JP3893177B2 - Vaporizer, CVD apparatus, and thin film manufacturing method - Google Patents

Vaporizer, CVD apparatus, and thin film manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学気相成長(以下、CVDと略記する。)法を用いて種々の薄膜を形成する薄膜形成装置、特に、液体原料を気化して薄膜形成装置に供給する気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高密度かつ高集積化は急速な進展を見せており、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ(=DRAM)に代表される半導体メモリにおいてもその集積度は向上の一途にある。しかしながら、DRAMにおいて各セルに蓄積される電荷量は集積度によらずほぼ一定の値を維持する必要がある。従来のDRAMは、容量膜であるシリコン酸化膜の膜厚を薄くすることなどにより電荷量を一定値に維持していたが、薄膜化が限界に近づいているため、異なるアプローチによって容量の確保を行なう必要がでてきた。この対策として、容量膜に高誘電率の材料を用いる動きがある。例えば、1GbitのDRAMにおいては比誘電率が25程度の酸化タンタルを用いることが有力視され、1Gbitを越えるDRAMについては比誘電率が数100以上のチタン酸バリウムストロンチウム(=BST)やチタン酸ジルコン酸鉛(=PZT)を用いることが有力視されている。
【0003】
一般に、DRAMの基板上の段差部を有するキャパシタ用電極上にBSTやPZTの容量膜を形成するには、カバレッジが良好なCVD法を用いるのが最も有効である。以前はβ−ジケトン系のジピバロイルメタン(=DPM)等を配位させた金属錯体材料を昇華させることによりBSTやPZTの原料ガスを得ていた。近年、原料ガスの供給を安定して行なえるため、これらの金属錯体材料を溶媒に溶解し、その溶液を気化させることにより原料ガスを得る方法が主流となりつつある。
【0004】
このような、従来の溶液気化方式のCVD装置の例として特開平7−94426に開示されているCVD装置が挙げられる。
【0005】
以下、従来の溶液気化方式のCVD装置を図面を参照しながら説明する。
【0006】
図6は従来のCVD装置の構成断面図である。図6に示すように、本CVD装置は大別して、気化原料を生成する気化器101と該気化器101から供給される気化原料を加熱して反応させる反応炉150とにより構成されている。
【0007】
液体原料を気化させる気化室102を有する気化器101には、気化室102の周囲の壁材の内部に該気化器101を所定温度に加熱するヒータ103が埋設されている。さらに、気化器101には、気化室102において生成された気化原料を反応炉150に搬送する希釈ガスを気化室102に高速に流入させるための先細の絞り部104aをその先端部に有するテーパ状細管104と、気化室102において生成された気化原料を反応炉150に供給する原料ガス輸送管105とが接続されている。気化室102における原料ガス輸送管105の開口部付近には気化原料に混入する異物をろ過するフィルター106が設けられている。原料ガス輸送管105の周囲には、所定温度よりも低下することにより生じる気化原料の再結露を防止するために所定温度に保つ保温用ヒータ107が所定間隔を空けたらせん状に設けられている。
【0008】
テーパ状細管104の上流端は希釈ガスの流量を調節する希釈ガス供給器110に接続されている。また、テーパ状細管104の内部には、液体原料を気化室102に供給する液体原料供給管111がテーパ状細管104の中心部を軸線方向に延びるように設けられている。液体原料供給管111の下流端はテーパ状細管104の絞り部104aの下流端にノズル111aとして開口しており、液体原料供給管111の上流端は、テーパ状細管104の上流端の近傍においてテーパ状細管104の径方向の外向きに屈曲して該テーパ状細管104の側面を内側から外側に貫通し、液体原料の流量を調節する液体原料供給器112に接続されている。液体原料供給器112の上流側は液体原料を収容する原料容器113に接続されている。原料容器113に上部には液体原料供給器112に液体原料を圧送する圧送ガス管114が接続されている。
【0009】
反応炉150の内部には、基板151を保持する基板保持台152が設けられ、反応炉150の側壁には反応路150を加熱する反応炉加熱手段153が設けられ、反応炉150の上部には気化原料と反応させる反応ガスを反応炉150内に供給する反応ガス輸送管が設けられている。
【0010】
以下、前記のように構成された従来のCVD装置の動作を説明する。
【0011】
まず、原料容器113内の液体原料は、圧送ガス管114を通って送られてくる圧送ガスによって加圧され、加圧された状態の液体原料は液体原料供給器112によって流量が調節された後、液体原料供給管111を通ってノズル111aの先端にまで送られる。
【0012】
一方、希釈ガス供給器110により流量が調節された希釈ガスはテーパ状細管104に送られ、該テーパ状細管104の先端部の絞り部104aにおいて希釈ガスはその流速を速める。その結果、流速が速い希釈ガスによってノズル111aの先端から出る液体原料は細かな液滴となり気化器101の気化室102内に噴射される。気化器101は加熱ヒータ103により例えば200℃に加熱されているため、噴射された液滴よりなる液体原料は気化室102の内壁に触れたり、又は内壁の輻射熱によって気化する。気化した原料ガスはフィルター106を通過し、再結露を防止する保温用ヒータ107により保温された原料ガス輸送管105を通って反応炉150に供給される。
【0013】
なお、フィルター106は、気化室102において十分に気化しなかった液体原料の微粒子や、固化してしまった粒子を再蒸発させたりトラップしたりするために設けられている。反応炉105の側壁も気化された原料が結露するのを防止する反応炉加熱手段153によって所定温度に設定されている。また、例えば酸化剤としての酸素ガスが原料ガス輸送管105とは別系統の反応ガス輸送管154を通して反応炉150に供給される。これにより、基板保持台152の基板保持面に成膜を行なう基板151を載置し、原料ガス分解温度以上に基板151を昇温すると、基板151の表面上で原料ガスの分解と酸化とが同時に進行するため、基板151の表面に酸化物薄膜が成膜される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のCVD装置は、液体原料供給管111及びそのノズル111aに液体原料を供給することにより該液体原料を細かな液滴としているため、装置停止時に、ノズル111aに至る配管に残留する液体原料の変質や析出による目詰まりを防止する必要がある。従って、装置停止ごとに残留液体原料を除去する手順を経る必要があり、装置の運用に煩雑さを生じるだけでなく、目詰まり除去に専用の配管を設ける必要があるなど、装置構成が複雑になるという問題を有していた。
【0015】
また、気化器101による液体原料の微粒化には限界があり、また細管から出る液体を高速の気流によって液滴を生成するという原理上、比較的径が大きな液滴が生じるなど、その気化される原料は不均一さを伴わざるを得なかった。このため、十分に気化せず気化器を通過する液体原料が存在する一方で、逆に過熱されることにより固体成分が析出してしまうことになる。これに対処するため、フィルター106を設けてこれらの液体原料や固体成分を除去しているが、フィルター106を設けたために該フィルター106を定期的に交換する必要が生じ、装置の連続運用ができないという問題を有していた。また、フィルター106はその運用の状況に応じて該フィルター106を通過する気化原料の流量に変化が生じるため、結果として気化原料の供給量に経時的な変化を引き起こすので、実際の成膜にあたっては経験に頼る部分が大きくなり、汎用的なCVD装置として利用できないという問題を有していた。
【0016】
本発明は、前記従来の問題を一挙に解決し、経時変化を伴わず且つ安定した気化原料を生成できるようにし、汎用的で高品質な成膜ができるようにすることを目的とする。
【0017】
【課題を解決する手段】
前記の目的を達成する本発明に係る気化装置は、
液体原料を収納する液体原料容器と、
前記液体原料容器に設けられ、前記液体原料の液面を超音波で振動させることにより、前記液体原料から微粒子状の液滴を前記液面に生じさせる超音波発振器と、
前記液滴と混合され該液滴を搬送するための搬送用ガスを前記液体原料容器内に供給する搬送用ガス供給管と、
前記液体原料容器内で前記搬送用ガスに混合された前記液滴を搬送しながら加熱手段で加熱して気化することにより気化原料を生成すると共に、生成された気化原料を搬送する気化原料搬送管とを備えている気化装置であって、
前記気化原料搬送管の内部に設けられ、該気化原料搬送管の内壁面に付着する前記液滴が前記液体原料に混入することを防止する混入防止手段をさらに備えていることを特徴とする。
【0018】
前記混入防止手段は、前記気化原料搬送管の内径が部分的に拡大している拡大部と、前記拡大部に設けられ、頂点が搬送方向に位置し且つ周端部が前記拡大部における前記気化原料搬送管の内壁面よりも外側に位置する円錐状体とを有していることが好ましい。
【0019】
前記気化原料搬送管内を搬送される前記液滴が前記加熱手段により加熱される前に気化しないよう前記液滴を冷却する冷却手段をさらに備えていることが好ましい。
【0020】
前記冷却手段は前記液滴を室温程度に冷却することが好ましい。
【0021】
前記の目的を達成する本発明に係るCVD装置は、上記の気化装置と、
前記気化装置の前記気化原料搬送管の搬出側と接続され、該気化原料搬送管により搬送されてきた前記気化原料を加熱して反応させる反応炉と、
前記反応炉の内部に設けられ、基板を保持する基板保持台と、
前記反応炉に設けられ、該反応を加熱する反応炉加熱手段とを備えていることを特徴とする。
【0022】
前記基板保持台は、前記基板を所定の温度に加熱する基板加熱手段を有していることが好ましい。
【0023】
前記気化原料と反応する反応ガスを前記反応炉内に供給する反応ガス供給管をさらに備えていることが好ましい。
【0024】
前記反応ガス供給管から供給される前記反応ガスはO2,NO,N2O及びO3のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。
【0025】
前記の目的を達成する本発明に係る薄膜製造方法は、上記の気化装置によって液体原料から気化原料を生成し、反応炉内部に設置され前記気化原料が分解する温度以上にされた基板の表面において、前記気化原料を分解し、前記基板上に薄膜を堆積することを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
第1の参考形態
本発明の第1の参考形態を図面を参照しながら説明する。
【0027】
図1は本発明の第1の参考形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。図1に示すように、CVD装置1は液体原料を気化した気化原料を生成する気化装置10Aと気化原料を加熱して反応させる反応炉50とにより構成されている。気化装置10Aは、成膜の原料である液体原料11を収納する液体原料容器12と、液体原料11を加熱して気化させることにより液体原料11から気化原料13を生成する気化器14とを備えている。液体原料容器12の底面下部には、液体原料11の液面を超音波15で振動させることにより液体原料11から微粒子状の液滴16を液体原料11の液面に生じさせる超音波発振器17が設けられている。液体原料容器12の上部には、液滴16と混合し液滴16を反応炉50に搬送するための不活性ガス、例えばアルゴンよりなる搬送用ガス18を供給する搬送用ガス供給管19と、液滴16が混合された搬送用ガス18を液体原料容器12から搬出する気化原料搬送管の一部としての搬出管20とが設けられている。気化器14は、搬出管20の搬出側の開口端に滑らかに接続される筒形状を有し、その外周面には気化器14の内部を流通する液滴16を気化させる加熱手段21が設けられている。なお、図示したように気化器14の径を搬出管20の径よりも大きくし、搬送用ガス18の流速を抑えることにより液滴16が十分に加熱されるようにしてもよい。また、気化器14は搬出管20の一部の外周面又は内周面に加熱手段21を設けて、搬出管20と一体的に形成されていてもよい。気化器14には、該気化器14によって気化された気化原料13を反応炉50に搬送する気化原料搬送管22が気化器14の搬出側の開口端に滑らかに接続されている。気化原料搬送管22の搬出側の開口端は反応炉50の上部に接続されている。なお、気化原料搬送管22の外周部には、気化原料13が冷えて再液化(=凝縮)することを防止する保温手段としての保温ヒーター23が装着されている。
【0028】
