JP2943076B2 - バブリング機構とこれを含む表面処理装置 - Google Patents
バブリング機構とこれを含む表面処理装置Info
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- JP2943076B2 JP2943076B2 JP14958190A JP14958190A JP2943076B2 JP 2943076 B2 JP2943076 B2 JP 2943076B2 JP 14958190 A JP14958190 A JP 14958190A JP 14958190 A JP14958190 A JP 14958190A JP 2943076 B2 JP2943076 B2 JP 2943076B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバブリング機構とこれを含む表面処理装置に
関し、特に、液体原料を気化するバブリング機構と、こ
のバブリング機構によるバブリング作用によって生じた
混合ガスを利用することにより、センサ、光学部品、音
響製品、半導体デバイス等に使用される絶縁体膜、保護
膜、半導体膜、金属膜等に対し膜生成、エッチング、表
面クリーニング、表面改質等の処理を行う表面処理装
置、あるいは刃物、バイト等の表面に硬化処理を行う表
面処理装置に関するものである。
関し、特に、液体原料を気化するバブリング機構と、こ
のバブリング機構によるバブリング作用によって生じた
混合ガスを利用することにより、センサ、光学部品、音
響製品、半導体デバイス等に使用される絶縁体膜、保護
膜、半導体膜、金属膜等に対し膜生成、エッチング、表
面クリーニング、表面改質等の処理を行う表面処理装
置、あるいは刃物、バイト等の表面に硬化処理を行う表
面処理装置に関するものである。
熱化学反応または活性種を用いた反応によって気体を
活性化させることにより、基体の表面に、目的とする物
質を堆積させて薄膜を生成したり、あるいはエッチン
グ、表面クリーニング、表面改質等を行う処理方法が、
近年急速に発展して来ている。上記の処理方法を実施す
るために反応室に導入されるガスは、気体状態であるも
のばかりでなく、常温常圧で液体状態であるものも多く
使用されている。
活性化させることにより、基体の表面に、目的とする物
質を堆積させて薄膜を生成したり、あるいはエッチン
グ、表面クリーニング、表面改質等を行う処理方法が、
近年急速に発展して来ている。上記の処理方法を実施す
るために反応室に導入されるガスは、気体状態であるも
のばかりでなく、常温常圧で液体状態であるものも多く
使用されている。
従来において液体原料を気化して反応室内にガスを供
給する方法は、液体を加熱し気化させて輸送する方法
（STEC社製,Liquid Source Controller LSC−8100等）
や、ボンベ内の液体を加熱し、所定のキャリアーガスで
バブリングする第９図に示すような構造のバブラーを用
いた方法がある。第９図において、101は所定の液体原
料、102は液体原料101を収容する容器、103はキャリア
ガスを供給するパイプであり、104はキャリアガスの流
れ、105はバブリング作用によって発生した混合気体の
流れをそれぞれ示す。また106および107は供給パイプに
設けられたバルブである。
給する方法は、液体を加熱し気化させて輸送する方法
（STEC社製,Liquid Source Controller LSC−8100等）
や、ボンベ内の液体を加熱し、所定のキャリアーガスで
バブリングする第９図に示すような構造のバブラーを用
いた方法がある。第９図において、101は所定の液体原
料、102は液体原料101を収容する容器、103はキャリア
ガスを供給するパイプであり、104はキャリアガスの流
れ、105はバブリング作用によって発生した混合気体の
流れをそれぞれ示す。また106および107は供給パイプに
設けられたバルブである。
前者の供給方法は、液体原料を収容するボンベと反応
室との間に流量制御器（マスフローコントローラ）を設
けることにより安定なガス導入が可能である。
室との間に流量制御器（マスフローコントローラ）を設
けることにより安定なガス導入が可能である。
後者の供給方法は、液体原料に対してバブリングを行
うことにより気化させ、前述したバブリングを行なわな
い供給方法の場合に比較して、大流量の原料導入を行う
ことができるという利点がある。
うことにより気化させ、前述したバブリングを行なわな
い供給方法の場合に比較して、大流量の原料導入を行う
ことができるという利点がある。
前述した液体を加熱し気化させてガスを供給する前者
の方法は、大流量の原料導入が難しいという問題があ
る。一方、後者の加熱バブリングを行う方法では、大流
量の原料導入は可能であるが、バブラーのバブリング作
用に起因する問題が発生する。すなわちバブリングによ
ってキャリアガスの泡の出る付近の箇所の温度が気化熱
