JP4018841B2

JP4018841B2 - Vaporizer and vaporization supply method

Info

Publication number: JP4018841B2
Application number: JP12368999A
Authority: JP
Inventors: 勇吉高松; 岳夫米山; 晃二桐山; 義康石濱; 彰良淺野
Original assignee: Japan Pionics Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000315686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造等に用いられる化学気相成長（ＣＶＤ）装置等にガスを供給するための気化器及び気化供給方法に関する。さらに詳細には、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を、単成分系の気化供給においても複数成分系の気化供給においても、各原料の品質を低下させることなく、各原料をそれぞれ所望の濃度及び流量で効率よく気化供給するための気化器及び気化供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの絶縁薄膜においては、ゲート絶縁膜としてＳｉＯ₂ 、キャパシタ絶縁膜としてＳｉ₃ Ｎ₄、層間絶縁膜としてＰＳＧ（リン・シリコン・ガラス）、ＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリコン・ガラス）がある。従来よりこれらをＣＶＤ装置により製造するための材料としては、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、ＰＨ₃、Ｂ₂Ｈ₆等の気体原料が用いられてきた。これらの気体原料は高純度に精製することが容易であり、適宜の温度に加熱した後ＣＶＤ装置に供給すればよく、取り扱いが比較的に簡単であった。
【０００３】
しかし、デバイスの三次元化や配線の多層化が進むにつれて、絶縁膜の平坦化に対する要求が高まってきており、ボイド等の欠陥が発生しにくく高品質の薄膜形成が可能な液体原料が使用され始めている。例えば、ＳｉＯ₂ 膜の原料としてはテトラエトキシケイ素（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）が、ＢＰＳＧ膜の原料としてはトリメトキシホウ素（Ｂ（ＯＣＨ₃）₃）、トリメトキシリン（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）等が実用化されている。
また、このほかにもＳｉＯ₂の数倍の高い誘電率を示すＴａ₂Ｏ₅膜等の新しい種類の薄膜も開発されているが、Ｔａ₂Ｏ₅膜の原料としては、液体であるペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）が用いられている。
【０００４】
これらの液体原料は、一般的に蒸気圧が低く、粘度が高く、気化温度と分解温度が接近しているため、その品質を低下させることなく、しかも所望の濃度及び流量で効率よく気化させることは非常に困難なことであった。しかし、液体原料を用いた絶縁薄膜は、気体原料を用いた絶縁薄膜より高品質、高純度のものが期待されており、液体原料を劣化させずに効率よく霧化または気化する目的で、種々の装置あるいは方法等が開発されてきた。
【０００５】
さらに近年においては、半導体メモリー用の酸化物系誘電体薄膜として、より高誘電率でステップカバレッジ性が高いチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ膜）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）膜等が用いられている。これらの薄膜は各種の成膜法が検討されているが、原料としては、例えばＰｂ源としてＰｂ（ＤＰＭ）₂（固体原料）、Ｚｒ源としてＺｒ（ＯＣ（ＣＨ₃）₃）₄（液体原料）、Ｔｉ源としてＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄（液体原料）、Ｂａ源としてＢａ（ＤＰＭ）₂（固体原料）、Ｓｒ源としてＳｒ（ＤＰＭ）₂（固体原料）、が用いられている。
【０００６】
これらの中で固体原料は、高温に保持し昇華して気化供給することにより高純度の原料を得ることが可能であるが、工業的には充分な供給量を確保することが極めて困難であるため、通常は固体原料をテトラヒドロフラン等の溶媒に溶解させて液体原料とすることにより使用されている。
上述のような液体原料、または固体原料を溶媒に溶解させた液体原料を、その品質を低下させることなく、しかも所望の濃度及び流量で効率よく気化させて半導体製造装置へ供給することは、従来のＣＶＤ法の技術では１成分系においても非常に困難なことであり、ＰＺＴ膜、ＢＳＴ膜のような３成分系においては不可能であった。
このような理由で、ＰＺＴ膜、ＢＳＴ膜は、通常はスパッタリング法あるいはゾル−ゲル法により製造されている。
【０００７】
従来のＣＶＤ法による気化供給において、液体原料を半導体製造装置にガス状で供給するための気化器及び気化供給方法としては、例えば以下のようなものを挙げることができる。
すなわち、▲１▼液体原料を噴霧する機構と噴霧された原料を加熱気化する機構を併せた気化器であり、気化器の原料供給口において噴霧した原料を気化器内に拡散し加熱することにより気化させる方法（特開平３−１２６８７２号公報）、▲２▼液体原料を入れる容器、液体原料の温度調整手段及び液体原料に気体を吹き込むための管を備えた気化器により、加熱した液体原料にキャリヤーガスをバブリングさせて蒸発気化させる方法（特開平４−２１８６７５号公報）、▲３▼気化器内に超音波振動子が設けられており、液体原料を超音波振動により霧状にするとともに加熱して気化させる気化装置（特開平５−１３２７７９号公報）、▲４▼霧化器により霧化した原料を加熱された気化通路に通して気化する装置（特開平９−４７６９７号公報）等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような気化器及び気化供給方法には次のような問題点があった。すなわち、▲１▼の気化器及び気化供給方法では、霧化された原料の一部が気化器のヒーターにより過剰に加熱されるだけでなく、熱伝導の不良により気化効率も悪いために気化ガスの品質が低下し、また時間の経過とともに気化器の内壁面に付着物が堆積するので、気化器のメンテナンスにも手間がかかるという不都合があった。
▲２▼の気化器及び気化供給方法では、液体原料が容器内で長時間加熱されることにより分解、変質を生じるために気化ガスの品質が低下し、また気化ガスの濃度や供給量の制御が難しいという欠点があった。特に固体のＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を使用する場合は、目的の気化ガスを得ることは不可能であった。
【０００９】
▲３▼の気化器及び気化供給方法では、前記▲１▼と同様の不都合があるほか、原料がミストの状態で半導体製造装置へ供給される虞れがあった。また、固体のＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を減圧下で気化供給する場合は、溶媒のみが気化され、固体原料が析出する虞れがあった。
▲４▼の気化器及び気化供給方法では、熱伝導が良いため気化効率は良好であるが、霧化された原料の一部がヒーターにより過剰に加熱されるために気化ガスの品質が低下し、また長時間使用した場合は内壁面への付着物の堆積により気化通路が閉塞する虞れがあった。
【００１０】
また、ＰＺＴ膜、ＢＳＴ膜のように複数種類の原料を１つの気化器で気化供給する場合は、原料の品質維持、気化効率、各原料の濃度及び流量の制御が極めて優れていることが必須であり、ＣＶＤ法による成膜が最も期待されているにもかかわらず、実用化されるに至ったものはなかった。
尚、ＰＺＴ膜、ＢＳＴ膜が製造可能なスパッタリング法及びゾル−ゲル法に関しては、スパッタリング法ではステップカバレッジ性が悪いという薄膜の品質上の問題点があり、ゾル−ゲル法では生産性が悪いという問題点があった。
【００１１】
従って、本発明が解決しようとする課題は、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体のＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を、気化させて半導体製造装置へ供給するための気化器及び気化供給方法において、単成分系の気化供給においても複数成分系の気化供給においても、各原料に過剰な加熱を与えず、しかも各原料をそれぞれ所望の濃度及び流量で効率よく気化させることにより高品質の気化ガスが得られ、さらに内壁面への付着物の堆積を防止することが可能な気化器及び気化供給方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、気化器に供給された１種類または２種類以上の液体原料を、気化室の内壁面による加熱、及び気化室の中央部の突起による加熱とともに、気化室のキャリヤーガス導入口より供給され気化室の内壁面に沿って旋回する加熱されたキャリヤーガスに巻き込ませて接触加熱させることにより、原料の品質低下や内壁面への付着物の堆積が極めて少なくなり、また各原料をそれぞれ所望の濃度及び流量で効率よく気化することが可能であることを見い出した。
【００１３】
さらに、本発明者らは、気化室の形状を、鉛直線を軸とする球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形、またはこれらを組み合せた形状に設定し、原料供給口の原料流路にはスペーサを設け、気化室の中央部には形状が該気化室の形状に略相似形である突起を設け、かつ気化室のキャリヤーガス導入口の水平面における向きが、キャリヤーガス導入口における気化室内壁の水平面の接線方向に対して０度以上４５度以下程度の角度を成すように設定することにより、加熱されたキャリヤーガスが気化室の内壁面に沿って旋回することを見い出し本発明に到達した。
【００１４】
すなわち本発明は、気化室の形状が、鉛直線を軸とする球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形、またはこれらを組み合せた形状であり、該気化室は少なくとも原料供給口、気化ガス出口、及びキャリヤーガスが該気化室内で旋回流を形成するような向きに設定されたキャリヤーガス導入口を有し、該原料供給口の原料流路にはスペーサが設けられ、該気化室の中央部には形状が該気化室の形状に略相似形であり加熱手段が付与された突起が、該気化室に固定されて設けられていることを特徴とする気化器である。
【００１５】
