JPH09235675A - 液体原料気化装置 - Google Patents
液体原料気化装置Info
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- JPH09235675A JPH09235675A JP8355576A JP35557696A JPH09235675A JP H09235675 A JPH09235675 A JP H09235675A JP 8355576 A JP8355576 A JP 8355576A JP 35557696 A JP35557696 A JP 35557696A JP H09235675 A JPH09235675 A JP H09235675A
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- liquid
- material vaporizer
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4485—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation without using carrier gas in contact with the source material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4407—Cleaning of reactor or reactor parts by using wet or mechanical methods
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高誘電体薄膜の素材となる液体原料を効率良
く気化するとともに、気化装置内や配管内の詰まりを防
止できるようなコンパクトな気化装置を提供する。 【解決手段】 互いに対向する内外の筒状壁１，４の少
なくとも一方に、流入口１０と流出口１１につながる螺
旋状の流路１４を形成する溝１３が形成され、筒状壁
１，４の少なくとも一方を加熱する加熱手段１７が設け
られている。
く気化するとともに、気化装置内や配管内の詰まりを防
止できるようなコンパクトな気化装置を提供する。 【解決手段】 互いに対向する内外の筒状壁１，４の少
なくとも一方に、流入口１０と流出口１１につながる螺
旋状の流路１４を形成する溝１３が形成され、筒状壁
１，４の少なくとも一方を加熱する加熱手段１７が設け
られている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液体を原料
とする薄膜気相成長装置に用いる気化装置に係り、特
に、チタン酸バリウム／ストロンチウム等の高誘電率薄
膜材料を気化させるのに好適な液体原料気化装置に関す
る。
とする薄膜気相成長装置に用いる気化装置に係り、特
に、チタン酸バリウム／ストロンチウム等の高誘電率薄
膜材料を気化させるのに好適な液体原料気化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだＤＲＡＭの研究開
発が行われている。かかるＤＲＡＭの製造のために必要
な大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜として、誘電率
が１０以下であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、誘
電率が２０程度である五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5 ）薄膜
に替わって、誘電率が３００程度であるチタン酸バリウ
ム（ＢaＴiＯ3 ）、あるいはチタン酸ストロンチウム
（ＳrＴiＯ3 ）又はこれらの混合物であるチタン酸バリ
ウムストロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望視さ
れている。
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだＤＲＡＭの研究開
発が行われている。かかるＤＲＡＭの製造のために必要
な大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜として、誘電率
が１０以下であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、誘
電率が２０程度である五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5 ）薄膜
に替わって、誘電率が３００程度であるチタン酸バリウ
ム（ＢaＴiＯ3 ）、あるいはチタン酸ストロンチウム
（ＳrＴiＯ3 ）又はこれらの混合物であるチタン酸バリ
ウムストロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望視さ
れている。
【０００３】ところで、このような素材の成膜を行なう
方法として化学気相成長（ＣＶＤ）が有望とされてお
り、この場合、最終的に反応槽内で原料ガスを被成膜基
板に安定的に供給する必要がある。原料ガスは、常温で
固体のＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ（ＤＰＭ）2 などを液状
化し、さらに気化特性を安定化するため有機溶剤（例え
ばＴＨＦなど）を混合させたものを加熱して気化するよ
うにしている。このような気化装置として、例えば液体
原料あるいはこれを霧化したものをヒータで加熱した箱
