KR20240052649A - 기화 장치, 반도체 제조 시스템 및 고체 원료의 기화 방법 - Google Patents

기화 장치, 반도체 제조 시스템 및 고체 원료의 기화 방법 Download PDF

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유이치 후루야
류타 모치즈키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제]고체 원료의 열분해를 이용하여 형성되는 층의 형성 효율이 도중에 저하되는 것을 억제한다.
[해결수단]기화 장치는, 고체 원료의 표면을 덮는 기화량 조정판과, 상기 기화량 조정판에 면하여 흐르는 캐리어 가스를 배출하는 배출 유로를 구비하고, 상기 기화량 조정판은 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 캐리어 가스의 유동 방향을 따라 변화하고, 상기 캐리어 가스는 상기 고체 원료로부터 기화하여 상기 복수의 관통 구멍을 통과한 미리 정해진 원료를 운반한다.

Description

기화 장치, 반도체 제조 시스템 및 고체 원료의 기화 방법{VAPORIZATION DEVICE, SEMICONDUCTOR MANUFACTURING SYSTEM, AND METHOD FOR VAPORIZING SOLID RAW MATERIAL}
본 개시는, 기화 장치, 반도체 제조 시스템 및 고체 원료의 기화 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 다층 구조에 있어서, 저유전율의 층간 절연막(Low-k 절연막)과, 예컨대, 구리(Cu)로 이루어진 도전막이 적층되는 경우가 있다. 이 때, Low-k 절연막에 Cu가 확산되는 것을 방지하기 위해, Low-k 절연막과 도전막의 사이에 배리어층이 형성된다. 배리어층을 형성하는 재료로서, 종전에는 탄탈(Ta)이 이용되었지만, 최근에는 Cu에 대한 밀착성이 좋기 때문에 루테늄(Ru)이 이용된다.
Ru로 이루어진 배리어층은, 예컨대, 열화학 기상 성장법(TCVD)에 있어서, Ru를 포함하는 고체 원료, 예컨대, 도데카카르보닐트리루테늄(DCR)을 열분해하고, 열분해된 DCR 중의 Ru를 웨이퍼에 퇴적시키는 것에 의해 형성된다. 이 DCR의 열분해에는 멀티트레이식의 기화 장치를 이용한다.
멀티트레이식의 기화 장치는, 원통형의 본체와, 상기 본체의 내부에 수용되고, 중심축 방향으로 겹쳐 쌓은 링형의 용기인 복수의 트레이와, 중심축을 따라 형성되는 배출 유로를 구비하고, 각 트레이에는 고체 원료로서 DCR이 충전된다. DCR을 열분해할 때에는, 각 트레이가 가열됨과 더불어, 본체의 외주측으로부터 중앙부의 배출 유로측을 향해 캐리어 가스가 흐른다. 캐리어 가스는 각 트레이에 충전된 DCR의 상측을 흐를 때에, 기화한 DCR을 끌어들이고, 배출 유로를 통과하여 웨이퍼를 수용하는 처리 용기에 유입된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공표 2008-522029호 공보
본 개시에 따른 기술은, 고체 원료의 열분해를 이용하여 형성되는 층의 형성 효율이 도중에 저하되는 것을 억제한다.
본 개시에 따른 기술의 일양태는, 고체 원료의 표면을 덮는 기화량 조정판과, 상기 기화량 조정판에 면하여 흐르는 캐리어 가스를 배출하는 배출 유로를 구비하는 기화 장치로서, 상기 기화량 조정판은 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 캐리어 가스의 유동 방향을 따라 변화하고, 상기 캐리어 가스는 상기 고체 원료로부터 기화하여 상기 복수의 관통 구멍을 통과한 미리 정해진 원료를 운반한다.
본 개시에 따른 기술에 의하면, 고체 원료의 열분해를 이용하여 형성되는 층의 형성 효율이 도중에 저하되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태로서의 반도체 제조 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에서의 기화 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기화 장치의 각 트레이에서의 DCR의 잔존 형태를 도시하는 도면이다.
도 4는 종래의 기화 장치에 있어서 각 트레이의 외벽측의 DCR로부터 기화가 진행되는 이유를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래의 캐리어 가스의 DCR 농도 변화의 산출 결과를 나타내는 그래프를 트레이의 단면과 대비하는 도면이다.
