JP2513846Y2

JP2513846Y2 - 原料ガス供給装置

Info

Publication number: JP2513846Y2
Application number: JP1989067896U
Authority: JP
Inventors: 明吉野; 鼎士渡部; 健治奥村
Original assignee: 大同ほくさん株式会社
Priority date: 1989-06-10
Filing date: 1989-06-10
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2004-06-10
Also published as: JPH038434U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、半導体の製造に使用される半導体層形成
材料等の液体原料を気化させるための原料ガス供給装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体の製造工程においては、ウエハーの表面に、絶
縁膜半導体材料からなる層を形成することが行われてお
り、このような材料の中に、テトラエチルオキサイドシ
ラン（以下「TEOS」と略す）がある。このTEOSは、沸点
が170℃と高く気化しにくいうえ、130℃程度の温度で分
解してしまう性質を有しており、一般に、バブリング方
式またはベーキング方式によつて、絶縁半導体層形成用
処理室に供給されている。上記方法のうち、バブリング
方式は第５図に示すようなものであり、加熱室１の内部
に配設された原料タンク２内にTEOSを厳密に加温調節し
た状態で保持し、この原料タンク２内に、マスフローコ
ントローラー（以下「MFC」と記す）３によつて流量調
節された不活性ガス（例えばHe）をキヤリアガスとして
供給することによりTEOSをバブリングさせ、原料タンク
２内に発生する気化ガスを、配管４を介して処理室５内
に送り込むようになつている。そして、この気化ガスは
処理室５内に並設されたウエハー６の表面に吹き付けら
れて絶縁半導体層を形成するというものである。また、
ベーキング方式は第６図に示すようなものであり、加温
調節された加熱室1a内に原料タンク２を配設するととも
に、その加熱室1a内における下流側にMFC3を配設し、こ
のMFC3で原料タンク２から送られてくるTEOS流量を調節
しながらウエハー６が並設された処理室５内に送り込む
ようになつている。なお、第５図および第６図におい
て、７は開閉弁であり、８は圧力計、９は可変流量弁で
ある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記バブリング方式では、気化TEOSが
不活性ガスと混合した状態で処理室５に送られるため、
その濃度が薄くなり、かつTEOSの供給量の計測が困難に
なる。したがつて、絶縁半導体層の形成に長時間を要す
るとともに、形成層の精度が悪くなるという問題点を有
している。また、加熱室１の温度調節を厳密に行う必要
があるため、操作が難しいという問題もある。ベーキン
グ方式では、形成層の精度は良好であり、加熱室1aの温
度調節も厳密に行う必要はない。しかし、液体原料の気
化を効率よく行うためには、液体原料の気化する表面積
を大きくする必要があり、それに伴つて原料タンク２を
大きくする必要が生じる。そして、このように大きな原
料タンク２を加熱室1a内に配設するために加熱室1aが大
形化するという問題を生じている。

この考案は、このような事情に鑑みなされたもので、
上記ベーキング方式による長所を維持したままで、加熱
手段を小形化できるとともに、効率のよい気化が可能に
なる原料ガス供給装置の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この考案の原料ガス供給
装置は、原料タンクから供給配管を延設してその先端を
密封室の底面部中央に連結するとともに、上記密封室の
少なくとも底面部を外側から加熱する加熱手段を設け、
上記原料タンクから送られてくる液体原料を上記密封室
で加熱蒸発させその気化原料のみを上記密封室の天井部
から延びる取出配管を介して処理室に送り込む原料ガス
供給装置であつて、上記供給配管に流量調節計を設けて
上記原料タンクから密封室に送られる液体原料の流量を
調節可能にし、上記密封室内の底面部を、上記供給配管
の先端が連結された注入口を中心として外側に向かつて
徐々に低くなつた円形の段状に形成してその各段の縁部
に、その縁部に沿つた堰を設け、上記底面部の上方に、
底面部と所定間隔で対峙する原料飛散防止用の遮蔽板を
設け、この遮蔽板と上記密封室の内周壁および天井面と
の間を気化原料取出通路に形成したという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この考案の原料ガス供給装置は、従来例の
ように、加熱保持した液体原料を不活性ガスによつてバ
ブリングさせそのときに生じる気化ガスを取り出した
り、原料タンク等を大形の加熱室で加熱することにより
液体原料を気化させ取り出すというものではなく、原料
タンクから延びる供給配管を、加熱手段によつて少なく
とも底面部が加熱保持された密封室に連結し、原料タン
クから送り出される液体原料をこの密封室で気化したの
ち取出配管を介して処理室に送り込むようになつてい
る。したがつて、密封室を小形化することができ、それ
を加熱する加熱手段を大幅に小形化できるようになる。
その結果、従来例のような大形の加熱室が不要になる。
すなわち、密封室の底面部が、底面中心の注入口を中心
として、外側に向かつて徐々に低くなつた円形の段状に
形成され、その各段の縁部に堰が設けられているため、
液体原料が、外側から熱せられて熱くなつている底面部
の略全面に広がつてその表面積が大きくなり、液体原料
が薄く広く加熱されて効果的に気化されるようになり密
封室の小形化を実現できる。また、底面部の上方に原料
飛散防止用の遮蔽板が設けられているため、注入口から
密封室内に送り込まれた液体原料が飛散しても、これが
密封室内で気化した気体原料と混合した状態で取出配管
に送り出されることがなく、液体分を全く含まない気化
原料だけが、この遮蔽板と、密封室の内周壁および天井
面との間で形成される気化原料取出通路を通つて取出配
管に送られ、この取出配管から処理室に送られるように
なる。また、上記密封室に送られる液体原料は、流量調
節計で適正流量に調節されるため、密封室での気化が適
正な状態で行われるようになる。さらに、キヤリアガス
を使用しないため、気化原料が希釈されるという問題も
生じない。