反応炉50には、その内部に反応室51が設けられており、反応室51の上部には、気化原料搬送管22の搬出側の開口端が接続され、先端部が末広がり形状の気化原料導入部52が設けられている。反応炉50の外壁面には、気化装置10Aから供給された気化原料の再結露を防ぐために反応路50の壁面の温度を調整する反応炉加熱手段53が設けられている。反応室51の底部には、基板保持面に被成膜対象の例えばシリコンよりなる基板54を保持する基板保持台55が設置され、該基板保持台55の基板保持部には基板54を所定の温度に加熱する基板加熱手段としてのシース抵抗ヒーター56が配置されている。また、反応室51の上部には、気化原料と反応する反応ガス57を反応室51に供給する反応ガス供給管58が設けられ、反応室51の底部から反応室51の排気を行なう排気手段59が排気管を通じて接続されている。
【0029】
以下、前記のように構成された気化装置10A及びCVD装置1の動作を説明する。まず、液体原料容器12内には、例えば、Ba(DPM)2 ,Sr(DPM)2 及びTiO(DPM)2 をモル比1:1:2の割合で、且つ、全体で0.1mol/lの濃度になるようにTHF(テトラヒドロフラン)に溶解して生成された液体原料11が蓄えられている。液体原料容器12の底部の外側には、超音波発振器17が該底部に密着して設けられており、液体原料11の液面に向けて超音波15を発振する。超音波15は液体原料11内を伝播し、液体原料11の液面に到達して液体原料11の液面に超音波振動を発生させる。液体原料11は液体としての粘性を有しており、単に振動するだけでなく、液面の振動により液体自体に慣性力が働くため、液体原料11の一部が液面の一部から微粒子状の液滴16となって液体原料容器12の上方の空間部に放出される。
【0030】
なお、超音波発振器17は液体原料容器12の底部の外側に設けられているが、これに限らず、液体原料容器12内の底面上であってもよい。また、液体原料容器12の底部に限らず、側部であってもよい。
【0031】
次に、液体原料容器11には搬送用ガス供給管19を通して搬送用ガス18が供給されており、液体原料容器12の上方の空間部に放出された多数の液滴16はこの搬送用ガス18と混合され混合ガスとなって、液体原料容器12の搬出管20から搬出され気化器14に運ばれる。気化器14は加熱手段21によって、液滴16が気化し且つ溶解されている原料のBa(DPM)2 ,Sr(DPM)2 及びTiO(DPM)2 が分解しない温度、例えば250℃に設定されており、液滴16は昇温され気化して気化原料13となる。
【0032】
従来のノズル噴射方式では、液体原料の微粒化には限界があり、液滴の径が最小でも数10μm程度であったが、本参考形態においては、平均粒径が数μm程度の極めて細かな液滴16を得ることができる。このため、液滴16の昇温及び気化が高速に行なわれると共に、簡単な原理で超微粒子状の液体原料を得られるため、液体原料の粘度が安定であれば、超音波の強度で液滴16の供給量が制御できる。従って、粒径の再現性も高いため、安定した気化原料を供給することができる。
【0033】
次に、気化原料13は搬送用ガス18と共に気化原料搬送管22を搬送され反応炉50に供給される。気化原料搬送管22は該気化原料搬送管22に装着されている保温ヒーター23により、例えば200℃に保温されているため、気化原料13は再液化することなく良好な気化状態を保持しつつ、反応炉50の気化原料導入部52から反応室51に導入される。反応炉50の壁面は、例えば、200℃に設定されたオイルを循環する反応炉加熱手段53によって反応室51内の温度が制御されており、反応室51において気化原料13が再液化することを防止している。一方、反応炉50には反応ガス供給管58から、例えば酸素ガスなどの反応ガス57が供給され、気化原料13と共に基板保持台55の基板保持部に載置されている基板54の表面に達する。基板54は基板保持台55の基板保持部に配置されているシース抵抗ヒーター56によって加熱され昇温されている。
【0034】
基板54の温度は成膜される膜の結晶状態などを大きく左右する重要なパラメータであるが、本参考形態では、例えば430℃に設定することにより、粒径が小さなBST膜が形成される。未反応の気化原料13や反応ガス57又は反応によって生成した不要なガス等は排気手段59を通じて反応室51の底部から外部に排気される。
【0035】
以上説明したように、本参考形態によると、液体原料11の液面を超音波振動させることにより微粒子状の液滴16が発生するため、従来の噴霧器と異なり極めて粒径が細かい微粒化された液体原料を生成することができる。その結果、良好な気化状態を実現できるため、従来のようにノズル部分でのパイプの目詰まりやろ過フィルターの交換等のメンテナンスが不要となる。
【0036】
従って、微粒化液体原料、すなわち液滴16の供給量に経時的変化を伴わないため、長期間にわたって安定した気化原料の供給が可能となり、気化装置10Aを用いたCVD装置1によると、組成や成膜速度の再現性が極めて良好になる。
【0037】
なお、本参考形態では、反応室51に酸素ガスよりなる反応ガス57を供給したが、特に反応ガス57が必要でなければ、反応ガス供給管58を省略した装置構成であってもよい。
【0038】
また、本参考形態は成膜される膜の種類に限定されるものではなく、液体原料又は溶液原料が分解温度以下で得られる原料を有する材料であれば、成膜が可能である。
【0039】
また、複数の元素からなる膜を形成するには、超音波発信器17がそれぞれ設けられている液体原料の数分の液体原料容器12,12,…を用いてこれらの原料が個々に溶解された液体原料11,11,…をそれぞれ微粒化した後、混合し気化してもよい。ちなみに、この混合処理は気化した後であってもよいことは容易に類推される。
【0040】
また、本参考形態及び以下に説明する各実施形態・参考形態においても、成膜される膜の材質については一例を示したに過ぎず、液体原料11が得られるものであれば他の材質の膜形成も同様に行なえることは言うまでもない。
【0041】
第1の実施形態
以下、本発明の第1の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【0042】
図2は本発明の第1の実施形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。図2に示すように、CVD装置1は液体原料を気化した気化原料を生成する気化装置10Bと気化原料を加熱して反応させる反応炉50とにより構成されている。なお、本実施形態のCVD装置1は、第1の参考形態のCVD装置1とは気化装置10Bのみが異なるため、第1の参考形態と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図2に示すように、搬出管20における気化器14の搬入側には、搬出管20の内径が部分的に拡大された拡大部31と該拡大部31の内部に頂点が搬送方向に位置する円錐状体30とを有する混入防止手段が設けられている。円錐状体30の周端部は拡大部31における搬出管20の内壁面よりも外側に位置するように設けられており、搬出管20の内壁面に付着する不要な液滴16aが落下して液体原料11に混入するのを確実に防ぐことができる。円錐状体30の上面に落下した不要な液滴16aは、拡大部31に設けられた受皿にいったん溜められ、受皿に溜まった液滴16aは拡大部31に設けられた排出管32を通って外部に排出される。
【0043】
なお、本実施形態においては、搬出管20が液体原料容器12の液面に対して垂直に延びるように接続されているが、必ずしもこれに限るものではなく、該液面に対して水平方向に延びるように接続されていてもよい。ただし、搬出管20が水平方向に延びる場合は、円錐状体30は必ずしも必要ではないが、搬出管20の内壁面に付着する不要な液滴16aが液体原料容器12に逆流しないようにトラップする、例えば拡大部31のようなトラップ部と該トラップ部に溜まる不要な液滴16aを搬出管20の外に排出する排出管32とは設けてあることが好ましい。
【0044】
また、円錐状体30と加熱手段21を有する気化器14との間に、搬出管20の温度上昇を防止する冷却水34A、34Bをその内部に循環させて搬出管20の温度を所定の温度に保つ冷却手段33が搬出管20の外周部に設けられている。冷却手段33の設定温度は液滴16が分解しない温度、例えば200℃以下であればよいが、本実施形態においては気化状態のムラをなくすため室温に近い25℃としている。
【0045】
なお、混入防止手段及び冷却手段33は必ずしも両方を備えている必要はなく、いずれか1つを備えていてもよい。
【0046】
以下、前記のように構成された気化装置10B及びCVD装置1の動作を説明する。第1の参考形態の気化装置10Aにおいて、搬出管20の内壁に不要な液滴16aが付着した場合に、これらの液滴16aが液体原料容器12に逆流し、液体原料11に混入してしまうことも考えられる。液体原料11が変質しやすい材料であれば、不要な液滴16aが液体原料11に混入すると、不要な液滴16aの溶媒に対する成分比は液体原料11の溶媒に対する成分比と比べて変化している可能性があるため、液体原料11の質が低下してしまい、成膜される膜質の低下や、供給の不安定を引き起こす場合も考えられる。
【0047】
従って、本実施形態の気化装置10Bは、液体原料容器12内に不要な液滴16aが流入しないように搬出管20の内部に円錐状体30を設けている。円錐状体30や搬出管20に付着した液滴16aは重力により落下し、拡大部31により受けられ排出液となる。排出液は排出管32を通って外部に排出される。
【0048】
なお、排出液が変質しない場合は、該排出液を液体原料11として再利用できることはいうまでもなく、効率的な利用を図ることができる。
【0049】
一方、本気化装置10Bの気化原理によると、液体原料11の液面を超音波を用いて振動させることにより極めて微細な液体原料が得られるため、均一且つ良好な気化原料が得られることは第1の参考形態で説明した通りである。しかしながら、液体原料11が未だ開発途上にあり、完全ではないので、長期間の使用によっては、搬出管20の内壁面に液体原料11から析出する固形物が付着することが考えられる。第1の参考形態の気化装置10Aにおいては、気化器14を加熱手段21を用いて加熱した際に、加熱手段21の熱が熱伝導により搬出管20に伝わるため、該搬出管20の温度が上昇してしまう。その結果、液体原料11から析出する固形物が搬出管20の内壁面に付着してしまい、固形物の清掃や搬出管20の交換に手間がかかることも考えられる。
【0050】
本実施形態においては、搬出管20の気化器14付近に、冷却水34A,34Bにより搬出管20を冷却する冷却手段33を設けることにより、搬出管20の温度上昇を防止している。これにより、搬出管20の内壁面に固形物が付着することはなくなり、該固形物は気化器14のみに付着するようになり、気化器14の洗浄又は交換を行なうだけでCVD装置1の運用が可能となる。
【0051】
なお、混入防止手段は気化器14で生じる固形物が液体原料容器12内に落下するのを防止する効果も有している。
【0052】
このように、本実施形態に係る気化装置10Bによると、搬出管20に付着し落下して液体原料容器12に混入する不要な液滴16aを混入防止手段により防止することができるため、液体原料11が変質しやすい場合であっても、反応炉50に質が安定した気化原料13を供給することができる。
【0053】
また、搬出管20における該搬出管20と気化器14との接続部付近に冷却手段33を設けることにより、搬出管20の温度上昇が抑制されるため、搬出管20の内壁面において液体原料11から固形物が析出し付着することを防止し、CVD装置1の運用を容易にすることできる。
【0054】
なお、冷却手段33は冷却水33A,33Bを循環させる方式としたが、これに限らず、例えば、搬出管20にペルチェ素子を貼り付けるなどの別の方法を用いて冷却してもよい。
【0055】
第2の参考形態
以下、本発明の第2の参考形態を図面を参照しながら説明する。
【0056】
図3は本発明の第2の参考形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。図3において、図1に示した部材と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図3に示すように、本参考形態に係る反応炉50の内部には、その上部に気化原料生成部51Aが設けられ、その下部に仕切板により気化原料生成部51Aと仕切られた成膜部としての反応室51Bが設けられている。
【0057】
気化原料生成部51Aの内部には、気化装置10Cが配置され、該気化装置10Cは、底部の外側に密着されるように設けられた超音波発信器62を有する液滴生成手段としての霧化室61と、該霧化室61と配管によって接続され、霧化室61において生成された液滴16を加熱して気化させることにより液体原料11から気化原料13を生成する気化原料生成手段としての気化器14とにより構成されている。霧化室61の導入側には液体原料供給管63が接続されており、霧化室61は、液体原料供給管63と、例えば液体ポンプよりなる液体原料供給器64とを介して液体原料容器12に接続されている。また、霧化室61の上部における液体原料供給管63の導入側の開口部付近には、液滴16と混合され該液滴16を反応室51Bに搬送するための不活性ガス、例えばアルゴンよりなる搬送用ガス18を供給する搬送用ガス供給管19が設けられている。