도 6은 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태로서의 기화 장치의 각 트레이에서 이용되는 기화량 조정판의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 7은 기화량 조정판을 이용했을 때의 캐리어 가스의 DCR 농도 변화의 산출 결과를 나타내는 그래프를 트레이의 단면과 대비하는 도면이다.
도 8은 DCR의 기화의 진행에 따라 기화량 조정판이 하강하는 모습을 도시하는 공정도이다.
도 9는 기화량 조정판의 제1 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 10은 기화량 조정판의 제2 변형예의 구성을 도시하는 평면도이다.
그런데, 특허문헌 1에 기재된 멀티트레이식의 기화 장치에서는, DCR의 열분해에 있어서, 각 트레이의 DCR이 본체의 외주측부터 감소하여, Ru로 이루어진 배리어층의 형성 도중에 각 트레이의 외주측의 DCR이 전부 기화하여 바닥부가 노출되는 경향이 있다. 이 경우, 각 트레이에 있어서 DCR이 배출 유로측에 치우쳐 잔존하고, 캐리어 가스에 노출되는 DCR의 표면적이 결과적으로 감소한다. 따라서, 캐리어 가스가 끌어들이는 기화한 DCR이 감소하고, 캐리어 가스에서의 DCR의 분압이 저하되기 때문에, 배리어층의 형성 효율이 도중에 저하된다.
이것에 대응하여, 본 개시에 따른 기술은, 각 트레이에 있어서 DCR을 외주측으로부터 배출 유로측에 걸쳐 대략 균등하게 감소시키고, DCR이 치우치는 것을 억제하여 캐리어 가스에 노출되는 DCR의 표면적을 유지한다. 이것에 의해, 캐리어 가스에서의 DCR의 분압의 저하를 방지하여 배리어층의 형성 효율이 도중에 저하되는 것을 억제한다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태를 설명한다. 도 1은, 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태로서의 반도체 제조 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 1에서는, 이해를 쉽게 하기 위해 성막 장치는 단면도로서 묘화된다.
도 1에 있어서, 반도체 제조 시스템(10)은, 기화 장치(11)와, 성막 장치(12)와, 캐리어 가스 공급 장치(13)와, 배기 장치(14)와, 온도 제어부(15)와, 제어부(16)를 구비한다. 기화 장치(11)는 가스 공급 경로(17)를 통해 성막 장치(12)에 접속되고, 미리 정해진 원료를 포함하는 캐리어 가스를 성막 장치(12)에 공급한다. 성막 장치(12)는 웨이퍼(W)(기판)에 미리 정해진 원료를 퇴적시켜 미리 정해진 박막을 형성한다. 또, 기화 장치(11)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
성막 장치(12)는, 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 용기(18)와, 상기 처리 용기(18)의 바닥부에 배치된 배치대(19)와, 복수의 관통 구멍(20)을 갖는 기화 원료 확산판(21)을 갖는다. 배치대(19)는 웨이퍼(W)를 배치한다. 기화 원료 확산판(21)은, 처리 용기(18)의 내부를 배치대(19)가 존재하는 처리실(22)과 확산실(23)로 구획한다. 확산실(23)에는 가스 공급 경로(17)가 접속되고, 기화 장치(11)로부터 캐리어 가스가 도입된다.
도입된 캐리어 가스는 확산실(23)에 있어서 확산되고, 기화 원료 확산판(21)의 각 관통 구멍(20)을 통과하여 처리실(22)에 진입한다. 처리실(22)에 진입한 캐리어 가스에 포함되는 미리 정해진 원료는 배치대(19)의 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된다. 배치대(19)에는 온도 조절 장치(도시하지 않음)가 내장되고, 온도 조절 장치는 배치된 웨이퍼(W)의 온도를 조정한다. 구체적으로, 온도 조절 장치는 웨이퍼(W)의 온도를 상승시켜 표면에 흡착된 미리 정해진 원료를 열분해한다. 이 때, 미리 정해진 원료를 주성분으로 하는 박막, 예컨대, 배리어층이 웨이퍼(W)의 표면에 형성된다.