によって極端に近くなる。このため、特に通常用いられ
る熱伝導性の悪い原料の場合には、その供給量が減少
し、ガス導入量が不安定になる。さらにキャリアガスの
泡と液体原料とが、飽和蒸気圧に達するまでに必要な時
間より短かい時間しか接触していないため供給量が一定
とならず、またガス発生量を十分に確保することができ
ないという問題があった。
の方法は、大流量の原料導入が難しいという問題があ
る。一方、後者の加熱バブリングを行う方法では、大流
量の原料導入は可能であるが、バブラーのバブリング作
用に起因する問題が発生する。すなわちバブリングによ
ってキャリアガスの泡の出る付近の箇所の温度が気化熱
によって極端に近くなる。このため、特に通常用いられ
る熱伝導性の悪い原料の場合には、その供給量が減少
し、ガス導入量が不安定になる。さらにキャリアガスの
泡と液体原料とが、飽和蒸気圧に達するまでに必要な時
間より短かい時間しか接触していないため供給量が一定
とならず、またガス発生量を十分に確保することができ
ないという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、液体原料の温度
を安定に維持し、液体原料とキャリアガスとの界面面積
を大きくして、安定した状態で大流量の導入ガスを発生
することのできるバブリング機構を提供することにあ
る。
を安定に維持し、液体原料とキャリアガスとの界面面積
を大きくして、安定した状態で大流量の導入ガスを発生
することのできるバブリング機構を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、上記のバブリング機構を利用す
ることにより良質な再現性の良い表面処理を行うことの
できる表面処理装置を提供することにある。
ることにより良質な再現性の良い表面処理を行うことの
できる表面処理装置を提供することにある。
本発明に係る第１のバブリング機構は、内部が気密に
保持され、所定の液体が収容されるバブラー容器と、こ
のバブラー容器にキャリアガスを導入するキャリアガス
導入機構とを有し、液体をキャリアガスでバブリングし
て気化させ、混合ガスを発生するバブリング機構におい
て、バブラー容器が、螺旋形状に加工したパイプ部材で
形成されたことを特徴点として有する。
保持され、所定の液体が収容されるバブラー容器と、こ
のバブラー容器にキャリアガスを導入するキャリアガス
導入機構とを有し、液体をキャリアガスでバブリングし
て気化させ、混合ガスを発生するバブリング機構におい
て、バブラー容器が、螺旋形状に加工したパイプ部材で
形成されたことを特徴点として有する。
本発明に係る第２のバブリング機構は、内部が気密に
保持され、所定の液体が収容されるバブラー容器と、こ
のバブラー容器にキャリアガスを導入するキャリアガス
導入機構とを有し、液体をキャリアガスでバブリングし
て気化させ、混合ガスを発生するバブリング機構におい
て、バブラー容器が、複数箇所折り曲げた形状に加工し
たパイプ部材で形成されることを特徴点として有する。
保持され、所定の液体が収容されるバブラー容器と、こ
のバブラー容器にキャリアガスを導入するキャリアガス
導入機構とを有し、液体をキャリアガスでバブリングし
て気化させ、混合ガスを発生するバブリング機構におい
て、バブラー容器が、複数箇所折り曲げた形状に加工し
たパイプ部材で形成されることを特徴点として有する。
本発明に係る第３のバブリング機構は、前記第１また
は第２の構成において、熱バンパを設け、バブラー容器
を熱バンパに組み付けるようにしたことを特徴点として
有する。
は第２の構成において、熱バンパを設け、バブラー容器
を熱バンパに組み付けるようにしたことを特徴点として
有する。
本発明に係る第４のバブリング機構は、前記第３の構
成において、熱バンパは、表面にバブラー容器の形状に
対応した形状の溝を有する所定の金属部材で形成された
ブロックであり、このブロックの溝にバブラー容器を埋
設するようにしたことを特徴点として有する。
成において、熱バンパは、表面にバブラー容器の形状に
対応した形状の溝を有する所定の金属部材で形成された
ブロックであり、このブロックの溝にバブラー容器を埋
設するようにしたことを特徴点として有する。
本発明に係る表面処理装置は、表面に所定の処理が行
われる基体と、この基体を収容する反応室と、この反応
室を排気する排気装置と、基体の温度を調整する温度調
整機構と、反応室の内部に所定の液体を気化して導入す
る前記第１〜第４のいずれか１つに記載されたバブリン
グ機構とを備えて成ることを特徴点として有する。
われる基体と、この基体を収容する反応室と、この反応
室を排気する排気装置と、基体の温度を調整する温度調
整機構と、反応室の内部に所定の液体を気化して導入す
る前記第１〜第４のいずれか１つに記載されたバブリン
グ機構とを備えて成ることを特徴点として有する。
本発明による前記第１および第２のバブリング機構で
は、バブラー容器をパイプ部材で作製することによりそ
