JP4334968B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は成膜装置に係り、特に、液体原料を噴霧して均一に気化するための構成に関するものである。 The present invention relates to a film forming apparatus, and more particularly, to a structure for uniformly vaporized by spraying liquid material.
一般に、半導体ウエハなどの基板の表面に絶縁薄膜を形成する成膜装置として、ガス反応によって成膜を行う化学気相成長装置(CVD装置)が用いられている。このようなCVD装置においてPZT等の多元系金属酸化物薄膜を成膜する場合には、原料となる有機金属化合物は常温常圧で固体である場合が多いため、その固体原料をガス化して成膜処理チャンバに供給する必要がある。この場合には、通常、固体原料を適当な溶媒に溶解させて(溶液原料と呼ばれる)液体とし、それを気化器において気化して成膜処理チャンバに供給する。このような原料供給方式は溶液気化法と呼ばれ、バブリング法や固体昇華法に代わる有望なガス化法の一つとして近年盛んに研究開発がなされている(例えば、特許文献1参照)。 In general, a chemical vapor deposition apparatus (CVD apparatus) that forms a film by a gas reaction is used as a film forming apparatus that forms an insulating thin film on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. When a multi-component metal oxide thin film such as PZT is formed in such a CVD apparatus, the organometallic compound as a raw material is often a solid at room temperature and normal pressure. There is a need to supply the membrane processing chamber. In this case, normally, the solid raw material is dissolved in an appropriate solvent to form a liquid (referred to as a solution raw material), which is vaporized in a vaporizer and supplied to the film forming chamber. Such a raw material supply method is called a solution vaporization method and has been actively researched and developed in recent years as one of promising gasification methods to replace the bubbling method and the solid sublimation method (for example, see Patent Document 1).
上記の溶液気化法を用いて例えば3元系の金属酸化物薄膜を成膜する場合について説明する。ここでは、図8に示す成膜装置100を用いる。この成膜装置100には、原料供給系101Aと、気化器110と、成膜装置本体120とが設けられている。原料供給系101Aにおいて、3系統に分けられた原料容器、例えば鉛系原料の溶液を貯蔵した原料容器101a、ジルコニウム系原料の溶液を貯蔵した原料容器101b及びチタン系原料の溶液を貯蔵した原料容器101cのそれぞれに蓄積された原料溶液は、圧送ガス管102を介して加圧ガスAが供給されることにより原料供給ライン103a、103b及び103cに押し出され、流量制御器105a、105b及び105cを通して原料搬送ライン107に押し出される。この原料搬送ライン107には不活性ガス(例えばHe,Ar)などのキャリアガスBが供給されていて、原料供給ライン103a〜103cがそれぞれ原料搬送ライン107に接続されてなるマニホールド構造により、原料搬送ライン107内で溶液原料とキャリアガスが混合され、気液混合状態で気化器110へと送られる。なお、例えば酢酸ブチルやオクタンやTHF(テトラヒドロフラン)などの溶剤を収容した溶剤容器101dも設けられている。この溶剤容器101dに収容された溶剤も、加圧ガスAにより溶媒供給ライン104に押し出され、流量制御器106を介して原料搬送ライン107に供給されるように構成されている。
For example, a case where a ternary metal oxide thin film is formed using the above solution vaporization method will be described. Here, a
気化器110にはノズル111が設けられ、このノズル111に上記原料搬送ライン107が接続されている。また、ノズル111には、ガス供給配管108によって噴霧ガスCが流量制御器109を通して供給される。このノズル111には二重管構造を有するノズル口が設けられ、例えば、外管内に供給される噴霧ガスCによって内管に供給された溶液原料及びキャリアガスが気化室112内へ噴霧される。ここで、使用される溶媒の気化温度と原料そのものの気化温度は通常異なるので、気化温度の低い溶媒が先に気化しないようにノズル部分は室温程度まで冷却される。
The
気化室112の内面は原料を気化させるための気化面112aであり、例えば200℃前後に加熱されている。ノズル111から噴出した霧状の溶液原料は気化面112aにぶつかって瞬時に気化し、気化室112内において原料ガスとなる。この原料ガスは、ガス導出口113から導出され、ガス輸送管116を通して成膜装置本体120の成膜チャンバ121に供給される。成膜チャンバ121内には、上記ガス輸送管116が接続されたシャワーヘッド122や基板Wを載置するためのサセプタ123などが配置されている。また、シャワーヘッド122には反応ガス供給管117を介してO2などの酸化性ガスも供給される。成膜チャンバ121内では、上記原料ガスと酸化性ガスの反応によって基板W上に薄膜が形成される。以下の特許文献2乃至4には、原料供給管と噴霧ガス供給管とが同軸に構成された噴霧ノズルを有する気化器が記載されている。
しかしながら、上記従来の成膜装置においては、上記気化器110のノズル111から溶液原料を噴霧する場合に、溶液原料の噴霧状態が変動することによって気化室112内の原料ガスの気化状態が変動し、成膜チャンバ121への原料ガスの供給状態が不安定になるという問題点がある。また、気化室112内やその下流側の配管において溶液原料が固化してなるパーティクルが生成され、このパーティクルが成膜チャンバ121内に導入されて成膜再現性や膜質の低下をもたらすという問題点もある。
However, in the conventional film forming apparatus, when the solution raw material is sprayed from the
より詳細に述べると、上記ノズル111から気化室112の内部に噴霧された霧状の溶液原料(ミスト)のうち、大部分は高温の気化面112aにぶつかった瞬間に気化するが、一部のミストは気化しきれずに気化室112の内部やその下流の配管内などにおいて溶媒が抜けて球状パーティクルとなる。実際に気化器内部に残留したパーティクルを走査型電子顕微鏡で観察したところ、球状パーティクルの大きさはまちまちで直径0.1〜1.8μmまで広く分布していた。ここで、気化室112内に噴霧されたミストから単に溶媒が揮発して球状パーティクルが生成されたと仮定すると、噴霧されたミストの大きさも一様ではなく、直径20〜370μmの範囲で広く分布しているものと推定される。
More specifically, most of the mist-like solution raw material (mist) sprayed from the
また、気化器110の蓋を透明窓に交換してノズル111の噴霧状態を目視で観察したところ、ノズル111の噴霧状態が一定ではなく、時間的に噴霧状態が変動する不安定な状況が確認された。例えば、時折、目視される程度の大きなミストがノズル111から噴出したり滴下したりする場合があった。さらに、気化室112の内圧をモニタしたところ、若干の圧力のふらつきが観測された。
In addition, when the lid of the
上記の観察結果から、現状の気化器110における霧化状態は安定しておらず、これが成膜再現性の低下やパーティクル生成による膜質低下の原因になっているものと考えられる。
From the above observation results, it is considered that the current atomization state in the
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、気化器における液体原料の噴霧状態を安定化させることにより、原料ガスの供給状態を安定化させるとともに、パーティクルの生成を抑制することのできる成膜装置の構成を提供することにある。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and the problem is to stabilize the supply state of the raw material gas and to suppress the generation of particles by stabilizing the spray state of the liquid raw material in the vaporizer. and to provide a structure of a can Ru film forming apparatus of that.
