JP2003318170A - 気化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間の固体ＣＶＤ原料の気化供給を行なう
場合であっても、ＣＶＤ原料供給部内、気化室のＣＶＤ
原料噴出口、及びその近辺における固体ＣＶＤ原料の析
出、付着を防止することができ、所望の濃度及び流量で
極めて効率よく気化供給が可能な気化器を提供する。 【解決手段】 ＣＶＤ原料供給部が、ＣＶＤ原料を流通
する第１の流路、キャリアガスを流通する第２の流路、
これらの流路から合流したＣＶＤ原料及びキャリアガス
を気化室へ噴出する第３の流路、及びキャリアガスを第
３の流路の気化室噴出口の外周部から気化室へ噴出する
第４の流路を有する構成とする。または、ＣＶＤ原料供
給部が、ＣＶＤ原料及びキャリアガスを気化室へ噴出す
る第１の流路、及びキャリアガスを第１の流路の気化室
噴出口の外周部から気化室へ噴出する第２の流路を有す
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置
（ＣＶＤ装置）にガス状のＣＶＤ原料を供給するための
気化器に関する。さらに詳細には、液体ＣＶＤ原料、ま
たは固体ＣＶＤ原料を有機溶媒に溶解させたＣＶＤ原料
を、気化器内で析出、付着させることなく、所望の濃度
及び流量で効率よく気化し、半導体製造装置に気化供給
するための気化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体分野においては、半導体メ
モリー用の酸化物系誘電体膜として、高誘電率を有しス
テップカバレッジ性が高いチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）膜、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）
膜、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）膜、
チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）膜等が用い
られている。これらの半導体薄膜のＣＶＤ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）、Ｚｒ（ＤＰＭ）₄（固体原料）、Ｔｉ源としてＴ
ｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄（液体原料）、Ｔｉ（ＯＣＨ
（ＣＨ₃）₂）₂（ＤＰＭ）₂（固体原料）、Ｂａ源として
Ｂａ（ＤＰＭ）₂（固体原料）、Ｓｒ源としてＳｒ（Ｄ
ＰＭ）₂（固体原料）が用いられている。

【０００３】ＣＶＤ原料として液体原料を使用する場
合、通常は、液体原料がキャリアガスとともに気化器に
供給され、気化器でガス状にされた後、ＣＶＤ装置に供
給される。しかし、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困難なことであっ
た。また、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気化させて使用して
いる。しかし、固体原料は、気化温度が溶媒と大きく相
異し、加熱により溶媒のみが気化して固体原料が析出し
やすいので、液体原料の気化よりもさらに困難であっ
た。

【０００４】このように固体原料を用いた半導体膜の製
造は、高度の技術を必要とするが、高品質、高純度のも
のが期待できるため、これらの原料を劣化や析出をさせ
ることなく効率よく気化する目的で、種々の気化器ある
いは気化供給装置が開発されてきた。このような気化器
としては、例えば、ＣＶＤ原料供給部のＣＶＤ原料との
接触部が、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂等の耐腐食
性合成樹脂で構成される気化器が、また、気化供給装置
としては、前記のような気化器を有し、気化室の加熱時
に加熱手段から熱伝導を受けるＣＶＤ原料供給部の金属
構成部分が、冷却器により冷却可能な構成である気化供
給装置が挙げられる（特願２００１−３４９８４０）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記気化器は、ＣＶＤ
原料との接触部の構成材料を、耐熱性のほか、断熱性が
あり、ＣＶＤ原料が付着しにくい特性を有する耐腐食性
合成樹脂としたものであり、固体ＣＶＤ原料を有機溶媒
に溶解させた原料を用いた場合においても、急激な原料
の加熱を防止できるので、溶媒のみが気化しＣＶＤ原料
が析出することが少なく、９９．９％以上の高い気化効
率が得られる気化器である。また、前記気化供給装置
は、前記気化器を有し、気化室の加熱時に気化器のＣＶ
Ｄ原料供給部を冷却する構成としたものであり、ＣＶＤ
原料の析出防止効果をさらに向上させた気化供給装置で
ある。

【０００６】しかしながら、このような気化器あるいは
気化供給装置は、ＣＶＤ原料供給部内に固体ＣＶＤ原料
が析出、付着することを防止できる効果があるが、固体
ＣＶＤ原料の種類、キャリアガスの流量、ＣＶＤ原料供
給部の冷却状態等の条件によっては、長時間の気化供給
ではかえって気化室のＣＶＤ原料噴出口及びその近辺に
固体ＣＶＤ原料が析出し付着する虞があった。従って、
本発明が解決しようとする課題は、長時間の固体ＣＶＤ
原料の気化供給を行なう場合であっても、ＣＶＤ原料供
給部内、気化室のＣＶＤ原料噴出口、及びその近辺にお
ける固体ＣＶＤ原料の析出、付着を防止することがで
き、所望の濃度及び流量で極めて効率よく気化供給が可
能な気化器を提供することである。

