JP2006144051A - Solid raw material vaporizing apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid raw material vaporizing apparatus capable of efficiently vaporizing solid raw material and consistently feeding vaporization gas. <P>SOLUTION: The solid raw material vaporizing apparatus comprises a raw material container to store solid raw material, a gas introduction port to introduce gas into the raw material container, and a gas outlet to discharge gas from the raw material container, wherein a side wall of an internal space of the raw material container has an inwardly protruded portion. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体原料気化装置に関し、特に、原料容器の側面形状を工夫した固体原料気化装置に関する。   The present invention relates to a solid raw material vaporizer, and more particularly to a solid raw material vaporizer in which the side shape of a raw material container is devised.

半導体装置の製造などに際しては、固体原料を気化させて薄膜などを堆積させる方法が採用される場合が多い。例えば、W、Al、Cu、Ta、TaN、TiN、SiO、SiOC、SiNなどの様々な材料の薄膜(数nm〜数μm)を被覆性よく堆積することが要求される。 In manufacturing a semiconductor device, a method of vaporizing a solid material and depositing a thin film or the like is often employed. For example, it is required to deposit thin films (several nm to several μm) of various materials such as W, Al, Cu, Ta, TaN, TiN, SiO 2 , SiOC, and SiN with good coverage.

例えば、半導体装置の製造に際して、固体原料を用いて、バリアメタルを薄く均一な膜厚で形成することが必要とされる場合がある。以下、この具体例について説明する。   For example, when manufacturing a semiconductor device, it may be necessary to form a barrier metal with a thin and uniform film thickness using a solid material. This specific example will be described below.

すなわち、半導体装置の配線抵抗を下げるため、Cu(銅)配線が導入されている。しかし、半導体装置にCu配線を形成する場合、CuのSi中への拡散による素子特性の劣化、絶縁膜との密着性が乏しい事による加工性の劣化、不動態酸化膜を形成せずに酸化が内部まで進行することによる配線特性の劣化、などの課題を解決する必要がある。これらの課題を解決するための一手段として、バリアメタルが、Cuと配線層間膜との界面に設けられる。バリアメタルとしては、TaやTaNなどの単層膜或いは多層膜が用いられ、その成膜方法としては、従来、スパッタ法が用いられている。   That is, Cu (copper) wiring is introduced to reduce the wiring resistance of the semiconductor device. However, when forming a Cu wiring in a semiconductor device, the element characteristics deteriorate due to the diffusion of Cu into Si, the workability deteriorates due to poor adhesion to the insulating film, and the oxide is oxidized without forming a passive oxide film. Therefore, it is necessary to solve problems such as deterioration of wiring characteristics due to the progress to the inside. As one means for solving these problems, a barrier metal is provided at the interface between Cu and the wiring interlayer film. As the barrier metal, a single layer film or a multilayer film such as Ta or TaN is used, and a sputtering method is conventionally used as the film formation method.

バリアメタルは、上述のようにCu配線形成に必須であり、前記の課題を解決するための最低の膜厚が存在する。一方で、比抵抗の高いバリアメタルはCu配線の抵抗を増加させるので、素子の高速化の観点からはバリアメタルの厚さはできるだけ薄くする必要があり、パターン上に前記最低膜厚で均一に堆積することが望ましい。   The barrier metal is indispensable for forming the Cu wiring as described above, and there is a minimum film thickness for solving the above problems. On the other hand, since the barrier metal having a high specific resistance increases the resistance of the Cu wiring, it is necessary to make the thickness of the barrier metal as thin as possible from the viewpoint of increasing the speed of the element. It is desirable to deposit.

化学気相成長(chemical vapor deposition:CVD)法は、そのような要求に適した方法として知られている。化学気相成長法においては、蒸気圧の低い固体原料を用いる場合、膜の成長に十分な量を確保するため、加熱により蒸気圧を高くすることが一般的である。   A chemical vapor deposition (CVD) method is known as a method suitable for such a requirement. In the chemical vapor deposition method, when a solid material having a low vapor pressure is used, it is common to increase the vapor pressure by heating in order to ensure a sufficient amount for film growth.

図9は、従来の固体原料気化装置を例示する模式図である。すなわち、図9(a)は、固体原料気化装置の模式縦断面図、図9(b)は、図9(a)のA−A’線における模式横断面図である。
従来の固体原料気化装置1000は、固体原料100を収容する原料容器110と、原料容器110内に供給されるガス導入口120と、ガス出口130と、を有する。そして、原料容器110の周囲に設けられた加熱ヒーター140によって、原料容器110内の固体原料100が加熱されて気化される。そして、ガス導入口120から原料容器110内に供給される搬送ガスと、気化ガスとの混合ガスが、ガス出口130から、図示しない熱処理装置内に供給される。
FIG. 9 is a schematic view illustrating a conventional solid material vaporizer. 9A is a schematic longitudinal cross-sectional view of the solid raw material vaporizer, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9A.
The conventional solid material vaporizer 1000 includes a material container 110 that houses the solid material 100, a gas inlet 120 that is supplied into the material container 110, and a gas outlet 130. The solid material 100 in the material container 110 is heated and vaporized by the heater 140 provided around the material container 110. Then, a mixed gas of the carrier gas supplied from the gas inlet 120 into the raw material container 110 and the vaporized gas is supplied from the gas outlet 130 into a heat treatment apparatus (not shown).