の径を小さくし、その中に収容される液体原料の温度変
化を少なくして安定化させ、またバブラー容器の長さを
長くしてキャリアガスと液体原料との接触時間を長く
し、換言すれば界面面積を大きくすることにより気化を
効果的に行い、バブリング作用を安定化させて安定した
大流量の導入ガスを発生する。
は、バブラー容器をパイプ部材で作製することによりそ
の径を小さくし、その中に収容される液体原料の温度変
化を少なくして安定化させ、またバブラー容器の長さを
長くしてキャリアガスと液体原料との接触時間を長く
し、換言すれば界面面積を大きくすることにより気化を
効果的に行い、バブリング作用を安定化させて安定した
大流量の導入ガスを発生する。
本発明による前記第３および第４のバブリング機構で
は、前記の作用に加えて、バブラー容器の形状に対応し
た最適な熱バンパを設けるようにし、バブラー容器を適
切な温度状態に維持することにより、液体原料の温度状
態をさらに安定化させ、導入ガスの供給量の安定化をさ
らに高めている。
は、前記の作用に加えて、バブラー容器の形状に対応し
た最適な熱バンパを設けるようにし、バブラー容器を適
切な温度状態に維持することにより、液体原料の温度状
態をさらに安定化させ、導入ガスの供給量の安定化をさ
らに高めている。
本発明による表面処理装置では、前記の作用を生じる
バブリング機構によって大流量でかつ安定した流量の原
料ガスが反応室に導入され、効果的な表面処理が行われ
る。
バブリング機構によって大流量でかつ安定した流量の原
料ガスが反応室に導入され、効果的な表面処理が行われ
る。
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図に基づき本発明に係るバブリング機構の実施例
を説明する。第１図において１はバブラー容器であり、
このバブラー容器１は、SUSで形成された所定の径（例
えば１インチ）のパイプを螺旋状に巻いて形成されてい
る。バブラー容器１の内部にはテトラエチルオルソシリ
ケート（以下、TEOSと略記する）２が充填されている。
なお充填液としてTEOSの代わりにテトラエトキシシラン
を用いることもできる。バブラー容器１は、水３が入れ
られた魔法瓶４において、水中に配設される。バブラー
容器１の図中上端には、水３の外の位置に溶液溜り５が
形成され、溶液溜り５の先には1/4インチのパイプ６が
接続される。パイプ６には途中にバルブ７が設けられ、
その他端は図示しない反応室に接続される。上記の溶液
溜り５はTEOS2が反応室２に液体のまま供給されるのを
防ぐために設けられている。一方、バブラー容器１の下
端は、1/4インチのパイプ８に接続される。パイプ８は
水３の外側に引き出され、途中バルブ９が配設される。
パイプ８の他端は図示しないキャリアガス発生器に接続
される。
を説明する。第１図において１はバブラー容器であり、
このバブラー容器１は、SUSで形成された所定の径（例
えば１インチ）のパイプを螺旋状に巻いて形成されてい
る。バブラー容器１の内部にはテトラエチルオルソシリ
ケート（以下、TEOSと略記する）２が充填されている。
なお充填液としてTEOSの代わりにテトラエトキシシラン
を用いることもできる。バブラー容器１は、水３が入れ
られた魔法瓶４において、水中に配設される。バブラー
容器１の図中上端には、水３の外の位置に溶液溜り５が
形成され、溶液溜り５の先には1/4インチのパイプ６が
接続される。パイプ６には途中にバルブ７が設けられ、
その他端は図示しない反応室に接続される。上記の溶液
溜り５はTEOS2が反応室２に液体のまま供給されるのを
防ぐために設けられている。一方、バブラー容器１の下
端は、1/4インチのパイプ８に接続される。パイプ８は
水３の外側に引き出され、途中バルブ９が配設される。
パイプ８の他端は図示しないキャリアガス発生器に接続
される。
また魔法瓶４の水３の中にはヒータ10が所定の箇所に
配設され、ヒータ10で水３を加熱するようにしている。
11はマグネチックスターラであり、このマグネチックス
ターラ11でマグネチット11aを回転させ、水３を撹拌さ
せながら、水３の温度を熱電対12で測定するように構成
する。熱電対12で測定される水温に基づいて、図示しな
いバブリング温度調整機構によりPID制御、PI制御、ON
−OFF制御、ファジー制御等を利用してヒータ10の発熱
量を制御し、水３は所要の温度に維持される。
配設され、ヒータ10で水３を加熱するようにしている。
11はマグネチックスターラであり、このマグネチックス
ターラ11でマグネチット11aを回転させ、水３を撹拌さ
せながら、水３の温度を熱電対12で測定するように構成
する。熱電対12で測定される水温に基づいて、図示しな
いバブリング温度調整機構によりPID制御、PI制御、ON
−OFF制御、ファジー制御等を利用してヒータ10の発熱
量を制御し、水３は所要の温度に維持される。
上記の構成において、バルブ７と９を開いた状態で、