本発明の成膜装置は、液体原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記液体原料を気化するための気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有し、前記噴霧手段には、前記液体原料を供給する原料供給路と、該原料供給路によって供給される前記液体原料を噴霧する噴霧ガスを供給するガス供給路とを備え、前記原料供給路の原料噴出口と前記ガス供給路のガス噴出口とが隣接配置されてなる気化器と、前記液体原料を供給する原料供給系と、前記気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜を行う成膜室と、を有する成膜装置において、前記気化器は、前記原料噴出口と前記ガス噴出口とを相互に位置決め保持するための位置決め保持手段を有し、前記原料供給系は、前記液体原料をキャリアガスによって搬送する原料搬送ラインと、複数の前記液体原料をそれぞれ前記原料搬送ラインに供給する複数の原料供給ラインとを有し、前記原料供給ラインの流通断面積よりも前記原料搬送ラインの流通断面積が大きく構成されていることを特徴とする。 The film forming apparatus of the present invention derives a raw material gas generated in the vaporizing chamber having a spraying means for spraying the liquid raw material, a vaporizing surface for vaporizing the sprayed liquid raw material, and the vaporizing chamber. The spray means includes a raw material supply path for supplying the liquid raw material, and a gas supply path for supplying a spray gas for spraying the liquid raw material supplied by the raw material supply path. A vaporizer in which a raw material outlet of the raw material supply path and a gas outlet of the gas supply path are disposed adjacent to each other , a raw material supply system for supplying the liquid raw material, and the raw material gas derived from the vaporizer in the deposition apparatus having a deposition chamber for forming a film by using the vaporizer, have a positioning and holding means for positioning and holding the said source material jet and the gas ejection port to each other, the The raw material supply system carries the liquid raw material. A raw material transport line for transporting by gas; and a plurality of raw material supply lines for supplying a plurality of the liquid raw materials to the raw material transport line, respectively. It is characterized by having a large area .
この発明によれば、原料噴出口の位置をガス噴出口に対して位置決め保持する位置決め保持手段を設けたことによって、噴霧手段(ノズル)における原料噴出口とガス噴出口との相対的移動若しくは振動が抑制されるため、噴霧手段の噴霧状態を安定化させることができる。上記従来例で説明したように、液体原料がキャリアガスとともに気液混合状態で搬送されてくる場合に、液体原料の搬送量が時間と共に変動したり脈動を生じたりするときがあり、このときには原料噴出口とガス噴出口との相対的移動若しくは振動が顕著になるため、特に効果的である。噴霧状態の安定化は、噴霧量の時間的変動の抑制や噴霧されるミスト径の均一化につながるため、原料ガスの供給状態の安定化やパーティクルの低減に効果がある。 According to this invention, by providing the positioning holding means for positioning and holding the position of the raw material outlet with respect to the gas outlet, the relative movement or vibration between the raw material outlet and the gas outlet in the spray means (nozzle) is provided. Therefore, the spraying state of the spraying means can be stabilized. As described in the above conventional example, when the liquid raw material is transported in a gas-liquid mixed state together with the carrier gas, the transport amount of the liquid raw material may fluctuate with time or cause pulsation. This is particularly effective because relative movement or vibration between the jet outlet and the gas jet becomes remarkable. Stabilization of the spray state leads to suppression of temporal fluctuation of the spray amount and uniformization of the mist diameter to be sprayed, and is effective in stabilizing the supply state of the raw material gas and reducing particles.
ここで、液体原料には、上述の溶液原料に限らず、原料そのものが液体であるもの、液体である原料にさらに溶媒を添加したもの、液体中に固形物が分散されたものが含まれる。 Here, the liquid raw material is not limited to the above-described solution raw material, but includes a raw material itself that is liquid, a liquid material that is further added with a solvent, and a solid material that is dispersed in the liquid.
本発明においては、前記原料供給ラインの流通断面積よりも前記原料搬送ラインの流通断面積が大きく構成されていることによって、原料搬送ラインの流通断面積を大きくしたことによりキャリアガスの流速が低下するため、原料供給ラインと原料搬送ラインとの接続部分におけるベンチュリー効果の発生を低減できることから、液体原料の供給状態を安定させることができるので、成膜再現性の向上やパーティクル抑制による膜質の向上を図ることができる。 In the present invention, by cross-sectional flow area of the material transfer line is configured larger than the cross-sectional flow area of the material supply line, lowering the flow rate of the carrier gas by having an increased cross-sectional flow area of the raw material conveying line Therefore, it is possible to reduce the occurrence of the Venturi effect at the connection part between the raw material supply line and the raw material transfer line, so that the supply state of the liquid raw material can be stabilized. Can be achieved.
本発明において、前記複数の原料供給ラインが全て合流した後に前記原料搬送ラインに接続されていることが好ましい。これによれば、複数の原料供給ラインの合流によって複数の液体原料が混合された後に原料搬送ラインに導入されてキャリアガスによって搬送されていくため、原料の混合比率が時間的に変動しにくくなり、より均一で安定した混合比で気化器へと供給できるため、原料ガスの組成比を安定させることができる。 In the present invention, it is preferable that the plurality of raw material supply lines are connected to the raw material transport line after all have joined together. According to this, since a plurality of liquid raw materials are mixed by the merging of the plurality of raw material supply lines and then introduced into the raw material transfer line and transferred by the carrier gas, the mixing ratio of the raw materials hardly changes over time. Since the vaporizer can be supplied with a more uniform and stable mixing ratio, the composition ratio of the source gas can be stabilized.
本発明において、前記複数の原料供給ラインが共に搬送方向の略一箇所において前記原料搬送ラインに接続されていることが好ましい。これによれば、複数の原料供給ラインの原料搬送ラインに対する接続位置が搬送方向の略一箇所に集中していることにより、原料の混合比率が時間的に変動しにくくなり、より均一で安定した混合比で気化器へと供給できるため、原料ガスの組成比を安定させることができる。 In the present invention, it is preferable that the plurality of raw material supply lines are connected to the raw material transfer line at substantially one place in the transfer direction. According to this, the connection positions of the plurality of raw material supply lines with respect to the raw material transfer line are concentrated in substantially one place in the transfer direction, so that the mixing ratio of the raw materials is less likely to change with time, and is more uniform and stable. Since it can supply to a vaporizer with a mixing ratio, the composition ratio of source gas can be stabilized.
本発明において、前記複数の原料供給ラインが前記原料搬送ラインにおける垂直方向に伸びる部分に接続されていることが好ましい。これによれば、原料供給ラインから原料搬送ラインへの液体原料の供給状態が重力にほとんど左右されなくなり円滑に行われるので、液体原料の混合比の安定性を高めることができるとともに、液体原料の搬送量の時間的変動も抑制できる。 In the present invention, it is preferable that the plurality of raw material supply lines are connected to a portion extending in a vertical direction in the raw material transport line. According to this, since the supply state of the liquid raw material from the raw material supply line to the raw material transfer line is smoothly performed almost without being influenced by gravity, the stability of the mixing ratio of the liquid raw material can be improved, and Temporal fluctuations in the transport amount can be suppressed.
本発明において、前記複数の原料供給ラインは、前記原料搬送ラインの途中に接続された開閉弁に共に接続されていることが好ましい。これによれば、ベンチュリー効果による液体原料の吸い出しがなくなるため、搬送量の脈動などを防止することができ、複数の液体原料を安定的に供給することができることから、成膜安定性の向上やパーティクル抑制による膜質向上を図ることができる。また、複数の液体原料を開閉弁内に導入しているため、マニホールド構造をコンパクトに構成でき、これによって原料置換時間の短縮を図ることができるため、成膜時間を短縮し、スループットを向上させることができる。 In the present invention, the plurality of raw material supply lines are preferably connected together with an on-off valve connected in the middle of the raw material transfer line. According to this, since the liquid material is not sucked out due to the Venturi effect, it is possible to prevent the pulsation of the transport amount and to supply a plurality of liquid materials stably. The film quality can be improved by suppressing particles. In addition, since a plurality of liquid raw materials are introduced into the on-off valve, the manifold structure can be made compact, thereby shortening the raw material replacement time, thereby shortening the film formation time and improving the throughput. be able to.