【０００７】

【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、ＣＶＤ原料を気化
室へ噴出する直前でキャリアガスを混合するとともに、
ＣＶＤ原料の気化室噴出口の外周部に前記とは別の流路
からのキャリアガスの噴出口を設け、この噴出口からキ
ャリアガスを噴出することにより、気化室のＣＶＤ原料
噴出口及びその近辺に固体ＣＶＤ原料が析出、付着しに
くくなるとともに、気化供給の際の気化室内の圧力変動
及び液体マスフローコントローラーの流量変動が小さく
なり極めて効率よく気化できることを見い出し本発明に
到達した。

【０００８】すなわち本発明は、ＣＶＤ原料の気化室、
ＣＶＤ原料を該気化室に供給するためのＣＶＤ原料供給
部、気化ガス排出口、及び該気化室の加熱手段を備えた
気化器であって、該ＣＶＤ原料供給部が、ＣＶＤ原料を
流通する第１の流路、キャリアガスを流通する第２の流
路、該２個の流路から合流したＣＶＤ原料及びキャリア
ガスを気化室へ噴出する第３の流路、及びキャリアガス
を第３の流路の気化室噴出口の外周部から気化室へ噴出
する第４の流路を有する構成であることを特徴とする気
化器である。

【０００９】また、本発明は、ＣＶＤ原料の気化室、Ｃ
ＶＤ原料を該気化室に供給するためのＣＶＤ原料供給
部、気化ガス排出口、及び該気化室の加熱手段を備えた
気化器であって、該ＣＶＤ原料供給部が、ＣＶＤ原料及
びキャリアガスを気化室へ噴出する第１の流路、及びキ
ャリアガスを第１の流路の気化室噴出口の外周部から気
化室へ噴出する第２の流路を有する構成であることを特
徴とする気化器でもある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、液体ＣＶＤ原料、また
は液体ＣＶＤ原料あるいは固体ＣＶＤ原料を溶媒に溶解
させたＣＶＤ原料を気化させて、半導体製造装置に供給
する気化器に適用されるが、特に固体ＣＶＤ原料を使用
する場合において、気化室のＣＶＤ原料噴出口及びその
近辺における固体ＣＶＤ原料の析出、付着を長時間にわ
たり防止できる点で特に効果を発揮する。

【００１１】本発明の第１の形態の気化器は、ＣＶＤ原
料供給部が、ＣＶＤ原料を流通する第１の流路、キャリ
アガスを流通する第２の流路、これらの２個の流路から
合流したＣＶＤ原料及びキャリアガスを気化室へ噴出す
る第３の流路、及びキャリアガスを気化室へ噴出する第
４の流路を有し、第４の流路の気化室噴出口が第３の流
路の気化室噴出口の外周部に設けられた気化器である。
また、本発明の第２の形態の気化器は、ＣＶＤ原料供給
部が、ＣＶＤ原料及びキャリアガスを気化室へ噴出する
第１の流路、及びキャリアガスを気化室へ噴出する第２
の流路を有し、第２の流路の気化室噴出口が第１の流路
の気化室噴出口の外周部に設けられた気化器である。

【００１２】本発明の気化器を適用できるＣＶＤ原料
は、常温、常圧で液体であっても、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（Ｃ
Ｈ₃）₂）₄）、テトラn-プロポキシチタン（Ｔｉ（ＯＣ₃
Ｈ₇）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（Ｏ
Ｃ₂Ｈ₅）₅）、トリメトキシホウ素（Ｂ（ＯＣ
Ｈ₃）₃）、トリiso-プロポキシアルミニウム（Ａｌ（Ｏ
ＣＨ（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（ＯＣ
Ｈ₃）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、常圧で液
体のアルコキシドを挙げることができる。

【００１３】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）₂
ＣＨＣｕ・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（（ＣＦ
₃ＣＯ）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（Ｃ
Ｈ₃）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、常圧で
液体の原料を例示することができる。

