JPH0725225Y2

JPH0725225Y2 - 蒸発気体定量取出装置

Info

Publication number: JPH0725225Y2
Application number: JP1989019188U
Authority: JP
Inventors: 明吉野; 鼎士渡部; 健治奥村
Original assignee: 大同ほくさん株式会社
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2004-02-20
Also published as: JPH02112327U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、半導体の製造に使用される半導体層形成材
料等の液体原料を気化させるための蒸発気体定量取出装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体の製造工程においては、ウエハーの表面に、絶縁
膜半導体材料からなる層を形成することが行われてお
り、このような材料の中に、テトラエチルオキサイドシ
ラン（以下「TEOS」と略す）がある。このTEOSは、沸点
が170℃と高く気化しにくいうえ、130℃程度の温度で分
解してしまう性質を有しており、一般に、バブリング方
式またはベーキング方式によつて、絶縁半導体層形成用
処理室に供給されている。上記方法のうちの、バブリン
グ方式は第３図に示すようなものであり、加熱室１の内
部に配設された原料タンク２内にTEOSを厳密に加温調節
した状態で保持し、この原料タンク２内に、マスフロー
コントローラー（以下「MFC」と記す）３によつて流量
調節された不活性ガス（例えばN₂,Ar）をキヤリアガス
として供給することによりTEOSをバブリングさせ、原料
タンク２内に発生する気化ガスを、配管４を介して処理
室５内に送り込むようになつている。そして、この気化
ガスは処理室５内に並設されたウエハー６の表面に吹き
付けられて絶縁半導体層を形成するというものである。
また、ベーキング方式は第４図に示すようなものであ
り、加温調節された加熱室1a内に原料タンク２を配設す
るとともに、その加熱室1a内における下流側にMFC3を配
設し、このMFC3で原料タンク２から送られてくるTEOS流
量を調節しながらウエハー６が並設された処理室５内に
送り込むようになつている。なお、第３図および第４図
において、７は開閉弁であり、８は圧力計、９は可変流
量弁である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記バブリング方式では、気化TEOSが不
活性ガスと混合した状態で処理室５に送られるため、TE
OSの供給量の計測が困難で、またその濃度が薄くなり、
絶縁半導体層の形成に長時間を要するとともに、形成層
の精度が悪くなるという問題点を有している。また、加
熱室１の温度調節を厳密に行う必要があるため、操作が
難しいという問題もある。ベーキング方式では、形成層
の精度は良好であり、加熱室1aの温度調節も厳密に行う
必要はない。しかし、液体原料の気化を効率よく行うた
めには、液体原料の気化する表面積を大きくする必要が
あり、それに伴つて原料タンク２を大きくする必要があ
る。この原料タンク２を加熱室1a内に原料タンク２を配
設するために加熱室1aが大形化するという問題を生じて
いる。

この考案は、このような事情に鑑みなされたもので、上
記ベーキング方式による長所を維持したままで、加熱室
を大形化することなく、効率のよい気化を、安定かつ定
量的に行うことのできる蒸発気体定量取出装置の提供を
その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この考案の蒸発気体定量取
出装置は、液体原料タンク内の液体原料貯留層に、液体
原料取出用配管の一端側を浸漬し、上記液体原料取出用
配管の他端側を液体原料タンクから引き出して加熱保持
された密封室の天井部に連通し、この密封室の上記天井
部に上記液体原料をシヤワー状に分散流下させるための
分散流下手段を配設するとともに、上記分散流下手段下
側の左右側壁に、先端側縁部が略円弧状に形成された複
数の棚板を交互に段違い状に設け、上記各棚板の側縁部
と上記密封室の側壁との間に空隙を形成してこの空隙を
気化ガスの上昇通路とし、この上昇通路上部に気液分離
器を設け、上記気液分離器の気体取出口から気化ガス取
出用配管を延設してこの配管上に流量調節手段を設け、
上記密封室の下端からこの密封室の下部に溜まる液体原
料を取り出す送戻用配管を延設してその先端を上記液体
原料タンクに連結したという構成をとる。

