(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、原料を効率的にキャリアーガス中に実質的に飽和させ、原料が飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫により容器内壁や導出管に付着する等の様々な問題を解決した、比較的粘度の高い低融点化合物にも採用が可能な充填容器を提供することにある。【解決手段】  本発明の課題は、キャリアーガス導入口及び導出口を備えた充填容器であって、固体充填物、及び低融点化合物を含む充填容器によって解決される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアーガス導入口及び導出口を備えた充填容器であって、固体充填物、及び低融点化合物を含む充填容器。
【請求項２】
低融点化合物が、２０℃で液体状態又は２０〜１５０℃の範囲に融点を有する化合物である請求項１記載の充填容器。
【請求項３】
低融点化合物が、気化供給する際の液化した低融点化合物の粘度が１センチポイズ以上である請求項１乃至２にいずれか記載の充填装置。
【請求項４】
低融点化合物が液体となった際に、その液面が充填物の最上部よりも低くなるようにされている請求項１乃至３にいずれか記載の充填容器。
【請求項５】
キャリアーガス導入口が、低融点化合物が液体状態になった際の液面よりも下に配置され、且つキャリアーガス導出口が、低融点化合物が液体状態になった際の液面よりも上に配置されている請求項１乃至４にいずれか記載の充填容器。
【請求項６】
低融点化合物が金属含有化合物である請求項１乃至５にいずれか記載の充填容器。
【請求項７】
金属含有化合物が少なくともひとつのβ−ジケトナトを配位子とする金属錯体である請求項６記載の充填容器。
【請求項８】
少なくともひとつのβ−ジケトナトを配位子とする金属錯体が半導体成膜材料である請求項７記載の充填容器。
【請求項９】
請求項１記載の充填容器を使用して低融点化合物を供給することを特徴とする低融点化合物の気化供給方法。
【請求項１０】
請求項１記載の充填容器を使用して低融点化合物を半導体製造装置へ供給する請求項９記載の低融点化合物の気化供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低融点化合物の気化供給に適した充填容器及び当該充填容器を用いた低融点化合物の気化供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低融点化合物を気化して目標とする機器等に供給する方法としては、例えば、低融点化合物を供給する前に充填する容器に着目して、様々な検討がなされている。
【０００３】
特に、近年、液体の半導体成膜材料を半導体デバイスに安定して供給することが望まれている。その一例として、固体充填物を充填した液体ＣＶＤ原料供給用の充填容器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、室温で液体の原料に特化しており、加熱することで融解する室温で固体の化合物については言及しておらず、又、対象とする液体の粘度についての言及も一切なく、汎用性の高い充填容器とは言い難かった。更に、原料が飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫により容器内壁や導出管に付着したり、使用条件によって、又は粘性が高い液体原料の場合、キャリアーガスの気泡が大きくなることで、原料がキャリアーガス中に飽和しにくくなることで原料の供給量が変動しやすくなる等の様々な問題に対する解決手段が具体的に示唆されていなかった。そのため、低融点化合物、即ち、気化供給時に融解して液体となっている化合物であって、特に粘度が高い半導体成膜材料の気化供給に適した充填容器の提案が望まれていた。
【特許文献１】特開２００５−１６６７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、即ち、原料を効率的にキャリアーガス中に実質的に飽和させ、原料が飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫により容器内壁や導出管に付着する等の様々な問題を解決した、比較的粘度の高い低融点化合物にも採用が可能な充填容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、キャリアーガス導入口及び導出口を備えた充填容器であって、固体充填物、及び低融点化合物を含む充填容器によって解決される。
【０００６】
本発明の課題は、又、当該充填容器を使用して低融点化合物を供給することを特徴とする低融点化合物の気化供給方法によっても解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、原料が飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫により容器内壁や導出管に付着する等の様々な問題を解決した、低融点化合物の気化供給に適した充填容器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で使用される低融点化合物としては、気化供給する際の温度が２０〜２００℃であるため、その温度において液体状態となっている必要があるため、２０℃で液体状態となっている化合物、又は、２０〜１５０℃の範囲のいずれかの温度に融点を有する化合物が好適に使用される。
