JP2004107729A

JP2004107729A - Raw material vaporizer and film deposition treatment system

Info

Publication number: JP2004107729A
Application number: JP2002272454A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsudo; 松土　昌彦; Kenji Matsumoto; 松本　賢治; Yoshiyuki Harima; 播磨　喜之
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP4309630B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a raw material vaporizer in which the formation of particles is reduced, and film deposition of high quality can be performed by increasing the vaporization ratio of mist atomized from an atomizing nozzle, and to provide a film deposition treatment system using the same. <P>SOLUTION: In the raw material vaporizer 120, a blowing nozzle 127 as a carrier gas blowing means is provided beside the atomizing nozzle 122. It is preferable that the blowing direction 127a of the blowing nozzle 127 is fundamentally the direction crossed with the atomizing direction 122a, particularly the direction orientating to the slantingly forward direction. The blowing nozzle 127 is fed with a carrier gas passed through a heater 128 heating a carrier gas fed from a raw material feed system 110. The blown gas from the blowing nozzle 127 is collided against the mist atomized from the atomizing nozzle 122, and stirs and disperses the mist. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原料気化器及び成膜処理装置に係り、特に、原料気化器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化に応じてメモリなどに用いられるキャパシタの容量を増大させるために、高い誘電率を有する高誘電率材料を薄膜として成膜する技術が検討されている。一方、不揮発性メモリの一種として強誘電体メモリが注目されている。この強誘電体メモリを形成するには、強誘電体の薄膜を成膜する技術が必要とされる。
【０００３】
通常、薄膜を成膜する方法としては、量産性を有するＣＶＤ（化学気相成長）法がもっとも有利であるとされる。そして、上記のキャパシタや強誘電体メモリに必要な薄膜をＣＶＤ法で成膜する際の高誘電率材料や強誘電体材料としては、酸化タンタル、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）、チタン酸バリウム（ＢＳＴ）・ストロンチウム、タンタル酸ビスマス（ＳＢＴ）・ストロンチウム等の酸化物系誘電体が検討されている。
【０００４】
上記のような高誘電率材料や強誘電体材料の薄膜をＣＶＤ法で成膜するには、固体若しくは液体の原料を気化させて原料ガスを調製し、この原料ガスをＣＶＤ装置のチャンバー内に他の反応性ガスとともに導入して、所定の温度・圧力の環境下にて分解反応等により基板上に堆積させる。このように高誘電率材料や強誘電体材料の薄膜を形成するための成膜処理装置は、たとえば、以下の特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８４３３５号公報
【０００６】
上記の原料ガスは、液体材料を原料気化器にて気化させることによって生成される場合がある。原料気化器は、気化容器と、原料を噴霧する噴霧ノズルと、気化容器内にて気化された原料ガスを排出する排出口とを有し、上記気化容器は、ヒータ等によって所定温度に加熱される。噴霧ノズルからはキャリアガスとともに原料が噴霧され、ミストとして気化容器内に放出される。このミストは、気化容器内における飛翔中に一部が気化されるとともに、気化容器の内面に当たることによって加熱され、急激に気化される。このような原料気化器の構造は、たとえば、以下の特許文献２に開示されている。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−２７３６３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の成膜処理装置においては、原料ガスの内部にパーティクル（未気化残渣）が混入することによって、成膜不良を招いて成膜の再現性を悪化させるとともに、薄膜の品位を低下させるという問題点がある。これは、原料気化器において、噴霧ノズルから噴霧された原料ミストの気化率が必ずしも十分に高くなく、気化されなかった原料ミストがそのまま原料気化器から排出され、チャンバー内基板上に到達したり、一部気化されないミストが気化容器の内部や排出口下流側の配管内に一旦付着し、これがパーティクルとなって成膜処理装置のチャンバー内にまで到達したりするのが原因と考えられる。成膜の再現性や薄膜の品位は、キャパシタや不揮発性メモリの性能や歩留まりに大きく影響する。
【０００９】
また、噴霧ノズルから噴霧された原料のミストは、気化容器の内面に当たって飛沫として飛散し、その飛沫が直接排出口に到達して排出されてしまう可能性があり、このような飛沫が配管途中などに付着してパーティクルの原因になることもある。
【００１０】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、噴霧ノズルから噴霧されたミストの気化率を高めることにより、パーティクルの発生を低減し、高品位の成膜を行うことのできる原料気化器及びこれを用いた成膜処理装置を提供することにある。また、排出口に直接排出されるミストの飛沫などを低減することにより、パーティクルの発生を低減し、高品位の成膜を行うことのできる原料気化器及び成膜処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の原料気化器は、成膜処理に用いる原料を気化するための気化容器と、前記原料のミストを前記気化容器内に噴霧する噴霧ノズルと、前記気化容器内の気化された原料ガスが排出される排出口とを有する原料気化器に関するものである。ここで、本発明は特に、前記噴霧ノズルから噴出した前記ミストに対し、前記噴霧ノズルの噴霧方向と交差する吹き付け方向にキャリアガスを吹き付けるガス吹き付け手段を有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、噴霧ノズルから噴出したミストに対して、ガス吹き付け手段により噴霧方向と交差する吹き付け方向にキャリアガスが吹き付けられるので、ミストが拡散するとともにミストの飛翔方向も広範囲になるので、ミストの気化率を向上させることができる。また、キャリアガスを所定の温度に加熱して吹き付けることにより、キャリアガスを吹き付けられたミストは熱を与えられ、その結果、さらにミストの気化率を向上させることができる。したがって、原料気化器の内部や下流側の配管内に気化しないミストが付着することを低減させることができるので、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明において、前記吹き付け方向は、前記噴霧方向の斜め前方に向かう方向であることが好ましい。キャリアガスを噴霧方向の斜め前方に向かう方向に吹き付けることにより、ミストをいたずらに乱すことなく、ミストの噴霧方向を拡大させることができ、気化率を向上させることができる。特に、ミストを大きく攪乱し過ぎると、ミストが直接排出口から排出されて下流側の配管内における付着量が増大することが考えられるが、噴霧方向の斜め前方に向かう方向にキャリアガスを吹き付けることにより、ミストを穏やかに拡散させることができるので、排出口に直接向かうミストの発生を抑制でき、きわめて効果的である。
【００１４】
本発明において、前記気化容器の内面のうち前記噴霧ノズルの噴霧方向にある正面領域が、該正面領域以外の領域に対し独立して温度制御されることが好ましい。この場合に、前記正面領域は、前記噴霧ノズル及び前記吹き付け手段によって原料のミストが当たる領域に対応するように構成されていることが望ましい。
【００１５】
次に、本発明の別の原料気化器は、成膜処理に用いる原料を気化するための気化容器と、前記原料のミストを前記気化容器内に噴霧する噴霧ノズルと、前記気化容器内の気化された原料ガスが排出される排出口と、前記気化容器の内面を温度制御する温度制御系とを有する原料気化器において、前記気化容器の内面のうち前記噴霧ノズルの噴霧方向にある正面領域が、該正面領域以外の領域に対し独立して温度制御されることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、気化容器の内面のうち正面領域がそれ以外の領域に対し独立して温度制御されることにより、噴霧ノズルから噴霧されるミストが主体的に当たる正面領域の温度の低下を抑制することができ、ミストを気化させる場合に好適な温度に正面領域を維持しやすくなるため、ミストの気化率を向上させることができる。したがって、原料気化器の内部や下流側の配管内に気化しないミストが付着することを低減させることができるので、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明において、前記気化容器の内面のうち前記噴霧ノズルの噴霧方向にある正面領域に表面凹凸構造が設けられていることが好ましい。噴霧方向にある正面領域に表面凹凸構造を設けることにより、噴霧ノズルから噴出したミストが正面領域に到達したとき、表面凹凸構造によりミストの飛散高さ（正面領域の表面からミストの飛沫が跳ね上がる高さ）を低下させることができる。すなわち、従来構造の気化容器であれば、ミストが気化容器の内面に当たって飛散したとき、その飛沫が高く飛散するため、飛散したミスト飛沫の一部が排出口から直接排出されてしまう可能性があったが、本発明においては、ミストが表面凹凸構造に当たることによりその飛散高さが低くなるので、飛散したミストの一部が排出口から直接排出されてしまう可能性を低減することができる。また、上記表面凹凸構造を設けることによって正面領域の表面積を増大させることができるので、ミストに対する熱交換効率を高くすることができ、噴霧ノズルの噴霧範囲を広げた場合と同様の効果、すなわちミストの気化率の向上を図ることもできる。
