JP2005175249A - Apparatus and method for vaporizing liquid material - Google Patents

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勇吉 高松
Mitsuhiro Iwata
充弘 岩田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vaporizer and a vaporization method for stably and efficiently vaporizing a liquid material, such as a CVD material and an etching material without using an apparatus in a complex configuration with desired concentration and flow rate for supplying to a semiconductor manufacturing apparatus. <P>SOLUTION: The vaporizer has the supply pipe of the liquid material, a first gas supply pipe, and a second gas supply pipe. The liquid material is jetted into the first gas supply pipe and the mixture of the material, and the first gas is jetted into the second gas supply pipe. Additionally, the liquid material is jetted out to the flow of the first gas, and further the mixture of the material and the first gas is jetted out to the flow of the second gas for vaporization. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体材料の気化器及び気化方法に関する。さらに詳細には、CVD材料、エッチング材料等の液体材料を、構成が複雑な装置を使用することなく、所望の濃度及び流量で効率よく気化させて、半導体製造装置へ供給するための気化器及び気化方法に関する。   The present invention relates to a vaporizer and a vaporization method for a liquid material. More specifically, a vaporizer for efficiently vaporizing a liquid material such as a CVD material or an etching material at a desired concentration and flow rate without using a device having a complicated structure, and supplying the vaporized material to a semiconductor manufacturing apparatus; It relates to the vaporization method.

半導体分野においては、各種の液体CVD材料が、ゲート絶縁膜、キャパシタ絶縁膜、層間絶縁膜等の絶縁膜、あるいは半導体メモリー用の酸化物系誘電体膜の材料として用いられている。例えば、SiO2膜のCVD材料としてはテトラエトキシケイ素(Si(OC254)等が、BPSG膜のCVD材料としてはトリメトキシホウ素(B(OCH33)、トリメトキシリン(P(OCH33)等が用いられている。また、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜のCVD材料としては、テトラエチル鉛(Pb(C254)、テトラtert-ブトキシジルコニウム(Zr(OC(CH334)、テトラiso-プロポキシチタン(Ti(OCH(CH324)等が用いられている。 In the semiconductor field, various liquid CVD materials are used as materials for insulating films such as gate insulating films, capacitor insulating films, and interlayer insulating films, or oxide-based dielectric films for semiconductor memories. For example, tetraethoxy silicon (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) or the like is used as the CVD material for the SiO 2 film, and trimethoxy boron (B (OCH 3 ) 3 ) or trimethoxy phosphorus (P) is used as the CVD material for the BPSG film. (OCH 3 ) 3 ) and the like are used. Further, as a CVD material for a lead zirconate titanate (PZT) film, tetraethyl lead (Pb (C 2 H 5 ) 4 ), tetra tert-butoxyzirconium (Zr (OC (CH 3 ) 3 ) 4 ), tetra iso -Propoxy titanium (Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 ) or the like is used.

また、半導体分野においては、高純度の水がCVD材料またはエッチング材料として使用されることがある。例えば、水蒸気とシラン系ガスを用いて、CVD法により基板上にSiOの酸化膜を製膜する方法(特開平8−279504)、あるいは、水蒸気とフッ化炭素系ガスを用いて、酸化シリコン系材料層をプラズマエッチングする方法(特開平8−222551)が知られている。このような場合においては、他の液体材料の場合と同様に、水を極めて高い純度に維持しながら、所望の濃度及び流量で効率よく気化し、半導体製造装置に供給する必要がある。 In the semiconductor field, high-purity water may be used as a CVD material or an etching material. For example, a method of forming a SiO 2 oxide film on a substrate by a CVD method using water vapor and a silane-based gas (Japanese Patent Laid-Open No. 8-279504), or a silicon oxide using water vapor and a fluorocarbon-based gas A method of plasma etching a system material layer (Japanese Patent Laid-Open No. 8-222551) is known. In such a case, as in the case of other liquid materials, it is necessary to efficiently vaporize water at a desired concentration and flow rate and maintain it in a semiconductor manufacturing apparatus while maintaining water at an extremely high purity.

従来から、沸点が比較的に低い液体材料を気化する一般的な方法として、液体材料を充填した充填容器を加熱するとともに、液体材料液中に配置した配管の先端からキャリアガスをバブリングして気化する方法がある。また、沸点が比較的に高い液体材料を気化する一般的な方法としては、液体材料を液体マスフローコントローラー等の液体流量制御器を経由して気化器に供給し、キャリアガスとともに気化器の噴出ノズルから加熱された気化室に噴出して気化する方法がある。
特開平5−263255号公報 特開平6−244121号公報 特開平9−181061号公報 特開2000−315686号公報 特開2003−13234号公報
Conventionally, as a general method of vaporizing a liquid material having a relatively low boiling point, a filling container filled with the liquid material is heated and vaporized by bubbling a carrier gas from the tip of a pipe disposed in the liquid material liquid. There is a way to do it. Moreover, as a general method for vaporizing a liquid material having a relatively high boiling point, the liquid material is supplied to the vaporizer via a liquid flow rate controller such as a liquid mass flow controller, and an ejection nozzle of the vaporizer together with the carrier gas. There is a method of vaporizing by jetting from a heated vaporization chamber.
JP-A-5-263255 JP-A-6-244121 JP-A-9-181061 JP 2000-315686 A JP 2003-13234 A