【０００９】
特に、低融点化合物が半導体成膜材料である場合には、液体の気化供給時に、一般的に粘度が高いとされる半導体成膜材料である金属含有化合物、更には少なくともひとつのβ−ジケトナトを配位子とする金属錯体への使用が適している。
【００１０】
前記金属含有化合物の金属としては、例えば、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｙ、Ｌｎ（ランタノイド）、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｎｉにより構成される金属錯体が、半導体を成膜する金属であるために好適に使用される。
【００１１】
前記β−ジケトナトを配位子とする金属錯体のβ−ジケトナトとしては、好ましくはアセチルアセトナトを主骨格とするものが好適に使用され、当該アセチルアセトナトは、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基等の炭化水素基；フッ素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｔ−ブトキシ基等のアルコキシ基；トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基等のシリルエーテル基等で置換されていても良い。なお、これらの置換基によって複数の箇所が置換されていても良く、置換基上が更にこれらの置換基で置換されていても良い。
【００１２】
本発明において使用される低融点化合物は、特に原料が飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫が起こりやすい、比較的高粘度の化合物への適用が望ましく、具体的には、例えば、実際に気化供給する際の液化した低融点化合物の粘度が１センチポイズ以上の化合物に好適に使用される。
【００１３】
本発明で使用される固体充填物としては、低融点化合物と相互作用せずに、熱に安定な材質（例えば、低融点化合物により腐食を受けるものや低融点化合物中に溶解するものが除かれる）からなるものであれば特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、チタン鋼等の金属類、α−アルミナ、パイレックス（登録商標）ガラスなどのセラミックス類が好適に使用され、固体充填物の形状としては、特に限定されないが、取り扱いの容易さから、例えば、球状、円柱状、ペレット状等が好適に使用される。
【００１４】
前記固体充填物の大きさは、特に限定されないが、充填容器内に比較的密に備えられておくのが望ましく、具体的には、例えば、球状に換算して、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの径を有するものが好適に使用される。
【００１５】
なお、固体充填物の充填量は、原料の量や充填容器の大きさや形状により適宜調節するが、チャネリングや飛沫防止、又、熱伝導度の効率を高めるために、充填容器の内容積（以下、充填物の容積比率と称する）に対して、好ましくは５〜９９％、更に好ましくは１０〜９０％を占めるように充填されることが望ましい。
【００１６】
本発明の充填容器においては、特にキャリアーガスに飽和された低融点化合物の液面での飛沫による弊害（例えば、充填容器内部やキャリアーガス導出口への付着等）を防止するために、低融点化合物が液体となったときであって、当該化合物を気化供給する際に、その液面が充填物の最上部よりも低くなるようにされていることが好ましく、キャリアーガス導入口が、低融点化合物が液体状態になった際の液面よりも下に配置され、且つキャリアーガス導出口が、低融点化合物が液体状態になった際の液面よりも上に配置されていることが更に好ましい。
【００１７】
前記充填物と当該液面との距離は、先に記載した通り、液面が充填物の最上部よりも低くなるようにされていることが好ましいが、更に好ましくは５ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上低くなるように、充填物と当該液面との距離を調節することにより、本発明の効果がより明確に発現され得る。
【００１８】
前記キャリアーガス導入口の位置は、低融点化合物が液体状態になった際の液面よりも下に配置されていることが好ましいが、更に好ましくは０．１ｍｍ以上、特に好ましくは１ｍｍ以上の距離に設置することにより、本発明の効果がより明確に発現され得る。
【００１９】
前記キャリアーガス導入口の位置は、キャリアーガスの気泡を円滑に産み出すために充填容器底面との距離を適切に保つ必要があり、その距離は、好ましくは０．１〜２０ｍｍ、更に好ましくは０．５〜１０ｍｍである。
【００２０】