また本発明は、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を、気化室の形状が鉛直線を軸とする球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形、またはこれらを組み合せた形状である気化器のスペーサが設けられた原料供給口より気化室へ供給し、該気化室の外部に設けられた加熱手段、及び該気化室の中央部に設けられ形状が該気化室に略相似形である突起に付与された加熱手段により加熱するとともに、該気化室のキャリヤーガス導入口より供給され該気化室の内壁面に沿って旋回する加熱されたキャリヤーガスと接触させることにより気化させて、半導体製造装置へ供給することを特徴とする気化供給方法でもある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を気化させて、ＣＶＤ装置等に供給する気化器及び気化供給方法に適用される。本発明の気化器は、気化室の形状が、球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形、またはこれらを組み合せた形状であり、気化室には、原料供給口、気化ガス出口、及びキャリヤーガス導入口を有し、原料供給口の原料流路にはスペーサが設けられ、キャリヤーガスが気化室内で旋回流を形成するようにキャリヤーガス導入口の向きが設定され、中央部には形状が気化室の形状に略相似形であり加熱手段が付与された突起が設けられている気化器である。
【００１７】
また、本発明の気化供給方法は、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を、前記の気化器の原料供給口より気化室へ供給し、気化室の外部及び気化室の中央部の突起に付与された加熱手段により加熱するとともに、気化室のキャリヤーガス導入口より供給され気化室の内壁面に沿って旋回する加熱されたキャリヤーガスと接触させることにより気化させて、半導体製造装置へ供給する方法である。
【００１８】
本発明の気化器及び気化供給方法は、１種類の液体原料の気化供給のほか、２種類以上の液体原料の気化供給にも適用することが可能である。本発明の気化器及び気化供給方法により、複数種類の液体原料を同時に気化供給する場合においても、各原料の品質を低下させることなく、それぞれ所望の濃度及び流量で効率よく気化させることが可能であり、しかも気化室の内壁面への付着物の堆積が極めて少なくメンテナンスが容易である。
【００１９】
本発明の気化器及び気化供給方法に適用される原料は、常温で液体であってもまた固体を溶媒に溶解したものであっても、液状を保持し得るものであれば特に制限はなく、用途に応じて適宜選択、使用される。例えばテトラiso-プロポキシチタン（Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄）、テトラn-プロポキシチタン（Ｔｉ（ＯＣ₃Ｈ₇）₄）、テトラ tert-ブトキシジルコニウム（Ｚｒ（ＯＣ（ＣＨ₃）₃）₄）、テトラn-ブトキシジルコニウム（Ｚｒ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄）、テトラメトキシバナジウム（Ｖ（ＯＣＨ₃）₄）、トリメトキシバナジルオキシド（ＶＯ（ＯＣＨ₃）₃）、ペンタエトキシニオブ（Ｎｂ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅）、トリメトキシホウ素（Ｂ（ＯＣＨ₃）₃）、トリiso-プロポキシアルミニウム（Ａｌ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₃）、テトラエトキシケイ素（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）、テトラエトキシゲルマニウム（Ｇｅ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）、テトラメトキシスズ（Ｓｎ（ＯＣＨ₃）₄）、トリメトキシリン（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）、トリメトキシホスフィンオキシド（ＰＯ（ＯＣＨ₃）₃）、トリエトキシヒ素（Ａｓ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、トリエトキシアンチモン（Ｓｂ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）等の常温で液体のアルコキシドを挙げることができる。
【００２０】
また、前記のほかに、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ₃）₃）、ジメチルアルミニウムハイドライド（Ａｌ（ＣＨ₃）₂Ｈ）、トリiso-ブチルアルミニウム（Ａｌ（iso-Ｃ₄Ｈ₉）₃）、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅ビニルトリメチルシラン（（ＣＦ₃ＣＯ）₂ＣＨＣｕ・ＣＨ₂ＣＨＳｉ（ＣＨ₃）₃）、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅アリルトリメチルシラン（（ＣＦ₃ＣＯ）₂ＣＨＣｕ・ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂Ｓｉ（ＣＨ₃）₃）、ビス（iso-プロピルシクロペンタジエニル）タングステンジハライド（（iso-Ｃ₃Ｈ₇Ｃ₅Ｈ₅）₂ＷＨ₂）、テトラジメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₄）、ペンタジメチルアミノタンタル（Ｔａ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₅）、ペンタジエチルアミノタンタル（Ｔａ（Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）₅）、テトラジメチルアミノチタン（Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₄）、テトラジエチルアミノチタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）₄）等の常温で液体の原料を例示することができる。
【００２１】
さらに、ヘキサカルボニルモリブデン（Ｍｏ（ＣＯ）₆）、ジメチルペントオキシ金（Ａｕ（ＣＨ₃）₂（ＯＣ₅Ｈ₇））、ビス（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）バリウム（Ｂａ（（Ｃ（ＣＨ₃）₃）₂Ｃ₃ＨＯ₂）₂）、ビス（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）ストロンチウム（Ｓｒ（（Ｃ（ＣＨ₃）₃）₂Ｃ₃ＨＯ₂）₂）、テトラ（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）チタニウム（Ｔｉ（（Ｃ（ＣＨ₃）₃）₂Ｃ₃ＨＯ₂）₄）、テトラ（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）ジルコニウム（Ｚｒ（（Ｃ（ＣＨ₃）₃）₂Ｃ₃ＨＯ₂）₄）、ビス（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）鉛（Ｐｂ（（Ｃ（ＣＨ₃）₃）₂Ｃ₃ＨＯ₂）₂）等の常温で固体の原料を例示することができる。ただし、これらは通常０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度でヘキサン、ヘプタン、酢酸ブチル、iso-プロピルアルコール、テトラヒドロフラン等の有機溶媒に溶解して使用する必要がある。
【００２２】
以下、本発明の気化器を、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の気化器の一例を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ’面における断面図、図３は本発明の気化器におけるキャリヤーガス導入口の向きを例示する横断面図及び縦断面図、図４は図１以外の本発明の気化器の例を示す縦断面図、図５は本発明の気化器における原料供給口を例示する縦断面図である。
図１〜図５において、符号１は気化室、符号２は原料供給口、符号３は気化ガス出口、符号４はキャリヤーガス導入口、符号５はヒーター等の加熱手段、符号６は気化室の内壁面、符号７は気化室の中央部に設けられた突起、符号８は継手、符号１３はスペーサである。
【００２３】
本発明の気化器は、気化室の形状が、鉛直線を軸とする球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形またはこれらに類似する形状若しくはこれらを組み合せた形状である。例えば、図１の気化器は、気化室の形状が円筒形と半球形を組み合せた形状の気化器であり、図４の気化器は、気化室の形状が円筒形、あるいは円錐台形の気化器である。本発明の気化器は、気化室の形状がこのような形状であれば特に制限はないが、好ましくは円筒形、または凸部が下方向に向いた円錐形、円錐台形、半球形、若しくは凸部が下方向に向くように円筒形と円錐形、円錐台形、半球形を組み合せた形状である。
【００２４】
さらに本発明の気化器は、気化室の端部が丸みをおびたものが好ましい。端部とは、平面または曲面が他の平面または曲面と交叉する部分を意味し、例えば円筒形では上面または下面の円周部分を示すものである。丸みをおびた気化室とする理由は、内壁面の端部においてガス置換が容易に行なわれ、ガスの滞留によって付着物が堆積することを防止するためである。気化室の大きさは気化ガスの供給量によっても異なり一概には特定できないが、気化室の容積としては、通常は５〜５０００ｃｍ^３、好ましくは２０〜１０００ｃｍ^３程度である。
【００２５】
また、本発明の気化器における気化室は、原料供給口（符号２）、気化ガス出口（符号３）、キャリヤーガス導入口（符号４）を有しており、好ましくは、キャリヤーガス導入口が気化室の上部に、気化ガス出口が気化室の下部に、原料供給口がキャリヤーガス導入口と気化ガス出口の間となるように設定される。また、原料供給口の向きは、通常は気化室内の中心部の方向になるように設定される。なお、気化室は複数個の原料供給口を有していてもよく、このような場合にも、各々の原料供給口の向きは、通常は気化室内の中心部の方向になるように設定される。
【００２６】
本発明においては、キャリヤーガス導入口の向きは、キャリヤーガスが気化容器内で旋回流を形成するように設けられる。好ましくは、図３のように、キャリヤーガス導入口の水平面における向き（符号９）が、キャリヤーガス導入口における気化室内壁の水平面の接線方向（符号１０）に対して０度以上４５度以下の角度を成し、かつキャリヤーガス導入口の水平面（符号１２）に対する向き（符号１１の符号１２に対する向き）が、下向きに０度以上２５度以下または上向きに０度以上１５度以下の角度を成すような向きに設定される。
【００２７】
さらに、本発明の気化器には、気化室の中央部に、形状が気化室の形状に略相似形である突起が設けられる。突起の設置形態については特に制限はないが、通常は気化室の上部に固定されて設けられる。突起の形状は、例えば、図４のように気化室の形状が円筒形であれば突起の形状も円筒形となり、気化室の形状が円錐台形であれば突起の形状も円錐台形となるように設定される。さらに、突起と気化室の鉛直線方向の中心軸が一致し、気化室の内壁面と突起表面との間隙が任意の場所において一定の幅に保たれていることが好ましい。突起の形状をこのように設定することにより、気化室のキャリヤーガス導入口より供給されたキャリヤーガスを、気化室の内壁面に沿って滑らかに旋回させて気化ガス出口より排出させることが可能となる。
【００２８】