【００１４】さらに、ヘキサカルボニルモリブデン（Ｍ
ｏ（ＣＯ）₆）、ジメチルペントオキシ金（Ａｕ（Ｃ
Ｈ₃）₂（ＯＣ₅Ｈ₇））、ビスマス（III）ターシャリー
ブトキシド（Ｂｉ（ＯｔＢｕ）₃）、ビスマス（III）タ
ーシャリーペントキシド（Ｂｉ（ＯｔＡｍ）₃）、トリ
フェニルビスマス（ＢｉＰｈ₃）、ビス（エチルシクロ
ペンタジエニル）ルテニウム（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）₂）、
（エチルシクロペンタジエニル）（トリメチル）白金
（Ｐｔ（ＥｔＣｐ）Ｍｅ₃）、1,5-シクロオクタジエン
（エチルシクロペンタジエニル）イリジウム（Ｉｒ（Ｅ
ｔＣｐ）（ｃｏｄ））、ビス（ヘキサエトキシタンタ
ル）ストロンチウム（Ｓｔ［Ｔａ（ＯＥｔ）₆］₂）、ビ
ス（ヘキサイソプロポキシタンタル）ストロンチウム
（Ｓｔ［Ｔａ（ＯｉＰｒ）₆］₂）、トリス（2,2,6,6,-
テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイト）ランタン（Ｌａ
（ＤＰＭ）₃）、トリス（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘ
プタンジオナイト）イットリウム（Ｙ（ＤＰＭ）₃）、
トリス（2,2,6,6,-テトラメチル-3,5ヘプタンジオナイ
ト）ルテニウム（Ｒｕ（ＤＰＭ）₃）、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
（ＤＰＭ）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（ＤＰ
Ｍ）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（ＤＰＭ）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（ＤＰＭ）₄）、テトラ（2,6,-ジメチ
ル-3,5ヘプタンジオナイト）ジルコニウム（Ｚｒ（ＤＭ
ＨＤ）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（ＤＰＭ）₂）、（ジ-ターシャリ
ーブトキシ）ビス（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（ＯｔＢｕ） ₂（ＤＰ
Ｍ）₂）、（ジ-イソプロポキシ）ビス（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
（ＯｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂）、（イソプロポキシ）トリ
ス（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（ＯｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃）、
（ジ-イソプロポキシ）トリス（2,2,6,6,-テトラメチル
-3,5,-ヘプタンジオナイト）タンタル（Ｔａ（ＯｉＰ
ｒ）₂（ＤＰＭ）₃）等の常温、常圧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０．１〜１．
０ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で有機溶媒に溶解して使用する
必要がある。

【００１５】固体ＣＶＤ原料の溶媒として用いられる前
記有機溶媒は、通常はその沸点温度が４０℃〜１４０℃
の有機溶媒である。それらの有機溶媒として、例えば、
プロピルエーテル、メチルブチルエーテル、エチルプロ
ピルエーテル、エチルブチルエーテル、酸化トリメチレ
ン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエー
テル、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピル
アルコール、ブチルアルコール等のアルコール、アセト
ン、エチルメチルケトン、iso-プロピルメチルケトン、
iso-ブチルメチルケトン等のケトン、プロピルアミン、
ブチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ト
リエチルアミン等のアミン、酢酸エチル、酢酸プロピ
ル、酢酸ブチル等のエステル、ヘキサン、ヘプタン、オ
クタン等の炭化水素等を挙げることができる。

【００１６】以下、本発明の気化器を、図１〜図７に基
づいて詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定さ
れるものではない。図１は本発明の第１の形態の気化器
の一例を示す断面図、図２は本発明の第２の形態の気化
器の一例を示す断面図、図３は第１の形態の気化器のＣ
ＶＤ原料供給部の例を示す断面図、図４は第２の形態の
気化器のＣＶＤ原料供給部の例を示す断面図、図５は各
々図３におけるａ−ａ’面、ｂ−ｂ’面、ｃ−ｃ’面の
断面図、図６は図３におけるＡ−Ａ’面（ＣＶＤ原料、
キャリアガスを気化室へ噴出する面）の例を示す断面
図、図７は本発明の気化器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。

【００１７】本発明の気化器は、図１、図２に示すよう
に、ＣＶＤ原料の気化室１、ＣＶＤ原料を気化室に供給
するためのＣＶＤ原料供給部２、気化ガス排出口３、及
び気化室の加熱手段（ヒーター等）４を備えた気化器で
ある。また、本発明の気化器は、これらとともに、ＣＶ
Ｄ原料供給部の冷却手段５が備えられていることが好ま
しい。このような冷却手段としては、例えばＣＶＤ原料
供給部の側面部に冷却水を流す配管等が挙げられる。

【００１８】本発明において、第１の形態の気化器は、
図１に示すように気化器の外部から気化器のＣＶＤ原料
供給部にＣＶＤ原料供給管６及び２個のキャリアガス供
給管７が接続される。ＣＶＤ原料供給部は、図３に示す
ように各々前記配管に接続されたＣＶＤ原料を流通する
第１の流路９、キャリアガスを流通する第２の流路１
０、これらの２個の流路から合流したＣＶＤ原料及びキ
ャリアガスを気化室へ噴出する第３の流路１１、及びキ
ャリアガスを第３の流路の気化室噴出口の外周部から噴
出する第４の流路１２を有する。