なお、キャリアーガス導入口及び導出口の口径は、充填物が詰まる等して供給を阻害しない大きさならば特に制限されないが、好ましくは０．１〜２０ｍｍ、更に好ましくは０．５〜１０ｍｍのものであり、この範囲の口径を有するものがより実用的である。
【００２１】
本発明において使用する低融点化合物が半導体成膜材料の場合には、本発明の充填容器に固体充填物と低融点化合物を備え、当該化合物が固体ならば加熱等して、又液体ならばそのまま、キャリアーガスを流通させて、キャリアーガス導出口を経由して半導体製造装置内の基板に向けて供給することができる。
【００２２】
なお、キャリアーガスの種類、気化温度、気化器内圧力は低融点化合物の物性（例えば、融点、蒸気圧や粘度等）に応じて適宜選択することが可能であるが、キャリアーガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられ、気化温度としては、好ましくは２０〜２００℃、更に好ましくは２０〜１８０℃、気化器内圧力としては、好ましくは１Ｐａ〜２００ｋＰａ、更に好ましくは１Ｐａ〜１４０ｋＰａで行うことで、より安定的な供給を行うことができる。
【実施例】
【００２３】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
実施例１（固体充填物及び低融点化合物を備えた充填容器［１］）
以下の条件を備えた充填容器（図１）を作成した。
固体充填物；ステンレス球（３ｍｍφ）
低融点化合物；ビス（アセチルアセトナト）（１，５−ヘキサジエン）ルテニウム（ＩＩ）（以下、Ｒｕ−ＨＤＡＣと称する）２６ｇ
融点；  ９℃
充填容器内容積；１００ｍｌ
（充填容器の材質はＳＵＳ）
固体充填物容積；８０ｍｌ
充填物の容積比率；８０％
固体充填物と液面との距離；２ｃｍ
キャリアーガス導入口と液面との距離；６．５ｃｍ
キャリアーガス導入口と底面との距離；０．３ｃｍ
キャリアーガス導入口の口径；４．３５ｍｍ
キャリアーガス導出口の口径；４．３５ｍｍ
【００２５】
実施例２（固体充填物及び低融点化合物を備えた充填容器［２］）
以下の条件を備えた充填容器（図２）を作成した。
固体充填物；ステンレス球（５ｍｍφ）
低融点化合物；Ｒｕ−ＨＤＡＣ１００ｇ
融点；  ９℃
充填容器内容積；５００ｍｌ
（充填容器の材質はＳＵＳ）
固体充填物容積；４００ｍｌ
充填物の容積比率；８０％
固体充填物と液面との距離；２ｃｍ
キャリアーガス導入口と液面との距離；６．５ｃｍ
キャリアーガス導入口と底面との距離；０．３ｃｍ
キャリアーガス導入口の口径；４．３５ｍｍ
キャリアーガス導出口の口径；４．３５ｍｍ
【００２６】
それぞれの充填容器の形状、及び内部の充填状態を図１及び２に示した。なお、充填容器［２］はその蓋部に充填口を備えた容器である。
【００２７】
実施例１（充填容器［１］を使用した低融点化合物の供給）
充填容器［１］において、気化温度を１１０℃、気化圧力を０．４ｋＰａとし、ヘリウムをキャリアーガスとして１５ｓｃｃｍで流通させながら、供給されたＲｕ−ＨＤＡＣを冷却したトラップで捕集し、捕集したＲｕ−ＨＤＡＣの量を経時的に測定した。その結果を表１に示した。
【００２８】
実施例２（充填容器［２］を使用した低融点化合物の供給）
充填容器［２］において、気化温度を１１０℃、気化圧力を１０ｋＰａとし、ヘリウムをキャリアーガスとして２５０ｓｃｃｍで流通させながら、供給されたＲｕ−ＨＤＡＣを冷却したトラップで捕集し、捕集したＲｕ−ＨＤＡＣの量を経時的に測定した。その結果を表１に示した。
【００２９】
比較例１（充填容器［３］を使用した低融点化合物の供給）
充填容器［３］（固体充填物を存在させていない）において、気化温度を１１０℃、気化圧力を１０ｋＰａとし、ヘリウムをキャリアーガスとして２５０ｓｃｃｍで流通させながら、供給されたＲｕ−ＨＤＡＣを冷却したトラップで捕集し、捕集したＲｕ−ＨＤＡＣの量を経時的に測定した。その結果を表１に示した。
【００３０】
実施例３〜１６（充填容器［１］を使用した低融点化合物の供給）
実施例１において、低融点化合物、気化温度、キャリアーガスとしてのヘリウムの流量及び気化圧力を変えたこと以外は、実施例１と同様に捕集量の変化を経時的に測定した。
【００３１】
比較例２（充填容器［３］を使用した低融点化合物の供給）
比較例１において、低融点化合物、気化温度、キャリアーガスとしてのヘリウムの流量及び気化圧力を変えたこと以外は、比較例１と同様に捕集量の変化を経時的に測定した。
【００３２】
なお、表１中の安定使用割合とは、供給速度が低下するまでの使用割合のことを示す。
【００３３】
なお、低融点化合物の略称は以下の通りである。
Ｒｕ−ＨＤＡＣ；ビス（アセチルアセトナト）（１，５−ヘキサジエン）ルテニウム
Ｚｎ−ＭＯＰＤ；ビス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）亜鉛
Ａｌ−ＭＯＰＤ；トリス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）アルミニウム
Ｇａ−ＭＯＰＤ；トリス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）ガリウム
