JP3156858B2 - Liquid feeder - Google Patents

Liquid feeder

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JP3156858B2
JP3156858B2 JP19365991A JP19365991A JP3156858B2 JP 3156858 B2 JP3156858 B2 JP 3156858B2 JP 19365991 A JP19365991 A JP 19365991A JP 19365991 A JP19365991 A JP 19365991A JP 3156858 B2 JP3156858 B2 JP 3156858B2
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liquid
vaporizing
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尚徳 川口
尚生 野村
勝之 高村
賢二 赤井
健郎 林
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東芝セラミックス株式会社
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はタンクに収容された液体
原料を気化させて反応炉に供給するための液体原料供給
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid material supply apparatus for vaporizing a liquid material contained in a tank and supplying the vaporized liquid material to a reaction furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体分野では、CVD法によって薄膜
の形成が行われている。CVD法は気相エピタキシャル
成長のための重要な方法の1つである。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductors, thin films are formed by a CVD method. The CVD method is one of important methods for vapor phase epitaxial growth.

【0003】さて、Siエピタキシャル成長の原料とし
ては、SiH4 、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、Si
Cl4 が一般に用いられる。このうち高純度のものが安
価で入手できるSiCl4 とSiHCl3 が工業的に多
く用いられている。この2種の原料は常温・常圧では液
体である。これらの液体原料を気化させてSiエピタキ
シャル成長装置の反応炉に供給するために液体原料供給
装置が用いられる。
[0003] Materials for Si epitaxial growth include SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , and SiH 4 .
Cl 4 is commonly used. Of these, SiCl 4 and SiHCl 3 , which are of high purity and can be obtained at low cost, are widely used industrially. These two kinds of raw materials are liquid at normal temperature and normal pressure. A liquid source supply device is used to vaporize these liquid sources and supply them to the reaction furnace of the Si epitaxial growth apparatus.

【0004】従来の液体原料供給装置では、液体原料中
にH2 などのバブリングガスを多量に導入し、バブリン
グガス中に原料を気化(飽和)させる方式がとられてい
る。原料の流量制御はレシオディテクタでバブリングガ
スと飽和バブリングガスの流量比を検出することによっ
て行っている。飽和蒸気圧が液体の温度により大きく変
わるので、原料供給量を一定に保つために液温を一定に
制御しなければならない。
In a conventional liquid material supply apparatus, a large amount of bubbling gas such as H 2 is introduced into a liquid material, and the material is vaporized (saturated) in the bubbling gas. The flow rate control of the raw material is performed by detecting the flow rate ratio between the bubbling gas and the saturated bubbling gas with a ratio detector. Since the saturated vapor pressure varies greatly depending on the temperature of the liquid, the liquid temperature must be controlled to be constant in order to keep the raw material supply amount constant.

【0005】液体原料の気化熱はSiHCl3 が47c
al/g、SiCl4 が46cal/gとかなり大き
い。そこで、液体容器にテープヒータ等のヒータを取り
つけ、液体容器内の液体を直接加熱することによって液
温の低下を防止している。例えば、特開平1−2406
63号を参照。
The heat of vaporization of the liquid raw material is 47% for SiHCl 3.
al / g and SiCl 4 are considerably large at 46 cal / g. Therefore, a heater such as a tape heater is attached to the liquid container, and the liquid in the liquid container is directly heated to prevent a decrease in the liquid temperature. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-2406
See No. 63.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、多量の原料、
例えば毎分50gの原料を蒸発させて原料ガスとして供
給したい場合には、約2500cal/minもの外部
加熱が必要となる。この加熱量と奪われる気化熱とをバ
ランスさせ液体原料の温度を定常化することは技術的に
困難である。
However, a large amount of raw materials,
For example, when it is desired to evaporate a raw material of 50 g per minute and supply it as a raw material gas, external heating of about 2500 cal / min is required. It is technically difficult to stabilize the temperature of the liquid raw material by balancing the amount of heating and the heat of vaporization deprived.

【0007】液体原料の供給量を増すために、導入する
混合ガスの流量を増やすことも考えられる。しかし、こ
れによって流入ガス量が増加し、原料ガスの比率が低下
し、薄膜成長にバラツキが生じる恐れがある。
It is conceivable to increase the flow rate of the mixed gas to be introduced in order to increase the supply amount of the liquid raw material. However, this may increase the amount of inflow gas, decrease the ratio of the source gas, and cause variations in thin film growth.

【0008】また、このための装置も大型にならざるを
得ない。
[0008] In addition, the apparatus for this must be large.

【0009】このように従来の装置では原料を大量に供
給することが難しい。
As described above, it is difficult to supply a large amount of raw materials with the conventional apparatus.

