JPH10147870A - Vaporizer for liquid raw material - Google Patents
Vaporizer for liquid raw materialInfo
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- JPH10147870A JPH10147870A JP32463796A JP32463796A JPH10147870A JP H10147870 A JPH10147870 A JP H10147870A JP 32463796 A JP32463796 A JP 32463796A JP 32463796 A JP32463796 A JP 32463796A JP H10147870 A JPH10147870 A JP H10147870A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液体原料の気化装
置に関し、特に化学気相成長法に用いる液体原料を良好
かつ連続的に気化させて薄膜堆積装置の処理室に導入す
るための気化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for vaporizing a liquid source, and more particularly to a vaporizer for vaporizing a liquid source used for chemical vapor deposition in a good and continuous manner and introducing it into a processing chamber of a thin film deposition apparatus. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体を用いた集積回路製造工程におい
て、原料を気化して処理室の被処理体表面上へ輸送し、
化学反応を利用して所定の薄膜を堆積させる化学気相成
長法(Chemical Vapour Deposition:以下CVD法)が
広く用いられている。2. Description of the Related Art In an integrated circuit manufacturing process using a semiconductor, a raw material is vaporized and transported onto a surface of an object to be processed in a processing chamber.
2. Description of the Related Art Chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) in which a predetermined thin film is deposited using a chemical reaction is widely used.
【0003】CVD法に用いられる原料の中には、通常
液体状態で原料容器の中に収納され、使用時に適宜気化
され、処理室に導入されて利用されるもの、例えば、有
機シリコン系のTEOS(tetraethoxy ortho silicat
e, Si(OC2H5)4)がある。図4は、TEOSの気化の
方法の例を示す概要図である。これは、一般的に行われ
ているバブリングによる方法であって、図示するよう
に、液体原料2を蒸発容器41に入れ、一定の温度に保
ったまま液面上又は液中にキャリヤガス20を流し、そ
の温度での蒸気圧に応じた一定量の液体原料2を蒸発さ
せて処理室10に輸送する。このとき蒸発温度及びキャ
リヤガスの流量によって原料ガスの供給量が定められ
る。[0003] Among the raw materials used in the CVD method, those usually stored in a raw material container in a liquid state, appropriately vaporized at the time of use, and introduced into a processing chamber and used, for example, organic silicon-based TEOS (Tetraethoxy ortho silicat
e, Si (OC 2 H 5 ) 4 ). FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a method of vaporizing TEOS. This is a method by bubbling which is generally performed. As shown in the figure, the liquid raw material 2 is put in an evaporation container 41, and the carrier gas 20 is kept on a liquid surface or in a liquid while maintaining a constant temperature. Then, a certain amount of the liquid raw material 2 corresponding to the vapor pressure at that temperature is evaporated and transported to the processing chamber 10. At this time, the supply amount of the raw material gas is determined by the evaporation temperature and the flow rate of the carrier gas.
【0004】また、原料として有機溶剤に有機金属化合
物を溶解した液体原料がある。この種の液体原料は、沸
点の低い溶剤と沸点の高い有機金属化合物とからなるた
め、前述の図4に示される気化方式は用いることができ
ない。この原料の気化方式は、液体原料を収納している
原料容器から液体原料をポンプや加圧不活性ガスで原料
容器とは個別に設けられた気化器に輸送し、そこで液体
原料を加熱そして気化し、その気化原料を処理室に輸送
する方法が用いられている。[0004] As a raw material, there is a liquid raw material in which an organic metal compound is dissolved in an organic solvent. Since this kind of liquid raw material is composed of a solvent having a low boiling point and an organic metal compound having a high boiling point, the above-described vaporization method shown in FIG. 4 cannot be used. In this method of vaporizing the raw material, the liquid raw material is transported from a raw material container containing the liquid raw material to a vaporizer provided separately from the raw material container by a pump or a pressurized inert gas, where the liquid raw material is heated and vaporized. And transporting the vaporized raw material to a processing chamber.
【0005】図5はこの液体原料の従来の気化方法の例
を示す概要図である。図5において、原料容器1に収納
されている液体原料2は原料ポンプ3により原料輸送管
4へ送られる。流量制御器5によって秤量及び流量制御
された後、ノズル43に送られる。液体原料2はノズル
43で霧化され、ヒータ9で加熱される高温熱交換器8
で気化され、処理室10の被処理体11表面上へ送られ
る。また、ノズルを用いずに超音波振動子を用いて液体
原料を霧化させる方法もある。更に、霧化された原料を
高温のキャリヤガスに同伴させることも広く一般的に用
いられている。さらに、図6は他の従来の気化方法の例
である。この方法では液体原料は加熱された多孔質体
(又は粒状集合体)44を通過することにより気化され
る。FIG. 5 is a schematic view showing an example of a conventional method for vaporizing a liquid raw material. In FIG. 5, a liquid raw material 2 stored in a raw material container 1 is sent to a raw material transport pipe 4 by a raw material pump 3. After being weighed and flow-controlled by the flow controller 5, it is sent to the nozzle 43. The liquid raw material 2 is atomized by a nozzle 43 and is heated by a heater 9 by a high-temperature heat exchanger 8.