また、上述の突起には、液体原料の種類、供給量、気化ガス濃度、その他の操作条件などに応じて所望の温度に設定できるような加熱手段が付与される。加熱手段の設置形態については、突起を通して気化室を精度良く加熱保温できれば特に限定されることがなく、通常はヒーターが突起に内蔵されて設けられるか、あるいはヒーターの一部が突起内に収納されるように設けられる。しかし、好ましくは気化室をより精度良く加熱保温するために、棒状ヒーターが図１のように突起の鉛直方向の中心軸上の位置に設置される。気化室の加熱温度は、液体原料の種類、供給量、気化ガス濃度、その他の操作条件などによっても異なるが、通常は４０〜２５０℃程度となるように設定される。
【００２９】
突起の大きさは、通常は気化室の容積の１／３０〜４／５であり、好ましくは１／１０〜２／３である。突起の大きさが気化室の容積の１／３０より小さい場合は、気化室を内部から充分に加熱することができず液体原料の気化効率が低下する。突起の大きさが気化室の容積の４／５より大きい場合は、キャリヤーガスの旋回流が気化室内壁面の抵抗を受けることにより、均一な旋回流が得られなくなる不都合がある。
【００３０】
また、本発明の気化器においては、上述の加熱手段のほか、必要に応じて突起部以外の気化器本体の任意の場所に加熱手段を設けることができる。この加熱手段も、液体原料の種類、供給量、気化ガス濃度、その他の操作条件などに応じて、所望の温度に加熱保温できるように構成される。加熱手段の設置形態については、突起に付与される加熱手段と同様に、気化室を精度良く加熱保温できればよく特に限定されることはない。
【００３１】
突起部以外の気化器本体に加熱手段を設けない場合は、気化器を使用する際に、気化器の外部に加熱するための手段を設ける必要がある。加熱手段としては、気化器の外側にリボンヒーターを巻き付ける方法、気化器の形状にあわせたブロックヒーターで覆う方法、あるいは熱風循環や液体熱媒循環させる方法等がある。いずれの場合においても気化室を精度良く加熱保温できる方法であれば特に限定されない。加熱温度は、突起に付与される加熱手段と同様に、気化室の温度が４０〜２５０℃程度となるように設定される。
【００３２】
本発明の気化器においては、原料供給口の原料流路に図５に示すようなスペーサ（符号１３）が設置される。スペーサの大きさ、形状は特に限定されることはないが、通常は、断面が円形である原料供給口に対して、径が原料供給口の１／３〜９／１０である円柱状のものが使用される。このようにスペーサを設けることによって、気化室が減圧の場合において、液体原料の圧損を発生させて気化室への液体原料の突出を防止することができる。また、ＣＶＤ原料の液体流量制御部から気化器の原料供給口に到達する時間が短縮することにより、応答性が良好となり、ＣＶＤ原料の濃度及び流量をより高精度に制御することが可能となる。
【００３３】
また、多種類の液体原料を同時に気化供給する場合のように、液体原料の供給量が少量になるときには、通常は原料供給口の径を小さくする必要があり、気化器使用後に流路が塞がり気化器のメンテナンスに手間がかかるという不都合があった。しかし、スペーサの設置により原料供給口の径を大きくすることが可能となり、気化器使用後には、スペーサを取り外した後、原料供給口の流路を清掃すればよく、メンテナンスが容易となる。
【００３４】
なお、以上のような構成の気化器は、単に任意の方向に回転させて設置することも可能であり、このような場合も本発明に含まれるものである。
【００３５】
次に、本発明の気化供給方法を詳細に説明する。本発明の気化供給方法は、液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料を、気化室の形状が鉛直線を軸とする球形、楕球形、樽形、円筒形、円錐形、円錐台形、半球形、またはこれらを組み合せた形状である気化器のスペーサが設けられた原料供給口より気化室へ供給し、気化室の外部に設けられた加熱手段、及び気化室の中央部に設けられ形状が気化室に略相似形である突起に付与された加熱手段により加熱するとともに、気化室のキャリヤーガス導入口より供給され該気化室の内壁面に沿って旋回する加熱されたキャリヤーガスと接触させることにより気化させて、半導体製造装置へ供給する方法である。
【００３６】
すなわち、本発明の気化供給方法は、前述の本発明の気化器を使用して液体原料を半導体製造装置へ気化供給する方法である。
図６は、本発明の気化器、気化供給方法を適用した気化供給システムの一例を示す構成図である。図６において、符号１５は液体原料容器、符号１６は液体ＣＶＤ原料、または液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料、符号１７は液体流量制御部、符号１８は本発明の気化器、符号２２はキャリヤーガス供給ライン、符号２３はＣＶＤ装置、符号２４はブロックヒーター、符号２５はヒーター内蔵バルブユニットである。
【００３７】
本発明は、液体原料をその品質を低下させることなく、所望の濃度及び流量で効率よく気化供給することを目的としているが、そのためには気化器に原料が供給される前に既に原料が劣化していたり濃度及び流量が不均一であってはならない。
液体原料容器は、液体原料を供給するための容器であり、液体原料を変質することなく保有することができるものであれば大きさ、形状等には特に限定はない。また液体原料容器を加圧下に保持し、液体流量制御部に加圧供給する場合には５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の加圧に耐え得る構造とすることが好ましい。
【００３８】
液体流量制御部は、液体原料を高い精度で定量的に気化器に供給するものであり、流量可変可能なポンプと制御弁、あるいはポンプと流量制御器等で構成される。ポンプは液体原料を脈流なしに供給するために通常は二連あるいは多連の耐食性べローズポンプなどが用いられる。またポンプの二次側にはＣＶＤ装置が減圧で操作される場合であっても流量制御ができるように、逆止弁を設けることもできる。このように液体流量制御部を構成することによって液体原料を脈流の少ない条件で、かつＣＶＤ系が減圧状態であっても高い精度で気化器に供給することができる。なお、ポンプに変えて液体原料容器を加圧に保持し、液体マスフローコントローラーなどを使用することによって精度良く供給することもできる。
【００３９】
キャリヤーガスは気化室に供給される前に加熱する必要がある。その加熱温度は、液体原料の種類、供給量、気化ガス濃度、その他の操作条件などによっても異なるが、通常は４０〜２５０℃程度である。キャリヤーガスの流量についても同様に、液体原料の種類、供給量、気化ガス濃度、その他の操作条件などにより適宜設定される。
加熱されたキャリヤーガスは、気化室のキャリヤーガス導入口より供給され、気化室の内壁面と突起の間隙を滑らかに旋回し気化ガス出口より排出される。このような加熱されたキャリヤーガスの流れにより、気化室の内壁及び気化室の中央部の突起からの熱伝達が容易になり、気化室内の温度の均一化をはかることができるとともに、ＣＶＤ原料の品質を低下させることなく効率よく気化させることができる。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）
図１及び図２のように気化室の形状が円筒形と半球形を組み合せた形状であり、突起の形状がこれに略相似形である気化器を用いて、図６のような気化供給装置を作製した。
気化室の突起部を取り除いた円筒部は径が３４ｍｍ、高さが３５ｍｍであり、半球部は径が３４ｍｍである。また、突起の円筒部は径が１６ｍｍ、高さが３５ｍｍであり、半球部は径が１６ｍｍである。気化器には、３個の１．６ｍｍの径を有する原料供給口が気化室の最上部から１０ｍｍ下の位置に、キャリヤーガス導入口が気化室の最上部から５ｍｍ下の位置に、気化ガス出口が気化室の下部に設けられている。キャリヤーガス導入口の向きは、導入口における気化室内壁水平面の接線方向に一致するように設定されている。さらに、原料供給口には、１．２ｍｍの径を有するスペーサが設けられている。
【００４２】
また、気化器は形状に合わせた断熱材で覆われており、気化器の下部と、気化器の最上部から突起にわたる部分にヒーターが内蔵されている。
液体流量制御部は、液体マスフローコントローラーが使用されている。また、キャリアーガスがマスフローコントローラー、加熱器を経由して気化器の上部に入るように設定されている。
【００４３】
上記のような装置を用いて、３系統の液体原料供給ラインのうち２系統の液体原料供給ラインを使用して、以下のようにＭｇＯ基盤上にチタン酸ジルコン酸（ＺＴ）膜を形成させた。気化器及び気化器からＣＶＤ装置間を１０ｔｏｒｒに保持し、２５０℃に加熱したヘリウムキャリアーガスを１００ｍｌ／ｍｉｎの流量でキャリヤーガス導入口から供給した。次に、液体原料容器中のＺｒ（ＤＰＭ）₂をＴＨＦ溶媒に溶解させた液体原料、及びＴｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２をＴＨＦ溶媒に溶解させた液体原料を、それぞれ精製ヘリウムガスの圧力にて、入口側が１ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を維持するように液体流量制御部まで送液し、２液体原料共０．５ｃｃ／ｍｉｎの流量で気化器に供給した。また、気化器とＣＶＤ装置との間で、高純度の酸素ガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ、希釈ガスとしてヘリウムガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。尚、液体原料中のＺｒ（ＤＰＭ）_２、Ｔｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２の濃度は両方共０．１ｍｏｌ／Ｌであった。
【００４４】
予め、ＭｇＯ基盤を６６０℃に加熱したＣＶＤ装置に、上記のようにＺｒ（ＤＰＭ）_２の気化ガス、Ｔｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２の気化ガス、及び酸素ガスを含むガスを供給し、ＭｇＯ基盤上にＺＴ膜を堆積させた。その後、膜厚の測定及びＸ線測定により５０〜１００Åの（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_２の析出が確認された。さらに得られたＺＴ膜についてＥＰＭＡによる面分析を行なった結果、Ｚｒ、Ｔｉの元素が均一に堆積していることが確認された。
また、気化室内壁に付着物の堆積はほとんど認められなかった。
【００４５】
（実施例２）
実施例１と同じ装置を用いて、３系統の液体原料供給ラインのうち２系統の液体原料供給ラインを使用して、以下のようにＭｇＯ基盤上にチタン酸ストロンチウム（ＳＴ）膜を形成させた。気化器及び気化器からＣＶＤ装置間を１０ｔｏｒｒに保持し、２５０℃に加熱したヘリウムキャリアーガスを１００ｍｌ／ｍｉｎの流量でキャリヤーガス導入口から供給した。次に、液体原料容器中のＳｒ（ＤＰＭ）_２をＴＨＦ溶媒に溶解させた液体原料、及びＴｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２をＴＨＦ溶媒に溶解させた液体原料を、それぞれ精製ヘリウムガスの圧力にて、入口側が１ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を維持するように液体流量制御部まで送液し、２液体原料共０．５ｃｃ／ｍｉｎの流量で気化器に供給した。また、気化器とＣＶＤ装置との間で、高純度の酸素ガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ、希釈ガスとしてヘリウムガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。尚、液体原料中のＳｒ（ＤＰＭ）_２、Ｔｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２の濃度は両方共０．１ｍｏｌ／Ｌであった。