しかしながら、バブリング方式を用いた気化方法においては、気化ガス中の材料の濃度及び流量が、充填容器に充填されている液体材料の量(液体材料の残量)、あるいは周辺温度等の影響を受けやすい不具合があった。そのため、所望の濃度及び流量の気化ガスを安定して得るために、熟練した技術者がこれらの影響を考慮して、材料の温度コントロールやバブリングガスの流量調整を行なう必要があった。
また、液体材料を液状で気化器に供給し気化する気化方法においては、濃度及び流量が安定した気化ガスを得るために、複雑な構成の気化器が必要であった。
However, in the vaporization method using the bubbling method, the concentration and flow rate of the material in the vaporized gas are affected by the amount of liquid material (remaining amount of liquid material) filled in the filling container or the ambient temperature. There was an easy bug. Therefore, in order to stably obtain a vaporized gas having a desired concentration and flow rate, it is necessary for a skilled engineer to control the temperature of the material and adjust the flow rate of the bubbling gas in consideration of these effects.
Further, in a vaporization method in which a liquid material is supplied in a liquid state to the vaporizer and vaporized, a vaporizer with a complicated configuration is required to obtain vaporized gas having a stable concentration and flow rate.

従って、本発明が解決しようとする課題は、CVD材料、エッチング材料等の液体材料を、構成が複雑な装置を使用することなく、所望の濃度及び流量で安定して効率よく気化させて、半導体製造装置へ供給するための気化器及び気化方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that a liquid material such as a CVD material or an etching material can be stably and efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate without using a device having a complicated structure. To provide a vaporizer and a vaporization method for supplying to a manufacturing apparatus.

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、液体材料をキャリアガス等のガス流に噴出し、さらに得られた混合物を再度キャリアガス等のガス流に噴出する構成とすることにより、液体材料をガス流に1回噴出した場合と比較してきわめて気化効率が向上し、構成が複雑な装置を使用することなく、所望の濃度及び流量の気化ガスが安定して得られることを見出し、本発明の気化器及び気化方法に到達した。   As a result of intensive studies to solve these problems, the inventors of the present invention have a configuration in which a liquid material is ejected into a gas flow such as a carrier gas, and the obtained mixture is again ejected into a gas flow such as a carrier gas. As a result, the vaporization efficiency is greatly improved as compared with the case where the liquid material is jetted once in the gas flow, and the vaporized gas having a desired concentration and flow rate can be stably obtained without using a complicated apparatus. As a result, the vaporizer and vaporization method of the present invention have been reached.

すなわち本発明は、液体材料の供給管、第1のガスの供給管、及び第2のガスの供給管を有し、液体材料が第1のガスの供給管内に噴出され、さらに該材料と第1のガスの混合物が第2のガスの供給管内に噴出される構成を備えたことを特徴とする液体材料の気化器である。
また、本発明は、液体材料を第1のガスの流れに噴出し、さらに該材料と第1のガスの混合物を第2のガスの流れに噴出して気化することを特徴とする液体材料の気化方法である。
That is, the present invention includes a liquid material supply pipe, a first gas supply pipe, and a second gas supply pipe, and the liquid material is ejected into the first gas supply pipe. A liquid material vaporizer comprising a configuration in which a mixture of one gas is jetted into a second gas supply pipe.
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid material, wherein the liquid material is ejected into a first gas flow, and a mixture of the material and the first gas is ejected into a second gas flow to be vaporized. It is a vaporization method.

本発明は、液体材料の気化器及び気化方法に適用される。
本発明の気化器及び気化方法に適用される液体材料は、ゲート絶縁膜、キャパシタ絶縁膜、層間絶縁膜、半導体メモリー用の酸化物系誘電体膜の成膜に使用されるCVD材料、あるいはエッチング材料等であるが、これらに制限されることはなく、常温、常圧で液状を保持し得るものであれば、用途に応じて適宜選択、使用される。
The present invention is applied to a vaporizer and a vaporization method for a liquid material.
The liquid material applied to the vaporizer and vaporization method of the present invention includes a gate insulating film, a capacitor insulating film, an interlayer insulating film, a CVD material used for forming an oxide-based dielectric film for a semiconductor memory, or etching. Although it is a material etc., it is not restrict | limited to these, As long as it can hold | maintain liquid state at normal temperature and a normal pressure, it will select and use suitably according to a use.