【0058】
液体原料容器12には、例えば、TiO(DPM)2 をTHFに溶解した液体原料11が収納されている。
【0059】
以下、前記のように構成された気化装置10C及びCVD装置の動作を説明する。液体原料容器12内の液体原料11は、液体原料供給器64によってその流量が調節され、液体原料供給管63を通って霧化室61に供給される。霧化室61の底部の外側に設けられている超音波発振器62は超音波を発しており、霧化室61に供給された液体原料11は、霧化室61の超音波振動する底面に触れることにより、前記の参考形態と同様に、液体原料11が微粒化されて液滴16が生成される。液体原料11よりなる液滴16は搬送用ガス供給管19から供給される搬送用ガス18と混合されて気化器14に搬送された後、気化器14の外周面に設けられた加熱手段21により昇温され気化して気化原料13となる。気化器14において生成された気化原料13は、気化原料搬送管22及び反応室51Bの上部に設けられた気化原料導入部52を通って被成膜対象である、例えばシリコンよりなる基板54の上面に供給される。
【0060】
このように、本参考形態によると、反応炉50の内部を気化原料生成部51Aと成膜部としての反応室51Bとに分割し、外部から反応炉50の内部に液体原料11を供給するため、気化装置10Cの小型化が図れるので、CVD装置の配置の自由度が向上する。
【0061】
また、反応炉50の内部に気化原料生成部51Aを配置し、且つ、反応炉加熱手段53によって、気化原料生成部51Aは例えば温度が200℃になるように保温されている。これにより、第1の参考形態又は第1の実施形態に示した気化原料搬送管22を保温する保温ヒーター23を不要にすることができる。
【0062】
一般に、気化原料ガス13は厳密な温度制御が必要とされているため、本参考形態のように反応炉50内で一括して温度制御することにより、装置構造の簡略化と制御容易性とを図ることができる。
【0063】
このように、本参考形態に係る気化装置10Cによると、液体原料11を外部から供給することにより装置の小型化が達成され、配置の自由度が向上する。さらに本気化装置を用いたCVD装置においては、温度制御された反応炉50内に気化装置10Cを配置することにより、気化原料13の温度制御が容易になると共に、CVD装置の構造を簡略化することができる。
【0064】
なお、液体原料供給管63の温度上昇に伴い、液体原料11が霧化室61の入口付近で沸騰するのを防止するため、液体原料供給管63における霧化室61の搬入部付近に冷却手段を設けてもよい。
【0065】
また、超音波発信器62を霧化室61の底部の外側に設けたが、これに限らず、霧化室61内の底面上であってもよい。
【0066】
第3の参考形態
以下、本発明の第3の参考形態を図面を参照しながら説明する。
【0067】
図4は本発明の第3の参考形態に係る気化装置の構成断面図である。図4において、図3に示した部材と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図4に示す気化装置10Dは、図3に示す反応炉50の内部が仕切られた気化原料生成部51Aに配置されている霧化室61と気化器14とよりなる気化装置10Cが一体に構成されている。気化装置10Dには、その内部に1つの空間部よりなる気化室65が設けられ、その底部の外側には液体原料11から微粒子状の液体原料を生成する超音波発振器62が設けられている。気化装置10Dの搬入側には、図示されていない液体原料容器内の液体原料11を気化装置10Dに供給する液体原料供給管63と、気化原料13に混合され該気化原料13を図示されていない反応室に搬送する搬送用ガス18を供給する搬送用ガス供給管19とが独立に接続されている。気化装置10Dの搬送方向の外周面には液体原料11を加熱して気化原料13を生成する加熱手段21が設けられている。気化装置10Dの搬出側には、気化原料13が混合された搬送用ガス18を反応室に搬送する気化原料搬送管22が接続されている。
【0068】
以下、前記のように構成された気化装置10Dの動作を説明する。液体原料供給管63から供給された液体原料11は、例えば250℃に設定された加熱手段21によって加熱されている気化装置10D内の底面に触れることにより一部が気化されるが、その大部分の液体原料11は液体の状態で気化室65に導入される。気化室65の底面は超音波発振器62によって超音波振動しており、気化室65の内部に液体のまま供給される液体原料11はこの底面の超音波振動によって微粒子状の液滴16となる。該液滴16は極めて細かい微粒子であるため、熱容量が小さいので250℃程度の温度によって容易に気化されて気化原料13となる。気化装置10Dにより生成された気化原料12は、搬送用ガス供給管19から供給される搬送用ガス18と共に気化原料搬送管22に送られ、第2の参考形態と同様にして反応室に供給される。
【0069】
このように、本参考形態に係る気化装置10Dによると、液体原料11から微粒子状の液滴16を生成し、該液滴16から気化原料13を生成する過程を1つの気化室65で行なえるため、装置の構造をさらに簡略化できる。
【0070】
さらに、液滴16が搬送用ガス18に搬送される際に触れる壁面の面積を小さくすることができるため、液滴16が壁面に付着することによる再液化の発生を低減できるので、より効率的な気化原料を反応室に供給することができる。
【0071】
また、長期間の運用に伴って気化装置10Dの内部に残留物が生じても、該装置のみを洗浄又は交換するだけで済むため、メンテナンスが容易である。
【0072】
なお、液体原料11が気化室65に供給される際に、気化室65の底面に触れて直接昇温され気化されることにより、運用当初に気化原料13の供給量が不安定になることも考えられる。これを防止するため、気化装置10Dの底部には加熱手段21を設けない構成としてもよい。また、運用当初の供給量が不安定な間は、気化原料13を反応室に供給せずに直接排気手段へ排気するような構成にしてもよい。
【0073】
また、超音波発信器62を気化装置10Dの底部の外側に設けたが、これに限らず、気化室65内の底面上であってもよい。
【0074】
第4の参考形態
以下、本発明の第4の参考形態を図面を参照しながら説明する。
【0075】
図5は本発明の第4の参考形態に係る気化装置の構成断面図である。図5において、図4に示した部材と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図5に示す気化装置10Eは、底部の外側に密着されるように設けられた超音波発信器62を有する液滴生成手段66と、該液滴生成手段66において生成された液滴16を加熱して気化させることにより液体原料11から気化原料13を生成する気化原料生成手段67とにより構成されている。これにより、図3に示す気化装置10Cの長所と図4に示す気化装置10Dの長所とを併せ持つ構成としている。すなわち、気化装置10Eは、図3に示す霧化室61と気化器14とよりなる気化装置10Cが一体にされた構成であるため、再液化の発生を低減できるので、より効率的な気化原料を生成できると共に、装置の構造の簡略化及び装置のメンテナンスの容易化を図ることができる。
【0076】
また、気化装置10Eは、液滴生成手段66と気化原料生成手段67とに分離され、且つ、気化原料生成手段67の底面が液滴生成手段66の底面よりも高くなるよう段差部が設定されているため、運用当初の液体原料11が気化原料生成手段67の底部に直接触れることによって昇温され気化されることがない。従って、気化原料13は運用当初から安定して供給されることになる。
【0077】
なお、気化原料生成手段67の底面と液滴生成手段66の底面とに段差部を設定する代わりに、気化原料生成手段67と液滴生成手段66との間に、該段差部程度の高さの衝立を設けても同様の効果が得られる。
【0078】
また、超音波発信器62を液滴生成手段66の底部の外側に設けたが、これに限らず、液滴生成手段66の内部の底面上であってもよい。
【0079】
【発明の効果】
本発明に係る気化装置によると、超音波発振器が液体原料の液面を超音波で振動させることにより、液体原料から極めて細かい微粒子状の液滴が生じるため、加熱して得られる気化原料が均一となるので、安定して気化原料を供給することができる。
【0080】
また、気化原料に混入する異物がなくなるので、気化原料の通路に異物をろ過するフィルターが不要となると共に、細管に液体原料を流さないため、細管が目詰まりを起こすことがなくなるため、装置のメンテナンスが容易になる。
【0081】
また、微粒子状の液体原料の供給量が経時的変化を伴わないため、長期間にわたって安定した気化原料を供給できる。
【0082】
さらに、気化原料搬送管の内壁面に付着する不要な液滴が液体原料に混入することを防止する混入防止手段を気化原料搬送管の内部に備えているため、液体原料が不要な液滴に汚染されないので、気化原料の質を安定して保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の参考形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。
【図3】 本発明の第2の参考形態に係る気化装置及び該気化装置を用いたCVD装置の構成断面図である。
【図4】 本発明の第3の参考形態に係る気化装置の構成断面図である。
【図5】 本発明の第4の参考形態に係る気化装置の構成断面図である。
【図6】 従来の溶液気化方式のCVD装置の構成断面図である。
【符号の説明】
1 CVD装置
10A 気化装置
10B 気化装置
10C 気化装置
10D 気化装置
10E 気化装置
11 液体原料
12 液体原料容器
13 気化原料
14 気化器(気化原料生成手段)
15 超音波
16 液滴
16a 液滴
17 超音波発振器
18 搬送用ガス
19 搬送用ガス供給管
20 搬出管(気化原料搬送管)
21 加熱手段
22 気化原料搬送管
23 保温ヒーター(保温手段)
30 円錐状体
31 拡大部
32 排出管
33 冷却手段
34A 冷却水
34B 冷却水
50 反応炉
51 反応室
51A 気化原料生成部
51B 反応室(成膜部)
52 気化原料導入部
53 反応炉加熱手段
54 基板
55 基板保持台
56 シース抵抗ヒーター(基板加熱手段)
57 反応ガス
58 反応ガス供給管
59 排気手段
61 霧化室(液滴生成手段)
62 超音波発信器
63 液体原料供給管
64 液体原料供給器
65 気化室
66 液滴生成手段
67 気化原料生成手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming various thin films using a chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as CVD) method, in particular, a vaporizing apparatus for vaporizing a liquid material and supplying the thin film forming apparatus to the thin film forming apparatus. The present invention relates to a CVD apparatus using the apparatus.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, high density and high integration of semiconductor devices have shown rapid progress. For example, the degree of integration of semiconductor devices represented by dynamic random access memory (= DRAM) is steadily increasing. However, the amount of charge stored in each cell in the DRAM needs to be maintained at a substantially constant value regardless of the degree of integration. In conventional DRAMs, the amount of charge was maintained at a constant value by reducing the thickness of the silicon oxide film, which is a capacitor film. However, as thinning is approaching its limit, capacity can be secured by a different approach. It was necessary to do it. As a countermeasure, there is a movement to use a high dielectric constant material for the capacitor film. For example, tantalum oxide having a relative dielectric constant of about 25 is likely to be used in a 1 Gbit DRAM. For DRAMs exceeding 1 Gbit, barium strontium titanate (= BST) or zirconate titanate having a relative dielectric constant of several hundreds or more. The use of lead acid (= PZT) is considered promising.