【００４６】
予め、ＭｇＯ基盤を６６０℃に加熱したＣＶＤ装置に、上記のようにＳｒ（ＤＰＭ）_２の気化ガス、Ｔｉ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_２（ＤＰＭ）_２の気化ガス、及び酸素ガスを含むガスを供給し、ＭｇＯ基盤上にＳＴ膜を堆積させた。その後、膜厚の測定及びＸ線測定により５０〜１００Åの（Ｓｒ，Ｔｉ）Ｏ_４の析出が確認された。さらに得られたＳＴ膜についてＥＰＭＡによる面分析を行なった結果、Ｓｒ、Ｔｉの元素が均一に堆積していることが確認された。
また、気化室内壁に付着物の堆積はほとんど認められなかった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１と同じ装置を用いて、以下のようにシリコン基盤上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜を形成させた。気化器及び気化器からＣＶＤ装置間を１０ｔｏｒｒに保持し、６６０℃に加熱したヘリウムキャリアーガスを１００ｍｌ／ｍｉｎの流量でキャリヤーガス導入口から供給した。次に、液体原料容器中のＰｂ（Ｃ_２Ｈ_４）_４、Ｚｒ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_４及びＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２）_４を、それぞれ精製ヘリウムガスの圧力にて、入口側が１ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を維持するように液体流量制御部まで送液し、３液体原料共０．１ｃｃ／ｍｉｎの流量で気化器に供給した。また、気化器とＣＶＤ装置との間で、高純度の酸素ガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ、希釈ガスとしてヘリウムガスを２５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。
【００４８】
予め、シリコン基盤を６６０℃に加熱したＣＶＤ装置に、上記のようにＰｂ（Ｃ_２Ｈ_４）_４の気化ガス、Ｚｒ（ＯＣ（ＣＨ_３）_３）_４の気化ガス、Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２）_４の気化ガス、及び酸素ガスを含むガスを供給し、シリコン基盤上にＰＺＴ膜を堆積させた。その後、膜厚の測定及びＸ線測定により５０〜１００ÅのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３の析出が確認された。さらに得られたＰＺＴ膜についてＥＰＭＡによる面分析を行なった結果、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの元素が均一に堆積していることが確認された。
また、気化室内壁に付着物の堆積はほとんど認められなかった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の気化器及び気化供給方法により、液体原料が１種類の場合においても複数種類の場合においても、また、液体原料が液体ＣＶＤ原料であっても、液体ＣＶＤ原料若しくは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解させた液体ＣＶＤ原料であっても以下のことが可能となった。
（１）各原料に過剰な加熱を与えず、しかも各原料を所望の濃度及び流量で効率よく気化させることにより高品質の気化ガスを供給することができる。
（２）気化室の内壁面への付着物の堆積が極めて少ないため、気化通路等の配管が閉塞する虞れがなく、気化器のメンテナンスを容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気化器の一例を示す縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ’面における断面図
【図３】（１）本発明の気化器におけるキャリヤーガス導入口の向きを例示する横断面図（２）（１）のＢ−Ｂ’面における断面図
【図４】図１以外の本発明の気化器の例を示す縦断面図
【図５】本発明の気化器における原料供給口を例示する縦断面図
【図６】本発明の気化器、気化供給方法を適用した気化供給システムの一例を示す構成図
【符号の説明】
１気化室
２原料供給口
３気化ガス出口
４キャリヤーガス導入口
５過熱手段
６気化室の内壁面
７突起
８継手
９水平面におけるキャリヤーガス導入口の向き
１０キャリヤーガス導入口における気化室内壁の水平面の接線方向
１１垂直面におけるキャリヤーガス導入口の向き
１２キャリヤーガス導入口における水平面
１３スペーサ
１４液体原料の流路
１５液体原料容器
１６液体原料
１７液体流量制御部
１８気化器
１９バルブ
２０ガス加熱器
２１ガス流量制御器
２２キャリヤーガス供給ライン
２３ＣＶＤ装置
２４ブロックヒーター
２５ヒーター内蔵バルブユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vaporizer and a vaporization supply method for supplying a gas to a chemical vapor deposition (CVD) apparatus used for manufacturing a semiconductor or the like. More specifically, liquid CVD raw materials, or liquid CVD raw materials in which liquid CVD raw materials or solid CVD raw materials are dissolved in a solvent, can be used to improve the quality of each raw material in both single-component vaporization supply and multi-component vaporization supply. The present invention relates to a vaporizer and a vaporization supply method for efficiently vaporizing and supplying each raw material at a desired concentration and flow rate without lowering.
[0002]
[Prior art]
In insulating thin films of semiconductor devices, SiO is used as the gate insulating film. ₂ , Si as capacitor insulation film _Three N _Four There are PSG (phosphorus silicon glass) and BPSG (boron phosphorus silicon glass) as interlayer insulating films. Conventionally, as a material for manufacturing these by a CVD apparatus, SiH _Four , NH _Three , PH _Three , B ₂ H ₆ Gas raw materials such as have been used. These gaseous materials can be easily purified to high purity, heated to an appropriate temperature and then supplied to the CVD apparatus, and are relatively easy to handle.
[0003]
However, with the progress of three-dimensional devices and multi-layered wiring, the demand for planarization of insulating films is increasing, and liquid raw materials that can form high-quality thin films that are less prone to voids and other defects are used. I'm starting. For example, SiO ₂ Tetraethoxysilicon (Si (OC ₂ H _Five ) _Four ), But as a raw material for the BPSG film, trimethoxyboron (B (OCH _Three ) _Three ), Trimethoxyline (P (OCH _Three ) _Three ) Etc. have been put to practical use.
In addition to this, SiO ₂ Ta showing a dielectric constant several times higher than ₂ O _Five New types of thin films such as films have been developed, but Ta ₂ O _Five The raw material of the film is pentaethoxytantalum (Ta (OC ₂ H _Five ) _Five ) Is used.
[0004]
These liquid materials generally have low vapor pressure, high viscosity, and close vaporization temperature and decomposition temperature, so they can be efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate without deteriorating their quality. Was very difficult. However, insulating thin films using liquid raw materials are expected to have higher quality and higher purity than insulating thin films using gas raw materials. For the purpose of efficiently atomizing or vaporizing liquid raw materials without deteriorating them, An apparatus or method has been developed.