【００１９】本発明の第１の形態の気化器おいて、第１
の流路及び第２の流路の合流位置は、ＣＶＤ原料供給部
の内部であれば特に制限はないが、ＣＶＤ原料とキャリ
アガスの共存時間が長くなるほどこれらが分離する傾向
があり、気化室内の圧力変動及び液体マスフローコント
ローラーの流量変動が大きくなるので、ＣＶＤ原料供給
部の垂直方向の中心より下方に設定されることが好まし
い。また、第１の流路９及び第２の流路１０は、図３
（１）及び図５（ａ）に示すように二重管からなるもの
であっても、図３（２）及び図５（ｂ）に示すように各
々単独の配管からなるものであってもよい。二重管の場
合は、通常は内管がＣＶＤ原料を流通する第１の流路
で、外管がキャリアガスを流通する第２の流路とされ
る。これらの２個の流路が合流した第３の流路の気化室
噴出口は、通常はＣＶＤ原料供給部の気化室側の側面に
おいてその中央部に設けられる。

【００２０】本発明の第１の形態の気化器において、第
４の流路はキャリアガスが第３の流路の気化室噴出口の
外周部から気化室へ噴出するように設けられる。第４の
流路１２は、第１の流路９及び第２の流路１０と併せて
図３（４）及び図５（ｃ）に示すように三重管からなる
ものであっても、図３（１）（２）（３）のように単独
の配管からなるものであってもよい。第４の流路の気化
室噴出口１６は、第３の流路の気化室噴出口１５の外周
部に設けられれば特に制限されることはなく、例えば図
６（３）のように外周部に等間隔で複数個設定すること
もできるが、図６（１）（２）のように噴出口を環状に
設定して、第３の流路から気化室に噴出されるＣＶＤ原
料に対して均等に影響を及ぼすことが好ましい。また、
気化室のＣＶＤ原料噴出口及びその近辺に固体ＣＶＤ原
料を析出、付着しにくくするために、第４の流路の気化
室噴出口の向きは、第３の流路の気化室噴出口へ向かっ
て斜め下方向に設定されることが好ましく、さらに噴出
口の垂直方向に対する向きが１０〜６０度に設定される
ことがより好ましい。

【００２１】本発明において、第２の形態の気化器は、
図２に示すように気化器の外部から気化器のＣＶＤ原料
供給部にＣＶＤ原料供給管６及びキャリアガス供給管７
が合流した合流配管８、及びキャリアガス供給管７が接
続される。ＣＶＤ原料供給部は、図４に示すように各々
前記配管に接続されたＣＶＤ原料及びキャリアガスを気
化室へ噴出する第１の流路１３、及びキャリアガスを第
１の流路の気化室噴出口の外周部から気化室へ噴出する
第２の流路１４を有する。尚、ＣＶＤ原料とキャリアガ
スの共存時間が長くなるほどこれらが分離する傾向があ
り、気化室内の圧力変動及び液体マスフローコントロー
ラーの流量変動が大きくなるので、合流配管８が短くな
るように設定することが好ましい。

【００２２】本発明の第２の形態の気化器おいて、第１
の流路の気化室噴出口は、通常はＣＶＤ原料供給部の気
化室側の側面においてその中央部に設けられる。また、
第２の流路はキャリアガスが第１の流路の気化室噴出口
の外周部から気化室へ噴出するように設けられる。第２
の流路の気化室噴出口は、第１の流路の気化室噴出口の
外周部に設けられれば特に制限されることはないが、第
１の形態の気化器と同様に噴出口を環状に設定して、第
１の流路から気化室に噴出されるＣＶＤ原料に対して均
等に影響を及ぼすことが好ましい。また、第１の形態の
気化器と同様に、第２の流路の気化室噴出口の向きは、
第１の流路の気化室噴出口へ向かって斜め下方向に設定
されることが好ましく、さらに噴出口の垂直方向に対す
る向きが１０〜６０度に設定されることがより好まし
い。

【００２３】本発明においては、第１の形態の気化器で
あっても第２の形態の気化器であっても、ＣＶＤ原料供
給部の内部をフッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂等の合成
樹脂、あるいは空洞とするとともに、気化器外部との接
触部を金属とすることが好ましい。ＣＶＤ原料供給部の
内部を合成樹脂にする場合、図３（１）（２）（３）の
ように合成樹脂１７が配置される。また、ＣＶＤ原料供
給部の内部を空洞にする場合、図３（４）のように空洞
１８が形成される。このような構成とすることにより、
ＣＶＤ原料として固体ＣＶＤ原料を有機溶媒に溶解させ
たものを使用した場合、ヒーター等の加熱手段により溶
媒のみが急激に加熱されて流路内で気化することを防止
することができる。

