(57)【要約】気化器にて、まだ完全に気化されていない液体材料気化ガスを、気化器と成膜室との間に設置された液体材料気化ガス供給配管にて通過する間に、前記液体材料気化ガスが完全に気化されて成膜室内へ供給される成膜装置を得る。成膜用液体材料供給系と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器３０ａと、前記気化器から出る液体材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室と、前記気化器からのガスを、前記成膜室に供給する液体材料気化ガス供給配管５０ａとで構成される成膜装置であって、前記液体材料気化ガス供給配管が、らせん状形体で形成され、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向に設定されたことを特徴とする成膜装置とする。
2013183660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜用液体材料供給系と、
前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器と、
前記気化器から出る液体材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室と、
前記気化器からのガスを、前記成膜室に供給する液体材料気化ガス供給配管とで構成される成膜装置であって、
前記液体材料気化ガス供給配管が、らせん状形体で形成されたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向に設定されたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して水平方向に設定されたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向と、水平方向との組み合わせにより設定されたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項５】
前記液体材料気化ガス供給配管は、前記液体材料気化ガスの沸点温度の２０％〜３０％高い温度で加熱されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および気化器の設置方法に関し、特に、気化器から成膜室に
接続される液体原料気化ガス供給配管が、らせん状に形成されていることを特徴とする成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＣＶＤ装置を含むＣＶＤ装置等を用いて半導体ウエハーの表面を成膜する成膜装置において、成膜用液体材料を含むキャリアガスを気化器に供給し、この気化器内で原料を気化させる技術が知られている。【０００３】
また、このような気化器においては、気化器の外周や気化器内にキャリアガスを供給する配管の外周にヒータを配置し、そのヒータ熱によって原料を気化させている。
また、特許文献１には、キャリアガスに液体原料を導入し、微細化した液体材料をキャリアガスに分散させ（以下、液体材料が分散したキャリアガスを原料ガスという。）、この原料ガスを気化器に導入し原料などを気化させた後、液体材料気化ガス供給配管によって、成膜室へ導入し、成膜室において成膜する技術が開示されている。
その際、溶媒のみが気化してしまい、出口の目詰まりが発生することを防止すること等を目的として、出口を冷却するための手段を設けてある。また、液体原料をより小さな粒子としてキャリアガス中に分散させるためにキャリアガスの流速は50〜340m／secが好適な条件として用いられている。
しかし、上記技術により成膜を行うと、膜の表面に波紋が生じてしまうことがある。また、膜中あるいは表面にパーティクルの存在が認められる。さらに、膜の組成が目標とする組成からずれてしまうことがある。また、膜中あるいは表面にパーティクルの存在が認められる。さらに、膜の組成が、目標とする組成からずれてしまうことがある。また、カーボン含有量が多くなることがある。【０００４】
図４は、従来の成膜装置の図である。図４にて、成膜装置１０４は、気化器３０ｂが、成膜室４０ｂの上側に配置され、材料気化ガス供給配管５０dにて連結された構造である。
図５は、従来の気化器の図である。従来の気化器は、分散部本体８と、接続部２３、気化部２２が順次、下方方向に向かって、接続されて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０２／０５８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の成膜装置は、成膜室の上に気化器が配置されており、前記気化器から、前記成膜室に接続される液体材料気化ガス供給配管は、直線状の液体材料気化ガス供給配管で形成されている。【０００７】
（問題点）
従来の成膜装置では、気化器にて、まだ完全に気化されていない、液体材料ガスが、前記の直線状の液体材料気化ガス供給配管で成膜室に導入される場合があり、成膜の品質が
低下するという問題点があった。【０００８】
本発明の課題は、気化器にて、まだ完全に気化されていない液体材料気化ガスを、気化器と成膜室との間に設置された液体材料気化ガス供給配管にて通過する間に、前記液体材料気化ガスが完全に気化されて成膜室内へ供給される成膜装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明（１）に係る成膜装置は、成膜用液体材料供給系と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器と、前記気化器から出る液体材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室と、前記気化器からのガスを、前記成膜室に供給する材料気化ガス供給配管とで構成される成膜装置であって、前記液体材料気化ガス供給配管が、らせん状形体で形成されたことを特徴とする成膜装置である。【００１０】