本発明に適用される液体材料としては、例えば、テトラiso-プロポキシチタン(Ti(OCH(CH324)、テトラn-プロポキシチタン(Ti(OC374)、テトラtert-ブトキシジルコニウム(Zr(OC(CH334)、テトラn-ブトキシジルコニウム(Zr(OC494)、テトラメトキシバナジウム(V(OCH34)、トリメトキシバナジルオキシド(VO(OCH33)、ペンタエトキシニオブ(Nb(OC255)、ペンタエトキシタンタル(Ta(OC255)、トリメトキシホウ素(B(OCH33)、トリiso-プロポキシアルミニウム(Al(OCH(CH323)、テトラエトキシケイ素(Si(OC254)、テトラエトキシゲルマニウム(Ge(OC254)、テトラメトキシスズ(Sn(OCH34)、トリメトキシリン(P(OCH33)、トリメトキシホスフィンオキシド(PO(OCH33)、トリエトキシヒ素(As(OC253)、トリエトキシアンチモン(Sb(OC253)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。 Examples of the liquid material applied to the present invention include tetraiso-propoxy titanium (Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 ), tetra n-propoxy titanium (Ti (OC 3 H 7 ) 4 ), tetra tert- Butoxyzirconium (Zr (OC (CH 3 ) 3 ) 4 ), tetra n-butoxyzirconium (Zr (OC 4 H 9 ) 4 ), tetramethoxyvanadium (V (OCH 3 ) 4 ), trimethoxyvanadyl oxide (VO ( OCH 3) 3), pentaethoxyniobium (Nb (OC 2 H 5) 5), pentaethoxytantalum (Ta (OC 2 H 5) 5), trimethoxy boron (B (OCH 3) 3) , tri iso- propoxy aluminum (Al (OCH (CH 3) 2) 3), tetraethoxysilicon (Si (OC 2 H 5) 4), tetraethoxy germanium (Ge (OC 2 H 5) 4), tetra Tokishisuzu (Sn (OCH 3) 4) , trimethoxy phosphate (P (OCH 3) 3) , trimethoxy phosphine oxide (PO (OCH 3) 3) , Torietokishihi iodine (As (OC 2 H 5) 3), tri A liquid alkoxide such as ethoxyantimony (Sb (OC 2 H 5 ) 3 ) at room temperature and normal pressure can be used.

また、前記のほかに、トリメチルアルミニウム(Al(CH33)、ジメチルアルミニウムハイドライド(Al(CH32H)、トリiso-ブチルアルミニウム(Al(iso-C493)、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅ビニルトリメチルシラン((CF3CO)2CHCu・CH2CHSi(CH33)、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅アリルトリメチルシラン((CF3CO)2CHCu・CH2CHCH2Si(CH33)、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-C37552WH2)、テトラジメチルアミノジルコニウム(Zr(N(CH324)、ペンタジメチルアミノタンタル(Ta(N(CH325)、ペンタジエチルアミノタンタル(Ta(N(C2525)、テトラジメチルアミノチタン(Ti(N(CH324)、テトラジエチルアミノチタン(Ti(N(C2524)等の常温、常圧で液体の材料を例示することができる。尚、本発明においては、水も液体材料として使用され得る。 In addition to the above, trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ), dimethylaluminum hydride (Al (CH 3 ) 2 H), triiso-butylaluminum (Al (iso-C 4 H 9 ) 3 ), hexa Fluoroacetylacetone copper vinyltrimethylsilane ((CF 3 CO) 2 CHCu · CH 2 CHSi (CH 3 ) 3 ), hexafluoroacetylacetone copper allyltrimethylsilane ((CF 3 CO) 2 CHCu · CH 2 CHCH 2 Si (CH 3 ) 3 ), bis (iso-propylcyclopentadienyl) tungsten dihalide ((iso-C 3 H 7 C 5 H 5 ) 2 WH 2 ), tetradimethylamino zirconium (Zr (N (CH 3 ) 2 ) 4 ) , Pentadimethylamino tantalum (Ta (N (CH 3 ) 2 ) 5 ), pentadiethylamino tantalum (Ta (N (C 2 H 5 2 ) 5 ), tetradimethylaminotitanium (Ti (N (CH 3 ) 2 ) 4 ), tetradiethylaminotitanium (Ti (N (C 2 H 5 ) 2 ) 4 ), etc. Can be illustrated. In the present invention, water can also be used as the liquid material.

以下、本発明の気化器及び気化方法を、図1〜図4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〜図3は本発明の気化器の例を示す断面図、図4は本発明の気化方法を適用することができる気化供給装置の一例を示す構成図である。
本発明の気化器は、図1に示すように、液体材料の供給管1、第1のガスの供給管2、及び第2のガスの供給管3を有し、液体材料が第1のガスの供給管の内部に噴出され、さらに材料と第1のガスの混合物が第2のガスの供給管の内部に噴出される構成を備えた気化器である。
Hereinafter, although the vaporizer | carburetor and vaporization method of this invention are demonstrated in detail based on FIGS. 1-4, this invention is not limited by these.
1 to 3 are cross-sectional views showing examples of the vaporizer of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a vaporization supply apparatus to which the vaporization method of the present invention can be applied.
As shown in FIG. 1, the vaporizer of the present invention has a liquid material supply pipe 1, a first gas supply pipe 2, and a second gas supply pipe 3, and the liquid material is a first gas. And a mixture of the material and the first gas is jetted into the second gas supply pipe.