【００２４】また、本発明の気化器においては、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、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、例
えばヒーターが気化器側面の構成部等に内蔵されて設け
られる。しかし、固体ＣＶＤ原料を有機溶媒に溶解させ
たＣＶＤ原料を用いた場合において、急激なＣＶＤ原料
の加熱を防止する効果をさらに向上させるために、例え
ばＣＶＤ原料供給部の側面部に冷却水を流すような構成
としてＣＶＤ原料供給部の加熱を制限することが好まし
い。

【００２５】

【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。

【００２６】実施例１ 図３（１）に示すような各流路を有し、内部がフッ素系
樹脂（ＰＦＡ）で構成され、気化器外部との接触部がス
テンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で構成されるＣＶＤ原料供
給部を製作した。フッ素系樹脂の構成部は、外径１６ｍ
ｍ、高さ３４．２ｍｍの円柱状であり、その外側のステ
ンレス鋼の厚みは２．０ｍｍである。また、第１の流路
及び第２の流路はステンレス鋼製の二重管からなり、第
３の流路及び第４の流路はフッ素系樹脂で構成されてい
る。二重管の内管の内径は０．２５ｍｍ、外径は１．５
８８ｍｍ、外管の内径は１．７５５ｍｍ、外径は３．１
７５ｍｍであり、第３の流路及び第４の流路の内径は各
々０．２５ｍｍ、１．６ｍｍである。Ａ−Ａ’面（ＣＶ
Ｄ原料、キャリアガスを気化室へ噴出する面）は、図６
（２）に示す形態であり、第４の流路の気化室噴出口の
向きは、垂直方向に対して２０度となるように設定し
た。また、第１の流路及び第２の流路の合流位置は、最
下部から５ｍｍに設定した。尚、ＣＶＤ原料供給部の側
面には、冷却水を流してＣＶＤ原料供給部を冷却するこ
とができる冷却管を設けた。

【００２７】前記のＣＶＤ原料供給部のほか、気化ガス
排出口、気化室の加熱手段、及びヒーターが内蔵された
突起を有する図１に示すようなステンレス製（ＳＵＳ３
１６）の気化器を製作した。尚、気化室は、内径が６５
ｍｍ、高さが９２．５ｍｍの円柱状で、底部の突起は高
さ２７．５ｍｍであり、また底部から１５ｍｍの高さに
は気化ガス排出口を設けた。次に、脱ガス器、液体マス
フローコントローラー、キャリアガス供給ライン等を接
続し、図７に示すような気化供給システムを製作した。

【００２８】前記のような気化供給システムを用いて以
下のように気化供給試験を行なった。気化室を１．３ｋ
Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）、２５０℃の温度とし、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの濃
度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を第１の流路へ
０．２ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、アルゴンガスを
第２の流路及び第４の流路へ各々３０ｍｌ／ｍｉｎ、１
７０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気化室でＣＶＤ原料
を気化させた。この間、ＣＶＤ原料供給部のステンレス
鋼の温度を３０±２℃になるように冷却水を流した。

【００２９】１０時間継続して気化供給試験を行なった
後、ＣＶＤ原料供給部の流路及び気化室の固体ＣＶＤ原
料の付着状態を調査したが、固体ＣＶＤ原料の析出、付
着は目視では確認できなかった。そのため、第１の流路
からＴＨＦを供給し、固体ＣＶＤ原料を洗い流してこれ
を回収した後、ＴＨＦを蒸発させて固体ＣＶＤ原料の重
量を測定した。その結果を表１に示す。また、気化供給
試験中の気化室内の圧力変動及び液体マスフローコント
ローラーの流量変動の測定結果を表１に示す。尚、圧力
変動及び流量変動は、５分毎に最大変動率を測定しこれ
らを平均した値である。

【００３０】実施例２ 実施例１と同様の気化供給システムを用いて、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＰｂ（ＤＰＭ）_２を０．３ｍｏｌ／Ｌの濃
度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を以下のように
して気化供給した。気化室を１．３ｋＰａ（１０ｔｏｒ
ｒ）、２１０℃の温度とし、ＣＶＤ原料を第１の流路へ
０．３６ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、アルゴンガス
を第２の流路及び第４の流路へ各々５０ｍｌ／ｍｉｎ、
２５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気化室でＣＶＤ原
料を気化させた。この間、ＣＶＤ原料供給部のステンレ
ス鋼の温度を３０±２℃になるように冷却水を流した。
１０時間継続して気化供給試験を行なった後、実施例１
と同様にして得られた固体ＣＶＤ原料の重量、気化供給
試験中の気化室内の圧力変動、及び液体マスフローコン
トローラーの流量変動の測定結果を表１に示す。