キャリアガス発生器からパイプ８を用いて矢印13の如く
キャリアガス（アルゴンガス）を供給すると、螺旋形状
を有したバブラー容器１でTEOS2のバブリングが行われ
る。このようにしてバブラー容器１でバブリングが行わ
れると、作用の欄で説明したようにバブラー容器１のパ
イプ部材の螺旋形状およびその温度制御に基づき、常に
一定温度で効果的に気化されたTEOS2とアルゴンガスの
混合ガスが、大流量および安定した流量で矢印14の方向
に移動し、パイプ６を通りバルブ７を経由して反応室に
供給される。
キャリアガス発生器からパイプ８を用いて矢印13の如く
キャリアガス（アルゴンガス）を供給すると、螺旋形状
を有したバブラー容器１でTEOS2のバブリングが行われ
る。このようにしてバブラー容器１でバブリングが行わ
れると、作用の欄で説明したようにバブラー容器１のパ
イプ部材の螺旋形状およびその温度制御に基づき、常に
一定温度で効果的に気化されたTEOS2とアルゴンガスの
混合ガスが、大流量および安定した流量で矢印14の方向
に移動し、パイプ６を通りバルブ７を経由して反応室に
供給される。
次に第２図に基づきバブリング機構の他の実施例を説
明する。第２図において第１図と同一の構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。この実施例では、
バブラー容器の形状に関し、符号21に示す如く、SUSで
形成された１インチのパイプを、連続したくの字状また
はヘアピン状、またはジグザグ状に曲げて形成したバブ
ラー容器を用いている。その他の構成は基本的に第１図
の実施例の構成と同じである。従って、前記第１図の実
施例で説明した作用および効果に加えて、バブラー容器
全体の３次元的形状が薄いものとなり、魔法瓶４の内部
空間で場所を取らないという利点を有する。なおこの実
施例では、溶液溜り５を設けていないが、かかる構成で
あっても第１図の実施例と同様なガス供給が可能であ
る。
明する。第２図において第１図と同一の構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。この実施例では、
バブラー容器の形状に関し、符号21に示す如く、SUSで
形成された１インチのパイプを、連続したくの字状また
はヘアピン状、またはジグザグ状に曲げて形成したバブ
ラー容器を用いている。その他の構成は基本的に第１図
の実施例の構成と同じである。従って、前記第１図の実
施例で説明した作用および効果に加えて、バブラー容器
全体の３次元的形状が薄いものとなり、魔法瓶４の内部
空間で場所を取らないという利点を有する。なおこの実
施例では、溶液溜り５を設けていないが、かかる構成で
あっても第１図の実施例と同様なガス供給が可能であ
る。
次に第３図に基づきバブリング機構の他の実施例を説
明する。第３図において第１図と同一の構成部分には同
一の符号を付し、その説明を省略する。この実施例で
は、SUSで形成された１インチのパイプを螺旋状に形成
したバブラー容器１を、円筒型に形成され且つその外周
面に螺旋状の溝31aが形成された銅のブロック31におい
て当該溝31aに巻き付けるように組付けている。バブラ
ー容器１とブロック31との間の隙間にはロー付けまたは
ハンダ付けが施され、隙間が埋められる。第３図中、ブ
ロック31に関して上部側を正面図として、下部側を縦断
面図として図示している。かかる銅のブロック31とバブ
ラー容器１の組立て体は、その周囲に前記ヒータ10と同
様な機能を有したマントルヒータ32が配設され、これに
よって加熱される。ブロック31は熱バンパとして作用す
る。マントルヒータ32は第３図中すべて斜線で示されて
いる。この実施例では、魔法瓶および水は使用されな
い。また熱電対12はバブラー容器１とマントルヒータ32
との間に挟み込まれる。
明する。第３図において第１図と同一の構成部分には同
一の符号を付し、その説明を省略する。この実施例で
は、SUSで形成された１インチのパイプを螺旋状に形成
したバブラー容器１を、円筒型に形成され且つその外周
面に螺旋状の溝31aが形成された銅のブロック31におい
て当該溝31aに巻き付けるように組付けている。バブラ
ー容器１とブロック31との間の隙間にはロー付けまたは
ハンダ付けが施され、隙間が埋められる。第３図中、ブ
ロック31に関して上部側を正面図として、下部側を縦断
面図として図示している。かかる銅のブロック31とバブ
ラー容器１の組立て体は、その周囲に前記ヒータ10と同
様な機能を有したマントルヒータ32が配設され、これに
よって加熱される。ブロック31は熱バンパとして作用す
る。マントルヒータ32は第３図中すべて斜線で示されて
いる。この実施例では、魔法瓶および水は使用されな
い。また熱電対12はバブラー容器１とマントルヒータ32
との間に挟み込まれる。
また第４図はバブリング機構の他の実施例を示すもの
であり、この実施例では、第２図に示された形状を有す
