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JP7553192B2 - 原料供給装置及び原料供給方法 - Google Patents

原料供給装置及び原料供給方法 Download PDF

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Description

本開示は、原料供給装置及び原料供給方法に関する。
固体原料を溶媒に溶解して処理室内にスプレー噴射した後、処理室内を加熱して溶媒を除去して固体原料を残留させ、続いて、処理室内を加熱して固体原料を昇華し、対応のガスを生成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004-115831号公報
本開示は、固体原料の昇華量の変動を抑制できる技術を提供する。
本開示の一態様による原料供給装置は、固体原料を分散媒に分散させた分散系から反応性ガスを生成する原料供給装置であって、前記分散系を貯留する容器と、前記容器内に前記分散系を注入する注入部と、前記容器内を排気する排気ポートと、前記容器内に設けられるフィルタであり、前記容器内を前記注入部が設けられる第1の領域と前記排気ポートが設けられる第2の領域とを含む複数の領域に区画するフィルタと、を有前記分散系は、スラリー又はコロイド溶液である
本開示によれば、固体原料の昇華量の変動を抑制できる。
実施形態の原料供給システムの一例を示す図 図1の原料供給システムの動作を説明するための図(1) 図1の原料供給システムの動作を説明するための図(2) 充填工程を説明するための図(1) 充填工程を説明するための図(2) 乾燥工程を説明するための図(1) 乾燥工程を説明するための図(2) 気化工程を説明するための図(1) 気化工程を説明するための図(2)
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
(原料供給システム)
図1を参照し、実施形態の原料供給システムについて説明する。図1は、実施形態の原料供給システムの一例を示す図である。
原料供給システム1は、第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液(以下単に「溶液」ともいう。)から溶媒を除去することで形成される第2の固体原料を昇華させて反応性ガスを生成し、生成した反応性ガスを用いて処理装置で成膜を行うシステムである。
第1の固体原料は、特に限定されないが、例えばストロンチウム(Sr)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等の金属元素を含有する有機金属錯体、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等の金属元素を含有する塩化物であってよい。溶媒は、第1の固体原料を溶解して溶液を生成できればよく、例えばヘキサンであってよい。
原料供給システム1は、原料供給源10、原料供給装置30,40、処理装置50及び制御装置90を備える。
原料供給源10は、溶液M1を原料供給装置30,40に供給する。原料供給源10は、例えばサブファブに配置される。本実施形態において、原料供給源10は、タンク11及びフロートセンサ12を含む。タンク11には、溶液M1が充填されている。フロートセンサ12は、タンク11内に充填された溶液M1の量を検知する。
原料供給源10には、タンク11の上方から配管L1の一端が挿入されている。配管L1の他端はキャリアガスの供給源G1と接続されており、供給源G1から配管L1を介してタンク11内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、例えば窒素(N)、アルゴン(Ar)等の不活性ガスであってよい。配管L1には、バルブV1が介設されている。バルブV1を開くと供給源G1から原料供給源10へキャリアガスが供給され、バルブV1を閉じると供給源G1から原料供給源10へのキャリアガスの供給が遮断される。また、配管L1には、配管L1を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
原料供給源10は、配管L2,L3を介して原料供給装置30と接続されており、配管L2,L3を介して原料供給装置30に溶液M1を供給する。配管L2,L3には、夫々バルブV2,V3が介設されている。バルブV2,V3を開くと原料供給源10から原料供給装置30へ溶液M1が供給され、バルブV2,V3を閉じると原料供給源10から原料供給装置30への溶液M1の供給が遮断される。また、配管L3には、配管L3を流れる溶液M1の流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