つぎに、この考案を実施例にもとづいて詳しく説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例を示している。すなわ
ち、図において、10は原料タンクであり、内部下部側に
絶縁半導体層形成用の液体TEOSが充填されている。この
原料タンク10の上端部には、Heガス供給用の配管11が連
結されており、この配管11から原料タンク10の上部側空
間部に送り込まれてくるHeガスによつて、原料タンク10
内のTEOSは分解しにくい安定な状態に維持されている。
12は配管11に設けられた圧力調節弁であり、原料タンク
10内のTEOSが減少し原料タンク10の圧力が低下すると自
動的に開き、Heガスを原料タンク10内に送り込むように
なつている。13および14はストツプ弁、15はフイルタ
ー、16は加圧ノズル、17は圧力指示警報計である。ま
た、18は原料タンク10内の底部側から上方に延び天井部
を貫通して外部に延びる原料供給用配管であり、先端が
ストツプ弁19,20、フイルター22およびMFC23等を介し
て、円形ボツクス状の密封室24の底部中央に連結されて
いる。

上記MFC23は、第２図および第３図に示すように構成
され、内部を矢印Ｌの方向に通過するTEOSの流量を適正
に調節するようになつている。すなわち、このMFC23
は、ボデイ46に、多量のTEOSが通過するバイパス管47
と、少量のTEOSが通過するセンサ管48とが分岐された状
態で設けられており、センサ管48の外周面に、鉄・ニツ
ケルまたは白金製の薄膜低抗体からなる感熱センサ49が
２個取り付けられている。上記感熱センサ49は、センサ
管48の上下にセラミツクス基板（図示せず）を配設し、
その間にエポキシ系接着剤を充填して構成されており、
温度差設定抵抗50等によつて周囲の温度よりも５〜10°
高くなるように設定されている。そして、センサ間48内
を通過するTEOSによつて奪われる２個の感熱センサ49の
熱量の差によつて上記TEOSの流量を検出するようになつ
ており、その際、流量のわずかな変位でも検出できるよ
うになつている。また、この感熱センサ49には、配線
（図示せず）を介して制御装置51が連結されており、そ
の制御装置51が、上記TEOSの流量の変化に応じて、バイ
パス管47とセンサ管48の合流部に設けられたバルブ52の
開放状態を自動的に調節するようになつている。したが
つて、上記合流部で、TEOSは適正な流量に調節され密封
室24に送られるようになる。53は原料供給用配管18に連
結される継ぎ手である。