【0010】また、同じ理由により、従来の装置では原
料を長時間にわたって安定して供給することが難しい。
[0010] For the same reason, it is difficult to stably supply raw materials over a long period of time with the conventional apparatus.

【0011】液体原料にバブリングガスを流入するため
の噴気孔を調整し、気泡を小さくする試みが行われた
が、長期的には液体原料の深さが変動するため、充分な
効果が得られなかった。
Attempts have been made to reduce the bubbles by adjusting the blast holes for injecting the bubbling gas into the liquid raw material. However, since the depth of the liquid raw material fluctuates in the long term, sufficient effects can be obtained. Did not.

【0012】さらに、従来の装置では液体原料とその他
のガスの混合比の制御が困難である。すなわち、液体の
供給量の増減とバブリングガスの増減が一致し、その他
のガスとの組成比を正確に制御するのが困難になるので
ある。
Furthermore, it is difficult to control the mixing ratio between the liquid raw material and the other gas in the conventional apparatus. That is, the increase / decrease of the supply amount of the liquid coincides with the increase / decrease of the bubbling gas, and it becomes difficult to accurately control the composition ratio with other gases.

【0013】このような従来技術の問題点を解決し、液
体原料を気化して高濃度の原料ガスを定常的に安定供給
することができる液体原料の供給装置を提供することが
本発明の目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art and to provide an apparatus for supplying a liquid raw material which can vaporize a liquid raw material and constantly and stably supply a high-concentration raw material gas. It is.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの解決手段
は、液体原料を収容するタンクと、前記タンクから送ら
れてくる液体原料の流量を調整する流量調整手段と、前
記流量調整手段を通って送られてきた液体原料を加熱し
て原料ガスを気化する気化手段と、前記気化手段で気化
された原料ガスが反応炉に導入される前に、原料ガスの
流量を調節するマスフローコントローラと、液体原料用
の前記流量調整手段、原料ガス用の前記マスフローコン
トローラ及び前記気化手段の少くとも1つを制御する制
御手段が設けられており、前記気化手段が、液体原料を
気化させるためにヒータと、(a)多数の細管、(b)
コイル状の管、(c)網目を有する大径の管、又は
(d)大径の管とその中に入れた中径の多孔質材料製の
管を有することを特徴とする液体原料供給装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION One solution of the present invention is to provide a tank for containing a liquid material and a tank for feeding the liquid material.
Flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of incoming liquid raw material;
The liquid raw material sent through the flow control means is heated.
Vaporizing means for vaporizing the raw material gas, and vaporizing by the vaporizing means.
Before the raw material gas is introduced into the reactor,
Mass flow controller for adjusting flow rate and for liquid raw materials
Said flow rate adjusting means, said mass flow controller for raw material gas
A control system for controlling at least one of the controller and said vaporizing means.
Control means is provided, and the vaporizing means
A heater for vaporization, (a) a number of thin tubes, (b)
Coiled tube, (c) large diameter tube with mesh, or
(D) a large-diameter tube and a medium-diameter porous material contained therein;
A liquid material supply device having a tube .

【0015】[0015]

【実施例】まず、図示した実施例の概略を簡単に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the outline of the illustrated embodiment will be briefly described.

【0016】図示例の概略 本発明の装置は、タンクに収容された液体原料を気化さ
せて反応炉に供給するための液体原料供給装置におい
て、タンク21から送られる液体原料35の流量を調整
する流量調整手段23と、前記流量調整手段23を介し
て送られてきた液体原料35を加熱して気化させる気化
手段29と、気化した原料の供給状況を監視してその監
視結果を基に前記流量調整手段23及び前記気化手段2
9の少くとも一方を制御する制御手段を設けたことを特
徴とする液体原料供給装置である。
[0016]Outline of illustrated example  The apparatus of the present invention vaporizes the liquid raw material stored in the tank.
Liquid feeder to feed the liquid to the reactor
To adjust the flow rate of the liquid raw material 35 sent from the tank 21
Through the flow rate adjusting means 23 and the flow rate adjusting means 23
To heat and evaporate the liquid material 35 sent
Means 29 for monitoring the supply status of the vaporized raw material and monitoring
The flow rate adjusting means 23 and the vaporizing means 2 based on the visual result
9 is provided with control means for controlling at least one of them.
This is a liquid raw material supply device.