るバブラー容器21を、このバブラー容器21の形状と同等
な溝を有する銅板41の当該溝に沿って埋め込むように構
成している。バブラー容器21と銅板41との間に隙間があ
るときには前述した実施例と同様にハンダ等が埋められ
る。その他の構成については第３図に示された構成と基
本的に同じである。なお、この実施例では溶液溜り５が
設けられている。
であり、この実施例では、第２図に示された形状を有す
るバブラー容器21を、このバブラー容器21の形状と同等
な溝を有する銅板41の当該溝に沿って埋め込むように構
成している。バブラー容器21と銅板41との間に隙間があ
るときには前述した実施例と同様にハンダ等が埋められ
る。その他の構成については第３図に示された構成と基
本的に同じである。なお、この実施例では溶液溜り５が
設けられている。
上記の第３図および第４図の変更実施例によっても、
前記の第１図および第２図の実施例と同様なバブリング
作用を生じさせることができる。また魔法瓶および水を
使用しないため、取扱いが便利である。
前記の第１図および第２図の実施例と同様なバブリング
作用を生じさせることができる。また魔法瓶および水を
使用しないため、取扱いが便利である。
第５図に示される他の実施例では前記の第３図の実施
例をさらに変更したものである。この実施例では、ブロ
ック31における螺旋形状のバブラー容器１の間の外周面
に他の螺旋形状の溝31bを形成し、SUSで形成された1/2
インチのパイプ51を溝31bに埋め込むように構成され
る。そしてパイプ51に矢印52,53に示す方向で恒温槽54
から加熱した水をポンプで循環させパイプ１内のTEOS2
を加熱する。これによって、前記の各実施例の場合と同
様な作用および効果を発揮させる。さらに表面処理が終
了した場合には、TEOS2の加熱分解を早く減少させるた
めに、チラー55を使用してパイプ51で冷却水を循環させ
るよう構成している。56は、恒温槽54とチラー55の切換
えるためのバルブである。バルブ56の切換え動作は図示
しない制御装置により適宜に制御される。
例をさらに変更したものである。この実施例では、ブロ
ック31における螺旋形状のバブラー容器１の間の外周面
に他の螺旋形状の溝31bを形成し、SUSで形成された1/2
インチのパイプ51を溝31bに埋め込むように構成され
る。そしてパイプ51に矢印52,53に示す方向で恒温槽54
から加熱した水をポンプで循環させパイプ１内のTEOS2
を加熱する。これによって、前記の各実施例の場合と同
様な作用および効果を発揮させる。さらに表面処理が終
了した場合には、TEOS2の加熱分解を早く減少させるた
めに、チラー55を使用してパイプ51で冷却水を循環させ
るよう構成している。56は、恒温槽54とチラー55の切換
えるためのバルブである。バルブ56の切換え動作は図示
しない制御装置により適宜に制御される。
次に、前述した本発明に係るバブリング機構のいずれ
か１つを適用して構成された表面処理装置の例を説明す
る。
か１つを適用して構成された表面処理装置の例を説明す
る。
第６図は表面処理装置の第１の実施例を示す。この実
施例では、高温平衡または非平衡プラズマを用いてO2の
みを活性化させ、活性酸素とTEOSとを反応させてSO2膜
を基体にコーティングする方法を示している。第６図に
おいて61は放電室、62は反応室である。放電室61は、高
周波（数KHz〜数百MHz）を発生する電源63、スイッチ6
4、コイル65、放電管66で構成されており、電源63の高
周波電圧がコイル65に印加されると、放電管66内の高周
波誘導結合された放電用空間67に放電が生じる。スイッ
チ64によりコイル65の一方の端を選択して接地すること
ができる。放電管66の内部には放電用ガスと反応ガスを
兼ねたO2を矢印68で示す方向からバルブ69を経由して導
入する。
施例では、高温平衡または非平衡プラズマを用いてO2の
みを活性化させ、活性酸素とTEOSとを反応させてSO2膜
を基体にコーティングする方法を示している。第６図に
おいて61は放電室、62は反応室である。放電室61は、高
周波（数KHz〜数百MHz）を発生する電源63、スイッチ6
4、コイル65、放電管66で構成されており、電源63の高
周波電圧がコイル65に印加されると、放電管66内の高周
波誘導結合された放電用空間67に放電が生じる。スイッ
チ64によりコイル65の一方の端を選択して接地すること
ができる。放電管66の内部には放電用ガスと反応ガスを
兼ねたO2を矢印68で示す方向からバルブ69を経由して導
入する。
放電管66は通常絶縁物で作製され、この実施例の放電
管では石英ガラスを用いた。石英ガラスは放電プラズマ
の高温化によって石英ガラスが溶融するおそれがあるた
め、放電管66を石英ガラスを用いた２重管として形成
し、内管と外管の間に冷却水を流すように構成してい
る。
管では石英ガラスを用いた。石英ガラスは放電プラズマ
の高温化によって石英ガラスが溶融するおそれがあるた