本発明において、前記複数の原料供給ラインは、それぞれにキャリアガスが導入された後に前記原料搬送ラインに接続されていることが好ましい。これによれば、各原料供給ラインに供給されるキャリアガスによって原料供給を迅速に行うことが可能になるので、マニホールド構造の原料置換時間が短縮され、その結果、成膜時間が短縮されるため、スループットを向上させることができる。また、原料搬送ラインへ合流する前の原料供給ライン中において液体原料が気液混合状態となって供給されていくため、より安定した状態で原料搬送ラインへ送り出すことが可能になり、その結果、混合比や搬送量のさらなる安定化を図ることができる。 In the present invention, it is preferable that the plurality of raw material supply lines are connected to the raw material transport line after carrier gas is introduced into each of the plurality of raw material supply lines. According to this, since the raw material can be supplied quickly by the carrier gas supplied to each raw material supply line, the material replacement time of the manifold structure is shortened, and as a result, the film formation time is shortened. , Throughput can be improved. In addition, since the liquid raw material is supplied in a gas-liquid mixed state in the raw material supply line before joining the raw material conveyance line, it can be sent out to the raw material conveyance line in a more stable state. Further stabilization of the mixing ratio and the conveyance amount can be achieved.
ここで、前記複数の原料供給ラインは、後述するように、キャリアガスが供給される原料供給先ラインに接続され、この原料供給先ラインが原料搬送ラインに接続される構成であってもよく、また、前記複数の原料供給ラインのそれぞれの途中にキャリアガスを供給するガス供給ラインが接続され、その接続位置の下流側において前記原料供給ラインが前記原料搬送ラインに接続される構成であってもよい。 Here, as described later, the plurality of raw material supply lines may be connected to a raw material supply destination line to which a carrier gas is supplied, and the raw material supply destination line may be connected to the raw material transport line. Further, a gas supply line for supplying a carrier gas is connected in the middle of each of the plurality of raw material supply lines, and the raw material supply line is connected to the raw material transport line on the downstream side of the connection position. Good.
本発明において、前記原料噴出口は前記ガス噴出口と同軸に構成されていることが好ましい。原料噴出口とガス噴出口とが同軸に構成されていることにより、原料噴出口とガス噴出口の一方が他方を取り巻くように構成されるため、噴霧効率を高めることができる。また、この場合には、原料噴出口とガス噴出口のうち内側に配置される一方を支持することが難しいため、当該一方の移動や振動が発生しやすくなるとともに、その一方の移動によって他方の開口面積が変化するため、噴霧状態への影響がきわめて大きくなる。したがって、一方と他方とを位置決め保持手段によって位置決め保持することにより、上記のような状況を解消することができるため、きわめて効果的に噴霧状態を安定化させることができる。 In this invention, it is preferable that the said raw material jet outlet is comprised coaxially with the said gas jet nozzle. Since the raw material jet port and the gas jet port are configured coaxially, one of the raw material jet port and the gas jet port is configured to surround the other, so that the spray efficiency can be increased. Further, in this case, since it is difficult to support one of the raw material outlet and the gas outlet arranged inside, the movement and vibration of the one are likely to occur, and the movement of the one causes the other of the other. Since the opening area changes, the influence on the spray state becomes extremely large. Therefore, since the above situation can be eliminated by positioning and holding one and the other by the positioning holding means, the spray state can be stabilized extremely effectively.
本発明において、前記位置決め保持手段は、前記原料噴出口と前記ガス墳出口の間に部分的に介挿配置された位置決め部で構成されていることが好ましい。この位置決め部を原料噴出口とガス噴出口との間に介挿配置することによってきわめて簡易な構成で原料噴出口とガス噴出口とを位置決め保持できる。ここで、上記位置決め部としては、原料噴出口とガス噴出口の双方に対して別体の部材でも構成できるが、原料噴出口とガス噴出口のうちの内側に配置される方の外面上に一体に設けた外突起(凸条を含む。)、或いは、外側に配置される方の内面上に一体に設けた内突起(凸条を含む。)によって構成することが好ましい。また、外突起と内突起の双方を設けて互いに突き合わせるようにしてもよい。さらに、複数の位置決め部(外突起又は内突起)を設けることが望ましい。 In this invention, it is preferable that the said positioning holding | maintenance means is comprised by the positioning part partially inserted and arrange | positioned between the said raw material outlet and the said gas soot outlet. By positioning the positioning portion between the raw material jet port and the gas jet port, the raw material jet port and the gas jet port can be positioned and held with a very simple configuration. Here, the positioning portion can be configured as a separate member with respect to both the raw material jet port and the gas jet port, but on the outer surface arranged on the inner side of the raw material jet port and the gas jet port. It is preferable that the outer protrusions (including the protrusions) provided integrally or the inner protrusions (including the protrusions) provided integrally on the inner surface of the outer side are preferably formed. In addition, both the outer protrusion and the inner protrusion may be provided so as to face each other. Furthermore, it is desirable to provide a plurality of positioning portions (outer protrusions or inner protrusions).
本発明において、複数の前記位置決め部が前記原料噴出口及び前記ガス噴出口の軸線周りに分散配置されていることが好ましい。これによって、原料噴出口とガス噴出口とを円周方向の複数の方向において位置決め保持できるため、噴霧状態をさらに安定させることができる。 In the present invention, it is preferable that the plurality of positioning portions are dispersedly arranged around the axis of the raw material outlet and the gas outlet. Thereby, since the raw material outlet and the gas outlet can be positioned and held in a plurality of circumferential directions, the spray state can be further stabilized.
本発明において、前記原料噴出口の開口面の側方に前記ガス噴出口が配置され、前記ガス噴出口の噴出方向が前記開口面と略平行であることが好ましい。これによれば、ガス噴出口が原料噴出口の開口面の側方に配置され、しかも、その噴出方向が開口面と略平行であることにより、ガス噴出口から噴出した噴霧ガスによって原料噴出口から吐出される液体原料を確実に吹き飛ばすことができるため、液体原料の量にほとんど影響を受けずに、液ダレなどを起こすこともなく確実に噴霧を行うことができ、噴霧状態も安定する。 In the present invention, it is preferable that the gas jet port is disposed on the side of the opening surface of the raw material jet port, and the jet direction of the gas jet port is substantially parallel to the opening surface. According to this, the gas jet port is disposed on the side of the opening surface of the raw material jet port, and the jet direction is substantially parallel to the opening surface, so that the raw material jet port is sprayed from the gas jet port. Since the liquid raw material discharged from the liquid can be reliably blown off, the liquid raw material is hardly affected by the amount of the liquid raw material and can be reliably sprayed without causing dripping or the like, and the spray state is also stabilized.
本発明において、前記原料供給管の先端部と前記ガス供給管の先端部とが前記位置決め保持手段を構成する支持部材によって支持固定されていることが好ましい。原料供給管とガス供給管とが別々に構成されているので、これらの先端部を位置決め保持手段となる支持部材によって支持固定するだけで、確実に前記原料噴出口と前記ガス噴出口とを相互に位置決め固定できる。 In this invention, it is preferable that the front-end | tip part of the said raw material supply pipe | tube and the front-end | tip part of the said gas supply pipe are supported and fixed by the support member which comprises the said positioning holding means. Since the raw material supply pipe and the gas supply pipe are configured separately, the raw material outlet and the gas outlet can be reliably connected to each other only by supporting and fixing these tip portions with a support member serving as a positioning and holding means. Can be positioned and fixed.
本発明において、前記位置決め保持手段は、前記原料供給管の先端部と前記ガス供給管の先端部とを一体に接続する接続部分により構成されていることが好ましい。これによれば、原料供給管の先端部とガス供給管の先端部とが一体に接続され、両者の接続部分により位置決め保持手段が構成されることによって、一体の管構造に原料噴出口とガス噴出口とが構成されることになるので、両者間の位置ずれや振動を確実に防止できる。 In the present invention, it is preferable that the positioning and holding means is constituted by a connection portion that integrally connects the distal end portion of the raw material supply pipe and the distal end portion of the gas supply pipe. According to this, the distal end portion of the raw material supply pipe and the distal end portion of the gas supply pipe are integrally connected, and the positioning holding means is constituted by the connection portion between them, so that the raw material outlet and the gas are formed in the integral pipe structure. Since the jet outlet is configured, it is possible to reliably prevent positional deviation and vibration between the two.