【0017】タンク21から液体原料35を取出す方法
又は手段としては、種々のものがある。気密に構成した
タンク21内に原料と不活性なガス(H2 やN2 等)を
導入してタンク内圧力を所定の値に調整し、その圧力で
取出管22から液体原料を送り出すようにする。あるい
は、自然落下によって取出す構成にしてもよい。
There are various methods or means for removing the liquid raw material 35 from the tank 21. The raw material and an inert gas (H 2 , N 2, etc.) are introduced into the airtight tank 21 to adjust the pressure in the tank to a predetermined value, and the liquid raw material is sent out from the discharge pipe 22 at that pressure. I do. Or you may make it the structure taken out by natural fall.

【0018】タンク21から取出した原料に、キャリア
ガスを合流させてもよい。このようにすればキャリアガ
スも同温に加熱できるので都合がよい。
A carrier gas may be combined with the raw material taken out of the tank 21. This is convenient because the carrier gas can be heated to the same temperature.

【0019】流量調整手段23としては、バルブ、流量
計、液体流量調整器(液体マスフローメータ)等を用
い、これらを自動的(手動でも可)に調整する構成にす
る。
As the flow rate adjusting means 23, a valve, a flow meter, a liquid flow rate adjuster (liquid mass flow meter) or the like is used, and these are automatically (manually) adjustable.

【0020】液体原料が気化する時の体積変動によって
原料タンクの圧力が急激に変動しないように、気化手段
29内またはその後段にバッファータンク32を設ける
ことが望ましい。バッファータンクは複数設けてもよ
い。
It is desirable to provide a buffer tank 32 in the vaporizing means 29 or at a subsequent stage so that the pressure in the raw material tank does not fluctuate rapidly due to a volume change when the liquid raw material is vaporized. A plurality of buffer tanks may be provided.

【0021】気化した原料ガスの流量制御のために流量
制御装置すなわちマスフローコントローラ34を設置
し、このマスフローコントローラ34によって原料ガス
の流量を正確に制御することが望ましい。
It is desirable to install a flow controller, that is, a mass flow controller 34, for controlling the flow rate of the vaporized source gas, and to accurately control the flow rate of the source gas by the mass flow controller 34.

【0022】気化した原料ガスの流量調整用マスフロー
コントローラの後段にキャリアガス用配管11を設けて
搬送用ガスを導入することによって、次段の反応装置に
原料ガスを定量的・定常的に送ることができる。
A carrier gas pipe 11 is provided at the subsequent stage of the mass flow controller for adjusting the flow rate of the vaporized source gas, and the carrier gas is introduced so that the source gas is quantitatively and constantly sent to the next-stage reactor. Can be.

【0023】制御手段50は、原料ガスの流量と温度、
あるいはキャリアガスやドーパントガスも含む混合ガス
の流量と温度等を検知し、この検知結果を基に気化手段
29の加熱動作、流量調整手段23の動作、キャリアガ
ス供給手段27の動作等の1つ又は2つ以上を総合的に
制御する構成にすると有利である。
The control means 50 controls the flow rate and temperature of the raw material gas,
Alternatively, the flow rate and the temperature of the mixed gas including the carrier gas and the dopant gas are detected, and one of the heating operation of the vaporizing means 29, the operation of the flow rate adjusting means 23, the operation of the carrier gas supply means 27, etc. Alternatively, it is advantageous to adopt a configuration in which two or more components are comprehensively controlled.

【0024】原料加熱部は、熱効率を向上させるため、
(a)配管をコイル状に巻く、(b)同一半径の配管を
並列に多数本束ねる、(c)配管中に多段の網み目状部
を設ける、(d)多孔質フィルターを設ける、の1つ以
上を実施することで液体への熱伝導効率が向上し気化が
安定化できる。
The raw material heating section is used to improve thermal efficiency.
(A) winding a pipe in a coil shape; (b) bundling a large number of pipes having the same radius in parallel; (c) providing a multi-stage mesh portion in the pipe; and (d) providing a porous filter. By performing one or more, the efficiency of heat transfer to the liquid is improved and the vaporization can be stabilized.

【0025】以下、図面を参照して、本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0026】図示例の詳細な説明 図1は本発明の液体原料供給装置14をSiエピタキシ
ャル装置10に適用した状態を示す概念図である。
[0026]Detailed explanation of illustration example  FIG. 1 shows a liquid source supply device 14 according to the present invention,
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state applied to a dial device.

【0027】Siエピタキシャル装置10は断熱材で構
成された反応炉15を備えている。反応炉15内には対
象物を加熱するための加熱部19が設けられている。加
熱部19内には加熱用の高周波誘導コイル18が組み込
まれている。加熱部19の上方にはサセプタ16が設置
されている。
The Si epitaxial apparatus 10 has a reaction furnace 15 made of a heat insulating material. A heating unit 19 for heating an object is provided in the reaction furnace 15. A high-frequency induction coil 18 for heating is incorporated in the heating unit 19. The susceptor 16 is provided above the heating unit 19.