同図に表すように、原料容器110のA−A’線における断面形状は、円形である。   As shown in the figure, the cross-sectional shape of the raw material container 110 along the line A-A ′ is circular.

本発明者は、従来の固体原料気化装置において、固体原料が消費される途中経過について実験を行った。   The present inventor conducted an experiment on the course of consumption of a solid material in a conventional solid material vaporizer.

図10は、従来の固体原料気化装置において、固体原料が消費される途中経過を例示する模式図である。   FIG. 10 is a schematic view illustrating an intermediate process in which a solid material is consumed in a conventional solid material vaporizer.

図10(a)は、蒸気圧の低い固体原料が消費される途中経過を例示する模式図である。同図に表すように、この従来の固体原料気化装置1000によると、蒸気圧の低い固体原料100は、原料容器110の側壁近傍から優先的に消費されることがわかった。すなわち、熱伝導の関係で、固体原料100のうち、ヒーター140の近傍の部分と、固体原料100の中央部分とで、温度勾配が生じることがわかった。蒸気圧の低い固体原料では、容器中の原料分圧はもともと低いから、搬送ガスによる原料分圧低下の影響は受けにくい。   FIG. 10A is a schematic view illustrating the course of consumption of a solid material having a low vapor pressure. As shown in the figure, according to this conventional solid material vaporizer 1000, it was found that the solid material 100 having a low vapor pressure is preferentially consumed from the vicinity of the side wall of the material container 110. That is, it has been found that a temperature gradient occurs between the portion of the solid material 100 in the vicinity of the heater 140 and the central portion of the solid material 100 in terms of heat conduction. In the case of a solid raw material having a low vapor pressure, the raw material partial pressure in the container is originally low, so that it is not easily affected by a reduction in the raw material partial pressure caused by the carrier gas.

その結果、固体原料100がさらに消費されて原料容器110と接しなくなると、固体原料100は加熱されにくくなるため気化されず、気化ガスの発生が不安定になるという問題があった。   As a result, when the solid raw material 100 is further consumed and does not come into contact with the raw material container 110, the solid raw material 100 becomes difficult to be heated and is not vaporized, and there is a problem that generation of vaporized gas becomes unstable.

すなわち、従来の固体原料気化装置において、蒸気圧の低い固体原料を気化する際、固体原料内の熱伝導率が低いため気化速度が遅く、固体原料が全域で均一に消費されないため気化ガスの発生が不安定であった。   That is, when vaporizing a solid raw material with a low vapor pressure in a conventional solid raw material vaporizer, the vaporization rate is slow because the thermal conductivity in the solid raw material is low, and the solid raw material is not consumed uniformly throughout the area, and the generation of vaporized gas Was unstable.

図10(b)は、従来の固体原料気化装置において、蒸気圧の高い固体原料が消費される途中経過を例示する模式図である。同図に表すように、蒸気圧の高い固体原料100は、搬送ガスが当たる部分が優先的に消費されることがわかった。すなわち、蒸気圧の高い固体原料100は、比較的低温でも気化されるので、固体原料100内の温度勾配の影響はあまり受けず、固体原料の分圧に依存することがわかった。それゆえ、搬送ガスにより原料分圧の低くなる部分から優先的に消費される。   FIG. 10B is a schematic view illustrating the course of the consumption of the solid material having a high vapor pressure in the conventional solid material vaporizer. As shown in the figure, it was found that the solid raw material 100 having a high vapor pressure is preferentially consumed in the portion where the carrier gas hits. That is, it was found that the solid raw material 100 having a high vapor pressure is vaporized even at a relatively low temperature, and thus is not significantly affected by the temperature gradient in the solid raw material 100 and depends on the partial pressure of the solid raw material. Therefore, it is preferentially consumed from the portion where the raw material partial pressure is lowered by the carrier gas.

すなわち、従来の固体原料気化装置において、蒸気圧の高い固体原料を気化する際、固体原料の分圧が、全域で均一ではないため気化ガスの発生が不安定であった。   That is, in the conventional solid material vaporizer, when vaporizing a solid material having a high vapor pressure, the generation of vaporized gas was unstable because the partial pressure of the solid material was not uniform throughout the entire area.

