアガスは逆止弁２８により逆流が阻止されつつ、第１路５６を経て開弁された開閉弁１６の弁部３０を流れる。この際、開閉弁１６の開閉にかかわらず、キャリアガスは弁部３０をバイパスしてブリード路７４を流れ、流路２６においてブリード機能が発揮される。
【００４７】
弁部３０を流れたキャリアガスは第２路５８、第３路６０、第４路６２を順に流れ、また、ブリード路７４を流れたキャリアガスは第３路６０、第４路６２を順に流れ、ノズル３２、真空発生部３４、及びディフューザ４８を含むエジェクタ５０を通過する。この際、真空発生部３４に生じた負圧により、吸引ポート１８を介してガスボンベのプロセスガスが破線矢印方向に吸引され、プロセスガスがキャリアガスとともに出口ポート１３から排気される。
【００４８】
以上のように、本実施形態の気化供給システム１のＶＧ１０は、流路２６およびプロセスガスの流路と外気との境界は、金属製の部材によってシールされている。すなわち、Ｏリング等を用いていないので、加熱装置６により、気化気３ＡおよびＶＧ１０を高温に維持することができ、沸点の高いプロセスガスの原料が流路中で凝縮して液化するのを防止することができる。ＭＦＣ３Ｂは、圧力式の流量制御装置であるので、環境温度の影響を受けやすい熱式の流量制御装置に比べて高温でも高精度に動作させることが可能であり、沸点の高いプロセスガスの原料が流路中で凝縮して液化するのを防止することができる。
【００４９】
また、ＭＦＣ３ＢからＶＧ１０を介してチャンバ７に接続することでＭＦＣ３Ｂの温度を下げることができ、より低蒸気圧な液体原料に対応できる。これは、ＭＦＣ３Ｂから直接チャンバ７にガスを供給した場合と比べて、ＶＧ１０によってＭＦＣ３Ｂの下流側圧力が下がり、ＭＦＣの上流側圧力も下げられ、気化器３Ａが供給すべき蒸気圧が下げられるためである。特に、チャンバ７内の圧力が常圧などの非真空である場合に、この効果が顕著である。
【００５０】
加熱装置６は、ＶＧ１０の温度がＭＦＣ３Ｂの温度よりも高くなるように加熱可能に構成されている。これにより、ＶＧ１０において、沸点の高いプロセスガスの原料が流路中で凝縮して液化するのを防止することができる。
【００５１】
ノズル３２の外周面３３およびディフューザ４８の外周面４７は、ボディ１１のノズル取付穴４６に当接している。ＶＧ１０において、ボディ１１からノズル３２への伝熱性が良くなり、ＶＧ１０において、沸点の高いプロセスガスの原料が流路中で凝縮して液化するのを防止することができる。
【００５２】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、プロセスガスはＴｉＣｌ４であったが、他のプロセスガスでもあってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１：気化供給システム、  ３：気化供給機、  ３Ａ：気化器、  ３Ｂ：マスフローコントローラ、  ６：加熱装置、  １０：バキュームジェネレータ、  １１：ボディ、  ３２：ノズル、  ３３、４７：外周面、  ４８：ディフューザ
【図１】
2020085190.tif 000003
【図２】
2020085190.tif 000004
【図３】
2020085190.tif 000005
【図４】
2020085190.tif 000006
【図５】
2020085190.tif 000007
【図６】
2020085190.tif 000008
【図７】
2020085190.tif 000009