また、原料供給源10は、配管L2,L4を介して原料供給装置40と接続されており、配管L2,L4を介して原料供給装置40に溶液M1を供給する。配管L4には、バルブV4が介設されている。バルブV2,V4を開くと原料供給源10から原料供給装置40へ溶液M1が供給され、バルブV2,V4を閉じると原料供給源10から原料供給装置40への溶液M1の供給が遮断される。また、配管L4には、配管L4を流れる溶液M1の流量を制御する流量制御器(図示せず)や追加のバルブ等が介設されていてもよい。
原料供給装置30は、原料供給源10から輸送される溶液M1を貯留する。本実施形態において、原料供給装置30は、容器31、加熱部32、圧力計33及びフィルタ34を含む。容器31は、原料供給源10から輸送される溶液M1を貯留する。加熱部32は、溶液M1から溶媒を除去することにより形成された固体原料(以下「第2の固体原料M2」という。)を加熱することにより、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成する。加熱部32は、例えば容器31の底部及び外周を覆うように配置されたヒータであってよい。加熱部32は、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成できる温度に容器31内を加熱できるように構成される。圧力計33は、容器31の内圧を検出する。検出された容器31の内圧は制御装置90に送信され、制御装置90は該内圧に基づいて各種のバルブの開閉を制御する。例えば、制御装置90は、該内圧が所定の圧力よりも高くなった場合に、バルブV3を閉じることにより、容器31に過剰な溶液M1が供給されないようにする。フィルタ34は、容器31内に略水平に設けられ、容器31内を第1の領域31a及び第2の領域31bに区画する。第1の領域31aには、配管L3の先端が挿入されている。これにより、配管L3内が第1の領域31aと連通する。第2の領域31bは、第1の領域31aの上方に位置する領域である。フィルタ34は、反応性ガスを透過し、第2の固体原料M2及びパーティクル等の不純物を捕捉する材料により形成されていればよく、例えば多孔性材料により形成されている。多孔性材料は、例えばステンレス鋼の焼結体等の多孔性の金属材料、多孔性のセラミック材料であってよい。
原料供給装置30には、容器31の上方から配管L8の一端が挿入されている。配管L8の一端は、例えば第1の領域31aに挿入されている。これにより、配管L8内が第1の領域31aと連通する。ただし、配管L8の一端は、第2の領域31bに挿入されていてもよい。配管L8の他端は配管L7を介してキャリアガスの供給源G7と接続されており、供給源G7から配管L7,L8を介して容器31内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、例えばN、Ar等の不活性ガスであってよい。配管L8には、供給源G7の側から順にバルブV8a,V8bが介設されている。バルブV8a,V8bを開くと供給源G7から原料供給装置30へキャリアガスが供給され、バルブV8a,V8bを閉じると供給源G7から原料供給装置30へのキャリアガスの供給が遮断される。配管L7には、配管L7を流れるキャリアガスの流量を制御する流量制御器F7が介設されている。本実施形態において、流量制御器F7は、マスフローコントローラ(MFC)である。
原料供給装置30は、配管L10,L12を介して処理装置50と接続されており、配管L10,L12を介して処理装置50に反応性ガスを供給する。配管L10は、先端が容器31内の第2の領域31bに挿入されている。これにより、配管L10内が第2の領域31bと連通する。配管L10には、原料供給装置30の側から順にバルブV10a~V10cが介設されている。バルブV10a~V10cを開くと原料供給装置30から処理装置50へ反応性ガスが供給され、バルブV10a~V10cを閉じると原料供給装置30から処理装置50への反応性ガスの供給が遮断される。
配管L10のバルブV10aとバルブV10bとの間には、配管L13の一端が接続されている。配管L13の他端は、配管L8のバルブV8aとバルブV8bとの間に接続されている。配管L13は、配管L8と配管L10とを原料供給装置30を介さずに接続するバイパス配管として機能する。配管L13には、バルブV13が介設されている。バルブV13を開くと配管L8と配管L10とが連通し、バルブV13を閉じると配管L8と配管L10との連通が遮断される。