状の気化器の内部に噴射して気化するもの、伝熱特性を
向上させるためにノズルの前に気化板を配置したもの等
が開示されている。
方法として化学気相成長（ＣＶＤ）が有望とされてお
り、この場合、最終的に反応槽内で原料ガスを被成膜基
板に安定的に供給する必要がある。原料ガスは、常温で
固体のＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ（ＤＰＭ）2 などを液状
化し、さらに気化特性を安定化するため有機溶剤（例え
ばＴＨＦなど）を混合させたものを加熱して気化するよ
うにしている。このような気化装置として、例えば液体
原料あるいはこれを霧化したものをヒータで加熱した箱
状の気化器の内部に噴射して気化するもの、伝熱特性を
向上させるためにノズルの前に気化板を配置したもの等
が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な高誘電体の原料ガスを安定な状態で維持するのは非常
に困難である。これは、これらの原料の、気化温度と
分解温度が接近している、これらの気化温度と有機溶
剤の気化温度に差がある、これらの蒸気圧が非常に低
い、などの理由による。従って、原料ガスの気化はでき
るだけ反応槽の直前で行って気相での搬送経路を短くす
るのが好ましい。そのためには気化装置はコンパクトな
ものでなくてはならず、狭いスペースで多くの原料を気
化することができる気化効率の高いものでなくてはなら
ない。
な高誘電体の原料ガスを安定な状態で維持するのは非常
に困難である。これは、これらの原料の、気化温度と
分解温度が接近している、これらの気化温度と有機溶
剤の気化温度に差がある、これらの蒸気圧が非常に低
い、などの理由による。従って、原料ガスの気化はでき
るだけ反応槽の直前で行って気相での搬送経路を短くす
るのが好ましい。そのためには気化装置はコンパクトな
ものでなくてはならず、狭いスペースで多くの原料を気
化することができる気化効率の高いものでなくてはなら
ない。
【０００５】しかしながら、上記のような従来の技術に
おいては、箱状の気化器の壁やその内部に配置した気化
板からの伝熱により原料を加熱して気化するので、気化
効率が充分でなく、装置が大規模になってしまう。ま
た、反応槽内は数ｔｏｒｒのオーダーであって気化装置
との間に大きな圧力差があり、原料は気化器を高速で通
過する。従って、充分な気化のための伝熱時間を得るた
めに出口側に絞り弁などを設けるとそこで詰まりやすく
なるという不具合もあった。
おいては、箱状の気化器の壁やその内部に配置した気化
板からの伝熱により原料を加熱して気化するので、気化
効率が充分でなく、装置が大規模になってしまう。ま
た、反応槽内は数ｔｏｒｒのオーダーであって気化装置
との間に大きな圧力差があり、原料は気化器を高速で通
過する。従って、充分な気化のための伝熱時間を得るた
めに出口側に絞り弁などを設けるとそこで詰まりやすく
なるという不具合もあった。
【０００６】この発明は、高誘電体の素材となる液体原
料を効率良く気化するとともに、気化装置内や配管内の
詰まりを防止できるようなコンパクトな気化装置を提供
することを目的とする。
料を効率良く気化するとともに、気化装置内や配管内の
詰まりを防止できるようなコンパクトな気化装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、互いに対向する内外の筒状壁の少なくとも一方に、
流入口と流出口につながる螺旋状の流路を形成する溝が
形成され、上記筒状壁の少なくとも一方を加熱する加熱
手段が設けられていることを特徴とする液体原料気化装
置である。このような構成により、コンパクトな構成で
加熱による気化反応のための長い流路を形成することが
でき、この流路の加熱用ヒータの配置も容易である。ま
た、流れは遠心方向への速度成分を持つので壁との接触
効率が高く、これにより、高い気化効率を維持すること
ができる。
は、互いに対向する内外の筒状壁の少なくとも一方に、
流入口と流出口につながる螺旋状の流路を形成する溝が
形成され、上記筒状壁の少なくとも一方を加熱する加熱
手段が設けられていることを特徴とする液体原料気化装
置である。このような構成により、コンパクトな構成で
加熱による気化反応のための長い流路を形成することが
でき、この流路の加熱用ヒータの配置も容易である。ま
た、流れは遠心方向への速度成分を持つので壁との接触
効率が高く、これにより、高い気化効率を維持すること
ができる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、上記流路の断面
が軸方向に延びる扁平形状であることを特徴とする請求
項１に記載の液体原料気化装置であり、壁との接触効率
が高い。請求項３に記載の発明は、上記流入口が接線方
向に複数配置されるとともに、流入した原料を合流させ
る混合部が設けられていることを特徴とする請求項１又
は２に記載の液体原料気化装置であり、原料の混合が気
化の前工程として行われる。
が軸方向に延びる扁平形状であることを特徴とする請求
項１に記載の液体原料気化装置であり、壁との接触効率
が高い。請求項３に記載の発明は、上記流入口が接線方
向に複数配置されるとともに、流入した原料を合流させ
る混合部が設けられていることを特徴とする請求項１又
は２に記載の液体原料気化装置であり、原料の混合が気
化の前工程として行われる。
【０００９】請求項４に記載の発明は、上記筒状壁の少
なくとも一方は回転可能であることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の液体原料気化装置であ