〔作用〕

この考案の蒸発気体定量取出装置は、従来例のように、
加熱保持した液体原料を不活性ガスによつてバブリング
させそのときに生じる気化ガスを取り出したり、原料タ
ンク等を大形の加熱室で加熱することにより液体原料を
気化させ取り出すというものではなく、原料タンクの下
流側に、加熱保持された密封室を設けるとともに、この
密封室に液体原料をシヤワー状に分散流下させるための
手段を設け、原料タンクから送り出される液体原料をこ
の密封室で効果的に気化させて外部に取り出し使用する
ようになつている。すなわち、液体原料の気化を効率よ
く行うには、液体原料の表面積を大きくし蒸発面積を大
にすることが効果的であり、この考案では、分散流下手
段によつて液体原料を密封室内でシヤワー状に分散さ
せ、しかも、その下側の左右側壁に設けた複数の特殊な
棚板により液体原料を薄い膜状に引き延ばしては分散落
下させることを繰り返すことによつて、液体原料の蒸発
面積を大きくしている。したがつて、液体原料を効果的
に気化できるとともに、加熱室を大幅に小形化すること
ができる。また、キヤリアガスを使用しないため、気化
原料が希釈されるという問題も生じない。さらに、この
考案の装置では、上記各棚板と密封室側壁との間に形成
される気化原料の上昇通路上部に気液分離器を設け、こ
の気体分離器の気体取出口から気化ガスを取り出す際
に、流量調節手段を経由させるようにしているため、最
終的に取り出される気化ガスが常に適正な流量に保たれ
るという利点を有する。したがつて、上記装置によつて
取り出される気化ガスを用いて、例えば半導体層形成を
行うと、非常に精度のよい良好な半導体層を得ることが
できる。さらに、上記密封室の下部に溜まる液体原料
は、上記液体原料送戻配管から液体原料タンクに戻され
るため、液体原料にむだがなく、経済的である。

つぎに、この考案を実施例にもとづいて詳しく説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例を示している。すなわ
ち、図において、10は原料タンクであり、内部下部側に
絶縁半導体層形成用の液体TEOSが充填されている。12は
原料タンク10内の底部側から上方に延び天井部を貫通し
て外部に延びるポンプ13付の原料取出用配管であり、先
端がボツクス状の加熱室14内に設けられた中空円柱状の
密封室15の天井部に連結されている。この原料取出用配
管12の先端部はシヤワーノズル状に形成されており、原
料タンク10から送られてくるTEOSをシヤワー状に分散し
て密封室15内に流下するようになつている。また、上記
密封室15は、加熱室14の加熱によつて略80℃の温度に保
持されており、内部に、段違いに取り付けられた複数の
棚板16および気液分離器17が配設されている。

上記棚板16を上方から見下ろした状態を第２図に示す。
すなわち、各棚板16は、密封室15の左右の側壁から交互
に突設しており、互い違いの各棚板16が上下方向で重な
るよう設定されている。そして、各棚板16は、幅が先端
側にいくほど狭くなつており、その先端側縁部は円弧状
に形成されている。また、各棚板16はやや下り傾斜にな
つており、樋のように液体を下方に伝わらせることがで
きる。一方、上記各棚板16の前後両側の空間部は、気化
ガスの上昇通路18に形成されている。したがつて、原料
取出用配管12を介して原料タンク10から密封室15内に送
り込まれた液体TEOSは、密封室15の天井部からシヤワー
状に分散され、その下側に設けられた左右の棚板16に交
互に乗り移りながら密封室15内を下降し、その間に加熱
されて蒸発し上昇通路18から密封室15の上端側に上昇し
ていく。このとき、各棚板16の先端側縁部が円弧状に形
成されているため、棚板16から落下する液体原料が、特
定の角部から集中的に落下することがなく、適当に分散
した状態で落下する。このため、つぎに乗り移つた棚板
16の上においても、板の上の略全面に拡がることがで
き、偏つて流れ落ちることがない。

また、上記気液分離器17は、従来公知のものであり、密
封室15内の上記上昇通路18の上部に配設され、上記のよ
うにして気化して上昇通路18を上昇してくるTEOSの気化
ガスが気液混合状態で内部に吸い込まれるようになつて
いる。この気液分離器17内に吸い込まれた気液混合状態
のガスは、気液分離器17で気液を分離され、そのうちの
液体分は気液分離器17の下端部に設けられた液体取出口
から下方に落下し、原料取出用配管12から送られてくる
液体TEOSとともに棚板16を下降して再度気化に供され
る。

19は、気液分離器17の上部側に設けられた気体取出口か
ら密封室15および加熱室14の外部に向かつて延びる気化
ガス取り出し用の配管であり、気液分離器17内の気化ガ
スを処理室20に送り出すようになつている。上記処理室
20は真空ポンプ（図示せず）を備えており、その真空ポ
ンプの作用により、配管19および気液分離器17内を負圧
にし、密封室15内の気化ガスを、気液分離器17および配
管19を介して内部に吸引する。21は配管19における加熱
室14と処理室20の間に設けられたMFCであり、配管19内
を通過する気化ガスを適正な流量に調節する。22は、MF
C21と処理室20の間に設けられた開閉弁である。

また、24は密封室15の底面から原料タンク10の頂部に延
びる送り戻し用の配管であり、密封室15の下部に溜まる
液体TEOSを原料タンク10に送り返すようになつている。
この送り返された液体TEOSは、原料タンク10内の液体TE
OSとともに、再び原料として使用される。

