CN102808166B

CN102808166B - 原料气体发生装置

Info

Publication number: CN102808166B
Application number: CN201210156431.8A
Authority: CN
Inventors: 久住庸辅; 尾崎公一
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: TW201303067A; KR20120134003A; CN102808166A; TWI447258B; JP5728772B2; JP2012251179A; KR101398248B1

Abstract

一种原料气体发生装置，抑制原料气体的浓度降低。该原料气体发生装置（101）对容器（111）内的固体原料（102）进行加热，产生CVD加工用的原料气体。经由通气管（113）导入到容器（111）内的运载气体通过气体扩散部件（115）的扩散体（131）进行扩散，并从开口部（115A）向垂直下方向喷出。由固体原料102产生的原料气体与运载气体一起从固体原料（102）的上方经由通气管（116）向容器（111）之外排出。本发明例如可适用于产生CVD加工用的原料气体的原料气体发生装置。

Description

原料气体发生装置

技术领域

本发明涉及原料气体发生装置，特别是涉及产生CVD（Chemical VaporDeposition）加工用的原料气体的原料气体发生装置。

背景技术

目前，在产生CVD加工用的原料气体的原料气体发生装置中，将装有羰络金属（金属カルボニル）等粉末状的固体原料的容器进行加热，产生原料气体，并且向容器内导入运载气体，将原料气体与该运载气体一起向容器之外排出，并供给导进行CVD加工的激光加工装置（例如，参照专利文献1）。

图1表示该原料气体发生装置的构成之一例。

图1的原料气体发生装置1构成为包含：圆筒形的容器11、圆板上的盖12、通气管13，阀14、扩散体15、通气管16及阀17。

容器11利用未图示的加热装置设定为规定的温度，容器11内的固体原料2因该热量而蒸发，产生原料气体。

另一方面，运载气体经由通气管13导入到容器11内，通过设于通气管13前端的扩散体15向除扩散体15上方以外的各方向大致均等地扩散。而且，扩散的运载气体在容器11内流动，将由固体原料2产生的原料气体经由通气管16输送至未图示的进行CVD加工的激光加工装置。

此时，利用扩散体15的动作，运载气体在固体原料2的表面附近大致无处不在地流动，因此，无论部位如何，固体原料2均被均等地消耗。

另外，在将固体原料2填充到容器11后不久，固体原料2表面的粒子径小的原料蒸发，容器11内的原料气体的浓度变高，因此，从通气管16排出并向激光加工装置供给的气体（下面，称为供给气体）中所占的原料气体的浓度（下面，称为供给原料气体浓度）变高。然后，随着固体原料2的粒子径小的原料被消耗，容器11内的原料气体的浓度降低，从而供给原料气体浓度稳定。

专利文献1：（日本）特开2001－59178号公报

但是，在原料气体发生装置1中，当使运载气体的流量增加，则供给原料气体浓度降低，并且因固体原料2的消耗，供给原料气体浓度降低的量变大。

具体而言，在运载气体流量少的情况下，运载气体在容器11内滞留的时间变长，由固体原料2的表面产生的原料气体被运载气体充分输送至通气管16的开口部16A。因此，容器11内的原料气体的浓度差变小，通气管16的开口部16A附近的原料气体的浓度降低被抑制。其结果是供给原料气体浓度的降低被抑制。

另外，如图2所示，即使固体原料2的消耗进展，固体原料2的表面与通气管16的开口部16A的距离扩大，由于容器11内的原料气体的浓度差小，所以也能够将供给原料气体浓度的降低量抑制为较小。

另一方面，当使运载气体的流量增加，则从扩散体15的侧面喷出，不能通过固体原料2的表面附近而直接流入通气管16、或滞留在容器11内的上部的运载气体增加。由于该运载气体的流动，妨碍运载气体从固体原料2的表面向通气管16的开口部16A的流动，原料气体滞留在固体原料2的表面附近。因此，容器11内的上下方向的原料气体的浓度差变大，通气管16的开口部16A附近的原料气体的浓度降低。其结果是供给原料气体浓度降低。

另外，如图2所示，随着固体原料2的消耗进展，固体原料2的表面与通气管16的开口部16A的距离扩大，流过固体原料2的表面附近的运载气体比例变小，容器11内的上下方向的原料气体的浓度差进一步变大。其结果是伴随固体原料2的消耗的供给原料气体的浓度的降低量变大。