캐리어 가스 공급 장치(13)는, 캐리어 가스로서, 예컨대, 일산화탄소(CO) 가스를 기화 장치(11)에 공급한다. 배기 장치(14)는, 예컨대, 터보 분자 펌프로 이루어지고, 처리 용기(18)의 내부를 배리어층의 성막 처리에 적합한 압력까지 감압한다. 온도 제어부(15)는 기화 장치(11)를 전체적으로 가열하여, 미리 정해진 원료의 기화를 촉진한다. 제어부(16)는, 기화 장치(11), 성막 장치(12), 캐리어 가스 공급 장치(13), 배기 장치(14) 및 온도 제어부(15)의 동작을 제어하여 성막 처리를 실행한다.
도 2는, 기화 장치(11)의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2의 (A)는 기화 장치(11)의 단면도이고, 도 2의 (B)는 일부가 컷트된 기화 장치(11)를 도시하는 사시도이다.
도 2에 있어서, 기화 장치(11)는, 원통형의 본체(24)와, 상측 덮개(28)와, 하측 덮개(29)를 갖는다. 또한, 기화 장치(11)는, 미리 정해진 원료로서의 Ru를 포함하는 고체 원료, 예컨대, DCR(25)이 충전된 링형의 용기인 복수의 트레이(26)를 더 갖는다. 또, 각 트레이(26)에 충전되는 고체 원료는 DCR에 한정되지 않고, 성막 처리에서 형성되는 박막의 주성분의 전구체이면 된다.
각 트레이(26)는 본체(24)의 내부에 수용되고, 각 트레이(26)는 각각의 중심축이 본체(24)의 중심축(C)과 일치하도록, 본체(24)의 중심축(C)의 방향으로 겹쳐 쌓인다. 또한, 각 트레이(26)의 중심의 개구(26c)는 상면시(上面視)에 있어서 서로 겹쳐, 본체(24)의 내부를 하측으로부터 상측까지 관통하는 배출 유로(30)를 형성한다. 각 트레이(26)의 개구(26c)는 본체(24)의 중심축(C) 상에 위치하기 때문에, 배출 유로(30)는 중심축(C)을 따르도록 형성된다. 또, 결과로서, 각 트레이(26)는 배출 유로(30)를 둘러싸도록 배치된다. 또한, 상측 덮개(28)는 본체(24)의 상측의 개구를 막고, 하측 덮개(29)는 본체(24)의 하측의 개구를 막는다.
본체(24)의 측벽(24a), 상측 덮개(28)나 하측 덮개(29)에는 히터(도시하지 않음)(가열 수단)가 내장되고, 제어부(16)가 각 히터를 제어하여 각 트레이(26)에 충전된 DCR(25)을 가열하여 기화를 촉진한다.
또한, 상측 덮개(28), 본체(24)의 측벽(24a)이나 하측 덮개(29)의 내부에는 캐리어 가스 유로(31)가 형성되고, 캐리어 가스 유로(31)는 배관(도시하지 않음)을 통해 캐리어 가스 공급 장치(13)에 접속된다. 캐리어 가스 공급 장치(13)로부터 공급되는 캐리어 가스는 캐리어 가스 유로(31)를 통과하여 본체(24)의 내부에 도입된다.
각 트레이(26)의 외경은 본체(24)의 내경보다 작게 설정된다. 이것에 의해, 본체(24)의 측벽(24a)과 각 트레이(26)의 외벽(26a) 사이에는 링형 공간(32)이 형성된다. 또한, 각 트레이(26)의 외벽(26a)에는 복수의 유입구(26b)가 개구된다.
본체(24)의 내부에 도입된 캐리어 가스는 링형 공간(32)을 흐르고, 각 트레이(26)의 각 유입구(26b)를 통과하여 배출 유로(30)를 향해 흐른다. 즉, 캐리어 가스는 본체(24)의 측방으로부터 본체(24)의 내부의 배출 유로(30)를 향해 도입된다.