配管L10のバルブV10bとバルブV10cとの間には、配管L14の一端が接続されている。配管L14の他端は、例えば真空ポンプ等の排気装置E1に接続されている。配管L14には、バルブV14が介設されている。バルブV10a,V10bが開いた状態でバルブV14を開くと、容器31内が排気され、容器31内に貯留された溶液M1から溶媒を除去できる。バルブV14を閉じると、容器31内に貯留された溶液M1からの溶媒の除去を停止できる。
原料供給装置40は、原料供給源10から輸送される溶液M1を貯留する。原料供給装置40は、原料供給装置30と並列に設けられている。本実施形態において、原料供給装置40は、容器41、加熱部42、圧力計43及びフィルタ44を含む。容器41は、原料供給源10から輸送される溶液M1を貯留する。加熱部42は、溶液M1から溶媒を除去することにより形成された第2の固体原料M2を加熱することにより、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成する。加熱部42は、例えば容器41の底部及び外周を覆うように配置されたヒータであってよい。加熱部42は、第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成できる温度に容器41内を加熱できるように構成される。圧力計43は、容器41の内圧を検出する。検出された容器41の内圧は制御装置90に送信され、制御装置90は該内圧に基づいて各種のバルブの開閉を制御する。例えば、制御装置90は、該内圧が所定の圧力よりも高くなった場合に、バルブV4を閉じることにより、容器41に過剰な溶液M1が供給されないようにする。フィルタ44は、容器41内に略水平に設けられ、容器41内を第1の領域41a及び第2の領域41bに区画する。第1の領域41aには、配管L4の先端が挿入されている。これにより、配管L4内が第1の領域41aと連通する。第2の領域41bは、第1の領域41aの上方に位置する領域である。フィルタ44は、例えばフィルタ34と同じ材料により形成されている。
原料供給装置40には、容器41の上方から配管L9の一端が挿入されている。配管L9の一端は、第1の領域41aに挿入されている。これにより、配管L9内が第1の領域41aと連通する。ただし、配管L9の一端は、第2の領域41bに挿入されていてもよい。配管L9の他端は配管L7を介してキャリアガスの供給源G7と接続されており、供給源G7から配管L7,L9を介して容器41内にキャリアガスが供給される。キャリアガスは、例えばN、Ar等の不活性ガスであってよい。配管L9には、供給源G7の側から順にバルブV9a,V9bが介設されている。バルブV9a,V9bを開くと供給源G7から原料供給装置40へキャリアガスが供給され、バルブV9a,V9bを閉じると供給源G7から原料供給装置40へのキャリアガスの供給が遮断される。
原料供給装置40は、配管L11,L12を介して処理装置50と接続されており、配管L11,L12を介して処理装置50に反応性ガスを供給する。配管L11は、先端が容器41内の第2の領域41bに挿入されている。これにより、配管L11内が第2の領域41bと連通する。配管L11には、バルブV11a~V11cが介設されている。バルブV11a~V11cを開くと原料供給装置40から処理装置50へ反応性ガスが供給され、バルブV11a~V11cを閉じると原料供給装置40から処理装置50への反応性ガスの供給が遮断される。
配管L11のバルブV11aとバルブV11bとの間には、配管L15の一端が接続されている。配管L15の他端は、配管L9のバルブV9aとバルブV9bとの間に接続されている。配管L15は、配管L9と配管L11とを原料供給装置40を介さずに接続するバイパス配管として機能する。配管L15には、バルブV15が介設されている。バルブV15を開くと配管L9と配管L11とが連通し、バルブV15を閉じると配管L9と配管L11との連通が遮断される。
配管L11のバルブV11bとバルブV11cとの間には、配管L16の一端が接続されている。配管L16の他端は、例えば真空ポンプ等の排気装置E2に接続されている。配管L16には、バルブV16が介設されている。バルブV11a,V11bが開いた状態でバルブV16を開くと、容器41内が排気され、容器41内に貯留された溶液M1から溶媒を除去できる。バルブV16を閉じると、容器41内に貯留された溶液M1からの溶媒の除去を停止できる。
処理装置50は、配管L10,L12を介して原料供給装置30と接続されており、処理装置50には原料供給装置30において第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで生成される反応性ガスが供給される。また、処理装置50は、配管L11,L12を介して原料供給装置40と接続されており、処理装置50には原料供給装置40において第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで生成される反応性ガスが供給される。
