気化器
【課題】固体の粒子を安定的にを昇華させることが可能な気化器を提供する。
【解決手段】常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、前記固体の粒子を供給するための供給部と、前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする気化器を提供することにより上記課題を解決する。
【解決手段】常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、前記固体の粒子を供給するための供給部と、前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする気化器を提供することにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる材料は、近年無機材料から有機材料へと幅を広げつつあり、無機材料にはない有機材料の特質等から半導体デバイスの特性や製造プロセスをより最適なものとすることができる。
【０００３】
このような有機材料の１つとして、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは密着性が高く、リーク電流も低いことから絶縁膜として用いることができ、半導体デバイスにおける絶縁膜として用いることも可能である。
【０００４】
このようなポリイミド膜を成膜する方法としては、原料モノマーとして、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ：pyromellitic dianhydride）と４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ：4,4'-oxydianiline）を用いた蒸着重合による成膜方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この蒸着重合は、原料モノマーとして用いられるＰＭＤＡ及びＯＤＡを昇華させてチャンバー内で重合させる方式であるが、良好なポリイミド膜を得るためには、気化させたＰＭＤＡ及びＯＤＡを継続的に一定量チャンバー内に供給する必要がある。しかしながら、ＰＭＤＡはＯＤＡよりも気化する温度が高く、継続して一定量をチャンバー内に供給することは困難であった。
【０００６】
一方、昇華性を有する有機化合物材料を昇華させて成膜する成膜方法として、フラッシュ蒸着法を有機化合物材料の成膜に適用することができるよう改良した成膜方法が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１４１８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、成膜されたポリイミド膜を半導体素子の一部として用いる場合、密着性の高い良好なポリイミド膜が要求される。このため、ＰＭＤＡ及びＯＤＡを単に加熱することにより気化させてチャンバー内に供給する方法では、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡを一定量継続して安定的に供給することが困難であるため、半導体素子の一部として用いることが可能な良好なポリイミド膜を得ることは困難である。
【０００９】
また、引用文献２に記載される方法を利用して有機化合物材料を昇華させる場合であっても、ＰＭＤＡを変質等させることなく厳密に気化したＰＭＤＡを一定量継続して安定的に供給することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＰＭＤＡを安定的に気化させてチャンバー内に供給することにより、半導体素子を形成する材料としても用いることが可能な良好なポリイミド膜を形成するため気化器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、前記固体の粒子を供給するための供給部と、前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記気化器は、チャンバー内に設置された基板に、気化した第１の物質と気化した第２の物質とを供給し反応させることにより前記基板上に第３の物質の膜を形成する成膜装置に接続されており、前記固体の粒子は前記第１の物質の粒子であって、前記気化器は、気化した第１の物質を前記チャンバー内に供給するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記加熱部には複数の傾斜が設けられており、前記固体の粒子は、前記複数の傾斜において、上方の傾斜を転がった後、下方の傾斜を順次転がることを特徴とする特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記加熱部において、前記複数の傾斜の配列されている方向は重力の働く方向であって、前記複数の傾斜の向きが交互となるよう配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記傾斜の配置される間隔は、重力が働く方向に従って狭くなっており、前記傾斜のうち最下部に存在する傾斜よりも下側において、キャリアガスが導入されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記気化部には、前記固体の粒子が気化した気体が通過する気化経路を有しており、前記気化経路は、重力が働く方向に気流が流れる下方向気化経路と、前記下方向気化経路とは反対方向に流れる上方向気化経路とを有し、前記下方向気化経路と前記上方向気化経路とは、重力が働く方向の端部において接続されており、前記気化した気体は、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から流入し、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から排出されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第１の物質はＰＭＤＡであり、前記第２の物質はＯＤＡであり、前記第３の物質はポリイミドであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、原料モノマーとしてＰＭＤＡとＯＤＡを用いて良好なポリイミド膜を形成することが可能な気化器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態における成膜装置の構成図
【図２】第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の構成図
【図３】第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の説明図
【図４】第２の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の構成図
【図５】第２の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、原料モノマーとしてＰＭＤＡとＯＤＡを用いて蒸着重合によりポリイミド膜を成膜するための成膜装置に関するものである。
【００２２】
（成膜装置）
図１に基づき、本実施の形態における成膜装置について説明する。
【００２３】
本実施の形態における成膜装置は、不図示の真空ポンプ等により排気が可能なチャンバー１１内にポリイミド膜が成膜されるウエハＷを複数設置することが可能なウエハボート１２を有している。また、チャンバー１１内には、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡを供給するためのインジェクター１３及び１４を有している。このインジェクター１３及び１４の側面には開口部が設けられており、インジェクター１３及び１４より気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡが図面において矢印で示すようにウエハＷに供給される。供給された気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡは、ウエハＷ上で反応し蒸着重合によりポリイミド膜が成膜される。尚、ポリイミド膜の成膜に寄与しない気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡ等は、そのまま流れ、排気口１５よりチャンバー１１の外に排出される。また、ウエハＷ上に均一にポリイミド膜が成膜されるようにウエハボート１２は、回転部１６により回転するように構成されている。更に、チャンバー１１の外部には、チャンバー１１内のウエハＷを一定の温度に加熱するためのヒーター１７が設けられている。