[0003]
  In general, in order to form a BST or PZT capacitor film on a capacitor electrode having a stepped portion on a DRAM substrate, it is most effective to use a CVD method with good coverage. Previously, BST and PZT source gases were obtained by sublimating metal complex materials coordinated with β-diketone dipivaloylmethane (= DPM) or the like. In recent years, in order to stably supply the source gas, a method of obtaining the source gas by dissolving these metal complex materials in a solvent and evaporating the solution is becoming mainstream.
[0004]
  As an example of such a conventional solution vaporization type CVD apparatus, there is a CVD apparatus disclosed in JP-A-7-94426.
[0005]
  A conventional solution vaporization type CVD apparatus will be described below with reference to the drawings.
[0006]
  FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional CVD apparatus. As shown in FIG. 6, the present CVD apparatus is roughly divided into a vaporizer 101 that generates a vaporized raw material and a reaction furnace 150 that heats and reacts the vaporized raw material supplied from the vaporizer 101.
[0007]
  A vaporizer 101 having a vaporization chamber 102 for vaporizing a liquid raw material is embedded with a heater 103 for heating the vaporizer 101 to a predetermined temperature inside a wall material around the vaporization chamber 102. Furthermore, the vaporizer 101 has a tapered shape having a tapered constricted portion 104a at its tip for allowing the dilution gas for conveying the vaporized raw material generated in the vaporization chamber 102 to the reaction furnace 150 to flow into the vaporization chamber 102 at high speed. The thin tube 104 is connected to a raw material gas transport pipe 105 that supplies the vaporized raw material generated in the vaporization chamber 102 to the reaction furnace 150. A filter 106 is provided near the opening of the source gas transport pipe 105 in the vaporization chamber 102 to filter out foreign matters mixed in the vaporized source. Around the source gas transport pipe 105, a heat retaining heater 107 that is kept at a predetermined temperature is provided in a spiral shape at a predetermined interval in order to prevent recondensation of the vaporized raw material caused by lowering the temperature below the predetermined temperature. .
[0008]
  The upstream end of the tapered capillary 104 is connected to a dilution gas supply 110 that adjusts the flow rate of the dilution gas. In addition, a liquid source supply pipe 111 that supplies a liquid source to the vaporizing chamber 102 is provided inside the tapered capillary 104 so as to extend in the axial direction at the center of the tapered capillary 104. The downstream end of the liquid source supply pipe 111 is opened as a nozzle 111 a at the downstream end of the constricted portion 104 a of the tapered narrow tube 104, and the upstream end of the liquid source supply pipe 111 is tapered in the vicinity of the upstream end of the tapered narrow tube 104. The thin tubule 104 is bent outward in the radial direction, penetrates the side surface of the tapered tubule 104 from the inside to the outside, and is connected to a liquid source supplier 112 that adjusts the flow rate of the liquid source. The upstream side of the liquid source supply unit 112 is connected to a source container 113 that stores the liquid source. Connected to the upper part of the raw material container 113 is a pressurized gas pipe 114 for pumping the liquid raw material to the liquid raw material supplier 112.
[0009]
  A substrate holding table 152 for holding the substrate 151 is provided inside the reaction furnace 150, a reaction furnace heating means 153 for heating the reaction path 150 is provided on the side wall of the reaction furnace 150, and an upper part of the reaction furnace 150 is provided at the top. A reaction gas transport pipe for supplying a reaction gas to be reacted with the vaporized raw material into the reaction furnace 150 is provided.
[0010]
  The operation of the conventional CVD apparatus configured as described above will be described below.
[0011]
  First, the liquid raw material in the raw material container 113 is pressurized by the pressurized gas sent through the pressurized gas pipe 114, and after the flow rate of the pressurized liquid raw material is adjusted by the liquid raw material supplier 112. Then, the liquid is supplied to the tip of the nozzle 111a through the liquid source supply pipe 111.
[0012]
  On the other hand, the dilution gas whose flow rate is adjusted by the dilution gas supply device 110 is sent to the tapered narrow tube 104, and the dilution gas increases the flow velocity at the throttle portion 104 a at the tip of the tapered narrow tube 104. As a result, the liquid raw material exiting from the tip of the nozzle 111 a by the diluting gas having a high flow velocity becomes fine droplets and is injected into the vaporizing chamber 102 of the vaporizer 101. Since the vaporizer 101 is heated to, for example, 200 ° C. by the heater 103, the liquid raw material composed of the ejected droplets touches the inner wall of the vaporizing chamber 102 or vaporizes by radiant heat on the inner wall. The vaporized raw material gas passes through the filter 106 and is supplied to the reaction furnace 150 through the raw material gas transport pipe 105 which is kept warm by a heat retaining heater 107 which prevents recondensation.