캐리어 가스는, 각 유입구(26b)로부터 배출 유로(30)를 향해 흐를 때에는 트레이(26)에 충전된 DCR(25)의 상측을 흐른다. 이 때, 캐리어 가스는 기화한 DCR을 끌어들인다. 기화한 DCR을 끌어들인 캐리어 가스는 배출 유로(30)에 이르면, 배출 유로(30)를 따라 상측으로 흐르고, 배출구(33)를 통해 기화 장치(11)로부터 배출되어 가스 공급 경로(17)에 유입된다. 또, 도 2의 (A)에서는, 캐리어 가스의 흐름이 화살표로 도시된다.
그런데, 후술하는 기화량 조정판(35) 이외에는 기화 장치(11)와 동일한 구성을 갖는 종래의 기화 장치에 있어서, 성막 처리에서 형성되는 배리어층의 형성 효율이 도중에 저하되는 경향이 확인되었다.
따라서, 본 발명자가, 배리어층의 형성 효율이 저하된 후의 각 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 확인한 바, 도 3에 도시한 바와 같이, DCR(25)이 배출 유로(30)측에 치우쳐 잔존하고 있는 것을 확인했다. 또, 도 3에서는, 도 3의 (A)가 최상단의 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 나타내고, 도 3의 (B)가 상측으로부터 2단째의 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 나타낸다. 또한, 도 3의 (C)가 상측으로부터 3단째의 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 나타내고, 도 3의 (D)가 상측으로부터 4단째의 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 나타내고, 도 3의 (E)가 최하단의 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존 형태를 나타낸다.
도 3에 도시하는 DCR(25)의 잔존 형태로부터, 성막 처리에 있어서, 예컨대, 각 트레이(26)에서는, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 기화가 진행되고, 성막 처리의 도중에 외벽(26a)측의 DCR(25)이 전부 기화한 것을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 각 트레이(26)의 외벽(26a)측의 바닥부가 배출 유로(30)측의 바닥부보다 먼저 노출된 것을 알 수 있다.
이것에 의해, 성막 처리의 도중에 각 트레이(26)에 있어서, 캐리어 가스에 노출되는 DCR(25)의 표면적이 감소하고, 캐리어 가스가 끌어들이는 기화한 DCR이 감소하고, 캐리어 가스에서의 DCR의 분압이 저하된다. 그 결과, 성막 장치(12)에 있어서 웨이퍼(W)에 흡착되는 DCR의 양이 감소하여 배리어층의 형성 효율이 저하되었다고 추찰되었다.
따라서, 성막 처리의 도중에 배리어층의 형성 효율이 저하되는 것을 억제하기 위해서는, 각 트레이(26)에 있어서, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 기화가 진행되는 것을 억제할 필요가 있다.
여기서, 본 발명자는, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 기화가 진행되는 이유를 도 4에 도시하는 바와 같이 고찰했다. 또, 본 실시형태에서는, 이후, 캐리어 가스(34)의 흐름이 화살표로 표시되고, 화살표의 명암이 DCR의 분압을 표현하고, 화살표가 어두울수록 캐리어 가스(34)의 DCR의 분압이 높은 것을 나타낸다.
즉, 기화 장치(11)에서는, 각 트레이(26)에 있어서, 캐리어 가스(34)가 외벽(26a)의 각 유입구(26b)로부터 배출 유로(30)를 향해 흐를 때에 기화한 DCR(25)을 끌어들여 가면, 캐리어 가스(34)의 DCR의 분압(이하, 「농도」라고도 함)이 높아진다. 그리고, 캐리어 가스(34)가 배출 유로(30)의 근방에 도달할 무렵에는, 캐리어 가스(34)의 DCR의 분압이 DCR의 포화 증기압에 근접하고, 배출 유로(30) 근방의 DCR(25)의 기화가 억제된다(도 4의 (A)).
그 결과, 배출 유로(30) 근방의 DCR(25)보다 외벽(26a)측의 DCR(25)의 기화가 상대적으로 진행되고, 트레이(26)의 외벽(26a)측의 바닥부가 노출되더라도, 배출 유로(30)의 근방에는 DCR(25)이 잔존한다(도 4의 (B)).
또한, 본 발명자는, 기화 장치(11)를 모방한 시뮬레이션 모델을 사용하여, 캐리어 가스(34)의 DCR 농도 변화를 산출했다. 도 5는, 캐리어 가스(34)의 DCR 농도 변화의 산출 결과를 나타내는 그래프를 트레이(26)의 단면과 대비하는 도면이지만, 도면 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 캐리어 가스(34)가 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 이르는 도중에 캐리어 가스(34)의 DCR 농도가 포화 증기압에 도달해 버리는 것도 확인했다.