処理装置50は、原料供給装置30,40から供給される反応性ガスを用いて半導体ウエハ等の基板に対し、成膜処理等の各種の処理を実行する。本実施形態において、処理装置50は、処理容器51、流量計52、貯留タンク53、圧力センサ54及びバルブV12を含む。処理容器51は、1又は複数の基板を収容する。本実施形態において、流量計52はマスフローメータ(MFM)である。流量計52は、配管L12に介設されており、配管L12を流れる反応性ガスの流量を測定する。貯留タンク53は、反応性ガスを一時的に貯留する。貯留タンク53が設けられていることにより、処理容器51内に短時間で大流量の反応性ガスを供給できる。貯留タンク53は、バッファタンク、フィルタンクとも称される。圧力センサ54は、貯留タンク53内の圧力を検出する。圧力センサ54は、例えばキャパシタンスマノメータである。バルブV12は、配管L12に介設されている。バルブV12を開くと原料供給装置30,40から処理容器51へ反応性ガスが供給され、バルブV12を閉じると原料供給装置30,40から処理容器51への反応性ガスの供給が遮断される。
制御装置90は、原料供給システム1の各部を制御する。例えば、制御装置90は、原料供給源10、原料供給装置30,40、処理装置50等の動作を制御する。また、制御装置90は、各種のバルブの開閉を制御する。制御装置90は、例えばコンピュータであってよい。
(原料供給システムの動作)
図2及び図3を参照し、原料供給システム1の動作(原料供給方法)の一例について説明する。原料供給システム1では、制御装置90が各種のバルブの開閉を制御することで、並列に設けられた2つの原料供給装置30,40のうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。以下、原料供給システム1の動作の一例について具体的に説明する。
まず、図2を参照し、原料供給装置30で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、原料供給装置40で固体原料の充填を行う場合について説明する。図2は、図1の原料供給システム1の動作を説明するための図である。図2では、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れている配管を太い実線で示し、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れていない配管を細い実線で示す。また、図2では、バルブが開いた状態を白抜きの記号で示し、バルブが閉じた状態を黒塗りの記号で示す。なお、原料供給システム1は、初期状態において、図1に示されるように、全てのバルブが閉じられているものとし、原料供給装置30には第2の固体原料M2が貯留されているものとして説明する。
制御装置90は、原料供給装置30の加熱部32を制御して、容器31内の第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで反応性ガスを生成する(昇華工程)。また、制御装置90は、バルブV8a,V8b,V10a~V10c,V12を開く。これにより、供給源G7から配管L7,L8を介して原料供給装置30の容器31内にキャリアガスが注入され、キャリアガスと共に容器31内で生成された反応性ガスが配管L10,L12を介して処理容器51に供給される。
また、制御装置90は、図2に示されるように、バルブV1,V2,V4を開く。これにより、供給源G1から原料供給源10にキャリアガスが供給され、原料供給源10から配管L2,L4を介して原料供給装置40に溶液M1が輸送される。これにより、原料供給装置40の容器41内に溶液M1が貯留される(充填工程)。
続いて、制御装置90は、バルブV11a,V11b,V16を開く。これにより、原料供給装置40の容器41内が排気装置E2により排気されるので、容器41内の溶液M1から溶媒が除去され、容器41内に第2の固体原料M2が形成される(乾燥工程)。例えば、制御装置90は、フロートセンサ12の検出値に基づいて、容器41内に所定量の溶液M1が貯留されたか否かを判定し、容器41内に所定量の溶液M1が貯留されたと判定すると、バルブV11a,V11b,V16を開く。所定量は、例えば原料供給装置40の容器41内に貯留可能な量に設定される。なお、容器41内の溶液M1から溶媒を除去する際には、制御装置90は、加熱部42を制御して、容器41内の溶液M1を所定の温度に加熱することが好ましい。これにより、溶媒の除去が促進される。所定の温度は、例えば第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成するときの温度よりも低く設定される。なお、図2には、容器41内の溶液M1から溶媒が除去される前の状態を示している。
