JP2000200781A - Apparatus and method for gasification of liquid raw material - Google Patents

Apparatus and method for gasification of liquid raw material

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JP2000200781A
JP2000200781A JP11001883A JP188399A JP2000200781A JP 2000200781 A JP2000200781 A JP 2000200781A JP 11001883 A JP11001883 A JP 11001883A JP 188399 A JP188399 A JP 188399A JP 2000200781 A JP2000200781 A JP 2000200781A
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raw material
liquid
vaporizer
heating
liquid raw
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JP11001883A
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Japanese (ja)
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Kuniaki Horie
邦明 堀江
Hidenao Suzuki
秀直 鈴木
Yuji Abe
祐士 阿部
Takeshi Murakami
武司 村上
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an apparatus and a method in which a liquid raw material can be gasified in a wide flow-rate range and stably irrespective of whether the supply amount of the liquid raw material is increased or decreased, by a method wherein the heating temperature of a heating flow passage is controlled according to the liquid raw material which is supplied to a vaporizer provided with the heating flow passage. SOLUTION: A solvent container 13 which stores a solvent identical to, or different from, a solvent used to create a liquid raw material is installed so as to join a liquid-raw-material conveyance flow passage 14, Then, a control part 40 which controls the temperature of the heating part 30 of a vaporizer 16 according to the supply flow rate of the liquid raw material, calculated on the basis of the output of a flowmeter inside a flow-rate regulating device 28 is installed. The control part controls the temperature and the flow rate of a heating medium when the heating part 30 is constituted of a jacket which circulates the heating medium. The control part controls a current to an electric heater so as to control the temperature of the heating part 30 when the heating part 30 is constituted of the heater. When a film is formed, a substrate W is placed on a substrate holding base 32, the substrate W is maintained at a prescribed temperature, a source gas and a mixed gas are jetted from the nozzle hole 36 of a gas supply head 34, and a thin film is grown on the surface of the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体原料気化装置
及び方法に係り、特に、チタン酸バリウム/ストロンチ
ウム等の高誘電体又は強誘電体薄膜を形成する薄膜気相
成長装置に気化原料を供給するため、液体原料を気化す
るのに使用される液体原料気化装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for vaporizing a liquid raw material, and more particularly to a method for supplying a vaporized raw material to a thin film vapor phase growth apparatus for forming a high dielectric or ferroelectric thin film such as barium / strontium titanate. The present invention relates to an apparatus and method for vaporizing a liquid raw material used for vaporizing a liquid raw material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだDRAMの研究開
発が行われている。係るDRAMの製造のためには、小
さな面積で大容量が得られるキャパシタ素子が必要であ
る。このような大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜と
して、誘電率が10以下であるシリコン酸化膜やシリコ
ン窒化膜に替えて、誘電率が20程度である五酸化タン
タル(Ta)薄膜、あるいは誘電率が300程度
であるチタン酸バリウム(BaTiO)薄膜、チタン
酸ストロンチウム(SrTiO)又はこれらの混合物
であるチタン酸バリウムストロンチウム等の金属酸化物
薄膜材料が有望視されている。また、さらに誘電率が高
いPZT、PLZT、Y1等の強誘電体の薄膜材料も有
望視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration of integrated circuits in the semiconductor industry has been remarkably improved, and research and development of DRAMs from the current megabit order to the future gigabit order have been conducted. In order to manufacture such a DRAM, a capacitor element capable of obtaining a large capacity in a small area is required. As a dielectric thin film used for manufacturing such a large-capacity element, a tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) thin film having a dielectric constant of about 20 is used instead of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a dielectric constant of 10 or less. Or, a metal oxide thin film material such as a barium titanate (BaTiO 3 ) thin film having a dielectric constant of about 300, strontium titanate (SrTiO 3 ), or barium strontium titanate which is a mixture thereof is considered to be promising. Further, ferroelectric thin film materials such as PZT, PLZT, and Y1 having a higher dielectric constant are also expected to be promising.