り、回転によって内部の流体が径方向及び軸方向に移動
させられて、壁との接触が促進され、熱交換の効率が向
上する。請求項５に記載の発明は、上記少なくとも一方
の筒状壁は、磁気軸受によって支持されていることを特
徴とする請求項４に記載の液体原料気化装置であり、非
接触型の軸受とすることにより、高温での安定な動作が
確保される。
なくとも一方は回転可能であることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の液体原料気化装置であ
り、回転によって内部の流体が径方向及び軸方向に移動
させられて、壁との接触が促進され、熱交換の効率が向
上する。請求項５に記載の発明は、上記少なくとも一方
の筒状壁は、磁気軸受によって支持されていることを特
徴とする請求項４に記載の液体原料気化装置であり、非
接触型の軸受とすることにより、高温での安定な動作が
確保される。
【００１０】請求項６に記載の発明は、上記回転の方向
は、内部流体を逆流させる方向であることを特徴とする
請求項４又は５に記載の液体原料気化装置であり、気化
装置の中における流体の滞留時間を増して気化効率を向
上させる。請求項７に記載の発明は、上記回転の方向
は、内部流体を順方向に加速する方向であることを特徴
とする請求項４又は５に記載の液体原料気化装置であ
り、これにより、気体を強制的に移動させて内部の滞流
を防止する。請求項８に記載の発明は、上記流出口は上
記流路につながるように接線方向に延びて形成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載
の液体原料気化装置である。
は、内部流体を逆流させる方向であることを特徴とする
請求項４又は５に記載の液体原料気化装置であり、気化
装置の中における流体の滞留時間を増して気化効率を向
上させる。請求項７に記載の発明は、上記回転の方向
は、内部流体を順方向に加速する方向であることを特徴
とする請求項４又は５に記載の液体原料気化装置であ
り、これにより、気体を強制的に移動させて内部の滞流
を防止する。請求項８に記載の発明は、上記流出口は上
記流路につながるように接線方向に延びて形成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載
の液体原料気化装置である。
【００１１】請求項９に記載の発明は、上記流出口は外
側の筒状壁から軸線方向に延びて形成されていることを
特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体原
料気化装置である。請求項１０に記載の発明は、外側の
筒状壁の、上記流出口側の端部には接線方向に延びる排
気ポートが形成されていることを特徴とする請求項９に
記載の液体原料気化装置である。請求項１１に記載の発
明は、上記流出口につながる配管に圧力制御手段を設け
たことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記
載の液体原料気化装置である。
側の筒状壁から軸線方向に延びて形成されていることを
特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体原
料気化装置である。請求項１０に記載の発明は、外側の
筒状壁の、上記流出口側の端部には接線方向に延びる排
気ポートが形成されていることを特徴とする請求項９に
記載の液体原料気化装置である。請求項１１に記載の発
明は、上記流出口につながる配管に圧力制御手段を設け
たことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記
載の液体原料気化装置である。
【００１２】請求項１２に記載の発明は、上記圧力制御
手段は絞り部であることを特徴とする請求項１１に記載
の液体原料気化装置である。請求項１３に記載の発明
は、上記圧力制御手段は逆止弁であることを特徴とする
請求項１１に記載の液体原料気化装置である。請求項１
４に記載の発明は、上記外側壁に、流路内で液化した原
料を抜くためのドレンポートを設けたことを特徴とする
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体原料気化装
置である。請求項１５に記載の発明は、上記外側壁に、
壁内を洗浄する洗浄液用のポートを設けたことを特徴と
する請求項１ないし１４のいずれかに記載の液体原料気
化装置である。
手段は絞り部であることを特徴とする請求項１１に記載
の液体原料気化装置である。請求項１３に記載の発明
は、上記圧力制御手段は逆止弁であることを特徴とする
請求項１１に記載の液体原料気化装置である。請求項１
４に記載の発明は、上記外側壁に、流路内で液化した原
料を抜くためのドレンポートを設けたことを特徴とする
請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体原料気化装
置である。請求項１５に記載の発明は、上記外側壁に、
壁内を洗浄する洗浄液用のポートを設けたことを特徴と
する請求項１ないし１４のいずれかに記載の液体原料気
化装置である。
【００１３】
【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明の実施
例を説明する。図１ないし図４は、この発明の一実施例
の縦型の気化装置を示すもので、ここでは下から上に向
かって原料が流される形式のものが示されている。これ
らの図において、符号１は外筒であり、耐熱性を有する
金属等の素材から下部の基部２と上部の天板３とが一体
に形成されている。また、符号４は上記外筒１の内部に
上記外筒と微小な隙間を持つように設置された内筒であ