次に、図3を参照し、原料供給装置40で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、原料供給装置30で固体原料の充填を行う場合について説明する。図3は、図1の原料供給システム1の動作を説明するための図である。図3では、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れている配管を太い実線で示し、キャリアガス、溶液M1及び反応性ガスが流れていない配管を細い実線で示す。また、図3では、バルブが開いた状態を白抜きの記号で示し、バルブが閉じた状態を黒塗りの記号で示す。なお、原料供給システム1は、初期状態において、図1に示されるように、全てのバルブが閉じられているものとする。また、図3に示されるように、原料供給装置40には第2の固体原料M2が貯留されているものとして説明する。
制御装置90は、原料供給装置40の加熱部42を制御して、容器41内の第2の固体原料M2を加熱して昇華させることで反応性ガスを生成する(昇華工程)。また、制御装置90は、バルブV9a,V9b,V11a~V11c,V12を開く。これにより、供給源G7から配管L7,L9を介して原料供給装置40の容器41内にキャリアガスが注入され、キャリアガスと共に容器41内で生成された反応性ガスが配管L11,L12を介して処理容器51に供給される。
また、制御装置90は、図3に示されるように、バルブV1,V2,V3を開く。これにより、供給源G1から原料供給源10にキャリアガスが供給され、原料供給源10から配管L2,L3を介して原料供給装置30に溶液M1が輸送される。これにより、原料供給装置30の容器31内に溶液M1が貯留される(充填工程)。
続いて、制御装置90は、バルブV10a,V10b,V14を開く。これにより、原料供給装置30の容器31内が排気装置E1により排気されるので、容器31内の溶液M1から溶媒が除去され、容器31内に第2の固体原料M2が形成される(乾燥工程)。例えば、制御装置90は、フロートセンサ12の検出値に基づいて、容器31内に所定量の溶液M1が貯留されたか否かを判定し、容器31内に所定量の溶液M1が貯留されたと判定すると、バルブV10a,V10b,V14を開く。所定量は、例えば原料供給装置30の容器31内に貯留可能な量に設定される。なお、容器31内の溶液M1から溶媒を除去する際には、制御装置90は、加熱部32を制御して、容器31内の溶液M1を所定の温度に加熱することが好ましい。これにより、溶媒の除去が促進される。所定の温度は、例えば第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成するときの温度よりも低く設定される。なお、図3には、容器31内の溶液M1から溶媒が除去される前の状態を示している。
以上に説明したように、原料供給システム1によれば、制御装置90がバルブの開閉を制御することで、2つの原料供給装置30,40のうちの一方で処理装置50への反応性ガスの供給を行い、他方で固体原料の充填を行う。これにより、原料供給装置30,40への原料の自動補充が可能となり、処理装置50の連続運転能力を向上させ、処理装置50の稼働率を向上させることができる。
(作用・効果)
図4~9を参照し、実施形態の原料供給装置30,40の作用・効果について、原料供給装置30を例に挙げて説明する。なお、原料供給装置40についても原料供給装置30と同様である。
図4及び図5は、充填工程を説明するための図である。図4に示されるように、充填工程では、配管L3の先端から容器31内に溶液M1を充填する際に飛沫P1が発生する場合がある。例えば、例えば容器31内の圧力が高い場合には飛沫P1が発生しやすい。これに対し、図5に示されるように、実施形態の原料供給装置30は、容器31内を第1の領域31a及び第2の領域31bに区画するフィルタ34を有する。これにより、第1の領域31aに挿入された配管L3の先端から容器31内に溶液M1を充填する際、フィルタ34により飛沫が発生することを抑制できる。
図6及び図7は、乾燥工程を説明するための図である。図6に示されるように、乾燥工程では、溶液M1から溶媒が除去される際に溶媒が沸騰する場合がある。溶媒が沸騰すると、第2の固体原料M2が広範囲に飛散する。そのため、第2の固体原料M2がバルブV10aに噛み込んで内部リークが発生する場合がある。また、第2の固体原料M2が容器31の内壁の広範囲に付着し、昇華工程において第2の固体原料M2を昇華させる際に第2の固体原料M2の昇華量が不安定になる場合がある。これに対し、図7に示されるように、実施形態の原料供給装置30は、容器31内を第1の領域31a及び第2の領域31bに区画するフィルタ34を有する。これにより、溶媒が沸騰した場合であっても、第2の固体原料M2がバルブV10aに飛散することを抑制できる。そのため、バルブV10aにおいて内部リークが発生することを抑制できる。