【0028】反応炉15には原料ガスを導入するための
管7が挿入され、その開口部6は反応炉15のほぼ中央
部に位置している。開口部6には多数の小孔が設けら
れ、対象物に対して原料ガスを均一に供給できるように
なっているが、小孔は図面では省略している。
A tube 7 for introducing a raw material gas is inserted into the reaction furnace 15, and an opening 6 thereof is located substantially at the center of the reaction furnace 15. The opening 6 is provided with a large number of small holes so that the source gas can be uniformly supplied to the object, but the small holes are omitted in the drawing.

【0029】反応炉15の下部周辺にはガスを排出する
ための排出管5が設けられている。排出管5は排気装置
(図示せず)に接続された管17に合流している。
A discharge pipe 5 for discharging gas is provided around the lower part of the reaction furnace 15. The discharge pipe 5 joins a pipe 17 connected to an exhaust device (not shown).

【0030】管7の上流には管8,11,12が接続さ
れていて、それぞれ原料ガス、H2 ガス、ドーパントガ
スが送られる構成になっている。管8の上流には液体原
料供給装置14が接続されている。液体原料供給装置1
4にはH2 ガスを供給するための管9が接続されてい
る。また、管11,12の中程にはマスフローコントロ
ーラ13が設置されている。
The pipes 8, 11, and 12 are connected upstream of the pipe 7 so that the source gas, the H 2 gas, and the dopant gas are sent, respectively. A liquid source supply device 14 is connected upstream of the pipe 8. Liquid raw material supply device 1
4 is connected to a pipe 9 for supplying H 2 gas. A mass flow controller 13 is provided in the middle of the pipes 11 and 12.

【0031】図2は液体原料供給装置14を示す概念図
である。液体原料供給装置14は液体原料タンク21、
流量調整手段23、マスフロコントローラ34、制御手
段50を備えている。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the liquid material supply device 14. The liquid material supply device 14 includes a liquid material tank 21,
The apparatus includes a flow rate adjusting unit 23, a mass flow controller 34, and a control unit 50.

【0032】液体原料タンク21は全体的に気密に形成
されている。タンク21には圧送用ガス管24と原料取
出管22が設けられている。圧送用ガス管24の一端は
タンク21の上部で開口し、原料取出管22の一端はタ
ンク21の底部すなわち液体原料35内に開口してい
る。圧送用ガス管の他端には圧送用ガス供給装置25が
接続されていて、所定の圧力の圧送用ガス、例えばN2
ガスをタンク21内に送り込む構成になっている。原料
取出管22の他端には流量調整手段としての流量調整バ
ルブ23が設定されている。流量調整バルブ23は次段
の気化手段29に所定の流量で液体原料35を送るため
のものである。流量調整バルブ23と気化手段29は管
28で連絡している。
The liquid material tank 21 is formed airtight as a whole. The tank 21 is provided with a gas pipe 24 for pressure feed and a raw material take-out pipe 22. One end of the gas pipe 24 for pressure feeding is opened at the upper part of the tank 21, and one end of the raw material take-out pipe 22 is opened at the bottom of the tank 21, that is, in the liquid raw material 35. A pumping gas supply device 25 is connected to the other end of the pumping gas pipe, and a pumping gas of a predetermined pressure, for example, N 2
The gas is sent into the tank 21. At the other end of the raw material take-out pipe 22, a flow control valve 23 as a flow control means is set. The flow control valve 23 is for sending the liquid raw material 35 at a predetermined flow rate to the vaporization means 29 in the next stage. The flow regulating valve 23 and the vaporizing means 29 are connected by a pipe 28.

【0033】気化手段29は多数の平行細管36を束
ね、その周囲に加熱ヒータ30を配置した構成になって
いる。そして、沸点以上の温度に加熱して液体原料を気
化させる構成になっている。細管36は同径でも異径で
もよい。
The vaporizing means 29 has a structure in which a number of parallel thin tubes 36 are bundled and a heater 30 is arranged around the bundle. Then, the liquid raw material is vaporized by heating to a temperature higher than the boiling point. The thin tubes 36 may have the same diameter or different diameters.

【0034】加熱手段29は図2に示した構成の他に図
3〜5で示した構成にしてもよい。
The heating means 29 may have the structure shown in FIGS. 3 to 5 in addition to the structure shown in FIG.

【0035】図3では、コイル状の管37をヒータ30
内に配置している。
In FIG. 3, the coiled tube 37 is connected to the heater 30.
Is located within.

【0036】図4では大径の管38が多数の網目39を
有している。
In FIG. 4, a large-diameter tube 38 has a large number of meshes 39.