[0013]
  The filter 106 is provided for re-evaporating or trapping liquid raw material particles that have not sufficiently evaporated in the vaporization chamber 102 and solidified particles. The side wall of the reaction furnace 105 is also set to a predetermined temperature by the reaction furnace heating means 153 that prevents the vaporized raw material from condensing. Further, for example, oxygen gas as an oxidant is supplied to the reaction furnace 150 through a reaction gas transport pipe 154 that is a separate system from the source gas transport pipe 105. As a result, when the substrate 151 to be deposited is placed on the substrate holding surface of the substrate holding table 152 and the temperature of the substrate 151 is raised above the source gas decomposition temperature, the source gas is decomposed and oxidized on the surface of the substrate 151. Since the process proceeds simultaneously, an oxide thin film is formed on the surface of the substrate 151.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
  However, since the conventional CVD apparatus supplies the liquid source to the liquid source supply pipe 111 and its nozzle 111a to make the liquid source into fine droplets, it remains in the pipe leading to the nozzle 111a when the apparatus is stopped. It is necessary to prevent clogging due to deterioration and precipitation of the liquid raw material. Therefore, it is necessary to go through a procedure to remove the residual liquid raw material every time the equipment is stopped, which not only complicates the operation of the equipment, but also requires a dedicated pipe for removing clogging, making the equipment configuration complicated. Had the problem of becoming.
[0015]
  In addition, there is a limit to atomization of the liquid raw material by the vaporizer 101, and on the principle that droplets are generated from the liquid that comes out of the narrow tube by a high-speed air stream, droplets having a relatively large diameter are generated. The raw materials that were used had to be non-uniform. For this reason, while the liquid raw material which does not fully vaporize but passes through the vaporizer exists, on the contrary, the solid component is precipitated by being overheated. In order to cope with this, a filter 106 is provided to remove these liquid raw materials and solid components. However, since the filter 106 is provided, it is necessary to periodically replace the filter 106, and the apparatus cannot be operated continuously. Had the problem. Further, since the flow rate of the vaporized raw material passing through the filter 106 changes depending on the operation status of the filter 106, as a result, the supply amount of the vaporized raw material changes over time. The part which relies on experience became large and had the problem that it could not be used as a general-purpose CVD apparatus.
[0016]
  An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems all at once, to enable generation of a stable vaporization raw material that does not change with time, and to enable general-purpose and high-quality film formation.
[0017]
[Means for solving the problems]
  Achieve the above objectivesThe vaporizer according to the present invention is
  A liquid material container for storing the liquid material;
  An ultrasonic oscillator that is provided in the liquid raw material container and generates liquid droplets on the liquid surface from the liquid raw material by vibrating the liquid surface of the liquid raw material with ultrasonic waves;
A transport gas supply pipe for supplying a transport gas mixed with the liquid droplets to transport the liquid droplets into the liquid source container;
  A vaporized raw material transport pipe for transporting the generated vaporized raw material while generating the vaporized raw material by heating and vaporizing with the heating means while transporting the droplet mixed with the transport gas in the liquid raw material container A vaporizing device comprising:
  It is further characterized by further comprising a mixing preventing means provided inside the vaporized raw material transport pipe and preventing the droplets adhering to the inner wall surface of the vaporized raw material transport pipe from mixing into the liquid raw material.
[0018]
  The mixing preventing means is provided in the enlarged portion in which the inner diameter of the vaporized raw material transport pipe is partially enlarged, and the enlarged portion is provided with an apex located in the transport direction and a peripheral end portion in the enlarged portion. It is preferable to have a conical body located outside the inner wall surface of the raw material transport pipe.
[0019]
  It is preferable that the apparatus further includes a cooling unit that cools the droplets so that the droplets transported in the vaporized raw material transport pipe are not vaporized before being heated by the heating unit.
[0020]
  The cooling means preferably cools the droplets to about room temperature.
[0021]
  Achieve the above objectivesThe CVD apparatus according to the present invention is the above-mentionedA vaporizer;
  A reaction furnace connected to the discharge side of the vaporized raw material transport pipe of the vaporizer and reacting by heating the vaporized raw material transported by the vaporized raw material transport pipe;
  A substrate holder that is provided inside the reactor and holds the substrate;
  Provided in the reactor, the reactionFurnaceAnd a reactor heating means for heating the reactor.
[0022]
  It is preferable that the substrate holder has substrate heating means for heating the substrate to a predetermined temperature.
[0023]
  It is preferable to further include a reaction gas supply pipe for supplying a reaction gas that reacts with the vaporized raw material into the reaction furnace.
[0024]
  The reaction gas supplied from the reaction gas supply pipe is O.2, NO, N2O and OThreePreferably, at least one of these is included.
[0025]
  Achieve the above objectivesThe thin film manufacturing method according to the present invention includes the above-described method.A vaporized raw material is generated from a liquid raw material by a vaporizer, and the vaporized raw material is decomposed on the surface of a substrate installed in a reaction furnace and brought to a temperature higher than the temperature at which the vaporized raw material decomposes, and a thin film is deposited on the substrate. It is characterized by.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  (First reference form)
  Of the present inventionFirst reference formWill be described with reference to the drawings.
[0027]
  FIG. 1 illustrates the present invention.First reference form1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer. As shown in FIG. 1, the CVD apparatus 1 includes a vaporizer 10A that generates a vaporized raw material obtained by vaporizing a liquid raw material, and a reaction furnace 50 that heats and reacts the vaporized raw material. The vaporizer 10A includes a liquid raw material container 12 that stores a liquid raw material 11 that is a film forming raw material, and a vaporizer 14 that generates the vaporized raw material 13 from the liquid raw material 11 by heating and vaporizing the liquid raw material 11. ing. An ultrasonic oscillator 17 that generates fine liquid droplets 16 from the liquid material 11 on the liquid surface of the liquid material 11 by vibrating the liquid surface of the liquid material 11 with the ultrasonic wave 15 is provided at the bottom of the bottom surface of the liquid material container 12. Is provided. In the upper part of the liquid source container 12, a transport gas supply pipe 19 for supplying a transport gas 18 made of an inert gas, for example, argon, mixed with the droplets 16 and transported to the reaction furnace 50, and An unloading tube 20 is provided as a part of the vaporized material conveying tube for unloading the conveying gas 18 mixed with the droplets 16 from the liquid material container 12. The vaporizer 14 has a cylindrical shape that is smoothly connected to the opening end on the carry-out side of the carry-out tube 20, and a heating means 21 that vaporizes the droplets 16 that circulate inside the vaporizer 14 is provided on the outer peripheral surface thereof. It has been. In addition, as shown in the figure, the diameter of the vaporizer 14 may be made larger than the diameter of the carry-out pipe 20, and the droplet 16 may be sufficiently heated by suppressing the flow velocity of the carrier gas 18. Further, the vaporizer 14 may be formed integrally with the carry-out pipe 20 by providing the heating means 21 on a part of the outer circumference or the inner circumference of the carry-out pipe 20. A vaporized raw material transport pipe 22 for transporting the vaporized raw material 13 vaporized by the vaporizer 14 to the reaction furnace 50 is smoothly connected to the vaporizer 14 at the opening end on the carry-out side of the vaporizer 14. The open end on the carry-out side of the vaporized raw material transfer pipe 22 is connected to the upper part of the reaction furnace 50. A heat retaining heater 23 as a heat retaining means for preventing the vaporized raw material 13 from being cooled and re-liquefied (= condensed) is attached to the outer peripheral portion of the vaporized raw material transport pipe 22.
[0028]
  The reaction furnace 50 is provided with a reaction chamber 51 therein. An upper end of the reaction chamber 51 is connected to an opening end on the carry-out side of the vaporized raw material transport pipe 22, and the front end portion of the vaporized raw material is introduced in a divergent shape. A part 52 is provided. A reaction furnace heating means 53 for adjusting the temperature of the wall surface of the reaction path 50 is provided on the outer wall surface of the reaction furnace 50 in order to prevent recondensation of the vaporized raw material supplied from the vaporizer 10A. At the bottom of the reaction chamber 51, a substrate holding base 55 for holding a substrate 54 made of, for example, silicon, is installed on the substrate holding surface. A sheath resistance heater 56 is disposed as a substrate heating means for heating to a temperature. Further, a reaction gas supply pipe 58 for supplying a reaction gas 57 that reacts with the vaporized raw material to the reaction chamber 51 is provided at the upper part of the reaction chamber 51, and an exhaust means 59 that exhausts the reaction chamber 51 from the bottom of the reaction chamber 51. Are connected through an exhaust pipe.
[0029]
  Hereinafter, operations of the vaporization apparatus 10A and the CVD apparatus 1 configured as described above will be described. First, in the liquid source container 12, for example, Ba (DPM)2 , Sr (DPM)2 And TiO (DPM)2 Is stored in THF (tetrahydrofuran) at a molar ratio of 1: 1: 2 and a total concentration of 0.1 mol / l. An ultrasonic oscillator 17 is provided in close contact with the bottom of the liquid raw material container 12 and oscillates the ultrasonic waves 15 toward the liquid surface of the liquid raw material 11. The ultrasonic wave 15 propagates through the liquid raw material 11, reaches the liquid surface of the liquid raw material 11, and generates ultrasonic vibrations on the liquid surface of the liquid raw material 11. The liquid raw material 11 has a viscosity as a liquid and not only vibrates but also exerts an inertial force on the liquid itself due to the vibration of the liquid surface. The liquid droplet 16 is discharged into the space above the liquid source container 12.
[0030]
  The ultrasonic oscillator 17 is provided outside the bottom of the liquid source container 12, but is not limited thereto, and may be on the bottom surface in the liquid source container 12. Further, the liquid source container 12 is not limited to the bottom portion, and may be a side portion.