また、上記密封室24は、第４図に示すように、底面部
25の中央側が上方に盛り上がつた状態になつており、そ
の中心部に細径（直径が0.3mm）の吐出口26aを有するノ
ズル部26が植設されているとともに、そのノズル部26を
中心として、底面部25の上面が外側に向かつて徐々に低
くなつた段状に形成されている。そして、その段状に形
成された底面の各段部の縁部には、それぞれ同じ高さを
有するリング状の堰27が円周に沿つて上方に突設されて
いる。28は底面部25の上方に、底面部25から所定間隔を
保つて配設された遮蔽板であり、中心部28aが上方に向
かつて突出しているとともに、その下面側が吐出液跳ね
返し用の凹部28bに形成されている。この凹部28bの開口
側縁部28cは下方に向かつて突出した先鋭状に形成され
ており、凹部28bで跳ね返された液を、遮蔽板28の下面
に伝わらせることなく、真下に落下させるようになつて
いる。上記遮蔽板28は短円筒状の支持部29によつて密封
室24の天井部30の下面に固定され、上記支持部29の側面
には、円周に沿つて一定間隔で穴部29aが設けられてい
る。31は天井部30の中央部に設けられた気化原料取り出
し用の穴部である。なお、上記密封室24の上下には、第
１図に示すように、加熱ヒータ32が設けられており、こ
の加熱ヒータ32の発熱によつて上記密封室24内が略90℃
の温度に保持されている。このため、原料供給用配管18
を介して原料タンク10から密封室24の下部側に送り込ま
れる液体TEOSは、加熱ヒータ32によつて加熱された底面
部25の段状底面に接触しゆつくりと外側に向かつて広が
りながら密封室24内を下降する。その間に、上記液体TE
OSは、加熱されて蒸発し、その気化ガスが密封室24の周
壁側上部に移動し穴部29aを通過して密封室24の中央部
上端側から穴部31に上昇していく。第１図において、33
は密封室24の上端中央から延設された気化ガス搬送用の
配管であり、一端が密封室24の天井部30に設けられた穴
部31に嵌合し、他端がストツプ弁34を介して処理室35に
連結されている。この処理室35は真空ポンプ36を備えて
おり、その真空ポンプ36の作用により、配管33内を負圧
にし、密封室24内の気化ガスを、配管33を介して内部に
吸引するようになつている。また、37は配管33から分岐
している排気用配管であり、配管11から分岐している排
気用配管38と合流し、その先端が外部に延びている。3
9,40,41はそれぞれストツプ弁であり、42は、配管33お
よび排気用配管37を囲つた保温層である。また、43は保
温層42に設けられた温度指示調節計、44は加熱ヒータ32
に設けられた温度指示調節計、45は原料タンク10に設け
られた液面計である。

この構成において、まず、ストツプ弁13,14,20および
34を開けるとともに、ストツプ弁39,40,41を閉じ、Heガ
スを0.1〜0.2kg/cm²Ｇの圧力で原料タンク10に送り込
む。その状態で、処理室35の真空ポンプ36を作動させる
と、原料タンク10内の液体TEOSは、原料供給用配管18を
介して密封室24内に送り込まれ、密封室24内の段状の底
面部25を、中央部から外周側に向かつて薄く広がりなが
ら移動する間に、底面部25の下側に設けられた加熱ヒー
タ32から加熱されて、効果的に気化する。その際、液体
TEOSは、MFC23によつて自動調節され適正な流量になつ
て密封室24に送られる。また、密封室24内には、遮蔽板
28が設けられているため、ノイズ部26から密封室24内に
吐出される液体TEOSが密封室24内で飛散しても、上記遮
蔽板28の凹部28b壁面に衝突して下方に落とされる。し
たがつて、底面部25の段状底面を流れながら、加熱ヒー
タ32の加熱によつて気化した気化TEOSだけが密封室24内
の周壁側上部に移動していく。そして、その気化TEOS
は、配管33を介して処理室35に送られる。その結果、上
記TEOSの気化ガスは、処理室35内に並設されたウエハー
の表面に吹き付けられ、その表面に絶縁半導体層を形成
する。