[0005]
In recent years, lead zirconate titanate (PZT film), barium strontium titanate (BST) film, etc. with higher dielectric constant and higher step coverage are used as oxide-based dielectric thin films for semiconductor memories. Yes. For these thin films, various film forming methods have been studied. As a raw material, for example, Pb (DPM) is used as a Pb source. ₂ (Solid raw material), Zr (OC (CH _Three ) _Three ) _Four (Liquid raw material), Ti (OCH (CH _Three ) ₂ ) _Four (Liquid raw material), Ba (DPM) as Ba source ₂ (Solid raw material), Sr (DPM) as Sr source ₂ (Solid raw material) is used.
[0006]
Among these, it is possible to obtain a high-purity raw material by maintaining the solid raw material at a high temperature, sublimating and vaporizing and supplying it, but it is extremely difficult to ensure a sufficient supply amount industrially. Therefore, it is usually used by dissolving a solid raw material in a solvent such as tetrahydrofuran to obtain a liquid raw material.
Conventionally, a liquid raw material as described above or a liquid raw material obtained by dissolving a solid raw material in a solvent is efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate without lowering its quality and supplied to a semiconductor manufacturing apparatus. This CVD method is very difficult even in a one-component system, and is impossible in a three-component system such as a PZT film and a BST film.
For this reason, the PZT film and the BST film are usually manufactured by a sputtering method or a sol-gel method.
[0007]
In the conventional vaporization supply by the CVD method, examples of the vaporizer and the vaporization supply method for supplying the liquid raw material in a gaseous state to the semiconductor manufacturing apparatus include the following.
That is, (1) a vaporizer that combines a mechanism for spraying a liquid raw material and a mechanism for heating and vaporizing the sprayed raw material, and by diffusing and heating the sprayed raw material at the raw material supply port of the vaporizer Vaporization method (Japanese Patent Laid-Open No. 3-126872), (2) A liquid raw material container, a liquid raw material temperature adjusting means, and a vaporizer equipped with a tube for blowing gas into the liquid raw material, Method of bubbling carrier gas to evaporate (JP-A-4-218675), (3) An ultrasonic vibrator is provided in the vaporizer, and the liquid raw material is atomized by ultrasonic vibration and heated. Vaporizer for vaporization (Japanese Patent Laid-Open No. 5-1327779), (4) device for vaporizing raw material atomized by an atomizer through a heated vaporization passage (Japanese Patent Laid-Open No. 9-4769) There is JP), and the like.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described vaporizer and vaporization supply method have the following problems. That is, in the vaporizer and vaporization supply method of (1), a part of the atomized raw material is not only excessively heated by the heater of the vaporizer, but also the vaporization gas is poor because the vaporization efficiency is poor due to poor heat conduction. As a result, the quality of the vaporizer deteriorates, and deposits accumulate on the inner wall surface of the vaporizer over time, so that there is an inconvenience that it takes time to maintain the vaporizer.
In the vaporizer and vaporization supply method of (2), the quality of the vaporized gas is deteriorated because the liquid raw material is decomposed and altered by being heated in the container for a long time, and the concentration and supply amount of the vaporized gas are controlled. There was a drawback that it was difficult. In particular, when a liquid CVD raw material in which a solid CVD raw material is dissolved in a solvent is used, it is impossible to obtain a target vaporized gas.
[0009]
The vaporizer and vaporization supply method of (3) have the same disadvantages as the above (1), and there is a possibility that the raw material is supplied to the semiconductor manufacturing apparatus in a mist state. Further, in the case where a liquid CVD raw material in which a solid CVD raw material is dissolved in a solvent is vaporized and supplied under reduced pressure, only the solvent may be vaporized and the solid raw material may be precipitated.
In the vaporizer and vaporization supply method of (4), the heat efficiency is good and the vaporization efficiency is good, but the quality of the vaporized gas is lowered because a part of the atomized raw material is excessively heated by the heater. In addition, when used for a long time, there is a possibility that the vaporization passage may be blocked due to the accumulation of deposits on the inner wall surface.
[0010]
In addition, when multiple types of raw materials are vaporized and supplied with a single vaporizer, such as PZT films and BST films, it is essential that the quality control of the raw materials, the efficiency of vaporization, and the concentration and flow rate of each raw material are extremely excellent. In spite of the most expected film formation by the CVD method, none has been put to practical use.
Incidentally, regarding the sputtering method and the sol-gel method capable of producing a PZT film and a BST film, there is a problem in the quality of the thin film that the step coverage is poor in the sputtering method, and the productivity is poor in the sol-gel method. There was a problem.
[0011]
Therefore, a problem to be solved by the present invention is a vaporizer for vaporizing a liquid CVD source, or a liquid CVD source obtained by dissolving a liquid CVD source or a solid CVD source in a solvent, and supplying the vaporized source to a semiconductor manufacturing apparatus. In the vaporization supply method, in both the single-component vaporization supply and the multiple-component vaporization supply, each material is not excessively heated, and each material is efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate. It is an object to provide a vaporizer and a vaporization supply method capable of obtaining a vaporized gas of quality and further preventing deposits from being deposited on the inner wall surface.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve these problems, the inventors of the present invention heated one or two or more types of liquid materials supplied to the vaporizer by the inner wall surface of the vaporization chamber, and the central portion of the vaporization chamber. Along with the heating by the protrusion, the material is brought into contact with the heated carrier gas that is supplied from the carrier gas inlet of the vaporization chamber and swirls along the inner wall surface of the vaporization chamber, and is heated by contact. It has been found that the deposit of the kimono is extremely reduced and each raw material can be efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate.
[0013]
Further, the present inventors have made the shape of the vaporizing chamber into a spherical shape, an elliptical shape, a barrel shape, a cylindrical shape, a conical shape, a truncated cone shape, and a hemispherical shape with a vertical line as an axis. , Or set it to a shape that combines these, A spacer is provided in the material flow path of the material supply port, A protrusion having a shape approximately similar to the shape of the vaporization chamber is provided at the center of the vaporization chamber, and the orientation of the carrier gas introduction port of the vaporization chamber in the horizontal plane is tangent to the horizontal plane of the vaporization chamber wall at the carrier gas introduction port. It was found that the heated carrier gas swirls along the inner wall surface of the vaporizing chamber by setting the angle so as to form an angle of about 0 degree to 45 degrees with respect to the direction.
[0014]
That is, according to the present invention, the shape of the vaporization chamber is a sphere, an ellipsoid, a barrel, a cylinder, a cone, a truncated cone, or a hemisphere with a vertical line as an axis. , Or a combination of these, and the vaporization chamber has at least a raw material supply port, a vaporization gas outlet, and a carrier gas introduction port set in such a direction that the carrier gas forms a swirling flow in the vaporization chamber, A spacer is provided in the raw material flow path of the raw material supply port, A vaporizer characterized in that a central portion of the vaporization chamber is substantially similar to the shape of the vaporization chamber, and a projection provided with heating means is fixed to the vaporization chamber. .
[0015]
Further, the present invention is a liquid CVD raw material, or a liquid CVD raw material obtained by dissolving a liquid CVD raw material or a solid CVD raw material in a solvent. Cone, frustoconical, hemispherical , Or a vaporizer with a combination of these Spacer was provided Heating means that is supplied to the vaporization chamber from the raw material supply port and is provided outside the vaporization chamber, and heating means that is provided in the central portion of the vaporization chamber and is provided on a protrusion that is substantially similar to the vaporization chamber And is vaporized by contacting with the heated carrier gas supplied from the carrier gas inlet of the vaporizing chamber and swirling along the inner wall surface of the vaporizing chamber, and supplied to the semiconductor manufacturing apparatus. It is also a vaporization supply method.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is applied to a vaporizer and a vaporization supply method in which a liquid CVD raw material, or a liquid CVD raw material in which a liquid CVD raw material or a solid CVD raw material is dissolved in a solvent is vaporized and supplied to a CVD apparatus or the like. In the vaporizer according to the present invention, the shape of the vaporization chamber is spherical, oval, barrel, cylindrical, conical, frustoconical, hemispherical. , Or it is a combination of these, the vaporization chamber has a raw material supply port, a vaporized gas outlet, and a carrier gas inlet, A spacer is provided in the raw material flow path of the raw material supply port, The direction of the carrier gas introduction port is set so that the carrier gas forms a swirling flow in the vaporization chamber, and a protrusion is provided at the central portion that is substantially similar to the shape of the vaporization chamber and provided with heating means. It is a vaporizer.
[0017]
The vaporization supply method of the present invention supplies a liquid CVD raw material, or a liquid CVD raw material in which a liquid CVD raw material or a solid CVD raw material is dissolved in a solvent, to the vaporization chamber from the raw material supply port of the vaporizer. And heating by means of heating provided to the projections at the center of the vaporizing chamber, and contact with the heated carrier gas supplied from the carrier gas inlet of the vaporizing chamber and swirling along the inner wall surface of the vaporizing chamber This is a method of vaporizing and supplying the semiconductor manufacturing apparatus.