本発明の気化器に使用される各供給管の材質は、通常はステンレス鋼であり、外形は、通常は円柱形またはこれに類似する形状であるが、これらに限定されるがことなく、例えば第2のガスの供給管は、材料と第1のガスの混合物の噴出口において、他の部分より径が大きくなっていてもよい(例えば図2に示すように螺旋状の流路5を設ける場合等)。   The material of each supply pipe used in the vaporizer of the present invention is usually stainless steel, and the outer shape is usually a cylindrical shape or a shape similar thereto, but is not limited thereto, for example, The diameter of the second gas supply pipe may be larger than that of the other portion at the outlet of the mixture of the material and the first gas (for example, a spiral channel 5 is provided as shown in FIG. 2). Case).

液体材料の供給管は、供給管自体が細いか、先端が細くなっているか、先端が複数の細孔から液体材料を噴出する構造か、あるいはこれら以外の手段で流量を制限した構造になっている。いずれの場合においても、最先端の管の内径、細孔の径、あるいは間隙等を円形の孔に換算した場合の内径は、通常は1.0mm以下、好ましくは0.3mm以下である。また、第1のガスの供給管も、先端が細くなっているか、先端が複数の細孔から液体材料を噴出する構造か、あるいはこれら以外の手段で流量を制限した構造になっている。いずれの場合においても、最先端の管の内径、細孔の径、あるいは間隙等を円形の孔に換算した場合の内径は、通常は先端以外の供給管の内径の1/2以下、好ましくは1/4以下である。   The supply pipe of the liquid material has a structure in which the supply pipe itself is thin, the tip is thin, the tip ejects liquid material from a plurality of pores, or the flow rate is limited by other means. Yes. In any case, the inner diameter of the state-of-the-art tube, the diameter of the pore, or the gap when the gap or the like is converted into a circular hole is usually 1.0 mm or less, preferably 0.3 mm or less. Also, the first gas supply pipe has a narrow tip, a structure in which the tip ejects liquid material from a plurality of pores, or a structure in which the flow rate is limited by means other than these. In any case, the inner diameter of the state-of-the-art tube, the diameter of the pore, or the gap when the gap or the like is converted into a circular hole is usually ½ or less of the inner diameter of the supply pipe other than the tip, preferably 1/4 or less.

また、本発明の気化器においては、図2に示すように、第2のガスが混合される位置(材料と第1のガスの混合物が第2のガスと接触する位置)より下流側に、螺旋状の流路5を設けることが好ましい。このような構成とすることにより、例えば沸点が比較的に高い液体材料を、ガスの流れに対して2回噴出しても、材料の一部が完全に気化せず霧化状態で残った場合、ヒータから効率よく加熱されるので、霧化状態の液体材料を容易に気化することが可能となる。さらに、同様の理由により、図3(1)に示すように、材料と第1のガスの混合位置より下流側に、螺旋状の流路を設けることもできる。尚、螺旋状の流路は、常圧気化あるいは常圧近辺(50〜150kPa)の気化の場合、特に有効である。   In the vaporizer of the present invention, as shown in FIG. 2, downstream of the position where the second gas is mixed (position where the mixture of the material and the first gas is in contact with the second gas), It is preferable to provide a spiral channel 5. By adopting such a configuration, for example, even when a liquid material having a relatively high boiling point is ejected twice with respect to the gas flow, a part of the material remains in an atomized state without being completely vaporized. Since the heater is efficiently heated, the atomized liquid material can be easily vaporized. Furthermore, for the same reason, as shown in FIG. 3A, a spiral flow path can be provided on the downstream side from the mixing position of the material and the first gas. The spiral channel is particularly effective in the case of normal pressure vaporization or vaporization near normal pressure (50 to 150 kPa).

図1、図2の気化器は、液体材料の供給管と第1のガスの供給管が、第2のガスの供給管に対して垂直方向から導入される構造であるが、本発明の気化器はこれに限定されず、例えば図3(2)〜(4)に示すような構造、あるいはこれらに類似する構造とすることもできる。また、本発明の気化器は、2種類以上の液体材料を同時に気化するために、図3(5)に示すような構造、あるいは図3(5)の気化器において液体材料の供給管を3個以上に増加した構造、さらに液体材料が第1のガスの供給管の内部に噴出される構成(液体材料の供給管と第1のガスの供給管からなる構成)を2個以上備えた構造とすることも可能である。   The vaporizer shown in FIGS. 1 and 2 has a structure in which a liquid material supply pipe and a first gas supply pipe are introduced from a direction perpendicular to the second gas supply pipe. The vessel is not limited to this, and for example, a structure as shown in FIGS. 3 (2) to (4) or a structure similar to these structures may be used. The vaporizer of the present invention has a structure as shown in FIG. 3 (5) or a liquid material supply pipe 3 in the vaporizer of FIG. 3 (5) in order to vaporize two or more kinds of liquid materials at the same time. A structure including two or more structures that are increased to more than one, and a structure in which the liquid material is ejected into the first gas supply pipe (a structure including a liquid material supply pipe and a first gas supply pipe). It is also possible.