[0031]
  Next, the carrier gas 18 is supplied to the liquid source container 11 through the carrier gas supply pipe 19, and a large number of droplets 16 discharged into the space above the liquid source container 12 are transferred to the carrier gas 18. The mixed gas is mixed to form a mixed gas, which is unloaded from the unloading pipe 20 of the liquid source container 12 and carried to the vaporizer 14. The vaporizer 14 is a raw material Ba (DPM) in which the droplets 16 are vaporized and dissolved by the heating means 21.2 , Sr (DPM)2 And TiO (DPM)2 Is set to a temperature at which no decomposition occurs, for example, 250 ° C., and the droplet 16 is heated and vaporized to become the vaporized raw material 13.
[0032]
  In the conventional nozzle injection method, there is a limit to atomization of the liquid raw material, and the droplet diameter is about several tens of μm at the minimum.referenceIn the form, it is possible to obtain extremely fine droplets 16 having an average particle diameter of about several μm. Therefore, the temperature and vaporization of the droplet 16 are performed at high speed, and an ultrafine liquid material can be obtained by a simple principle. Therefore, if the viscosity of the liquid material is stable, the droplet can be generated with the intensity of ultrasonic waves. The supply amount of 16 can be controlled. Therefore, since the reproducibility of the particle size is also high, a stable vaporized raw material can be supplied.
[0033]
  Next, the vaporized raw material 13 is transported through the vaporized raw material transport pipe 22 together with the transport gas 18 and supplied to the reaction furnace 50. Since the vaporized raw material transport pipe 22 is kept at, for example, 200 ° C. by the heat retaining heater 23 attached to the vaporized raw material transport pipe 22, the vaporized raw material 13 is maintained in a good vaporized state without being reliquefied. It is introduced into the reaction chamber 51 from the vaporized raw material introduction part 52 of the reaction furnace 50. The temperature of the reaction chamber 50 is controlled, for example, by a reaction furnace heating means 53 that circulates oil set to 200 ° C., and the vaporized raw material 13 is liquefied in the reaction chamber 51. It is preventing. On the other hand, a reaction gas 57 such as oxygen gas is supplied from the reaction gas supply pipe 58 to the reaction furnace 50 and reaches the surface of the substrate 54 placed on the substrate holding portion of the substrate holding table 55 together with the vaporized raw material 13. . The substrate 54 is heated and heated by a sheath resistance heater 56 disposed in the substrate holding portion of the substrate holding table 55.
[0034]
  The temperature of the substrate 54 is an important parameter that greatly affects the crystal state of the film to be deposited.referenceIn the embodiment, a BST film having a small particle size is formed by setting the temperature to 430 ° C., for example. Unreacted vaporized raw material 13, reaction gas 57, unnecessary gas generated by the reaction, and the like are exhausted to the outside from the bottom of reaction chamber 51 through exhaust means 59.
[0035]
  As explained above, the bookreferenceAccording to the embodiment, since the liquid droplets 16 are generated by ultrasonically vibrating the liquid surface of the liquid raw material 11, unlike the conventional sprayer, it is possible to generate a liquid raw material with a very fine particle size. . As a result, since a favorable vaporization state can be realized, maintenance such as clogging of the pipe at the nozzle portion and replacement of the filter is not required as in the prior art.
[0036]
  Accordingly, since the supply amount of the atomized liquid raw material, that is, the droplet 16 does not change with time, it is possible to supply the vaporized raw material stably over a long period of time. According to the CVD apparatus 1 using the vaporizer 10A, the composition and The reproducibility of the film formation rate becomes very good.
[0037]
  BookreferenceIn the embodiment, the reaction gas 57 made of oxygen gas is supplied to the reaction chamber 51. However, if the reaction gas 57 is not particularly required, the reaction gas supply pipe 58 may be omitted.
[0038]
  Also bookreferenceThe form is not limited to the type of film to be formed, and film formation is possible as long as the liquid raw material or the solution raw material has a raw material obtained at a decomposition temperature or lower.
[0039]
  Further, in order to form a film composed of a plurality of elements, these raw materials are individually dissolved using the liquid raw material containers 12, 12,... Corresponding to the number of liquid raw materials provided with the ultrasonic transmitters 17, respectively. The liquid raw materials 11, 11, ... may be atomized and then mixed and vaporized. Incidentally, it can be easily analogized that this mixing process may be performed after vaporization.
[0040]
  Also bookReference formAnd each embodiment described below・ Reference formHowever, the material of the film to be formed is only an example, and it goes without saying that the film of other materials can be formed in the same manner as long as the liquid raw material 11 can be obtained.
[0041]
  (First embodiment)
  Hereinafter, the present inventionFirst embodimentWill be described with reference to the drawings.
[0042]
  FIG. 2 illustrates the present invention.First embodiment1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer. As shown in FIG. 2, the CVD apparatus 1 includes a vaporizer 10B that generates a vaporized raw material obtained by vaporizing a liquid raw material and a reaction furnace 50 that heats and reacts the vaporized raw material. In addition, the CVD apparatus 1 of this embodiment isFirst reference formSince only the vaporizer 10B is different from the CVD apparatus 1 ofFirst reference formThe same members as those in FIG. As shown in FIG. 2, on the carry-in side of the vaporizer 14 in the carry-out pipe 20, an enlarged part 31 in which the inner diameter of the carry-out pipe 20 is partially enlarged, and the apex is located in the enlarged part 31 in the carrying direction. An anti-mixing means having a conical body 30 is provided. The peripheral end portion of the conical body 30 is provided so as to be located outside the inner wall surface of the carry-out tube 20 in the enlarged portion 31, and unnecessary droplets 16a adhering to the inner wall surface of the carry-out tube 20 fall. Mixing into the liquid raw material 11 can be reliably prevented. Unnecessary droplets 16 a that have dropped onto the upper surface of the cone 30 are once stored in a tray provided in the enlargement unit 31, and the droplets 16 a that have accumulated in the tray pass through a discharge pipe 32 provided in the enlargement unit 31. It is discharged outside.
[0043]
  In the present embodiment, the carry-out pipe 20 is connected so as to extend perpendicularly to the liquid surface of the liquid source container 12, but the present invention is not necessarily limited to this, and the horizontal direction relative to the liquid surface. You may connect so that it may extend. However, when the carry-out tube 20 extends in the horizontal direction, the conical body 30 is not necessarily required, but traps the unnecessary liquid droplets 16a adhering to the inner wall surface of the carry-out tube 20 so as not to flow back to the liquid source container 12. For example, it is preferable that a trap part such as the enlarged part 31 and a discharge pipe 32 for discharging the unnecessary liquid droplets 16a accumulated in the trap part to the outside of the carry-out pipe 20 are provided.
[0044]
  Further, between the conical body 30 and the vaporizer 14 having the heating means 21, the cooling water 34A and 34B for preventing the temperature rise of the carry-out pipe 20 is circulated therein so that the temperature of the carry-out pipe 20 is set to a predetermined temperature. The cooling means 33 for keeping the temperature is provided on the outer peripheral portion of the carry-out pipe 20. The set temperature of the cooling means 33 may be a temperature at which the droplets 16 are not decomposed, for example, 200 ° C. or less.
[0045]
  Note that the mixing prevention unit and the cooling unit 33 do not necessarily include both, and may include either one.
[0046]
  Hereinafter, operations of the vaporization apparatus 10B and the CVD apparatus 1 configured as described above will be described.First reference formIn the vaporizer 10 </ b> A, when unnecessary droplets 16 a adhere to the inner wall of the carry-out tube 20, it is conceivable that these droplets 16 a flow backward into the liquid source container 12 and mix into the liquid source 11. If the liquid raw material 11 is a material that is easily altered, when the unnecessary droplets 16a are mixed into the liquid raw material 11, the component ratio of the unnecessary liquid droplets 16a to the solvent changes compared to the component ratio of the liquid raw material 11 to the solvent. Therefore, there is a possibility that the quality of the liquid raw material 11 is deteriorated and the quality of the film formed is deteriorated or the supply is unstable.
[0047]
  Therefore, the vaporizer 10 </ b> B of the present embodiment is provided with the conical body 30 inside the carry-out pipe 20 so that unnecessary droplets 16 a do not flow into the liquid source container 12. The droplets 16a adhering to the conical body 30 and the carry-out tube 20 fall due to gravity and are received by the enlarged portion 31 to become discharged liquid. The discharged liquid is discharged to the outside through the discharge pipe 32.
[0048]
  In addition, when the discharged liquid does not change in quality, it goes without saying that the discharged liquid can be reused as the liquid raw material 11, and efficient use can be achieved.
[0049]
  On the other hand, according to the vaporization principle of the present vaporizer 10B, a very fine liquid raw material can be obtained by vibrating the liquid surface of the liquid raw material 11 using ultrasonic waves, so that a uniform and good vaporized raw material can be obtained.First reference formAs explained in. However, since the liquid raw material 11 is still under development and is not perfect, it is conceivable that solid matter deposited from the liquid raw material 11 adheres to the inner wall surface of the carry-out pipe 20 depending on long-term use.First reference formIn the vaporizer 10 </ b> A, when the vaporizer 14 is heated using the heating means 21, the heat of the heating means 21 is transmitted to the carry-out pipe 20 by heat conduction, and thus the temperature of the carry-out pipe 20 increases. As a result, it is conceivable that the solid matter deposited from the liquid raw material 11 adheres to the inner wall surface of the carry-out tube 20 and it takes time to clean the solid matter and replace the carry-out tube 20.
[0050]
  In this embodiment, the temperature rise of the carry-out pipe 20 is prevented by providing the cooling means 33 for cooling the carry-out pipe 20 with the cooling water 34A, 34B in the vicinity of the vaporizer 14 of the carry-out pipe 20. As a result, solid matter does not adhere to the inner wall surface of the carry-out tube 20, and the solid matter adheres only to the vaporizer 14, and the CVD apparatus 1 can be operated simply by cleaning or replacing the vaporizer 14. Is possible.