또, 배출 유로(30)를 흐르는 캐리어 가스(34)의 DCR 농도도 하류로 갈수록 높아진다고 생각된다. 그리고, 도 3의 (A)∼도 3의 (D)에 도시한 바와 같이, 겹쳐 쌓인 각 트레이(26)의 상단으로 갈수록, 즉, 캐리어 가스(34)의 하류로 갈수록, DCR(25)의 잔존량도 많아진다. 이것으로부터도, 캐리어 가스(34)의 DCR 농도가 높아지면, DCR(25)의 기화가 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 실시형태에서는, 각 트레이(26)에 있어서, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 기화가 진행되는 것을 억제하기 위해, 캐리어 가스(34)가 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 이르는 도중에 캐리어 가스(34)의 DCR 농도가 포화 증기압에 도달하는 것을 방지한다.
도 6은, 기화 장치(11)의 각 트레이(26)에서 이용되는 기화량 조정판(35)의 구성을 도시하는 사시도이다.
기화량 조정판(35)은, 중심에 배출 유로(30)에 대응하는 원형의 개구부(35a)를 갖는 원판형 부재로 이루어지고, 스테인레스 또는 알루미늄으로 구성된다. 또한, 기화량 조정판(35)은, 형태가 일정하지는 않고, 그 표면이 외주측의 외측 영역(35b)과 중심측의 내측 영역(35c)으로 나누어진다. 내측 영역(35c)은 개구부(35a)를 둘러싸고, 또한 외측 영역(35b)보다 배출 유로(30)의 근처에 위치하도록 설정된다. 또한, 외측 영역(35b)은 내측 영역(35c)보다 본체(24)의 측벽(24a)의 근처에 위치하도록 설정된다.
기화량 조정판(35)에 있어서, 내측 영역(35c)에는, 개구부(35a)를 둘러싸도록, 비교적 큰 복수의 관통 구멍인 내측 통기구(35d)가 형성되고, 각 내측 통기구(35d)는 평면시(平面視)에 있어서 부채형을 나타낸다. 또한, 외측 영역(35b)에는 다수의 원형의 관통 구멍인 외측 통기구(35e)가 전면에 형성된다.
각 내측 통기구(35d)나 각 외측 통기구(35e)의 수나 크기는, 내측 영역(35c)에서의 단위면적당 개구율이 외측 영역(35b)에서의 단위면적당 개구율보다 커지도록 설정된다. 바꾸어 말하면, 기화량 조정판(35)에서의 단위면적당 개구율은, 배출 유로(30)에 접근할수록 커진다. 또, 여기서의 개구율이란, 기화량 조정판(35)의 표면적 중, 각 내측 통기구(35d)나 각 외측 통기구(35e)가 차지하는 면적의 비율이다. 또한, 각 내측 통기구(35d)의 형상은 평면시에 있어서 부채형에 한정되지 않고, 다른 형상을 나타내도 좋고, 각 외측 통기구(35e)의 형상은 원형에 한정되지 않고, 다른 형상이어도 좋다.
기화량 조정판(35)은, 각 트레이(26)의 상측으로부터 끼워지도록 배치되고, DCR(25)의 표면을 덮도록 DCR(25)에 직접 배치된다. 이 때, 예컨대, 트레이(26)에서는, 캐리어 가스(34)가 기화량 조정판(35)의 상측을 상기 기화량 조정판(35)에 면하여 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)를 향해 흐른다(도 6 중의 화살표 참조). 따라서, 기화량 조정판(35)에서의 단위면적당 개구율은, 캐리어 가스(34)의 흐름의 하류로 갈수록 커진다. 이 캐리어 가스(34)는, 기화하여 각 외측 통기구(35e)나 각 내측 통기구(35d)를 통과한 DCR(25)을 끌어들여 운반한다.