【００２４】
また、インジェクター１３及び１４は、ＰＭＤＡ気化器２１及びＯＤＡ気化器２２とバルブ２３及び２４を介し導入部２５において、それぞれ接続されており、ＰＭＤＡ気化器２１及びＯＤＡ気化器２２より気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡが供給される。
【００２５】
ＰＭＤＡ気化器２１には高温の窒素ガスをキャリアガスとして供給し、ＰＭＤＡ気化器２１においてＰＭＤＡを昇華させることにより気化した状態で供給する。このため、ＰＭＤＡ気化器２１は、２６０℃の温度に保たれている。また、ＯＤＡ気化器２２では、高温の窒素ガスをキャリアガスとして供給し、高温に加熱され液体状態となったＯＤＡを供給された窒素ガスによりバブリングすることにより、窒素ガスに含まれるＯＤＡの蒸気とし、気化した状態で供給する。このため、ＯＤＡ気化器２２は２２０℃の温度に保たれている。この後、バルブ２３及び２４、導入部２５を介し、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡは、インジェクター１３及び１４内に供給され、更に、インジェクター１３及び１４より気化したＰＭＤＡと気化したＯＤＡとが、チャンバー１１内に供給されて、ウエハＷ上において反応しポリイミド膜が成膜される。
【００２６】
従って、本実施の形態における成膜装置では、インジェクター１３及び１４より横方向に、気化したＰＭＤＡと気化したＯＤＡとが噴出し、ウエハＷ上において反応し蒸着重合によりポリイミド膜が成膜される。
【００２７】
（ＰＭＤＡ気化器）
次に、図２に基づき本実施の形態の成膜装置に用いられるＰＭＤＡ気化器２１について説明する。このＰＭＤＡ気化器２１は、ＰＭＤＡ供給部３１と、絞り３２、ＰＭＤＡ気化部３３により構成されている。ＰＭＤＡ気化部３３は、加熱部３４、気化経路３５及び気化ＰＭＤＡ排出口３６により構成されている。
【００２８】
ＰＭＤＡ供給部３１では、粒子状のＰＭＤＡ粒子３０が納められており、絞り３２を調節することにより、ＰＭＤＡ粒子３０の供給量が制御される。ＰＭＤＡ粒子３０の供給は連続的であっても断続的であってもよいが、好ましくは連続的である。
【００２９】
ＰＭＤＡ気化部３３は、全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃で加熱されており、内部において、重力の働く方向に傾斜板が配列された加熱部３４が設けられている。加熱部３４では各々の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ，３４ｅ、３４ｆにおける傾斜の向きが交互となるよう配置されている。即ち、ＰＭＤＡ供給部３１より絞り３２を介して、矢印Ａに示す方向に供給されたＰＭＤＡ粒子３０が、重力に従って転がり落ちるように配置されている。尚、本実施の形態では、ＰＭＤＡを気化するための温度として２６０℃に設定されているが、ＰＭＤＡが気化する温度であって、再凝固しない温度であれば、より低い温度であってもよい。
【００３０】
具体的には、傾斜板３４ａは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｂは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｃは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｄは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｅは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｆは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されている。
【００３１】
また、傾斜板３４ａの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ａの端部より傾斜板３４ｂに落下し、傾斜板３４ｂの端部、即ち、図面における右端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｂの端部より傾斜板３４ｃに落下し、傾斜板３４ｃの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｃの端部より傾斜板３４ｄに落下し、傾斜板３４ｄの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｄの端部より傾斜板３４ｅに落下し、傾斜板３４ｅの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｅの端部より傾斜板３４ｆに落下する。
【００３２】
前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部３３は全体が加熱されているため、各々の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆの表面上を転がるＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆからの加熱によって、気化することにより、粒径は次第に小さくなる。
【００３３】
このことを図３に基づき説明する。図３は加熱部３４の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃを転がる様子を示す概念図である。最初、図に示されるように傾斜板３４ａを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は大きい。このＰＭＤＡ粒子３０は傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃより加熱されて気化しるため次第に粒径が小さくなる。よって、傾斜板３４ａの下に設けられている傾斜板３４ｂを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は、傾斜板３４ａを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径よりも小さくなり、同様に、傾斜板３４ｂの下に設けられている傾斜板３４ｃを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は、傾斜板３４ｂを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径よりも小さくなる。
【００３４】
このように、加熱部３４においては、傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆを順に転がり落ちていくに従い、ＰＭＤＡ粒子３０は気化することより小さくなっていく。尚、加熱部３４の加熱温度の設定等により、加熱部３４の設けられている領域において、ＰＭＤＡ粒子３０をすべて気化させることも可能であるが、加熱部３４においてＰＭＤＡ粒子３０が完全に気化されず微粒子として残存する場合がある。この場合には、傾斜板３４ｆの下のＰＭＤＡ気化部の底面に堆積する。
【００３５】
この後、加熱部３４において気化したＰＭＤＡは、気化経路３５に矢印Ｂ１に示す方向に流れる。尚、本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１には、キャリアガスとして窒素（Ｎ２）ガスが、窒素ガス供給部４１よりＰＭＤＡ供給部３１に供給されており、また、窒素ガス供給部４２より絞り３２とＰＭＤＡ気化部３３との間に供給されている。キャリアガスとして供給された窒素ガスにより、気化したＰＭＤＡは気化経路３５に導かれる。
【００３６】
気化経路３５は、下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとにより構成されている。気化経路３５に導かれた気化したＰＭＤＡは、最初に、下方向気化経路３５ａを矢印Ｂ２に示すように下向きに流れる。尚、下方向気化経路３５ａの形成される方向は重力方向と略同一方向である。下方向気化経路３５ａの端まで流れた気化したＰＭＤＡは、この後、矢印Ｂ３に示すように上向気化経路３５ｂに入り込み、上向気化経路３５ｂを矢印Ｂ４に示すように上向きに流れる。上向気化経路３５ｂの端部近傍には、気化ＰＭＤＡ排出口３６が設けられており、気化したＰＭＤＡは矢印Ｂ５に示す方向に流れ、バルブ２３を介し、インジェクター１３に供給される。尚、上向気化経路３５ｂにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向は、下方向気化経路３５ａにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向と逆方向、即ち、重力方向とは逆方向となるように構成されている。