发明内容

本发明是鉴于这种状况而创立的，其目的在于，可抑制原料气体的浓度降低。

本发明一方面的种原料气体发生装置，从由盖密闭的容器内的固体原料产生原料气体，其特征在于，具备：导入部件，其在前端部具有将用于输送原料气体的运载气体向容器内导入的第一开口部；扩散部件，其在所述原料的上方以堵塞第一开口部的方式设置，对导入到容器内的运载气体进行扩散，并具有第二开口部，该第二开口部使扩散的运载气体向垂直下方向喷出；排出部件，其将原料气体与运载气体一起从原料的上方向容器之外排出。

本发明一方面中，从导入部件的第一开口部导入到容器内的运载气体通过扩散部件进行扩散，扩散的运载气体从扩散部件的第二开口部向垂直下方向喷出，原料气体与运载气体一起从原料的上方向容器之外排出。

因此，能够抑制原料气体的浓度降低。

该导入部件及排出部件例如由通气管构成。该扩散部件例如由含有烧结金属等扩散体的气体扩散部件构成。

扩散部件的第二开口部配置于容器的水平方向的大致中央。

由此，能够更有效地抑制原料气体的浓度降低。

扩散部件可以具备多个第二开口部，多个第二开口部可以以容器的水平方向的中央为中心大致对称地配置。

由此，能够更有效地抑制原料气体的浓度降低。

根据本发明的一方面，能够抑制原料气体的浓度降低。

附图说明

图1是表示现有原料气体发生装置的构成之一例的图；

图2是表示现有原料气体发生装置的构成之一例的图；

图3是表示应用了本发明的原料气体发生装置的第一实施方式的图；

图4是表示应用了本发明的原料气体发生装置的第一实施方式的图；

图5是表示应用了本发明的原料气体发生装置的第二实施方式的图；

图6是表示应用了本发明的原料气体发生装置的第二实施方式的图；

图7是将现有原料气体发生装置和应用了本发明的原料气体发生装置的原料气体的浓度进行比较的图；

图8是表示应用了本发明的原料气体发生装置的第三实施方式的图

图9是表示气体扩散部件的开口部位置的例子的图；

图10是表示气体扩散部件的开口部位置的例子的图。

符号说明

101原料气体发生装置

102固体原料

111容器

112盖

113通气管

115气体扩散部件

115A开口部

116通气管

131扩散体

132框

201原料气体发生装置

301原料气体发生装置

311气体扩散部件

311A～311D开口部

331a～331d扩散体

332框

具体实施方式

下面，对用于实施本发明的方式（下面，称为实施方式）进行说明。另外，以下面的顺序进行说明。

1、第一实施方式

2、第二实施方式

3、第三实施方式

4、变形例

（1、第一实施方式）

（原料气体发生装置101的构成例）

图3是示意性表示应用了本发明的原料气体发生装置的第一实施方式的原料气体发生装置101的构成例的剖面图。

原料气体发生装置101是对装入容器111内的固体原料102进行加热，从而产生CVD加工用的原料气体的装置。固体原料102例如由羰络金属等在从室温到50℃附近的环境下具有1hPa左右的较高的饱和蒸气压的粉末状物质构成。

原料气体发生装置101构成包含：圆筒形的容器111、圆板上的盖112、通气管113、阀114、气体扩散部件115、通气管116及阀117。

容器111利用未图示的加热装置设定成适当的温度，固体原料102因容器111内的热量而蒸发，产生原料气体。

盖112相对于容器111拆装自如，例如，在向容器111内填充固体原料102时，将盖112从容器111拆下。另外，以使容器111内的气体不向外部漏出的方式对容器111和盖112接触的部分实施气密封。

另外，在盖112上以贯通垂直方向的方式设有通气管113及通气管116。

通气管113用于将用于输送原料气体的运载气体向容器111内导入。另外，运载气体使用例如氩气等惰性气体。

另外，在通气管113上设有阀114，能够使运载气体流通或截断运载气体。

而且，在通气管113的前端设有气体扩散部件115。该气体扩散部件115由扩散体131及框132构成。

扩散体131由例如烧结金属构成，以将通气管113的前端的开口部113A（第一开口部）堵塞的方式设置。因此，从通气管113的开口部113A排出的运载气体全部流入扩散体131，通过扩散体131进行扩散。

另外，扩散体131除上面的将通气管113的开口部113A堵塞的部分及下面以外被框132覆盖。因此，通过扩散体131扩散的运载气体从扩散体131的下面排出，从由框132形成的气体扩散部件115的开口部115A（第二开口部）向垂直下方向喷出。