[0051]
  The mixing prevention means also has an effect of preventing the solid matter generated in the vaporizer 14 from falling into the liquid raw material container 12.
[0052]
  Thus, according to the vaporizer 10B according to the present embodiment, unnecessary liquid droplets 16a that adhere to the carry-out pipe 20 and fall and mix into the liquid raw material container 12 can be prevented by the mixing prevention means. Even when 11 is easily altered, the vaporized raw material 13 having a stable quality can be supplied to the reaction furnace 50.
[0053]
  Moreover, since the cooling means 33 is provided in the vicinity of the connection part of the unloading pipe 20 between the unloading pipe 20 and the vaporizer 14, the temperature rise of the unloading pipe 20 is suppressed. From this, it is possible to prevent the solid matter from depositing and adhering, and to facilitate the operation of the CVD apparatus 1.
[0054]
  In addition, although the cooling means 33 used the system which circulates the cooling water 33A and 33B, you may cool using not only this but another method, such as sticking a Peltier element to the carrying-out pipe 20, for example.
[0055]
  (Second reference form)
  Hereinafter, the present inventionSecond reference formWill be described with reference to the drawings.
[0056]
  FIG. 3 illustrates the present invention.Second reference form1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer. In FIG. 3, the same members as those shown in FIG. As shown in FIG.referenceInside the reaction furnace 50 according to the embodiment, a vaporized raw material generating part 51A is provided at the upper part, and a reaction chamber 51B as a film forming part partitioned from the vaporized raw material generating part 51A by a partition plate is provided at the lower part. Yes.
[0057]
  A vaporizer 10C is disposed inside the vaporized raw material generator 51A, and the vaporizer 10C is atomized as a droplet generator having an ultrasonic transmitter 62 provided to be in close contact with the outside of the bottom. The vaporization raw material production | generation means which produces | generates the vaporization raw material 13 from the liquid raw material 11 by connecting the chamber 61 and this atomization chamber 61 by piping, and heating and vaporizing the droplet 16 produced | generated in the atomization chamber 61. The carburetor 14 is configured. A liquid raw material supply pipe 63 is connected to the introduction side of the atomizing chamber 61, and the atomizing chamber 61 is connected to a liquid raw material container via a liquid raw material supply pipe 63 and a liquid raw material supply device 64 made of, for example, a liquid pump. 12 is connected. Further, in the vicinity of the opening on the introduction side of the liquid source supply pipe 63 in the upper part of the atomizing chamber 61, an inert gas, for example, argon, mixed with the droplets 16 and transported to the reaction chamber 51B. A transfer gas supply pipe 19 for supplying the transfer gas 18 is provided.
[0058]
  In the liquid source container 12, for example, TiO (DPM)2 The liquid raw material 11 which melt | dissolved in THF is accommodated.
[0059]
  Hereinafter, operations of the vaporization apparatus 10C and the CVD apparatus configured as described above will be described. The liquid raw material 11 in the liquid raw material container 12 is supplied to the atomizing chamber 61 through the liquid raw material supply pipe 63 with the flow rate adjusted by the liquid raw material supply device 64. The ultrasonic oscillator 62 provided outside the bottom of the atomization chamber 61 emits ultrasonic waves, and the liquid material 11 supplied to the atomization chamber 61 touches the bottom surface of the atomization chamber 61 that vibrates ultrasonically. By the abovereferenceSimilar to the form, the liquid raw material 11 is atomized to generate droplets 16. The droplets 16 made of the liquid raw material 11 are mixed with the transport gas 18 supplied from the transport gas supply pipe 19 and transported to the vaporizer 14, and then heated by the heating means 21 provided on the outer peripheral surface of the vaporizer 14. The vaporized raw material 13 is heated and vaporized. The vaporized raw material 13 generated in the vaporizer 14 passes through the vaporized raw material transport pipe 22 and the vaporized raw material introduction part 52 provided in the upper part of the reaction chamber 51B, and is an upper surface of a substrate 54 made of, for example, silicon. To be supplied.
[0060]
  Like thisreferenceAccording to the form, the inside of the reaction furnace 50 is divided into a vaporized raw material generating part 51A and a reaction chamber 51B as a film forming part, and the liquid raw material 11 is supplied into the reaction furnace 50 from the outside, so the vaporizer 10C is small. Therefore, the degree of freedom in arranging the CVD apparatus is improved.
[0061]
  Further, the vaporized raw material generating part 51A is arranged inside the reaction furnace 50, and the vaporized raw material generating part 51A is kept warm by the reaction furnace heating means 53 so that the temperature becomes 200 ° C., for example. As a result, the firstReference formOrFirst embodimentIt is possible to eliminate the need for the heat retaining heater 23 for retaining the vaporized raw material transport pipe 22 shown in FIG.
[0062]
  In general, the vaporized raw material gas 13 requires strict temperature control.referenceBy controlling the temperature collectively in the reaction furnace 50 as in the embodiment, the device structure can be simplified and the controllability can be improved.
[0063]
  Like thisreferenceAccording to the vaporization apparatus 10C according to the embodiment, the liquid raw material 11 is supplied from the outside, thereby reducing the size of the apparatus and improving the degree of freedom in arrangement. Furthermore, in the CVD apparatus using the present vaporizer, by arranging the vaporizer 10C in the temperature-controlled reaction furnace 50, the temperature of the vaporized raw material 13 can be easily controlled and the structure of the CVD apparatus is simplified. be able to.
[0064]
  In order to prevent the liquid material 11 from boiling near the entrance of the atomization chamber 61 as the temperature of the liquid material supply tube 63 rises, a cooling means is provided in the vicinity of the carry-in portion of the atomization chamber 61 in the liquid material supply tube 63. May be provided.
[0065]
  In addition, although the ultrasonic transmitter 62 is provided outside the bottom of the atomization chamber 61, the present invention is not limited to this and may be on the bottom surface in the atomization chamber 61.
[0066]
  (Third reference form)
  Hereinafter, the present inventionThird reference formWill be described with reference to the drawings.
[0067]
  FIG. 4 illustrates the present invention.Third reference formIt is a composition sectional view of the vaporizer concerning. In FIG. 4, the same members as those shown in FIG. The vaporizer 10D shown in FIG. 4 is configured integrally with a vaporizer 10C including an atomization chamber 61 and a vaporizer 14 arranged in a vaporized raw material generator 51A in which the inside of the reaction furnace 50 shown in FIG. 3 is partitioned. Has been. The vaporization apparatus 10D is provided with a vaporization chamber 65 formed of a single space inside thereof, and an ultrasonic oscillator 62 that generates a fine liquid raw material from the liquid raw material 11 is provided outside the bottom thereof. On the carry-in side of the vaporizer 10D, a liquid raw material supply pipe 63 that supplies the liquid raw material 11 in a liquid raw material container (not shown) to the vaporizer 10D and the vaporized raw material 13 mixed with the vaporized raw material 13 are not shown. A transfer gas supply pipe 19 for supplying the transfer gas 18 transferred to the reaction chamber is connected independently. On the outer peripheral surface in the transport direction of the vaporizer 10D, there is provided a heating means 21 for heating the liquid raw material 11 to generate the vaporized raw material 13. Connected to the carry-out side of the vaporizer 10D is a vaporized raw material transport pipe 22 for transporting the transport gas 18 mixed with the vaporized raw material 13 to the reaction chamber.
[0068]
  Hereinafter, the operation of the vaporizer 10D configured as described above will be described. A part of the liquid raw material 11 supplied from the liquid raw material supply pipe 63 is vaporized by touching the bottom surface in the vaporizer 10D heated by the heating means 21 set at 250 ° C., for example. The liquid raw material 11 is introduced into the vaporizing chamber 65 in a liquid state. The bottom surface of the vaporizing chamber 65 is ultrasonically vibrated by the ultrasonic oscillator 62, and the liquid raw material 11 supplied as a liquid to the inside of the vaporizing chamber 65 becomes particulate droplets 16 by the ultrasonic vibration of the bottom surface. Since the liquid droplets 16 are very fine particles, their heat capacity is small, so they are easily vaporized at a temperature of about 250 ° C. to become the vaporized raw material 13. The vaporized raw material 12 generated by the vaporizer 10D is sent to the vaporized raw material transport pipe 22 together with the transport gas 18 supplied from the transport gas supply pipe 19,Second reference formIn the same manner as above, it is supplied to the reaction chamber.
[0069]
  Like thisreferenceAccording to the vaporizer 10D according to the embodiment, the process of generating the particulate droplet 16 from the liquid raw material 11 and generating the vaporized raw material 13 from the droplet 16 can be performed in one vaporization chamber 65. Further simplification can be achieved.
[0070]
  Further, since the area of the wall surface that is touched when the droplet 16 is transported to the transport gas 18 can be reduced, the occurrence of reliquefaction due to the droplet 16 adhering to the wall surface can be reduced, so that more efficient. Can be supplied to the reaction chamber.
[0071]
  In addition, even if a residue is generated inside the vaporizer 10D due to long-term operation, only the device needs to be cleaned or replaced, and maintenance is easy.
[0072]
  In addition, when the liquid raw material 11 is supplied to the vaporizing chamber 65, the supply amount of the vaporized raw material 13 may become unstable at the beginning of operation due to direct heating and vaporization by touching the bottom surface of the vaporizing chamber 65. Conceivable. In order to prevent this, the heating means 21 may not be provided at the bottom of the vaporizer 10D. Further, while the initial supply amount is unstable, the vaporized raw material 13 may be directly exhausted to the exhaust means without being supplied to the reaction chamber.
[0073]
  Further, although the ultrasonic transmitter 62 is provided outside the bottom of the vaporizer 10 </ b> D, it is not limited to this and may be on the bottom surface in the vaporization chamber 65.
[0074]
  (Fourth reference form)
  Hereinafter, the present inventionFourth reference formWill be described with reference to the drawings.