【００１８】
この場合、上記表面凹凸構造は、傾斜面で構成されることが好ましい。傾斜面で構成された表面凹凸構造とすることによって、跳ね上がり角度を小さくすることができるため、上記飛沫の高さをさらに低減できる。
【００１９】
本発明において、前記噴霧ノズルは、所定の立体角範囲内において分散した方向を指向する複数のノズル口を有することが好ましい。これにより、噴霧ノズルから所定の立体角範囲内において広範囲にミストを噴出させることができるため、ミストを分散させて噴霧することができるから、気化率をさらに向上させることができる。
【００２０】
本発明において、前記排出口は、前記気化容器の内面のうち、前記噴霧方向とは反対寄りにある内面部分において開口していることが好ましい。これにより、噴霧方向にある内面部分（正面領域）から離れた位置に排出口が開口していることとなるので、噴霧ノズルから噴出したミストや気化容器の内面に当たったミストから生ずる飛沫が直接排出口から排出されることをさらに低減することができる。
【００２１】
本発明において、前記排出口から前記原料ガスが排出される方向は、前記噴霧方向のほぼ反対方向であることが好ましい。噴霧方向のほぼ反対方向に向けて排出口から原料ガスが排出されることにより、噴霧ノズルから噴出したミストが直接排出口から排出される可能性を低減できる。
【００２２】
次に、本発明の成膜処理装置は、成膜処理に用いる原料を供給する原料供給系と、該原料供給系により供給された原料を気化するための上記いずれかに記載の原料気化器と、前記原料気化器の前記排出口から排出された前記原料ガスを導入して成膜処理を行う成膜手段とを有することを特徴とする。上記の原料気化器を用いることにより、成膜手段においてパーティクルを原因とする成膜不良による成膜の再現性の低下や薄膜品位の低下を抑制することができるので、再現性が高く、高品質の薄膜を形成可能な成膜処理を実現することができる。
【００２３】
上記各発明は、特に、酸化タンタル、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸バリウム・ストロンチウム、タンタル酸ビスマス・ストロンチウム等の酸化物系誘電体の薄膜を形成する場合に好適である。また、原料としては、有機金属原料を用いることが好ましい。有機金属材料としては、一般的には、アルキル金属化合物、アルコキシ金属化合物、アルキルアルコキシ金属化合物、β−ジケトン化合物、シクロペンタジエニル化合物、ハロゲン化合物などが用いられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る原料気化器及び成膜処理装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
（成膜処理装置）
最初に、本実施形態に係る原料気化器を用いる成膜処理装置の全体構成について説明する。図８は本実施形態の成膜処理装置１００の全体構成を模式的に示す概略構成図である。この成膜処理装置１００は、原料供給系１１０と、原料気化器１２０と、成膜処理部１３０と、排気系１４０とを有する。
【００２６】
原料供給系１１０は、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給部１１１と、原料を供給する原料供給部１１２，１１３，１１４とを有する。原料供給部１１２，１１３，１１４から供給される原料は、原料供給ライン１１５を通して供給される。また、この原料供給ライン１１５とは別に、キャリアガス供給部１１１からキャリアガス供給ライン１１６を通してキャリアガスが供給される。ここで、上記原料供給ライン１１５においては、必要に応じて、キャリアガス供給部１１１から供給されるキャリアガスとともに原料が供給される。
【００２７】
原料供給系１１０によって供給される原料は通常、室温で固体又は液体であり、原料が室温で固体である場合には適宜の有機溶媒（たとえば酢酸ブチル）を加えることなどによって液状原料として供給される。
【００２８】
原料気化器１２０は、気化容器１２１と、噴霧ノズル１２２と、排出口１２３とを有する。気化容器１２１は後に詳述するように内面が所定温度となるように加熱される。噴霧ノズル１２２は、上記原料供給ライン１１５から原料の供給を受け、所定の圧力で原料を噴霧する。通常、原料供給ライン１１５に供給されたキャリアガスの圧力によって噴霧ノズル１２２において原料がミスト化され、気化容器１２１の内部に噴出される。気化容器１２１の内部に噴出されたミストは、その飛翔中に一部気化するとともに、気化容器１２１の内面に当たって加熱され、急速に気化し、原料ガスとなる。上記のように生成された原料ガスは、排出口１２３から排出され、成膜処理部１３０の原料ガス供給ライン１３１に導入される。
【００２９】
成膜処理部１３０は、上記の原料ガス供給ライン１３１と、この原料ガス供給ライン１３１に接続された成膜処理容器１３２と、原料ガス供給ライン１３１により送られた原料ガスを成膜処理容器１３２の内部に均一に導入するシャワーヘッド１３３と、このシャワーヘッド１３３に対向配置され、ウエハホルダ等で構成される基板支持部１３４とを有する。基板支持部１３４上には基板（ウエハ）Ｗが保持固定される。また、上記の原料ガスと反応させるべき処理ガス（例えば酸素ガス、ハロゲン系ガスなど）が必要である場合には、成膜処理容器１３２内に上記処理ガスを導入する処理ガス供給系１３５が設けられる。また、通常、成膜処理容器１３２内に供給されたガスの分解反応や合成反応を発生させたり促進させたりするために、加熱を行う加熱手段や紫外線等を照射する光照射手段などが設けられる。
【００３０】
成膜処理部１３０の成膜処理容器１３２は排気系１４０に接続されている。この排気系１４０は、排気ライン１４１と、排気ライン１４１に排出された固形分などを捕捉する排気トラップ１４２と、その先に接続された排気ポンプ（真空ポンプ）１４３とを有する。
【００３１】
上記成膜処理装置１００において、原料気化器１２０から供給された原料ガスは、成膜処理容器１３２内にて分解・合成反応等を生じ、基板１３４上に堆積し、薄膜が形成される。
【００３２】
本発明の好適な製造対象となる薄膜素材としては、上述の酸化物系誘電体が挙げられるがその代表例としてＰＺＴについて述べると、その一般式はＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３である。また、このＰＺＴにおけるＰｂの一部がＬａ、Ｎｂ、Ｃａなどで置換されたものもあり、これらも広義にはＰＺＴ系材料と呼ばれる。
【００３３】
このＰＺＴを製造する場合の原料としては、（（ＣＨ_３）_３ＣＣＯ）_２ＣＨ−を「ｔｈｄ」で表すと、Ｐｂ原料としては、Ｐｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_４、Ｐｂ（ｔｈｄ）_２、（Ｃ_２Ｈ_５）_３ＰｂＯＣＨ_２Ｃ（ＣＨ_３）_３、Ｐｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_３（ｔ−ＯＣ_４Ｈ_９）、Ｐｂ（ＣＨ_３）_４、ＰｂＣｌ_４、Ｐｂ（ｎ−Ｃ_３Ｈ_７）_４、Ｐｂ（ｉ−Ｃ_３Ｈ_７）_４、Ｐｂ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＰｂＣｌ_２などが挙げられる。また、Ｚｒ原料としては、Ｚｒ（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）_２（ｔｈｄ）_２、Ｚｒ（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）（ｔｈｄ）_３、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ_４Ｈ_９）_４、Ｚｒ（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）_４、Ｚｒ（ｔｈｄ）_４、ＺｒＣｌ_４、Ｚｒ（Ｃ_５Ｈ_５）_２Ｃｌ_２、Ｚｒ（ＯＣＨ_３）_４、Ｚｒ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、Ｚｒ（Ｃ_２Ｈ_６Ｏ_２）_４などが挙げられる。さらに、Ｔｉ原料としては、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）_４、Ｔｉ（ｔｈｄ）_２（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）_２、Ｔｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、Ｔｉ（ＯＣＨ_３）_４、Ｔｉ（ＯＣＨ_９）_４、Ｔｉ（Ｃ_５Ｈ_１１）_４などを挙げることができる。これらの原料は上記原料気化器１２０において気化されて原料ガスとなり、酸素などの処理ガスと基板Ｗ上において反応し、ＰＺＴ薄膜が生成される。
【００３４】
［第１実施形態］
次に、上記成膜処理装置１００に適用可能な本発明に係る第１実施形態の原料気化器１２０について、図１乃至図７を参照して詳細に説明する。図１は、原料気化器１２０を模式的に示す概略構成図である。この原料気化器１２０は、気化容器１２１の一部を貫通するように噴霧ノズル１２２が設けられている。気化容器１２１の外側には複数のヒータ１２４が配設され、これらのヒータ１２４は断熱材１２５に覆われている。これらのヒータ１２４は、温度制御手段１２９によって制御される。温度制御手段１２９は、温度制御回路１２９Ａと、気化容器１２１の壁面の温度を測定し、その検出温度を温度制御回路１２９Ａに出力する熱電対等の温度センサ１２９Ｂとを備えている。温度センサ１２９Ｂの測定点は、噴霧ノズル１２２によるミストの噴霧方向１２２ａ側に配置された内面（後述する正面領域）を有する壁面に配置されていることが好ましい。温度制御手段１２９による気化容器１２１の加熱温度は、一般には、噴霧ノズル１２２により噴霧されたミストの気化温度以上で、ミストを構成する原料の分解温度未満であり、原料によって異なり適宜に調節される。例えば、典型的な温度範囲としては約１８０〜２６０℃である。
【００３５】
気化容器１２１は、図示例では箱型形状を有するが、円筒形状、球形状などの種々の形状に構成できる。気化容器１２１の内面は、たとえばステンレス鋼やアルミニウムなどで構成できる。内面は電解研磨法などによって平滑（たとえば鏡面状）に構成されていることが好ましい。排出口１２３は、基本的に、気化容器１２１のうち噴霧方向１２２ａとほぼ直交する方向の側の内面部位において開口している。ただし、図１に示す容器形状は排出口１２３の配置をも含めて模式的に示しているものに過ぎず、実際の装置構造を正確に反映しているものではない。
【００３６】