Ｉｎ−ＭＯＰＤ；トリス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）インジウム
Ｙ−ＭＯＰＤ；トリス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）イットリウム
Ｌａ−ＭＯＰＤ；トリス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）ランタン
Ｐｂ−ＭＯＰＤ；ビス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）鉛
Ｍｇ−ＥＯＰＤ；ビス（２−エトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）マグネシウム
Ｓｎ−ＭＯＰＤ；ビス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）スズ
Ｈｆ−ＭＯＨＤ；テトラキス（２−メトキシ−３，５−ヘプタンジオナト）ハフニウム
Ｃｏ−ＭＯＰＤ；ビス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）コバルト
Ｃｕ−ＭＯＰＤ；ビス（２−メトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）銅
Ｃｕ−ＥＯＰＤ；ビス（２−エトキシ−６−メチル−３，５−ヘプタンジオナト）銅
Ｃｕ−ＳＯＰＤ；ビス（２，６−ジメチル−２−トリメチルシリルオキシ−３，５−ヘプタンジオナト）銅
【００３４】
【表１】
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【００３５】
本発明の充填容器を使用した場合には、粘度が高い原料を使用した場合であっても、飽和したキャリアーガスのチャネリングや液面での破裂による飛沫により容器内壁や導出管に付着する等の現象は全く観察されなかった。又、低融点化合物が安定的に気化供給されていることが、比較例と対比させても明らかであった。なお、比較例の固体充填物を含んでいない充填容器を使用した場合には、容器内壁やキャリアーガス導出口に低融点化合物の付着が多く見られた。
【００３６】
当該結果より、本発明の充填容器は、低融点化合物の気化供給に適した充填容器として機能し、更に、当該充填容器を用いた低融点化合物の気化供給方法に採用されることが明らかとなった。このことにより、例えば、低融点化合物として、半導体成膜材料を用いた場合には、半導体製造装置への原料の気化供給を安定且つ十分に行える可能性が高いことが示唆された。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、低融点化合物の気化供給に適した充填容器及び当該充填容器を用いた低融点化合物の気化供給方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】充填容器［１］；固体充填物及び低融点化合物を備えた充填容器である。
【図２】充填容器［２］；固体充填物及び低融点化合物を備えた充填容器である（蓋部に充填口を備えている）。
【図３】充填容器［３］；固体充填物を含まず、低融点化合物のみを備えた充填容器である。
【図４】充填容器［１］の平面図である。
【図５】充填容器［１］の正面図である。
【図６】充填容器［１］の側面図である（左右同一）。
【図７】充填容器［１］の背面図である。
【図８】充填容器［１］の底面図である。
【図９】充填容器［２］の平面図である。
【図１０】充填容器［２］の正面図である。
【図１１】充填容器［２］の側面図である（左右同一）。
【図１２】充填容器［２］の背面図である。
【図１３】充填容器［２］の底面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：バルブ
２：キャリアーガス導入管
３：固体充填物
４：低融点化合物
５：充填口
【図１】
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【図２】
2010116616.tif 000005
【図３】
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【図４】
2010116616.tif 000007
【図５】
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【図６】
2010116616.tif 000009
【図７】
2010116616.tif 000010
【図８】
2010116616.tif 000011
【図９】
2010116616.tif 000012
【図１０】
2010116616.tif 000013
【図１１】
2010116616.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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