【0003】このような素材の成膜を行う方法として、
化学気相成長法(CVD)が有望とされている。図6
は、この種のチタン酸バリウム/ストロンチウム等の高
誘電体又は強誘電体薄膜を形成するための成膜装置の全
体構成を示す図であり、液体原料を貯蔵する液体原料容
器10及びキャリアガス供給路12に接続された液体原
料搬送流路14の下流側に気化器16が接続され、この
気化器16の下流側に原料ガス搬送流路18を介して密
閉可能な成膜室(チャンバ)20が設けられ、さらにそ
の下流側の排気流路22に真空ポンプ24が配置されて
いる。液体原料搬送流路14には気化器へ送り出される
液体原料の流量を調節する流量調節器(マスフローコン
トローラ)28が設けられ、また、成膜室20には、酸
素等の酸化ガスを供給する酸化ガス配管26が接続され
ている。
As a method for forming a film of such a material,
Chemical vapor deposition (CVD) is promising. FIG.
FIG. 1 is a view showing an overall configuration of a film forming apparatus for forming a high-dielectric or ferroelectric thin film of barium / strontium titanate or the like of this type, and includes a liquid source container 10 for storing a liquid source and a carrier gas supply. A vaporizer 16 is connected to a downstream side of the liquid source transport path 14 connected to the passage 12, and a film forming chamber (chamber) 20 that can be hermetically sealed via the source gas transport path 18 downstream of the vaporizer 16. Is provided, and a vacuum pump 24 is disposed in the exhaust passage 22 on the downstream side. A flow controller (mass flow controller) 28 for adjusting the flow rate of the liquid raw material to be sent to the vaporizer is provided in the liquid raw material transport passage 14, and the oxidizing gas for supplying an oxidizing gas such as oxygen is supplied to the film forming chamber 20. A gas pipe 26 is connected.

【0004】液体原料容器10には、常温で固体のBa
(DPM)、Sr(DPM)などを液状化し、さら
に気化特性を安定化させるために、例えば、テトラヒド
ロフラン(THF)などの有機溶媒を混合した液体原料
が貯留されている。複数の原料を用いる場合には、複数
の液体原料容器を下流で合流させる場合もある。これら
の原料は、気化温度と分解温度が接近している、反
応生成物が固着しやすい、気化温度と有機溶媒の気化
温度に差がある、蒸気圧が非常に低い、等の安定な気
化を阻害するような特性を有している。
A liquid raw material container 10 contains a solid Ba at room temperature.
In order to liquefy (DPM) 2 , Sr (DPM) 2, and the like, and further stabilize the vaporization characteristics, for example, a liquid raw material in which an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF) is mixed is stored. When a plurality of raw materials are used, a plurality of liquid raw material containers may be merged downstream. These raw materials have stable vaporization, such as the vaporization temperature and decomposition temperature are close, the reaction products are likely to stick, there is a difference between the vaporization temperature and the vaporization temperature of the organic solvent, and the vapor pressure is very low. It has properties that inhibit it.

【0005】気化器16としては、例えば、本件出願人
が先に特願平10−195013号として出願したよう
に、一定の長さの細管の周囲に熱媒体を流通させるジャ
ケット(加熱部30)を設けた形式のもの等が用いられ
る。気化器16の加熱温度は、所定流量の液体原料にそ
の気化に必要な潜熱を与えることができるように、かつ
液体原料の分解を防止することができるように、液体原
料の気化温度に所定の値を加えた値に制御されている。
[0005] As the vaporizer 16, for example, as the applicant of the present invention previously filed Japanese Patent Application No. 10-195013, a jacket (heating unit 30) for circulating a heat medium around a narrow tube of a fixed length. The one provided with is used. The heating temperature of the vaporizer 16 is set to a predetermined value so that the liquid material at a predetermined flow rate can be provided with latent heat necessary for vaporization thereof and decomposition of the liquid material can be prevented. It is controlled by adding the value.