[0018]
The vaporizer and vaporization supply method of the present invention can be applied to vaporization supply of two or more types of liquid raw materials in addition to vaporization supply of one type of liquid raw material. With the vaporizer and vaporization supply method of the present invention, even when a plurality of types of liquid raw materials are vaporized and supplied simultaneously, it is possible to efficiently vaporize at a desired concentration and flow rate without reducing the quality of each raw material. Moreover, there is very little accumulation of deposits on the inner wall surface of the vaporization chamber, and maintenance is easy.
[0019]
The raw material applied to the vaporizer and vaporization supply method of the present invention is not particularly limited as long as it can maintain a liquid state, whether it is a liquid at room temperature or a solid dissolved in a solvent. It is appropriately selected and used depending on the application. For example, tetraiso-propoxy titanium (Ti (OCH (CH _Three ) ₂ ) _Four ), Tetra n-propoxy titanium (Ti (OC _Three H ₇ ) _Four ), Tetra tert-butoxyzirconium (Zr (OC (CH _Three ) _Three ) _Four ), Tetra n-butoxyzirconium (Zr (OC _Four H ₉ ) _Four ), Tetramethoxyvanadium (V (OCH _Three ) _Four ), Trimethoxyvanadyl oxide (VO (OCH _Three ) _Three ), Pentaethoxyniobium (Nb (OC ₂ H _Five ) _Five ), Pentaethoxytantalum (Ta (OC ₂ H _Five ) _Five ), Trimethoxyboron (B (OCH _Three ) _Three ), Triiso-propoxyaluminum (Al (OCH (CH _Three ) ₂ ) _Three ), Tetraethoxy silicon (Si (OC ₂ H _Five ) _Four ), Tetraethoxygermanium (Ge (OC ₂ H _Five ) _Four ), Tetramethoxytin (Sn (OCH _Three ) _Four ), Trimethoxyline (P (OCH _Three ) _Three ), Trimethoxyphosphine oxide (PO (OCH _Three ) _Three ), Triethoxyarsenic (As (OC ₂ H _Five ) _Three ), Triethoxyantimony (Sb (OC ₂ H _Five ) _Three And alkoxides which are liquid at room temperature.
[0020]
In addition to the above, trimethylaluminum (Al (CH _Three ) _Three ), Dimethylaluminum hydride (Al (CH _Three ) ₂ H), tri-iso-butylaluminum (Al (iso-C _Four H ₉ ) _Three ), Hexafluoroacetylacetone copper vinyltrimethylsilane ((CF _Three CO) ₂ CHCu ・ CH ₂ CHSi (CH _Three ) _Three ), Hexafluoroacetylacetone copper allyltrimethylsilane ((CF _Three CO) ₂ CHCu ・ CH ₂ CHCH ₂ Si (CH _Three ) _Three ), Bis (iso-propylcyclopentadienyl) tungsten dihalide ((iso-C _Three H ₇ C _Five H _Five ) ₂ WH ₂ ), Tetradimethylaminozirconium (Zr (N (CH _Three ) ₂ ) _Four ), Pentadimethylamino tantalum (Ta (N (CH _Three ) ₂ ) _Five ), Pentadiethylamino tantalum (Ta (N (C ₂ H _Five ) ₂ ) _Five ), Tetradimethylamino titanium (Ti (N (CH _Three ) ₂ ) _Four ), Tetradiethylaminotitanium (Ti (N (C ₂ H _Five ) ₂ ) _Four ) And the like can be exemplified by liquid raw materials.
[0021]
Furthermore, hexacarbonylmolybdenum (Mo (CO) ₆ ), Dimethylpentoxy gold (Au (CH _Three ) ₂ (OC _Five H ₇ )), Bis (2,2,6,6, -tetramethyl-3,5 heptanedionite) barium (Ba ((C (CH _Three ) _Three ) ₂ C _Three HO ₂ ) ₂ ), Bis (2,2,6,6, -tetramethyl-3,5 heptanedionite) strontium (Sr ((C (CH _Three ) _Three ) ₂ C _Three HO ₂ ) ₂ ), Tetra (2,2,6,6, -tetramethyl-3,5 heptanedionite) titanium (Ti ((C (CH _Three ) _Three ) ₂ C _Three HO ₂ ) _Four ), Tetra (2,2,6,6, -tetramethyl-3,5 heptanedionite) zirconium (Zr ((C (CH _Three ) _Three ) ₂ C _Three HO ₂ ) _Four ), Bis (2,2,6,6, -tetramethyl-3,5 heptanedionite) lead (Pb ((C (CH _Three ) _Three ) ₂ C _Three HO ₂ ) ₂ ) And other raw materials that are solid at room temperature. However, these are usually required to be used after being dissolved in an organic solvent such as hexane, heptane, butyl acetate, iso-propyl alcohol, tetrahydrofuran or the like at a concentration of about 0.1 to 0.5 mol / L.
[0022]
Hereinafter, the vaporizer of this invention is demonstrated in detail based on FIGS.
1 is a longitudinal sectional view showing an example of a vaporizer according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the plane AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 illustrates the direction of a carrier gas inlet in the vaporizer according to the present invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the vaporizer of the present invention other than FIG. 1, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating a raw material supply port in the vaporizer of the present invention.
1 to 5, reference numeral 1 is a vaporization chamber, reference numeral 2 is a raw material supply port, reference numeral 3 is a vaporization gas outlet, reference numeral 4 is a carrier gas inlet, reference numeral 5 is a heating means such as a heater, and reference numeral 6 is a vaporization chamber. The inner wall surface, reference numeral 7 is a protrusion provided at the center of the vaporizing chamber, reference numeral 8 is a joint, and reference numeral 13 is a spacer.
[0023]
In the vaporizer according to the present invention, the shape of the vaporizing chamber is a spherical shape, an elliptical shape, a barrel shape, a cylindrical shape, a conical shape, a truncated cone shape, a hemispherical shape having a vertical line as an axis, or a shape similar to these or a combination thereof. It is. For example, the vaporizer of FIG. 1 is a vaporizer having a combination of a cylindrical shape and a hemispherical shape, and the vaporizer of FIG. 4 is a vaporizer having a cylindrical shape or a truncated cone shape. It is. The vaporizer of the present invention is not particularly limited as long as the shape of the vaporization chamber is such a shape, but is preferably a cylindrical shape, or a conical shape, a truncated cone shape, a hemispherical shape, or a convex shape with a convex portion facing downward. The shape is a combination of a cylindrical shape, a conical shape, a truncated cone shape, and a hemispherical shape so that the portion faces downward.
[0024]
Furthermore, the vaporizer of the present invention preferably has a rounded end portion of the vaporization chamber. The end portion means a portion where a plane or curved surface intersects with another plane or curved surface. For example, in the case of a cylindrical shape, it indicates a circumferential portion of the upper surface or the lower surface. The reason for the rounded vaporization chamber is that gas replacement is easily performed at the end of the inner wall surface, and deposits are prevented from accumulating due to gas retention. The size of the vaporizing chamber differs depending on the amount of vaporized gas supplied and cannot be specified unconditionally. However, the volume of the vaporizing chamber is usually 5 to 5000 cm. ³ , Preferably 20-1000cm ³ Degree.
[0025]
The vaporizing chamber in the vaporizer of the present invention has a raw material supply port (reference numeral 2), a vaporized gas outlet (reference numeral 3), and a carrier gas inlet (reference numeral 4). Preferably, the carrier gas inlet is The vaporization gas outlet is set at the upper part of the vaporization chamber, the vaporization gas outlet is at the lower part of the vaporization chamber, and the raw material supply port is set between the carrier gas introduction port and the vaporization gas outlet. In addition, the direction of the raw material supply port is usually set so as to be in the direction of the center of the vaporization chamber. Note that the vaporization chamber may have a plurality of raw material supply ports. Even in such a case, the direction of each raw material supply port is usually set to be the direction of the center of the vaporization chamber. The
[0026]
In the present invention, the direction of the carrier gas inlet is provided so that the carrier gas forms a swirling flow in the vaporization vessel. Preferably, as shown in FIG. 3, the orientation of the carrier gas inlet in the horizontal plane (symbol 9) is 0 degree or more and 45 degrees or less with respect to the tangential direction (symbol 10) of the horizontal plane of the vaporization chamber wall at the carrier gas inlet. The angle of the carrier gas inlet with respect to the horizontal plane (reference numeral 12) (the direction of reference numeral 11 with respect to reference numeral 12) is an angle of 0 ° to 25 ° downward or 0 ° to 15 ° upward. It is set in such a direction.
[0027]
Furthermore, the vaporizer of the present invention is provided with a protrusion having a shape substantially similar to the shape of the vaporization chamber at the center of the vaporization chamber. Although there is no restriction | limiting in particular about the installation form of protrusion, Usually, it fixes and is provided in the upper part of a vaporization chamber. For example, if the shape of the vaporization chamber is cylindrical as shown in FIG. 4, the shape of the projection is also cylindrical. If the shape of the vaporization chamber is frustoconical, the shape of the protrusion is also frustoconical. Is set. Further, it is preferable that the central axis in the vertical line direction of the protrusion and the vaporizing chamber coincide with each other, and the gap between the inner wall surface of the vaporizing chamber and the protrusion surface is kept constant at an arbitrary position. By setting the shape of the projection in this way, the carrier gas supplied from the carrier gas inlet of the vaporization chamber can be smoothly swung along the inner wall surface of the vaporization chamber and discharged from the vaporization gas outlet. Become.