And is sent onto the surface of the processing object 11 in the processing chamber 10. There is also a method of atomizing a liquid raw material using an ultrasonic transducer without using a nozzle. Furthermore, entraining the atomized raw material with a hot carrier gas is also widely and commonly used. FIG. 6 shows an example of another conventional vaporization method. In this method, the liquid raw material is vaporized by passing through a heated porous body (or granular aggregate) 44.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の各々の
気化装置は、安定した組成および濃度で気化原料を効率
よく連続的に処理室に供給するには不十分であった。However, each of the conventional vaporizers described above was insufficient to efficiently and continuously supply vaporized raw materials to the processing chamber with a stable composition and concentration.
【0007】図4に示される従来の気化方法において、
蒸発容器の中の液体原料は恒温槽により加熱され、キャ
リヤガスにより気化原料が搬送されていた。この方式で
は蒸発容器内の圧力および液体原料の温度を一定に保つ
ことは難しく、キャリヤガス内の原料濃度を一定に制御
することは難しい。更に、沸点の異なる混合物の原料を
一度に取り扱うことはできない。In the conventional vaporization method shown in FIG.
The liquid raw material in the evaporation container was heated by a thermostat, and the vaporized raw material was transported by the carrier gas. In this method, it is difficult to keep the pressure in the evaporation container and the temperature of the liquid raw material constant, and it is difficult to control the raw material concentration in the carrier gas to be constant. Furthermore, raw materials of mixtures having different boiling points cannot be handled at once.
【0008】図5に示される従来の気化方法において、
液体原料をノズルで霧化し、ヒータの加熱により霧化原
料を高温熱交換器内で気化する。しかし、液体原料が有
機溶剤に有機金属化合物を溶解した液体原料である場
合、有機化合物又はその変質物がノズル近傍および高温
熱交換器内壁に析出し、一定の気化原料を安定的かつ連
続的に処理室に供給することは難しかった。In the conventional vaporization method shown in FIG.
The liquid raw material is atomized by a nozzle, and the heater is heated to vaporize the atomized raw material in the high-temperature heat exchanger. However, when the liquid raw material is a liquid raw material obtained by dissolving an organometallic compound in an organic solvent, the organic compound or its alteration precipitates near the nozzle and on the inner wall of the high-temperature heat exchanger, and stably and continuously converts a certain vaporized raw material. It was difficult to supply to the processing room.
【0009】図6に示す従来の気化方法においても、液
体原料が有機溶剤に有機金属化合物を溶解した液体原料
の場合、多孔質体の温度制御が不十分であると有機金属
化合物又はその変質物が多孔質体に析出し、通路を閉塞
させるという不具合が生じた。In the conventional vaporization method shown in FIG. 6, even when the liquid raw material is a liquid raw material in which an organic metal compound is dissolved in an organic solvent, if the temperature control of the porous body is insufficient, the organic metal compound or its modified product Was deposited on the porous body, and the passage was closed.
【0010】本発明は、種々の液体原料に対して安定し
た組成及び濃度で気化原料を効率良く連続的に処理室に
供給する気化装置を提供することを目的とする。[0010] It is an object of the present invention to provide a vaporizer for efficiently and continuously supplying a vaporized raw material to a processing chamber with a stable composition and concentration for various liquid raw materials.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
に鑑みてなされたもので、請求項1に記載の発明は、処
理室にて被処理体に所定の処理を施すために液体原料を
気化させて前記処理室に導入するための液体原料の気化
装置において、液体原料を収納するための原料容器と、
前記液体原料を輸送するための原料輸送手段及び原料輸
送路と、前記原料輸送路に配された気化機構を備え、前
記気化機構は、前記液体原料を流通させる細管と、該細
管を外部から加熱するための熱源とを有する高温熱交換
器であり、上記原料輸送路の前記気化機構の上流には、
前記気化機構に至るまでの原料輸送路中の前記液体原料
に前記気化機構の熱の影響が及ばないようにするための
気化防止機構が設けられていることを特徴とする液体原
料の気化装置である。Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an invention according to claim 1 is a method for performing a predetermined process on a workpiece in a processing chamber. In a liquid material vaporizer for vaporizing the raw material and introducing the raw material into the processing chamber, a raw material container for storing the liquid raw material,
A source transporting means and a source transport path for transporting the liquid source; and a vaporization mechanism disposed in the source transport path, wherein the vaporization mechanism heats the thin tube through which the liquid source flows and the thin tube from outside. High-temperature heat exchanger having a heat source to perform, upstream of the vaporization mechanism of the raw material transport path,
An apparatus for vaporizing a liquid raw material, wherein a vaporization preventing mechanism for preventing the heat of the vaporizing mechanism from affecting the liquid raw material in the raw material transporting path leading to the vaporizing mechanism is provided. is there.
【0012】このような構成においては、単位流量当た
りの熱交換がし易い様に細管を用いているので内部の液
体原料を一気にかつ均一に加熱し、原料を分解又は変質
させるような温度領域を瞬時に通過させて安定した気化
工程が行われるとともに、その長さや径を適当に設定す
ることによりコンダクタンスを変えて気化に必要な原料
の通過時間を適宜設定することができる。そして、気化
防止機構を設けることにより、気化機構の熱的影響によ
る原料の事前の変質や溶剤の部分気化による溶質の析出
等を防止し、安定した高品質の気化原料を提供すること
ができる。また、細管自体の構造は簡単で詰まり等を起
こしにくく、また、製造コストも安価でメンテナンスの
際の交換も容易であり、気化防止機構の取り付けも容易
である。In such a configuration, a thin tube is used so that heat exchange per unit flow rate is easy, so that the liquid material inside is heated at once and uniformly, so that a temperature region in which the material is decomposed or deteriorated. The vaporization process is performed instantaneously and a stable vaporization process is performed. By appropriately setting the length and the diameter, the conductance can be changed and the passage time of the raw material necessary for vaporization can be appropriately set. By providing the vaporization preventing mechanism, it is possible to prevent a premature alteration of the raw material due to the thermal influence of the vaporizing mechanism and a solute precipitation due to partial vaporization of the solvent, and to provide a stable and high quality vaporized raw material. Further, the structure of the thin tube itself is simple and hard to cause clogging, etc., the manufacturing cost is low, the replacement at the time of maintenance is easy, and the attachment of the vaporization preventing mechanism is easy.