【0006】このような構成の成膜装置により、基板W
を基板保持台32上に載置し、基板保持台32に設けた
ヒータにより基板Wを所定の成膜温度に維持し、ガス供
給ヘッド34のノズル穴36から原料ガスと酸化ガスと
の混合ガスを基板Wに向けて噴射して基板Wの表面に薄
膜を成長させるようにしている。
[0006] The substrate W
Is placed on a substrate holder 32, the substrate W is maintained at a predetermined film forming temperature by a heater provided on the substrate holder 32, and a mixed gas of a source gas and an oxidizing gas is supplied through a nozzle hole 36 of a gas supply head 34. Is sprayed toward the substrate W to grow a thin film on the surface of the substrate W.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、気化器の内部流路の構造は一定であり、
気化器内を流れる液体原料の流量が設定流量より少なく
なると、液体原料が気化器内で受ける熱が大きくなって
過熱され、あるいは加熱時間が必要以上に長くなり、分
解される原料の割合が増大する。分解生成物は、流路に
付着して内部閉塞を起こしたり、パーティクルを生成し
て成膜の品質を劣化させる等の不具合を生じさせる。逆
に、気化器内を流れる液体原料の流量が多くなると、気
化器の伝熱量が不足して、液体原料が未気化のまま下流
に流れ、流路で凝縮して安定な稼動を阻害する、あるい
は成膜室での反応を阻害する、さらには原料の歩留まり
を低下させる、等の不具合を生じる。
In the prior art as described above, the structure of the internal flow path of the vaporizer is constant.
If the flow rate of the liquid raw material flowing through the vaporizer becomes smaller than the set flow rate, the liquid raw material receives more heat in the vaporizer and is overheated, or the heating time becomes longer than necessary, increasing the proportion of the raw material to be decomposed. I do. Decomposition products cause problems such as adhesion to the flow path, causing internal obstruction, and generation of particles to deteriorate the quality of film formation. Conversely, when the flow rate of the liquid raw material flowing in the vaporizer increases, the heat transfer amount of the vaporizer becomes insufficient, and the liquid raw material flows downstream without vaporization, and is condensed in the flow path to hinder stable operation. Alternatively, problems such as inhibition of the reaction in the film formation chamber and reduction of the yield of the raw material occur.

【0008】例えば、気化流路を並列に複数系統設けて
液体原料の流量に応じて使用する流路の数を変えたり、
気化流路の長さを可変にする等の対策も考えられるが、
原料が析出しやすいという性質を考慮すると実用的な手
段ではない。
For example, a plurality of vaporization channels are provided in parallel to change the number of channels used in accordance with the flow rate of the liquid raw material,
Although measures such as making the length of the vaporization flow path variable are conceivable,
It is not a practical means in consideration of the property that the raw material is easily precipitated.

【0009】本発明は、上記の課題に鑑みて為されたも
ので、液体原料の供給量の増減にかかわらず、広い流量
範囲で安定な気化を行なうことができる液体原料気化装
置及び方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides an apparatus and a method for vaporizing a liquid raw material capable of performing stable vaporization in a wide flow rate range regardless of an increase or decrease in the supply amount of the liquid raw material. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、加熱流路を有する気化器と、これに液体原料を供給
する供給手段とを有し、該液体原料を気化させる液体原
料気化装置において、前記液体原料の流量に応じて前記
加熱流路の加熱温度を制御することを特徴とする液体原
料気化装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vaporizer having a heating flow path and a supply means for supplying a liquid raw material to the vaporizer, wherein the liquid raw material vaporizes the liquid raw material. In the apparatus, a heating temperature of the heating flow path is controlled in accordance with a flow rate of the liquid raw material.

【0011】これにより、一定の構造を有する気化器の
加熱流路を液体原料が通過する時間内に、液体原料に供
給される熱量を適切に制御することができる。従って、
気化温度と分解温度の巾が狭い高・強誘電体の成膜のた
めの液体原料であっても、状況に応じた広い流量範囲に
渡って、分解や凝縮を起こすことなく安定に気化させる
ことができる。
[0011] Thus, the amount of heat supplied to the liquid source can be appropriately controlled within the time when the liquid source passes through the heating flow path of the vaporizer having a certain structure. Therefore,
Even if it is a liquid raw material for forming a high- and ferroelectric film having a narrow range of vaporization temperature and decomposition temperature, it can be vaporized stably without decomposition or condensation over a wide flow rate range according to the situation. Can be.