[0028]
Moreover, the above-mentioned protrusion is provided with a heating means that can be set to a desired temperature according to the type, supply amount, vaporized gas concentration, and other operating conditions of the liquid raw material. The installation form of the heating means is not particularly limited as long as the vaporization chamber can be accurately heated and insulated through the protrusion. Usually, the heater is provided in the protrusion or a part of the heater is accommodated in the protrusion. Provided. However, preferably, in order to heat and keep the vaporizing chamber more accurately, a rod heater is installed at a position on the central axis in the vertical direction of the projection as shown in FIG. The heating temperature of the vaporizing chamber varies depending on the type of liquid raw material, the supply amount, the vaporized gas concentration, and other operating conditions, but is usually set to be about 40 to 250 ° C.
[0029]
The size of the protrusion is usually 1/30 to 4/5 of the volume of the vaporizing chamber, and preferably 1/10 to 2/3. When the size of the protrusion is smaller than 1/30 of the volume of the vaporizing chamber, the vaporizing chamber cannot be heated sufficiently from the inside, and the vaporization efficiency of the liquid raw material is lowered. When the size of the protrusion is larger than 4/5 of the volume of the vaporization chamber, the swirl flow of the carrier gas receives the resistance of the wall surface of the vaporization chamber, so that there is a disadvantage that a uniform swirl flow cannot be obtained.
[0030]
Moreover, in the vaporizer | carburetor of this invention, a heating means can be provided in the arbitrary places of vaporizer main bodies other than a projection part other than the above-mentioned heating means as needed. This heating means is also configured to be able to be heated and kept at a desired temperature according to the type, supply amount, vaporized gas concentration, and other operating conditions of the liquid raw material. The installation form of the heating means is not particularly limited as long as the vaporizing chamber can be heated and kept with high accuracy, similarly to the heating means applied to the protrusions.
[0031]
When the heating means is not provided in the vaporizer body other than the protrusions, it is necessary to provide means for heating outside the vaporizer when using the vaporizer. As the heating means, there are a method of winding a ribbon heater around the outside of the vaporizer, a method of covering with a block heater in accordance with the shape of the vaporizer, a method of circulating hot air or a liquid heat medium. In any case, there is no particular limitation as long as it is a method that can heat and heat the vaporizing chamber with high accuracy. The heating temperature is set so that the temperature of the vaporizing chamber is about 40 to 250 ° C., similar to the heating means applied to the protrusions.
[0032]
In the vaporizer of the present invention, a spacer (reference numeral 13) as shown in FIG. 5 is installed in the raw material flow path of the raw material supply port. The size and shape of the spacer are not particularly limited, but are generally cylindrical with a diameter of 1/3 to 9/10 of the material supply port with respect to the material supply port having a circular cross section. Is used. By providing the spacer in this way, when the vaporization chamber is depressurized, a pressure loss of the liquid raw material can be generated to prevent the liquid raw material from protruding into the vaporization chamber. Further, by shortening the time to reach the material supply port of the vaporizer from the liquid flow rate control unit of the CVD material, the responsiveness is improved and the concentration and flow rate of the CVD material can be controlled with higher accuracy. .
[0033]
In addition, when the supply amount of liquid raw material is small, as in the case of vaporizing and supplying many types of liquid raw materials at the same time, it is usually necessary to reduce the diameter of the raw material supply port, and the flow path is blocked after using the vaporizer. There was an inconvenience that it took time to maintain the vaporizer. However, it is possible to increase the diameter of the raw material supply port by installing the spacer, and after using the vaporizer, it is only necessary to clean the flow path of the raw material supply port after removing the spacer, thereby facilitating maintenance.
[0034]
Note that the vaporizer configured as described above can be simply rotated in any direction and installed, and such a case is also included in the present invention.
[0035]
Next, the vaporization supply method of the present invention will be described in detail. The vaporization supply method of the present invention is a liquid CVD raw material, or a liquid CVD raw material obtained by dissolving a liquid CVD raw material or a solid CVD raw material in a solvent. Cylindrical, conical, frustoconical, hemispherical , Or a vaporizer with a combination of these Spacer was provided The material is supplied from the raw material supply port to the vaporization chamber, and is heated by a heating means provided outside the vaporization chamber, and a heating means provided in a projection provided in the center of the vaporization chamber and having a shape substantially similar to the vaporization chamber. At the same time, it is a method of vaporizing by contacting with a heated carrier gas supplied from the carrier gas introduction port of the vaporizing chamber and swirling along the inner wall surface of the vaporizing chamber, and supplying it to the semiconductor manufacturing apparatus.
[0036]
That is, the vaporization supply method of the present invention is a method of vaporizing and supplying a liquid material to a semiconductor manufacturing apparatus using the vaporizer of the present invention described above.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a vaporization supply system to which the vaporizer and the vaporization supply method of the present invention are applied. In FIG. 6, reference numeral 15 denotes a liquid source container, reference numeral 16 denotes a liquid CVD source, or liquid CVD source obtained by dissolving a liquid CVD source or solid CVD source in a solvent, reference numeral 17 denotes a liquid flow rate control unit, and reference numeral 18 denotes the present invention. The vaporizer, reference numeral 22 is a carrier gas supply line, reference numeral 23 is a CVD apparatus, reference numeral 24 is a block heater, and reference numeral 25 is a heater built-in valve unit.
[0037]
The purpose of the present invention is to efficiently vaporize and supply a liquid raw material at a desired concentration and flow rate without degrading its quality. For this purpose, the raw material has already deteriorated before being supplied to the vaporizer. It must not be non-uniform in concentration and flow rate.
The liquid raw material container is a container for supplying the liquid raw material, and there is no particular limitation on the size, shape, etc. as long as the liquid raw material can be held without alteration. When the liquid source container is held under pressure and supplied to the liquid flow rate controller under pressure, 5 kgf / cm ² A structure capable of withstanding a certain level of pressure is preferable.
[0038]
The liquid flow rate control unit quantitatively supplies the liquid raw material to the vaporizer with high accuracy, and includes a pump and a control valve capable of changing the flow rate, or a pump and a flow rate controller. In order to supply the liquid raw material without pulsating flow, a double or multiple corrosion resistant bellows pump or the like is usually used. In addition, a check valve can be provided on the secondary side of the pump so that the flow rate can be controlled even when the CVD apparatus is operated under reduced pressure. By configuring the liquid flow rate control unit in this way, it is possible to supply the liquid raw material to the vaporizer with high accuracy even under conditions with little pulsating flow and even when the CVD system is in a reduced pressure state. In addition, it can also supply with high precision by using a liquid mass flow controller etc. by hold | maintaining a liquid raw material container to pressurization instead of a pump.
[0039]
The carrier gas must be heated before being supplied to the vaporization chamber. The heating temperature varies depending on the type of liquid raw material, the supply amount, the vaporized gas concentration, other operating conditions, etc., but is usually about 40 to 250 ° C. Similarly, the flow rate of the carrier gas is appropriately set depending on the type of liquid raw material, the supply amount, the vaporized gas concentration, and other operating conditions.
The heated carrier gas is supplied from the carrier gas introduction port of the vaporization chamber, and smoothly turns around the gap between the inner wall surface of the vaporization chamber and the protrusion and is discharged from the vaporization gas outlet. The flow of the heated carrier gas facilitates heat transfer from the inner wall of the vaporization chamber and the projections at the central portion of the vaporization chamber, and makes it possible to equalize the temperature in the vaporization chamber and It can be efficiently vaporized without degrading quality.
[0040]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these.
[0041]
Example 1
As shown in FIGS. 1 and 2, the vaporization chamber is a combination of a cylindrical shape and a hemispherical shape, and the vaporization supply device as shown in FIG. Was made.
The cylindrical part from which the protrusions of the vaporizing chamber are removed has a diameter of 34 mm and a height of 35 mm, and the hemispherical part has a diameter of 34 mm. The cylindrical portion of the protrusion has a diameter of 16 mm and a height of 35 mm, and the hemispherical portion has a diameter of 16 mm. The vaporizer has three 1.6 mm diameter raw material supply ports at a position 10 mm below the top of the vaporization chamber and a carrier gas inlet at a position 5 mm below the top of the vaporization chamber. An outlet is provided in the lower part of the vaporization chamber. The direction of the carrier gas inlet is set so as to coincide with the tangential direction of the horizontal surface of the vaporization chamber wall at the inlet. Furthermore, a spacer having a diameter of 1.2 mm is provided at the raw material supply port.
[0042]
In addition, the vaporizer is covered with a heat insulating material in accordance with the shape, and a heater is built in the lower portion of the vaporizer and the portion extending from the top of the vaporizer to the protrusion.
The liquid flow controller is a liquid mass flow controller. In addition, the carrier gas is set to enter the upper part of the vaporizer via a mass flow controller and a heater.
