專利名稱：能夠在低溫度下使液體原料氣化的液體原料的氣化方法與采用了該方法的氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠在低溫度下高效率地使供于CVD裝置的制造薄膜用液體原料氣化的氣化器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的制造工藝中，為了在晶片上堆積多種多樣的薄膜，使用化學(xué)氣相沉積裝置(CVD裝置)。
近年，CVD裝置中正逐步大量使用液體有機化合物或有機金屬溶液等液體化合物作為制造薄膜用的液體原料。CVD裝置中為了在晶片上堆積薄膜，需要向CVD裝置供給氣化的液體原料，所以必須在CVD裝置的前階段具有液體原料的氣化器。
作為液體原料的氣化方法，一般是在氣化器中利用加熱器等的熱使液體原料氣化的方法，作為這樣的氣化器，使用了例如專利文獻1所述的氣化器。
專利文獻1特開2002-105646號公報發(fā)明內(nèi)容雖然如上所述已開發(fā)了許多使液體原料氣化用的氣化器并使用，但這些氣化器具有如下的問題。
最近，使用蒸氣壓低并且熱不穩(wěn)定的化合物作為液體原料，為了提高CVD裝置的成膜速度，要求能夠使大量的液體原料氣化的氣化器。為了提高氣化器的氣化能力，必須提高氣化溫度。然而，使氣化溫度太高時，不僅液體原料氣化，而且由于液體原料本身產(chǎn)生熱分解，故產(chǎn)生化學(xué)變質(zhì)，熱分解生成物與聚合物堆積在氣化器內(nèi)部而使液體原料的流路發(fā)生堵塞等問題。
本申請發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的研究，其目的在于提供由于氣化效率高而能夠降低氣化溫度，即使是熱分解性高的液體原料也能夠防止氣化器內(nèi)部的熱分解生成物與聚合物的堆積和流路的堵塞，同時能夠使大量的液體原料氣化的氣化器。
權(quán)利要求1所述的發(fā)明涉及“液體原料(LM)的氣化方法，其中，向配置在被加熱器(66)、(76)和(81)加熱的氣化室(60)的下端部的一次過濾器(80)的下面導(dǎo)入載氣(CG)，向一次過濾器(80)滴下或流下流量調(diào)節(jié)后的液體原料(LM)，在一次過濾器(80)與液體原料(LM)的潤濕面利用來自加熱器(66)、(76)和(81)的熱使液體原料(LM)氣化，同時通過與載氣(CG)混合而霧(mist)化，將氣化和霧化的液體原料(MM)與載氣(CG)一起從氣化室(60)的上部排出”。
根據(jù)本發(fā)明，滴到一次過濾器(80)上的液體原料(LM)在一次過濾器(80)的表面形成液膜，同時通過從一次過濾器(80)受熱而使部分氣化，而且受到來自下方的載氣(CG)產(chǎn)生的鼓泡作用而成為霧狀。部分氣化、其余霧化的液體原料(LM)被載氣(CG)輸送而在氣化室(60)內(nèi)上升，在上升中受熱而使霧(MM)氣化。其中，由于將液體原料(LM)霧化，受熱表面積比非霧狀態(tài)格外地大，故液體原料(LM)能高效率地受熱。此后，氣化的液體原料(VM)與載氣(CG)的混合氣(VM+CG)從氣化室(60)的上部被排出。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明涉及“氣化器(10)，其特征在于，具有被加熱器(66)、(76)和(81)加熱的氣化室(60)；配置在氣化室(60)的下端部，被加熱器(81)加熱的一次過濾器(80)；從氣化室(60)的上方向一次過濾器(80)滴下流量調(diào)節(jié)后的液體原料(LM)的液體原料供給部(24)；向一次過濾器(80)的下面導(dǎo)入載氣(CG)的載氣導(dǎo)入流路(78)；和用于從氣化室(60)的上部排出載氣(CG)與氣化的液體原料(VM)的混合氣(VM+CG)的原料導(dǎo)出流路(62)”。
本發(fā)明涉及用于實施權(quán)利要求1所述的方法的氣化器(10)，該氣化器(10)起的作用效果與權(quán)利要求1所涉及的方法起的作用效果相同。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明涉及權(quán)利要求2所述的氣化器(10)，其特征在于，“還具有配置在氣化室(60)的上端部、被加熱器(66)加熱的二次過濾器(64)，通過二次過濾器(64)的、載氣(CG)與氣化的液體原料(VM)的混合氣(VM+CG)通過原料導(dǎo)出流路(62)，從氣化室(60)的上部被排出”。