図8及び図9は、昇華工程を説明するための図である。図8に示されるように、昇華工程の初期段階では、容器31の内壁の広範囲に付着した第2の固体原料M2及び容器31の底部に堆積した第2の固体原料M2が昇華する。そのため、昇華量が多くなる。そして、昇華工程の途中段階では、容器31の内壁に付着した第2の固体原料M2がなくなり、容器31の底部に堆積した第2の固体原料M2の昇華のみとなる。そのため、初期段階に比べて昇華量が減少する。このように、容器31の内壁の広範囲に第2の固体原料M2が付着していると、昇華工程における昇華量の変動が大きくなる。そのため、昇華工程において反応性ガスの供給流量が不安定になる。これに対し、図9に示されるように、実施形態の原料供給装置30は、容器31内を第1の領域31a及び第2の領域31bに区画するフィルタ34を有する。これにより、乾燥工程における第2の固体原料M2の付着範囲が狭くなるため、昇華工程の初期段階と途中段階とにおいて昇華量の差が小さくなる。すなわち、昇華工程における昇華量の変動を抑制できる。そのため、昇華工程において反応性ガスを安定供給できる。
なお、上記の実施形態において、配管L3,L4は注入部の一例であり、配管L10,L11は排気ポートの一例であり、制御装置90は制御部の一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、原料供給システム1が並列に設けられた2つの原料供給装置30,40を有する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、原料供給装置は、1つであってもよく、3つ以上が並列に設けられていてもよい。ただし、溶液M1の充填に伴うダウンタイムをなくすという観点から、原料供給装置は2つ以上であることが好ましい。
上記の実施形態では、溶液M1から溶媒を除去することで形成される第2の固体原料M2を昇華させて反応性ガスを生成し、生成した反応性ガスを用いて処理装置50で成膜を行うシステムを説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、溶液M1に代えて、第1の固体原料を分散媒に分散させたスラリー(slurry)、第1の固体原料を分散媒に分散させたコロイド溶液(colloidal solution)等の分散系(dispersion)を用いることもできる。例えば、コロイド溶液を用いることにより、溶液M1やスラリーを用いるよりも高濃度なプリカーサを充填できる。分散系(dispersion)は、下位概念としてスラリー(slurry)とコロイド(colloid)を含む。スラリーは、懸濁液(suspension)とも称される。コロイド(colloid)は下位概念としてコロイド溶液(colloidal solution)を含む。コロイド溶液は、ゾル(sol)とも称される。
30,40 原料供給装置
31,41 容器
31a,41a 第1の領域
31b,41b 第2の領域
32,42 加熱部
34,44 フィルタ
50 処理装置
E1,E2 排気装置
L3,L4 配管
L10,L11 配管

Claims (8)

  1. 体原料を分散媒に分散させた分散系から反応性ガスを生成する原料供給装置であって、
    記分散系を貯留する容器と、
    前記容器内に前記分散系を注入する注入部と、
    前記容器内を排気する排気ポートと、
    前記容器内に設けられるフィルタであり、前記容器内を前記注入部が設けられる第1の領域と前記排気ポートが設けられる第2の領域とを含む複数の領域に区画するフィルタと、
    を有
    前記分散系は、スラリー又はコロイド溶液である、
    原料供給装置。
  2. 前記フィルタは、前記容器内に略水平に設けられている、
    請求項1に記載の原料供給装置。
  3. 前記フィルタは、多孔性材料により形成されている、
    請求項1又は2に記載の原料供給装置。
  4. 前記第2の領域は、前記第1の領域よりも上方に位置する、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の原料供給装置。
  5. 前記排気ポートは、処理装置に接続されている、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の原料供給装置。
  6. 前記排気ポートは、前記容器内を排気する排気装置に接続されている、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の原料供給装置。