また、このような問題を解決するために、原料容器内での、固体原料の表面積を増やす工夫をした固体原料気化装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)。この提案では、固体原料をフィルム状にし、その裏面を非反応性の支持物体で覆い、他方の表面を雰囲気中に露出して、昇華表面としている。
特開平10−025576号公報
Moreover, in order to solve such a problem, a solid material vaporizer that has been devised to increase the surface area of the solid material in the material container has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this proposal, the solid raw material is formed into a film, the back surface thereof is covered with a non-reactive support object, and the other surface is exposed to the atmosphere to form a sublimation surface.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-025576

しかしながら、固体原料をフィルム状にし、その裏面を非反応性の支持物体で覆い、他方の表面を雰囲気中に露出して、昇華表面とする工程には手間がかかる。
すなわち、これまでの固体原料気化装置においては、固体原料内で温度差や圧力差が生じるため気化ガスの供給が不安定になるということと、加熱ヒーターの熱の伝達効率と搬送ガスのガス効率が低いから、固体原料の蒸気圧を効率よく上げていないということが問題であった。
また、固体原料を高温に加熱しすぎると、固体原料が分解するなどの問題が生じるため加熱温度に上限が存在し、固体原料を十分に供給できないという問題があった。
However, it takes time to form a solid raw material in the form of a film, cover the back surface with a non-reactive support object, and expose the other surface to the atmosphere to form a sublimation surface.
That is, in the conventional solid raw material vaporizer, the supply of vaporized gas becomes unstable due to temperature difference and pressure difference in the solid raw material, and the heat transfer efficiency of the heater and the gas efficiency of the carrier gas Therefore, the problem was that the vapor pressure of the solid raw material was not increased efficiently.
Further, if the solid raw material is heated too much, problems such as decomposition of the solid raw material occur, so there is an upper limit on the heating temperature, and there is a problem that the solid raw material cannot be supplied sufficiently.

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、効率よく、気化ガスを安定して供給できる固体原料気化装置を提供することにある。   This invention is made | formed based on recognition of this subject, The objective is to provide the solid raw material vaporizer which can supply vaporized gas stably efficiently.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、
固体原料を収容する原料容器と、
前記原料容器内にガスを導入するガス導入口と、
前記原料容器からガスを排出するガス出口と、
を備え、
前記原料容器の内部空間の側壁は、内側に向けて突出した部分を有することを特徴とする固体原料気化装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention,
A raw material container for containing a solid raw material;
A gas inlet for introducing gas into the raw material container;
A gas outlet for discharging gas from the raw material container;
With
A solid raw material vaporizer is provided in which the side wall of the internal space of the raw material container has a portion protruding inward.

また、本発明の他の一態様によれば、
固体原料を収容する原料容器と、
前記原料容器内にガスを導入するガス導入口と、
前記原料容器からガスを排出するガス出口と、
前記原料容器の周囲に設けられたヒーターと、
を備え、
前記原料容器の内部空間は、略柱状をなし、
前記内部空間の側壁は、内側に向けて突出した部分を有することを特徴とする固体原料気化装置が提供される。
According to another aspect of the present invention,
A raw material container for containing a solid raw material;
A gas inlet for introducing gas into the raw material container;
A gas outlet for discharging gas from the raw material container;
A heater provided around the raw material container;
With
The internal space of the raw material container has a substantially columnar shape,
A side wall of the internal space has a portion protruding inward, and a solid material vaporizer is provided.

これら固体原料気化装置において、前記内部空間の水平方向の断面の外周は、前記断面の面積と等しい面積を有する円の外周よりも長いものとすることができる。
また、前記内側に向けて突出した部分は、曲面状に突出してなるものとすることができる。
In these solid raw material vaporizers, the outer periphery of the horizontal cross section of the internal space can be longer than the outer periphery of a circle having an area equal to the area of the cross section.
Moreover, the part protruded toward the inside may be formed in a curved shape.

また、前記側壁は、複数の前記内側に向けて突出した部分を有し、これらの間に、外側に向けて突出した部分を有するものとすることができる。
また、前記外側に向けて突出した部分は曲面状に突出してなるものとすることができる。
Moreover, the said side wall shall have a part protruded toward the said inner side, and shall have the part protruded toward the outer side among these.
Moreover, the part protruded toward the said outer side shall protrude in a curved surface shape.

また、前記内部空間の上面の中央付近に、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか一方が設けられ、
前記外側に向けて突出した部分により形成される空間に向けて、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか他方が設けられたものとすることができる。
Also, near the center of the upper surface of the internal space, either the gas inlet or the gas outlet is provided,
One of the gas inlet and the gas outlet may be provided toward a space formed by the portion protruding toward the outside.