【００３１】実施例３ 実施例１と同様の気化供給システムを用いて、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＴｉ（ＯｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂を０．３ｍ
ｏｌ／Ｌの濃度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を
以下のようにして気化供給した。気化室を１．３ｋＰａ
（１０ｔｏｒｒ）、２３０℃の温度とし、ＣＶＤ原料を
第１の流路へ０．２ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、ア
ルゴンガスを第２の流路及び第４の流路へ両流路共５０
ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気化室でＣＶＤ原料を気
化させた。この間、ＣＶＤ原料供給部のステンレス鋼の
温度を３０±２℃になるように冷却水を流した。１０時
間継続して気化供給試験を行なった後、実施例１と同様
にして得られた固体ＣＶＤ原料の重量、気化供給試験中
の気化室内の圧力変動、及び液体マスフローコントロー
ラーの流量変動の測定結果を表１に示す。

【００３２】実施例４ 実施例１における気化器のＣＶＤ原料供給部の製作にお
いて、第１の流路及び第２の流路の合流位置を最下部か
ら２０ｍｍに設定した以外は実施例１と同様にして図３
（３）に示すようなＣＶＤ原料供給部を製作した。この
ＣＶＤ原料供給部を用いた以外は実施例１と同様の気化
器を製作し、さらに実施例１と同様の脱ガス器、液体マ
スフローコントローラー、キャリアガス供給ライン等を
接続して気化供給システムを製作した。

【００３３】前記の気化供給システムを用いて、固体Ｃ
ＶＤ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの
濃度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を、実施例１
と同様にして気化供給した。１０時間継続して気化供給
試験を行なった後、実施例１と同様にして得られた固体
ＣＶＤ原料の重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変
動、及び液体マスフローコントローラーの流量変動の測
定結果を表１に示す。

【００３４】実施例５ 実施例１における気化器のＣＶＤ原料供給部の製作にお
いて、第４の流路の気化室噴出口を図６（３）に示すよ
うに第３の流路の気化室噴出口の外周部に等間隔で８個
設定した以外は実施例１と同様にしてＣＶＤ原料供給部
を製作した。このＣＶＤ原料供給部を用いた以外は実施
例１と同様の気化器を製作し、さらに実施例１と同様の
脱ガス器、液体マスフローコントローラー、キャリアガ
ス供給ライン等を接続して気化供給システムを製作し
た。

【００３５】前記の気化供給システムを用いて、固体Ｃ
ＶＤ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの
濃度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を、実施例１
と同様にして気化供給した。１０時間継続して気化供給
試験を行なった後、実施例１と同様にして得られた固体
ＣＶＤ原料の重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変
動、及び液体マスフローコントローラーの流量変動の測
定結果を表１に示す。

【００３６】実施例６ 実施例１における気化器のＣＶＤ原料供給部の製作にお
いて、第４の流路の気化室噴出口の向きを垂直方向とな
るように設定した以外は実施例１と同様にしてＣＶＤ原
料供給部を製作した。尚、これにより、ＣＶＤ原料、キ
ャリアガスを気化室へ噴出する面は、図６（１）のよう
に設定された。このＣＶＤ原料供給部を用いた以外は実
施例１と同様の気化器を製作し、さらに実施例１と同様
の脱ガス器、液体マスフローコントローラー、キャリア
ガス供給ライン等を接続して気化供給システムを製作し
た。

【００３７】前記の気化供給システムを用いて、固体Ｃ
ＶＤ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの
濃度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を、実施例１
と同様にして気化供給した。１０時間継続して気化供給
試験を行なった後、実施例１と同様にして得られた固体
ＣＶＤ原料の重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変
動、及び液体マスフローコントローラーの流量変動の測
定結果を表１に示す。

【００３８】実施例７ 図４（１）に示すような各流路を有し、内部がフッ素系
樹脂（ＰＦＡ）で構成され、気化器外部との接触部がス
テンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で構成されるＣＶＤ原料供
給部を製作した。フッ素系樹脂の構成部は、外径１６ｍ
ｍ、高さ３４．２ｍｍの円柱状であり、その外側のステ
ンレス鋼の厚みは２．０ｍｍである。また、第１の流路
はステンレス鋼製の配管からなり、第２の流路はフッ素
系樹脂で構成されている。第１の流路の内径は０．２５
ｍｍ、第２の流路の内径は１．６ｍｍである。Ａ−Ａ’
面（ＣＶＤ原料、キャリアガスを気化室へ噴出する
面）は、図６（２）に示す形態であり、第２の流路の気
化室噴出口の向きは、垂直方向に対して２０度となるよ
うに設定した。尚、ＣＶＤ原料供給部の側面には、冷却
水を流してＣＶＤ原料供給部を冷却することができる冷
却管を設けた。このＣＶＤ原料供給部を用いた以外は実
施例１と同様の気化器を製作し、さらに実施例１と同様
の脱ガス器、液体マスフローコントローラー、キャリア
ガス供給ライン等を接続して気化供給システムを製作し
た。