り、これも耐熱性を有する金属等の素材から下部の基部
５と上部の天板６とが一体に形成されている。外筒１と
内筒４のクリアランスは、装置が簡単に分解可能であっ
て且つ壁に沿った短絡通路が極力少なくなるような寸法
としている。
例を説明する。図１ないし図４は、この発明の一実施例
の縦型の気化装置を示すもので、ここでは下から上に向
かって原料が流される形式のものが示されている。これ
らの図において、符号１は外筒であり、耐熱性を有する
金属等の素材から下部の基部２と上部の天板３とが一体
に形成されている。また、符号４は上記外筒１の内部に
上記外筒と微小な隙間を持つように設置された内筒であ
り、これも耐熱性を有する金属等の素材から下部の基部
５と上部の天板６とが一体に形成されている。外筒１と
内筒４のクリアランスは、装置が簡単に分解可能であっ
て且つ壁に沿った短絡通路が極力少なくなるような寸法
としている。
【００１４】外筒１の下部内壁及び内筒４のこれに対向
する位置には、互いの間に微小な隙間（狭塞部）を形成
する環状突起７，８がそれぞれ周方向に延びて形成さ
れ、この狭塞部がその上方空間を気化室９として仕切っ
ている。外筒１には、図２に示すように霧化した原料を
気化室下部に流入させる流入口１０が、図示例では３
つ、接線方向に延びて等間隔に配置されている。流入口
１０の数や取付位置は状況に応じて適宜選択可能であ
る。また、外筒１の上部には１つの流出口１１が接線方
向に延びて形成されている。
する位置には、互いの間に微小な隙間（狭塞部）を形成
する環状突起７，８がそれぞれ周方向に延びて形成さ
れ、この狭塞部がその上方空間を気化室９として仕切っ
ている。外筒１には、図２に示すように霧化した原料を
気化室下部に流入させる流入口１０が、図示例では３
つ、接線方向に延びて等間隔に配置されている。流入口
１０の数や取付位置は状況に応じて適宜選択可能であ
る。また、外筒１の上部には１つの流出口１１が接線方
向に延びて形成されている。
【００１５】内筒４の外面には、断面が台形状の突条１
２が螺旋状に延びて形成され、従って、この突条１２の
間に同様に螺旋状に延びる溝１３が形成されている。こ
の溝１３によって、図３（ａ）に示すように、内筒４と
外筒１の間に流入口１０と流出口１１の間を連絡する螺
旋状の流路１４が形成されている。この流路１４は上記
の流入口１０のやや上から延びており、流入口１０の高
さ位置には、環状の混合空間１５が形成されている。な
お、流路１４は、図３（ｂ）に示すように、内筒４と外
筒１の対向面の双方に突条１２，１６を設けることによ
って形成してもよい。この場合は、原料が外筒１の壁に
沿って短絡して流れることを防止する作用がある。
２が螺旋状に延びて形成され、従って、この突条１２の
間に同様に螺旋状に延びる溝１３が形成されている。こ
の溝１３によって、図３（ａ）に示すように、内筒４と
外筒１の間に流入口１０と流出口１１の間を連絡する螺
旋状の流路１４が形成されている。この流路１４は上記
の流入口１０のやや上から延びており、流入口１０の高
さ位置には、環状の混合空間１５が形成されている。な
お、流路１４は、図３（ｂ）に示すように、内筒４と外
筒１の対向面の双方に突条１２，１６を設けることによ
って形成してもよい。この場合は、原料が外筒１の壁に
沿って短絡して流れることを防止する作用がある。
【００１６】内筒４の内側と外筒１の外側にはそれぞれ
図３に示すように加熱手段としてのヒータ１７が取り付
けられ、その電源と、内筒４や外筒１に取り付けられた
センサ（図示略）に基づいてこれらのヒータ１７を制御
する制御手段が設けられている。このヒータは、通常の
抵抗加熱方式、誘導加熱方式あるいは他の適宜な方式が
採用され、安定な温度制御が可能であれば外部のヒータ
だけでも良い。ヒータ１７は流入口１０、流出口１１の
配管など適宜な位置にも設置され、外筒１の周囲などに
は必要に応じて断熱材を配している。このように、内壁
を筒状とすることで、内側にもコイルヒータなどを簡単
に設置することができ、メンテナンスも容易である。な
お、外筒１の下部には、流路１４内で液化した原料を抜
くためのドレンポート１８と、壁内を洗浄する洗浄液用
のポート１９がそれぞれ設けられている。
図３に示すように加熱手段としてのヒータ１７が取り付
けられ、その電源と、内筒４や外筒１に取り付けられた
センサ（図示略）に基づいてこれらのヒータ１７を制御
する制御手段が設けられている。このヒータは、通常の
抵抗加熱方式、誘導加熱方式あるいは他の適宜な方式が
採用され、安定な温度制御が可能であれば外部のヒータ
だけでも良い。ヒータ１７は流入口１０、流出口１１の
配管など適宜な位置にも設置され、外筒１の周囲などに
は必要に応じて断熱材を配している。このように、内壁
を筒状とすることで、内側にもコイルヒータなどを簡単
に設置することができ、メンテナンスも容易である。な
お、外筒１の下部には、流路１４内で液化した原料を抜
くためのドレンポート１８と、壁内を洗浄する洗浄液用
のポート１９がそれぞれ設けられている。
【００１７】このような気化装置は流入口１０に霧化あ
るいは一部霧化した原料を供給して用いられるが、その
ための供給装置として、周知の二重構造の２流体ノズル
２０を用いた霧化装置が取り付けられた例が図２に示さ
れている。これは、外側ノズル２１にアルゴン等の搬送
ガスを、内側ノズル２２に原料ガスを供給して霧吹きの
原理で霧化させるものである。なお、この他に、図４
（ａ）に示すような超音波振動子２３に原料液体をノズ
ル２４より滴下して霧化させるものでも良い。下側の空
間２５は液状又は固体状原料をトラップする部分であ