在一次過濾器(80)部分氣化、其余霧化的液體原料(LM)被載氣(CG)輸送而在氣化室(60)內(nèi)上升，通過在上升中受熱而將霧(MM)氣化，但有時沒有完全氣化、少量的霧(MM)殘留在混合氣(VM+CG)中。然而根據(jù)本發(fā)明，含有霧(MM)的混合氣(VM+CG)通過二次過濾器(64)時，霧(MM)被二次過濾器(64)捕集，同時被捕集的霧(MM)從二次過濾器(64)受熱而完全被氣化。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明涉及權(quán)利要求2或3所述的氣化器(10)，其特征在于，“將液體原料供給部(24)與氣化室(60)隔離，在它們之間設(shè)置熱隔離用連接管(94)”。
根據(jù)本發(fā)明，由于將液體原料供給部(24)與氣化室(60)隔離，故來自將成為高溫的氣化室(60)的熱難傳給液體原料供給部(24)。
權(quán)利要求5所述的發(fā)明涉及權(quán)利要求2～4的任一項所述的氣化器(10)，其特征在于，“在載氣導(dǎo)入流路(78)上具有被加熱器(81)加熱的載氣(CG)的預(yù)熱用過濾器(102)”。
根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)入一次過濾器(80)之前的載氣(CG)通過已被加熱的預(yù)熱用過濾器(102)。因此能夠把載氣(CG)調(diào)節(jié)到所需要的溫度。
權(quán)利要求6所述的氣化器(10)，其特征在于，“具有被加熱器(66)、(76)和(81)加熱的氣化室(60)；配置在氣化室(60)的下端部，被加熱器(81)加熱的一次過濾器(80)；從氣化室(60)的上方通過毛細管(112)把流量調(diào)節(jié)后的液體原料(LM)供給到一次過濾器(80)的表面附近的液體原料供給部(24)；向一次過濾器(80)的下面導(dǎo)入載氣(CG)的載氣導(dǎo)入流路(78)；和用于從氣化室(60)排出載氣(CG)與氣化的液體原料(VM)的混合氣(VM+CG)的原料導(dǎo)出流路(62)”。
根據(jù)本發(fā)明，由于由液體原料供給部(24)供給的液體原料(LM)，通過毛細管(112)的內(nèi)部而被送到一次過濾器(80)的表面附近，因此不受氣化室(60)內(nèi)產(chǎn)生的對流或氣流紊亂的影響。
根據(jù)權(quán)利要求1與2所述的發(fā)明，能夠利用一次過濾器(80)使液體原料(LM)氣化的同時霧化，進而在氣化室(60)中使霧(MM)氣化。因此，由于將液體原料(LM)氣化，故與只單一加熱的以往的氣化器相比，可提供發(fā)揮高氣化效率的氣化器(10)。另外，由于氣化效率高，即使在低溫下也能將液體原料(LM)氣化，故即使是熱分解性高的液體原料也能夠防止氣化器(10)內(nèi)部的熱分解生成物或聚合物的堆積與流路的堵塞，同時能夠?qū)⒋罅康囊后w原料氣化。
根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，能夠利用一次過濾器(80)使液體原料(LM)氣化的同時霧化，利用二次過濾器(64)捕集再使霧(MM)氣化后的混合氣(VM+CG)中殘存的未氣化的霧(MM)并氣化。因此可以成為氣化效率更高的氣化器。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)明，由于來自將成為高溫的氣化室(60)的熱難傳給液體原料供給部(24)，故可以避免液體原料供給部(24)因成為不希望的高溫而造成的熱不穩(wěn)定性化合物的聚合或分解等問題。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)明，能夠在把載氣(CG)導(dǎo)入到一次過濾器(80)之前進行升溫。因此，在一次過濾器(80)中，來自一次過濾器(80)具有的加熱器(81)的熱不用于載氣(CG)的升溫，能夠只將該熱用于液體原料(LM)的氣化，故即使是使用低溫度的載氣(CG)的場合，氣化器(10)的氣化效率也不降低。
根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)明，送到一次過濾器(80)的液體原料(LM)不受氣化室(60)內(nèi)的氣流變動的影響。因此，由于能夠減少在一次過濾器(80)表面形成的液膜(114)的厚度變動，故可以使氣化器(110)發(fā)揮穩(wěn)定的氣化能力。