【0012】請求項2に記載の発明は、加熱流路を有す
る気化器と、これに液体原料を供給する供給手段とを有
し、該液体原料を気化させる液体原料気化装置におい
て、前記液体原料中の原料濃度に応じて前記加熱流路の
加熱温度を制御することを特徴とする液体原料気化装置
である。原料は溶媒に比べて気化潜熱が高い、重合・多
量体化しやすい、あるいは溶媒等と共沸現象を起こしや
すい、等の性質を有するので、同じ流量でも原料の濃度
によって気化のために必要な熱量、温度、気化器内滞留
時間が大きく変化する。従って、これを考慮することに
より、より適切な制御を行なうことができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid material vaporizer for vaporizing a liquid material, comprising a vaporizer having a heating flow path and a supply means for supplying the liquid material to the vaporizer. A liquid raw material vaporizer characterized by controlling a heating temperature of the heating flow path in accordance with a raw material concentration in the liquid raw material. Raw materials have properties such as higher latent heat of vaporization than solvents, easy polymerization and multimerization, and easy azeotropic phenomenon with solvents, etc., so that even at the same flow rate, the amount of heat required for vaporization depends on the concentration of the raw materials. , Temperature and residence time in the vaporizer vary greatly. Therefore, by taking this into account, more appropriate control can be performed.

【0013】請求項3に記載の発明は、供給する前記液
体原料の流量が所定の値より小さい場合、液体原料に溶
媒を添加して原料濃度を減少させることを特徴とする請
求項1または2に記載の液体原料気化装置である。すな
わち、原料の濃度が高すぎる、原料の供給速度が小さす
ぎる、原料の滞在時間が長すぎる、等の場合に、液体原
料に溶媒を添加して原料濃度を減少させることを特徴と
する。これにより、流量が少ない場合でも所定の流速を
確保して、液体原料や気化した原料の過度の温度変化を
抑制する。あるいは、原料濃度が高すぎる場合も、溶媒
を添加することで原料の重合・多量体化、共沸現象の防
止ができる。
According to a third aspect of the present invention, when the flow rate of the liquid raw material to be supplied is smaller than a predetermined value, a solvent is added to the liquid raw material to reduce the raw material concentration. The liquid raw material vaporizer described in 1 above. That is, in the case where the concentration of the raw material is too high, the supply speed of the raw material is too low, the residence time of the raw material is too long, or the like, the solvent is added to the liquid raw material to reduce the raw material concentration. As a result, even when the flow rate is small, a predetermined flow rate is secured, and an excessive temperature change of the liquid raw material or the vaporized raw material is suppressed. Alternatively, even when the raw material concentration is too high, addition of a solvent can prevent polymerization, multimerization and azeotropic phenomenon of the raw material.

【0014】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれかに記載の液体原料気化装置と、前記気化器
の下流側に配置された気密な成膜室とを有することを特
徴とする成膜装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid material vaporizing apparatus according to any one of the first to third aspects, and an airtight film forming chamber disposed downstream of the vaporizer. It is a film forming apparatus.

【0015】請求項5に記載の発明は、加熱流路を有す
る気化器に液体原料を通過させて該液体原料を気化させ
る方法において、前記液体原料の流量および/または前
記液体原料中の原料濃度に応じて前記加熱流路の加熱温
度を制御することを特徴とする液体原料気化方法であ
る。ここで、供給する前記液体原料の流量が所定の値よ
り小さい場合、液体原料に溶媒を添加して原料濃度を減
少させることが好ましい。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for vaporizing a liquid raw material by passing the liquid raw material through a vaporizer having a heating flow path, wherein the flow rate of the liquid raw material and / or the concentration of the raw material in the liquid raw material are determined. Wherein the heating temperature of the heating flow path is controlled in accordance with the method. Here, when the flow rate of the supplied liquid raw material is smaller than a predetermined value, it is preferable to add a solvent to the liquid raw material to reduce the raw material concentration.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、この実施の形態の成膜装
置の概略の構成を示すもので、基本的な構成は、図6に
示す従来の成膜装置と同じである。この実施の形態にお
いては、液体原料を作成するのに用いたと同一の又はこ
れと異なる溶媒を貯蔵する溶媒容器13が液体原料搬送
流路14に合流して設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a film forming apparatus according to this embodiment. The basic configuration is the same as the conventional film forming apparatus shown in FIG. In this embodiment, a solvent container 13 for storing the same or a different solvent as used for preparing the liquid raw material is provided so as to be joined to the liquid raw material transport flow path 14.