【００３９】前記のような気化供給システムを用いて以
下のように気化供給試験を行なった。気化室を１．３ｋ
Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）、２５０℃の温度とし、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの濃
度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料及びアルゴンガ
スを、第１の流路へ各々０．２ｇ／ｍｉｎ、３０ｍｌ／
ｍｉｎで供給するとともに、アルゴンガスを第２の流路
へ１７０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気化室でＣＶＤ
原料を気化させた。この間、ＣＶＤ原料供給部のステン
レス鋼の温度を３０±２℃になるように冷却水を流し
た。１０時間継続して気化供給試験を行なった後、実施
例１と同様にして得られた固体ＣＶＤ原料の重量、気化
供給試験中の気化室内の圧力変動、及び液体マスフロー
コントローラーの流量変動の測定結果を表１に示す。

【００４０】比較例１ 実施例１における気化器のＣＶＤ原料供給部の製作にお
いて、第４の流路を設けなかった以外は実施例１と同様
にしてＣＶＤ原料供給部を製作した。このＣＶＤ原料供
給部を用いた以外は実施例１と同様の気化器を製作し、
さらに実施例１と同様の脱ガス器、液体マスフローコン
トローラー、キャリアガス供給ライン等を接続して気化
供給システムを製作した。

【００４１】前記のような気化供給システムを用いて以
下のように気化供給試験を行なった。気化室を１．３ｋ
Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）、２５０℃の温度とし、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＺｒ（ＤＰＭ）₄を０．３ｍｏｌ／Ｌの濃
度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を、第１の流路
へ０．２ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、アルゴンガス
を第２の流路へ２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気
化室でＣＶＤ原料を気化させた。この間、ＣＶＤ原料供
給部のステンレス鋼の温度を３０±２℃になるように冷
却水を流した。１０時間継続して気化供給試験を行なっ
た後、実施例１と同様にして得られた固体ＣＶＤ原料の
重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変動、及び液体
マスフローコントローラーの流量変動の測定結果を表１
に示す。

【００４２】比較例２ 比較例１と同様の気化供給システムを用いて、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＰｂ（ＤＰＭ）_２を０．３ｍｏｌ／Ｌの濃
度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を以下のように
して気化供給した。気化室を１．３ｋＰａ（１０ｔｏｒ
ｒ）、２１０℃の温度とし、ＣＶＤ原料を第１の流路へ
０．３６ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、アルゴンガス
を第２の流路へ３００ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、気
化室でＣＶＤ原料を気化させた。この間、ＣＶＤ原料供
給部のステンレス鋼の温度を３０±２℃になるように冷
却水を流した。１０時間継続して気化供給試験を行なっ
た後、実施例１と同様にして得られた固体ＣＶＤ原料の
重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変動、及び液体
マスフローコントローラーの流量変動の測定結果を表１
に示す。

【００４３】比較例３ 比較例１と同様の気化供給システムを用いて、固体ＣＶ
Ｄ原料であるＴｉ（ＯｉＰｒ）₂（ＤＰＭ）₂を０．３ｍ
ｏｌ／Ｌの濃度でＴＨＦ溶媒に溶解させたＣＶＤ原料を
以下のようにして気化供給した。気化室を１．３ｋＰａ
（１０ｔｏｒｒ）、２３０℃の温度とし、ＣＶＤ原料を
第１の流路へ０．２ｇ／ｍｉｎで供給するとともに、ア
ルゴンガスを第２の流路へ１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、気化室でＣＶＤ原料を気化させた。この間、Ｃ
ＶＤ原料供給部のステンレス鋼の温度を３０±２℃にな
るように冷却水を流した。１０時間継続して気化供給試
験を行なった後、実施例１と同様にして得られた固体Ｃ
ＶＤ原料の重量、気化供給試験中の気化室内の圧力変
動、及び液体マスフローコントローラーの流量変動の測
定結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】本発明の気化器により、長時間の固体Ｃ
ＶＤ原料の気化供給を行なう場合においても、ＣＶＤ原
料供給部内、気化室のＣＶＤ原料噴出口、及びその近辺
における固体ＣＶＤ原料の析出、付着が極めて少なくな
るとともに、気化供給の際の気化室内の圧力変動及び液
体マスフローコントローラーの流量変動が小さくなり、
ＣＶＤ原料を所望の濃度及び流量で極めて効率よく気化
供給することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気化器（第１の形態）の一例を示す断
面図