여기서, 외측 영역(35b)에서의 단위면적당 개구율은 내측 영역(35c)에서의 단위면적당 개구율보다 작기 때문에, 각 외측 통기구(35e)를 기화하여 통과하는 DCR(25)의 양은, 각 내측 통기구(35d)를 기화하여 통과하는 DCR(25)의 양보다 적어진다. 따라서, 캐리어 가스(34)가 기화량 조정판(35)의 상측을 통과할 때에 끌어들이는 DCR의 양도 감소하고, 캐리어 가스(34)가 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 이르는 도중에 DCR의 농도가 포화 증기압에 도달하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명자는, 기화 장치(11)를 모방한 시뮬레이션 모델을 사용하여, 기화량 조정판(35)을 DCR(25)에 직접 배치했을 때의 캐리어 가스(34)의 DCR 농도 변화를 산출했다. 도 7은, 기화량 조정판(35)을 이용했을 때의 캐리어 가스(34)의 DCR 농도 변화의 산출 결과를 나타내는 그래프를 트레이(26)의 단면과 대비하는 도면이다. 도면 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 캐리어 가스(34)의 DCR 농도는, 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 이르는 도중에 포화 증기압에 도달해 버리는 일이 없고, 캐리어 가스(34)가 배출 유로(30)에 도달한 부근에서 겨우 포화 증기압의 근처까지 상승하는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 기화량 조정판(35)을 이용하는 것에 의해, 캐리어 가스(34)가 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 이르는 도중에 DCR의 농도가 포화 증기압에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 배출 유로(30)측의 DCR(25)의 기화가 억제되지 않고, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 상대적으로 기화가 진행되는 것을 억제할 수 있다.
즉, 기화량 조정판(35)을 이용하면, 성막 처리 도중에 각 트레이(26)의 외벽(26a)측의 바닥부가 배출 유로(30)측의 바닥부보다 먼저 노출되는 일이 없고, DCR(25)의 표면적이 감소하여 기화하는 DCR(25)의 양이 감소하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 성막 처리에서 형성되는 배리어층의 형성 효율이 도중에 저하되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 외벽(26a)측의 DCR(25)로부터 기화가 진행되지 않기 때문에, DCR(25)은 외벽(26a)측으로부터 배출 유로(30)측에 걸쳐 거의 균등하게 감소한다. 또한, 기화량 조정판(35)이 DCR(25)에 직접 배치된다. 따라서, 기화량 조정판(35)은 DCR(25)의 기화의 진행에 따라서, 각 트레이(26)의 바닥부와 평행을 유지한 채로, DCR(25)에 접촉하면서 하강한다(도 8의 (A)∼도 8의 (C)).
이 때, 가령 DCR(25)의 기화에 의해 잔존하는 DCR(25)의 치우침이 생기더라도, 기화량 조정판(35)이 자체 중량에 의해 DCR(25)을 상측으로부터 누르기 때문에, DCR(25)이 균일해져 DCR(25)의 치우침을 해소할 수 있다. 또한, 기화량 조정판(35)은 기화 장치(11)의 히터에 의해 간접적으로 가열되지만, 기화량 조정판(35)은 DCR(25)에 접촉하기 때문에, DCR(25)의 가열을 보조하여, DCR(25)의 기화를 보다 촉진할 수 있다.
이상, 본 개시의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 개시는 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
예컨대, 기화량 조정판(35)은, 단위면적당 개구율이 상이한 2개의 영역(내측 영역(35c), 외측 영역(35b))으로 나누어졌지만, 단위면적당 개구율이 상이한 3개 이상의 영역으로 나누어져도 좋다. 단, 이 경우, 각 영역의 단위면적당 개구율은 외벽(26a)으로부터 배출 유로(30)에 접근할수록 커지도록 설정된다. 또는, 기화량 조정판(35)이 복수의 영역으로 명확하게 나누어지지 않고, 단위면적당 개구율의 변화가 배출 유로(30)에 접근할수록 커지도록, 기화량 조정판(35)에 복수의 통기구(관통 구멍)를 형성해도 좋다.