このように、この装置では、底面部25の上面を外側に
向かつて徐々に低くなつた段状に形成するとともに、そ
の各段部の縁部に堰27を設けることによつて密封室24を
小形化し、この小形化された密封室24の底面部25を、そ
のすぐ下側に設けた加熱ヒータ32で加熱することによ
り、効果的に液体原料の気化を行うため、加熱手段を大
幅に小形化することができる。すなわち、底面部25を上
記のような段状にしない場合では、密封室24内に送り込
まれる液体TEOSは、特定部分に集中した線状の流れとな
つて高い部分から低い部分に流れやすいが、底面部25
を、縁部に堰27を有する段状に形成することにより、液
体TEOSを底面部25の上面の略全面に薄く広げることがで
き加熱面積を大きくすることができるようになる。ま
た、MFC23の流量調節によつて密封室24内に送り込まれ
る液体TEOSが適正量になるため、密封室24内で気化され
処理室35に送られる気化TEOSも適正量になるとともに、
遮蔽板28によつて液体TEOSが気化ガスと混合することを
防止され、液体分を含まない気化ガスだけが原料として
密封室24から取り出されるようになり、形成される絶縁
半導体層が精度のよい良好な状態になる。さらに、原料
タンク10を加熱室外におくことが可能になることから、
高温下で不安定なTEOSを安定な状態で保持できるように
なる。また、キヤリアーガスを使用しないためTEOSが希
釈される等の問題も生じない。

停止時には、ストツプ弁20,34を閉じておく。また、
操作を再開する際には、ストツプ弁34は閉じたまま、ス
トツプ弁39を開け、その状態で、上記実施例と同様の操
作をし密封室24内および配管18,33等の残留TEOSを排気
用配管37から排除する。ついで、送られてくるTEOSが適
正状態になつたのち、上記ストツプ弁39を閉じて、スト
ツプ弁34を開けそのTEOSを処理室35に送るようにする。

なお、この考案で使用する液体原料は、上記TEOSに限
定するものではなく、気化を必要とする液体原料であれ
ばなんでもよい。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の原料ガス供給装置は、原料
タンクから延びる供給配管を、加熱手段によつて少なく
とも底面部が加熱保持された密封室に連結し、原料タン
クから送り出される液体原料をこの密封室で気化したの
ち取出配管を介して処理室に送り込むようになつてい
る。したがつて、密封室を小形化することができ、それ
を加熱する加熱手段を大幅に小形化できるようになる。
その結果、従来例のような大形の加熱室が不要になる。
すなわち、密封室の底面部が、底面中心の注入口を中心
として、外側に向かつて徐々に低くなつた円形の段状に
形成され、その各段の縁部に堰が設けられているため、
液体原料が、外側から熱せられ熱くなつている底面部の
略全面に広がつてその表面積が大きくなり、液体原料が
薄く広く加熱されて効果的に気化されるようになり密封
室の小形化を実現できる。また、底面部の上方に原料飛
散防止用の遮蔽板が設けられているため、注入口から密
封室内に送り込まれた液体原料が飛散しても、これが密
封室内で気化した気体原料と混合した状態で取出配管に
送り出されることがなく、液体分を全く含まない気化原
料だけが、この遮蔽板と、密封室の内周壁および天井面
との間で形成される気化原料取出通路を通つて取出配管
に送られ、この取出配管から処理室に送られるようにな
る。また、上記密封室に送られる液体原料は、流量調節
計で適正流量に調節されるため、密封室での気化が適正
な状態で行われるようになる。さらに、キヤリアガスを
使用しないため、気化原料が希釈されるという問題も生
じない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の構成図、第２図はそれに
用いるMFCの要部縦断面図、第３図はそのＡ−Ａ′断面
図、第４図は密封室の一部切欠断面図、第５図および第
６図は従来例の構成図である。 10……原料タンク、18……原料供給用配管、23……MF
C、24……密封室、25……底面部、26……ノズル部、27
……堰、28……遮蔽板、32……加熱ヒータ、33……配
管、35……処理室

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】原料タンクから供給配管を延設してその先
端を密封室の底面部中央に連結するとともに、上記密封
室の少なくとも底面部を外側から加熱する加熱手段を設
け、上記原料タンクから送られてくる液体原料を上記密
封室で加熱蒸発させその気化原料のみを上記密封室の天
井部から延びる取出配管を介して処理室に送り込む原料
ガス供給装置であつて、上記供給配管に流量調節計を設
けて上記原料タンクから密封室に送られる液体原料の流
量を調節可能にし、上記密封室内の底面部を、上記供給
配管の先端が連結された注入口を中心として外側に向か
つて徐々に低くなつた円形の段状に形成してその各段の
縁部に、その縁部に沿つた堰を設け、上記底面部の上方
に、底面部と所定間隔で対峙する原料飛散防止用の遮蔽
板を設け、この遮蔽板と上記密封室の内周壁および天井
面との間を気化原料取出通路に形成したことを特徴とす
る原料ガス供給装置。