る。さらに、単に霧化させるだけでなく、図４（ｂ）に
示すように２流体ノズル２６に対向して加熱板２７を設
けて、少なくともその一部を気化させるようにした供給
装置を用いてもよい。流出口１１は配管を介して気相成
膜室（図示略）につながれている。
るいは一部霧化した原料を供給して用いられるが、その
ための供給装置として、周知の二重構造の２流体ノズル
２０を用いた霧化装置が取り付けられた例が図２に示さ
れている。これは、外側ノズル２１にアルゴン等の搬送
ガスを、内側ノズル２２に原料ガスを供給して霧吹きの
原理で霧化させるものである。なお、この他に、図４
（ａ）に示すような超音波振動子２３に原料液体をノズ
ル２４より滴下して霧化させるものでも良い。下側の空
間２５は液状又は固体状原料をトラップする部分であ
る。さらに、単に霧化させるだけでなく、図４（ｂ）に
示すように２流体ノズル２６に対向して加熱板２７を設
けて、少なくともその一部を気化させるようにした供給
装置を用いてもよい。流出口１１は配管を介して気相成
膜室（図示略）につながれている。
【００１８】以下に、上記のように構成した気化装置の
作用を説明する。常温で固体のＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ
（ＤＰＭ）2 などの原料を液状化し、さらに気化特性を
安定化するため有機溶剤（例えばＴＨＦなど）を混合さ
せたものを液体原料として用いる。この液体原料を上述
した霧化装置により霧化した（図４（ｂ）の場合は一部
霧化、一部気化した）状態で気化装置の流入口１０に流
入する。流出口１１は成膜室につなげられており、成膜
室内は数Ｔｏｒｒ程度の圧力であるので、この圧力勾配
により流入口１０からの霧化原料は気化室９内に高速で
流入する。複数の原料を用いる場合には、これらは混合
空間１５で均一に混合される。
作用を説明する。常温で固体のＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｓｒ
（ＤＰＭ）2 などの原料を液状化し、さらに気化特性を
安定化するため有機溶剤（例えばＴＨＦなど）を混合さ
せたものを液体原料として用いる。この液体原料を上述
した霧化装置により霧化した（図４（ｂ）の場合は一部
霧化、一部気化した）状態で気化装置の流入口１０に流
入する。流出口１１は成膜室につなげられており、成膜
室内は数Ｔｏｒｒ程度の圧力であるので、この圧力勾配
により流入口１０からの霧化原料は気化室９内に高速で
流入する。複数の原料を用いる場合には、これらは混合
空間１５で均一に混合される。
【００１９】霧化原料はさらに螺旋状流路１４を上昇
し、加熱された外筒１、内筒４の壁と接触しながら熱交
換して徐々に気化される。ここにおいて、気化室９内部
の気体は螺旋運動をしながら上昇するが、気体中に霧状
態で存在する原料液体は遠心力により外側に飛ばされ、
強制的に外筒１の壁面と接触させられて、熱交換が促進
される。また、流路の断面は軸方向に偏平な形状である
ので、壁との間の大きな接触面積が確保され、これによ
っても高い熱交換が促進される。なお、流路１４内は全
体に同一断面積とすることにより圧力変動を押さえ、生
成物の形成を防止するようにしている。
し、加熱された外筒１、内筒４の壁と接触しながら熱交
換して徐々に気化される。ここにおいて、気化室９内部
の気体は螺旋運動をしながら上昇するが、気体中に霧状
態で存在する原料液体は遠心力により外側に飛ばされ、
強制的に外筒１の壁面と接触させられて、熱交換が促進
される。また、流路の断面は軸方向に偏平な形状である
ので、壁との間の大きな接触面積が確保され、これによ
っても高い熱交換が促進される。なお、流路１４内は全
体に同一断面積とすることにより圧力変動を押さえ、生
成物の形成を防止するようにしている。
【００２０】なお、必要に応じて、図５（ａ）に示すよ
うに流出口１１につながる配管２８に、絞り部や逆止弁
２９のような圧力制御手段を設けてもよい。上述したよ
うに、気化装置は成膜室とつながっているために負圧と
なり、蒸気圧の高い有機溶剤が蒸発しやすい状態になる
ので、これを防ぐために気化装置の流出口側の内圧を上
げ、一定圧に保つ作用をするためである。
うに流出口１１につながる配管２８に、絞り部や逆止弁
２９のような圧力制御手段を設けてもよい。上述したよ
うに、気化装置は成膜室とつながっているために負圧と
なり、蒸気圧の高い有機溶剤が蒸発しやすい状態になる
ので、これを防ぐために気化装置の流出口側の内圧を上
げ、一定圧に保つ作用をするためである。
【００２１】図５（ｂ）は流出口１１部分の他の実施例
を示すもので、気化室１４に上部空間３０が設けられ、
流出口１１が外筒１の天板３から軸線方向に延びて形成
されている。一方、外筒１の壁には、上記流出口１１と
は別に接線方向に延びる排気ポート３１が形成され、流
出口１１は成膜室へ、排気ポート３１は絞り弁３２やト
ラップフィルタ等を介して排気系につながれている。こ
の例においては、気体中に存在するパーティクルが気化
室１４の上部空間３０で遠心力により分離され、排気ポ
ートから排気系に排出され、清浄な気化原料のみが成膜
室に運ばれる。
を示すもので、気化室１４に上部空間３０が設けられ、
流出口１１が外筒１の天板３から軸線方向に延びて形成
されている。一方、外筒１の壁には、上記流出口１１と
は別に接線方向に延びる排気ポート３１が形成され、流
出口１１は成膜室へ、排気ポート３１は絞り弁３２やト
ラップフィルタ等を介して排気系につながれている。こ
の例においては、気体中に存在するパーティクルが気化
室１４の上部空間３０で遠心力により分離され、排気ポ
ートから排気系に排出され、清浄な気化原料のみが成膜