【0013】請求項2に記載の発明は、前記高温熱交換
器は前記細管と外側管からなる二重円筒構造をしてお
り、前記外側管の管内に恒温槽から供給される熱媒を流
して前記細管の表面を所定の温度に保つようにした高温
熱交換器であることを特徴とする請求項1に記載の液体
原料の気化装置である。これにより、常に一定の温度を
維持することが容易で、安定した気化を行なうことがで
きるという利点がある。According to a second aspect of the present invention, the high-temperature heat exchanger has a double cylindrical structure composed of the thin tube and the outer tube, and a heat medium supplied from a thermostat is flowed into the outer tube. 2. The liquid raw material vaporizer according to claim 1, wherein the heat source is a high-temperature heat exchanger that keeps the surface of the thin tube at a predetermined temperature. Thereby, there is an advantage that it is easy to always maintain a constant temperature and stable vaporization can be performed.
【0014】請求項3に記載の発明は、前記高温熱交換
器の前記細管を加熱する熱源は電気ヒーターであり、前
記電気ヒーターの出力は可変で前記細管の温度を検知し
て前記電気ヒーターの出力が制御されていることを特徴
とする請求項1に記載の液体原料の気化装置である。こ
れにより、温度制御の応答性が高く、効率的な気化を行
なうことができる。According to a third aspect of the present invention, the heat source for heating the thin tubes of the high-temperature heat exchanger is an electric heater, and the output of the electric heater is variable so that the temperature of the thin tubes is detected to detect the temperature of the thin tubes. 2. The liquid raw material vaporizer according to claim 1, wherein the output is controlled. Thereby, the response of the temperature control is high, and efficient vaporization can be performed.
【0015】請求項4に記載の発明は、前記細管の内径
が3ミリメートル以下であることを特徴とする請求項1
に記載の液体原料の気化装置である。細管の径を、3ミ
リメートル以下にすることにより液体原料を均一かつ迅
速に加熱することができ、良好な気化を安定的に行うこ
とができる。According to a fourth aspect of the present invention, the inner diameter of the thin tube is 3 mm or less.
3. A vaporizer for a liquid raw material according to (1). By setting the diameter of the thin tube to 3 mm or less, the liquid raw material can be heated uniformly and quickly, and good vaporization can be stably performed.
【0016】請求項5に記載の発明は、前記高温熱交換
器内の細管をコイル状に形成したことを特徴とする請求
項1に記載の液体原料の気化装置である。高温熱交換器
内の細管をコイル状に形成することにより、コンパクト
な構成で長い気化路を構成することができる。The invention according to claim 5 is the liquid material vaporizer according to claim 1, wherein the thin tube in the high-temperature heat exchanger is formed in a coil shape. By forming the thin tube in the high-temperature heat exchanger into a coil shape, a long vaporization path can be formed with a compact configuration.
【0017】また、気化防止機構の構内もしくは直前の
原料輸送路に逆止弁または仕切弁または流量制御器を設
けることができ、これにより、原料供給停止の場合でも
前記逆止弁等の上流側の圧力低下による液体原料の気化
を防止するとともに、このような狭隘部を有する箇所で
の析出物の発生による詰まり等の発生を防止することが
できる。Further, a check valve, a gate valve, or a flow rate controller can be provided in the raw material transporting path in or immediately before the vaporization preventing mechanism, so that even in the case of stopping the raw material supply, the upstream side of the check valve or the like can be provided. In addition to preventing the vaporization of the liquid raw material due to the pressure drop, it is possible to prevent the occurrence of clogging or the like due to the generation of precipitates at such a narrow portion.
【0018】一方、気化防止機構を、恒温槽から供給さ
れる冷媒を用いて液体原料を所定温度以下に保つように
構成された低温熱交換器としてもよく、これにより、液
体原料への気化機構の熱影響を防止して、安定した状態
を維持し、円滑な稼働を可能にする。気化防止機構はペ
ルチェ素子により冷却する構成としてもよく、これによ
り、コンパクトで制御性の良い気化防止機構を提供する
ことができる。気化防止機構としてあるいはその一部と
して、気化機構の直前の原料輸送路を断熱材料からなる
断熱継手配管としても良い。これによる断熱効果で、気
化機構の熱影響を効果的に防止することができる。On the other hand, the vaporization preventing mechanism may be a low-temperature heat exchanger configured to maintain the liquid raw material at a predetermined temperature or lower by using a refrigerant supplied from a constant temperature bath. Prevents thermal effects, maintains a stable state, and enables smooth operation. The vaporization prevention mechanism may be configured to be cooled by a Peltier element, whereby a compact and highly controllable vaporization prevention mechanism can be provided. As the vaporization preventing mechanism or as a part thereof, the raw material transporting path immediately before the vaporizing mechanism may be a heat insulating joint pipe made of a heat insulating material. With this heat insulation effect, the thermal influence of the vaporization mechanism can be effectively prevented.