噴霧ノズル１２２は、気化容器１２１に対して適宜の断熱手段により断熱されていることが好ましい。また、噴霧ノズル１２２が強制冷却手段１２６（たとえば、冷媒による冷却、熱電効果を用いた電子冷却など）により冷却されることが望ましい。これは、噴霧ノズル１２２が上記のように加熱された気化容器１２１からの熱伝導によって加熱されると、ノズル内部を通過する原料ガスの一部が分解してしまったり、多量体が形成されてしまったりする恐れがあるからである。このような原料の熱分解や多量体の生成もパーティクルの発生原因になる。
【００３７】
この原料気化器１２０には、上記噴霧ノズル１２２の傍らに、キャリアガス吹き付け手段である吹き付けノズル１２７が設けられている。この吹き付けノズル１２７は、噴霧ノズル１２２の周囲において複数分散した位置に設けられていることが好ましい。吹き付けノズル１２７は、キャリアガスを図示の吹き付け方向１２７ａに向けて吹き付けるように構成されている。この吹き付け方向１２７ａは、基本的には、上記の噴霧方向１２２ａと交差する方向であればよいが、特に、図示のように、噴霧方向１２２ａに対して斜め前方に向いた方向であることが好ましい。より具体的には、吹き付け方向１２７ａは、噴霧方向１２２ａに対して約１０〜３０度の範囲内の交差角を有する方向であることが望ましい。この範囲を下回るとキャリアガスの吹き付け効果が小さくなるとともに、逆に上記範囲を上回ると、噴霧されたミストが攪乱され過ぎ、ミストが直接排出口１２３から排出される可能性が増大する。
【００３８】
図９は、上記噴霧ノズル１２２及び吹き付けノズル１２７を噴霧方向１２２ａの先にある気化器内面側から見た様子を示す説明図である。この実施形態では、一対の吹き付けノズル１２７は噴霧ノズル１２２の左右両側にあり、それらの吹き付け方向１２７ａは、共に噴霧ノズル１２２及びその噴霧方向１２２ａ並びに吹き付けノズル１２７が含まれる平面上の方向であって噴霧ノズル１２２側に斜めに向かう方向となっている。この場合、噴霧ノズル１２２から噴霧される原料ミストは主として図示左右両側に広がるので、噴霧ノズル１２２及びその噴霧方向１２２ａ並びに吹き付けノズル１２７を含む平面上から離れた位置（図示例では上記平面と直交する方向にある内面部位）に排出口１２３を形成することが好ましい。
【００３９】
なお、上記実施形態の構成とは異なり、３以上の吹き付けノズル１２７を図示噴霧ノズル１２２の周囲に分散配置し、いずれの吹き付けノズルも、その吹き付け方向が全て噴霧ノズル１２２側に斜めに向かう方向となるように構成することができる。
【００４０】
図１０は、上記実施形態とは異なる構成態様を、図９と同じ視線方向から見た状態を示す説明図である。この場合、吹き付けノズル１２７′の吹き付け方向１２７ａ′は、噴霧ノズル１２２に向かう方向を基準とし、当該方向から共に、噴霧方向１２２ａ（図１参照）に平行な軸周りの同じ回転方向に（図示例は反時計周り）にずれた方位に向かうように設定されている。これによって、噴霧ノズル１２２から噴霧されたミストは、吹き付けノズル１２７′から吹き付けられるキャリアガスによって渦巻くように攪拌され、その結果、噴霧方向１２２ａを軸線とする旋回流（渦巻流）が発生する。図示例では、図示時計回りの気流及びミストの流れが形成される。これによって、気化器内部における原料ガスの滞留時間を長くすることが可能になるため、結果としてミストの気化率を高めることができる。また、上記実施形態では図９に示すように主として図示左右方向にミストが広がるが、この場合には、吹き付けノズルの数を増やさなくても、ミストを噴霧ノズル周りの全方位に亘り広げることができるという利点もある。ただし、この例では、吹き付けノズル１２７′が噴霧ノズル１２２の図示左右両側にしか配置されていないため、原料ミストは図示上下方向よりも図示左右方向へより大きく広がる傾向にあるから、排出口１２３を、噴霧ノズル１２２及びその噴霧方向１２２ａ並びに吹き付けノズル１２７′を含む平面から離れた位置に配置することが好ましい点は、上記実施形態と同じである。
【００４１】
また、この場合においても、噴霧ノズル１２２の周囲に３以上の吹き付けノズル１２７′を分散配置し、いずれの吹き付けノズルも、その吹き付け方向が全て噴霧ノズル１２２側に向かう方向を基準として当該方向から噴霧方向と平行な軸周りに同じ回転方向（時計周り若しくは反時計周り）にずれた方位へ斜めに向かう方向となるように構成することができる。
【００４２】
上記の吹き付けノズル１２７には、上記の原料供給系１１０から供給されるキャリアガスを加熱する加熱器１２８を通過したキャリアガスが供給される。加熱器１２８によるキャリアガスの加熱温度は、気化容器１２１内に吹き付けられるキャリアガスの流量にも依存するが、一般的には気化容器の加熱温度と同じ程度か、それ以下の温度である。キャリアガスの加熱温度は、上記気化容器の場合と同様に原料によって異なるが、典型的には８０〜２６０℃である。
【００４３】
本実施形態の原料気化器１２０では、吹き付けノズル１２７から吹き付けられるキャリアガスの流量は、噴霧ノズル１２２から噴霧される原料（原料とキャリアガスの総量）の約０．２〜２倍の範囲内であることが好ましい。この範囲を下回ると後述する吹き付け効果が得られにくくなり、逆に範囲を上回ると噴霧ノズル１２２から噴霧されたミストの擾乱度合が過大となり、ミストが気化されずにそのまま排出口１２３から排出されてしまう可能性が増大する。ここで、噴霧ノズル１２２の一般的な流量は２００〜４００ＳＣＣＭ（標準ｃｃ／ｍｉｎ、標準状態は１　ａｔｍ（１，０１３ｈＰａ）、０　℃）、２重管構造の場合には、内管が１７０〜３００ＳＣＣＭ程度、外管が３０〜１００ＳＣＣＭ程度である。なお、本実施形態においては、吹き付けノズル１２７からのキャリアガスによりミストは十分攪乱されるので、噴霧ノズルは単管構造であってもよい。
【００４４】
吹き付けノズル１２７から吹き付けられたキャリアガスは噴霧ノズル１２２から噴霧されたミストに当たり、ミストを撹乱し、分散させるので、ミストの飛翔中における気化を促進する効果を有する。また、吹き付けられたキャリアガスは、ミストの飛翔方向をも分散させる。したがって、ミストは気化容器１２１の内面上のより広範囲の領域に分散して当たるので、気化容器１２１の内面上における気化も促進される。
【００４５】
また、吹き付けノズル１２７により吹き付けられるキャリアガスが上述のように加熱されていることにより、キャリアガスの吹き付けによる気化容器１２１の内部温度の低下が発生しにくくなるとともに、キャリアガスとの接触により、ミストに熱を与えることができるので、ミストの気化を促進させる効果も得られ、噴霧ノズル１２２から噴霧されたミストの気化率をさらに向上させることができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、ミストの気化率を高めることができるので、パーティクルの発生を抑制することができ、成膜不良を低減できる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、図２を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。この第２実施形態の原料気化器２２０においては、上記第１実施形態と同様の、噴霧ノズル２２２、排出口２２３、ヒータ２２４、断熱材２２５、強制冷却手段２２６、吹き付けノズル２２７及び加熱器２２８を備えているので、これらの説明は省略する。
【００４８】
上記第１実施形態の温度制御手段１２９が気化容器１２１の全体を一体に温度制御していたのに対して、この第２実施形態では、気化容器２２１の壁の内面のうち、噴霧ノズル２２２の噴霧方向２２２ａに配置された正面領域２２１ｓを独立した温度制御手段２２９ｓによって制御し、その他の内面を温度制御手段２２９によって温度制御している。
【００４９】
温度制御手段２２９ｓは、温度制御回路２２９Ａｓと、温度センサ２２９Ｂｓ−１，２２９Ｂｓ−２とを有する。温度センサ２２９Ｂｓ−１は正面領域２２１ｓの中央部（すなわち、噴霧方向２２２ａの近傍）に配置され、他の温度センサ２２９Ｂｓ−２は、上記中央部の周囲（周縁部）に配置されている。温度センサ２２９Ｂｓ−２は複数設置されていてもよい。温度制御回路２２９Ａｓは、温度センサ２２９Ｂｓ−１の検出温度に基づいて正面領域２２１ｓの中央部にあるヒータ２２４Ａを制御し、温度センサ２２９Ｂｓ−２の検出温度に基づいて正面領域２２１ｓの周縁部にあるヒータ２２４Ｂを制御する。
【００５０】
一方、他の壁面の温度制御を行う温度制御手段２２９については、第１実施形態と同様に、温度制御回路２２９Ａと温度センサ２２９Ｂを備えている。温度制御回路２２９Ａは、温度センサ２２９Ｂの検出温度に基づいて、上記正面領域２２１ｓ以外の内面領域を加熱するヒータ２２４Ｃを制御する。
【００５１】
上記の正面領域２２１ｓを構成する壁部は、気化容器２２１の他の壁部に対して断熱部２２１ｔを介して接続され、断熱されている。断熱部２２１ｔは、図示例では、部分的に壁厚を薄く形成した構造を有する。ここで、この壁厚を薄く形成した断熱部２２１ｔの内部に断熱材２２５が入り込んでいてもよい。この断熱部２２１ｔとしては、気化容器２２１の壁よりも熱伝導性の低い素材を正面領域２２１ｓと他の壁面との間に介挿したり、真空断熱構造を設けたりしてもよい。
【００５２】
この実施形態では、噴霧ノズル２２２の噴霧方向２２２ａに配置された正面領域２２１ｓが気化容器２２１の他の壁面とは独立した温度制御手段２２９ｓによって制御されることから、ミストが正面領域２２１ｓに集中的に当たっても、内面温度をより正確に制御することができる。すなわち、正面領域の加熱面は、ミストにより、より多くの気化熱を奪われるが、本実施形態においては、より設定温度に近い温度に制御することができ、しかも、より早い応答速度で制御することができる。その結果、ミストの気化率を高めることができ、パーティクルの発生を抑制して成膜不良を低減できる。ここで、正面領域２２１ｓの温度を他の内面部分とは異なる設定温度で制御してもよい。
【００５３】
また、気化容器２２１の内面のうち、正面領域２２１ｓと、その他の壁面との間が断熱部２２１ｔにより断熱されていることにより、正面領域２２１ｓの温度制御性をさらに向上させることができる。
【００５４】
さらに、正面領域２２１ｓの温度制御手段２２９ｓによる温度制御は、噴霧方向２２２ａの近傍である中心部と、その周囲の周縁部とに分けて行われるため、噴霧方向２２２ａと、その周囲方向とでミストの噴出密度に相違がある場合でも、正面領域全体に亘って均一な温度分布を維持したり、あるいは、所望する温度勾配をもたせたりすることができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、図３乃至図５を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。この第３実施形態の原料気化器３２０においては、上記第２実施形態と同様の、気化容器３２１（正面領域３２１ｓ及び断熱部３２１ｔを含む。）、排出口３２３、ヒータ３２４Ａ，３２４Ｂ，３２４Ｃ、断熱材３２５、強制冷却手段３２６、温度制御手段３２９及び３２９ｓを備えているので、これらの説明は省略する。
【００５６】