室に運ばれる。
【００２２】霧化した粒が再液化した場合、液は壁を伝
って流入口１０の下部の空間まで流れるので、気化工程
には支障がない。最下部に集まった液はドレンポート１
８より簡単に外に取り出すことができる。また、気化装
置内の通路や壁の間の隙間に洗浄ポート１９から定期的
に有機溶剤を流してこれを洗浄する。
って流入口１０の下部の空間まで流れるので、気化工程
には支障がない。最下部に集まった液はドレンポート１
８より簡単に外に取り出すことができる。また、気化装
置内の通路や壁の間の隙間に洗浄ポート１９から定期的
に有機溶剤を流してこれを洗浄する。
【００２３】図６は、この発明の他の実施例を示すもの
で、内筒４を軸受３３，３４により回転自在に支持する
とともにこれを回転させる駆動モータ３５を設けたもの
で、内筒４を回転させることで霧化した原料を強制的に
らせん溝１３に付着させ、気化効率を上げることができ
る。軸受３３，３４は、ころがり軸受が通常使用される
が、周囲が高温となるため、セラミックス軸受等が望ま
しい。又、ころがり軸受に限定されるものではなく、冷
却機構を併用して、すべり軸受を使用することもでき
る。
で、内筒４を軸受３３，３４により回転自在に支持する
とともにこれを回転させる駆動モータ３５を設けたもの
で、内筒４を回転させることで霧化した原料を強制的に
らせん溝１３に付着させ、気化効率を上げることができ
る。軸受３３，３４は、ころがり軸受が通常使用される
が、周囲が高温となるため、セラミックス軸受等が望ま
しい。又、ころがり軸受に限定されるものではなく、冷
却機構を併用して、すべり軸受を使用することもでき
る。
【００２４】図７は、この発明の他の実施例を示すもの
で、軸受として磁気軸受を採用したものである。内筒４
は、磁気軸受３６，３７により、非接触にて一定のすき
まを保持したまま回転自在に支持されるとともに、駆動
モータ３８により回転することができる。又、停電時等
はタッチダウン軸受３９，４０は、磁気軸受が作動しな
い場合等の緊急時に、ロータを支持することができる。
磁気軸受としては、図８に示すアクティブ制御型磁気軸
受が通常用いられるが、これに限られるものではなく、
永久磁石を用いたパッシブ型も用いることができる。
で、軸受として磁気軸受を採用したものである。内筒４
は、磁気軸受３６，３７により、非接触にて一定のすき
まを保持したまま回転自在に支持されるとともに、駆動
モータ３８により回転することができる。又、停電時等
はタッチダウン軸受３９，４０は、磁気軸受が作動しな
い場合等の緊急時に、ロータを支持することができる。
磁気軸受としては、図８に示すアクティブ制御型磁気軸
受が通常用いられるが、これに限られるものではなく、
永久磁石を用いたパッシブ型も用いることができる。
【００２５】なお、回転方向としては２つ考えられ、内
部流体を順方向に送る方向であると、気体を強制的に移
動させて内部に滞るものが無いようにすることができ、
一方、逆方向に送る方向であると、流体の滞留時間を長
引かせて熱交換時間を確保することができる。
部流体を順方向に送る方向であると、気体を強制的に移
動させて内部に滞るものが無いようにすることができ、
一方、逆方向に送る方向であると、流体の滞留時間を長
引かせて熱交換時間を確保することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の気化装
置によれば、加熱による気化反応のための長い流路を筒
状壁の間に構成したことで、流れが遠心方向への速度成
分を持つので壁との接触効率が高く、加熱用ヒータの配
置やメンテナンスも容易で操作性が良い。従って、高誘
電体の素材となる液体原料を気化装置内や配管内の詰ま
りを防止しつつ効率良く気化することができるコンパク
トな気化装置を提供することができる。
置によれば、加熱による気化反応のための長い流路を筒
状壁の間に構成したことで、流れが遠心方向への速度成
分を持つので壁との接触効率が高く、加熱用ヒータの配
置やメンテナンスも容易で操作性が良い。従って、高誘
電体の素材となる液体原料を気化装置内や配管内の詰ま
りを防止しつつ効率良く気化することができるコンパク
トな気化装置を提供することができる。
【００２７】複数の原料を用いる場合、原料の霧化ノズ
ルを原料の数だけ設け、これを混合空間で混合すること
で各々の原料の気化特性に合わせた霧の粒径、霧化量を
調整することができるとともに、キャリアガスと合流し
た各種の霧を気化装置の外周接線方向から導入すること
で気化装置の中で回転運動が発生し、各霧の混合が効率
よく行われる。
ルを原料の数だけ設け、これを混合空間で混合すること
で各々の原料の気化特性に合わせた霧の粒径、霧化量を
調整することができるとともに、キャリアガスと合流し
た各種の霧を気化装置の外周接線方向から導入すること
で気化装置の中で回転運動が発生し、各霧の混合が効率
よく行われる。
【００２８】混合された霧が通る通路は偏平形状をらせ
ん状に形成することで、加熱された内壁との接触面積を
増やすことが可能となり、また霧化導入部を下、出口を
上とすることで霧化した粒が再液化した場合、液を最下
部に集中させ、気化生成に支障がないようにすることが
できる。
ん状に形成することで、加熱された内壁との接触面積を
増やすことが可能となり、また霧化導入部を下、出口を
上とすることで霧化した粒が再液化した場合、液を最下
部に集中させ、気化生成に支障がないようにすることが
できる。
【００２９】さらに、筒状壁の少なくとも一方を回転可
能とすることにより、回転によって内部の流体が径方向
及び軸方向に移動させられて、壁との接触が促進され、