[0075]
  FIG. 5 illustrates the present invention.Fourth reference formIt is a composition sectional view of the vaporizer concerning. In FIG. 5, the same members as those shown in FIG. The vaporization apparatus 10E shown in FIG. 5 heats the droplet 16 generated by the droplet generator 66 having the ultrasonic transmitter 62 provided to be in close contact with the outside of the bottom, and the droplet 16 generated by the droplet generator 66. And vaporized raw material generating means 67 for generating the vaporized raw material 13 from the liquid raw material 11 by vaporizing. Thus, the configuration has both the advantages of the vaporizer 10C shown in FIG. 3 and the advantages of the vaporizer 10D shown in FIG. That is, since the vaporizer 10E has a configuration in which the vaporizer 10C including the atomization chamber 61 and the vaporizer 14 illustrated in FIG. 3 is integrated, it is possible to reduce the occurrence of reliquefaction, and thus a more efficient vaporization raw material. Can be generated, and the structure of the apparatus can be simplified and the maintenance of the apparatus can be facilitated.
[0076]
  Further, the vaporizer 10E is separated into the droplet generating means 66 and the vaporized raw material generating means 67, and the stepped portion is set so that the bottom surface of the vaporized raw material generating means 67 is higher than the bottom surface of the droplet generating means 66. Therefore, the liquid raw material 11 at the beginning of operation is not heated and vaporized by directly touching the bottom of the vaporized raw material generating means 67. Therefore, the vaporized raw material 13 is stably supplied from the beginning of operation.
[0077]
  Instead of setting a stepped portion on the bottom surface of the vaporized raw material generating unit 67 and the bottom surface of the droplet generating unit 66, the height of the stepped portion is approximately between the vaporized raw material generating unit 67 and the droplet generating unit 66. The same effect can be obtained even if the screen is provided.
[0078]
  Further, although the ultrasonic transmitter 62 is provided outside the bottom of the droplet generating unit 66, the present invention is not limited to this and may be on the bottom surface inside the droplet generating unit 66.
[0079]
【The invention's effect】
  The present inventionAccording to the vaporization apparatus according to the present invention, since the ultrasonic oscillator vibrates the liquid surface of the liquid raw material with ultrasonic waves, extremely fine particulate droplets are generated from the liquid raw material, so that the vaporized raw material obtained by heating becomes uniform. Therefore, the vaporized raw material can be supplied stably.
[0080]
  In addition, since there is no foreign matter mixed in the vaporized raw material, a filter for filtering the foreign material is not necessary in the vaporized raw material passage. Maintenance becomes easy.
[0081]
  In addition, since the supply amount of the particulate liquid raw material does not change with time, a stable vaporized raw material can be supplied over a long period of time.
[0082]
  Furthermore, since the inside of the vaporized raw material conveyance pipe is provided with a mixing prevention means for preventing unnecessary liquid droplets adhering to the inner wall surface of the vaporized raw material conveyance pipe from being mixed into the liquid raw material, the liquid raw material is converted into unnecessary liquid droplets. Since it is not contaminated, the quality of the vaporized raw material can be kept stable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFirst reference form1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer.
FIG. 2 of the present inventionFirst embodiment1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer.
FIG. 3 of the present inventionSecond reference form1 is a configuration cross-sectional view of a vaporizer according to the present invention and a CVD apparatus using the vaporizer.
FIG. 4 of the present inventionThird reference formIt is a composition sectional view of the vaporizer concerning.
FIG. 5 shows the present invention.Fourth reference formIt is a composition sectional view of the vaporizer concerning.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional solution vaporization type CVD apparatus.
[Explanation of symbols]
    1 CVD equipment
    10A vaporizer
    10B vaporizer
    10C vaporizer
    10D vaporizer
    10E vaporizer
    11 Liquid raw materials
    12 Liquid raw material container
    13 Vaporizing raw material
    14 Vaporizer (Vaporization raw material generation means)
    15 ultrasound
    16 droplets
    16a droplet
    17 Ultrasonic oscillator
    18 Transport gas
    19 Transport gas supply pipe
    20 Unloading pipe (vaporized raw material carrying pipe)
    21 Heating means
    22 Vaporized raw material transfer pipe
    23 Thermal insulation heater (thermal insulation means)
    30 Cone
    31 Enlarged part
    32 discharge pipe
    33 Cooling means
    34A Cooling water
    34B Cooling water
    50 reactor
    51 reaction chamber
    51A Vaporization raw material generator
    51B Reaction chamber (deposition unit)
    52 Vaporization Raw Material Introduction Department
    53 Reactor heating means
    54 substrates
    55 Substrate holder
    56 Sheath resistance heater (substrate heating means)
    57 reaction gas
    58 Reaction gas supply pipe
    59 Exhaust means
    61 Atomization chamber (droplet generation means)
    62 Ultrasonic transmitter
    63 Liquid material supply pipe
    64 Liquid raw material supplier
    65 Vaporization chamber
    66 Droplet generation means
    67 Vaporizing raw material generation means

Claims (9)

液体原料を収納する液体原料容器と、
前記液体原料容器に設けられ、前記液体原料の液面を超音波で振動させることにより、前記液体原料から微粒子状の液滴を前記液面に生じさせる超音波発振器と、
前記液滴と混合され該液滴を搬送するための搬送用ガスを前記液体原料容器内に供給する搬送用ガス供給管と、
前記液体原料容器内で前記搬送用ガスに混合された前記液滴を搬送しながら加熱手段で加熱して気化することにより気化原料を生成すると共に、生成された気化原料を搬送する気化原料搬送管とを備えている気化装置であって、
前記気化原料搬送管の内部に設けられ、該気化原料搬送管の内壁面に付着する前記液滴が前記液体原料に混入することを防止する混入防止手段をさらに備えていることを特徴とする気化装置。
A liquid material container for storing the liquid material;
An ultrasonic oscillator that is provided in the liquid raw material container and generates liquid droplets on the liquid surface from the liquid raw material by vibrating the liquid surface of the liquid raw material with ultrasonic waves;
A transport gas supply pipe for supplying a transport gas mixed with the liquid droplets to transport the liquid droplets into the liquid source container;
A vaporized raw material transport pipe for transporting the generated vaporized raw material while generating the vaporized raw material by heating and vaporizing with the heating means while transporting the droplet mixed with the transport gas in the liquid raw material container A vaporizing device comprising:
Vaporization characterized by further comprising mixing prevention means provided inside the vaporized raw material transport pipe and preventing the droplets adhering to the inner wall surface of the vaporized raw material transport pipe from mixing into the liquid raw material. apparatus.
前記混入防止手段は、前記気化原料搬送管の内径が部分的に拡大している拡大部と、前記拡大部に設けられ、頂点が搬送方向に位置し且つ周端部が前記拡大部における前記気化原料搬送管の内壁面よりも外側に位置する円錐状体とを有していることを特徴とする請求項1に記載の気化装置。  The mixing preventing means is provided in the enlarged portion in which the inner diameter of the vaporized raw material transport pipe is partially enlarged, and the enlarged portion is provided with an apex located in the transport direction and a peripheral end portion in the enlarged portion. The vaporizer according to claim 1, further comprising a conical body positioned outside the inner wall surface of the raw material transport pipe. 前記気化原料搬送管内を搬送される前記液滴が前記加熱手段により加熱される前に気化しないよう前記液滴を冷却する冷却手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の気化装置。  2. The vaporization according to claim 1, further comprising a cooling unit that cools the droplets so that the droplets transported in the vaporized raw material transport pipe are not vaporized before being heated by the heating unit. apparatus. 前記冷却手段は前記液滴を室温程度に冷却することを特徴とする請求項3に記載の気化装置。  4. The vaporizer according to claim 3, wherein the cooling means cools the droplets to about room temperature. 請求項1に記載の気化装置と、
前記気化装置の前記気化原料搬送管の搬出側と接続され、該気化原料搬送管により搬送されてきた前記気化原料を加熱して反応させる反応炉と、
前記反応炉の内部に設けられ、基板を保持する基板保持台と、
前記反応炉に設けられ、該反応を加熱する反応炉加熱手段とを備えていることを特徴とするCVD装置。
A vaporizer according to claim 1;
A reaction furnace connected to the discharge side of the vaporized raw material transport pipe of the vaporizer and reacting by heating the vaporized raw material transported by the vaporized raw material transport pipe;
A substrate holder that is provided inside the reactor and holds the substrate;
A CVD apparatus, comprising: a reaction furnace heating means provided in the reaction furnace for heating the reaction furnace.
前記基板保持台は、前記基板を所定の温度に加熱する基板加熱手段を有していることを特徴とする請求項5に記載のCVD装置。  6. The CVD apparatus according to claim 5, wherein the substrate holder has a substrate heating means for heating the substrate to a predetermined temperature. 前記気化原料と反応する反応ガスを前記反応炉内に供給する反応ガス供給管をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載のCVD装置。  The CVD apparatus according to claim 5, further comprising a reaction gas supply pipe that supplies a reaction gas that reacts with the vaporized raw material into the reaction furnace. 前記反応ガス供給管から供給される前記反応ガスはO2,NO,N2O及びO3のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項7に記載のCVD装置。The CVD apparatus according to claim 7, wherein the reaction gas supplied from the reaction gas supply pipe includes at least one of O 2 , NO, N 2 O, and O 3 . 請求項1に記載の気化装置によって液体原料から気化原料を生成し、反応炉内部に設置され前記気化原料が分解する温度以上にされた基板の表面において、前記気化原料を分解し、前記基板上に薄膜を堆積することを特徴とする薄膜製造方法。  A vaporized raw material is generated from a liquid raw material by the vaporization apparatus according to claim 1, and the vaporized raw material is decomposed on a surface of a substrate that is installed in a reaction furnace and is heated to a temperature at which the vaporized raw material is decomposed or higher. A thin film manufacturing method, comprising depositing a thin film on the substrate.
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