【0037】図5では大径の管40の内側に中径の管4
1が挿入されていて、その一端は原料入口に向って開い
ていて他端は閉じている。中径の管41は多孔質材料で
形成されている。従って、気化手段の内部は一種のフィ
ルタのような格好になる。このように気化手段は熱伝導
効率が向上できる構成になっている。
In FIG. 5, the medium diameter tube 4 is placed inside the large diameter tube 40.
1 is inserted, one end of which is open toward the raw material inlet and the other end is closed. The medium-diameter tube 41 is formed of a porous material. Therefore, the inside of the vaporizing means looks like a kind of filter. Thus, the vaporizing means is configured to improve the heat transfer efficiency.

【0038】再び図2を参照すると、気化手段29と流
量調整バルブ23を接続する管28にはキャリアガス用
管9の一端が合流している。管9の他端にはキャリアガ
ス供給装置22が接続してあり、所定の流量で気化原料
搬送用のキャリアガスを供給する構成になっている。
Referring again to FIG. 2, one end of the carrier gas pipe 9 joins the pipe 28 connecting the vaporizing means 29 and the flow control valve 23. A carrier gas supply device 22 is connected to the other end of the pipe 9 so as to supply a carrier gas for transporting vaporized raw material at a predetermined flow rate.

【0039】気化手段29の下流には管31を介してバ
ッファータンク32が接続されている。バッファータン
クは原料の気化に起因する原料タンク21内圧力の急変
を緩和するための緩衝作用を有する。
A buffer tank 32 is connected downstream of the vaporizing means 29 via a pipe 31. The buffer tank has a buffering function for alleviating a sudden change in the pressure in the raw material tank 21 due to the vaporization of the raw material.

【0040】バッファータンク32の下流には管33を
介してマスフローコントローラ34が接続されている。
これにより原料ガス流量を正確に制御する。マスフロー
コントローラ34には管8が接続されていて、その他端
は反応装置に接続されている。管31、バッファータン
ク32、管33の周囲にも加熱保温のために加熱ヒータ
30が設けられている。この部分のヒータは完全に気化
していない原料を気化する作用と、気化している原料が
液化するのを防止する作用をもつ。
A mass flow controller 34 is connected downstream of the buffer tank 32 via a pipe 33.
Thus, the flow rate of the source gas is accurately controlled. The tube 8 is connected to the mass flow controller 34, and the other end is connected to the reactor. A heater 30 is also provided around the pipe 31, the buffer tank 32, and the pipe 33 to keep the temperature and heat. The heater in this portion has a function of vaporizing the raw material that is not completely vaporized and a function of preventing the vaporized raw material from being liquefied.

【0041】液体原料供給装置14には、その動作を総
合的に調整するための制御手段50が設けられている。
The liquid material supply device 14 is provided with control means 50 for comprehensively adjusting the operation.

【0042】図6に示した制御手段50は、マスフロー
コントローラ34からの出力、例えば原料の濃度や流量
等を検出し、その検出結果を基に液体原料の気化動作を
フィードバック制御する構成になっている。そして所定
濃度の原料ガスを所定流量で反応炉に供給できるように
するのである。
The control means 50 shown in FIG. 6 is configured to detect the output from the mass flow controller 34, for example, the concentration and flow rate of the raw material, and to feedback control the vaporization operation of the liquid raw material based on the detection result. I have. Then, a source gas having a predetermined concentration can be supplied to the reaction furnace at a predetermined flow rate.

【0043】制御手段50は所定の論理計算を行う演算
器51を有する。マスフローコントローラ34における
検出結果を演算器51に入力し、演算器51の出力に基
づいてキャリアガス供給手段27、液体原料用流量調整
バルブ23、管33の圧力及び加熱ヒータ30の動作を
制御し、液体原料の気化動作を総合的に調整するのであ
る。
The control means 50 has an arithmetic unit 51 for performing a predetermined logical calculation. The detection result of the mass flow controller 34 is input to a computing unit 51, and based on the output of the computing unit 51, the carrier gas supply unit 27, the flow rate adjusting valve 23 for the liquid raw material, the pressure of the pipe 33 and the operation of the heater 30 are controlled, The vaporization operation of the liquid raw material is comprehensively adjusted.

【0044】動作 次に、図2に示した液体原料供給装置の動作を説明す
る。
[0044]motion  Next, the operation of the liquid material supply device shown in FIG. 2 will be described.
You.