【００３７】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１では、気化経路３５に下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとを設け、更に、気化ＰＭＤＡ排出口３６を上方気化経路３５ｂの上部に設けることにより、気化したＰＭＤＡと一緒に気化経路３５内に流れ込む粉末状のＰＭＤＡ微粒子を除去することが可能である。即ち、上方向気化経路３５ｂにおける流速を粉末状のＰＭＤＡ微粒子が上昇することのない流速とすることにより、気化ＰＭＤＡ排出口３６よりＰＭＤＡ微粒子が排出されることなく、下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとの接続領域となる底部３５ｃにおいてＰＭＤＡ微粒子を堆積させ、除去することが可能である。尚、このような流速の制御は、窒素ガス供給部４１及び４２からの窒素ガスの供給量を制御することにより行うことが可能である。
【００３８】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１は、前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部３３の全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃、または、これ以上の温度に設定されているため、ＰＭＤＡ気化部３３内の壁面に凝固し付着することはない。
【００３９】
本実施の形態の説明においてはキャリアガスとして窒素ガスを用いた場合について説明したが、キャリアガスはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスであってもよい。
【００４０】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１において、供給されるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は２５０μｍであり、比重は１．６８×１０３ｋｇ／ｍ３である。また、本実施の形態における各々の傾斜板３４の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆの傾斜角は、水平面に対し、１．５°であり、斜面方向の長さは４００ｍｍである。
【００４１】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１では、加熱部３４は複数の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆにより構成されているため、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる距離が長くても、気化器全体の大きさを小さくすることができる。また、ＰＭＤＡ粒子３０は、転がりながら気化するため、ＰＭＤＡ粒子３０が一定の場所に長時間滞留し、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうおそれがない。
【００４２】
即ち、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうと、気化したＰＭＤＡは安定的に供給されないのみならず、変質したＰＭＤＡが異物として気化したＰＭＤＡに混入し供給される場合がある。この場合、ウエハＷ上に成膜されるポリイミド膜の膜質に悪影響を与えてしまう。しかしながら、本実施の形態におけるＰＭＤＡ供給器２１では、加熱により変質したＰＭＤＡが気化したＰＭＤＡに混入することがないため、純度の高い気化したＰＭＤＡのみを供給することができる。
【００４３】
尚、ＰＭＤＡ気化器２１は、絞り３２によりＰＭＤＡ粒子３０の供給量を制御されるが、不図示のコンピュータで動作する制御プログラムにより制御することも可能である。また、この制御プログラムは、コンピュータにより読み取ることが可能な記憶媒体に記憶させておくことも可能である。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、ＰＭＤＡ気化部の底部近傍よりキャリアガスを導入した構成ものである。
【００４５】
図４に基づき本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器について説明する。本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、ＰＭＤＡ供給部５１と、絞り５２、ＰＭＤＡ気化部５３により構成されている。ＰＭＤＡ気化部５３は、加熱部５４、気化経路５５及び気化ＰＭＤＡ排出口５６により構成されている。
【００４６】
ＰＭＤＡ供給部５１では、粒子状のＰＭＤＡ粒子３０が納められており、絞り５２を調節することにより、ＰＭＤＡ粒子３０の供給量が制御される。ＰＭＤＡ粒子３０の供給は連続的であっても断続的であってもよいが、好ましくは連続的である。
【００４７】
ＰＭＤＡ気化部５３は、全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃に加熱されており、内部において、重力の働く方向に傾斜板が配列された加熱部５４が設けられている。加熱部５４では各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆにおける傾斜の向きが交互となるよう配置されている。即ち、ＰＭＤＡ供給部５１より絞り５２を介して矢印Ｃに示す方向に供給されたＰＭＤＡ粒子３０が、重力に従って転がり落ちるように位置されている。
【００４８】
具体的には、傾斜板５４ａは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｂは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｃは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｄは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｅは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｆは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されている。
【００４９】
また、傾斜板５４ａの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ａの端部より傾斜板５４ｂに落下し、傾斜板５４ｂの端部、即ち、図面における右端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｂの端部より傾斜板５４ｃに落下し、傾斜板５４ｃの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｃの端部より傾斜板５４ｄに落下し、傾斜板５４ｄの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｄの端部より傾斜板５４ｅに落下し、傾斜板５４ｅの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｅの端部より傾斜板５４ｆに落下するように配置されている。
【００５０】
また、本実施の形態においては、加熱部５４における各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆは、重力方向において、順に、その間隔が狭くなるように配置されている。具体的には、５４ａと５４ｂとの間隔Ｋ１、５４ｂと５４ｃとの間隔Ｋ２、５４ｃと５４ｄとの間隔Ｋ３、５４ｄと５４ｅとの間隔Ｋ４、５４ｅと５４ｆとの間隔Ｋ５とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ４＞Ｋ５となるように配置されている。
【００５１】