図３に示すように、この実施形態における原料気化器３２０の噴霧ノズル３２２は、ノズル本体３２２Ａと、このノズル本体３２２Ａの先端に装着された噴霧キャップ３２２Ｂとを有する。噴霧キャップ３２２Ｂは、螺合、圧入、接着、係合などの種々の公知の取り付け手段によってノズル本体３２２Ａに保持固定される。ノズル本体３２２Ａの内部には、図４に示すように、原料供給ライン１１５に接続された内管３２２ａと、キャリアガス供給ライン１１６に接続された外管３２２ｂとが配置されている。ここで、内管３２２ａをキャリアガス供給ライン１１６に接続し、外管３２２ｂを原料供給ライン１１５に接続してもよい。ノズル本体３２２Ａの先端には、内管３２２ａと外管３２２ｂとが互いに連通した空間が設けられている。
【００５７】
また、図５に示すように、噴霧キャップ３２２Ｂには、上記空間に連通する小さ目のノズル口３２２ｃと、大き目の３２２ｄが設けられている。すなわち、中央のノズル口３２２ｃよりも周囲のノズル口３２２ｄの方が大きな開口面積を有する。ノズル口３２２ｃは、噴霧ノズル３２２の先端中央において噴霧ノズル３２２の軸線方向に向けて開口し、ノズル口３２２ｄは、ノズル口３２２ｃの周囲を取り囲むように複数設けられ、上記軸線方向に対して斜め前方に傾斜する方向に向けて、全体として放射状に開口している。あるいは、上記の噴霧キャップにおいて、軸線方向に向けたノズル口３２２ｃを省略し、ノズル口３２２ｄだけを形成してもよい。また、ノズル口３２２ｃと３２２ｄの孔径はミストが広角かつ均等に分散するよう適宜定められる。
【００５８】
以上のように、本実施形態の噴霧ノズル３２２は、その先端に所定の立体角範囲内において分散した方向を指向する複数のノズル口が設けられているので、図３に示すように、噴霧ノズル３２２から噴出したミストは広角に噴出し、気化容器３２１の内面上の広い領域に分散して当たる。図示例では、噴霧ノズル３２２から噴出するミストは、正面領域３２１ｓのほぼ全体に亘って当たるように構成される。したがって、ミストの飛翔中の気化を促進させることができるとともに、気化容器３２１の内面上における気化をも促進させることができ、全体として気化率を高めることができる。
【００５９】
［第４実施形態］
次に、図６を参照して、本発明に係る第４実施形態の原料気化器４２０について説明する。この原料気化器４２０は、第３実施形態と同様の、噴霧ノズル４２２、ヒータ４２４Ａ，４２４Ｂ，４２４Ｃ、断熱材４２５、強制冷却手段４２６、温度制御手段４２９及び４２９ｓを備えているので、これらの説明は省略する。
【００６０】
気化容器４２１は、第３実施形態と同様に正面領域４２１ｓ及び断熱部４２１ｔを有するが、排出口４２３の形成位置が先に説明した各実施形態とは異なる。上記第１乃至第３実施形態では、排出口は、噴霧ノズルと、その噴霧方向の内面（正面領域）との間の中間位置に配置され、噴霧方向とほぼ直交する方向に開口しているが、この実施形態では、排出口４２３が噴霧ノズル４２２の噴霧方向４２２ａとは反対寄り（すなわち図示上方寄り）に配置されている。また、先に説明した各実施形態では、排出口の排出方向が噴霧方向とほぼ直交する方向に設定されているが、この実施形態では、排出口４２３の排出方向（原料ガスが気化容器４２１の内部から排出される方向）４２３ａが噴霧方向に対してほぼ反対になるように構成されている。
【００６１】
この実施形態では、排出口４２３が噴霧方向４２３の反対寄りに配置（開口）されていることにより、排出口の開口位置が噴霧方向４２３にある内面部分（すなわち正面領域４２１ｓ）から離れていることとなるため、噴霧ノズル４２２から噴霧されたミストが直接排出口４２３から排出される可能性、及び、正面領域４２１ｓに当たって飛散したミスト飛沫が直接排出口４２３から排出される可能性を共に低減することができる。
【００６２】
また、排出口４２３の排出方向４２３ａが噴霧方向４２２ａの反対方向となっているため、噴霧ノズル４２２から噴霧されたミストが直接排出口４２３から排出されることをさらに低減できる。
【００６３】
［第５実施形態］
最後に、図７を参照して、本発明に係る第５実施形態の原料気化器５２０について説明する。この原料気化器５２０は、第３実施形態と同様の、噴霧ノズル５２２、排出口５２３、ヒータ５２４Ａ，５２４Ｂ，５２４Ｃ、断熱材５２５、強制冷却手段５２６、温度制御手段５２９及び５２９ｓを備えているので、これらの説明は省略する。
【００６４】
この実施形態では、正面領域５２１ｓの内面上に傾斜面５２１ｔａ，５２１ｔｂを備えた表面凹凸構造５２１ｔが形成されている。この表面凹凸構造５２１ｔは、例えば、円錐状若しくは角錐状の突起又は凹穴、あるいは、背中合わせに設けられた一対の傾斜面で構成された断面山形の環状リブなどで構成できる。この表面凹凸構造５２１ｔは、その少なくとも一部にのみ傾斜面を有する構造であってもよいが、図示例のように、表面凹凸構造が全て傾斜面で形成されていることがより望ましい。表面凹凸構造５２１ｔは、例えば、図示中央の傾斜面５２１ｔａを備えたもののような単一の突起又は凹穴のみで構成されていてもよいが、図示例のように複数の突起又は凹穴によって構成されることが好ましい。また、表面凹凸構造５２１ｔは、正面領域５２１ｓの中央部に限定されて設けられていてもよいが、好ましくはミストが主として当たる領域全体に形成されていることが好ましい。たとえば、図示例では正面領域５２１ｓの中央部のみに表面凹凸構造５２１ｔが形成されているが、正面領域５２１ｓ全体に形成されていることが好ましい。なお、上記の傾斜面５２１ｔａ，５２１ｔｂは、正面領域５２１ｓが或る仮想面にほぼ沿って形成されている場合には、その仮想面（図示例では水平面）に対して傾斜していればよい。また、上記仮想面が曲面である場合には、傾斜面は、その接平面に対して傾斜して設けられていればよい。
【００６５】
本実施形態では、噴霧ノズル５２２から噴霧されたミストが表面凹凸構造５２１ｔの傾斜面５２１ｔａ，５２１ｔｂに当たったとき、ミストの飛沫の飛散方向が横方向に逸れるため、正面領域５２１ｓの表面からの飛沫の高さが低減され、これによって排出口５２３から直接ミストが排出される可能性を低減できる。したがって、パーティクルの発生を抑制し、成膜不良を低減することができる。また、表面凹凸構造５２１ｔによって正面領域５２１ｓの表面積が増大するため、噴霧ノズル５２２により噴霧されるミストの噴霧方向を広げる場合と同様の効果が得られ、気化率を向上させることができる。
【００６６】
なお、上記の表面凹凸構造５２１ｔは傾斜面５２１ｔａ，５２１ｔｂを備えているが、傾斜面を有しない段差状の表面凹凸構造であっても、噴霧ノズルから噴霧されたミストの跳ね上がりを低減する効果は得られるとともに、表面凹凸構造を設けることによって表面積も増大するため、程度の差こそあれ、上記と同質の効果が得られる。
【００６７】
尚、本発明の原料気化器及び成膜処理装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、第１実施形態の吹き付けノズル１２７を、第３実施形態乃至第５実施形態に設けてもよい。また、第４実施形態の排出口４２３を、第１実施形態乃至第３実施形態及び第５実施形態において既存の排出口の代わりに設けてもよい。さらに、第５実施形態の表面凹凸構造５２１ｔを、第１実施形態乃至第４実施形態に設けてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、気化容器内に噴霧されたミストの気化率を高めることができるため、パーティクルの発生を抑制し、成膜不良を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原料気化器の第１実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る原料気化器の第２実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る原料気化器の第３実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図４】第３実施形態の噴霧ノズルを噴霧方向に切断した状態を模式的に示す概略断面図である。
【図５】第３実施形態の噴霧ノズルを先端側から見た様子を示す概略正面図である。
【図６】本発明に係る原料気化器の第４実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る原料気化器の第５実施形態の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る原料気化器を有する成膜処理装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図９】第１実施形態の原料気化器において、噴霧ノズル及び吹き付けノズルを噴霧方向の先の気化器内面側から見た様子を示す説明図である。
【図１０】第１実施形態の原料気化器に適用可能な、吹き付けノズルの吹き付け方向の異なる構成例において、噴霧ノズル及び吹き付けノズルを噴霧方向の先の気化器内面側から見た様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１００…成膜処理装置、１１０…原料供給系、１１５…原料供給ライン、１１６…キャリアガス供給ライン、１２０…原料気化器、１２１…気化容器、１２２…噴霧ノズル、１２３…排出口、１２４，２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃ…ヒータ、１２５…断熱材、１２６…強制冷却手段、１２７…吹き付けノズル、１２８…加熱手段、１２９…温度制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a raw material vaporizer and a film forming apparatus, and more particularly, to a structure of a raw material vaporizer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to increase the capacity of a capacitor used for a memory or the like in accordance with high integration of a semiconductor device, a technique of forming a high dielectric constant material having a high dielectric constant as a thin film has been studied. On the other hand, ferroelectric memories have attracted attention as one type of nonvolatile memories. In order to form this ferroelectric memory, a technique for forming a ferroelectric thin film is required.