圖1是表示液體原料供給裝置的方塊圖。
圖2是表示第1實施例所涉及的氣化器的截面圖。
圖3是圖2所涉及的氣化器的下部構(gòu)件與一次過濾器部分的放大截面圖。
圖4是表示一次過濾器的表面上液體原料性狀變化的示意圖。
圖5是表示在氣化室內(nèi)上升的霧狀的液體原料受來自壁的輻射熱的樣子的示意圖。
圖6是表示第2實施例所涉及的氣化器的截面圖。
圖7是表示第2實施例所涉及的氣化器變形例的截面圖。
圖8是表示第3實施例所涉及的氣化器的截面圖。
圖9是表示第4實施例所涉及的氣化器的截面圖。
圖10是表示第4實施例所涉及的氣化器變形例的截面圖。
符號說明10氣化器24液體原料供給部26氣化部60氣化室62原料導(dǎo)出流路64二次過濾器66上段構(gòu)件加熱器76中段構(gòu)件加熱器78載氣導(dǎo)入流路80一次過濾器81下段構(gòu)件加熱器
具體實施例方式
以下，按照圖示實施例詳述本發(fā)明適用的氣化器(10)。
實施例1圖1是組裝有本發(fā)明申請所涉及的氣化器(10)的液體氣化供給裝置(12)的一個例子。其中，液體氣化供給裝置(12)是用于使由原料罐(14)供給的液體原料(LM)氣化成氣化原料(VM)，同時利用載氣(CG)輸送氣化后的氣化原料(VM)并向作為下一工序的CVD裝置等的反應(yīng)器(16)供給的裝置。另外，液體氣化供給裝置(12)具有氣化器(10)、原料罐(14)、液體質(zhì)量流量計(18)和質(zhì)流控制器(20)等，這些設(shè)備通過液體原料供給管(22a)～(22b)和載氣供給管(22c)相互連接。此外，氣化器(10)與液體質(zhì)量流量計(18)利用控制用導(dǎo)電線(22d)連接。
本發(fā)明申請適用的氣化器(10a)，如圖2所示，大致由液體原料供給部(24)與氣化部(26)構(gòu)成。
液體原料供給部(24)由流量控制閥(28)、執(zhí)行器(actuator)(30)和氣動斷流閥(32)構(gòu)成。
流量控制閥(28)具有閥殼(34)，在閥殼(34)內(nèi)部形成閥室(36)，閥室(36)的上端在閥殼(34)的上面開口。此外，在閥殼(34)的內(nèi)部設(shè)置有向閥室(36)的底部導(dǎo)入液體原料(LM)的液體原料導(dǎo)入流路(38)和液體原料導(dǎo)入孔(40)，液體原料導(dǎo)入孔(40)的上端與閥室(36)的底部連通。再者，作為液體原料導(dǎo)入孔(40)通往閥室(36)的開口部，設(shè)有原料導(dǎo)入口(42)。在閥室(36)的內(nèi)部安裝有由彈性材料制的膜狀的隔膜(44)，在隔膜(44)的中心部設(shè)置有與原料導(dǎo)入口(42)嵌合、通過改變原料導(dǎo)入口(42)的開度而改變向氣化室(60)供給液體原料(LM)量的閥體(45)。
執(zhí)行器(30)具有立設(shè)在流量控制閥(28)上面的筒狀的殼體(46)，在內(nèi)部設(shè)置有汽缸(48)。在汽缸(48)的外側(cè)配置線圈(50)，汽缸(48)的內(nèi)部容納可沿上下方向滑動的驅(qū)動元件(51)。此外，在汽缸(48)的上端穿設(shè)有開口孔(53)。另外，在驅(qū)動元件(51)的下端安裝通過調(diào)節(jié)隔膜(44)的壓下量而控制原料導(dǎo)入口(42)的開度的柱塞(52)。
驅(qū)動元件(51)根據(jù)對線圈(50)所施加的電壓的大小而在汽缸(48)內(nèi)的位置變化。作為這樣的驅(qū)動元件(51)，本實施例中使用螺線管元件，但不受此限定，例如也可以使用壓電元件。
汽缸(48)內(nèi)的驅(qū)動元件(51)的位置處于汽缸(48)內(nèi)的最下部時原料導(dǎo)入口(42)被關(guān)閉，對線圈(50)施加電壓而驅(qū)動元件(51)的位置上升時，調(diào)節(jié)原料導(dǎo)入口(42)使之打開。再者，驅(qū)動元件(51)相對于施加給線圈(50)的電壓的應(yīng)答速度非?？欤词故且晕⑿r間間隔設(shè)定施加給線圈(50)的電壓的場合，也能瞬時地移動到與施加給線圈(50)的電壓相應(yīng)的位置。