本発明において、前記ガス噴出口の周囲に複数の前記原料噴出口が配置されていることが好ましい。これによれば、複数の原料噴出口から吐出された液体原料に対してガス噴出口から噴霧ガスが吹き付けられるため、より効率的に噴霧を行うことができる。 In the present invention, it is preferable that a plurality of the raw material jets are arranged around the gas jets. According to this, since spray gas is sprayed from a gas jet nozzle with respect to the liquid raw material discharged from the several raw material jet nozzle, it can spray more efficiently.
また、本発明の成膜装置は、前記液体原料を供給する原料供給系と、上記のいずれかの気化器と、該気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜を行う成膜室とを有し、前記原料噴出口の開口面の側方に前記ガス噴出口が配置され、前記ガス噴出口の噴出方向が前記開口面と略平行であり、前記ガス噴出口の周囲に複数の前記原料噴出口が配置されていることを特徴とする。 Further, the film forming apparatus of the present invention includes a raw material supply system that supplies the liquid raw material, any one of the above vaporizers, and a film forming chamber that performs film formation using the raw material gas derived from the vaporizer. possess the door, said gas ports are disposed on the side of the opening surface of the source material jet, the jet direction of the gas ejection port is substantially parallel to the opening surface, a plurality around the gas orifice The raw material outlet is arranged.
本発明によれば、噴霧ノズルにおける原料噴出口とガス噴出口との相対的移動や振動を低減することができることにより、噴霧状態を安定させることができ、これによって原料ガスの安定供給及びパーティクルの低減という優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, the relative movement and vibration of the raw material outlet and the gas outlet in the spray nozzle can be reduced, so that the spray state can be stabilized, thereby stably supplying the raw material gas and the particles. An excellent effect of reduction can be obtained.
また、原料供給系の構成を改善することによって、原料搬送ラインにおける液体原料の搬送量や混合比を安定させることができるため、気化器における噴霧状態を安定させることができ、これによって原料ガスの安定供給及びパーティクルの低減という優れた効果を奏し得る。 In addition, by improving the configuration of the raw material supply system, it is possible to stabilize the transport amount and mixing ratio of the liquid raw material in the raw material transport line, so that it is possible to stabilize the spray state in the vaporizer, and thereby Excellent effects of stable supply and particle reduction can be obtained.
次に、図面を参照して本発明に係る成膜装置の実施形態を説明する。以下に示す成膜装置の実施形態は、基本的には、図8に示す原料供給系101A、気化器110及び成膜装置本体120を備えた成膜装置100にて説明したものと同じ概略構造を有するものであり、これらの概略構造についての説明は省略する。
Next, with reference to the accompanying drawings illustrating an embodiment of the engagement Ru film formation apparatus in the present invention. Embodiments shown to film formation apparatus hereinafter, basically the same outline as that described in the
最初に、図9を参照して、本発明に係る成膜装置の実施形態に含まれる気化器に用いる噴霧ノズル111の全体構成について説明する。図9は、噴霧ノズル111の全体構造を模式的に示す概略構成断面図である。噴霧ノズル111には、上記原料搬送ライン107に接続される原料供給路111aと、上記ガス供給配管108に接続されるガス供給路111bとを有する。原料供給路111aの先端には、上記気化室112の内部に臨む位置に開口する原料噴出口111Aが設けられている。ガス供給路111bは拡散室111cに連通し、この拡散室111cにはガス供給路111dが連通している。このガス供給路111dは、原料供給路111aを包囲するように同軸に伸び、その先端に、上記原料噴出口111Aの周囲に開口する環状のガス噴出口111Dを備えている。
Initially, with reference to FIG. 9, the whole structure of the
上記噴霧ノズル111では、原料供給路111aの周りに同軸にガス供給路111dが構成され、いわゆる2重管構造を備えた噴霧手段を構成している。原料供給路111aの原料噴出口111Aから噴出する液体原料及びキャリアガスは、ガス供給路111dのガス噴出口111Dから噴出する噴霧ガスによって霧状に噴霧される。
In the
噴霧ノズル111では、冷媒供給管111eにより導入される冷媒(水やクーラントなど)が内部に構成された冷媒通路111fを流れて冷媒排出管111gから排出されるように構成されている。そして、この構造によって原料供給路111aを室温程度に冷却できるように構成されている。これは、原料供給路111aを通過する液体原料の溶媒を、加熱されることにより揮発することのないようにするためである。
The
通常、図8に示す原料供給系101Aにおいて原料搬送ライン107内を気液混合状態で搬送される液体原料は、複数の原料供給ライン103a〜103cと原料搬送ライン107との接続部分において生ずるベンチュリー効果によって搬送量や混合比の時間的変動が生じやすく、これが噴霧ノズル111の噴霧状態の脈動やミスト径のばらつきの原因になっているものと考えられる。
Normally, the liquid raw material conveyed in the raw
また、噴霧ノズル111においては、原料供給路111aの先端部が細く形成されているとともに周囲の部材によって何ら支持されていない状態となっているため、原料供給路111aにおける原料噴出口111Aが設けられた先端部近傍が、原料や噴霧ガスの圧力によりぶれる(振動する)ことによって、本来の位置(例えば中心位置)から移動してずれる場合がある。このような原料供給路111aの先端部のぶれは、上記の原料搬送ライン107の搬送量の時間的変動(脈動)によっても発生しやすくなる。この原料噴出口のぶれによって、原料供給路111aの原料噴出口111Aから噴出した液体原料に対するガス噴出口111Dから噴出した噴霧ガス(不活性ガス)の作用が不均一となり、これによって、噴霧状態が時間的に変動し、噴霧されるミストの径もばらつくため、気化器110における原料ガスの供給状態も不安定になるとともに、パーティクルの発生も増大する。
Moreover, in the
本発明は、上記のような状況において、まず、噴霧ノズル111を改良することによって上記の問題点を解決する。このような実施形態の詳細について以下に説明する。
In the above situation, the present invention first solves the above problems by improving the
[第1実施形態]
まず、図1を参照して本発明に係る第1実施形態の構成について説明する。ここで、図1に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[First Embodiment]
First, the configuration of the first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part shown in FIG. 1 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル211の先端部には、原料供給路211aを構成する内側管211xと、ガス供給路211dを内側管211xとの間に構成する外側管211yとが設けられている。原料供給路211aの先端部には原料噴出口211Aが開口し、その周囲には、ガス供給路211dの先端部において環状に開口するガス噴出口211Dが構成されている。外側管211yは支持部材211Pなどによって支持固定されている。
At the tip of the
本実施形態においては、内側管211xの先端部と外側管211yの先端部との間に複数の位置決め部211zが介挿配置されている。これらの位置決め部211zは、内側管211xの略先端部の外面上に形成された外突起である。また、複数(図示例では4つ)の位置決め部211zは、内側管211x及び外側管211yの軸線周りにほぼ均等に(すなわち等角度間隔となるように)分散配置されている。これらの位置決め部211zによって、内側管211xは外側管211yによって複数の方向から支持されるため、原料噴出口211Aが移動してガス噴出口211Dの中心位置からずれたり、内側管211xが振動したりするといったことを防止できる。
In the present embodiment, a plurality of
なお、本実施形態では、内側管211xの外面に位置決め部211zを突起状に設けているが、逆に、外側管211yの内面に内側に突出する内突起を設け、これを位置決め部としてもよい。外側管211yから位置決め部211zを介して内側管211xに熱が伝わることによって原料供給路211aの温度が上昇し、原料供給管211aを通過する液体原料の溶媒が優先的に揮発することが無いように、外側管211yに接触する位置決め部211zの先端部を点接触や線接触とすることが望ましい。また、同様の理由から、位置決め部211zの数を必要最小限(例えば3つ)とすることが望ましい。さらに、同様の理由から、位置決め部211zの材質を熱伝導率の低い素材で形成することが望ましい。
In the present embodiment, the
図1(c)は、異なる位置決め部211z1を示す断面図である。この位置決め部211z1は、先端が点状もしくは線状に構成されていて、外側管の内面に対して点接触若しくは線接触するように構成されている。これによって外側管と内側管との間の熱伝導性を低下させることができる。また、図示のように安定に位置決めできる最小限の数である3つの位置決め部211z1が設けられている。また、図1(d)に示すように、位置決め部211z2を内側管211x2の先端には設けず、当該先端から間隔を設けて位置決め部211z2を設けることが好ましい。これによって、位置決め部211z2の存在による噴霧状態への影響を低減できる。さらに、図1(e)に示すように、位置決め部211z3の先端を基部(根元)よりも軸線方向の長さが小さくなるように構成することが好ましい。これによって、外側管と位置決め部211z3との接触面積をさらに低減できるため、外側管と内側管211x3の間の熱伝導性をより低下させることができる。なお、上記の例は、いずれも内側管に位置決め部を設け若しくは固定したものであるが、逆に、外側管に位置決め部を設け若しくは固定してもよい。 FIG. 1C is a cross-sectional view showing different positioning portions 211z1. The positioning portion 211z1 has a point-like or line-shaped tip, and is configured to make point contact or line contact with the inner surface of the outer tube. Thereby, the thermal conductivity between the outer tube and the inner tube can be reduced. Further, as shown in the figure, three positioning portions 211z1 which are the minimum number that can be stably positioned are provided. In addition, as shown in FIG. 1D, it is preferable not to provide the positioning portion 211z2 at the tip of the inner tube 211x2, but to provide the positioning portion 211z2 with a space from the tip. Thereby, the influence on the spraying state due to the presence of the positioning portion 211z2 can be reduced. Further, as shown in FIG. 1 (e), it is preferable that the tip of the positioning portion 211z3 is configured to have a smaller length in the axial direction than the base (base). As a result, the contact area between the outer tube and the positioning portion 211z3 can be further reduced, so that the thermal conductivity between the outer tube and the inner tube 211x3 can be further reduced. In each of the above examples, the positioning portion is provided or fixed to the inner tube, but conversely, the positioning portion may be provided or fixed to the outer tube.