[0003]
Usually, as a method of forming a thin film, a CVD (chemical vapor deposition) method having mass productivity is considered to be most advantageous. Tantalum oxide, lead zirconate titanate (PZT), zirconate titanate, etc. are used as a high dielectric constant material or a ferroelectric material when a thin film necessary for the above-mentioned capacitor or ferroelectric memory is formed by the CVD method. Oxide-based dielectrics such as lanthanum lead lanthanum (PLZT), strontium titanate (STO), barium titanate (BTO), strontium barium titanate (BST), bismuth tantalate (SBT) and strontium have been studied. .
[0004]
In order to form a thin film of a high dielectric constant material or a ferroelectric material as described above by a CVD method, a solid or liquid raw material is vaporized to prepare a raw material gas, and this raw material gas is placed in a chamber of a CVD apparatus. It is introduced together with another reactive gas, and is deposited on the substrate by a decomposition reaction or the like under an environment of a predetermined temperature and pressure. A film forming apparatus for forming a thin film of a high dielectric constant material or a ferroelectric material as described above is described in, for example, Patent Document 1 below.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-284335 A
[0006]
The raw material gas may be generated by vaporizing a liquid material by a raw material vaporizer. The raw material vaporizer has a vaporizing container, a spray nozzle for spraying the raw material, and an outlet for discharging the raw material gas vaporized in the vaporizing container, and the vaporizing container is heated to a predetermined temperature by a heater or the like. You. The raw material is sprayed together with the carrier gas from the spray nozzle, and is discharged as a mist into the vaporization container. This mist is partially vaporized while flying in the vaporization container, and is heated by hitting the inner surface of the vaporization container and is rapidly vaporized. The structure of such a raw material vaporizer is disclosed, for example, in Patent Document 2 below.
[0007]
[Patent Document 2]
JP 2000-273639 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional film forming apparatus, particles (unvaporized residue) are mixed into the raw material gas, thereby causing a film forming defect, deteriorating the reproducibility of the film forming, and deteriorating the quality of the thin film. There is a problem of making it. This is because, in the raw material vaporizer, the vaporization rate of the raw material mist sprayed from the spray nozzle is not always sufficiently high, and the raw material mist that has not been vaporized is discharged from the raw material vaporizer as it is and reaches the substrate in the chamber, It is considered that the cause is that mist that is not partially vaporized once adheres to the inside of the vaporization container or the pipe downstream of the discharge port, and the particles form particles and reach the inside of the chamber of the film forming apparatus. The reproducibility of film formation and the quality of thin films greatly affect the performance and yield of capacitors and nonvolatile memories.
[0009]
In addition, the mist of the raw material sprayed from the spray nozzle may hit the inner surface of the vaporization container and be scattered as droplets, and the droplets may reach the outlet directly and be discharged. And may cause particles.
[0010]
Therefore, the present invention is to solve the above problems, and the problem is to increase the vaporization rate of the mist sprayed from the spray nozzle, thereby reducing the generation of particles and performing high-quality film formation. It is to provide a raw material vaporizer and a film forming apparatus using the same. Another object of the present invention is to provide a raw material vaporizer and a film forming apparatus capable of performing a high-quality film formation by reducing generation of particles by reducing splashes and the like of mist directly discharged to an outlet. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a raw material vaporizer of the present invention includes a vaporizing container for vaporizing a raw material used for a film forming process, a spray nozzle for spraying a mist of the raw material into the vaporizing container, And a discharge port from which the vaporized raw material gas is discharged. Here, the present invention is particularly characterized in that there is provided a gas spraying means for spraying a carrier gas to the mist ejected from the spray nozzle in a spray direction intersecting with the spray direction of the spray nozzle.
[0012]
According to the present invention, since the carrier gas is sprayed in the spraying direction intersecting with the spraying direction by the gas spraying means with respect to the mist ejected from the spraying nozzle, the mist is diffused and the flying direction of the mist is widened. The mist vaporization rate can be improved. In addition, by heating and blowing the carrier gas to a predetermined temperature, the mist sprayed with the carrier gas is given heat, and as a result, the mist vaporization rate can be further improved. Therefore, it is possible to reduce the adhesion of the mist that does not vaporize to the inside of the raw material vaporizer or the pipe on the downstream side, and it is possible to suppress the generation of particles.
[0013]
In the present invention, it is preferable that the spraying direction is a direction obliquely forward of the spraying direction. By spraying the carrier gas in a direction obliquely forward in the spray direction, the spray direction of the mist can be expanded without unnecessarily disturbing the mist, and the vaporization rate can be improved. In particular, if the mist is disturbed too much, the mist may be discharged directly from the discharge port and the amount of adhesion in the downstream pipe may increase.However, the carrier gas should be blown diagonally forward in the spray direction. As a result, the mist can be diffused gently, so that the generation of the mist directly toward the discharge port can be suppressed, which is extremely effective.
[0014]
In the present invention, it is preferable that a front area in the spray direction of the spray nozzle on the inner surface of the vaporization container is independently temperature-controlled with respect to an area other than the front area. In this case, it is preferable that the front area is configured to correspond to an area where the mist of the raw material is hit by the spray nozzle and the spraying unit.
[0015]
Next, another raw material vaporizer of the present invention includes a vaporizing container for vaporizing the raw material used for the film forming process, a spray nozzle for spraying the mist of the raw material into the vaporizing container, In the raw material vaporizer having a discharge port from which the raw material gas is discharged and a temperature control system for controlling the temperature of the inner surface of the vaporization container, a front area in the spray direction of the spray nozzle on the inner surface of the vaporization container is The temperature is controlled independently for an area other than the front area.
[0016]
According to the present invention, the temperature of the front region of the inner surface of the vaporization container is independently controlled with respect to the other regions, thereby suppressing a decrease in the temperature of the front region where the mist sprayed from the spray nozzle mainly hits. Since it is easy to maintain the front area at a temperature suitable for vaporizing the mist, the vaporization rate of the mist can be improved. Therefore, it is possible to reduce the adhesion of the mist that does not vaporize to the inside of the raw material vaporizer or the pipe on the downstream side, and it is possible to suppress the generation of particles.
[0017]
In the present invention, it is preferable that a surface uneven structure is provided in a front region in a spray direction of the spray nozzle on an inner surface of the vaporization container. By providing a surface irregularity structure in the front area in the spray direction, when the mist ejected from the spray nozzle reaches the front area, the height of the mist scattering due to the surface irregularity structure (the height at which the mist splashes from the surface of the front area) ) Can be reduced. That is, in the case of the vaporization container having the conventional structure, when the mist scatters on the inner surface of the vaporization container, the droplets are scattered high, so that there is a possibility that a part of the mist droplets are directly discharged from the discharge port. However, in the present invention, the mist hits the surface uneven structure, so that the scattered height is reduced. Therefore, it is possible to reduce the possibility that a part of the scattered mist is directly discharged from the discharge port. In addition, since the surface area of the front region can be increased by providing the above-mentioned surface unevenness structure, the heat exchange efficiency with respect to the mist can be increased, and the same effect as when the spray range of the spray nozzle is expanded, that is, the mist Can be improved.
[0018]
In this case, it is preferable that the above-mentioned surface uneven structure is constituted by an inclined surface. By making the surface uneven structure constituted by the inclined surface, the jump angle can be reduced, so that the height of the splash can be further reduced.
[0019]
In the present invention, it is preferable that the spray nozzle has a plurality of nozzle ports pointing in directions dispersed in a predetermined solid angle range. Thereby, since the mist can be ejected from the spray nozzle in a wide range within a predetermined solid angle range, the mist can be dispersed and sprayed, so that the vaporization rate can be further improved.
[0020]
In the present invention, it is preferable that the discharge port is opened at an inner surface portion of the inner surface of the vaporization container opposite to the spray direction. As a result, the discharge port is opened at a position distant from the inner surface portion (front region) in the spray direction, so that the mist ejected from the spray nozzle or the mist hitting the inner surface of the vaporization container directly from the mist Discharge from the discharge port can be further reduced.
[0021]
In the present invention, the direction in which the source gas is discharged from the discharge port is preferably substantially opposite to the spray direction. By discharging the raw material gas from the discharge port in a direction substantially opposite to the spray direction, it is possible to reduce the possibility that the mist ejected from the spray nozzle is directly discharged from the discharge port.