【図２】本発明の気化器（第２の形態）の一例を示す断
面図

【図３】本発明の気化器（第１の形態）のＣＶＤ原料供
給部の一例を示す断面図

【図４】本発明の気化器（第２の形態）のＣＶＤ原料供
給部の一例を示す断面図

【図５】図３におけるａ−ａ’面、ｂ−ｂ’面、ｃ−
ｃ’面の断面図

【図６】図３におけるＡ−Ａ’面の例を示す断面図

【図７】本発明の気化器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 ＣＶＤ原料供給部 ３ 気化ガス排出口 ４ ヒーター ５ ＣＶＤ原料供給部の冷却手段 ６ ＣＶＤ原料供給管 ７ キャリアガス供給管 ８ 合流配管 ９ 第１の形態の気化器における第１の流路 １０ 第１の形態の気化器における第２の流路 １１ 第１の形態の気化器における第３の流路 １２ 第１の形態の気化器における第４の流路 １３ 第２の形態の気化器における第１の流路 １４ 第２の形態の気化器における第２の流路 １５ 第３の流路の気化室噴出口 １６ 第４の流路の気化室噴出口 １７ 合成樹脂構成部 １８ 空洞 １９ 不活性ガス供給ライン ２０ 液体ＣＶＤ原料 ２１ 液体ＣＶＤ原料容器 ２２ 脱ガス器 ２３ 液体マスフローコントローラー ２４ 断熱材 ２５ 気化器 ２６ 気体マスフローコントローラー ２７ キャリアガス供給ライン ２８ 半導体製造装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐山 晃二 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚工場内 (72)発明者 杉渕 吾郎 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚工場内 (72)発明者 淺野 彰良 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚工場内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA16 BA01 BA18 BA22 EA01 KA26 KA46 5F045 BB01 BB15 EE02 EE04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＶＤ原料の気化室、ＣＶＤ原料を該気
   化室に供給するためのＣＶＤ原料供給部、気化ガス排出
   口、及び該気化室の加熱手段を備えた気化器であって、
   該ＣＶＤ原料供給部が、ＣＶＤ原料を流通する第１の流
   路、キャリアガスを流通する第２の流路、該２個の流路
   から合流したＣＶＤ原料及びキャリアガスを気化室へ噴
   出する第３の流路、及びキャリアガスを第３の流路の気
   化室噴出口の外周部から気化室へ噴出する第４の流路を
   有する構成であることを特徴とする気化器。
2. 【請求項２】 第４の流路の気化室噴出口の形状が環状
   である請求項１に記載の気化器。
3. 【請求項３】 第４の流路の気化室噴出口の向きが、第
   ３の流路の気化室噴出口へ向かって斜め下方向に設定さ
   れた請求項１に記載の気化器。
4. 【請求項４】 第１の流路及び第２の流路の合流位置
   が、ＣＶＤ原料供給部の垂直方向の中心より下方に設定
   された請求項１に記載の気化器。
5. 【請求項５】 第１の流路及び第２の流路が二重管から
   なる請求項１に記載の気化器。
6. 【請求項６】 二重管の内管がＣＶＤ原料を流通する第
   １の流路で、外管がキャリアガスを流通する第２の流路
   である請求項５に記載の気化器。
7. 【請求項７】 第１の流路、第２の流路、及び第４の流
   路が三重管からなる請求項１に記載の気化器。
8. 【請求項８】 ＣＶＤ原料の気化室、ＣＶＤ原料を該気
   化室に供給するためのＣＶＤ原料供給部、気化ガス排出
   口、及び該気化室の加熱手段を備えた気化器であって、
   該ＣＶＤ原料供給部が、ＣＶＤ原料及びキャリアガスを
   気化室へ噴出する第１の流路、及びキャリアガスを第１
   の流路の気化室噴出口の外周部から気化室へ噴出する第
   ２の流路を有する構成であることを特徴とする気化器。
9. 【請求項９】 第２の流路の気化室噴出口の形状が環状
   である請求項８に記載の気化器。
10. 【請求項１０】 第２の流路の気化室噴出口の向きが、
    第１の流路の気化室噴出口へ向かって斜め下方向に設定
    された請求項８に記載の気化器。
11. 【請求項１１】 ＣＶＤ原料供給部の内部が合成樹脂で
    構成され、気化器外部との接触部が金属で構成された請
    求項１または請求項８に記載の気化器。
12. 【請求項１２】 ＣＶＤ原料供給部の内部が空洞で、気
    化器外部との接触部が金属で構成された請求項１または
    請求項８に記載の気化器。
13. 【請求項１３】 ＣＶＤ原料供給部を冷却するための手
    段を備えた請求項１または請求項８に記載の気化器。
14. 【請求項１４】 ＣＶＤ原料が固体ＣＶＤ原料を有機溶
    媒に溶解させたＣＶＤ原料である請求項１または請求項
    ８に記載の気化器。