또한, 기화량 조정판을 단위면적당 개구율이 상이한 2개의 영역으로 나누는 경우에도, 외측 영역과 내측 영역의 비율은 도 6에 도시하는 기화량 조정판(35)의 사례에 한정되지 않는다. 예컨대, DCR(25)의 잔존 형태에 따라서, 외측 영역(36b)이 기화량 조정판(35)의 외측 영역(35b)보다 작고, 내측 영역(36c)이 기화량 조정판(35)의 내측 영역(35c)보다 큰 기화량 조정판(36)을 이용해도 좋다(도 9의 (A)). 또한, 외측 영역(37b)이 기화량 조정판(35)의 외측 영역(35b)보다 크고, 내측 영역(37c)이 기화량 조정판(35)의 내측 영역(35c)보다 작은 기화량 조정판(37)을 이용해도 좋다(도 9의 (B)).
또한, 각 트레이(26)에 있어서, 전체의 개구율이 서로 다른 기화량 조정판을 이용해도 좋다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 기화 장치(11)에서는, 겹쳐 쌓인 각 트레이(26)의 상단으로 갈수록, 즉, 캐리어 가스(34)의 하류로 갈수록, DCR(25)의 잔존량도 많아진다. 이것에 대응하여, 각 기화량 조정판의 전체 개구율을, 캐리어 가스(34)의 상류에 대응하는 각 트레이(26)의 하단으로 갈수록 작아지도록 설정해도 좋다.
이것에 의해, 캐리어 가스(34)의 상류에서 끌어들이는 DCR의 양을 감소시켜 DCR의 농도가 배출 유로(30)의 도중에 포화 증기압에 도달하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 캐리어 가스(34)의 하류에 대응하는 상단의 트레이(26)에 있어서 DCR(25)의 기화가 억제되는 것을 방지하고, 각 트레이(26)에서의 DCR(25)의 잔존량에 차이가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 도 9에 도시하는, 기화량 조정판(36)의 전체 개구율은 기화량 조정판(35)의 전체 개구율보다 크고, 기화량 조정판(37)의 전체 개구율은 기화량 조정판(35)의 전체 개구율보다 작다. 따라서, 성막 처리에서는, 예컨대, 하단의 트레이(26)에는 기화량 조정판(37)(도 9의 (B))을 이용하고, 중단의 트레이(26)에는 기화량 조정판(35)(도 6)을 이용하고, 상단의 트레이(26)에는 기화량 조정판(36)(도 9의 (A))을 이용한다.
어느 것이든, 캐리어 가스(34)의 하류로 갈수록, 단위면적당 개구율이 크게 설정되는 기화량 조정판이라면, 본 개시에 따른 기술의 일 실시형태에 해당한다.
또한, 도 3의 (A)∼도 3의 (E)에 도시한 바와 같이, 각 트레이(26)에서는, 둘레 방향에 관해서도 DCR(25)의 잔존의 형태는 일정하지 않고, DCR(25)의 치우침이 발생한다. 따라서, 기화량 조정판의 개구율을 둘레 방향에 관해 변화시켜도 좋다. 예컨대, 도 10에 도시하는 기화량 조정판(38)과 같이, 내측 영역(38c)에 있어서, 둘레 방향에 관해, DCR(25)의 잔존량이 많은 개소에서는, 내측 통기구(38d)를 크게 하고, DCR(25)의 잔존량이 적은 개소에서는, 내측 통기구(38d)를 작게 한다. 또한, 외측 영역(38b)에 있어서, 둘레 방향에 관해, DCR(25)의 잔존량이 많은 개소에서는, 외측 통기구(38e)의 수를 많게 하고, DCR(25)의 잔존량이 적은 개소에서는, 외측 통기구(38e)의 수를 적게 한다.
전술한 실시형태에서는, 성막 처리를 행할 때에, 각 트레이(26)에 있어서, 기화량 조정판(35)을 DCR(25)에 직접 배치했다. 그러나, 외벽(26a)에 돌출부를 형성하여 그 돌출부에 기화량 조정판(35)을 결합시키는 것에 의해, 기화량 조정판(35)과 DCR(25)을 격리시킨 채로 성막 처리를 행해도 좋다.