【0019】請求項6に記載の発明は、前記液体原料が
前記気化機構を通過する出口部またはその近傍の原料輸
送路に高温のキャリアガスを流すためのキャリアガス輸
送路を合流させたことを特徴とする請求項1に記載の液
体原料の気化装置である。これにより、気化原料の温度
低下を防ぎ、気化原料の析出等の不具合を防止して気化
原料の供給の安定化ができ、さらに気化原料の濃度の調
整により後工程での処理の安定化を図ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, a carrier gas transport path for flowing a high-temperature carrier gas is merged with a raw material transport path in or near an outlet where the liquid raw material passes through the vaporizing mechanism. The apparatus for vaporizing a liquid raw material according to claim 1, wherein: As a result, it is possible to prevent the temperature of the vaporized raw material from dropping, prevent problems such as deposition of the vaporized raw material, and stabilize the supply of the vaporized raw material. be able to.
【0020】高温熱交換器の細管の原料流れ出口近傍に
おいて管口径を拡大し、その拡大形状が末広ノズルとな
っているようにしてもよい。これにより、気化原料の圧
力変動による温度変動や流れの乱れによる影響を防ぎ、
気化した原料が円滑に次工程に流出する。The diameter of the narrow tube near the raw material flow outlet of the high-temperature heat exchanger may be enlarged so that the enlarged shape is a divergent nozzle. This prevents the effects of temperature fluctuations and flow disturbances due to pressure fluctuations of the vaporized raw material,
The vaporized raw material flows smoothly to the next step.
【0021】請求項7に記載の発明は、さらに、前記気
化防止機構および前記気化機構に洗浄液を流してこれら
機構内を洗浄する洗浄機構と、前記気化防止機構および
前記気化機構に不活性ガスを流してこれら構内に残留す
る原料または他のものをブローするブロー機構とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の液体原料の気化装置で
ある。According to a seventh aspect of the present invention, there is further provided a cleaning mechanism for flowing a cleaning liquid through the vaporization preventing mechanism and the vaporizing mechanism to clean the inside of the mechanism, and supplying an inert gas to the vaporization preventing mechanism and the vaporizing mechanism. 2. The liquid material vaporizer according to claim 1, further comprising a blow mechanism that blows the raw material or the other material flowing and remaining in the premises.
【0022】請求項8に記載の発明は、請求項1記載の
液体原料の気化装置を運転する方法において、前記気化
防止機構および前記気化機構に前記液体原料を流して気
化させ、その気化原料を前記処理室に供給する気化工程
と、前記気化防止機構および前記気化機構に洗浄液を流
してこれら機構内を洗浄する洗浄工程と、前記気化防止
機構および前記気化機構に不活性ガスを流してこれら構
内に残留する原料または他のものをブローするブロー工
程とを含むことを特徴とする液体原料の気化装置の運転
方法である。ここで、洗浄工程における前記気化機構の
温度は、前記気化工程における前記気化機構の温度とは
異なるようにすることで、より効果的な洗浄をすること
ができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the method for operating the liquid raw material vaporizing apparatus according to the first aspect, the liquid raw material is vaporized by flowing the liquid raw material through the vaporization preventing mechanism and the vaporizing mechanism. A vaporization step of supplying the processing chamber, a cleaning step of flowing a cleaning liquid through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism to clean the inside of the mechanism, and an inert gas flowing through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism. And a blowing step of blowing the remaining raw material or other material. Here, by making the temperature of the vaporization mechanism in the cleaning step different from the temperature of the vaporization mechanism in the vaporization step, more effective cleaning can be performed.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は一例であ
り、本願発明はこの実施の形態例に限定されるものでは
ない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example, and the present invention is not limited to this embodiment.
【0024】本発明の装置は、例えばチタン、バリウ
ム、ストロンチウム、鉛、ジルコニウム等の有機金属化
合物を有機溶剤に溶解させた液体原料を取り扱うときに
効果が著しい装置である。The apparatus of the present invention is an apparatus having a remarkable effect when handling a liquid raw material in which an organic metal compound such as titanium, barium, strontium, lead, zirconium or the like is dissolved in an organic solvent.
【0025】図1は本発明の気化装置の概要を示す図で
ある。図1において、原料容器1に収納されている液体
原料2は、原料ポンプ3により原料輸送管4に沿ってま
ず流量制御器5に送られる。液体原料2は流量制御器5
で精密に流量を秤量および制御されると同時に、流量脈
動変動が平坦化され、気化防止機構である低温熱交換器
7に送られる。低温熱交換器7には、冷水恒温槽13か
ら冷水15が供給され、これにより、低温熱交換器7内
の原料輸送管4、逆止弁6、液体原料2は、周辺部の温
度変化にかかわらず一様かつ一定温度に保たれている。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a vaporizer of the present invention. In FIG. 1, a liquid raw material 2 stored in a raw material container 1 is first sent to a flow controller 5 along a raw material transport pipe 4 by a raw material pump 3. The liquid raw material 2 is a flow controller 5
At the same time, the flow rate is precisely weighed and controlled, and at the same time, the flow rate pulsation fluctuation is flattened and sent to the low temperature heat exchanger 7 which is a vaporization preventing mechanism. The cold water 15 is supplied to the low-temperature heat exchanger 7 from the cold-water constant temperature bath 13, whereby the raw material transport pipe 4, the check valve 6, and the liquid raw material 2 in the low-temperature heat exchanger 7 change due to the temperature change in the peripheral part. Regardless, the temperature is kept uniform and constant.