また、前記側壁に、複数の前記外側に向けて突出した部分が設けられ、
前記内部空間の上面の中央付近に、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか一方が設けられ、
前記複数の前記外側に向けて突出した部分により形成される空間のそれぞれに向けて、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか他方がそれぞれ設けられたものとすることができる。
Further, the side wall is provided with a plurality of portions protruding toward the outside,
Near the center of the upper surface of the internal space, either the gas inlet or the gas outlet is provided,
One of the gas inlet and the gas outlet may be provided in each of the spaces formed by the plurality of portions protruding toward the outside.

本発明によれば、固体原料を効率よく気化させ、気化ガスを安定して供給できる固体原料気化装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid raw material vaporization apparatus which can vaporize a solid raw material efficiently and can supply vaporization gas stably can be provided.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態にかかる固体原料気化装置の垂直方向の断面構造を例示する模式図である。
本実施形態の固体原料気化装置1は、固体原料10を収容する原料容器11と、原料容器11内に供給されるガス導入口12と、ガス出口13と、を有する。本実施形態の固体原料気化装置1においても、原料容器11の周囲に設けられた加熱ヒーター14によって、原料容器11内の固体原料10が加熱されて気化される。そして、ガス導入口12から原料容器11内に供給される搬送ガスと、気化ガスとの混合ガスが、ガス出口13から、図示しない熱処理装置内に供給される。
FIG. 1 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure in a vertical direction of a solid material vaporizer according to an embodiment of the present invention.
The solid raw material vaporizer 1 of the present embodiment includes a raw material container 11 that houses the solid raw material 10, a gas inlet 12 that is supplied into the raw material container 11, and a gas outlet 13. Also in the solid raw material vaporizer 1 of the present embodiment, the solid raw material 10 in the raw material container 11 is heated and vaporized by the heater 14 provided around the raw material container 11. Then, the mixed gas of the carrier gas and the vaporized gas supplied from the gas inlet 12 into the raw material container 11 is supplied from the gas outlet 13 into a heat treatment apparatus (not shown).

固体原料10としては、例えば、粉末状のペンタジメチルアミノタンタリウム(Ta[N(CH:PDMAT)などを挙げることができる。この材料を気化させ、アンモニア(NH)と同時にあるいは交互に基板上に供給すると、TaN(窒化チタン)の薄膜を形成できる。 Examples of the solid raw material 10 include powdered pentadimethylamino tantalum (Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 : PDMAT). When this material is vaporized and supplied onto the substrate simultaneously or alternately with ammonia (NH 3 ), a thin film of TaN (titanium nitride) can be formed.

図2は、本実施形態の固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。すなわち、同図は、図1に表した固体原料気化装置のA−A’線における断面構造を表す。   FIG. 2 is a schematic view illustrating the cross-sectional structure in the horizontal direction of the solid material vaporizer according to this embodiment. That is, this figure shows a cross-sectional structure taken along the line A-A 'of the solid material vaporizer shown in FIG.

図2に表すように、原料容器11の側壁は、星形をなし、複数の内側に向けて突出した部分11Rを有する。これら内側に向けて突出した部分11Rどうしの間には、外側に向けて突出した部分11Pが設けられている。また、図2に例示した容器11の断面形状は、容器の中心点11Cに対して略対称な形状である。   As shown in FIG. 2, the side wall of the raw material container 11 has a star shape and has a plurality of portions 11 </ b> R protruding inward. Between the portions 11R protruding toward the inside, a portion 11P protruding toward the outside is provided. Moreover, the cross-sectional shape of the container 11 illustrated in FIG. 2 is substantially symmetrical with respect to the center point 11C of the container.

原料容器11の側壁の断面の外周は、等しい面積を有する円の円周よりも大きい。それゆえ、容器側壁の面積について、原料容器11と同一底面積及び同一高さを有する円柱状の容器と比べると、本発明の実施形態における原料容器11の側壁積の方が大きい。   The outer periphery of the cross section of the side wall of the raw material container 11 is larger than the circumference of a circle having the same area. Therefore, the side wall area of the raw material container 11 in the embodiment of the present invention is larger in the area of the container side wall than the cylindrical container having the same bottom area and the same height as the raw material container 11.

このように、原料容器11の側壁に、複数の内側に向けて突出する部分11Rを設け、側壁の断面の外周を、同一面積を有する円の円周よりも大きくすることによって、原料容器11の側壁の面積が大きくなる。つまり、原料容器11内の固体原料10の、原料容器11の側壁への接触面積が大きくなる。それによって、原料容器11の周囲に設けられた加熱ヒーター14による固体原料10の加熱面積が増えるから、固体原料10への熱伝導が増加する。その結果として、同一のヒーター熱量において固体原料10が大面積で加熱され、気化量が増大する。すなわち、気化ガスの供給量を増加できる。   As described above, the plurality of inwardly projecting portions 11R are provided on the side wall of the raw material container 11, and the outer periphery of the cross section of the side wall is made larger than the circumference of a circle having the same area. The area of the side wall is increased. That is, the contact area of the solid raw material 10 in the raw material container 11 to the side wall of the raw material container 11 increases. Thereby, since the heating area of the solid raw material 10 by the heater 14 provided around the raw material container 11 is increased, the heat conduction to the solid raw material 10 is increased. As a result, the solid raw material 10 is heated in a large area with the same heater heat amount, and the amount of vaporization increases. That is, the supply amount of the vaporized gas can be increased.