氣動斷流閥(32)是處理每批晶片時停止供給液體原料(LM)的場合或氣化器(10)內(nèi)部維護等時使用的用于完全阻斷流入原料導(dǎo)入口(42)的液體原料(LM)流的裝置，設(shè)置在執(zhí)行器(30)的上面。從氣動斷流閥(32)的下面通過開口孔(53)向汽缸(48)施加空氣壓力，隔膜(44)的中央部朝下彎曲，完全關(guān)閉原料導(dǎo)入口(42)。從而能夠完全阻斷流入原料導(dǎo)入口(42)的液體原料(LM)流。備有這樣的氣動斷流閥(32)的理由，是氣化器(10)運轉(zhuǎn)時通常使用的流量控制閥(28)以精確控制液體原料(LM)的流量為目的，不適合阻斷液體原料(LM)流的用途的緣故。
在液體原料供給部(24)的下方設(shè)置有氣化部(26)。
氣化部(26)是加熱液體原料(LM)并進行氣化的部分，由上部構(gòu)件(54)、中間構(gòu)件(56)和下部構(gòu)件(58)構(gòu)成。并且，各構(gòu)件(54)、(56)和(58)協(xié)動從而在內(nèi)部形成氣化室(60)。
上部構(gòu)件(54)是構(gòu)成氣化室(60)的蓋部的金屬制圓柱部件，在中心穿設(shè)有液體原料供給孔(61)。此外，在上部構(gòu)件(54)中，設(shè)置有原料導(dǎo)出流路(62)，嵌合二次過濾器(64)，同時嵌入上部構(gòu)件加熱器(66)。
原料導(dǎo)出流路(62)是為了隨載氣(CG)一起向CVD裝置供給已氣化的液體原料(VM)而用于從氣化器(10)導(dǎo)出的流路，由與液體原料供給孔(61)形成同心的環(huán)狀的凹部(68)和使凹部(68)的上面與上部構(gòu)件(54)側(cè)面連通而穿設(shè)的流路(72)構(gòu)成。此外在凹部(68)的側(cè)部設(shè)有臺階，構(gòu)成凹部(68)的下端部比凹部(68)的上部寬。因此，將二次過濾器(64)嵌合在凹部(68)中時形成凹部(68)的內(nèi)面與二次過濾器(64)的表面相接的接合部(74)。
二次過濾器(64)嵌合在原料導(dǎo)出路(62)的凹部(68)的下端部，是具部有捕集霧(MM)，同時把來自上部構(gòu)件加熱器(66)的熱傳給霧(MM)并使之氣化作用的環(huán)狀金屬材料，在中央部穿設(shè)用于避免與液體原料供給孔(61)干擾的孔。二次過濾器(64)通過使用傳熱率好的金屬材料，同時與多個接合部(74)相接并嵌合在凹部(68)中，能夠高效率地將來自上部構(gòu)件加熱器(66)的熱傳給霧(MM)。應(yīng)予說明，本實施例中使用金屬制過濾器。
中間構(gòu)件(56)是構(gòu)成氣化室(60)的側(cè)壁部，外徑與上部構(gòu)件(54)的外徑相等的圓筒狀部件，內(nèi)部埋入中間構(gòu)件加熱器(76)。此外，與二次過濾器(64)的外徑大致同徑地形成中間構(gòu)件(56)的內(nèi)徑。再者，中間構(gòu)件(56)的內(nèi)外徑不需要與上部構(gòu)件(54)或二次過濾器(64)是同徑。設(shè)置中間構(gòu)件(56)是為了在改變氣化室(60)的容積的場合等，通過只把中間構(gòu)件(56)更換成所需要的內(nèi)外徑而應(yīng)對的緣故。
下部構(gòu)件(58)是構(gòu)成氣化室(60)的底部的金屬制圓柱部件，設(shè)置有載氣導(dǎo)入流路(78)，嵌合一次過濾器(80)，同時埋入下部構(gòu)件加熱器(81)。
載氣導(dǎo)入流路(78)是用于將氣化的液體原料(VM)輸送到CVD裝置用的載氣(CG)導(dǎo)入氣化室(60)的流路，由與液體原料供給孔(61)的中心軸形成同心環(huán)狀的凹部(82)和使凹部(82)的下面與下部構(gòu)件(58)的側(cè)面連通而穿設(shè)的流路(86)構(gòu)成。并在凹部(82)的側(cè)部設(shè)有臺階，構(gòu)成凹部(82)的上端部比凹部(82)的下部寬。因此，將一次過濾器(80)嵌合在凹部(82)中時，形成凹部(82)的內(nèi)面與一次過濾器(80)的表面相接的接合部(88)。并且，在凹部(82)的中心部形成與一次過濾器(80)相接的突設(shè)部(89)，在突設(shè)部(89)中埋入測定溫度用的熱電偶(90)(參照圖3)。