通气管116通过气密接头等与进行CVD加工的激光加工装置（未图示）连接，将原料气体及运载气体（即，供给气体）从容器111送出并向激光加工装置供给。另外，在通气管116上设有阀117，能够使运载气体流通或截断运载气体。

（原料气体发生装置101的气体的流动）

在此，对原料气体发生装置101的气体流动进行说明。

经由通气管113导入到容器111内的运载气体从通气管113的开口部113A排出后，通过气体扩散部件115的扩散体131而被扩散，并从开口部115A向垂直下方向喷出。从气体扩散部件115喷出的运载气体向大致垂直下方向下降到固体原料102的表面，对固体原料102的表面进行吹附，将固体原料102的表面向容器111的内壁方向扩散。而且，运载气体沿容器111的内壁上升。

由固体原料102产生的原料气体因该运载气体的流动而被输送到通气管116的开口部116A，与运载气体一起流入通气管116。而且，原料气体及运载气体（即、供给气体）经由通气管116向CVD加工装置供给。

这样，在原料气体发生装置101中，从气体扩散部件115喷出的大部分运载气体流过固体原料102的表面附近，用于原料气体的输送。另一方面，不通过固体原料102的表面附近而直接流入通气管116或滞留在容器111内的上部的运载气体几乎不会产生。

因此，在固体原料102的表面产生的原料气体被运载气体高效地输送到通气管116的开口部116A，因此，容器111内的上下方向的原料气体的浓度差变小。其结果，向激光加工装置供给的供给气体中所占的原料气体的浓度（供给原料气体浓度）的降低被抑制。

另外，固体原料102的从气体扩散部件115喷出的运载气体直接吹附的部分比其周边部分消耗得更快，因此，如图4所示，在固体原料102的表面产生凹陷。但是，即使产生凹陷，固体原料102的表面与通气管116的开口部116A的距离变大，由于通过上述的运载气体的流动将原料气体高效率地输送至通气管116的开口部116A，因此，容器111内的上下方向的原料气体的浓度差的扩大也被抑制。其结果是，伴随固体原料102的消耗的供给原料气体浓度的降低量被抑制得较小。

因此，能够使供给到激光加工装置的供给气体的供给原料气体浓度长期稳定。

另外，即使增加运载气体的流量，大部分运载气体同样也用于原料气体的输送，容器111内的上下方向的原料气体的浓度差几乎不会扩大，因此能够抑制供给原料气体浓度的降低。

因此，不增加容器111的容量且不降低供给原料气体浓度，而可以增加运载气体的流量。

另外，不使用价格特别高的工具及复杂的构成，而能够通过简单的构成实现本发明。

（2、第二实施方式）

（原料气体发生装置201的构成例）

图5是示意性表示应用了本发明的原料气体发生装置的第二实施方式的原料气体发生装置201的构成例的剖面图。另外，图中，对与图3对应的部分标注相同的符号。

与图3的原料气体发生装置101比较，原料气体发生装置201的通气管113及气体扩散部件115的配置不同。即，在原料气体发生装置201中，通气管113及气体扩散部件115配置于容器111的水平方向的大致中央。

另外，原料气体发生装置201中的气体的流动除从气体扩散部件115喷出的运载气体向固体原料102的表面的大致中央吹附以外，与原料气体发生装置101大致相同。因此，在原料气体发生装置201中，如图6所示，伴随固体原料102的消耗，在固体原料102的表面的大致中央产生凹陷。

在上述的原料气体发生装置101中，由于固体原料102的表面的凹陷形成于容器111的内壁附近，因此当凹陷变大时，与容器111的内壁接触，凹陷的表面积的扩大被抑制。

另一方面，在原料气体发生装置201中，由于在固体原料102的表面的大致中央形成凹陷，因此，即使凹陷变大，也不会与容器111的内壁接触。因此，不能抑制凹陷的表面积的扩大。

因此，与原料气体发生装置101比较，原料气体发生装置201在固体原料102的消耗进展的时刻，固体原料102的表面积变大，因此，能够抑制原料气体的浓度降低。

另外，图7是将原料气体发生装置201与现有的原料气体发生装置1的供给原料气体浓度进行比较的图表。横轴表示使用时间，纵轴表示供给原料气体浓度。另外，上侧的图表表示原料气体发生装置201的供给原料气体浓度的变化，下侧的图表表示原料气体发生装置1的供给原料气体浓度的变化。