熱交換の効率が向上するとともに、流体の移動を促進す
る。回転の方向を、内部流体を逆流させる方向とするこ
とで、気化装置の中における流体の滞留時間を増して気
化効率を向上させることもできる。
能とすることにより、回転によって内部の流体が径方向
及び軸方向に移動させられて、壁との接触が促進され、
熱交換の効率が向上するとともに、流体の移動を促進す
る。回転の方向を、内部流体を逆流させる方向とするこ
とで、気化装置の中における流体の滞留時間を増して気
化効率を向上させることもできる。
【図１】この発明の一実施例の全体の断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】（ａ）図１の要部の拡大図であり、（ｂ）この
部分の他の例である。
部分の他の例である。
【図４】この発明の気化装置に用いる霧化装置の他の例
である。
である。
【図５】（ａ）図１の要部の拡大図であり、（ｂ）この
部分の他の例である。
部分の他の例である。
【図６】この発明の気化装置の他の実施例である。
【図７】この発明の気化装置のさらに他の実施例であ
る。
る。
【図８】図８の実施例の制御装置の構成を示すブロック
図である。
図である。
１，４ 筒状壁（外筒、内筒） １０ 流入口 １１ 流出口 １３ 溝 １４ 流路 １５ 混合部 １７ 加熱手段 １８ ドレンポート １９ 洗浄ポート ２９ 逆止弁 ３１ 排気ポート
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/8242 (72)発明者 本郷 明久 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内
Claims (15)
- 【請求項１】 互いに対向する内外の筒状壁の少なくと
も一方に、流入口と流出口につながる螺旋状の流路を形
成する溝が形成され、 上記筒状壁の少なくとも一方を加熱する加熱手段が設け
られていることを特徴とする液体原料気化装置。 - 【請求項２】 上記流路の断面は軸方向に延びる扁平形
状であることを特徴とする請求項１に記載の液体原料気
化装置。 - 【請求項３】 上記流入口が略接線方向に複数配置され
るとともに、流入した原料を合流させる混合部が設けら
れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体
原料気化装置。 - 【請求項４】 上記筒状壁の少なくとも一方は回転可能
であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載の液体原料気化装置。 - 【請求項５】 上記少なくとも一方の筒状壁は、磁気軸
受によって支持されていることを特徴とする請求項４に
記載の液体原料気化装置。 - 【請求項６】 上記回転の方向は、内部流体を逆流させ
る方向であることを特徴とする請求項４又は５に記載の
液体原料気化装置。 - 【請求項７】 上記回転の方向は、内部流体を順方向に
加速する方向であることを特徴とする請求項４又は５に
記載の液体原料気化装置。 - 【請求項８】 上記流出口は上記流路につながるように
接線方向に延びて形成されていることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれかに記載の液体原料気化装置。 - 【請求項９】 上記流出口は外側の筒状壁から軸線方向
に延びて形成されていることを特徴とする請求項１ない
し７のいずれかに記載の液体原料気化装置。 - 【請求項１０】 外側の筒状壁の、上記流出口側の端部
には接線方向に延びる排気ポートが形成されていること
を特徴とする請求項９に記載の液体原料気化装置。 - 【請求項１１】 上記流出口につながる配管に圧力制御
手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし１０のい
ずれかに記載の液体原料気化装置。 - 【請求項１２】 上記圧力制御手段は絞り部であること
を特徴とする請求項１１に記載の液体原料気化装置。 - 【請求項１３】 上記圧力制御手段は逆止弁であること
を特徴とする請求項１１に記載の液体原料気化装置。 - 【請求項１４】 上記外側壁に、流路内で液化した原料
を抜くためのドレンポートを設けたことを特徴とする請
求項１ないし１３のいずれかに記載の液体原料気化装
置。 - 【請求項１５】 上記外側壁に、壁内を洗浄する洗浄液
用のポートを設けたことを特徴とする請求項１ないし１
４のいずれかに記載の液体原料気化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8355576A JPH09235675A (ja) | 1995-12-28 | 1996-12-24 | 液体原料気化装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-353283 | 1995-12-28 | ||
| JP35328395 | 1995-12-28 | ||
| JP8355576A JPH09235675A (ja) | 1995-12-28 | 1996-12-24 | 液体原料気化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09235675A true JPH09235675A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=26579815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8355576A Pending JPH09235675A (ja) | 1995-12-28 | 1996-12-24 | 液体原料気化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09235675A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000200780A (ja) * | 1998-06-01 | 2000-07-18 | Tadahiro Omi | 半導体又は液晶製造用装置並びに液体材料ガスの気化方法 |