一次過濾器(80)，嵌合在載氣導(dǎo)入流路(78)的凹部(82)的上端部，是具有在上面接受滴下的液體原料(LM)，同時將來自下部構(gòu)件加熱器(81)的熱傳給液體原料(LM)作用的圓盤狀的多孔金屬材料。一次過濾器(80)使用傳熱率好的材質(zhì)，同時通過與多個接合部(88)接合，能夠把來自下部構(gòu)件加熱器(81)的熱高效率地傳向液體原料(LM)。應(yīng)予說明，本實施例中，一次過濾器(80)使用利用金屬粉末燒結(jié)體的燒結(jié)過濾器。
各加熱器(66)、(76)與(81)上連接有沒圖示的溫度調(diào)節(jié)器，可分別單獨地進行溫度調(diào)節(jié)，可把氣化室(60)內(nèi)調(diào)節(jié)到所需要的溫度。再者，各加熱器的數(shù)可根據(jù)需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，也可以共同控制多個加熱器。
接著，首先對液體氣化供給裝置(12)的構(gòu)成簡單地進行了說明，再根據(jù)圖1與2進行說明。氣化器(10)的液體原料導(dǎo)入流路(38)通過液體原料供給管(22a)連接液體質(zhì)量流量計(18)，液體質(zhì)量流量計(18)通過液體原料供給管(22b)連接原料罐(14)，原料罐(14)連接導(dǎo)入推氣(PG)的推氣導(dǎo)入管(22e)。
另外，氣化器(10)的載氣導(dǎo)入流路(78)通過載氣供給管(22c)連接質(zhì)流控制器(20)，質(zhì)流控制器(20)連接導(dǎo)入載氣(CG)的載氣供給管(22f)。
此外，氣化器(10)的執(zhí)行器(30)通過控制用導(dǎo)電線(22d)連接液體質(zhì)量流量計(18)，原料導(dǎo)出流路(62)通過送出氣化的液體原料(VM)與載氣(CG)的混合氣體(VM+CG)的原料供給管(22g)連接反應(yīng)器(16)。
原料罐(14)貯存作為薄膜原料的液體有機金屬等的液體原料(LM)。液體質(zhì)量流量計(18)測定流過液體原料供給管(22b)的液體原料(LM)的質(zhì)量流量(每單位時間流過的液體原料的質(zhì)量)，根據(jù)測定結(jié)果對執(zhí)行器(30)的線圈(50)施加電壓。質(zhì)流控制器(20)調(diào)節(jié)載氣(CG)對于氣化器(10)的供給量。此外，反應(yīng)器(16)作為“成膜裝置”起作用，利用熱能或等離子體能等，通過使供給的氣體原料(VM)與其他氣體反應(yīng)(或通過使氣體原料(VM)分解)，在晶片的表面形成薄膜。再者，液體質(zhì)量流量計(18)中，按照流過內(nèi)部的液體原料(LM)的質(zhì)量流量對線圈(50)施加電壓，由此調(diào)節(jié)原料導(dǎo)入口(42)的開度從而使給予氣化室(60)的液體原料(LM)的質(zhì)量均勻化。
接著，對使用液體氣化供給裝置(12)將液體原料(LM)氣化的方法進行說明。
向原料罐(14)供給推氣(PG)時，原料罐(14)內(nèi)的壓力上升，壓下液體原料(LM)的液面。作為推氣(PG)，例如可使用氦等惰性氣體。利用推氣(PG)的壓力壓下液體原料(LM)的液面，液體原料(LM)在液體原料供給管(22b)內(nèi)流過，通過液體質(zhì)量流量計(18)送往氣化室10的閥室(36)。此時，液體質(zhì)量流量計(18)測定流過內(nèi)部的液體原料(LM)的質(zhì)量流量，根據(jù)測定的流量信號對氣化器(10)的線圈(50)施加電壓。由此調(diào)節(jié)原料導(dǎo)入口(42)的開度，從液體原料供給孔(61)的下端向氣化室(60)內(nèi)連續(xù)地滴下一定質(zhì)量流量的液體原料(LM)。
連續(xù)滴到氣化室(60)內(nèi)的液體原料(LM)借助重力從氣化室(60)內(nèi)落下，附著在設(shè)置于氣化室(60)底面的一次過濾器(80)的表面上。其中，由于一次過濾器(80)由金屬粉末的燒結(jié)體形成，故在一次過濾器(80)的截面上形成許多如圖4所示的微細空間(87)。因此，附著在一次過濾器(80)的表面上的液體原料(LM)，在一次過濾器(80)的表面形成液膜，同時利用毛細管現(xiàn)象滲透到微細空間(87)中。其中，通過一次過濾器(80)接受來自下部構(gòu)件加熱器(81)的熱的液體原料(LM)的一部分氣化。
另一方面，向質(zhì)流控制器(20)供給載氣(CG)時，控制載氣(CG)的質(zhì)量流量，設(shè)定質(zhì)量流量的載氣(CG)通過載氣供給管(22c)連續(xù)地送往氣化器(10)的載氣導(dǎo)入流路(78)。作為載氣(CG)，例如可以使用氦或氮等惰性氣體。