すなわち、本実施形態の固体原料気化装置によると、原料容器11の水平方向の断面の外周が、同一面積を有する円の円周よりも大きくなるように側壁の形状を工夫することによって、固体原料10のヒーターに対する対向面積を増加させ、気化ガスの供給量を増加することができる。また、気化ガスの供給量が増加するので、熱処理装置内で気化ガス不足を生じさせるおそれもなくなる。   That is, according to the solid raw material vaporizer of this embodiment, the solid raw material is devised by devising the shape of the side wall so that the outer periphery of the horizontal cross section of the raw material container 11 is larger than the circumference of a circle having the same area. The facing area with respect to 10 heaters can be increased, and the supply amount of vaporized gas can be increased. Further, since the supply amount of the vaporized gas is increased, there is no possibility of causing a shortage of vaporized gas in the heat treatment apparatus.

すなわち、気化ガスを安定して、熱処理装置内に供給できるので、半導体基板上に均一な薄膜を堆積できる。   That is, since the vaporized gas can be stably supplied into the heat treatment apparatus, a uniform thin film can be deposited on the semiconductor substrate.

その結果として、例えば、CuのSi中への拡散による素子特性の劣化、絶縁膜との密着性が乏しい事による加工性の劣化、不動態酸化膜を形成せずに酸化が内部まで進行することによる配線特性の劣化などを防ぐことができる信頼性の高いバリアメタルを形成できる。   As a result, for example, deterioration of device characteristics due to diffusion of Cu into Si, deterioration of workability due to poor adhesion to the insulating film, and oxidation progresses to the inside without forming a passive oxide film. Therefore, it is possible to form a highly reliable barrier metal that can prevent the deterioration of wiring characteristics due to the above.

以下、本発明の固体原料気化装置の他の具体例について説明する。   Hereinafter, other specific examples of the solid raw material vaporizer of the present invention will be described.

まず、原料容器11の側壁の形状に関する具体例のいくつかについて説明する。
図3は、本発明の第2の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。すなわち図3は、図1に表した固体原料気化装置の、A−A’線における水平方向の断面構造に対応する。
同図に表すように、本具体例における原料容器11のA−A’線における断面も、複数の内側に向けて突出した部分11Rを有する。これら内側に向けて突出した部分11Rの間には、外側に向けて突出した部分11Pが設けられている。図2に関して前述した断面構造と比較すると、本具体例における断面の外周、すなわち側壁は、円弧を組み合わせた形状となっていて、丸みを持った凹部11Rと凸部11Pとが交互に連続している。
First, some specific examples regarding the shape of the side wall of the raw material container 11 will be described.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a horizontal sectional structure of a solid material vaporizer as a second specific example of the invention. That is, FIG. 3 corresponds to the horizontal cross-sectional structure taken along the line AA ′ of the solid raw material vaporizer shown in FIG.
As shown in the drawing, the cross section taken along the line AA ′ of the raw material container 11 in this specific example also has a plurality of portions 11R protruding toward the inside. A portion 11P protruding outward is provided between the portions 11R protruding inward. Compared with the cross-sectional structure described above with reference to FIG. 2, the outer periphery of the cross section in this specific example, that is, the side wall, has a shape that combines arcs, and rounded concave portions 11 </ b> R and convex portions 11 </ b> P are alternately continuous. Yes.

本実施例においても、原料容器11の断面の外周は、等しい面積を有する円の円周よりも大きいので、前述した実施形態において得られる効果と同様の効果を得られる。   Also in this example, since the outer periphery of the cross section of the raw material container 11 is larger than the circumference of a circle having the same area, the same effect as that obtained in the above-described embodiment can be obtained.

さらに、本実施例においては、断面の外周に丸みがあるので、ガスの流れを乱したり妨げるおそれが少ない。また、外側に向けて突出した部分11Pが曲面状に形成されているので、その先端付近の隅部にガスが滞流するおそれがなくなる。その結果、ガスの対流の効率や、ヒーターの加熱による熱対流の効率がよくなり、固体原料10内の温度差や圧力差を軽減することができ、効率よく、気化ガスの供給量を増加できる。   Furthermore, in this embodiment, since the outer periphery of the cross section is rounded, there is little possibility of disturbing or preventing the gas flow. Further, since the portion 11P that protrudes outward is formed in a curved surface shape, there is no possibility that gas flows in the corner near the tip. As a result, the efficiency of gas convection and the efficiency of heat convection due to the heating of the heater can be improved, the temperature difference and pressure difference in the solid raw material 10 can be reduced, and the supply amount of vaporized gas can be increased efficiently. .