[0022]
Next, the film forming apparatus of the present invention is a raw material supply system for supplying a raw material used for the film forming process, and the raw material vaporizer according to any one of the above for vaporizing the raw material supplied by the raw material supply system. A film forming means for introducing the raw material gas discharged from the discharge port of the raw material vaporizer and performing a film forming process. By using the above-mentioned raw material vaporizer, it is possible to suppress a decrease in the reproducibility of the film formation and a decrease in the quality of the thin film due to a film formation defect caused by particles in the film forming means, so that the reproducibility is high and the quality is high. Can be realized.
[0023]
Each of the above-mentioned inventions is particularly applicable to oxide-based materials such as tantalum oxide, lead zirconate titanate (PZT), lanthanum lead zirconate titanate, strontium titanate, barium titanate, barium strontium titanate, and bismuth strontium tantalate. It is suitable for forming a dielectric thin film. It is preferable to use an organic metal material as the material. As the organic metal material, generally, an alkyl metal compound, an alkoxy metal compound, an alkyl alkoxy metal compound, a β-diketone compound, a cyclopentadienyl compound, a halogen compound, and the like are used.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a raw material vaporizer and a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
(Film formation processing equipment)
First, an overall configuration of a film forming apparatus using a raw material vaporizer according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram schematically showing the entire configuration of the film forming apparatus 100 of the present embodiment. The film forming apparatus 100 includes a material supply system 110, a material vaporizer 120, a film forming unit 130, and an exhaust system 140.
[0026]
The raw material supply system 110 includes N ₂ A carrier gas supply unit 111 for supplying a carrier gas such as an inert gas such as He, Ar, or the like, and raw material supply units 112, 113, and 114 for supplying a raw material. The raw materials supplied from the raw material supply units 112, 113, 114 are supplied through a raw material supply line 115. Further, a carrier gas is supplied from the carrier gas supply unit 111 through a carrier gas supply line 116 separately from the raw material supply line 115. Here, in the raw material supply line 115, a raw material is supplied together with the carrier gas supplied from the carrier gas supply unit 111 as necessary.
[0027]
The raw material supplied by the raw material supply system 110 is usually solid or liquid at room temperature, and when the raw material is solid at room temperature, it is supplied as a liquid raw material by adding an appropriate organic solvent (for example, butyl acetate). .
[0028]
The raw material vaporizer 120 has a vaporization container 121, a spray nozzle 122, and an outlet 123. The vaporization container 121 is heated so that the inner surface thereof has a predetermined temperature, as described later in detail. The spray nozzle 122 receives the supply of the raw material from the raw material supply line 115 and sprays the raw material at a predetermined pressure. Usually, the raw material is mist-formed at the spray nozzle 122 by the pressure of the carrier gas supplied to the raw material supply line 115, and is jetted into the vaporization container 121. The mist ejected into the vaporization container 121 is partially vaporized during its flight, and is heated while hitting the inner surface of the vaporization container 121, rapidly vaporizing and becoming a raw material gas. The source gas generated as described above is exhausted from the outlet 123 and introduced into the source gas supply line 131 of the film forming unit 130.
[0029]
The film formation processing unit 130 includes the above-described source gas supply line 131, a film formation processing container 132 connected to the source gas supply line 131, and a source gas sent through the source gas supply line 131. And a substrate support portion 134 that is disposed opposite to the shower head 133 and that includes a wafer holder or the like. A substrate (wafer) W is held and fixed on the substrate support 134. When a processing gas (for example, an oxygen gas, a halogen-based gas, or the like) to be reacted with the source gas is required, a processing gas supply system 135 for introducing the processing gas is provided in the film formation processing container 132. Can be In addition, in order to generate or promote a decomposition reaction or a synthesis reaction of the gas supplied into the film formation processing container 132, a heating unit for performing heating, a light irradiation unit for irradiating ultraviolet rays, and the like are provided. .
[0030]
The film formation processing container 132 of the film formation processing unit 130 is connected to the exhaust system 140. The exhaust system 140 has an exhaust line 141, an exhaust trap 142 for capturing solids discharged into the exhaust line 141, and an exhaust pump (vacuum pump) 143 connected to the exhaust trap 142.
[0031]
In the film formation processing apparatus 100, the raw material gas supplied from the raw material vaporizer 120 causes a decomposition / synthesis reaction or the like in the film formation processing vessel 132 and deposits on the substrate 134 to form a thin film.
[0032]
Preferable examples of the thin film material to be manufactured according to the present invention include the above-mentioned oxide-based dielectrics. PZT will be described as a representative example. The general formula is Pb (Zr, Ti) O ₃ It is. In addition, there are PZTs in which a part of Pb is replaced by La, Nb, Ca, or the like, and these are also called PZT-based materials in a broad sense.
[0033]
As a raw material for producing this PZT, ((CH ₃ ) ₃ CCO) ₂ When CH- is represented by “thd”, the Pb raw material is Pb (C ₂ H ₅ ) ₄ , Pb (thd) ₂ , (C ₂ H ₅ ) ₃ PbOCH ₂ C (CH ₃ ) ₃ , Pb (C ₂ H ₅ ) ₃ (T-OC ₄ H ₉ ), Pb (CH ₃ ) ₄ , PbCl ₄ , Pb (n-C ₃ H ₇ ) ₄ , Pb (i-C ₃ H ₇ ) ₄ , Pb (C ₆ H ₅ ) ₄ , PbCl ₂ And the like. As the Zr raw material, Zr (i-OC ₃ H ₇ ) ₂ (Thd) ₂ , Zr (i-OC ₃ H ₇ ) (Thd) ₃ , Zr (t-OC ₄ H ₉ ) ₄ , Zr (i-OC ₃ H ₇ ) ₄ , Zr (thd) ₄ , ZrCl ₄ , Zr (C ₅ H ₅ ) ₂ Cl ₂ , Zr (OCH ₃ ) ₄ , Zr (OC ₂ H ₅ ) ₄ , Zr (C ₂ H ₆ O ₂ ) ₄ And the like. Further, as a Ti raw material, Ti (i-OC ₃ H ₇ ) ₄ , Ti (thd) ₂ (I-OC ₃ H ₇ ) ₂ , Ti (OC ₂ H ₅ ) ₄ , Ti (OCH ₃ ) ₄ , Ti (OCH ₉ ) ₄ , Ti (C ₅ H ₁₁ ) ₄ And the like. These raw materials are vaporized in the raw material vaporizer 120 to become raw gas, and react with a processing gas such as oxygen on the substrate W to generate a PZT thin film.
[0034]
[First Embodiment]
Next, a raw material vaporizer 120 according to a first embodiment of the present invention applicable to the film forming apparatus 100 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing the raw material vaporizer 120. The raw material vaporizer 120 is provided with a spray nozzle 122 so as to penetrate a part of the vaporization container 121. A plurality of heaters 124 are provided outside the vaporization container 121, and these heaters 124 are covered with a heat insulating material 125. These heaters 124 are controlled by a temperature control unit 129. The temperature control unit 129 includes a temperature control circuit 129A and a temperature sensor 129B such as a thermocouple that measures the temperature of the wall surface of the vaporization container 121 and outputs the detected temperature to the temperature control circuit 129A. The measurement point of the temperature sensor 129B is preferably arranged on a wall surface having an inner surface (a front region described later) arranged on the side of the spray direction 122a of the mist by the spray nozzle 122. The heating temperature of the vaporization container 121 by the temperature control means 129 is generally equal to or higher than the vaporization temperature of the mist sprayed by the spray nozzle 122 and lower than the decomposition temperature of the raw material constituting the mist, and is appropriately adjusted depending on the raw material. . For example, a typical temperature range is about 180-260 ° C.
[0035]
The vaporization container 121 has a box shape in the illustrated example, but can be configured in various shapes such as a cylindrical shape and a spherical shape. The inner surface of the vaporization vessel 121 can be made of, for example, stainless steel or aluminum. The inner surface is preferably formed to be smooth (for example, a mirror surface) by an electrolytic polishing method or the like. The discharge port 123 is basically open at an inner surface portion of the vaporization container 121 in a direction substantially orthogonal to the spray direction 122a. However, the shape of the container shown in FIG. 1 is only a schematic view including the arrangement of the outlet 123, and does not accurately reflect the actual device structure.
[0036]
The spray nozzle 122 is preferably insulated from the vaporization container 121 by a suitable heat insulating means. Further, it is desirable that the spray nozzle 122 be cooled by forced cooling means 126 (for example, cooling by a refrigerant, electronic cooling using a thermoelectric effect, or the like). This is because when the spray nozzle 122 is heated by the heat conduction from the vaporization container 121 heated as described above, a part of the raw material gas passing through the inside of the nozzle is decomposed or a multimer is formed. This is because there is a risk of being lost. Such thermal decomposition of the raw materials and generation of multimers also cause the generation of particles.
[0037]
The raw material vaporizer 120 is provided with a spray nozzle 127 which is a carrier gas blowing means beside the spray nozzle 122. The spray nozzles 127 are preferably provided at a plurality of dispersed positions around the spray nozzle 122. The spray nozzle 127 is configured to spray the carrier gas in the illustrated spray direction 127a. The spraying direction 127a may basically be a direction crossing the spraying direction 122a, but is particularly preferably a direction obliquely forward with respect to the spraying direction 122a as illustrated. . More specifically, the spraying direction 127a is preferably a direction having an intersection angle within a range of about 10 to 30 degrees with respect to the spraying direction 122a. Below this range, the effect of spraying the carrier gas is reduced. Conversely, above the above range, the sprayed mist is excessively disturbed and the possibility that the mist is directly discharged from the outlet 123 increases.