送往載氣導(dǎo)入流路(78)的載氣(CG)，從一次過濾器(80)的下面，通過微細空間(87)流向上方，流入氣化室(60)。此時形成液膜、滲透到微細空間(87)中的液體原料(LM)，由于受到載氣(CG)產(chǎn)生的鼓泡作用而微細化從而成為霧(MM)(霧狀的液滴)。
接著，一次過濾器(80)中成為氣化的霧(MM)的液體原料(LM)，被載氣(CG)輸送，邊在氣化室(60)內(nèi)浮游，邊向設(shè)于上方的二次過濾器(64)移動。在移動期間，霧(MM)接受來自被各加熱器(66)、(76)與(81)加熱的氣化室(60)壁面的輻射熱(H)而氣化(參照圖5)。
被載氣(CG)輸送的液體原料(LM)，如前述邊氣化邊移動到氣化室(60)的上方，通過二次過濾器(64)，導(dǎo)向設(shè)于上部構(gòu)件(54)的原料導(dǎo)出流路(62)。此時，尚未氣化的霧(MM)被二次過濾器(64)捕集。此外，霧(MM)通過二次過濾器(64)接受來自上部構(gòu)件加熱器(66)的熱而完全氣化。
通過二次過濾器(64)而完全氣化的液體原料(LM)隨載氣(CG)一起通過原料導(dǎo)出流路(62)從氣化器(10)排出，通過原料供給管(22g)送到反應(yīng)器(16)。
這樣，通過使用適用本發(fā)明申請的氣化器(10)，液體原料(LM)與通過單一地提高氣化室(60)內(nèi)的溫度而使液體原料(LM)氣化的以往的氣化器相比，不提高氣化室(60)整體的溫度便能高效率地將液體原料(LM)氣化，能夠防止液體原料(LM)本身發(fā)生熱分解，故能夠解決液體原料(LM)的分解成分在氣化室(60)內(nèi)部堆積，或堵塞原料導(dǎo)出流路(62)之類的問題。
再者，一次過濾器(80)與二次過濾器(64)，除了金屬制過濾器與燒結(jié)過濾器外，只要是載氣(CG)、氣化的液體原料(VM)能通過的材質(zhì)，則可根據(jù)液體原料(LM)的種類適當(dāng)使用合金金屬、金屬纖維、和金屬線的織物或金屬網(wǎng)狀的過濾器。另外，過濾器(64)與(80)的網(wǎng)眼也不限于本實施例，可針對使用條件使用適當(dāng)網(wǎng)眼的過濾器，由于使用二次過濾器(64)捕捉霧(MM)，故優(yōu)選使二次過濾器(64)的網(wǎng)眼比一次過濾器(80)小。
實施例2以下，根據(jù)圖6對為了將比實施例1中使用的液體原料(LM)蒸氣壓更低、更難氣化的液體原料(以下，稱“難氣化性液體原料”)進行氣化，必須更高地設(shè)定溫度的場合適合的實施例進行說明。應(yīng)予說明，難氣化性液體原料用的氣化器(10b1)與實施例1所述的氣化器(10a)相同，大致由液體原料供給部(24)與氣化部(26)構(gòu)成，作為裝置的構(gòu)成也基本上相同。因此只對與實施例1的不同之處進行說明。
難氣化性液體原料用的氣化器(10b1)，其特征在于將液體原料供給部(24)與氣化部(26)隔離，在它們之間設(shè)置熱隔離用連接管(94)。
熱隔離用連接管(94)是具有實質(zhì)上將液體原料導(dǎo)入孔(40)與液體原料供給孔(61)延長使液體原料供給部(24)與氣化部(26)隔離的距離的作用的管材，上端與液體原料導(dǎo)入孔(40)的下端連接，下端與液體原料供給孔(61)的上端相連，從而構(gòu)成液體原料導(dǎo)入孔(40)與液體原料供給孔(61)協(xié)動向氣化部(26)導(dǎo)入來自液體原料供給部(24)的液體原料(LM)用的流路(96)。
這樣，通過將液體原料供給部(24)與氣化部(26)隔離，使來自將成為高溫的氣化部(26)的熱難傳給液體原料供給部(24)，能夠避免液體原料供給部(24)因成為不希望的高溫所導(dǎo)致的熱不穩(wěn)定性化合物的聚合或分解等問題。
通過設(shè)置熱隔離用連接管(94)，液體原料供給部(24)與氣化室(60)的距離增長，利用隔膜(44)所調(diào)節(jié)的量的液體原料(LM)到進入氣化室(60)的時間也延長，有時液體原料(LM)的流量控制的應(yīng)答性惡化。為了避免該問題，在氣化器(10b1)中，在液體原料供給部(24)的閥室(36)設(shè)置使少量的載氣(CG)流入用的載氣混入流路(98)。