また、本発明の気化器には、通常はガスの供給管の側面にヒータ4が備えられる。ヒータの種類、形態には特に制限されることはないが、例えば円筒状の電気ヒータを使用することができる。また、本発明においては、必要に応じて液体材料の供給管の側面にもヒータを設けることができる。
尚、図1〜図3の気化器は横型の気化器であるが、本発明においては、これらの気化器を縦型に配置して、アップフロー、ダウンフローのいずれの方式でも使用することができる。
The vaporizer of the present invention is usually provided with a heater 4 on the side surface of the gas supply pipe. The type and form of the heater are not particularly limited, but for example, a cylindrical electric heater can be used. In the present invention, a heater can also be provided on the side surface of the liquid material supply pipe as required.
1 to 3 are horizontal carburetors, but in the present invention, these carburetors may be arranged vertically and used in either upflow or downflow systems. it can.

本発明の気化方法は、前記の気化器を用いて液体材料を気化する方法である。すなわち、液体材料を第1のガスの流れに噴出し、さらに材料と第1のガスの混合物を第2のガスの流れに噴出して気化する方法である。
本発明の気化方法において、第1のガスとしては、通常は、水素、ヘリウム、窒素、アルゴン等のキャリアガスが使用される。また、第2のガスとしては、前記のキャリアガスのほか、エッチングガスを含むガスが使用される場合がある。
The vaporization method of the present invention is a method for vaporizing a liquid material using the vaporizer. That is, the liquid material is jetted into the first gas flow, and the mixture of the material and the first gas is jetted into the second gas flow to be vaporized.
In the vaporization method of the present invention, a carrier gas such as hydrogen, helium, nitrogen, or argon is usually used as the first gas. In addition to the carrier gas, a gas containing an etching gas may be used as the second gas.

第2のガスとしてエッチングガスを含むガスを使用する例としては、例えば、液体材料として水を、エッチングガスとしてフルオロカーボンを用い、水を気化して水蒸気にするとともに、水蒸気とフルオロカーボンを混合して酸化シリコン系材料層のプラズマエッチングに使用する場合を挙げることができる。尚、第1のガスとして使用されるキャリアガス、及び第2のガスあるいは第2のガスのベースガスとして使用されるキャリアガスは、通常は同じ種類のキャリアガスが用いられる。   As an example of using a gas containing an etching gas as the second gas, for example, water is used as the liquid material, fluorocarbon is used as the etching gas, water is vaporized into water vapor, and water vapor and fluorocarbon are mixed to oxidize. The case where it uses for the plasma etching of a silicon-type material layer can be mentioned. The carrier gas used as the first gas and the carrier gas used as the second gas or the base gas of the second gas are usually the same type of carrier gas.

本発明の気化方法を用いて液体材料を半導体製造装置へ気化供給する際には、本発明の気化器が、例えば図4に示すように、キャリアガス供給ライン6、液体材料容器8、脱ガス器9、液体マスフローコントローラー10、キャリアガスまたはエッチングガス供給ライン11、予熱器14、半導体製造装置15等に予め接続される。また、必要に応じ、気化器12の周囲に断熱材13が設置される。その後、液体材料7が、キャリアガス供給ライン6からのガスの圧力により、脱ガス器9、液体マスフローコントローラー10を経由して気化器12に供給され、気化されて、半導体製造装置15へ供給される。   When the liquid material is vaporized and supplied to the semiconductor manufacturing apparatus using the vaporization method of the present invention, the vaporizer of the present invention includes a carrier gas supply line 6, a liquid material container 8, a degassing as shown in FIG. 4, for example. It is connected in advance to a vessel 9, a liquid mass flow controller 10, a carrier gas or etching gas supply line 11, a preheater 14, a semiconductor manufacturing apparatus 15, and the like. Moreover, the heat insulating material 13 is installed around the vaporizer 12 as needed. Thereafter, the liquid material 7 is supplied to the vaporizer 12 via the degasser 9 and the liquid mass flow controller 10 due to the pressure of the gas from the carrier gas supply line 6, vaporized, and supplied to the semiconductor manufacturing apparatus 15. The

尚、本発明の気化方法においては、2種類以上の液体材料を、互いに反応することなく、また悪影響を及ぼさないという条件下で、同一の液体材料容器に充填して、図1、図2、または図3(1)〜(4)に示すような構造の気化器で気化することも可能である。また、2種類以上の液体材料を、別々の液体材料容器に充填して、図3(5)に示すような構造の気化器で気化することも可能である。   In the vaporization method of the present invention, two or more kinds of liquid materials are filled in the same liquid material container under the condition that they do not react with each other and do not adversely affect each other. Or it is also possible to vaporize with the vaporizer of a structure as shown to FIG. 3 (1)-(4). It is also possible to fill two or more types of liquid materials into separate liquid material containers and vaporize them with a vaporizer having a structure as shown in FIG.