第１の実施の形態と同様に、ＰＭＤＡ気化部５３は全体が加熱されているため、各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの表面上を転がるＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、３４ｆからの加熱によって、気化することにより、粒径は次第に小さくなる。
【００５２】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器のＰＭＤＡ気化部５３の底部近傍、即ち、ＰＭＤＡ気化部５３の底部と傾斜板５４ｆとの間には、窒素ガス供給部６０より窒素（Ｎ２）がキャリアガスとして導入されている。導入されるキャリアガスは、加熱部５４において、各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの間を下から上、即ち、キャリアガスが流れていない場合に、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる方向とは逆方向に流れる。よって、キャリアガスは、キャリアガスが通過する領域の断面積が狭いところでは流速が速く、キャリアガスが通過する領域の断面積が広いところでは流速が遅くなる。これにより、粒径の大きなＰＭＤＡ粒子３０をより下の傾斜板に導くことができる。
【００５３】
このことを、図５に基づき説明する。図５（ａ）に示すように、傾斜板の間隔が広い場合、即ち、加熱部５４における傾斜板５４ａと５４ｂのように、その間隔Ｋ１が広い場合では、キャリアガスの流速は、矢印Ｄ１に示すように遅くなる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａ、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂ、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃは、全て傾斜板５４ｂにおける傾斜に沿って転がる。但し、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きさに応じてキャリアガスより受ける力が異なることから、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａは比較的速い速度で傾斜を転がり落ち、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃは比較的遅い速度で傾斜を転がり落ち、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂは大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａと小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃとの中間程度の速度で傾斜を転がり落ちる。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、傾斜板の間隔が狭い場合、即ち、加熱部５４における傾斜板５４ｃと５４ｄのように、その間隔Ｋ３が狭い程度の場合では、キャリアガスの流速は、矢印Ｄ２に示すように速くなる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａは傾斜板５４ｄを傾斜に沿って転がり落ちるが、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃはキャリアガスにより受ける力により、傾斜板５４ｄの傾斜とは逆方向に転がり、逆に傾斜をさかのぼる。また、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂは、キャリアガスにより受ける力により減速し停止してしまう。従って、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａのみが傾斜に沿って転がり落ちる。
【００５５】
このようにして、ＰＭＤＡ粒子３０のうち粒径の大きなものは加熱部５４において、速く転がり落とすことができる。傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆはＰＭＤＡが気化する温度に加熱されておりＰＭＤＡ粒子３０が気化することにより、粒径は下段にいくに従い小さくなり、最後には、完全に気化され蒸発してしまう。加熱部５４の上段部では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径が大きく、同じ場所に供給されるため傾斜板において温度降下等が生じ、効率的にＰＭＤＡを気化することができない場合があるが、加熱部５４の下段部では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径が小さくなっており、また分散されており、気化するための余剰能力を有している。よって、大きなＰＭＤＡ粒子３０であっても効率的に気化させることができる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａを加熱部５４の下段に導き、効率よくＰＭＤＡ粒子３０を気化させることができる。
【００５６】
次に、加熱部５４において気化したＰＭＤＡは、気化経路５５に矢印Ｅ１に示す方向に流れる。尚、本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器には、別のキャリアガスとして窒素（Ｎ２）ガスが、窒素ガス供給部６１よりＰＭＤＡ供給部５１に供給されており、また、窒素ガス供給部６２より絞り５２とＰＭＤＡ気化部５３との間に供給されている。別のキャリアガスとして供給された窒素ガスにより、気化したＰＭＤＡを気化経路５５に導く。気化経路５５は、下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとにより構成されている。気化経路５５に導かれた気化したＰＭＤＡは、最初に、下方向気化経路５５ａを矢印Ｅ２に示すように下向きに流れる。尚、下方向気化経路５５ａの形成される方向は重力方向と略同一方向である。下方向気化経路５５ａの端まで流れた気化したＰＭＤＡは、この後、矢印Ｅ３に示すように上向気化経路５５ｂに入り込み、上向気化経路５５ｂを矢印Ｅ４に示すように上向きに流れる。上向気化経路５５ｂの端部近傍には、気化ＰＭＤＡ排出口５６が設けられており、気化したＰＭＤＡは矢印Ｅ５に示す方向に流れ、バルブ２３を介し、インジェクター１３に供給される。尚、上向気化経路５５ｂにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向は、下方向気化経路５５ａにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向と逆方向、即ち、重力方向とは逆方向となるように構成されている。
【００５７】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器では、気化経路５５に下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとを設け、更に、気化ＰＭＤＡ排出口５６を上方気化経路５５ｂの上部に設けることにより、気化したＰＭＤＡと一緒に流れる気化していない粉末状のＰＭＤＡ微粒子を除去することが可能である。即ち、上方向気化経路５５ｂにおける流速を粉末状のＰＭＤＡ微粒子が上昇することのない流速とすることにより、気化ＰＭＤＡ排出口５６よりＰＭＤＡ微粒子が排出されることなく、下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとの接続領域の底部５５ｃにおいてＰＭＤＡ微粒子を堆積させ、除去することができる。尚、このような流速の制御は、窒素ガス供給部６０、６１及び６２からの窒素ガスの供給量を制御することにより行うことが可能である。
【００５８】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部５３の全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃、または、これ以上の温度に設定されているため、ＰＭＤＡ気化部５３内の壁面に凝固し付着することはない。
【００５９】
本実施の形態の説明においてはキャリアガスとして窒素ガスを用いた場合について説明したが、キャリアガスはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスであってもよい。