【0017】そして、流量調節器28内の流量計の出力
から算出される液体原料の供給流量に応じて気化器16
の加熱部30の温度を制御する制御部40が設けられて
いる。この制御部は、加熱部が熱媒体を流通させるジャ
ケットで構成されている場合にはその熱媒体の温度や流
量を制御することにより、加熱部が電気的なヒータで構
成されているものである場合にはそのヒータへの電流を
制御することにより、それぞれ加熱部30の温度を制御
するものである。制御部には、図2(a)に示すよう
に、予め特定の液体原料を気化する際にその流量と加熱
目標温度の関係が記憶されている。もちろん、液体原料
搬送流路14に流量センサを設けてその出力を制御部に
入力するようにしてもよい。制御部40はセンサ40a
を介して液体原料中の原料濃度を測定し、後述のように
加熱部30の温度や流量調節器の開度を制御する。
The vaporizer 16 is operated in accordance with the supply flow rate of the liquid raw material calculated from the output of the flow meter in the flow controller 28.
A control unit 40 for controlling the temperature of the heating unit 30 is provided. When the heating unit is formed of a jacket through which the heating medium flows, the control unit controls the temperature and the flow rate of the heating medium, so that the heating unit is formed of an electric heater. In this case, the temperature of the heating unit 30 is controlled by controlling the current to the heater. As shown in FIG. 2A, the relationship between the flow rate and the target heating temperature when a specific liquid material is vaporized is stored in the control unit in advance. Of course, a flow rate sensor may be provided in the liquid raw material transport channel 14 and the output thereof may be input to the control unit. The control unit 40 includes a sensor 40a
The raw material concentration in the liquid raw material is measured through the control unit, and the temperature of the heating unit 30 and the opening of the flow controller are controlled as described later.

【0018】このような構成の成膜装置において成膜を
行なうには、基板Wを基板保持台32上に載置し、基板
Wを所定温度に維持しつつガス供給ヘッド34のノズル
穴36から原料ガスと酸化ガスとの混合ガスを基板Wに
向けて噴射して、基板Wの表面に薄膜を成長させる。こ
の時、制御部40は、流量調節器(マスフローコントロ
ーラ)28内の流量計から気化器16に供給される液体
原料の流量を算出し、予め設定され、記憶された関係に
基づいて気化器16の加熱部30の加熱温度を制御す
る。
In order to form a film in the film forming apparatus having such a structure, the substrate W is placed on the substrate holding table 32, and the substrate W is maintained at a predetermined temperature while the nozzle W of the gas supply head 34 is opened. A mixed gas of a source gas and an oxidizing gas is jetted toward the substrate W to grow a thin film on the surface of the substrate W. At this time, the control unit 40 calculates the flow rate of the liquid raw material to be supplied to the vaporizer 16 from the flow meter in the flow rate controller (mass flow controller) 28, and based on the preset and stored relationship, the vaporizer 16 The heating temperature of the heating unit 30 is controlled.

【0019】以下に、流量と加熱温度の関係について説
明する。この例では、最小流量Qminと最大流量Qmaxに
対応して気化器16の加熱下限温度Tminと加熱上限温
度Tmaxとが設定され、この領域の相関関係が設定され
ている。このような関係は、原料の種類や気化器の形式
等に応じてそれぞれ実験的に求めることができる。以下
に、より具体的に説明する。
The relationship between the flow rate and the heating temperature will be described below. In this example, the lower-limit heating temperature Tmin and the upper-limit heating temperature Tmax of the vaporizer 16 are set corresponding to the minimum flow rate Qmin and the maximum flow rate Qmax, and the correlation in this region is set. Such a relationship can be experimentally determined according to the type of the raw material, the type of the vaporizer, and the like. This will be described more specifically below.