[0043]
Using the apparatus as described above, a zirconate titanate (ZT) film was formed on the MgO substrate using two liquid source supply lines out of the three liquid source supply lines as follows. . A helium carrier gas heated to 250 ° C. was supplied from the carrier gas inlet at a flow rate of 100 ml / min while the vaporizer and the vaporizer were kept at 10 torr between the CVD devices. Next, Zr (DPM) in the liquid material container ₂ Liquid raw material obtained by dissolving in a THF solvent, and Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ Each of the liquid raw materials obtained by dissolving the solution in THF solvent is 1 kgf / cm at the inlet side at the pressure of purified helium gas. ² The liquid was fed to the liquid flow rate control unit so as to maintain the pressure of 2 and the two liquid raw materials were supplied to the vaporizer at a flow rate of 0.5 cc / min. Further, between the vaporizer and the CVD apparatus, high-purity oxygen gas was added at 250 ml / min, and helium gas as a dilution gas was added at 250 ml / min. In addition, Zr (DPM) in liquid raw materials ₂ , Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ Both concentrations were 0.1 mol / L.
[0044]
As previously described, Zr (DPM) is applied to a CVD apparatus in which the MgO substrate is heated to 660 ° C. ₂ Vaporized gas of Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ Then, a gas containing oxygen gas and oxygen gas was supplied to deposit a ZT film on the MgO substrate. Thereafter, 50 to 100 mm of (Zr, Ti) O was measured by film thickness measurement and X-ray measurement. ₂ Precipitation was confirmed. Further, as a result of surface analysis by EPMA for the obtained ZT film, it was confirmed that elements of Zr and Ti were uniformly deposited.
Moreover, almost no deposits were found on the inner wall of the vaporization chamber.
[0045]
(Example 2)
Using the same apparatus as in Example 1, two of the three liquid source supply lines were used to form a strontium titanate (ST) film on the MgO substrate as follows. . A helium carrier gas heated to 250 ° C. was supplied from the carrier gas inlet at a flow rate of 100 ml / min while the vaporizer and the vaporizer were kept at 10 torr between the CVD devices. Next, Sr (DPM) in the liquid source container ₂ Liquid raw material obtained by dissolving in a THF solvent, and Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ Each of the liquid raw materials obtained by dissolving the solution in THF solvent is 1 kgf / cm at the inlet side at the pressure of purified helium gas. ² The liquid was fed to the liquid flow rate control unit so as to maintain the pressure of 2 and the two liquid raw materials were supplied to the vaporizer at a flow rate of 0.5 cc / min. Further, between the vaporizer and the CVD apparatus, high-purity oxygen gas was added at 250 ml / min, and helium gas as a dilution gas was added at 250 ml / min. Sr (DPM) in liquid raw material ₂ , Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ Both concentrations were 0.1 mol / L.
[0046]
As described above, the Sr (DPM) is added to the CVD apparatus in which the MgO substrate is heated to 660 ° C. in advance. ₂ Vaporized gas of Ti (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₂ (DPM) ₂ An ST film was deposited on the MgO substrate by supplying a gas containing oxygen gas and oxygen gas. Thereafter, 50 to 100 mm of (Sr, Ti) O was measured by film thickness measurement and X-ray measurement. ₄ Precipitation was confirmed. Further, as a result of surface analysis by EPMA for the obtained ST film, it was confirmed that elements of Sr and Ti were uniformly deposited.
Moreover, almost no deposits were found on the inner wall of the vaporization chamber.
[0047]
(Example 3)
Using the same apparatus as in Example 1, a lead zirconate titanate (PZT) film was formed on a silicon substrate as follows. The helium carrier gas heated to 660 ° C. was supplied from the carrier gas inlet at a flow rate of 100 ml / min while the vaporizer and the vaporizer were kept at 10 torr between the CVD devices. Next, Pb (C ₂ H ₄ ) ₄ , Zr (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₄ And Ti (OCH (CH ₃ ) ₂ ) ₄ 1 kgf / cm at the inlet side at the pressure of purified helium gas ² The liquid was fed to the liquid flow rate control unit so as to maintain the pressure, and the three liquid materials were supplied to the vaporizer at a flow rate of 0.1 cc / min. Further, between the vaporizer and the CVD apparatus, high-purity oxygen gas was added at 250 ml / min, and helium gas as a dilution gas was added at 250 ml / min.
[0048]
In the CVD apparatus in which the silicon substrate is heated to 660 ° C. in advance, Pb (C ₂ H ₄ ) ₄ Vaporized gas, Zr (OC (CH ₃ ) ₃ ) ₄ Vaporized gas of Ti (OCH (CH ₃ ) ₂ ) ₄ Then, a gas containing oxygen gas and oxygen gas was supplied to deposit a PZT film on the silicon substrate. Thereafter, Pb (Zr, Ti) O of 50 to 100 mm was measured by film thickness measurement and X-ray measurement. ₃ Precipitation was confirmed. Further, as a result of performing surface analysis by EPMA on the obtained PZT film, it was confirmed that elements of Pb, Zr and Ti were uniformly deposited.
Moreover, almost no deposits were found on the inner wall of the vaporization chamber.
[0049]
【The invention's effect】
According to the vaporizer and vaporization supply method of the present invention, the liquid CVD raw material or the solid CVD raw material is used as a solvent regardless of whether the liquid raw material is a single type or a plurality of types of liquid raw materials. Even with the dissolved liquid CVD raw material, the following becomes possible.
(1) A high-quality vaporized gas can be supplied by efficiently vaporizing each raw material at a desired concentration and flow rate without applying excessive heating to each raw material.
(2) Since there is very little accumulation of deposits on the inner wall surface of the vaporizing chamber, there is no possibility that the piping such as the vaporizing passage will be blocked, and the maintenance of the vaporizer can be facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a vaporizer according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along plane AA ′ of FIG.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating the orientation of a carrier gas inlet in the vaporizer of the present invention, and FIGS.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the vaporizer of the present invention other than FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating a raw material supply port in the vaporizer of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a vaporization supply system to which the vaporizer and vaporization supply method of the present invention are applied.
[Explanation of symbols]
1 Vaporization room
2 Raw material supply port
3 Vaporized gas outlet
4 Carrier gas inlet
5 Superheating means
6 Inner wall of the vaporization chamber
7 Protrusions
8 Fitting
9 Direction of carrier gas inlet on horizontal plane
10 Tangential direction of horizontal plane of vaporization chamber wall at carrier gas inlet
11 Direction of carrier gas inlet on vertical plane
12 Horizontal plane at the carrier gas inlet
13 Spacer
14 Liquid source flow path
15 Liquid raw material container
16 Liquid raw materials
17 Liquid flow controller
18 Vaporizer
19 Valve
20 Gas heater
21 Gas flow controller
22 Carrier gas supply line
23 CVD equipment
24 block heater
25 Valve unit with built-in heater

Claims

The shape of the vaporization chamber is a sphere, an ellipsoid, a barrel, a cylinder, a cone, a truncated cone, a hemisphere , or a combination thereof, with the vertical axis as the axis, and the vaporization chamber has at least a raw material supply port, A vaporization gas outlet, and a carrier gas introduction port set in such a direction that the carrier gas forms a swirling flow in the vaporization chamber, a raw material flow path of the raw material supply port is provided with a spacer , and the vaporization chamber A vaporizer, characterized in that a projection having a shape substantially similar to the shape of the vaporizing chamber and provided with heating means is fixed to the vaporizing chamber.

The orientation of the carrier gas inlet in the horizontal plane forms an angle of 0 degree to 45 degrees with respect to the tangential direction of the horizontal plane of the vaporization chamber wall in the carrier gas inlet, and the orientation of the carrier gas inlet to the horizontal plane The carburetor according to claim 1, wherein the carburetor is set to form an angle of 0 ° to 25 ° downward or 0 ° to 15 ° upward.

The vaporizer according to claim 1, wherein the heating means is a rod heater installed on the central axis in the vertical direction of the protrusion.

The vaporizer according to claim 1, wherein a diameter of the spacer is 1/3 to 9/10 of a diameter of the raw material supply port.

A vaporizer obtained by rotating the vaporizer according to claim 1 in an arbitrary direction.

Liquid CVD raw material, or liquid CVD raw material in which liquid CVD raw material or solid CVD raw material is dissolved in a solvent, the shape of the vaporization chamber is a sphere, ellipsoid, barrel, cylinder, cone, frustoconical shape with the vertical line as the axis , A hemispherical shape , or a combination of these, the vaporizer spacer is supplied to the vaporization chamber from the raw material supply port, and the heating means provided outside the vaporization chamber, and the central portion of the vaporization chamber Heating is provided by a heating means provided on a protrusion having a shape substantially similar to the vaporizing chamber, and heated by turning along the inner wall surface of the vaporizing chamber supplied from the carrier gas inlet of the vaporizing chamber. A vaporization supply method, characterized by vaporizing by contact with a carrier gas and supplying the vaporized gas to a semiconductor manufacturing apparatus.