【0026】次に、液体原料2は気化機構である恒温熱
交換器8に送られ、積極的に気化される。高温熱交換器
8は、細管(キャピラリーチューブ)25と外側管24
からなる二重円筒構造をしており、細管25内を液体原
料が流れ、細管の外周に高温熱媒16が流れる。細管2
5の内径は、熱伝導と気化工程を円滑に進めるために、
3ミリメートル以下であることが望ましい。Next, the liquid raw material 2 is sent to a constant temperature heat exchanger 8 which is a vaporizing mechanism, and is actively vaporized. The high-temperature heat exchanger 8 includes a thin tube (capillary tube) 25 and an outer tube 24.
, A liquid material flows in the narrow tube 25, and the high-temperature heat medium 16 flows around the outer periphery of the narrow tube. Thin tube 2
The inner diameter of 5 is to facilitate heat conduction and vaporization process.
Desirably, it is 3 mm or less.
【0027】細管25は、高温オイル恒温槽14から供
給される高温オイル16により、一様に原料を気化させ
るに十分な温度でかつ原料を分解又は変質させることの
ない温度に保たれている。液体原料2は高温熱交換器8
内の細管25の狭い空間を連続的に通ることにより、ほ
ぼ均一に所定の温度に保たれ、順次気化される。The thin tube 25 is maintained at a temperature sufficient to uniformly vaporize the raw material and at a temperature at which the raw material is not decomposed or deteriorated by the high-temperature oil 16 supplied from the high-temperature oil thermostat 14. The liquid raw material 2 is a high-temperature heat exchanger 8
By continuously passing through the narrow space of the inner thin tube 25, the temperature is maintained substantially uniformly at a predetermined temperature, and the gas is sequentially vaporized.
【0028】気化防止機構である低温熱交換器7と気化
機構である高温熱交換器8は非常に小さい間隔を置いて
隣接している。従って、この間の原料輸送路では温度勾
配が急になっており、液体原料は、原料を分解又は変質
させるような温度領域を瞬時に通過するようになってい
る。以上のように原料が変質をすることもなく、また溶
剤が先に気化することにより溶質が析出することもなく
完全に気化された後、処理室10の中の被処理体11の
表面上に送られる。高温熱交換器8と処理室10との間
の原料輸送管4はヒータで加熱され、気化原料が再度液
化又は固化析出しないように所定温度に保たれている。The low-temperature heat exchanger 7 as the vaporization preventing mechanism and the high-temperature heat exchanger 8 as the vaporizing mechanism are adjacent to each other with a very small interval. Therefore, the temperature gradient is steep in the raw material transport path during this time, and the liquid raw material instantaneously passes through a temperature range where the raw material is decomposed or deteriorated. As described above, after the raw material does not deteriorate and the solvent is first vaporized and the solute is completely vaporized without precipitating, the surface of the workpiece 11 in the processing chamber 10 is Sent. The raw material transport pipe 4 between the high-temperature heat exchanger 8 and the processing chamber 10 is heated by a heater and maintained at a predetermined temperature so that the vaporized raw material does not liquefy or solidify and precipitate again.
【0029】本例では、原料および原料容器が一種類の
場合を取り扱っているが、これに限ることはない。複数
の原料容器から複数の原料を導いて混合容器(図示せ
ず)にて混合し、その混合溶液を気化防止機構および気
化機構に通して気化し、処理室に供給することができ
る。In the present embodiment, the case of one kind of raw material and raw material container is handled, but the present invention is not limited to this. A plurality of raw materials can be guided from a plurality of raw material containers, mixed in a mixing container (not shown), the mixed solution can be vaporized through a vaporization prevention mechanism and a vaporization mechanism, and supplied to a processing chamber.
【0030】図2は、本発明の気化装置の他の実施の形
態の概要を示す図である。本装置は図1に示す気化装置
と略同様であるが、低温熱交換器および高温熱交換器の
構成がやや異なるのと同時に、キャリヤガスラインが追
加されている。図2においては、気化防止機構としてペ
ルチェ素子23を用い、また逆止弁ではなく仕切弁21
を用いている。FIG. 2 is a diagram showing an outline of another embodiment of the vaporizer of the present invention. This apparatus is substantially the same as the vaporizer shown in FIG. 1, except that the configurations of the low-temperature heat exchanger and the high-temperature heat exchanger are slightly different, and a carrier gas line is added. In FIG. 2, a Peltier element 23 is used as a vaporization preventing mechanism, and a gate valve 21 is used instead of a check valve.
Is used.
【0031】気化機構である高温熱交換器8は二重円筒
構造をしており、細管25はコイル状に巻かれ、その外
周には高温オイル恒温槽14から供給される高温オイル
16を流している。高温熱交換器8で原料が完全に気化
された後、その流路である細管25の口径は拡大され
る。気化原料流れの不用意な圧力変動や乱れを避けるた
め末広ノズルを介して流路口径が拡大されている。高温
熱交換器24の出口部の原料輸送管4に高温のキャリヤ
ガス20を合流させ、気化原料を同伴させて処理室10
の被処理体11表面上に輸送している。The high-temperature heat exchanger 8, which is a vaporizing mechanism, has a double cylindrical structure, and the thin tube 25 is wound in a coil shape. A high-temperature oil 16 supplied from a high-temperature oil thermostat 14 flows over the outer periphery of the thin tube 25. I have. After the raw material is completely vaporized in the high-temperature heat exchanger 8, the diameter of the narrow tube 25 as the flow path is enlarged. In order to avoid inadvertent pressure fluctuations and turbulence of the vaporized raw material flow, the diameter of the flow path is enlarged through a divergent nozzle. The high-temperature carrier gas 20 is combined with the raw material transport pipe 4 at the outlet of the high-temperature heat exchanger 24, and the vaporized raw material is entrained.