め、放電管66を石英ガラスを用いた２重管として形成
し、内管と外管の間に冷却水を流すように構成してい
る。
反応室62において、70は所定の表面処理が行われる基
体であり、この基体70は基体ホルダ71に保持される。基
体ホルダ71は必要に応じて基体70の温度を調節できる構
成を内蔵する。72は基体ホルダ71の内部に設置されたヒ
ータである。73は反応室62からの排気方向を示し、図示
しない真空排気系によりバルブ74を通して反応室62の内
部を排気する。なお75は反応室62を大気と遮断するため
の反応室ハウジングである。
体であり、この基体70は基体ホルダ71に保持される。基
体ホルダ71は必要に応じて基体70の温度を調節できる構
成を内蔵する。72は基体ホルダ71の内部に設置されたヒ
ータである。73は反応室62からの排気方向を示し、図示
しない真空排気系によりバルブ74を通して反応室62の内
部を排気する。なお75は反応室62を大気と遮断するため
の反応室ハウジングである。
76は反応ガスの流れの方向を示し、キャリアガスボン
ベ77からのアルゴンガスを、マスフローメータ78、前記
バルブ９、前述したいずれかの実施例によるバブラー容
器79、前記バルブ７を経由させ、ガス導入リング80にあ
けた小孔を通して反応室62に導入する。
ベ77からのアルゴンガスを、マスフローメータ78、前記
バルブ９、前述したいずれかの実施例によるバブラー容
器79、前記バルブ７を経由させ、ガス導入リング80にあ
けた小孔を通して反応室62に導入する。
放電室61における高温平衡または非平衡プラズマ81か
らの活性種は、放電室61から反応室62の方向へ流れ、反
応室62に導入される。
らの活性種は、放電室61から反応室62の方向へ流れ、反
応室62に導入される。
上記の如き構成を有する表面処理装置と、従来のバブ
ラー容器（例えば、φ150×300mm）を備えた表面処理装
置とを比較してみると、反応室62の成膜時の圧力を0.7T
orr,バブラー容器の温度を55℃として、１分間SiO2の膜
をSi基板に堆積させて形成するという表面処理を試み
た。その結果、形成された薄膜の膜厚は、従来の装置で
は8000Å、本願の装置においては18000Åとなり、倍以
上の膜厚の差が生じた。このことは、本発明によるバブ
ラー容器によれば、バブリング時にキャリアガスとして
のアルゴンガスの移動距離が長くなり、アルゴンとTEOS
との接触時間が長く、界面面積が十分にとれているため
に、所定の温度条件において有効に気化させることがで
き、原料ガス供給量を従来の装置に比べて安定した状態
で多くすることができることによるものと考えられる。
ラー容器（例えば、φ150×300mm）を備えた表面処理装
置とを比較してみると、反応室62の成膜時の圧力を0.7T
orr,バブラー容器の温度を55℃として、１分間SiO2の膜
をSi基板に堆積させて形成するという表面処理を試み
た。その結果、形成された薄膜の膜厚は、従来の装置で
は8000Å、本願の装置においては18000Åとなり、倍以
上の膜厚の差が生じた。このことは、本発明によるバブ
ラー容器によれば、バブリング時にキャリアガスとして
のアルゴンガスの移動距離が長くなり、アルゴンとTEOS
との接触時間が長く、界面面積が十分にとれているため
に、所定の温度条件において有効に気化させることがで
き、原料ガス供給量を従来の装置に比べて安定した状態
で多くすることができることによるものと考えられる。
第７図は表面処理装置の第２の実施例を示す。この実
施例では、O3をTEOSと反応させる装置構成を示してい
る。矢印91はO3の供給方向を示し、図示しないオゾナイ
ザーによりO3が供給される。反応室62に導入されたO
3は、ガス吹出し板92にあけた小孔を通して反応室62に
導入される。その他の構成については第６図に示した実
施例の構成と同じであるので、同一部分には同一の符号
を付し、その説明を省略する。従ってバブリング機構
は、第６図の実施例の場合と同じであり、ガス導入リン
グ80からTEOSが導入され、反応室62においてこのTEOSと
上記のO3ガスとを反応させる。
施例では、O3をTEOSと反応させる装置構成を示してい
る。矢印91はO3の供給方向を示し、図示しないオゾナイ
ザーによりO3が供給される。反応室62に導入されたO
3は、ガス吹出し板92にあけた小孔を通して反応室62に
導入される。その他の構成については第６図に示した実
施例の構成と同じであるので、同一部分には同一の符号
を付し、その説明を省略する。従ってバブリング機構
は、第６図の実施例の場合と同じであり、ガス導入リン
グ80からTEOSが導入され、反応室62においてこのTEOSと
上記のO3ガスとを反応させる。
上記の如きO3とTEOSを反応させる装置構成の場合、反
応が遅く、基体70の表面での堆積速度が2000Å/minしか
ならない。従って、バブリング機構によるTEOSの供給に
ついては安定性が要求される。