【００６０】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器において、供給されるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は２５０μｍであり、比重は１．６８×１０３ｋｇ／ｍ３である。また、本実施の形態における各々の加熱部５４における傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの傾斜角は、水平方向に対し、１．５°であり、斜面方向の長さは４００ｍｍである。窒素ガス供給部６０より供給されるキャリアガスの流量は、５０ｓｃｃｍである。
【００６１】
本実施の形態における気化器では、加熱部５４は複数の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆにより構成されているため、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる距離が長くても、気化器全体の大きさを小さくすることができる。また、ＰＭＤＡ粒子３０は、転がりながら気化するため、ＰＭＤＡ粒子３０が一定の場所に長時間滞留し、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうおそれがない。
【００６２】
また、窒素ガス供給部６０より供給された窒素ガスにより、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きなものほど、加熱部５４の下段に向かいやすくなるため、加熱部５４において、より均一に、効率よくＰＭＤＡ粒子３０を気化させることが可能である。更に、本実施の形態における気化器では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きさを均一にする必要がないことから、ＰＭＤＡ粒子３０の前加工や前処理等を必要としないため、より低コストでポリイミド膜を形成することが可能である。
【００６３】
尚、本実施の形態のＰＭＤＡ気化器は、第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器と同様に、ポリイミド膜の成膜装置に用いることが可能である。また、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６４】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１１ チャンバー
１２ ウエハボート
１３ インジェクター
１４ インジェクター
１５ 排気口
１６ 回転部
１７ ヒーター
２１ ＰＭＤＡ気化器
２２ ＯＤＡ気化器
２３ バルブ
２４ バルブ
２５ 導入部
３０ ＰＭＤＡ粒子
３１ ＰＭＤＡ供給部
３２ 絞り
３３ ＰＭＤＡ気化部
３４ 加熱部
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ 傾斜板
３５ 気化経路
３５ａ 下方向気化経路
３５ｂ 上方向気化経路
３６ 気化ＰＭＤＡ排出口
４１ 窒素ガス供給部
４２ 窒素ガス供給部
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる材料は、近年無機材料から有機材料へと幅を広げつつあり、無機材料にはない有機材料の特質等から半導体デバイスの特性や製造プロセスをより最適なものとすることができる。
【０００３】
このような有機材料の１つとして、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは密着性が高く、リーク電流も低いことから絶縁膜として用いることができ、半導体デバイスにおける絶縁膜として用いることも可能である。
【０００４】
このようなポリイミド膜を成膜する方法としては、原料モノマーとして、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ：pyromellitic dianhydride）と４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ：4,4'-oxydianiline）を用いた蒸着重合による成膜方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この蒸着重合は、原料モノマーとして用いられるＰＭＤＡ及びＯＤＡを昇華させてチャンバー内で重合させる方式であるが、良好なポリイミド膜を得るためには、気化させたＰＭＤＡ及びＯＤＡを継続的に一定量チャンバー内に供給する必要がある。しかしながら、ＰＭＤＡはＯＤＡよりも気化する温度が高く、継続して一定量をチャンバー内に供給することは困難であった。
【０００６】
一方、昇華性を有する有機化合物材料を昇華させて成膜する成膜方法として、フラッシュ蒸着法を有機化合物材料の成膜に適用することができるよう改良した成膜方法が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１４１８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、成膜されたポリイミド膜を半導体素子の一部として用いる場合、密着性の高い良好なポリイミド膜が要求される。このため、ＰＭＤＡ及びＯＤＡを単に加熱することにより気化させてチャンバー内に供給する方法では、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡを一定量継続して安定的に供給することが困難であるため、半導体素子の一部として用いることが可能な良好なポリイミド膜を得ることは困難である。
【０００９】
また、引用文献２に記載される方法を利用して有機化合物材料を昇華させる場合であっても、ＰＭＤＡを変質等させることなく厳密に気化したＰＭＤＡを一定量継続して安定的に供給することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＰＭＤＡを安定的に気化させてチャンバー内に供給することにより、半導体素子を形成する材料としても用いることが可能な良好なポリイミド膜を形成するため気化器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、前記固体の粒子を供給するための供給部と、前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記気化器は、チャンバー内に設置された基板に、気化した第１の物質と気化した第２の物質とを供給し反応させることにより前記基板上に第３の物質の膜を形成する成膜装置に接続されており、前記固体の粒子は前記第１の物質の粒子であって、前記気化器は、気化した第１の物質を前記チャンバー内に供給するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記加熱部には複数の傾斜が設けられており、前記固体の粒子は、前記複数の傾斜において、上方の傾斜を転がった後、下方の傾斜を順次転がることを特徴とする特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記加熱部において、前記複数の傾斜の配列されている方向は重力の働く方向であって、前記複数の傾斜の向きが交互となるよう配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記傾斜の配置される間隔は、重力が働く方向に従って狭くなっており、前記傾斜のうち最下部に存在する傾斜よりも下側において、キャリアガスが導入されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記気化部には、前記固体の粒子が気化した気体が通過する気化経路を有しており、前記気化経路は、重力が働く方向に気流が流れる下方向気化経路と、前記下方向気化経路とは反対方向に流れる上方向気化経路とを有し、前記下方向気化経路と前記上方向気化経路とは、重力が働く方向の端部において接続されており、前記気化した気体は、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から流入し、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から排出されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記第１の物質はＰＭＤＡであり、前記第２の物質はＯＤＡであり、前記第３の物質はポリイミドであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、原料モノマーとしてＰＭＤＡとＯＤＡを用いて良好なポリイミド膜を形成することが可能な気化器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態における成膜装置の構成図