[第2実施形態]
次に、図2を参照して本発明に係る第2実施形態の構成について説明する。ここで、図2に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part illustrated in FIG. 2 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル311の先端部には、原料供給路311aを構成する内側管311xと、ガス供給路311dの先端に配置されたオリフィス板311yとが設けられている。内側管311xの先端には原料噴出口311Aが開口している。また、オリフィス板311yは内側管311xの先端部を収容する、内側管311xと同軸の孔部を有し、この孔部によってガス噴出口311Dが構成される。
The tip of the
この実施形態では、内側管311xの先端部外面に形成された複数の突起によって位置決め部311zが構成されている。複数(図示例では3つ)の位置決め部311zは、上記第1実施形態と同様に内側管311xの軸線周りにほぼ均等に(等角度間隔となるように)分散配置されている。この位置決め部311zは、例えば、内側管311xの先端部外面に切り込みを入れることによって突起状に構成することができる。これらの位置決め部311zによって、内側管311xはオリフィス板311yによって複数の方向から支持されるため、原料噴出口311Aが移動してガス噴出口311Dの中心位置からずれたり、内側管311xが振動したりするといったことを防止できる。
In this embodiment, the
[第3実施形態]
次に、図3を参照して本発明に係る第3実施形態の構成について説明する。ここで、図3に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the parts shown in FIG. 3 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル411の先端部には、原料供給路411aを構成する内側管411xと、ガス供給路411dの先端に配置されたオリフィス板411yとが設けられている。内側管411xの先端には原料噴出口411Aが開口している。また、オリフィス板411yは内側管411xの先端部を収容する、内側管411xと同軸の孔部を有し、この孔部によってガス噴出口411Dが構成される。
The tip of the
この実施形態では、オリフィス板411yの孔部内面に形成された複数の突起によって位置決め部411zが構成されている。複数(図示例では4つ、3つでもよい。)の位置決め部411zは、上記第1実施形態と同様に内側管411xの軸線周りにほぼ均等に分散配置されている。これらの位置決め部411zによって、内側管411xはオリフィス板411yによって複数の方向から支持されるため、原料噴出口411Aが移動してガス噴出口411Dの中心位置からずれたり、内側管411xが振動したりするといったことを防止できる。
In this embodiment, the
なお、位置決め部は、オリフィス板の孔部に挿入されたワイヤ状の部材によって構成されていてもよい。この場合においても、複数の位置決め部は、上記第1実施形態と同様に内側管の軸線周りにほぼ均等に分散配置されていることが好ましい。 In addition, the positioning part may be comprised by the wire-shaped member inserted in the hole of the orifice plate. Also in this case, it is preferable that the plurality of positioning portions are distributed substantially evenly around the axis of the inner tube as in the first embodiment.
[第4実施形態]
次に、図4を参照して本発明に係る第4実施形態について説明する。ここで、図4に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part shown in FIG. 4 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル611は、上記原料供給路611aを構成する原料供給管611xと、上記ガス供給路611dを構成するガス供給管611yとを有し、原料供給管611xとガス供給管611dとが上記のように同軸状に形成されておらず、別々に形成されている。原料供給管611x及びガス供給管611yは支持部材611Pによってそれぞれ支持固定されている。この実施形態では、原料供給管611x及びガス供給管611yの先端部が共に支持部材611Pに対して気化室112の内部に僅かに突出するように設けられている。
The
原料供給管611xの先端には原料噴出口611Aが開口し、ガス噴出口611yの先端にはガス噴出口611Dが開口している。原料供給管611xの端面は管の軸線に対して傾斜した平面となっている。そして、ガス噴出口611Dは原料供給管611xの端面の側方に配置されている。また、この原料供給管611xの端面にほぼ平行な方向にガス供給管611yの軸線が設定されている。ここで、原料供給管611xの端面は、原料噴出口611Aの開口面と一致するものである。
A
この実施形態では、ガス噴出口611Dから噴霧ガスが原料供給管611xの端面上に当該端面に沿った方向に吹き付けるため、原料噴出口611Aから噴出する液体原料が確実に噴霧される。したがって、上記第1乃至第4実施形態のように原料供給路とガス供給路を同軸に配置する必要がなく、別々に構成された原料供給管611xとガス供給管611yとによって噴霧手段を構成できる。
In this embodiment, since the atomizing gas is sprayed from the
原料供給管611xの先端部とガス供給管611yの先端部は共に支持部材611Pによって支持固定されているため、原料噴出口611Aとガス噴出口611Dとが相対的に移動したり、振動したりすることを防止できる。
Since both the front end portion of the raw
なお、上記の原料供給管611xは、内部を通過する液体原料の溶媒の揮発を防止するために、支持部材に対して断熱材や断熱空間(例えば真空排気した空間)などを介して固定されていてもよい。
The raw
[第5実施形態]
次に、図5を参照して本発明に係る第5実施形態について説明する。ここで、図5に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part shown in FIG. 5 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル711は、原料供給路711aを構成する原料供給管711xと、ガス供給路711dを構成するガス供給管711yとを有し、原料供給管711xとガス供給管711yとが別々に構成され、原料供給管711xの先端部とガス供給管711yとが支持部材711Pによって支持固定されている点で上記第4実施形態と同様に構成されたものである。ただし、この実施形態では、原料供給管711xは断熱材711wを介して支持部材711Pによって支持固定されている。
The
原料供給管711xは、支持部材711Pよりも先端側において例えば約30〜90度の角度で屈折し、その先端に原料噴出口711Aが開口している。また、ガス供給管711yは、原料供給管711xの端面の側方に配置され、そのガス噴出口711Dの噴出方向は、原料供給管711xの端面にほぼ平行に設定されている。ここで、原料供給管711xの端面は、原料噴出口711Aの開口面に一致するものである。
The raw
この実施形態では、ガス噴出口711Dから噴霧ガスが原料供給管711xの端面上に当該端面に沿った方向に吹き付けるため、原料噴出口711Aから噴出する液体原料が確実に噴霧される。したがって、上記第1乃至第4実施形態のように原料供給路とガス供給路を同軸に配置する必要がなく、別々に構成された原料供給管711xとガス供給管711yとによって噴霧手段を構成できる。
In this embodiment, since the spray gas is sprayed from the
原料供給管711xの先端部とガス供給管711yの先端部は共に支持部材711Pによって支持固定されているため、原料噴出口711Aとガス噴出口711Dとが相対的に移動したり、振動したりすることを防止できる。
Since both the tip of the raw
[第6実施形態]
次に、図6を参照して本発明に係る第6実施形態について説明する。ここで、図6に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part shown in FIG. 6 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル811は、原料供給路811aをそれぞれ構成する複数の原料供給管811xと、ガス供給路811dを構成するガス供給管811yとを有する。また、複数の原料供給管811x及びガス供給管811yは支持部材811Pによって支持固定されている。ただし、複数の原料供給管811xは断熱材811wを介して支持部材811Pにより支持されている。
The
本実施形態では、複数の原料供給管811xがガス供給管811yを取り巻くように配置され、原料供給管811xの先端部は内側に例えば約30〜90度の角度で屈折している。原料供給管811xの先端には、ガス供給管811yの先端に開口するガス噴出口811Dに対して周囲から臨むように配置された原料噴出口811Aが開口している。そして、ガス噴出口811Dは、原料供給管811xの端面(原料噴出口811Aの開口面)の側方に配置され、しかも、その噴出方向が原料供給管811xの端面とほぼ平行に設定されている。なお、複数(図示例では4つ)の原料供給管811xは、中央に配置されたガス供給管811yの周囲に均等(等角度間隔)に分散配置されている。
In the present embodiment, a plurality of raw
この実施形態では、ガス噴出口811Dから噴霧ガスが原料供給管811xの端面上に当該端面に沿った方向に吹き付けるため、原料噴出口811Aから噴出する液体原料が確実に噴霧される。したがって、上記第1乃至第4実施形態のように原料供給路とガス供給路を同軸に配置する必要がなく、別々に構成された原料供給管811xとガス供給管811yとによって噴霧手段を構成できる。
In this embodiment, since the spray gas is sprayed from the
原料供給管811xの先端部とガス供給管811yの先端部は共に支持部材811Pによって支持固定されているため、原料噴出口811Aとガス噴出口811Dとが相対的に移動したり、振動したりすることを防止できる。