応が遅く、基体70の表面での堆積速度が2000Å/minしか
ならない。従って、バブリング機構によるTEOSの供給に
ついては安定性が要求される。
第８図に、第７図に示した本発明装置と、従来のバブ
リング機構を備えた従来装置とを比較した、バブリング
開始後の反応室内の圧力変動のグラフを示す。このグラ
フによれば、従来のバブリング機構を用いた従来装置で
は、TEOSの熱伝導性が悪いためバブリングによる気化熱
で泡の出現する付近の温度が極端に下がり供給量が減少
していることが分かる。一方、本発明によるバブラー容
器を備えた装置では、10min前後までは安定に供給され
ていることが確認できる。
リング機構を備えた従来装置とを比較した、バブリング
開始後の反応室内の圧力変動のグラフを示す。このグラ
フによれば、従来のバブリング機構を用いた従来装置で
は、TEOSの熱伝導性が悪いためバブリングによる気化熱
で泡の出現する付近の温度が極端に下がり供給量が減少
していることが分かる。一方、本発明によるバブラー容
器を備えた装置では、10min前後までは安定に供給され
ていることが確認できる。
本発明によるバブリング機構や表面処理装置の他の応
用例としては、放電空間を用いるものに限定されない。
液体原料として、トリイソブチルアルミニウムや水素化
ジメチルアルミニウムを用いた場合でも、基体の表面に
安定してアルミニウムの膜を作製することができる。ま
た、液体原料として六フッ化タングステンを用いた場合
にはタングステン膜を作製することができる。さらに液
体原料として四塩化炭素を用いた場合には安定したドラ
イエッチングが可能となる。
用例としては、放電空間を用いるものに限定されない。
液体原料として、トリイソブチルアルミニウムや水素化
ジメチルアルミニウムを用いた場合でも、基体の表面に
安定してアルミニウムの膜を作製することができる。ま
た、液体原料として六フッ化タングステンを用いた場合
にはタングステン膜を作製することができる。さらに液
体原料として四塩化炭素を用いた場合には安定したドラ
イエッチングが可能となる。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、次の
効果を奏する。
効果を奏する。
バブリング機構において、バブラー容器をパイプ部材
によって液体原料内のキャリアガスの移動距離が長くな
るように螺旋形状または複数箇所折り曲げた形状に作製
したため、界面面積が大きくなり、大流量の原料ガスを
安定した状態で発生することができる。さらにバブラー
容器の周囲に熱バンパを設け、バブラー容器内の液体原
料の温度条件を最適に維持し、バブリングによる大流量
の原料ガスの安定供給をさらに高める。また本発明によ
るバブリング機構を備えた表面処理装置では、安定して
大流量の原料ガスを供給されるため、再現性の良好な表
面処理を行うことができる。
によって液体原料内のキャリアガスの移動距離が長くな
るように螺旋形状または複数箇所折り曲げた形状に作製
したため、界面面積が大きくなり、大流量の原料ガスを
安定した状態で発生することができる。さらにバブラー
容器の周囲に熱バンパを設け、バブラー容器内の液体原
料の温度条件を最適に維持し、バブリングによる大流量
の原料ガスの安定供給をさらに高める。また本発明によ
るバブリング機構を備えた表面処理装置では、安定して
大流量の原料ガスを供給されるため、再現性の良好な表
面処理を行うことができる。
第１図は本発明に係るバブリング機構の第１実施例を示
す構成図、第２図〜第５図はバブリング機構の他の実施
例の構成図、第６図は本発明に係る表面処理装置の第１
実施例を示す構成図、第７図は表面処理装置の他の実施
例を示す構成図、第８図は第７図に示した本発明による
表面処理装置と従来の装置とを比較するためのグラフ、
第９図は従来のバブリング機構を説明するための縦断面
図である。 〔符号の説明〕 1,21,79……バブラー容器 ２……TEOS（液体原料） ４……魔法瓶 ５……溶液溜め 10……ヒータ 31,41……ブロック（熱バンパ） 31a,41a……溝 32……マントルヒータ 12……熱電対 61……放電室 62……反応室 70……気体 71……気体ホルダ
す構成図、第２図〜第５図はバブリング機構の他の実施
例の構成図、第６図は本発明に係る表面処理装置の第１
実施例を示す構成図、第７図は表面処理装置の他の実施
例を示す構成図、第８図は第７図に示した本発明による
表面処理装置と従来の装置とを比較するためのグラフ、
第９図は従来のバブリング機構を説明するための縦断面
図である。 〔符号の説明〕 1,21,79……バブラー容器 ２……TEOS（液体原料） ４……魔法瓶 ５……溶液溜め 10……ヒータ 31,41……ブロック（熱バンパ） 31a,41a……溝 32……マントルヒータ 12……熱電対 61……放電室 62……反応室 70……気体 71……気体ホルダ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｘ 21/316 21/302 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】内部が気密に保持され、所定の液体が収容