【0045】圧送用ガス供給装置25を操作し、N2
の圧送用ガスを液体原料タンク21内に供給する。タン
ク21内の液体原料35は圧送用ガスの圧力におされて
流量調整バルブ23に供給される。そして、流量調整バ
ルブ23によって流量が調整された液体原料35が気化
手段29に送られる。液体原料は気化手段29内で多数
の平行細管36内を通りつつ加熱ヒータ30によって効
率的に加熱されて気化する。気化した原料は管31、バ
ッファータンク32、管33を通ってマスフローコント
ローラ34に送られる。そして、マスフローコントロー
ラ34で流量が調整された気体原料がドーパントガスや
2 ガスと適宜混合され反応装置へと送られる。この
際、前述したように制御手段50によって液体原料供給
装置の動作が制御される。
By operating the gas feed device 25 for pressure feed, a gas for pressure feed such as N 2 is supplied into the liquid raw material tank 21. The liquid raw material 35 in the tank 21 is supplied to the flow control valve 23 under the pressure of the gas for pressure feeding. Then, the liquid raw material 35 whose flow rate has been adjusted by the flow rate adjusting valve 23 is sent to the vaporizing means 29. The liquid raw material is efficiently heated and vaporized by the heater 30 while passing through the many parallel narrow tubes 36 in the vaporizing means 29. The vaporized raw material is sent to a mass flow controller 34 through a pipe 31, a buffer tank 32, and a pipe 33. Then, the gaseous raw material whose flow rate has been adjusted by the mass flow controller 34 is appropriately mixed with a dopant gas or H 2 gas and sent to the reactor. At this time, the operation of the liquid material supply device is controlled by the control means 50 as described above.

【0046】実験例 図1に示したSi成長装置を用いてウェーハにエピタキ
シャル成長の実験を行った。液体原料供給装置は図2に
示したものを採用した。
[0046]Experimental example  Epitaxy is performed on the wafer using the Si growth apparatus shown in FIG.
An experiment of Shar growth was performed. The liquid material supply device is shown in FIG.
The ones shown were adopted.

【0047】実験例1,2では原料供給量を40g/m
in、80g/minに設定した。原料ガスはSiHC
3 を用いた。圧送用ガスとしてはH2 ガスを用い、タ
ンク内圧力は5気圧に調整した。
In Experimental Examples 1 and 2, the raw material supply amount was 40 g / m
in and 80 g / min. The source gas is SiHC
a l 3 was used. H 2 gas was used as the gas for pumping, and the pressure in the tank was adjusted to 5 atm.

【0048】一方、バブリング方式による原料供給装置
を用い、原料タンクを加熱する場合としない場合の2通
りの比較例についても実験を行った。
On the other hand, an experiment was also conducted on two comparative examples in which a raw material tank was heated and a raw material tank was not heated, using a raw material supply device of a bubbling method.

【0049】比較例では初期の原料供給量が40g/m
inになるように設定した。他の条件は本発明の実験例
と同一にした。
In the comparative example, the initial raw material supply amount was 40 g / m
set to be in. Other conditions were the same as in the experimental example of the present invention.

【0050】まず、原料のみを流す試験を行い、原料タ
ンク内温度と原料の実際の供給量を測定した。結果を表
1に示す。
First, a test for flowing only the raw material was performed, and the temperature in the raw material tank and the actual supply amount of the raw material were measured. Table 1 shows the results.

【0051】なお、比較例1,2では初期における原料
供給量が40g/minとなるように原料供給装置を設
定し、その後は条件を変えなかった。次に、それぞれ1
0ロット(1ロットはウェーハ20枚)のウェーハを用
いエピタキシャル成長を試みた。そして、ウェーハの歩
留、膜厚のバラツキ、膜の平均成長速度を調べた。結果
を表2に示す。
In Comparative Examples 1 and 2, the raw material supply device was set so that the initial raw material supply amount was 40 g / min, and the conditions were not changed thereafter. Then, each one
Epitaxial growth was attempted using 0 lots (20 wafers per lot). Then, the yield of the wafer, the variation in the film thickness, and the average growth rate of the film were examined. Table 2 shows the results.

【0052】[0052]

【表1】 表1から明らかなように、比較例1,2では初期の原料
供給量を40g/minに設定しても供給量が増減し、
原料を安定供給できなかった。また原料の初期供給量を
80g/minに設定することは困難であった。
[Table 1] As is clear from Table 1, in Comparative Examples 1 and 2, even if the initial raw material supply amount was set to 40 g / min, the supply amount increased or decreased.
Raw materials could not be supplied stably. Also, it was difficult to set the initial supply amount of the raw material to 80 g / min.