Since the tip of the raw
この実施形態において、ガス噴出口811Dの周囲に複数の原料噴出口811Aが配置されているため、複数の原料噴出口811Aからそれぞれ噴出する液体原料を中心にあるガス噴出口811Dから噴出される噴霧ガスによって吹き飛ばすことができる。したがって、噴霧方向に対して液体原料の供給方向や噴霧ガスの吹き付け方向を対称的に構成することができるため、効率的かつ安定した噴霧状態を得ることができる。
In this embodiment, since the plurality of
ここで、一つの原料タンクに対して一つの原料噴出口811Aが対応していることが望ましい。例えば、PTO核付けを行った後にPZT成膜を行う場合、核付け時はPb原料とTi原料のみを流し、次の本成膜時にはPb原料とZr原料とTi原料を流す必要があるが、一つの原料に対して一つの原料噴出口811Aが対応していることにより、使用原料の切替を迅速に行うことができるからである。また、各原料の流量が相互にほぼ等しいことが望ましい。これは、複数の原料噴出口811Aから噴出する原料の流量がほぼ等しいことにより、噴霧方向に対して液体原料の噴霧が対称に行われるため、さらに安定した噴霧状態を得ることができるからである。
Here, it is desirable that one
[第7実施形態]
次に、図7を参照して本発明に係る第7実施形態について説明する。ここで、図7に図示する部分以外の部分は基本的に図8及び図9に示す概略構成と同様であるので、それらの説明は省略する。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts other than the part shown in FIG. 7 are basically the same as the schematic configuration shown in FIGS.
この実施形態の噴霧ノズル911は、原料供給路911aをそれぞれ構成する複数の原料供給管911xと、ガス供給路911dを構成するガス供給管911yとを有する。また、複数の原料供給管911x及びガス供給管911yは断熱材911wを介して支持部材911Pによって支持固定されている。
The
本実施形態では、複数の原料供給管911xがガス供給管911yを取り巻くように配置され、原料供給管911xの先端部は内側に例えば約30〜90度の角度で屈折している。そして、原料供給管911xの先端は、ガス供給管911yの管壁に接続され、一体化されている。ここで、原料供給管911xの原料噴出口911Aは、ガス供給管911yの管壁に開口し、また、ガス供給管911yのガス噴出口911Dは、原料供給口911Aに臨む管内部分に相当する。この実施形態でも、ガス噴出口911Dは、原料供給管911xの端面(原料噴出口911Aの開口面)の側方に配置され、しかも、その噴出方向が原料供給管911xの端面とほぼ平行に設定されている。原料噴出口911A及びガス噴出口911Dの先には、延長配管部911tが形成され、その先端に噴霧口911sが開口している。なお、複数(図示例では4つ)の原料供給管911xは、中央に配置されたガス供給管911yの周囲に均等(等角度間隔)に分散配置されている。
In the present embodiment, a plurality of raw
この実施形態では、ガス噴出口911Dから噴霧ガスが原料噴出口911Aの端面上に当該端面に沿った方向に吹き付けるため、原料噴出口911Aから噴出する液体原料が確実に噴霧される。したがって、上記第1乃至第4実施形態のように原料供給路とガス供給路を同軸に配置する必要がなく、別々に構成された原料供給管911xとガス供給管911yとによって噴霧手段を構成できる。
In this embodiment, since the atomizing gas is sprayed from the
原料供給管911xの先端部とガス供給管911yは一体に接続されているため、原料噴出口911Aとガス噴出口911Dとが相対的に移動したり、振動したりすることをより確実に防止できる。
Since the tip of the raw
ここで、一つの原料タンクに対して一つの原料供給管911xが対応していることが望ましい。例えば、PTO核付けを行った後にPZT成膜を行う場合、核付け時はPb原料とTi原料のみを流し、次の本成膜時にはPb原料とZr原料とTi原料を流す必要があるが、一つの原料に対して一つの原料供給管911xが対応していることにより、使用原料の切替を迅速に行うことができるからである。また、各原料の流量が相互にほぼ等しいことが望ましい。これは、複数の原料供給管911xから噴出する原料の流量がほぼ等しいことにより、噴霧方向に対して液体原料の噴霧が対称に行われるため、さらに安定した噴霧状態を得ることができるからである。
Here, it is desirable that one raw
[第8実施形態]
次に、図10を参照して、本発明に係る第8実施形態について説明する。これ以降の各実施形態は、図8に示す成膜装置の原料供給系101Aを改善することによって本発明の目的に寄与するものであり、原料供給系以外の構成については図8に示すものと同様であることを前提として説明する。したがって、対応する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。以下の各実施形態は、上記第1実施形態乃至第7実施形態に示す噴霧ノズル211〜911を用いる場合に特に顕著な効果を示すものであり、これによって本願発明に対応する構成となるものである。なお、これらの構成は、本願の実施形態以外の気化器にも適用可能である。
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Each subsequent embodiment contributes to the object of the present invention by improving the raw
この第8実施形態では、原料供給ライン103a、103b及び103cと、溶媒供給ライン104とがそれぞれ流量制御器105a,105b,105c,106を介した後に合流して混合配管103xとなり、この混合配管103xが合流点Qにおいて原料搬送ライン107に接続されている。したがって、複数の液体原料が相互に混合されてから一括して合流点Qにおいて原料搬送ライン107へ供給されるため、原料の混合比の時間的変動が低減され、安定した混合比を有する液体原料を原料搬送ライン107にて搬送し、供給することができる。
In the eighth embodiment, the raw
より詳細に述べると、図8に示すように複数の液体原料が別々の原料供給ラインを介してそれぞれ原料搬送ラインに供給される場合には、個々の合流点における原料の供給態様(ベンチュリー効果などに起因する原料搬送ラインへの吸い込み態様など)が時間的に変動すると、流量制御器にて各液体原料の流量を制御しても、実際に原料搬送ラインへ導入される各液体原料の量は時間的に変動する。したがって、原料搬送ラインにて混合され搬送されていく原料の量及び混合比も時間的に変動する。ところが、本実施形態の場合には、予め混合配管103x内で混合された液体原料が一つの合流点Qにおいて原料搬送ライン107に導入されるので、合流点Qにおける液体原料の導入態様がどうであろうとも混合比の時間的変動にはほとんど影響を与えないため、安定した混合比を得ることができる。したがって、気化器110において生成される原料ガスの混合比を安定させることができるため、成膜再現性の向上を図ることができる。
More specifically, as shown in FIG. 8, when a plurality of liquid raw materials are respectively supplied to the raw material transport lines via separate raw material supply lines, the raw material supply mode (Venturi effect, etc.) at each confluence If the flow rate of each liquid material is controlled by the flow controller, the amount of each liquid material actually introduced into the material transport line is It varies with time. Therefore, the amount and mixing ratio of the raw materials mixed and transported in the raw material transport line also vary with time. However, in the case of this embodiment, since the liquid raw material previously mixed in the mixing pipe 103x is introduced into the raw
本実施形態では、混合配管103xの流通断面積よりも原料搬送ライン107の流通断面積を大きく構成することが好ましい。これによって、原料搬送ライン中のキャリアガスの流速が低下するため、合流点Qにおけるベンチュリー効果を抑制することができ、これによって原料搬送ライン107の搬送量の時間的変動(脈動)を低減することができ、その結果、噴霧ノズルにおける噴霧状態を安定させることができる。したがって、成膜再現性の向上やパーティクル抑制による膜質の向上を図ることができる。
In the present embodiment, it is preferable to configure the flow cross-sectional area of the raw
[第9実施形態]
次に、図11を参照して、本発明に係る第9実施形態について説明する。この実施形態では、原料搬送ライン107の一部に垂直方向に伸びるように構成された垂直部107pが設けられている。この垂直部107pには、原料供給ライン103a,103b及び103c並びに溶媒供給ライン104がそれぞれ流量制御器105a,105b,105c,106を介して合流点Qにおいて接続されている。
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a
合流部Qにおいて原料搬送ライン107は垂直方向に伸びるため、液体原料の搬送が重力に逆らわずに行われるとともに、原料搬送ライン107の配管内でその軸線周りの液体原料の偏りが少なくなるため、搬送量の時間的変動も低減される。ここで、上記垂直部107pはその垂直姿勢を保ったまま気化器110の噴霧ノズルに接続されることが、液体原料の滞留や搬送量の変動を低減する上で望ましい。
Since the raw