本発明（２）に係る成膜装置は、前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向に設定されたことを特徴とする本発明（１）の成膜装置である。【００１１】
本発明（３）に係る成膜装置は、前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して水平方向に設定されたことを特徴とする本発明（１）の成膜装置である。【００１２】
本発明（４）に係る成膜装置は、前記液体材料気化ガス供給配管は、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向と、水平方向との組み合わせにより設定されたことを特徴とする本発明（１）の成膜装置である。
本発明（５）に係る成膜装置は、前記液体材料気化ガス供給配管は、前記液体材料気化ガスの沸点温度の２０％〜３０％高い温度で加熱されることを特徴とする本発明（１）乃至（４）のいずれか１つの成膜装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明（１）による成膜装置によれば、気化器にて、まだ完全に気化されていない原料ガスを、気化器と成膜室との間に設置された液体材料気化ガス供給配管にて通過する間に、前記液体材料ガスが完全に気化されて成膜室内へ供給することができる。【００１４】
本発明（２）による成膜装置によれば、液体材料気化ガス供給配管内にて、液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。【００１５】
本発明（３）による成膜装置によれば、液体材料気化ガス供給配管内にて、液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。【００１６】
本発明（４）による成膜装置によれば、液体材料気化ガス供給配管内にて、液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。
本発明（５）による成膜装置によれば、液体材料気化ガスの沸点温度の２０％〜３０％高い温度で液体材料気化ガス供給配管を加熱するので、確実に気化が進行する。【００１７】
本発明によれば、気化器にて、まだ完全に気化されていない液体材料気化ガスを、気化器と成膜室との間に設置された液体材料気化ガス供給配管にて通過する間に、前記液体材料気化ガスが完全に気化されて成膜室内へ供給される成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１による成膜装置の図。
【図２】本発明の実施例２による成膜装置の図。
【図３】本発明の実施例３による成膜装置の図。
【図４】従来の成膜装置の図である。
【図５】成膜装置に使用される気化器の断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１  分散部本体
２  ガス通路
３ａ  キャリアガス
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  キャリアガス導入口
５ａ、５ｂ，５ｃ，５ｄ    第１の薄膜形成原料溶液
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ    第２の薄膜形成原料溶液
６  原料供給孔
７  ガス出口
９ａ，９ｂ  ビス
１０  センターロッド
１６  止め具
１７  切り欠き部
１８  冷却水
２０  気化菅
２１  加熱手段
２２  気化部
２３  接続部
８    分散部
２４  継手
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  気化器
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ  成膜室
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ  サブストレート
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ    基板
５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ    液体材料気化ガス供給配管
６０ａ，６０ｂ  排気管
７０    床
１０１，１０２，１０３，１０４  成膜装置
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の成膜装置は、成膜用液体材料供給系と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器と、前記気化器から出る液体材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室と、前記気化器からのガスを、前記成膜室に供給する液体材料気化ガス供給配管とで構成される成膜装置であって、前記液体材料気化ガス供給配管が、らせん状形体で形成されたことを特徴とする成膜装置である。
【００２１】
ここで、前記液体材料気化ガス供給配管のらせん状形体は、各種の場合がある。
例えば、液体材料気化ガス供給配管のらせん状形体での回転軸が、床平面に対して垂直方向に設定された場合、あるいは前記液体材料気化ガス供給配管のらせん状形体での回転軸が、床平面に対して水平方向に設定された場合である。
【００２２】
更に、液体材料気化ガス供給配管のらせん状形体での回転軸が、床平面に対して垂直方向と、水平方向との組み合わせにより設定される場合もある。なお、前記らせん状形体での回転軸の方向は、前記場合に限られず、例えば、回転軸が、床平面の垂直方向に対して、角度を有する斜めの配置であっても良い。
【００２３】
前記液体材料気化ガス供給配管の材質は、ステンレス材が主に使用されるが、これに限られない。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の成膜装置の実施例について説明する。【００２５】