【0020】液体原料は、所定の気化温度Tにおいて
気化を開始するが、気化を継続するためには気化潜熱を
補う必要がある。従って、気化速度を支配する熱移動
は、熱源である気化器の温度Tと気化温度Tとの温度
差ΔTに依存すると考えられる。熱移動量が温度差ΔT
に直線的に依存するとすれば、図3に示すように、気化
速度は気化器の加熱温度に依存するので、その結果、液
体原料の流量と加熱温度の間に図2(a)に示すような
関係を設定すれば、原料に過度の顕熱変化を与えずにあ
るいは長時間の加熱を与えずに気化させることができ
る。この場合、最小流量Qminの液体原料をこれが気化
器の滞流する時間内で気化させるために必要な最小気化
速度を得るための温度が加熱下限温度Tminとなる。
The liquid material is to initiate vaporization at a given vaporization temperature T 0, in order to continue the vaporization is required to compensate for the latent heat of vaporization. Therefore, heat transfer governing the vaporization rate will depend on the temperature difference ΔT between the temperature T of the vaporizer which is a heat source and the vaporization temperature T 0. The amount of heat transfer is the temperature difference ΔT
As shown in FIG. 3, the vaporization rate depends on the heating temperature of the vaporizer, and as a result, as shown in FIG. By setting such a relationship, the raw material can be vaporized without giving an excessive change in sensible heat or heating for a long time. In this case, the temperature for obtaining the minimum vaporization rate necessary to vaporize the liquid raw material having the minimum flow rate Qmin within the time in which the liquid raw material stays in the vaporizer is the heating lower limit temperature Tmin.

【0021】一方、原料の分解は原料が分解温度T
達した時に開始し、これよりも高い温度になるに従っ
て、分解速度が急速に増大すると考えられる。従って、
TmaxはTより小さく設定する必要がある。更に、例
えば原料の精製が不十分で不純物が存在したり、O
CO,HOの混入等のほんの少しの外乱等により、
図3に2点鎖線で示すように、分解開始温度T1以下で
あっても原料の分解が微量に発生すると考えられる。こ
のような場合には、TmaxはTよりさらに小さく設定
する必要がある。
Meanwhile, the decomposition of the raw material is started when the material reaches the decomposition temperature T 1, with increasing temperature higher than this is considered to decomposition rate increases rapidly. Therefore,
Tmax should be smaller than T 1. Further, for example, if the raw material is not sufficiently purified and impurities are present, O 2 ,
Due to slight disturbance such as mixing of CO 2 and H 2 O,
As shown by the two-dot chain line in FIG. 3, it is considered that a small amount of decomposition of the raw material occurs even at a decomposition start temperature T1 or lower. In such a case, Tmax should be set even smaller than T 1.

【0022】そして、気化器内における上述したような
外乱を考慮すると、分解速度は時間にも依存すると考え
られる。つまり、図4に示すように、分解速度は気化器
内の滞流時間にほぼ比例して増大し、しかもこの直線の
傾きは上述したように気化器16の加熱温度が高くなる
に従って急になると考えられる。
Considering the above-described disturbance in the vaporizer, the decomposition rate is considered to depend on time. That is, as shown in FIG. 4, the decomposition rate increases almost in proportion to the residence time in the vaporizer, and the inclination of this straight line becomes steeper as the heating temperature of the vaporizer 16 increases as described above. Conceivable.

【0023】従って、原料が充分精製されておらず、ま
た、流量が比較的に低い状態で気化を行なう場合には、
分解開始温度Tが低下する可能性があること、流速が
遅くなって気化器16内に滞留する時間が長くなるこ
と、さらには、一定熱量に対する温度変化の割合が上昇
すること等の理由から、液体原料が分解しやすい傾向に
なるので、分解を防止することを優先させ、図2に一点
鎖線で示すように低流量側で低温にするような温度設定
とするのが好ましい。また、高流量側では液体原料が未
気化の状態で下流に流れるのを防ぐために高温にするよ
う加熱部30を制御する。
Therefore, when the raw material is not sufficiently purified and the vaporization is performed at a relatively low flow rate,
The decomposition temperature T 1 is is likely to decrease, the flow rate that is a long time staying in slowed by the vaporizer 16, further, the reasons such that the ratio of temperature change for certain heat quantity is increased Since the liquid material tends to be easily decomposed, it is preferable to give priority to preventing the decomposition and to set the temperature such that the temperature is lowered on the low flow rate side as shown by the dashed line in FIG. On the high flow rate side, the heating unit 30 is controlled to have a high temperature in order to prevent the liquid material from flowing downstream in an unvaporized state.