【0053】これに対し、本発明の実験例1,2では、
40g/min、80g/minに原料供給量を設定す
ることによって原料を20分間安定供給することができ
た。
On the other hand, in Experimental Examples 1 and 2 of the present invention,
By setting the raw material supply amounts to 40 g / min and 80 g / min, the raw material could be stably supplied for 20 minutes.

【0054】[0054]

【表2】 また、表2から明らかなように、本発明の実験例では比
較例に比べて膜厚のバラツキが小さく、平均歩留も良好
であった。ただ、膜の平均成長速度が実験例1と比較例
1,2で同じだったのは、比較例での原料供給量の増減
が膜の成長速度に余り影響しなかったためと考えられ
る。
[Table 2] Further, as is clear from Table 2, in the experimental example of the present invention, the variation in the film thickness was small and the average yield was good as compared with the comparative example. However, the reason why the average growth rate of the film was the same in Experimental Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 is probably because the increase or decrease in the raw material supply amount in Comparative Example did not significantly affect the film growth rate.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明の液体原料供給装置によれば、液
体原料を気化し、これを高濃度で定常的に安定供給する
ことができる。本発明の装置を例えば気相成長装置に適
用すれば、従来に比べて高速かつ一定の成長速度で高品
質の厚膜を形成することが可能である。従って、製品の
品質・歩留まりを向上できる。また、原料ガスとキャリ
アガスやドーパントガスの混合組成比を自由に変更でき
る。従って、さらに製品の品質・歩留まりを向上でき
る。
According to the liquid raw material supply apparatus of the present invention, the liquid raw material can be vaporized and supplied stably at a high concentration. When the apparatus of the present invention is applied to, for example, a vapor phase growth apparatus, it is possible to form a high-quality thick film at a higher speed and at a constant growth rate as compared with the related art. Therefore, product quality and yield can be improved. Also, the mixture composition ratio of the source gas and the carrier gas or the dopant gas can be freely changed. Therefore, product quality and yield can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の液体原料供給装置をSiエピタキシャ
ル装置に適用した状態を示す概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state in which a liquid source supply apparatus of the present invention is applied to a Si epitaxial apparatus.

【図2】本発明による液体原料供給装置の実施例を示す
概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of a liquid material supply device according to the present invention.

【図3】本発明装置に使用する気化手段の実施例を示す
概念図。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an embodiment of a vaporizing means used in the apparatus of the present invention.

【図4】本発明装置に使用する気化手段の他の実施例を
示す概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing another embodiment of the vaporizing means used in the apparatus of the present invention.

【図5】本発明装置に使用する気化手段のさらに他の実
施例を示す概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing still another embodiment of the vaporizing means used in the apparatus of the present invention.