（実施例１）  
図１は、本発明の実施例１の成膜装置１０１の図である。成膜装置１０１は、成膜用液体材料供給系(図示せず)と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器３０ａと、前記気化器３０ａから出る材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室４０ａと、前記気化器からのガスを、前記成膜室４０ａに供給する液体材料気化ガス供給配管５０ａとで構成されている。【００２６】
ここで、液体材料気化ガス供給配管５０ａは、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向に設定されている。
配管の外径は、例えば19mmとし、長さは2170mm（但し、らせん状部分の上流に200mm、下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。配管らせん状部分の内径は100mmΦで、外径は138mmΦである。らせん状のターン数は５ターン以上とした。  また、配管の外径が34mm（1インチ管）では、長さは2410mm（但し、らせん状部分の上流に200mm、下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。配管らせん状部分の内径は100mmΦで、外径は168mmΦである。らせん状のターン数は５ターン以上とした。【００２７】
この様にすることにより液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。即ち、前段の気化器３０ａにて、まだ十分気化されていない原料ガスが、確実に気化される。【００２８】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２による成膜装置１０２の図である。
成膜装置１０２は、成膜用液体材料供給系(図示せず)と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器３０ｂと、前記気化器３０ｂから出る材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室４０ｂと、前記気化器からのガスを、前記成膜室４０ｂに供給する液体材料気化ガス供給配管５０ｂとで構成されている。【００２９】
ここで、液体材料気化ガス供給配管５０ｂは、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して水平方向に設定されている。
配管の外径は、例えば19mmとし、長さは2170mm（但し、らせん状部分の上流に200mm、下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。  配管らせん状部分の内径は100mmΦで、外径は138mmΦである。らせん状のターン数は５ターン以上とした。また、配管の外径が34mm（1インチ管）では、長さは2410mm（但し、らせん状部分の上流に200mm、下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。  配管らせん状部分の内径は、100mmΦで、外径は168mmΦである。らせん状のターン数は５ターン以上とした。【００３０】
この様にすることにより液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。即ち、前段の気化器３０ｂにて、まだ十分気化されていない原料ガスが、確実に気化される。【００３１】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３による成膜装置１０３の図である。
成膜装置１０３は、成膜用液体材料供給系(図示せず)と、前記液体材料をキャリアガスと混合して気化させる気化器３０ｃと、前記気化器３０ｃから出る材料気化ガスを基板に流して膜を成膜させる成膜室４０ｃと、前記気化器からのガスを、前記成膜室４０ｃに供給する液体材料気化ガス供給配管５０ｃとで構成されている。【００３２】
ここで、液体材料気化ガス供給配管５０ｃは、らせん状形体での回転軸を、床平面に対して垂直方向と、水平方向との組み合わせに設定されている。
配管の外径は、例えば19mmとし、長さは4040mm（但し、第一らせん状部分の上流に200mm、第二らせん状部分の下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。配管らせん状部分の内径は100mmΦで、外径は138mmΦである。らせん状のターン数は５ターン以上とした。また、配管の外径が34mm（1インチ管）では、長さは4520mm（但し、第一らせん状部分の上流に200mm、第二らせん状部分の下流に100mmの直線部分をそれぞれ考慮している）とした。配管らせん状部分の内径は100mmΦで、外径は168mmΦである。らせん状のターン数は10ターン以上とした。【００３３】
この様にすることにより液体材料気化ガスの気流の流れにらせん状形体での回転軸方向に対して直角方向に働く遠心力により二次的な流れが発生する。この流れは、管路断面内で遠心力方向に向かい、そして流体境界面を通して遠心力方向とは逆向きに流れ戻り、再び遠心力方向へと流れるものである。このため流体内には強い流体混合作用が発生するので、よりスムーズな気化が進行することが期待される。即ち、前段の気化器３０ｃにて、まだ十分気化されていない原料ガスが、確実に気化される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の成膜装置によれば、液体原料ガスの気化を完全に行うことが可能となり、半導体製造装置の成膜の品質の向上を実現できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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