Is transported onto the surface of the object 11 to be processed.
【0032】高温熱交換器8内の細管25表面は全て高
温オイル16により一様かつ所定温度に保たれている。
細管25の中の狭い空間を流れる液体原料2は迅速かつ
一様に加熱され、連続かつ均一に気化する。気化原料が
コイル状に巻かれた所定長さの細管を通ることにより所
定の圧力損失を生じるので、その上流側、即ち気化防止
機構では原料は所定の圧力に保たれる。これと同時に、
原料はペルチェ素子23により冷却されて所定温度に保
たれるため、原料の気化または溶剤の気化は確実に防止
される。それゆえ、液体原料を構成する物質の沸点の相
違による部分蒸発や部分析出等の不具合がなくなる。The surfaces of the thin tubes 25 in the high-temperature heat exchanger 8 are all kept at a uniform and predetermined temperature by the high-temperature oil 16.
The liquid raw material 2 flowing in the narrow space in the narrow tube 25 is quickly and uniformly heated, and is continuously and uniformly vaporized. Since the vaporized raw material passes through a tubing of a predetermined length wound in a coil shape, a predetermined pressure loss is generated. Therefore, the raw material is kept at a predetermined pressure on the upstream side, that is, on the vaporization preventing mechanism. At the same time,
The raw material is cooled by the Peltier element 23 and kept at a predetermined temperature, so that the vaporization of the raw material or the solvent is reliably prevented. Therefore, problems such as partial evaporation and partial precipitation due to differences in boiling points of the substances constituting the liquid raw material are eliminated.
【0033】図3は、本発明のさらに他の実施の形態を
示すもので、図2の実施の形態と気化装置の部分の構成
は同じであるが、洗浄機構を備えている点が異なる。本
気化装置では、3つの工程に切り替えて運転することが
できる。すなわち、クリーニング剤容器29を原料容器
1と並列し、原料仕切弁26とクリーニング剤仕切弁2
7を設けて切り替え可能に流通させるようにした。さら
に、ブローガスシリンダ31をブローガス仕切弁28を
介して原料輸送路4の仕切弁21の下流に接続した。FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention. Although the structure of the vaporizer is the same as that of the embodiment of FIG. 2, the difference is that a cleaning mechanism is provided. The present vaporizer can be operated by switching to three processes. That is, the cleaning agent container 29 is arranged in parallel with the raw material container 1, and the raw material gate valve 26 and the cleaning agent gate valve 2
7 is provided so as to be switchable. Further, a blow gas cylinder 31 was connected to the raw material transport path 4 downstream of the gate valve 21 via a blow gas gate valve 28.
【0034】この実施の形態では、このような構成によ
り、ブローガス仕切弁28を閉じ、原料仕切弁26と仕
切弁21を開けて液体原料2を気化させる気化工程と、
仕切弁21を閉じ、ブローガス仕切弁28を開け、ブロ
ーガス33を流して低温熱交換器(ペルチェ素子)23
と高温熱交換器24内の原料輸送管4の原料をブローす
るブロー工程と、原料仕切弁26とブロー仕切弁28を
閉じ、クリーニング剤32を流して原料輸送管4内を洗
浄する洗浄工程とをそれぞれ行なうことができる。この
洗浄工程において、高温熱交換器8の温度を気化工程時
の温度から変化させることでより効果的な洗浄をするこ
とができる。In this embodiment, with such a structure, the blow gas gate valve 28 is closed, and the raw material gate valve 26 and the gate valve 21 are opened to vaporize the liquid raw material 2;
The gate valve 21 is closed, the blow gas gate valve 28 is opened, and the blow gas 33 flows to allow the low-temperature heat exchanger (Peltier element) 23 to flow.
A blowing step of blowing the raw material in the raw material transport pipe 4 in the high-temperature heat exchanger 24, a cleaning step of closing the raw material partition valve 26 and the blow gate valve 28, and flowing the cleaning agent 32 to clean the raw material transport pipe 4. Can be individually performed. In this cleaning step, more effective cleaning can be performed by changing the temperature of the high-temperature heat exchanger 8 from the temperature in the vaporization step.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば気化機
構に細管を用いることにより液体原料を所定の温度に均
一に保持して連続的に気化することができ、また気化機
構の直前に気化防止機構を設けることにより原料の通過
する領域を気化部と未気化部とに明確に分け、原料の部
分蒸発、部分析出および組成の変質を防ぎ、目的の原料
の気化を効率よく連続的に行うことができる。As described above, according to the present invention, by using a thin tube for the vaporization mechanism, the liquid raw material can be maintained at a predetermined temperature uniformly and continuously vaporized, and immediately before the vaporization mechanism. By providing a vaporization prevention mechanism, the region through which the raw material passes is clearly divided into a vaporized part and a non-vaporized part, preventing partial evaporation, partial precipitation and deterioration of the composition of the raw material, and efficiently and continuously vaporizing the target raw material. Can be done.