【図２】第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の構成図
【図３】第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の説明図
【図４】第２の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の構成図
【図５】第２の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、原料モノマーとしてＰＭＤＡとＯＤＡを用いて蒸着重合によりポリイミド膜を成膜するための成膜装置に関するものである。
【００２２】
（成膜装置）
図１に基づき、本実施の形態における成膜装置について説明する。
【００２３】
本実施の形態における成膜装置は、不図示の真空ポンプ等により排気が可能なチャンバー１１内にポリイミド膜が成膜されるウエハＷを複数設置することが可能なウエハボート１２を有している。また、チャンバー１１内には、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡを供給するためのインジェクター１３及び１４を有している。このインジェクター１３及び１４の側面には開口部が設けられており、インジェクター１３及び１４より気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡが図面において矢印で示すようにウエハＷに供給される。供給された気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡは、ウエハＷ上で反応し蒸着重合によりポリイミド膜が成膜される。尚、ポリイミド膜の成膜に寄与しない気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡ等は、そのまま流れ、排気口１５よりチャンバー１１の外に排出される。また、ウエハＷ上に均一にポリイミド膜が成膜されるようにウエハボート１２は、回転部１６により回転するように構成されている。更に、チャンバー１１の外部には、チャンバー１１内のウエハＷを一定の温度に加熱するためのヒーター１７が設けられている。
【００２４】
また、インジェクター１３及び１４は、ＰＭＤＡ気化器２１及びＯＤＡ気化器２２とバルブ２３及び２４を介し導入部２５において、それぞれ接続されており、ＰＭＤＡ気化器２１及びＯＤＡ気化器２２より気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡが供給される。
【００２５】
ＰＭＤＡ気化器２１には高温の窒素ガスをキャリアガスとして供給し、ＰＭＤＡ気化器２１においてＰＭＤＡを昇華させることにより気化した状態で供給する。このため、ＰＭＤＡ気化器２１は、２６０℃の温度に保たれている。また、ＯＤＡ気化器２２では、高温の窒素ガスをキャリアガスとして供給し、高温に加熱され液体状態となったＯＤＡを供給された窒素ガスによりバブリングすることにより、窒素ガスに含まれるＯＤＡの蒸気とし、気化した状態で供給する。このため、ＯＤＡ気化器２２は２２０℃の温度に保たれている。この後、バルブ２３及び２４、導入部２５を介し、気化したＰＭＤＡ及びＯＤＡは、インジェクター１３及び１４内に供給され、更に、インジェクター１３及び１４より気化したＰＭＤＡと気化したＯＤＡとが、チャンバー１１内に供給されて、ウエハＷ上において反応しポリイミド膜が成膜される。
【００２６】
従って、本実施の形態における成膜装置では、インジェクター１３及び１４より横方向に、気化したＰＭＤＡと気化したＯＤＡとが噴出し、ウエハＷ上において反応し蒸着重合によりポリイミド膜が成膜される。
【００２７】
（ＰＭＤＡ気化器）
次に、図２に基づき本実施の形態の成膜装置に用いられるＰＭＤＡ気化器２１について説明する。このＰＭＤＡ気化器２１は、ＰＭＤＡ供給部３１と、絞り３２、ＰＭＤＡ気化部３３により構成されている。ＰＭＤＡ気化部３３は、加熱部３４、気化経路３５及び気化ＰＭＤＡ排出口３６により構成されている。
【００２８】
ＰＭＤＡ供給部３１では、粒子状のＰＭＤＡ粒子３０が納められており、絞り３２を調節することにより、ＰＭＤＡ粒子３０の供給量が制御される。ＰＭＤＡ粒子３０の供給は連続的であっても断続的であってもよいが、好ましくは連続的である。
【００２９】
ＰＭＤＡ気化部３３は、全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃で加熱されており、内部において、重力の働く方向に傾斜板が配列された加熱部３４が設けられている。加熱部３４では各々の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ，３４ｅ、３４ｆにおける傾斜の向きが交互となるよう配置されている。即ち、ＰＭＤＡ供給部３１より絞り３２を介して、矢印Ａに示す方向に供給されたＰＭＤＡ粒子３０が、重力に従って転がり落ちるように配置されている。尚、本実施の形態では、ＰＭＤＡを気化するための温度として２６０℃に設定されているが、ＰＭＤＡが気化する温度であって、再凝固しない温度であれば、より低い温度であってもよい。
【００３０】
具体的には、傾斜板３４ａは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｂは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｃは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｄは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｅは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板３４ｆは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されている。
【００３１】
また、傾斜板３４ａの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ａの端部より傾斜板３４ｂに落下し、傾斜板３４ｂの端部、即ち、図面における右端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｂの端部より傾斜板３４ｃに落下し、傾斜板３４ｃの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｃの端部より傾斜板３４ｄに落下し、傾斜板３４ｄの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｄの端部より傾斜板３４ｅに落下し、傾斜板３４ｅの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ｅの端部より傾斜板３４ｆに落下する。
【００３２】
前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部３３は全体が加熱されているため、各々の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆの表面上を転がるＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆからの加熱によって、気化することにより、粒径は次第に小さくなる。
【００３３】
このことを図３に基づき説明する。図３は加熱部３４の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃを転がる様子を示す概念図である。最初、図に示されるように傾斜板３４ａを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は大きい。このＰＭＤＡ粒子３０は傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃより加熱されて気化しるため次第に粒径が小さくなる。よって、傾斜板３４ａの下に設けられている傾斜板３４ｂを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は、傾斜板３４ａを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径よりも小さくなり、同様に、傾斜板３４ｂの下に設けられている傾斜板３４ｃを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は、傾斜板３４ｂを転がるＰＭＤＡ粒子３０の粒径よりも小さくなる。