【0024】これにより、流量の大小にかかわらず原料
の過度の温度変化を起こさずに適切な気化速度が設定で
き、流量が多い場合には原料が未気化で流れることを防
止し、一方、流量が少ない場合にも原料の分解を抑える
ことができる。
Accordingly, an appropriate vaporization rate can be set without causing an excessive temperature change of the raw material regardless of the flow rate, and when the flow rate is large, the raw material is prevented from flowing unvaporized. When the amount is small, decomposition of the raw material can be suppressed.

【0025】なお、上記においては、センサ40aによ
り検知した液体原料中の溶媒を除く原料の濃度が一定値
(n%)である場合について説明したが、この濃度が
変化すると、液体原料を気化させるのに適した温度範囲
が相対的に変化する。つまり、液体原料中の原料の濃度
が高いと、液体原料を気化させるのに適した温度範囲が
相対的に上昇し、逆に濃度が低いと、相対的に下降す
る。これは、原料の方が溶媒に比較して気化潜熱が高い
ためと考えられる。そこで、原料の濃度が変化する場合
には、制御部40内に図2(b)に破線で示すように、
より高いモル濃度(n%)、より低いモル濃度(n
%)のそれぞれの場合に応じた関係を予め用意しておい
て制御部40が気化器16の加熱部30の温度を制御す
るのが好ましい。
In the above description, the case where the concentration of the raw material excluding the solvent in the liquid raw material detected by the sensor 40a is a constant value (n 0 %), but when this concentration changes, the liquid raw material is vaporized. The temperature range suitable for causing the temperature to change relatively. That is, when the concentration of the raw material in the liquid raw material is high, the temperature range suitable for vaporizing the liquid raw material relatively increases, and conversely, when the concentration is low, the temperature range relatively decreases. This is probably because the raw material has a higher latent heat of vaporization than the solvent. Therefore, when the concentration of the raw material changes, as shown by a broken line in FIG.
Higher molarity (n 1 %), lower molarity (n 2
%) Is preferably prepared in advance and the control unit 40 controls the temperature of the heating unit 30 of the vaporizer 16.

【0026】液体原料の流量が少ない場合、上述したよ
うに、気化器内での流速が低下して液体原料が温度変動
を受けやすくなり、図2(a)に一点鎖線で示すような
温度の低下だけでは安定な気化を行なうことができない
場合がある。そこで、所定の流速を維持するために、図
5に斜線で示すように、制御部40が流量調節器28を
制御して溶媒を追加して溶媒含有量を増大させて、液体
原料中の液体原料のモル濃度を減少させる。これによ
り、気化器16の加熱温度を下限温度Tminに維持した
ままで安定な気化を行なうことができる。
When the flow rate of the liquid raw material is small, as described above, the flow velocity in the vaporizer decreases, and the liquid raw material is easily affected by temperature fluctuation. There is a case where stable vaporization cannot be performed only by reduction. In order to maintain the predetermined flow rate, the controller 40 controls the flow controller 28 to increase the solvent content by adding a solvent, as indicated by hatching in FIG. Reduce the molarity of the raw materials. Thus, stable vaporization can be performed while maintaining the heating temperature of the vaporizer 16 at the lower limit temperature Tmin.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一定の構造を有する気化器の加熱流路を液体原料が通過
する時間内に、液体原料に供給される熱量を適切に制御
することができるので、広い流量範囲で分解や凝縮を起
こすことなく安定な気化を行なうことができる。従っ
て、気相を維持する温度範囲が狭い高・強誘電体の成膜
のための液体原料であっても、円滑に気化させ、品質の
高い成膜を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The amount of heat supplied to the liquid material can be appropriately controlled within the time that the liquid material passes through the heating flow path of the vaporizer with a fixed structure, so it is stable without decomposition or condensation in a wide flow rate range Vaporization can be performed. Therefore, even a liquid material for forming a high- and ferroelectric film having a narrow temperature range for maintaining a gas phase can be smoothly vaporized and a high-quality film can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用される成膜装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a film forming apparatus to which the present invention is applied.

【図2】制御部に記憶されている制御線図の例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a control diagram stored in a control unit.

【図3】気化器の加熱温度と液体原料流量及び原料の分
解速度との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a heating temperature of a vaporizer, a flow rate of a liquid raw material, and a decomposition rate of a raw material.

【図4】原料の分解速度と液体原料の気化器内滞留時間
との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a decomposition rate of a raw material and a residence time of a liquid raw material in a vaporizer.