本発明の気化器は、液体材料の供給管、第1のガスの供給管、及び第2のガスの供給管からなり構成が単純である。また、本発明の気化方法は、液体材料を、前記の気化器を用いてガスの流れに2回噴出するので、気化効率が優れている。従って、本発明の気化器及び気化方法により、液体材料を、構成が複雑な装置を使用することなく、所望の濃度及び流量で安定して効率よく気化させて、半導体製造装置へ供給することが可能となった。   The vaporizer of the present invention comprises a liquid material supply pipe, a first gas supply pipe, and a second gas supply pipe, and has a simple configuration. Moreover, the vaporization method of the present invention is excellent in vaporization efficiency because the liquid material is jetted twice into the gas flow using the vaporizer. Therefore, according to the vaporizer and vaporization method of the present invention, the liquid material can be stably and efficiently vaporized at a desired concentration and flow rate and supplied to the semiconductor manufacturing apparatus without using a complicated apparatus. It has become possible.

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。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these.

(気化器の製作)
内径0.25mmの液体材料の供給管(細管)、内径1.6mmの第1のガスの供給管(先端部の内径:0.4mm)、及び内径16mmの第2のガスの供給管を有し、螺旋状の流路を設けた図2に示すような気化器を製作した。第2のガスの供給管の長さは225mm、螺旋状の流路の長さは150mmであり、第2のガスの供給管内における液体材料の供給管の長さは15mm、第1のガスの供給管の長さは25mmであった。また、液体材料と第1のガスが第2のガスの供給管へ導入される位置は、第2のガスの供給管の左端から45mmに設定した。また、第2のガスの供給管の側面には、全体にわたって円筒状の電気ヒータを設けた。
(Production of vaporizer)
It has a liquid material supply tube (narrow tube) with an inner diameter of 0.25 mm, a first gas supply tube with an inner diameter of 1.6 mm (inner diameter at the tip: 0.4 mm), and a second gas supply tube with an inner diameter of 16 mm. Then, a vaporizer as shown in FIG. 2 provided with a spiral channel was manufactured. The length of the second gas supply pipe is 225 mm, the length of the spiral flow path is 150 mm, the length of the liquid material supply pipe in the second gas supply pipe is 15 mm, and the length of the first gas The length of the supply pipe was 25 mm. The position at which the liquid material and the first gas were introduced into the second gas supply pipe was set to 45 mm from the left end of the second gas supply pipe. Further, a cylindrical electric heater was provided on the entire side surface of the second gas supply pipe.

(気化供給装置の製作)
前記のように製作した気化器を、キャリアガス供給ライン、テトラエトキシケイ素が充填された液体材料容器、脱ガス器、気体マスフローコントローラー、キャリアガスまたはエッチングガス供給ライン等に接続して図4に示すような気化供給装置を製作した。また、気化器の出口に、気化ガス中の液体材料の濃度を連続で測定することができる濃度モニターを設置した。
(Production of vaporization supply device)
The vaporizer manufactured as described above is connected to a carrier gas supply line, a liquid material container filled with tetraethoxysilicon, a degasser, a gas mass flow controller, a carrier gas or etching gas supply line, etc., as shown in FIG. The vaporization supply device was manufactured. In addition, a concentration monitor capable of continuously measuring the concentration of the liquid material in the vaporized gas was installed at the outlet of the vaporizer.

(気化試験)
第2のガスの供給管の内壁温度(材料と第1のガスが接触する位置)が190℃となるように加熱するとともに、液体材料としてテトラエトキシケイ素を0.2g/min、第1のガスとして窒素を100ml/min、第2のガスとして窒素を500ml/minの流量で気化器に供給して、テトラエトキシケイ素の気化を行なった。第2のガスの供給管の内壁温度が一定になってから120分間、気化器の出口において、気化ガス中のテトラエトキシケイ素の濃度を10秒間隔で測定した。その結果、テトラエトキシケイ素の濃度は、濃度測定開始から終了までほぼ一定であった。また、テトラエトキシケイ素の気化率、濃度の最大変動率((最大濃度−最小濃度)/平均濃度)を表1に示す。
(Vaporization test)
The inner wall temperature of the second gas supply pipe (the position where the material and the first gas are in contact) is heated to 190 ° C., and tetraethoxy silicon as the liquid material is 0.2 g / min. As a second gas, nitrogen was supplied to the vaporizer at a flow rate of 500 ml / min to vaporize tetraethoxy silicon. The concentration of tetraethoxysilicon in the vaporized gas was measured at intervals of 10 seconds at the outlet of the vaporizer for 120 minutes after the inner wall temperature of the second gas supply pipe became constant. As a result, the concentration of tetraethoxysilicon was almost constant from the start to the end of concentration measurement. Further, Table 1 shows the vaporization rate of tetraethoxy silicon and the maximum variation rate of concentration ((maximum concentration−minimum concentration) / average concentration).