【0036】また、気化機構である高温熱交換器に二重
円筒構造型を用い、内側管である細管(キャピラリーチ
ューブ)と、外側管との間に熱媒を流すことにより、熱
交換器の伝熱面を安定的かつ一様に保ち、原料を迅速か
つ一様に加熱することにより連続かつ均一に気化するこ
とができる。Further, a double cylindrical structure type is used for a high temperature heat exchanger as a vaporization mechanism, and a heat medium is flown between a thin tube (capillary tube) as an inner tube and an outer tube to form a heat exchanger. By keeping the heat transfer surface stable and uniform, the raw material can be vaporized continuously and uniformly by heating the raw material quickly and uniformly.
【0037】また、気化機構である高温熱交換器の細管
の管壁を加熱する熱源に電気ヒータを用いることによ
り、細管の管壁温度を検知して電気ヒータの出力を精度
よく制御して良好な気化を行うことができる。Further, by using an electric heater as a heat source for heating the tube wall of the thin tube of the high temperature heat exchanger which is a vaporizing mechanism, the temperature of the tube wall of the thin tube can be detected and the output of the electric heater can be controlled with good accuracy. Vaporization can be performed.
【0038】また、高温熱交換器の細管の内径を3ミリ
メートル以下にすることにより、原料を所定の温度に均
一に保持することにより良好に気化することができる。
さらに、細管をコイル巻きにして高温熱交換器に収納す
ることにより、コンパクトで熱交換性の優れた高温熱交
換器にすることができる。Further, by keeping the inside diameter of the thin tube of the high-temperature heat exchanger at 3 mm or less, the raw material can be vaporized satisfactorily by maintaining the raw material uniformly at a predetermined temperature.
Further, by storing the thin tube in a coiled state and storing it in the high-temperature heat exchanger, a compact high-temperature heat exchanger having excellent heat exchange properties can be obtained.
【0039】原料が気化機構を通過した出口近傍で高温
のキャリアガスと合流させることにより、気化原料の温
度変動を防ぎ、気化原料の変質等の不具合を防止するこ
とができる。また、気化機構出口の細管の管口径を拡げ
るとき、その拡大形状を末広ノズル状にすることによ
り、気化原料の圧力変動による温度変動や流れの乱れに
よる影響を防ぐことができる。By mixing the raw material with the high-temperature carrier gas near the outlet after passing through the vaporizing mechanism, it is possible to prevent the temperature fluctuation of the vaporized raw material and to prevent the deterioration of the vaporized raw material, such as deterioration. Further, when the diameter of the narrow tube at the outlet of the vaporization mechanism is increased, by making the enlarged shape a divergent nozzle shape, it is possible to prevent the influence of temperature fluctuations and flow disturbances due to pressure fluctuations of the vaporized raw material.
【0040】さらに、本発明の運転方法において、原料
を気化する気化工程、原料供給を停止するとき機構内に
残留する原料をブローするブロー工程そして機構内を洗
浄する洗浄工程を含むことにより効率的な運転を維持管
理することができる。Further, the operating method of the present invention is more efficient by including a vaporizing step of vaporizing the raw material, a blowing step of blowing the raw material remaining in the mechanism when the supply of the raw material is stopped, and a cleaning step of cleaning the inside of the mechanism. Operation can be maintained.
【図1】本発明に基づく気化装置の概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a vaporizer according to the present invention.
【図2】本発明に基づく他の実施の形態の気化装置の概
要図である。FIG. 2 is a schematic view of a vaporizer according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明に基づくさらに他の実施の形態の気化装
置の概要図である。FIG. 3 is a schematic view of a vaporizer according to still another embodiment of the present invention.
【図4】従来の気化装置の概要図である。FIG. 4 is a schematic view of a conventional vaporizer.
【図5】従来の気化装置の概要図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional vaporizer.
【図6】従来の気化装置の概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional vaporizer.
1 原料容器 2 液体原料 3 原料ポンプ 4 原料輸送管 5 流量制御器 6 逆止弁 7 低温熱交換器 8 高温熱交換器 9 ヒータ 10 処理室 11 被処理体 12 真空ポンプ 13 冷水恒温槽 14 高温オイル恒温槽 15 冷水 16 高温オイル 17 原料流れ 18 反応ガス流れ 19 排気ガス流れ 20 キャリヤガス流れ 21 仕切弁 22 レジューサ 23 ペルチェ素子(低温熱交換器) 24 外側管 REFERENCE SIGNS LIST 1 raw material container 2 liquid raw material 3 raw material pump 4 raw material transport pipe 5 flow controller 6 check valve 7 low temperature heat exchanger 8 high temperature heat exchanger 9 heater 10 processing room 11 object to be processed 12 vacuum pump 13 cold water constant temperature bath 14 high temperature oil Constant temperature bath 15 cold water 16 high temperature oil 17 raw material flow 18 reaction gas flow 19 exhaust gas flow 20 carrier gas flow 21 gate valve 22 reducer 23 Peltier element (low temperature heat exchanger) 24 outer tube
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 裕二 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuji Araki 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Corporation
Claims (8)
ために液体原料を気化させて前記処理室に導入するため
の液体原料の気化装置において、 液体原料を収納するための原料容器と、前記液体原料を
輸送するための原料輸送手段及び原料輸送路と、前記原
料輸送路に配された気化機構を備え、 前記気化機構は、前記液体原料を流通させる細管と、該
細管を外部から加熱するための熱源とを有する高温熱交
換器であり、 上記原料輸送路の前記気化機構の上流には、前記気化機
構に至るまでの原料輸送路中の前記液体原料に前記気化
機構の熱の影響が及ばないようにするための気化防止機
構が設けられていることを特徴とする液体原料の気化装
置。An apparatus for vaporizing a liquid raw material to vaporize a liquid raw material in order to perform a predetermined processing on an object to be processed in a processing chamber and introducing the liquid raw material into the processing chamber, wherein a raw material container for storing the liquid raw material A raw material transport means and a raw material transport path for transporting the liquid raw material, and a vaporization mechanism disposed in the raw material transport path, wherein the vaporization mechanism comprises a thin tube through which the liquid raw material flows, and A heat source for heating from above, and upstream of the vaporization mechanism in the raw material transport path, the liquid raw material in the raw material transport path leading to the vaporization mechanism is subjected to heat of the vaporization mechanism. A vaporization preventing mechanism for preventing the influence of the liquid material from being exerted.