[0038]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the spray nozzle 122 and the spray nozzle 127 are viewed from the inner side of the vaporizer at the tip of the spray direction 122a. In this embodiment, a pair of spray nozzles 127 are on the left and right sides of the spray nozzle 122, and their spray directions 127a are both directions on a plane including the spray nozzle 122, the spray direction 122a, and the spray nozzle 127. The direction is obliquely directed toward the spray nozzle 122. In this case, since the raw material mist sprayed from the spray nozzle 122 mainly spreads to the left and right sides in the drawing, a position separated from a plane including the spray nozzle 122, its spray direction 122a, and the spray nozzle 127 (in the illustrated example, orthogonal to the plane described above). It is preferable to form the discharge port 123 at the inner surface portion in the direction.
[0039]
In addition, unlike the configuration of the above-described embodiment, three or more spray nozzles 127 are dispersedly arranged around the illustrated spray nozzle 122, and all of the spray nozzles have a spray direction that is oblique to the spray nozzle 122 side. Can be configured.
[0040]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state of a configuration different from that of the above embodiment when viewed from the same line of sight as in FIG. 9. In this case, the spraying direction 127a 'of the spraying nozzle 127' is based on the direction toward the spraying nozzle 122, and in the same direction of rotation around an axis parallel to the spraying direction 122a (see FIG. 1). Is set so as to head in a direction deviated counterclockwise. As a result, the mist sprayed from the spray nozzle 122 is swirled by the carrier gas blown from the spray nozzle 127 ′, and as a result, a swirling flow (spiral flow) having the spray direction 122 a as an axis is generated. In the illustrated example, a clockwise airflow and a mist flow are formed. As a result, the residence time of the source gas inside the vaporizer can be lengthened, and as a result, the mist vaporization rate can be increased. Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 9, the mist spreads mainly in the horizontal direction in the figure. In this case, the mist can be spread in all directions around the spray nozzle without increasing the number of spray nozzles. There is also the advantage of being able to do it. However, in this example, since the spray nozzles 127 'are arranged only on the left and right sides in the drawing of the spray nozzle 122, the raw material mist tends to spread more in the left and right directions in the drawing than in the upper and lower directions in the drawing. , The spray nozzle 122 and its spray direction 122 a, and the spray nozzle 127 ′ are preferably arranged at a position away from the plane including the spray nozzle 127 ′, as in the above embodiment.
[0041]
Also in this case, three or more spray nozzles 127 ′ are dispersedly arranged around the spray nozzle 122, and any of the spray nozzles sprays from the spray nozzle 122 in the direction based on the direction toward the spray nozzle 122. It can be configured so as to be oblique to a direction shifted in the same rotational direction (clockwise or counterclockwise) around an axis parallel to the direction.
[0042]
The spray nozzle 127 is supplied with a carrier gas that has passed through a heater 128 that heats the carrier gas supplied from the raw material supply system 110. The heating temperature of the carrier gas by the heater 128 depends on the flow rate of the carrier gas blown into the vaporization vessel 121, but is generally equal to or lower than the heating temperature of the vaporization vessel. The heating temperature of the carrier gas varies depending on the raw material as in the case of the vaporization container, but is typically 80 to 260 ° C.
[0043]
In the raw material vaporizer 120 of the present embodiment, the flow rate of the carrier gas blown from the spray nozzle 127 is within a range of about 0.2 to 2 times the raw material (total amount of the raw material and the carrier gas) sprayed from the spray nozzle 122. Preferably, there is. If it is less than this range, it is difficult to obtain the spraying effect described later. Conversely, if it exceeds the range, the degree of disturbance of the mist sprayed from the spray nozzle 122 becomes excessive, and the mist is discharged from the outlet 123 without being vaporized. The likelihood increases. Here, the general flow rate of the spray nozzle 122 is 200 to 400 SCCM (standard cc / min, the standard state is 1 atm (1,013 hPa), 0 ° C.). About 300 SCCM and about 30-100 SCCM outer tube. In the present embodiment, since the mist is sufficiently disturbed by the carrier gas from the spray nozzle 127, the spray nozzle may have a single pipe structure.
[0044]
The carrier gas blown from the spray nozzle 127 hits the mist sprayed from the spray nozzle 122, disturbs and disperses the mist, and thus has an effect of promoting vaporization during the flight of the mist. The sprayed carrier gas also disperses the flying direction of the mist. Therefore, since the mist is dispersed and hits a wider area on the inner surface of the vaporization container 121, vaporization on the inner surface of the vaporization container 121 is also promoted.
[0045]
In addition, since the carrier gas blown by the spray nozzle 127 is heated as described above, the internal temperature of the vaporization container 121 is less likely to decrease due to the blow of the carrier gas, and the mist is reduced by contact with the carrier gas. Since heat can be given to the mist, the effect of promoting the vaporization of the mist is also obtained, and the vaporization rate of the mist sprayed from the spray nozzle 122 can be further improved.
[0046]
As described above, in the present embodiment, since the vaporization rate of the mist can be increased, generation of particles can be suppressed, and defective film formation can be reduced.
[0047]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the raw material vaporizer 220 of the second embodiment, the spray nozzle 222, the outlet 223, the heater 224, the heat insulating material 225, the forced cooling means 226, the spray nozzle 227, and the heater 228 are the same as in the first embodiment. Since these are provided, their description will be omitted.
[0048]
While the temperature control unit 129 of the first embodiment integrally controls the temperature of the entire vaporizing container 121, in the second embodiment, the temperature of the spray nozzle 222 of the inner surface of the wall of the vaporizing container 221 is increased. The front area 221s arranged in the spray direction 222a is controlled by independent temperature control means 229s, and the other inner surface is temperature controlled by temperature control means 229.
[0049]
The temperature control means 229s has a temperature control circuit 229As and temperature sensors 229Bs-1 and 229Bs-2. The temperature sensor 229Bs-1 is arranged at the center of the front area 221s (that is, in the vicinity of the spray direction 222a), and the other temperature sensor 229Bs-2 is arranged around the center (peripheral edge). A plurality of temperature sensors 229Bs-2 may be provided. The temperature control circuit 229As controls the heater 224A at the center of the front area 221s based on the temperature detected by the temperature sensor 229Bs-1, and is located at the periphery of the front area 221s based on the temperature detected by the temperature sensor 229Bs-2. The heater 224B is controlled.
[0050]
On the other hand, the temperature control means 229 for controlling the temperature of the other wall surface includes a temperature control circuit 229A and a temperature sensor 229B as in the first embodiment. The temperature control circuit 229A controls a heater 224C that heats an inner surface area other than the front area 221s based on the temperature detected by the temperature sensor 229B.
[0051]
The wall constituting the front area 221s is connected to another wall of the vaporization container 221 via a heat insulating part 221t, and is insulated. In the illustrated example, the heat insulating portion 221t has a structure in which the wall thickness is partially reduced. Here, the heat insulating material 225 may enter the inside of the heat insulating portion 221t having the thin wall. As the heat insulating portion 221t, a material having lower heat conductivity than the wall of the vaporization container 221 may be inserted between the front region 221s and another wall surface, or a vacuum heat insulating structure may be provided.
[0052]
In this embodiment, the mist is concentrated on the front region 221s because the front region 221s arranged in the spray direction 222a of the spray nozzle 222 is controlled by the temperature control means 229s independent of the other wall surfaces of the vaporization container 221. , The inner surface temperature can be controlled more accurately. That is, the heating surface in the front region is deprived of more heat of vaporization by the mist, but in the present embodiment, the temperature can be controlled to a temperature closer to the set temperature, and the control is performed at a faster response speed. be able to. As a result, the vaporization rate of the mist can be increased, the generation of particles can be suppressed, and film formation defects can be reduced. Here, the temperature of the front region 221s may be controlled at a set temperature different from that of the other inner surface portions.
[0053]
In addition, since the heat insulating portion 221t insulates between the front region 221s and other wall surfaces of the inner surface of the vaporization container 221, the temperature controllability of the front region 221s can be further improved.
[0054]
Further, since the temperature control of the front area 221s by the temperature control means 229s is performed separately for the central part near the spray direction 222a and the peripheral part around the center, the mist is generated in the spray direction 222a and the surrounding direction. Even if there is a difference in the ejection density, a uniform temperature distribution can be maintained over the entire front area, or a desired temperature gradient can be provided.
[0055]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the raw material vaporizer 320 of the third embodiment, the vaporization container 321 (including the front area 321s and the heat insulating portion 321t), the outlet 323, the heaters 324A, 324B, 324C, and the heat insulating are similar to the second embodiment. Since the member 325, the forced cooling unit 326, and the temperature control units 329 and 329s are provided, the description thereof will be omitted.
[0056]
As shown in FIG. 3, the spray nozzle 322 of the raw material vaporizer 320 in this embodiment has a nozzle body 322A and a spray cap 322B attached to the tip of the nozzle body 322A. The spray cap 322B is held and fixed to the nozzle main body 322A by various known attachment means such as screwing, press fitting, adhesion, and engagement. As shown in FIG. 4, an inner pipe 322a connected to the raw material supply line 115 and an outer pipe 322b connected to the carrier gas supply line 116 are arranged inside the nozzle body 322A. Here, the inner pipe 322 a may be connected to the carrier gas supply line 116, and the outer pipe 322 b may be connected to the raw material supply line 115. A space in which the inner pipe 322a and the outer pipe 322b communicate with each other is provided at the tip of the nozzle body 322A.