| JP2006202965A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Lintec Co Ltd | 気化装置とその気化構造 |
| JP2007046084A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Lintec Co Ltd | 気化器並びにこれを用いた液体気化供給装置 |
| JP2008300871A (ja) * | 2008-08-18 | 2008-12-11 | Watanabe Shoko:Kk | 気化器、薄膜形成装置及びｍｏｃｖｄ装置 |
| JP2009530532A (ja) * | 2006-03-21 | 2009-08-27 | ディクソン，マイケル，パトリック | 液体又は液化ガス気化システム |
| JP2010062575A (ja) * | 1997-09-11 | 2010-03-18 | Applied Materials Inc | 気化・堆積装置および方法 |
| JP2010067995A (ja) * | 2009-12-09 | 2010-03-25 | Watanabe Shoko:Kk | 気化方法 |
| US7744698B2 (en) | 1999-01-22 | 2010-06-29 | Kabushiki Kaisha Watanabe Shoko | Vaporizer for MOCVD and method of vaporizing raw material solutions for MOCVD |
| JP2011036830A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Sugino Machine Ltd | 熱交換装置、原料処理装置、および高圧噴射による微粒化装置 |
| JP2013023700A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-04 | Lintec Co Ltd | 気化器及び該気化器を備えた液体原料気化供給装置 |
| KR101464356B1 (ko) * | 2007-11-27 | 2014-11-26 | 주성엔지니어링(주) | 증착장치의 기화기 |
| WO2016203595A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 金属酸化膜の成膜方法 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP8355576A patent/JPH09235675A/ja active Pending
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| JP2008300871A (ja) * | 2008-08-18 | 2008-12-11 | Watanabe Shoko:Kk | 気化器、薄膜形成装置及びｍｏｃｖｄ装置 |
| JP2011036830A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Sugino Machine Ltd | 熱交換装置、原料処理装置、および高圧噴射による微粒化装置 |
| JP2010067995A (ja) * | 2009-12-09 | 2010-03-25 | Watanabe Shoko:Kk | 気化方法 |
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| WO2016203595A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 金属酸化膜の成膜方法 |
| KR20170141227A (ko) * | 2015-06-18 | 2017-12-22 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 금속 산화막의 성막 방법 |
| JPWO2016203595A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2018-02-01 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 金属酸化膜の成膜方法 |
| CN107683347A (zh) * | 2015-06-18 | 2018-02-09 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 金属氧化膜的成膜方法 |
| CN107683347B (zh) * | 2015-06-18 | 2020-05-15 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 金属氧化膜的成膜方法 |
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