  7. 前記容器を加熱する加熱部を更に有する、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の原料供給装置。
  8. 容器内でフィルタにより区画された第1の領域に、第1の固体原料を溶媒に溶解した溶液又は第1の固体原料を分散媒に分散させた分散系を注入する工程と、
    前記第1の領域に注入された前記溶液又は前記分散系から前記溶媒又は前記分散媒を除去することにより第2の固体原料を形成する工程と、
    前記第2の固体原料を加熱して昇華させることにより反応性ガスを生成し、該反応性ガスを前記容器内で前記フィルタにより区画された第2の領域から処理装置に供給する工程と、
    を有する、原料供給方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005256107A (ja) 2004-03-12 2005-09-22 Nara Institute Of Science & Technology 有機金属化学気相堆積装置用原料気化器
JP2007162139A (ja) 2002-07-10 2007-06-28 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及びこれに使用する原料供給装置
JP2012136743A (ja) 2010-12-27 2012-07-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2015190035A (ja) 2014-03-28 2015-11-02 東京エレクトロン株式会社 ガス供給機構およびガス供給方法、ならびにそれを用いた成膜装置および成膜方法
JP2016084526A (ja) 2014-10-28 2016-05-19 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給装置、原料ガス供給方法及び成膜装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01318229A (ja) * 1988-06-20 1989-12-22 Toshiba Corp 半導体気相成長装置
JPH0726364Y2 (ja) * 1989-06-23 1995-06-14 日本酸素株式会社 気相成長装置用の固形原料供給装置
JPH05335243A (ja) * 1992-06-03 1993-12-17 Mitsubishi Electric Corp 液体バブリング装置
JP4172982B2 (ja) 2002-09-24 2008-10-29 富士通株式会社 固体材料のガス化方法及び装置ならびに薄膜形成方法及び装置
JP4911555B2 (ja) * 2005-04-07 2012-04-04 国立大学法人東北大学 成膜装置および成膜方法
CN101268210A (zh) * 2005-09-20 2008-09-17 国立大学法人东北大学 成膜装置、蒸发夹具及测定方法
JP4972657B2 (ja) * 2009-02-02 2012-07-11 東京エレクトロン株式会社 気化器及び成膜装置
WO2021060083A1 (ja) * 2019-09-24 2021-04-01 東京エレクトロン株式会社 原料供給装置及び原料供給方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007162139A (ja) 2002-07-10 2007-06-28 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及びこれに使用する原料供給装置
JP2005256107A (ja) 2004-03-12 2005-09-22 Nara Institute Of Science & Technology 有機金属化学気相堆積装置用原料気化器
JP2012136743A (ja) 2010-12-27 2012-07-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2015190035A (ja) 2014-03-28 2015-11-02 東京エレクトロン株式会社 ガス供給機構およびガス供給方法、ならびにそれを用いた成膜装置および成膜方法
JP2016084526A (ja) 2014-10-28 2016-05-19 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給装置、原料ガス供給方法及び成膜装置

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