[0057]
Further, as shown in FIG. 5, the spray cap 322B is provided with a small nozzle port 322c communicating with the space and a large nozzle 322d. That is, the peripheral nozzle port 322d has a larger opening area than the central nozzle port 322c. The nozzle port 322c is open toward the axial direction of the spray nozzle 322 at the center of the tip of the spray nozzle 322, and a plurality of nozzle ports 322d are provided so as to surround the periphery of the nozzle port 322c. It is radially open as a whole in the direction of inclination. Alternatively, in the above-described spray cap, the nozzle port 322c directed in the axial direction may be omitted, and only the nozzle port 322d may be formed. Further, the hole diameters of the nozzle openings 322c and 322d are appropriately determined so that the mist is evenly distributed at a wide angle.
[0058]
As described above, the spray nozzle 322 of the present embodiment is provided with a plurality of nozzle ports that are directed at directions dispersed within a predetermined solid angle range at the tip, and as shown in FIG. The mist spouted from 322 spouts at a wide angle, and scatters over a wide area on the inner surface of the vaporization vessel 321. In the illustrated example, the mist ejected from the spray nozzle 322 is configured to hit almost the entire front region 321s. Therefore, the vaporization during the flight of the mist can be promoted, and the vaporization on the inner surface of the vaporization container 321 can be promoted, so that the vaporization rate can be increased as a whole.
[0059]
[Fourth embodiment]
Next, a raw material vaporizer 420 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The raw material vaporizer 420 includes a spray nozzle 422, heaters 424A, 424B, 424C, a heat insulating material 425, a forced cooling unit 426, and temperature control units 429 and 429s, similar to the third embodiment. Is omitted.
[0060]
The vaporization container 421 has a front area 421s and a heat insulating part 421t as in the third embodiment, but the formation position of the outlet 423 is different from each of the above-described embodiments. In the first to third embodiments, the discharge port is disposed at an intermediate position between the spray nozzle and the inner surface (front area) in the spray direction and opens in a direction substantially orthogonal to the spray direction. In this embodiment, the discharge port 423 is disposed on the opposite side to the spray direction 422a of the spray nozzle 422 (that is, on the upper side in the drawing). Further, in each of the embodiments described above, the discharge direction of the discharge port is set to a direction substantially orthogonal to the spray direction. However, in this embodiment, the discharge direction of the discharge port 423 (the raw material gas is (The direction of discharge from the inside) 423a is substantially opposite to the spray direction.
[0061]
In this embodiment, since the outlet 423 is disposed (opened) on the opposite side of the spray direction 423, the opening position of the outlet is separated from the inner surface portion in the spray direction 423 (that is, the front area 421s). Therefore, it is possible to reduce both the possibility that the mist sprayed from the spray nozzle 422 is directly discharged from the discharge port 423 and the possibility that the mist sprayed on the front area 421s is directly discharged from the discharge port 423. Can be.
[0062]
Further, since the discharge direction 423a of the discharge port 423 is opposite to the spray direction 422a, the mist sprayed from the spray nozzle 422 can be further reduced from being directly discharged from the discharge port 423.
[0063]
[Fifth Embodiment]
Lastly, a raw material vaporizer 520 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The raw material vaporizer 520 includes the spray nozzle 522, the discharge port 523, the heaters 524A, 524B, 524C, the heat insulating material 525, the forced cooling means 526, and the temperature control means 529 and 529s, similar to the third embodiment. , Description thereof will be omitted.
[0064]
In this embodiment, a surface uneven structure 521t having inclined surfaces 521ta and 521tb is formed on the inner surface of the front region 521s. The surface uneven structure 521t can be constituted by, for example, a conical or pyramid-shaped protrusion or a concave hole, or an annular rib having a mountain-shaped cross section constituted by a pair of inclined surfaces provided back to back. The surface uneven structure 521t may be a structure having an inclined surface only in at least a part thereof, but it is more preferable that the entire surface uneven structure is formed of an inclined surface as in the illustrated example. The surface unevenness structure 521t may be constituted by only a single protrusion or a concave hole such as, for example, one having a central inclined surface 521ta, but is constituted by a plurality of protrusions or a concave hole as in the illustrated example. Preferably. In addition, the surface uneven structure 521t may be provided to be limited to the central portion of the front region 521s, but is preferably formed over the entire region mainly hit by the mist. For example, in the illustrated example, the surface uneven structure 521t is formed only at the center of the front region 521s, but it is preferable that the surface uneven structure 521t be formed over the entire front region 521s. Note that, when the front area 521s is formed substantially along a certain virtual plane, the inclined planes 521ta and 521tb may be inclined with respect to the virtual plane (horizontal plane in the illustrated example). When the virtual surface is a curved surface, the inclined surface may be provided to be inclined with respect to the tangent plane.
[0065]
In the present embodiment, when the mist sprayed from the spray nozzle 522 hits the inclined surfaces 521ta and 521tb of the surface unevenness structure 521t, the mist splash direction is deviated in the horizontal direction, so that the mist sprayed from the surface of the front region 521s. Of the mist can be reduced, thereby reducing the possibility that the mist is directly discharged from the discharge port 523. Therefore, generation of particles can be suppressed, and defective film formation can be reduced. Further, since the surface area of the front region 521s is increased by the surface uneven structure 521t, the same effect as in the case where the spray direction of the mist sprayed by the spray nozzle 522 is widened is obtained, and the vaporization rate can be improved.
[0066]
In addition, although the above-mentioned surface uneven structure 521t has the inclined surfaces 521ta and 521tb, even if it is a step-shaped surface uneven structure having no inclined surface, the effect of reducing the jumping of the mist sprayed from the spray nozzle is not significant. In addition to the above, the surface area is increased by providing the uneven surface structure, so that the same effects as described above can be obtained to some extent.
[0067]
The raw material vaporizer and the film forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described illustrated examples, and it is a matter of course that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the spray nozzle 127 of the first embodiment may be provided in the third to fifth embodiments. Further, the outlet 423 of the fourth embodiment may be provided instead of the existing outlet in the first to third embodiments and the fifth embodiment. Further, the uneven surface structure 521t of the fifth embodiment may be provided in the first to fourth embodiments.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the vaporization rate of the mist sprayed into the vaporization container can be increased, generation of particles can be suppressed, and film formation defects can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a first embodiment of a raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a second embodiment of the raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a configuration of a third embodiment of a raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing a state in which a spray nozzle according to a third embodiment is cut in a spray direction.
FIG. 5 is a schematic front view showing a state in which a spray nozzle according to a third embodiment is viewed from a front end side.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a fourth embodiment of a raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a fifth embodiment of a raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a film forming apparatus having a raw material vaporizer according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which a spray nozzle and a spray nozzle are viewed from the inner side of the vaporizer in the spray direction in the raw material vaporizer of the first embodiment.
FIG. 10 is a view showing a state in which the spray nozzle and the spray nozzle are viewed from the inner side of the vaporizer ahead in the spray direction in a configuration example in which the spray direction of the spray nozzle is different, which is applicable to the raw material vaporizer of the first embodiment. FIG.
[Explanation of symbols]
100: film forming apparatus, 110: raw material supply system, 115: raw material supply line, 116: carrier gas supply line, 120: raw material vaporizer, 121: vaporizing container, 122: spray nozzle, 123: outlet, 124, 224A , 224B, 224C ... heater, 125 ... heat insulating material, 126 ... forced cooling means, 127 ... blowing nozzle, 128 ... heating means, 129 ... temperature control means

Claims

It has a vaporization container for vaporizing the raw material used for the film forming process, a spray nozzle for spraying the mist of the raw material into the vaporization container, and an outlet from which the vaporized raw material gas in the vaporization container is discharged. In the raw material vaporizer,
A raw material vaporizer comprising a gas spraying unit that sprays a carrier gas to the mist ejected from the spray nozzle in a spray direction that intersects with the spray direction of the spray nozzle.

The raw material vaporizer according to claim 1, wherein the spraying direction is a direction obliquely forward of the spraying direction.

The raw material according to claim 1, wherein a temperature of a front region of the inner surface of the vaporization container in a spray direction of the spray nozzle is independently controlled with respect to a region other than the front region. 4. Vaporizer.

A vaporizing container for vaporizing the raw material used for the film forming process, a spray nozzle for spraying the mist of the raw material into the vaporizing container, and an outlet from which the vaporized raw material gas in the vaporizing container is discharged, A raw material vaporizer having a temperature control system for controlling the temperature of the inner surface of the vaporization container,
A raw material vaporizer, wherein a temperature of a front region of the inner surface of the vaporization container in a spray direction of the spray nozzle is independently controlled for a region other than the front region.

The raw material vaporizer according to claim 3 or 4, wherein the front region is insulated from a region other than the front region.

The raw material vaporizer according to any one of claims 1 to 5, wherein a surface uneven structure is provided in a front region of the inner surface of the vaporization container in a spray direction of the spray nozzle.

The raw material vaporizer according to any one of claims 1 to 6, wherein the spray nozzle has a plurality of nozzle openings pointing in directions dispersed within a predetermined solid angle range.

The raw material according to any one of claims 1 to 7, wherein the discharge port is opened at an inner surface portion of the inner surface of the vaporization container opposite to the spray direction. Vaporizer.

The raw material vaporizer according to any one of claims 1 to 8, wherein a direction in which the raw material gas is discharged from the discharge port is substantially opposite to the spray direction.

10. A raw material supply system for supplying a raw material used for a film forming process, a raw material vaporizer according to any one of claims 1 to 9 for vaporizing a raw material supplied by the raw material supply system, and the raw material A film forming means for introducing the raw material gas discharged from the discharge port of the vaporizer to perform a film forming process.