このように、本具体例によると、原料容器11の断面の外周が、同一面積を有する円の円周よりも大きくなるように側面の形状を工夫し、特に、側壁を丸みを持った形状にすることによって、固体原料10の加熱面積を増加させるとともに効率よく、気化ガスの供給量を増加することができる。   Thus, according to this specific example, the shape of the side surface is devised so that the outer periphery of the cross section of the raw material container 11 is larger than the circumference of a circle having the same area, and in particular, the side wall has a rounded shape. By doing this, while increasing the heating area of the solid raw material 10, the supply amount of vaporization gas can be increased efficiently.

図4乃至図6は、本発明の第3乃至第5の具体例の固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。すなわち同図も、図1のA−A’線における断面構造を表す。
図4に表した具体例においても、容器11の側壁に、複数の内側に向けて突出した部分11Rが設けれている。そして、これらの間に設けられた外側に向けて突出した部分11Pに大きな丸みが与えられている。外側に向けて突出した部分11Pの空間を大きく確保することにより、ガスの滞留を防ぐ効果が期待できる。
4 to 6 are schematic views illustrating the cross-sectional structure in the horizontal direction of the solid material vaporizer according to the third to fifth specific examples of the present invention. That is, this figure also shows a cross-sectional structure taken along line AA ′ of FIG.
Also in the specific example shown in FIG. 4, a plurality of portions 11 </ b> R protruding toward the inside are provided on the side wall of the container 11. And the big roundness is given to the part 11P which protruded toward the outer side provided among these. By securing a large space for the portion 11P projecting outward, an effect of preventing gas retention can be expected.

図5に表した具体例においても、容器11の側壁に、複数の内側に向けて突出した部分11Rが設けられている。そして、これら内側に向けて突出した部分11Rの間には、矩形の外側に向けて突出した部分11Pが設けられている。外側に向けて突出した部分11Pを矩形とすることにより、側壁の面積をさらに拡大させ、外部のヒーターからの熱導入を促進できる。
図6に表した具体例においても、容器11の側壁に、複数の内側に向けて突出した部分11Rが設けられている。これら内側に向けて突出した部分11Rの間には、外側に向けて突出した部分11Pが設けられている。そして、外側に向けて突出した部分11Pのそれぞれは、複数の小さな凸部11Sにより形成されている。このようにすると、容器11の側壁の面積をさらに拡大させ、外部のヒーターからの熱導入をさらに促進できる。
以上説明した図4乃至図9に表した具体例のいずれにおいても、原料容器11の水平方向の断面の外周は、等しい面積を有する円の円周よりも大きいので、前述した実施形態において得られる効果と同様の効果を得られる。
Also in the specific example shown in FIG. 5, a plurality of portions 11 </ b> R protruding toward the inside are provided on the side wall of the container 11. And between these part 11R which protruded toward the inner side, the part 11P which protruded toward the rectangular outer side is provided. By making the portion 11P protruding outwards into a rectangle, the area of the side wall can be further increased, and heat introduction from an external heater can be promoted.
Also in the specific example shown in FIG. 6, a plurality of portions 11 </ b> R protruding toward the inside are provided on the side wall of the container 11. A portion 11P protruding outward is provided between the portions 11R protruding inward. And each of the part 11P which protruded toward the outer side is formed of the some small convex part 11S. If it does in this way, the area of the side wall of the container 11 can further be expanded, and the heat introduction from an external heater can further be accelerated | stimulated.
In any of the specific examples shown in FIG. 4 to FIG. 9 described above, the outer periphery of the cross section in the horizontal direction of the raw material container 11 is larger than the circumference of a circle having the same area, and thus obtained in the above-described embodiment. The same effect as the effect can be obtained.

また、気化量の増加量は、原料容器11の外周長/底面積に比例するから、同一の底面積の場合、外周長が長いほど、気化量は増える。従って本実施例にあげた例の外周長はいずれも、前述した実施形態における外周長よりも大きいので、気化量をさらに増加させる事ができる。   Moreover, since the increase amount of vaporization is proportional to the outer periphery length / bottom area of the raw material container 11, in the case of the same bottom area, vaporization amount increases, so that outer periphery length is long. Therefore, since the outer peripheral lengths of the examples given in this example are all longer than the outer peripheral lengths in the above-described embodiments, the amount of vaporization can be further increased.

ただし、原料容器11の側壁をあまりに複雑な形状にすると、装置のメンテナンス性が低下するおそれがある。それゆえ、固体原料の種類によって、当業者がメンテナンスなどを容易になし得る範囲内で様々な形状とすればよい。   However, if the side wall of the raw material container 11 has an excessively complicated shape, the maintainability of the apparatus may be reduced. Therefore, depending on the type of the solid raw material, various shapes may be used as long as those skilled in the art can easily perform maintenance and the like.