【００３４】
このように、加熱部３４においては、傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆを順に転がり落ちていくに従い、ＰＭＤＡ粒子３０は気化することより小さくなっていく。尚、加熱部３４の加熱温度の設定等により、加熱部３４の設けられている領域において、ＰＭＤＡ粒子３０をすべて気化させることも可能であるが、加熱部３４においてＰＭＤＡ粒子３０が完全に気化されず微粒子として残存する場合がある。この場合には、傾斜板３４ｆの下のＰＭＤＡ気化部の底面に堆積する。
【００３５】
この後、加熱部３４において気化したＰＭＤＡは、気化経路３５に矢印Ｂ１に示す方向に流れる。尚、本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１には、キャリアガスとして窒素（Ｎ２）ガスが、窒素ガス供給部４１よりＰＭＤＡ供給部３１に供給されており、また、窒素ガス供給部４２より絞り３２とＰＭＤＡ気化部３３との間に供給されている。キャリアガスとして供給された窒素ガスにより、気化したＰＭＤＡは気化経路３５に導かれる。
【００３６】
気化経路３５は、下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとにより構成されている。気化経路３５に導かれた気化したＰＭＤＡは、最初に、下方向気化経路３５ａを矢印Ｂ２に示すように下向きに流れる。尚、下方向気化経路３５ａの形成される方向は重力方向と略同一方向である。下方向気化経路３５ａの端まで流れた気化したＰＭＤＡは、この後、矢印Ｂ３に示すように上向気化経路３５ｂに入り込み、上向気化経路３５ｂを矢印Ｂ４に示すように上向きに流れる。上向気化経路３５ｂの端部近傍には、気化ＰＭＤＡ排出口３６が設けられており、気化したＰＭＤＡは矢印Ｂ５に示す方向に流れ、バルブ２３を介し、インジェクター１３に供給される。尚、上向気化経路３５ｂにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向は、下方向気化経路３５ａにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向と逆方向、即ち、重力方向とは逆方向となるように構成されている。
【００３７】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１では、気化経路３５に下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとを設け、更に、気化ＰＭＤＡ排出口３６を上方気化経路３５ｂの上部に設けることにより、気化したＰＭＤＡと一緒に気化経路３５内に流れ込む粉末状のＰＭＤＡ微粒子を除去することが可能である。即ち、上方向気化経路３５ｂにおける流速を粉末状のＰＭＤＡ微粒子が上昇することのない流速とすることにより、気化ＰＭＤＡ排出口３６よりＰＭＤＡ微粒子が排出されることなく、下方向気化経路３５ａと上方向気化経路３５ｂとの接続領域となる底部３５ｃにおいてＰＭＤＡ微粒子を堆積させ、除去することが可能である。尚、このような流速の制御は、窒素ガス供給部４１及び４２からの窒素ガスの供給量を制御することにより行うことが可能である。
【００３８】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１は、前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部３３の全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃、または、これ以上の温度に設定されているため、ＰＭＤＡ気化部３３内の壁面に凝固し付着することはない。
【００３９】
本実施の形態の説明においてはキャリアガスとして窒素ガスを用いた場合について説明したが、キャリアガスはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスであってもよい。
【００４０】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１において、供給されるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は２５０μｍであり、比重は１．６８×１０３ｋｇ／ｍ３である。また、本実施の形態における各々の傾斜板３４の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆの傾斜角は、水平面に対し、１．５°であり、斜面方向の長さは４００ｍｍである。
【００４１】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器２１では、加熱部３４は複数の傾斜板３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆにより構成されているため、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる距離が長くても、気化器全体の大きさを小さくすることができる。また、ＰＭＤＡ粒子３０は、転がりながら気化するため、ＰＭＤＡ粒子３０が一定の場所に長時間滞留し、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうおそれがない。
【００４２】
即ち、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうと、気化したＰＭＤＡは安定的に供給されないのみならず、変質したＰＭＤＡが異物として気化したＰＭＤＡに混入し供給される場合がある。この場合、ウエハＷ上に成膜されるポリイミド膜の膜質に悪影響を与えてしまう。しかしながら、本実施の形態におけるＰＭＤＡ供給器２１では、加熱により変質したＰＭＤＡが気化したＰＭＤＡに混入することがないため、純度の高い気化したＰＭＤＡのみを供給することができる。
【００４３】
尚、ＰＭＤＡ気化器２１は、絞り３２によりＰＭＤＡ粒子３０の供給量を制御されるが、不図示のコンピュータで動作する制御プログラムにより制御することも可能である。また、この制御プログラムは、コンピュータにより読み取ることが可能な記憶媒体に記憶させておくことも可能である。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、ＰＭＤＡ気化部の底部近傍よりキャリアガスを導入した構成ものである。
【００４５】
図４に基づき本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器について説明する。本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、ＰＭＤＡ供給部５１と、絞り５２、ＰＭＤＡ気化部５３により構成されている。ＰＭＤＡ気化部５３は、加熱部５４、気化経路５５及び気化ＰＭＤＡ排出口５６により構成されている。
【００４６】
ＰＭＤＡ供給部５１では、粒子状のＰＭＤＡ粒子３０が納められており、絞り５２を調節することにより、ＰＭＤＡ粒子３０の供給量が制御される。ＰＭＤＡ粒子３０の供給は連続的であっても断続的であってもよいが、好ましくは連続的である。
【００４７】
ＰＭＤＡ気化部５３は、全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃に加熱されており、内部において、重力の働く方向に傾斜板が配列された加熱部５４が設けられている。加熱部５４では各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆにおける傾斜の向きが交互となるよう配置されている。即ち、ＰＭＤＡ供給部５１より絞り５２を介して矢印Ｃに示す方向に供給されたＰＭＤＡ粒子３０が、重力に従って転がり落ちるように位置されている。
【００４８】