載氣混入流路(98)是向閥室(36)導(dǎo)入載氣(CG)的流路，一端與閥室(36)的底部相連，另一端與載氣供給管(22c)相連。通過使載氣(CG)流入閥室(36)，由于不使液體原料(LM)的導(dǎo)入量變化就能夠增大通過流路(96)的流體的體積，故能夠加快內(nèi)部流速。并且由于通過加快內(nèi)部流速，能縮短利用隔膜(44)調(diào)節(jié)的量的液體原料(LM)到進入氣化室(60)的時間，故能夠改善因設(shè)置熱隔離用連接管(94)而惡化的液體原料(LM)的流量控制的應(yīng)答性。
應(yīng)予說明，前述的載氣混入流路(98)的一端，也可以如圖7所示的氣化器(10b2)那樣，不與閥室(36)的底部而是與液體原料導(dǎo)入孔(40)的側(cè)面相連。這樣，與如氣化器(10b1)那樣載氣(CG)經(jīng)由閥室(36)后流入液體原料導(dǎo)入孔(40)的場合相比，氣化器(10b2)由于載氣混入流路(98)直接與液體原料導(dǎo)入孔(40)相連，故氣化器(10b2)具有流路(96)的內(nèi)部流速對于流入的載氣(CG)量的變化的應(yīng)答快的特征。
實施例3本實施例所涉及的氣化器(10c)是在實施例1所涉及的氣化器(10a)的下部構(gòu)件(58)中追加預(yù)熱用過濾器(102)的結(jié)構(gòu)。
如圖8所示，本實施例使用的氣化器(10c)的載氣導(dǎo)入流路(78)中，在凹部(82)與流路(86)之間設(shè)置另外的空間(104)。凹部(82)與空間(104)利用連通孔(106)連通，流路(86)與空間(104)相連。因此，導(dǎo)入流路(86)中的載氣(CG)經(jīng)由空間(104)導(dǎo)入凹部(82)中后，通過一次過濾器(80)送到氣化室。
在空間(104)的側(cè)部設(shè)置臺階，構(gòu)成空間(104)的上端部比空間(104)的下部寬。該臺階在把預(yù)熱用過濾器(102)嵌合在空間(104)的上端部時，成為空間(104)的內(nèi)面與預(yù)熱用過濾器(102)的表面相接的接合部(108)。此外，空間(104)的中心部中也向下突設(shè)用于與預(yù)熱用過濾器(102)接合的接合部(108)。
預(yù)熱用過濾器(102)是具有把來自下部構(gòu)件加熱器(81)的熱傳給載氣(CG)作用的圓盤狀的板材，嵌合在空間(104)的上部。預(yù)熱用過濾器(102)與一次過濾器(80)或二次過濾器(64)同樣，除了金屬制過濾器與燒結(jié)過濾器外，只要是載氣(CG)能通過的材質(zhì)，則可以適當(dāng)使用合金金屬、金屬纖維和金屬線的織物或金屬網(wǎng)狀的過濾器。另外，可針對使用條件使用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)眼的過濾器。
載氣(CG)通常在向氣化器(10c)導(dǎo)入的階段是室溫，但根據(jù)液體氣化供給裝置(12)的構(gòu)成、載氣(CG)的種類有時為低溫。如前述，本發(fā)明的特征在于附著在一次過濾器(80)上的液體原料(LM)被由一次過濾器(80)傳給的熱氣化，同時受到載氣(CG)的鼓泡作用而更細地霧化，因此能夠在低的溫度下發(fā)揮充分的氣化能力。然而，載氣(CG)的溫度低時，原本液體原料(LM)氣化使用的熱被奪去用于載氣(CG)的升溫，故液體原料(LM)的氣化能力降低。本實施例所涉及的氣化器(10c)是解決該問題用的氣化器，通過使用預(yù)熱用過濾器(102)預(yù)先使低溫度的載氣(CG)升溫到所需要的溫度，能夠在一次過濾器(80)中發(fā)揮設(shè)定的氣化能力。
實施例4本實施例所涉及的氣化器(110a)，如圖9所示，其特征在于液體原料供給孔(61)中具有毛細管(112)。
毛細管(112)是以上端與原料導(dǎo)入口(42)相連，下端與一次過濾器(80)的上面接近到0.1～1.0mm的狀態(tài)插入液體原料供給孔(61)中所安裝的內(nèi)徑0.2～0.5mm的管材。