各原料供給ライン103a,103b,103cは、原料搬送ライン107の搬送方向の略同一位置である合流点Qで接続されているため、複数の液体原料が原料搬送ライン107の同一位置に導入されることになる。したがって、上記合流点Qのマニホールド構造の内容積を小さくすることができるため、当該構造の原料置換時間が短縮され、成膜時間も短縮されるため、スループットを向上させることができる。
Since the raw
この実施形態では、合流点Qにおいて複数の原料供給ライン103a,103b,103c及び溶媒供給ライン104が共に原料搬送ライン107の軸線周りにほぼ均等に(等角度間隔となるように)分散配置されている。これによって、より安定した導入状態を得ることができ、液体原料の搬送量や混合比の変動を抑制できる。
In this embodiment, the plurality of raw
本実施形態では、原料供給ライン103a,103b,103cの流通断面積よりも原料搬送ライン107の流通断面積を大きく構成することが好ましい。これによって、合流点Qにおけるベンチュリー効果を抑制することができるため、原料搬送ライン107の搬送量の時間的変動(脈動)を低減することができ、その結果、噴霧ノズルにおける噴霧状態を安定させることができる。したがって、成膜再現性の向上やパーティクル抑制による膜質の向上を図ることができる。
In the present embodiment, it is preferable to configure the flow cross-sectional area of the raw
図12には、上記第9実施形態の変形例を示す。ここで、図示以外の部分は図11と同様である。この変形例では、第9実施形態と同様に、原料搬送ライン107の一部に垂直方向に伸びるように構成された垂直部107pが設けられ、この垂直部107pには、原料供給ライン103a,103b及び103c並びに溶媒供給ライン104がそれぞれ流量制御器105a,105b,105c,106を介して接続されている。この場合でも、垂直部107pがそのまま気化器110に接続されていることが望ましい。
FIG. 12 shows a modification of the ninth embodiment. Here, the parts other than the illustration are the same as those in FIG. In this modified example, as in the ninth embodiment, a
本変形例では、原料供給ライン103a,103b,103c及び溶媒供給ライン104のそれぞれが原料搬送ライン107の搬送方向の異なる位置に設定された合流点Q1〜Q4にて接続されている。したがって、配管接続構造を簡易に構成することができる。
In this modification, each of the raw
本変形例でも、原料供給ライン103a,103b,103cの流通断面積よりも原料搬送ライン107の流通断面積を大きく構成することが好ましい。これによって、各合流点Q1〜Q4におけるベンチュリー効果を抑制することができるため、原料搬送ライン107の搬送量の時間的変動(脈動)を低減することができ、その結果、噴霧ノズルにおける噴霧状態を安定させることができる。したがって、成膜再現性の向上やパーティクル抑制による膜質の向上を図ることができる。
Also in this modification, it is preferable to configure the flow cross-sectional area of the raw
図13には、上記第9実施形態の別の変形例を示す。ここで、図示以外の部分は図11と同様である。この変形例では、第9実施形態と同様に、原料搬送ライン107の一部に垂直方向に伸びるように構成された垂直部107p,107qが設けられている。これらの垂直部107pと107qの間には、開閉弁(シャットオフバルブ)170が接続されている。この開閉弁170には、原料供給ライン103a,103b及び103c並びに溶媒供給ライン104がそれぞれ流量制御器105a,105b,105c,106を介して全て接続されている。ここで、垂直部107qがそのまま気化器110に接続されていることが望ましいことは上記と同様である。
FIG. 13 shows another modification of the ninth embodiment. Here, the parts other than the illustration are the same as those in FIG. In this modified example, as in the ninth embodiment,
図14は、原料搬送ライン107の途中に接続された開閉弁170の内部構造を示す部分断面図である。開閉弁170は、ソレノイドやモータなどで構成される駆動部171と、ハウジング172とを有し、ハウジング172の内部には、駆動部171によって駆動され移動可能に構成された弁体173と、この弁体173が移動して当接することによって原料搬送ライン107を遮断するための弁座174とが設けられている。ハウジング172の入力側には、原料搬送ライン107の垂直部107pが接続され、この垂直部107pに対して弁座174の反対側にある出力側には垂直部107qが接続されている。また、ハウジング172の入力側には、上記原料供給ライン103a、103b、103c及び溶媒供給ライン104が接続されている。これらの各ラインの接続部位は、ハウジング172の入力側において弁座174の周囲に分散配置されている。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the on-off
この実施形態においては、原料供給ライン103a,103b及び103c並びに溶媒供給ライン104は、原料搬送ライン107の途中に設けられた一つの開閉弁170に全て接続されていることにより、上記従来のマニホールド構造におけるベンチュリー効果が発生しないため、気化器110における噴霧状態を安定させることができる。
In this embodiment, the raw
また、開閉弁170に全ての原料供給ラインが接続されていることにより、マニホールド構造をコンパクトに構成できるとともにその内容積を低減することができるため、原料置換時間が短縮され、その結果、成膜時間も短縮されてスループットを向上させることができる。
In addition, since all the raw material supply lines are connected to the on-off
本実施形態では、垂直部107p、原料供給ライン103a,103b,103cのいずれの流通断面積よりも垂直部107qの流通断面積を大きくすることが好ましい。これによって、垂直部107q以降の下流側における液体原料の搬送状態を安定化させることができる。
In the present embodiment, it is preferable to make the flow cross-sectional area of the
[第10実施形態]
次に、図15を参照して、本発明に係る第10実施形態について説明する。この実施形態では、原料供給ライン103a,103b,103c及び溶媒供給ライン104にそれぞれキャリアガスが供給され、その後、原料搬送ライン107に接続されている。より具体的には、原料供給ライン103a,103b,103cは、流量制御器105a,105b,105cを介して原料供給先ライン103xa,103xb,103xcに接続され、この原料供給先ラインには、流量制御器105xa,105xb,105xcを介して不活性ガスなどのキャリアガスが供給されている。原料供給先ライン103xa,103xb,103xcは、原料搬送ライン107に対して合流点Q1,Q2,Q3においてそれぞれ接続されている。ただし、上記各実施形態と同様に、一つの合流点において全ての原料供給先ラインが接続されるように構成してもよい。また、溶媒供給ライン104もまた同様に溶媒供給先ライン104xに接続され、この溶媒供給先ライン104xには流量制御器106xを介してキャリアガスが供給され、溶媒供給先ライン104xは原料搬送ライン107に合流点Q4において接続されている。
[Tenth embodiment]
Next, a tenth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a carrier gas is supplied to each of the raw
この実施形態では、原料供給ライン103a,103b,103cにより供給される液体原料が原料供給先ライン103xa,103xb,103xcに導入されてキャリアガスによって搬送され、その後、原料搬送ライン107に導入される。したがって、原料供給先ラインにおいて液体原料を搬送するキャリアガスによって原料置換が迅速に行われるようになるので、成膜時間も短縮され、スループットを向上させることができる。
In this embodiment, the liquid raw material supplied by the raw
また、それぞれの液体原料は、原料供給先ライン103xa,103xb,103xcにおいてキャリアガスによって搬送されることによって原料搬送ライン107に導入されるため、各合流点Q1〜Q3における供給圧力を増大させることができるため、ベンチュリー効果による影響が低減され、原料搬送ラインにおける搬送量の時間的変動や混合比の時間的変動を低減し、安定した原料供給状態を得ることができる。
Moreover, since each liquid raw material is introduce | transduced into the raw
本実施形態では、原料供給ライン103a,103b,103cの流通断面積よりも原料供給先ライン103xa,103xb,103xcの流通断面積を大きくすることが好ましい。また、原料供給先ラインの流通断面積よりも原料搬送ライン107の流通断面積を大きく構成することが好ましい。これによって、各合流点におけるベンチュリー効果を抑制することができるため、原料搬送ライン107の搬送量の時間的変動(脈動)を低減することができ、その結果、噴霧ノズルにおける噴霧状態を安定させることができる。したがって、成膜再現性の向上やパーティクル抑制による膜質の向上を図ることができる。
In the present embodiment, it is preferable to make the flow cross-sectional areas of the raw material supply destination lines 103xa, 103xb, and 103xc larger than the flow cross-sectional areas of the raw