されるバブラー容器と、このバブラー容器にキャリアガ
スを導入するキャリアガス導入機構とを有し、前記液体
を前記キャリアガスでバブリングして気化させ、混合ガ
スを発生するバブリング機構において、前記バブラー容
器が、螺旋形状に加工したパイプ部材で形成されること
を特徴とするバブリング機構。 - 【請求項２】内部が気密に保持され、所定の液体が収容
されるバブラー容器と、このバブラー容器にキャリアガ
スを導入するキャリアガス導入機構とを有し、前記液体
を前記キャリアガスでバブリングして気化させ、混合ガ
スを発生するバブリング機構において、前記バブラー容
器が、複数箇所折り曲げた形状に加工したパイプ部材で
形成されることを特徴とするバブリング機構。 - 【請求項３】請求項１または２記載のバブリング機構に
おいて、熱バンパを設け、前記バブラー容器を前記熱バ
ンパに組み付けるようにしたことを特徴とするバブリン
グ機構。 - 【請求項４】請求項３記載のバブリング機構において、
前記熱バンパは、表面に前記バブラー容器の形状に対応
した形状の溝を有する所定の金属部材で形成されたブロ
ックであり、このブロックの前記溝に前記バブラー容器
を埋設するようにしたことを特徴とするバブリング機
構。 - 【請求項５】表面に所定の処理が行われる基体と、この
基体を収容する反応室と、この反応室を排気する排気装
置と、前記基体の温度を調整する温度調整機構と、前記
反応室の内部に所定の液体を気化して導入する請求項１
〜４のいずれか１項に記載されたバブリング機構とを備
えて成ることを特徴とする表面処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14958190A JP2943076B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | バブリング機構とこれを含む表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14958190A JP2943076B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | バブリング機構とこれを含む表面処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0445837A JPH0445837A (ja) | 1992-02-14 |
| JP2943076B2 true JP2943076B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15478329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14958190A Expired - Lifetime JP2943076B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | バブリング機構とこれを含む表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943076B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08153708A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nec Corp | エッチング装置およびエッチング方法 |
| RU2384652C2 (ru) | 2004-05-20 | 2010-03-20 | Акцо Нобель Н.В. | Барботер для постоянной доставки пара твердого химиката |
| JP5624744B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2014-11-12 | 古河電気工業株式会社 | 気化器、気化方法及びｃｖｄ装置 |
| US20140029374A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-01-30 | William Kimmerle | Chemical precursor bubbler |
-
1990
- 1990-06-07 JP JP14958190A patent/JP2943076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445837A (ja) | 1992-02-14 |
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