Claims (15)

  1. 고체 원료의 표면을 덮는 기화량 조정판과,
    상기 기화량 조정판에 면하여 흐르는 캐리어 가스를 배출하는 배출 유로
    를 구비하고,
    상기 기화량 조정판은 복수의 관통 구멍을 갖고,
    상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 캐리어 가스의 유동 방향을 따라 변화하고,
    상기 캐리어 가스는 상기 고체 원료로부터 기화하여 상기 복수의 관통 구멍을 통과한 미리 정해진 원료를 운반하는, 기화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 캐리어 가스의 흐름의 하류로 갈수록 커지는, 기화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 배출 유로에 접근할수록 커지는, 기화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    통형의 본체와, 상기 고체 원료가 충전되는 트레이를 더 구비하고,
    상기 트레이는 상기 본체의 내부에 수용되고,
    상기 트레이에 있어서 상기 기화량 조정판이 상기 고체 원료의 표면을 덮도록 배치되고,
    상기 배출 유로는, 상기 본체의 중심축을 따르도록 형성되고,
    상기 캐리어 가스는 상기 본체의 측방으로부터 상기 본체의 내부를 향해 도입되는, 기화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기화량 조정판은, 상기 본체의 외벽에 가까운 외측 영역과, 상기 외측 영역보다 상기 배출 유로에 가까운 내측 영역을 적어도 갖고,
    상기 외측 영역에서의 단위면적당 개구율보다 상기 내측 영역에서의 단위면적당 개구율이 큰, 기화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본체는 원통형을 나타내고,
    상기 트레이는 상기 배출 유로를 둘러싸는 링형의 용기로 이루어지고,
    상기 내측 영역에서의 상기 관통 구멍은 평면시(平面視)에서 부채형을 나타내는, 기화 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 본체는 원통형을 나타내고,
    상기 트레이는 상기 배출 유로를 둘러싸는 링형의 용기로 이루어지고,
    상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은, 상기 트레이의 둘레 방향에 관해서도 변화하는, 기화 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 본체의 내부에는, 복수의 상기 트레이가 상기 본체의 중심축 방향으로 겹쳐 쌓이도록 배치되고,
    각 상기 트레이에 배치된 각 상기 기화량 조정판의 개구율은, 상기 배출 유로의 하류로 갈수록 커지는, 기화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기화량 조정판은 스테인레스 또는 알루미늄으로 이루어진, 기화 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기화량 조정판은 상기 고체 원료에 직접 배치되는, 기화 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고체 원료를 가열하는 가열 수단을 더 구비하는, 기화 장치.
  12. 고체 원료로부터 미리 정해진 원료를 기화시키는 기화 장치와,
    상기 기화한 미리 정해진 원료를 기판에 퇴적시켜 막을 형성하는 성막 장치
    를 구비하고,
    상기 기화 장치는, 고체 원료의 표면을 덮는 기화량 조정판과, 상기 기화량 조정판에 면하여 흐르는 캐리어 가스를 배출하는 배출 유로를 갖고,
    상기 기화량 조정판은 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은 상기 캐리어 가스의 유동 방향을 따라 변화하고,
    상기 기화 장치에 있어서, 상기 캐리어 가스는 상기 고체 원료로부터 기화하여 상기 복수의 관통 구멍을 통과한 상기 미리 정해진 원료를 운반하는, 반도체 제조 시스템.
  13. 고체 원료의 표면을 덮는 기화량 조정판을 구비하고, 상기 기화량 조정판은 복수의 관통 구멍을 갖고, 상기 기화량 조정판에서의 단위면적당 개구율은, 상기 고체 원료로부터 기화한 미리 정해진 원료를 운반하는 캐리어 가스의 유동 방향을 따라 변화하는 기화 장치에서의 고체 원료의 기화 방법으로서,
    상기 기화량 조정판에 의해 상기 고체 원료의 표면을 덮는 공정과,
    상기 캐리어 가스를 상기 기화량 조정판에 면하여 흘리는 공정과,
    상기 캐리어 가스는 상기 고체 원료로부터 기화하여 상기 복수의 관통 구멍을 통과한 상기 미리 정해진 원료를 운반하는 공정
    을 갖는 고체 원료의 기화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기화량 조정판은 상기 고체 원료에 직접 배치되고,
    상기 고체 원료의 기화의 진행에 따라서 상기 기화량 조정판이 하강하는, 고체 원료의 기화 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고체 원료를 가열하는, 고체 원료의 기화 방법.
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