【図5】気化器加熱温度が設定温度から外れた場合にお
ける溶媒追加の説明に付する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the addition of a solvent when the vaporizer heating temperature deviates from a set temperature.

【図6】従来の成膜装置を示す図である。FIG. 6 is a view showing a conventional film forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 液体原料容器 12 キャリアガス供給路 13 溶媒容器 14 液体原料搬送流路 16 気化器 18 原料ガス搬送流路 20 成膜室 28 流量調節器 30 加熱部 32 基板保持台 34 ガス供給ヘッド 40 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid raw material container 12 Carrier gas supply path 13 Solvent container 14 Liquid raw material transport path 16 Vaporizer 18 Raw material gas transport path 20 Film formation chamber 28 Flow rate controller 30 Heating part 32 Substrate holder 34 Gas supply head 40 Control part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 祐士 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 村上 武司 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D074 AA01 BB01 FF06 FF14 4K030 BA42 BA46 EA01 KA25 KA41 LA01 LA15 5F045 AB40 DP03 EE03 EE12 EE14 EE18 GB05 GB07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuji Abe 11-1, Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Corporation (72) Inventor Takeshi Murakami 11-1, Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo EBARA F term (reference) 4D074 AA01 BB01 FF06 FF14 4K030 BA42 BA46 EA01 KA25 KA41 LA01 LA15 5F045 AB40 DP03 EE03 EE12 EE14 EE18 GB05 GB07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱流路を有する気化器と、これに液体
原料を供給する供給手段とを有し、該液体原料を気化さ
せる液体原料気化装置において、 前記液体原料の流量に応じて前記加熱流路の加熱温度を
制御することを特徴とする液体原料気化装置。
1. A liquid source vaporizer for vaporizing a liquid source, comprising: a vaporizer having a heating flow path; and a supply unit for supplying a liquid source to the vaporizer, wherein the heating is performed according to a flow rate of the liquid source. A liquid raw material vaporizer, wherein a heating temperature of a flow path is controlled.
【請求項2】 加熱流路を有する気化器と、これに液体
原料を供給する供給手段とを有し、該液体原料を気化さ
せる液体原料気化装置において、 前記液体原料中の原料濃度に応じて前記加熱流路の加熱
温度を制御することを特徴とする液体原料気化装置。
2. A liquid source vaporizer for vaporizing a liquid source, comprising: a vaporizer having a heating flow path; and a supply unit for supplying a liquid source to the vaporizer. A liquid raw material vaporizer, wherein a heating temperature of the heating flow path is controlled.
【請求項3】 供給する前記液体原料の流量が所定の値
より小さい場合、液体原料に溶媒を添加して原料濃度を
減少させることを特徴とする請求項1または2に記載の
液体原料気化装置。
3. The liquid material vaporizer according to claim 1, wherein when the flow rate of the supplied liquid material is smaller than a predetermined value, a solvent is added to the liquid material to reduce the concentration of the material. .
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の液
体原料気化装置と、前記気化器の下流側に配置された気
密な成膜室とを有することを特徴とする成膜装置。
4. A film forming apparatus comprising: the liquid source vaporizing apparatus according to claim 1; and an airtight film forming chamber disposed downstream of the vaporizer.
【請求項5】 加熱流路を有する気化器に液体原料を通
過させて該液体原料を気化させる方法において、 前記液体原料の流量および/または前記液体原料中の原
料濃度に応じて前記加熱流路の加熱温度を制御すること
を特徴とする液体原料気化方法。
5. A method for vaporizing a liquid raw material by passing the liquid raw material through a vaporizer having a heating flow path, wherein the heating flow path is adjusted according to a flow rate of the liquid raw material and / or a raw material concentration in the liquid raw material. A method for vaporizing a liquid raw material, comprising controlling a heating temperature of a liquid.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2389546A (en) * 2002-03-15 2003-12-17 Unaxis Balzers Ag Vacuum vaporization device
WO2018155415A1 (en) * 2017-02-21 2018-08-30 株式会社アルバック Film forming method, film forming device, production method for element structure, and production device for element structure

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JPWO2018155415A1 (en) * 2017-02-21 2019-11-07 株式会社アルバック Film forming method, film forming apparatus, element structure manufacturing method, and element structure manufacturing apparatus

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