(実施例2)
(気化器の製作)
内径0.25mmの液体材料の供給管(細管)、内径1.6mmの第1のガスの供給管(先端部の内径:0.4mm)、及び内径16mmの第2のガスの供給管を有し、螺旋状の流路を設けた図3(2)に示すような気化器を製作した。第2のガスの供給管の長さは225mm、螺旋状の流路の長さは150mmであり、第2のガスの供給管内における液体材料の供給管の長さは60mm、第1のガスの供給管の長さは70mmであった。また、第2のガスの供給管の側面には、全体にわたって円筒状の電気ヒータを設けた。
(Example 2)
(Production of vaporizer)
It has a liquid material supply tube (narrow tube) with an inner diameter of 0.25 mm, a first gas supply tube with an inner diameter of 1.6 mm (inner diameter at the tip: 0.4 mm), and a second gas supply tube with an inner diameter of 16 mm. Then, a vaporizer as shown in FIG. 3 (2) provided with a spiral channel was manufactured. The length of the second gas supply pipe is 225 mm, the length of the spiral flow path is 150 mm, the length of the liquid material supply pipe in the second gas supply pipe is 60 mm, and the length of the first gas The length of the supply pipe was 70 mm. Further, a cylindrical electric heater was provided on the entire side surface of the second gas supply pipe.

(気化試験)
前記のように製作した気化器を用いた以外は実施例1と同様にして気化供給装置を製作し、以下のように気化試験を行なった。
第2のガスの供給管の内壁温度が160℃となるように加熱するとともに、液体材料としてトリメトキシホウ素を0.2g/min、第1のガスとして窒素を50ml/min、第2のガスとして窒素を350ml/minの流量で気化器に供給して、トリメトキシホウ素の気化を行なった。第2のガスの供給管の内壁温度が一定になってから120分間、気化器の出口において、気化ガス中のトリメトキシホウ素の濃度を10秒間隔で測定した。その結果、トリメトキシホウ素の濃度は、濃度測定開始から終了までほぼ一定であった。また、トリメトキシホウ素の気化率、濃度の最大変動率((最大濃度−最小濃度)/平均濃度)を表1に示す。
(Vaporization test)
A vaporization supply apparatus was produced in the same manner as in Example 1 except that the vaporizer produced as described above was used, and a vaporization test was performed as follows.
The inner wall temperature of the second gas supply pipe is heated to 160 ° C., trimethoxyboron is 0.2 g / min as the liquid material, nitrogen is 50 ml / min as the first gas, and the second gas is used as the second gas. Nitrogen was supplied to the vaporizer at a flow rate of 350 ml / min to vaporize trimethoxyboron. The concentration of trimethoxyboron in the vaporized gas was measured at intervals of 10 seconds at the outlet of the vaporizer for 120 minutes after the inner wall temperature of the second gas supply pipe became constant. As a result, the concentration of trimethoxyboron was almost constant from the start to the end of concentration measurement. The vaporization rate of trimethoxyboron and the maximum variation rate of concentration ((maximum concentration−minimum concentration) / average concentration) are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1の気化試験において、液体材料として水を、第2のガスとしてCFを用いた以外は実施例1と同様にして水の気化を行なった。ただし、第2のガスの供給管の内壁温度は140℃に設定し、水を0.5g/min、窒素を500ml/min、CFを1000ml/minの流量で気化器に供給した。その結果、水の濃度は、濃度測定開始から終了までほぼ一定であった。また、水の気化率、濃度の最大変動率((最大濃度−最小濃度)/平均濃度)を表1に示す。
(Example 3)
In the vaporization test of Example 1, water was vaporized in the same manner as in Example 1 except that water was used as the liquid material and CF 4 was used as the second gas. However, the inner wall temperature of the second gas supply pipe was set to 140 ° C., and water was supplied to the vaporizer at a flow rate of 0.5 g / min, nitrogen was 500 ml / min, and CF 4 was 1000 ml / min. As a result, the concentration of water was almost constant from the start to the end of concentration measurement. Further, Table 1 shows the vaporization rate of water and the maximum variation rate of concentration ((maximum concentration−minimum concentration) / average concentration).

(比較例1)
実施例1の気化器の製作において、第1のガスの供給管を用いなかったほかは実施例1と同様にして気化器を製作し、この気化器を用いた以外は実施例1と同様にして気化供給装置を製作した。
供給管の内壁温度が190℃となるように加熱するとともに、液体材料としてテトラエトキシケイ素を0.2g/min、窒素を600ml/minの流量で気化器に供給して、テトラエトキシケイ素の気化を行なった。供給管の内壁温度が一定になってから120分間、気化器の出口において、気化ガス中のテトラエトキシケイ素の濃度を10秒間隔で測定した。その結果、テトラエトキシケイ素の濃度は、濃度測定開始から終了までほぼ一定であった。また、テトラエトキシケイ素の気化率、濃度の最大変動率((最大濃度−最小濃度)/平均濃度)を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In the manufacture of the vaporizer of Example 1, the vaporizer was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first gas supply pipe was not used, and the same procedure as in Example 1 was performed except that this vaporizer was used. A vaporization supply device was manufactured.
While heating so that the inner wall temperature of the supply pipe becomes 190 ° C., tetraethoxy silicon as a liquid material is supplied to the vaporizer at a flow rate of 0.2 g / min and nitrogen at a flow rate of 600 ml / min to vaporize tetraethoxy silicon. I did it. The concentration of tetraethoxysilicon in the vaporized gas was measured at intervals of 10 seconds at the outlet of the vaporizer for 120 minutes after the inner wall temperature of the supply pipe became constant. As a result, the concentration of tetraethoxysilicon was almost constant from the start to the end of concentration measurement. Further, Table 1 shows the vaporization rate of tetraethoxy silicon and the maximum variation rate of concentration ((maximum concentration−minimum concentration) / average concentration).