なお、30は原料タンク10の上端から外部に延びる配管11
の先端に設けられた止め弁であり、外部から原料を供給
する時の供給弁となる。

この構成において、ポンプ13および処理室20の真空ポン
プを作動させると、原料タンク10内の液体TEOSは、原料
取出用配管12およびシヤワーノズルを介して密封室15内
にシヤワー状に分散して送り込まれる。ついで、密封室
15内の左右の側壁から延びる複数の棚板16に沿つて、薄
い層状に引き延ばされ表面積が大きくなつた状態で下降
する。その際、加熱室14からの加熱によつて加熱され効
果的に気化し、気液混合状態で上昇通路18を上昇してい
く。そして、気液分離器17によつて気液を分離され、そ
の気体分だけが配管19を介して処理室20に送られる。そ
の結果、上記TEOSの気化ガスは、処理室20内に並設され
たウエハーの表面に吹き付けられ、その表面に絶縁半導
体層を形成する。この際、上記気化ガスは、MFC21によ
つて適正な流量に調節されるため、形成される絶縁半導
体層が精度のよい良好な状態になる。

このように、この蒸発気体定量取出装置は、原料取出用
配管12の先端にシヤワーノズルが形成されているととも
に、密封室15内に、先端縁部が円弧状に形成された特殊
な棚板16が設けられているため、原料タンク10から送ら
れてくる液体TEOSが密封室15内で分散し、表面積が大き
くなつた状態で加熱され効果的に気化するようになる。
したがつて、密封室15を著しく小形化することができ、
この小形化された密封室15を加熱室14で加熱するように
しているため、加熱室14を著しく小形化することができ
る。さらに、密封室15内のTEOSは、気液分離器17で気液
分離されその気体分だけが取り出されるとともに、MFC2
1の調節によつて適正な流量で取り出されるため、精度
のよい良好な絶縁半導体層の形成が可能になる。また、
原料タンク10を加熱室外におくことが可能になることか
ら、高温下で不安定なTEOSを安定な状態で保持できるよ
うになる。また、キヤリアーガスを使用しないためTEOS
が希釈される等の問題も生じない。さらに、密封室15内
で気化されなかつたTEOSは再び原料タンク10に戻されて
使用されるためむだがない。

なお、液体原料は、上記TEOSに限定するものではなく、
気化して定量的に取り出す必要のある液体原料であれば
なんでもよい。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の蒸発気体定量取出装置は、原
料タンクの下流側に、加熱保持された密封室を設けると
ともに、この密封室に液体原料の分散流下手段と、特殊
な形状の棚板とを設け、原料タンクから送り出される液
体原料をこの密封室で気化し外部に取り出すようになつ
ている。したがつて、液体原料を効果的に気化できると
ともに、加熱室を小形化することができる。また、キヤ
リアガスを使用しないため、原料が希釈されるというよ
うな問題が生じない。さらに、気液分離器で分離された
気化ガスが、流量調節手段によつて適正な流量で取り出
されるため、例えばこのガスを原料として、半導体層形
成を行うと、非常に精度のよい良好な半導体層を得るこ
とができる。さらに、上記密封室の下部に溜まる液体原
料が、上記液体原料送戻配管から液体原料タンクに戻さ
れるため、液体原料にむだがなく、経済的である。

【図面の簡単な説明】第１図はこの考案の一実施例の構成図、第２図は密封室
を上方から見下ろした状態を示す説明図、第３図および
第４図は従来例の構成図である。 10……原料タンク、12……原料取出用配管、14……加熱
室、15……密封室、16……棚板、17……気液分離器、18
……上昇通路、19,24……配管、20……処理室、21……M
FC

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】液体原料タンク内の液体原料貯留層に、液
体原料取出用配管の一端側を浸漬し、上記液体原料取出
用配管の他端側を液体原料タンクから引き出して加熱保
持された密封室の天井部に連通し、この密封室の上記天
井部に上記液体原料をシヤワー状に分散流下させるため
の分散流下手段を配設するとともに、上記分散流下手段
下側の左右側壁に、先端側縁部が略円弧状に形成された
複数の棚板を交互に段違い状に設け、上記各棚板の側縁
部と上記密封室の側壁との間に空隙を形成してこの空隙
を気化ガスの上昇通路とし、この上昇通路上部に気液分
離器を設け、上記気液分離器の気体取出口から気化ガス
取出用配管を延設してこの配管上に流量調節手段を設
け、上記密封室の下端からこの密封室の下部に溜まる液
体原料を取り出す送戻用配管を延設してその先端を上記
液体原料タンクに連結したことを特徴とする蒸発気体定
量取出装置。