【図6】本発明装置に使用する制御手段の概略を示すフ
ローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing an outline of control means used in the apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 液体原料供給装置 21 タンク 23 流量調整手段 29 気化手段 34 マスフローコントローラ 35 液体原料 50 制御手段 ◆ 14 Liquid material supply device 21 Tank 23 Flow rate adjusting means 29 Vaporizing means 34 Mass flow controller 35 Liquid raw material 50 Control means ◆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤井 賢二 山口県徳山市大字徳山字江口開作8231− 5 徳山セラミックス株式会社内 (72)発明者 林 健郎 山口県徳山市大字徳山字江口開作8231− 5 徳山セラミックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−254242(JP,A) 特開 平2−261531(JP,A) 実開 昭63−98349(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 4/00 103 B01J 7/02 C30B 25/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Akai 8231−5 Tokuyama Ceramics Co., Ltd., Tokuyama City, Tokuyama City, Yamaguchi Prefecture (72) Inventor Kenro Hayashi 8231 Eguchi Development, Tokuyama, Tokuyama City, Yamaguchi Prefecture -5 Tokuyama Ceramics Co., Ltd. (56) References JP-A-61-254242 (JP, A) JP-A-2-261153 (JP, A) JP-A-63-98349 (JP, U) (58) Investigated Field (Int.Cl. 7 , DB name) B01J 4/00 103 B01J 7/02 C30B 25/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液体原料を収容するタンクと、前記タン
クから送られてくる液体原料の流量を調整する流量調整
手段と、前記流量調整手段を通って送られてきた液体原
料を加熱して気化することにより原料ガスをつくる気化
手段と、前記気化手段で気化された原料ガスが反応炉に
導入される前に、原料ガスの流量を調節するマスフロー
コントローラと、液体原料用の前記流量調整手段、原料
ガス用の前記マスフローコントローラ及び前記気化手段
の少くとも1つを制御する制御手段が設けられており、
前記気化手段が、液体原料を気化させるためにヒータと
多数の細管を有することを特徴とする液体原料供給装
置。
1. A tank for containing a liquid material, the tank
Flow adjustment to adjust the flow rate of the liquid raw material sent from the reservoir
Means and a liquid source sent through the flow control means.
To produce raw gas by heating and vaporizing the feedstock
Means, and the raw material gas vaporized by the vaporizing means is supplied to the reaction furnace.
Mass flow that regulates the flow rate of source gas before it is introduced
A controller, the flow rate adjusting means for a liquid raw material, and a raw material
The mass flow controller for gas and the vaporizing means
Control means for controlling at least one of the
The vaporizing means includes a heater for vaporizing the liquid raw material.
A liquid material supply device having a large number of thin tubes .
【請求項2】 液体原料を収容するタンクと、前記タン
クから送られてくる液体原料の流量を調整する流量調整
手段と、前記流量調整手段を通って送られてきた液体原
料を加熱して気化することにより原料ガスをつくる気化
手段と、前記気化手段で気化された原料ガスが反応炉に
導入される前に、原料ガスの流量を調節するマスフロー
コントローラと、液体原料用の前記流量調整手段、原料
ガス用の前記マスフローコントローラ及び前記気化手段
の少くとも1つを制御する制御手段が設けられており、
前記気化手段が、液体原料を気化させるためにヒータと
コイル状の管を有することを特徴とする液体原料供給装
2. A tank for containing a liquid material, the tank
Flow adjustment to adjust the flow rate of the liquid raw material sent from the reservoir
Means and a liquid source sent through the flow control means.
To produce raw gas by heating and vaporizing the feedstock
Means, and the raw material gas vaporized by the vaporizing means is supplied to the reaction furnace.
Mass flow that regulates the flow rate of source gas before it is introduced
A controller, the flow rate adjusting means for a liquid raw material, and a raw material
The mass flow controller for gas and the vaporizing means
Control means for controlling at least one of the
The vaporizing means includes a heater for vaporizing the liquid raw material.
Liquid raw material supply device having a coiled tube
Place .
【請求項3】 液体原料を収容するタンクと、前記タン
クから送られてくる液体原料の流量を調整する流量調整
手段と、前記流量調整手段を通って送られてきた液体原
料を加熱して気化することにより原料ガスをつくる気化
手段と、前記気化手段で気化された原料ガスが反応炉に
導入される前に、原料ガスの流量を調節するマスフロー
コントローラと、液体原料用の前記流量調整手段、原料
ガス用の前記マスフローコントローラ及び前記気化手段
の少くとも1つを制御する制御手段が設けられており、
前記気化手段が、液体原料を気化させるためにヒータと
網目を有する大径の管を有することを特徴とする液体原
料供給装置
3. A tank for containing a liquid material, the tank
Flow adjustment to adjust the flow rate of the liquid raw material sent from the reservoir
Means and a liquid source sent through the flow control means.
To produce raw gas by heating and vaporizing the feedstock
Means, and the raw material gas vaporized by the vaporizing means is supplied to the reaction furnace.
Mass flow that regulates the flow rate of source gas before it is introduced
A controller, the flow rate adjusting means for a liquid raw material, and a raw material
The mass flow controller for gas and the vaporizing means
Control means for controlling at least one of the
The vaporizing means includes a heater for vaporizing the liquid raw material.
Liquid source having a large-diameter tube having a mesh
Feeder .
【請求項4】 液体原料を収容するタンクと、前記タン
クから送られてくる液体原料の流量を調整する流量調整
手段と、前記流量調整手段を通って送られてきた液体原
料を加熱して気化することにより原料ガスをつくる気化
手段と、前記気化手段で気化された原料ガスが反応炉に
導入される前に、原料ガスの流量を調 節するマスフロー
コントローラと、液体原料用の前記流量調整手段、原料
ガス用の前記マスフローコントローラ及び前記気化手段
の少くとも1つを制御する制御手段が設けられており、
前記気化手段が、液体原料を気化させるためにヒータと
大径の管とその中に入れた中径の多孔質材料製の管を有
することを特徴とする液体原料供給装置
4. A tank for containing a liquid material,
Flow adjustment to adjust the flow rate of the liquid raw material sent from the reservoir
Means and a liquid source sent through the flow control means.
To produce raw gas by heating and vaporizing the feedstock
Means, and the raw material gas vaporized by the vaporizing means is supplied to the reaction furnace.
Before it is introduced, the mass flow to adjust the flow rate of the raw material gas
A controller, the flow rate adjusting means for a liquid raw material, and a raw material
The mass flow controller for gas and the vaporizing means
Control means for controlling at least one of the
The vaporizing means includes a heater for vaporizing the liquid raw material.
Large diameter tube and medium diameter porous material tube
A liquid raw material supply device .
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