Figure 2005175249
Figure 2005175249

本発明の実施例は、以上のように、液体材料を一定の濃度及び流量で効率よく気化供給できることが確認された。   As described above, it was confirmed that the example of the present invention can efficiently vaporize and supply the liquid material at a constant concentration and flow rate.

本発明の気化器の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the vaporizer | carburetor of this invention 本発明の図1以外の気化器の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of vaporizers other than FIG. 1 of this invention. 本発明の図1、図2以外の気化器の例を示す断面図Sectional drawing which shows the example of vaporizers other than FIG. 1, FIG. 2 of this invention 本発明の気化方法を適用することができる気化供給装置の一例を示す構成図The block diagram which shows an example of the vaporization supply apparatus which can apply the vaporization method of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 液体材料の供給管
2 第1のガスの供給管
3 第2のガスの供給管
4 ヒータ
5 螺旋状の流路
6 キャリアガス供給ライン
7 液体材料
8 液体材料容器
9 脱ガス器
10 液体マスフローコントローラー
11 キャリアガスまたはエッチングガス供給ライン
12 気化器
13 断熱材
14 予熱器
15 半導体製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid material supply pipe 2 1st gas supply pipe 3 2nd gas supply pipe 4 Heater 5 Spiral flow path 6 Carrier gas supply line 7 Liquid material 8 Liquid material container 9 Degasser 10 Liquid mass flow controller DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Carrier gas or etching gas supply line 12 Vaporizer 13 Heat insulating material 14 Preheater 15 Semiconductor manufacturing apparatus

Claims (9)

液体材料の供給管、第1のガスの供給管、及び第2のガスの供給管を有し、液体材料が第1のガスの供給管内に噴出され、さらに該材料と第1のガスの混合物が第2のガスの供給管内に噴出される構成を備えたことを特徴とする液体材料の気化器。   A liquid material supply pipe, a first gas supply pipe, and a second gas supply pipe, wherein the liquid material is jetted into the first gas supply pipe, and the mixture of the material and the first gas A vaporizer for a liquid material, characterized in that the liquid is vaporized into the second gas supply pipe. 第2のガスが混合される位置より下流側に、螺旋状の流路を設けた請求項1に記載の液体材料の気化器。   The vaporizer of the liquid material of Claim 1 which provided the helical flow path in the downstream from the position where 2nd gas is mixed. 第1のガスの供給管と第2のガスの供給管が、同じ種類のキャリアガスを供給する供給管である請求項1に記載の液体材料の気化器。   2. The liquid material vaporizer according to claim 1, wherein the first gas supply pipe and the second gas supply pipe are supply pipes for supplying the same type of carrier gas. 第1のガスの供給管がキャリアガスを供給する供給管であり、第2のガスの供給管がエッチングガスを供給する供給管である請求項1に記載の液体材料の気化器。   2. The liquid material vaporizer according to claim 1, wherein the first gas supply pipe is a supply pipe for supplying a carrier gas, and the second gas supply pipe is a supply pipe for supplying an etching gas. 第1のガスの供給管及び/または第2のガスの供給管の側面にヒータを設けた請求項1に記載の液体材料の気化器。   2. The liquid material vaporizer according to claim 1, wherein a heater is provided on a side surface of the first gas supply pipe and / or the second gas supply pipe. 液体材料を第1のガスの流れに噴出し、さらに該材料と第1のガスの混合物を第2のガスの流れに噴出して気化することを特徴とする液体材料の気化方法。   A method of vaporizing a liquid material, characterized in that the liquid material is jetted into a first gas flow, and the mixture of the material and the first gas is jetted into a second gas flow to vaporize. 液体材料が、CVD材料またはエッチング材料である請求項6に記載の液体材料の気化方法。   The liquid material vaporization method according to claim 6, wherein the liquid material is a CVD material or an etching material. 第1のガスと第2のガスが、同じ種類のキャリアガスである請求項6に記載の液体材料の気化方法。   The liquid material vaporization method according to claim 6, wherein the first gas and the second gas are the same type of carrier gas. 第1のガスがキャリアガスであり、第2のガスがエッチングガスを含むガスである請求項6に記載の液体材料の気化方法。
The method for vaporizing a liquid material according to claim 6, wherein the first gas is a carrier gas and the second gas is a gas containing an etching gas.
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