这样，与原料气体发生装置1相比，原料气体发生装置201能够抑制伴随固体原料102的消耗的供给原料气体浓度的降低。

（3、第三实施方式）

（原料气体发生装置301的构成例）

图8是示意性表示应用了本发明的原料气体发生装置的第三实施方式的原料气体发生装置301的构成例的剖面图。另外，图中，对与图5对应的部分标注相同的符号。

与图5的原料气体发生装置201相比，原料气体发生装置301在通气管113的前端设有气体扩散部件311来代替气体扩散部件115这一点上不同。

与气体扩散部件115相比，气体扩散部件311的扩散体的数量不同。具体而言，气体扩散部件311由扩散体331a～331d（其中，扩散体331b及331d未图示）及框332构成。

图9是从下面观察气体扩散部件311的图。以中心轴C为中心大致对称的方式在气体扩散部件311的下面设有由框332形成的开口部311A～311D。因此，由于气体扩散部件311配置于容器111的水平方向的大致中央，所以开口部311A～311D以容器111的水平方向的中央为中心大致对称地配置。另外，在图9中未图示，但在开口部311A～311D的上部分别设有扩散体331a～331d。

另外，框332形成从通气管113的开口部113A排出的运载气体流入扩散体331a～331d的上面并从下面排出的路径。因此，流入气体扩散部件311的运载气体通过扩散体331a～331d进行扩散，并从扩散体331a～331d的下面排出，从开口部311A～311D向垂直下方向喷出。

由此，原料气体发生装置301中，与原料气体发生装置101及原料气体发生装置201相比，运载气体对固体原料102的表面更均等地吹附。因此，在固体原料102的表面产生的凹陷的大小及深度变小。

因此，能够利用运载气体将在固体原料102的表面产生的原料气体更高效率地输送到通气管116的开口部116A，能够减小容器111内的上下方向的原料气体的浓度差。其结果能够更有效地抑制供给原料气体浓度的降低。

另外，开口部311A～311D及扩散体331a～331d的位置能够设为以气体扩散部件115的中心轴C为中心大致对称的其它配置。

例如图10所示，也可以在气体扩散部件311的中心轴C上配置开口部311A，且以中心轴C为中心大致对称的方式配置开口部311B～311D及扩散体331a～331d（未图示）。

另外，开口部（扩散体）的数量并不限于一个或四个，能够设定为任意的数量。另外，如图9及图10的例子，在设置多个开口部（扩散体）的情况下，优选以气体扩散部件的中心轴为中心大致对称地配置开口部。

另外，优选气体扩散部件的开口部的口径及数量基于运载气体的流量、容器111的大小等设定成最适当的值。

（4、变形例）

下面，对本发明实施方式的变形例进行说明。

（变形例1）

例如，如原料气体发生装置101～301那样，只要是运载气体从固体原料102的上方向垂直下方向喷出的构成，则通气管113的形状及位置就没有特别限定。例如，也可以将通气管113设为L字型，使之贯通容器111的侧面，从容器111的侧面导入运载气体。

（变形例2）

另外，通气管116的形状及位置只要是开口部116A设置于高于容器111内的固体原料102表面的位置，且可向容器111之外排出供给气体，则就没有特别限定。

（变形例3）

另外，容器111的形状不限于圆筒形，也可以设为其它的形状。

（变形例4）

另外，气体导入用及气体排出用的通气管的数量不限定于各一个，也可以设置两个以上。

另外，本发明的实施方式不限于上述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变更。

Claims

1.一种原料气体发生装置，从由盖密闭的容器内的固体原料产生原料气体，其特征在于，具备：

导入部件，其在前端部具有将用于输送所述原料气体的运载气体向所述容器内导入的第一开口部；

扩散部件，其在所述原料的上方以堵塞所述第一开口部的方式设置，对导入到所述容器内的所述运载气体进行扩散，并具有第二开口部，该第二开口部使扩散的所述运载气体向垂直下方向喷出；

排出部件，其将所述原料气体与所述运载气体一起从所述原料的上方向所述容器之外排出。

2.如权利要求1所述的原料气体发生装置，其特征在于，

所述第二开口部配置于所述容器的水平方向的中央。

3.如权利要求2所述的原料气体发生装置，其特征在于，

所述扩散部件具备多个所述第二开口部，多个所述第二开口部以所述容器的水平方向的中央为中心对称地配置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的原料气体发生装置，其特征在于，

所述扩散部件由外框和收纳于该外框内的扩散体构成，所述外框覆盖除所述第一开口部及所述第二开口部以外的部分，所述扩散体以堵塞所述第一开口部的方式配置。