らなる二重円筒構造をしており、前記外側管の管内に恒
温槽から供給される熱媒を流して前記細管の表面を所定
の温度に保つようにした高温熱交換器であることを特徴
とする請求項1に記載の液体原料の気化装置。2. The high-temperature heat exchanger has a double-cylindrical structure including the thin tube and an outer tube. A heat medium supplied from a constant-temperature bath flows through the outer tube so that a surface of the thin tube is predetermined. The liquid raw material vaporizer according to claim 1, wherein the heat source is a high-temperature heat exchanger that is maintained at a temperature of (1).
熱源は電気ヒーターであり、前記電気ヒーターの出力は
可変で前記細管の温度を検知して前記電気ヒーターの出
力が制御されていることを特徴とする請求項1に記載の
液体原料の気化装置。3. The heat source for heating the thin tube of the high-temperature heat exchanger is an electric heater, and the output of the electric heater is variable, and the output of the electric heater is controlled by detecting the temperature of the thin tube. The liquid raw material vaporizer according to claim 1, characterized in that:
あることを特徴とする請求項1に記載の液体原料の気化
装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the inner diameter of the thin tube is 3 mm or less.
形成したことを特徴とする請求項1に記載の液体原料の
気化装置。5. The liquid raw material vaporizer according to claim 1, wherein the thin tube in the high-temperature heat exchanger is formed in a coil shape.
出口部またはその近傍の原料輸送路に高温のキャリアガ
スを流すためのキャリアガス輸送路を合流させたことを
特徴とする請求項1記載の液体原料の気化装置。6. A carrier gas transport path for flowing a high-temperature carrier gas into a raw material transport path at or near an outlet where the liquid raw material passes through the vaporization mechanism. Liquid raw material vaporizer.
化機構に洗浄液を流してこれら機構内を洗浄する洗浄機
構と、前記気化防止機構および前記気化機構に不活性ガ
スを流してこれら構内に残留する原料または他のものを
ブローするブロー機構とを含むことを特徴とする請求項
1に記載の液体原料の気化装置。7. A cleaning mechanism for flowing a cleaning liquid through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism to clean the inside of the mechanism, and an inert gas flowing through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism to remain in these premises. The apparatus for vaporizing a liquid raw material according to claim 1, further comprising a blow mechanism for blowing the raw material or another material.
転する方法において、 前記気化防止機構および前記気化機構に前記液体原料を
流して気化させ、その気化原料を前記処理室に供給する
気化工程と、前記気化防止機構および前記気化機構に洗
浄液を流してこれら機構内を洗浄する洗浄工程と、前記
気化防止機構および前記気化機構に不活性ガスを流して
これら構内に残留する原料または他のものをブローする
ブロー工程とを含むことを特徴とする液体原料の気化装
置の運転方法。8. The method for operating a liquid raw material vaporizer according to claim 1, wherein the liquid raw material is vaporized by flowing the liquid raw material through the vaporization preventing mechanism and the vaporizing mechanism, and the vaporized raw material is supplied to the processing chamber. A cleaning step of flowing a cleaning liquid through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism to clean the inside of the mechanism; and flowing an inert gas through the vaporization prevention mechanism and the vaporization mechanism to leave a raw material or other material remaining in these premises. A method for operating a vaporizer for a liquid raw material, comprising:
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32463796A JPH10147870A (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | Vaporizer for liquid raw material |
TW086117253A TW565626B (en) | 1996-11-20 | 1997-11-19 | Liquid feed vaporization system and gas injection device |
US08/974,512 US6195504B1 (en) | 1996-11-20 | 1997-11-19 | Liquid feed vaporization system and gas injection device |
EP97120370A EP0849375B1 (en) | 1996-11-20 | 1997-11-20 | Liquid feed vaporization system and gas injection device |
DE69722359T DE69722359T2 (en) | 1996-11-20 | 1997-11-20 | Device for vaporizing liquids and gas injection device |
US09/663,358 US6282368B1 (en) | 1996-11-20 | 2000-09-15 | Liquid feed vaporization system and gas injection device |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JPH10147870A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000345345A (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | Cvd device and vaporizer for cvd device |
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US9957612B2 (en) | 2014-01-17 | 2018-05-01 | Ceres Technologies, Inc. | Delivery device, methods of manufacture thereof and articles comprising the same |
CN110965026A (en) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 深圳市引擎门科技有限公司 | Steam continuous supply system and method |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP32463796A patent/JPH10147870A/en active Pending
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