從液體原料供給孔(61)滴下的液體原料(LM)，在氣化室(60)內(nèi)落下并附著在一次過濾器(80)上面從而形成液膜，但為了氣化器(110a)發(fā)揮穩(wěn)定的氣化能力，必須經(jīng)常地形成一定厚度的液膜。然而由于因滴下的液體原料(LM)的量、載氣(CG)的流量變動等，氣化室(60)內(nèi)的混合氣(VM+CG)流產(chǎn)生變動，故難將液膜的厚度保持一定。因此，為了通過使液體原料(LM)連續(xù)流到一次過濾器(80)表面，成為難受混合氣(VM+CG)流變動影響的氣化器(110a)而安裝毛細管(112)。這樣，所供給的液體原料(LM)，由于通過毛細管(112)的內(nèi)部(即流路(96))送到一次過濾器(80)的表面附近，故不受氣化室(60)內(nèi)產(chǎn)生的對流或氣流的紊亂的影響。因此，由于可以減少在一次過濾器(80)的表面形成的液膜(114)的厚度變動，故能夠使氣化器(110a)發(fā)揮穩(wěn)定的氣化能力。
應(yīng)予說明，對本實施例所涉及的氣化器(110a)，也可以如實施例2所述，將液體原料供給部(24)與氣化部(26)隔離而設(shè)置熱隔離用連接管(94)。還可以在液體原料供給部(24)中設(shè)置用于使少量的載氣(CG)的一部分流入流路(96)內(nèi)的載氣混入流路(98)。
圖10中示出了這樣的氣化器(110b)。從而能夠解決液體原料供給部(24)成為不希望的高溫所導(dǎo)致的熱不穩(wěn)定性化合物的聚合或分解等問題，改善因設(shè)置熱隔離用連接管(94)而惡化的液體原料(LM)的流量控制的應(yīng)答性。
權(quán)利要求
1.液體原料的氣化方法，其特征在于，向配置在被加熱器加熱的氣化室的下端部的一次過濾器的下面導(dǎo)入載氣，向前述一次過濾器滴下或流下流量調(diào)節(jié)后的液體原料，將前述液體原料在前述一次過濾器與前述液體原料的潤濕面利用來自加熱器的熱進行氣化，同時通過與前述載氣混合而霧化，使氣化和霧化的前述液體原料隨前述載氣一起從前述氣化室的上部排出。
2.氣化器，其特征在于，具有被加熱器加熱的氣化室，配置在前述氣化室的下端部、被加熱器加熱的一次過濾器，從前述氣化室的上方向前述一次過濾器滴下流量調(diào)節(jié)后的液體原料的液體原料供給部，向前述一次過濾器的下面導(dǎo)入載氣的載氣導(dǎo)入流路，和用于從前述氣化室的上部排出前述載氣與氣化的前述液體原料的混合氣的原料導(dǎo)出流路。
3.權(quán)利要求2所述的氣化器，其特征在于，還具有配置在前述氣化室的上端部、被加熱器加熱的二次過濾器，通過了前述二次過濾器的、前述載氣與氣化的前述液體原料的混合氣通過前述原料導(dǎo)出流路從前述氣化室的上部排出。
4.權(quán)利要求2或3所述的氣化器，其特征在于，將前述液體原料供給部與前述氣化室隔離，在它們之間設(shè)置熱隔離用連接管。
5.權(quán)利要求2～4的任一項所述的氣化器，其特征在于，在前述載氣導(dǎo)入流路上具有被加熱器加熱的前述載氣的預(yù)熱用過濾器。
6.氣化器，其特征在于，具有被加熱器加熱的氣化室，配置在前述氣化室的下端部、被加熱器加熱的一次過濾器，從前述氣化室的上方通過毛細管把流量調(diào)節(jié)后的液體原料供給到前述一次過濾器表面附近的液體原料供給部，向前述一次過濾器的下面導(dǎo)入載氣的載氣導(dǎo)入流路，和用于從前述氣化室排出前述載氣與氣化的前述液體原料的混合氣的原料導(dǎo)出流路。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供能在低溫下將供于CVD裝置中成膜的液體原料氣化的氣化器。氣化器(10)具有被加熱器(66)、(76)及(81)加熱的氣化室(60)，配置在氣化室(60)的下端部、被加熱器(81)加熱的一次過濾器(80)，從氣化室(60)的上方向一次過濾器(80)滴下流量調(diào)節(jié)后的液體原料(LM)的液體原料供給部(24)，向一次過濾器(80)的下面導(dǎo)入載氣(CG)的載氣導(dǎo)入流路(78)，和從氣化室(60)的上部排出載氣(CG)與氣化的液體原料(VM)的混合氣(VM+CG)的原料導(dǎo)出流路(62)。滴到一次過濾器(80)上的液體原料(LM)一部分被氣化，又受到來自下方的載氣(CG)產(chǎn)生的鼓泡作用而成為霧狀。由于霧的表面積比非霧狀態(tài)大，故液體原料(LM)能高效率地受熱，能在低溫下將液體原料(LM)氣化。
文檔編號H01L21/205GK101061257SQ20068000124
公開日2007年10月24日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者小野弘文 申請人:琳科技股份有限公司