尚、本発明の成膜装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記各実施形態では、PZT成膜のための原料を気化する場合を前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、他の膜種のための原料を気化する場合にも適用することが可能である。他の膜種としては、例えば、Sr原料とBi原料とTa原料とを気化させてSBT金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Bi原料とLa原料とTi原料とを気化させてBLT金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Ba原料とSr原料とTi原料とを気化させてBST金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Sr原料とTi原料とを気化させてSTO金属酸化物の薄膜等を形成する場合などが挙げられる。 It should be noted that the film forming apparatus of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the description has been made on the assumption that the raw material for PZT film formation is vaporized. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to the case of vaporizing the raw material for other film types. Is possible. As other film types, for example, when a thin film of SBT metal oxide is formed by vaporizing Sr raw material, Bi raw material, and Ta raw material, or BLT metal is vaporized by Bi raw material, La raw material, and Ti raw material. When forming a thin film of oxide, etc., when vaporizing Ba raw material, Sr raw material and Ti raw material to form a thin film of BST metal oxide, etc., or vaporizing Sr raw material and Ti raw material, STO metal oxidation For example, when a thin film of an object is formed.
100…成膜装置、101A…原料供給系、110,1110,2110…気化器、103a,103b,103c…原料供給ライン、103xa,103xb,103xc…原料供給先ライン、107…原料搬送ライン、170…開閉弁、111,211,311,411,511,611,711,811,911…噴霧ノズル、211x、311x、411x、511x、611x,711x,811x,911x…内側管、211y…外側管、311y、411y、511y…オリフィス板、211z、311z、411z、511z…位置決め部、211p,611P,711P,811P,911P…支持部材、211a,311a、411a、511a、611a,711a,811a,911a…原料供給路、211A,311A,411A,511A,611A,711A,811A,911A…原料噴出口、211d,311d、411d、511d、611d,711d,811d,911d…ガス供給路、211D,311D,411D,511D,611D,711D,811D,911D…ガス噴出口
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記液体原料を供給する原料供給系と、
前記気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜を行う成膜室と、
を有する成膜装置において、
前記気化器は、前記原料噴出口と前記ガス噴出口とを相互に位置決め保持するための位置決め保持手段を有し、
前記原料供給系は、前記液体原料をキャリアガスによって搬送する原料搬送ラインと、複数の前記液体原料をそれぞれ前記原料搬送ラインに供給する複数の原料供給ラインとを有し、
前記原料供給ラインの流通断面積よりも前記原料搬送ラインの流通断面積が大きく構成されていることを特徴とする成膜装置。 A spraying means for spraying the liquid raw material, a vaporization chamber having a vaporization surface for vaporizing the sprayed liquid raw material, and a gas outlet for deriving the raw material gas generated in the vaporization chamber, The spraying means includes a raw material supply path for supplying the liquid raw material, and a gas supply path for supplying a spray gas for spraying the liquid raw material supplied by the raw material supply path. A vaporizer in which an outlet and a gas outlet of the gas supply path are disposed adjacent to each other ;
A raw material supply system for supplying the liquid raw material;
A film forming chamber for forming a film using the source gas derived from the vaporizer;
In a film forming apparatus having
The vaporizer have a positioning and holding means for positioning and holding the said source material jet and the gas ejection port to each other,
The raw material supply system has a raw material transport line for transporting the liquid raw material with a carrier gas, and a plurality of raw material supply lines for supplying a plurality of the liquid raw materials to the raw material transport line,
A film forming apparatus, wherein a flow cross-sectional area of the raw material transport line is larger than a flow cross-sectional area of the raw material supply line .
前記液体原料を供給する原料供給系と、
前記気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜を行う成膜室と、
を有する成膜装置において、
前記気化器は、前記原料噴出口と前記ガス噴出口とを相互に位置決め保持するための位置決め保持手段を有し、
前記原料噴出口の開口面の側方に前記ガス噴出口が配置され、前記ガス噴出口の噴出方向が前記開口面と略平行であり、
前記ガス噴出口の周囲に複数の前記原料噴出口が配置されていることを特徴とする成膜装置。 A spraying means for spraying the liquid raw material, a vaporization chamber having a vaporization surface for vaporizing the sprayed liquid raw material, and a gas outlet for deriving the raw material gas generated in the vaporization chamber, The spraying means includes a raw material supply path for supplying the liquid raw material, and a gas supply path for supplying a spray gas for spraying the liquid raw material supplied by the raw material supply path. A vaporizer in which an outlet and a gas outlet of the gas supply path are disposed adjacent to each other ;
A raw material supply system for supplying the liquid raw material;
A film forming chamber for forming a film using the source gas derived from the vaporizer;
In a film forming apparatus having
The vaporizer have a positioning and holding means for positioning and holding the said source material jet and the gas ejection port to each other,
The gas outlet is disposed on the side of the opening surface of the raw material outlet, and the ejection direction of the gas outlet is substantially parallel to the opening surface,
A film forming apparatus , wherein a plurality of the raw material outlets are arranged around the gas outlet .
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