次に、ガス導入口12とガス出口13との配置及び数量を工夫した具体例について説明する。
図7及び図8は、本発明の第6及び第7の具体例の固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。すなわちこれらの図は、図1のA−A’線における断面構造を表す。
図7に表した具体例の場合、原料容器11の中心にガス導入口12を一つ設け、原料容器11の周囲の凸部11Pにそれぞれガス出口13を設けている。このように、ガス導入口12及びガス出口13を、原料容器11の中心に対して略対称となるように設けることによって、原料容器11の中心に対して対称にガスが流れるから、固体原料10も一方向から優先的にではなく、左右対称な方向に消費される。その結果、固体原料10の気化速度も安定し、安定して気化ガスを供給できる。
Next, a specific example in which the arrangement and quantity of the gas inlet 12 and the gas outlet 13 are devised will be described.
7 and 8 are schematic views illustrating the cross-sectional structure in the horizontal direction of the solid material vaporizers of the sixth and seventh specific examples of the present invention. That is, these drawings show a cross-sectional structure taken along line AA ′ of FIG.
In the case of the specific example shown in FIG. 7, one gas inlet 12 is provided at the center of the raw material container 11, and the gas outlets 13 are provided at the convex portions 11 </ b> P around the raw material container 11. As described above, by providing the gas inlet 12 and the gas outlet 13 so as to be substantially symmetrical with respect to the center of the raw material container 11, the gas flows symmetrically with respect to the center of the raw material container 11. Is consumed not symmetrically from one direction but symmetrically. As a result, the vaporization rate of the solid raw material 10 is also stabilized, and the vaporized gas can be supplied stably.

また、ガス出口13を複数設けることにより、固体原料10内のガス流のコンダクタンスが増加し、気化効率が上がる。すなわち、加熱ヒーターによる熱が、熱伝導だけでなくガスの流れ効果によっても伝達されるので、固体原料10の気化速度を上げることができる。
またさらに、凸部11Pのそれぞれにガス出口13を設けることにより、凸部11Pでのガスの滞留や流れの乱れなどを抑制できる。
Further, by providing a plurality of gas outlets 13, the conductance of the gas flow in the solid raw material 10 increases, and the vaporization efficiency increases. That is, since the heat by the heater is transmitted not only by heat conduction but also by the gas flow effect, the vaporization rate of the solid raw material 10 can be increased.
Furthermore, by providing the gas outlets 13 in each of the convex portions 11P, it is possible to suppress the retention of gas in the convex portions 11P and the disturbance of the flow.

図8に表した具体例の場合、原料容器11の中心にガス出口13を一つ設け、原料容器11の周囲の凸部11Pにそれぞれガス導入口12が設けられている。凸部11Pにガス導入口12を設けた場合、導入されたガスは、容器11の側壁の外側に設けられたヒーターからの熱をすぐに受けて加熱される。つまり、熱交換効率が上がるという点で有利である。ガス導入口12から導入されたガスは、凸部11Pの側壁においてヒーターからの熱を高い効率で受け取って加熱され、固体原料10を気化させて容器中央に設けられたガス出口13から排出される。つまり、固体原料の気化を促進させ、気化ガスの排出量を増加させることができる。
またさらに、本具体例においても、凸部11Pのそれぞれにガス導入口12を設けることにより、凸部11Pでのガスの滞留や流れの乱れなどを抑制できる。
In the case of the specific example shown in FIG. 8, one gas outlet 13 is provided in the center of the raw material container 11, and the gas inlets 12 are provided in the convex portions 11 </ b> P around the raw material container 11. When the gas inlet 12 is provided in the convex portion 11P, the introduced gas is immediately received by the heat from the heater provided outside the side wall of the container 11 and heated. That is, it is advantageous in that the heat exchange efficiency is increased. The gas introduced from the gas inlet 12 receives the heat from the heater with high efficiency on the side wall of the convex portion 11P, is heated, and vaporizes the solid raw material 10, and is discharged from the gas outlet 13 provided in the center of the container. . That is, vaporization of the solid raw material can be promoted and the amount of vaporized gas discharged can be increased.
Furthermore, also in this specific example, by providing the gas introduction port 12 in each of the convex portions 11P, it is possible to suppress the stagnation of gas in the convex portions 11P, the turbulence of the flow, and the like.

以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
すなわち、本発明の固体原料気化装置を構成する材料、構造、形状、サイズ、各部品の配置について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
That is, even if a person skilled in the art has changed the design of the material, structure, shape, size, and arrangement of each component constituting the solid raw material vaporizer according to the present invention, it can be used as long as it has the gist of the present invention. Are included within the scope of the present invention.

本発明の実施の形態にかかる固体原料気化装置の垂直方向の断面構造を例示する模式図である。It is a mimetic diagram which illustrates the section structure of the perpendicular direction of the solid source vaporizer concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態にかかる固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-sectional structure of the horizontal direction of the solid raw material vaporization apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の第2の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-section of the horizontal direction of the solid raw material vaporizer as a 2nd example of this invention. 本発明の第3の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-section of the horizontal direction of the solid raw material vaporizer as a 3rd example of this invention. 本発明の第4の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-section of the horizontal direction of the solid raw material vaporization apparatus as the 4th example of this invention. 本発明の第5の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-sectional structure of the horizontal direction of the solid raw material vaporizer as a 5th example of this invention. 本発明の第6の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-sectional structure of the horizontal direction of the solid raw material vaporizer as a 6th example of this invention. 本発明の第7の具体例としての固体原料気化装置の水平方向の断面構造を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the cross-section of the horizontal direction of the solid raw material vaporizer as a 7th example of this invention. 従来の固体原料気化装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the conventional solid raw material vaporizer. 従来の固体原料気化装置において、固体原料が消費される途中経過を例示する模式図である。In the conventional solid raw material vaporizer, it is a schematic diagram which illustrates the middle course in which a solid raw material is consumed.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体原料気化装置
10 固体原料
11 原料容器
11P 凸部
11R 凹部
12 ガス導入口
13 ガス出口
14 加熱ヒーター
100 固体原料
1000 固体原料気化装置
110 原料容器
120 ガス導入口
130 ガス出口
140 加熱ヒーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid raw material vaporizer 10 Solid raw material 11 Raw material container 11P Convex part 11R Concave part 12 Gas inlet 13 Gas outlet 14 Heating heater 100 Solid raw material 1000 Solid raw material vaporizer 110 Raw material container 120 Gas inlet 130 Gas outlet 140 Heating heater

Claims (5)

固体原料を収容する原料容器と、
前記原料容器内にガスを導入するガス導入口と、
前記原料容器からガスを排出するガス出口と、
を備え、
前記原料容器の内部空間の側壁は、内側に向けて突出した部分を有することを特徴とする固体原料気化装置。
A raw material container for containing a solid raw material;
A gas inlet for introducing gas into the raw material container;
A gas outlet for discharging gas from the raw material container;
With
The side wall of the internal space of the raw material container has a portion protruding inward, and the solid raw material vaporizer.
固体原料を収容する原料容器と、
前記原料容器内にガスを導入するガス導入口と、
前記原料容器からガスを排出するガス出口と、
前記原料容器の周囲に設けられたヒーターと、
を備え、
前記原料容器の内部空間は、略柱状をなし、
前記内部空間の側壁は、内側に向けて突出した部分を有することを特徴とする固体原料気化装置。
A raw material container for containing a solid raw material;
A gas inlet for introducing gas into the raw material container;
A gas outlet for discharging gas from the raw material container;
A heater provided around the raw material container;
With
The internal space of the raw material container has a substantially columnar shape,
The side wall of the internal space has a portion protruding inward, and the solid raw material vaporizer.
前記内部空間の水平方向の断面の外周は、前記断面の面積と等しい面積を有する円の外周よりも長いことを特徴とする請求項1または2に記載の固体原料気化装置。   The solid raw material vaporizer according to claim 1 or 2, wherein an outer periphery of a horizontal cross section of the internal space is longer than an outer periphery of a circle having an area equal to the area of the cross section. 前記側壁は、複数の前記内側に向けて突出した部分を有し、これらの間に、外側に向けて突出した部分を有し、
前記内部空間の上面の中央付近に、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか一方が設けられ、
前記外側に向けて突出した部分により形成される空間に向けて、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか他方が設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の固体原料気化装置。
The side wall has a plurality of inwardly projecting portions, and has a portion projecting outward between them,
Near the center of the upper surface of the internal space, either the gas inlet or the gas outlet is provided,
The one of the gas inlet and the gas outlet is provided toward a space formed by the portion protruding toward the outer side, according to any one of claims 1 to 3. Solid raw material vaporizer.
前記側壁は、複数の前記内側に向けて突出した部分を有し、これらの間に、外側に向けて突出した部分を有し、
前記側壁に、複数の前記外側に向けて突出した部分が設けられ、
前記内部空間の上面の中央付近に、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか一方が設けられ、
前記複数の前記外側に向けて突出した部分により形成される空間のそれぞれに向けて、前記ガス導入口及び前記ガス出口のいずれか他方がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の固体原料気化装置。
The side wall has a plurality of inwardly projecting portions, and has a portion projecting outward between them,
The side wall is provided with a plurality of portions protruding toward the outside,
Near the center of the upper surface of the internal space, either the gas inlet or the gas outlet is provided,
The one of the gas inlet and the gas outlet is respectively provided toward each of the spaces formed by the plurality of portions protruding toward the outside. The solid raw material vaporizer as described in any one.
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