具体的には、傾斜板５４ａは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｂは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｃは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｄは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｅは図面において左方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されており、傾斜板５４ｆは図面において右方向にＰＭＤＡ粒子３０が転がるように設置されている。
【００４９】
また、傾斜板５４ａの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ａの端部より傾斜板５４ｂに落下し、傾斜板５４ｂの端部、即ち、図面における右端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｂの端部より傾斜板５４ｃに落下し、傾斜板５４ｃの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｃの端部より傾斜板５４ｄに落下し、傾斜板５４ｄの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｄの端部より傾斜板５４ｅに落下し、傾斜板５４ｅの端部、即ち、図面における左端まで転がったＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ｅの端部より傾斜板５４ｆに落下するように配置されている。
【００５０】
また、本実施の形態においては、加熱部５４における各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆは、重力方向において、順に、その間隔が狭くなるように配置されている。具体的には、５４ａと５４ｂとの間隔Ｋ１、５４ｂと５４ｃとの間隔Ｋ２、５４ｃと５４ｄとの間隔Ｋ３、５４ｄと５４ｅとの間隔Ｋ４、５４ｅと５４ｆとの間隔Ｋ５とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ４＞Ｋ５となるように配置されている。
【００５１】
第１の実施の形態と同様に、ＰＭＤＡ気化部５３は全体が加熱されているため、各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの表面上を転がるＰＭＤＡ粒子３０は、傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、３４ｆからの加熱によって、気化することにより、粒径は次第に小さくなる。
【００５２】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器のＰＭＤＡ気化部５３の底部近傍、即ち、ＰＭＤＡ気化部５３の底部と傾斜板５４ｆとの間には、窒素ガス供給部６０より窒素（Ｎ２）がキャリアガスとして導入されている。導入されるキャリアガスは、加熱部５４において、各々の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの間を下から上、即ち、キャリアガスが流れていない場合に、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる方向とは逆方向に流れる。よって、キャリアガスは、キャリアガスが通過する領域の断面積が狭いところでは流速が速く、キャリアガスが通過する領域の断面積が広いところでは流速が遅くなる。これにより、粒径の大きなＰＭＤＡ粒子３０をより下の傾斜板に導くことができる。
【００５３】
このことを、図５に基づき説明する。図５（ａ）に示すように、傾斜板の間隔が広い場合、即ち、加熱部５４における傾斜板５４ａと５４ｂのように、その間隔Ｋ１が広い場合では、キャリアガスの流速は、矢印Ｄ１に示すように遅くなる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａ、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂ、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃは、全て傾斜板５４ｂにおける傾斜に沿って転がる。但し、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きさに応じてキャリアガスより受ける力が異なることから、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａは比較的速い速度で傾斜を転がり落ち、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃは比較的遅い速度で傾斜を転がり落ち、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂは大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａと小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃとの中間程度の速度で傾斜を転がり落ちる。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、傾斜板の間隔が狭い場合、即ち、加熱部５４における傾斜板５４ｃと５４ｄのように、その間隔Ｋ３が狭い程度の場合では、キャリアガスの流速は、矢印Ｄ２に示すように速くなる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａは傾斜板５４ｄを傾斜に沿って転がり落ちるが、小さな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｃはキャリアガスにより受ける力により、傾斜板５４ｄの傾斜とは逆方向に転がり、逆に傾斜をさかのぼる。また、中程度の粒径のＰＭＤＡ粒子３０ｂは、キャリアガスにより受ける力により減速し停止してしまう。従って、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａのみが傾斜に沿って転がり落ちる。
【００５５】
このようにして、ＰＭＤＡ粒子３０のうち粒径の大きなものは加熱部５４において、速く転がり落とすことができる。傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ，５４ｅ、５４ｆはＰＭＤＡが気化する温度に加熱されておりＰＭＤＡ粒子３０が気化することにより、粒径は下段にいくに従い小さくなり、最後には、完全に気化され蒸発してしまう。加熱部５４の上段部では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径が大きく、同じ場所に供給されるため傾斜板において温度降下等が生じ、効率的にＰＭＤＡを気化することができない場合があるが、加熱部５４の下段部では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径が小さくなっており、また分散されており、気化するための余剰能力を有している。よって、大きなＰＭＤＡ粒子３０であっても効率的に気化させることができる。このため、大きな粒径のＰＭＤＡ粒子３０ａを加熱部５４の下段に導き、効率よくＰＭＤＡ粒子３０を気化させることができる。
【００５６】
次に、加熱部５４において気化したＰＭＤＡは、気化経路５５に矢印Ｅ１に示す方向に流れる。尚、本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器には、別のキャリアガスとして窒素（Ｎ２）ガスが、窒素ガス供給部６１よりＰＭＤＡ供給部５１に供給されており、また、窒素ガス供給部６２より絞り５２とＰＭＤＡ気化部５３との間に供給されている。別のキャリアガスとして供給された窒素ガスにより、気化したＰＭＤＡを気化経路５５に導く。気化経路５５は、下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとにより構成されている。気化経路５５に導かれた気化したＰＭＤＡは、最初に、下方向気化経路５５ａを矢印Ｅ２に示すように下向きに流れる。尚、下方向気化経路５５ａの形成される方向は重力方向と略同一方向である。下方向気化経路５５ａの端まで流れた気化したＰＭＤＡは、この後、矢印Ｅ３に示すように上向気化経路５５ｂに入り込み、上向気化経路５５ｂを矢印Ｅ４に示すように上向きに流れる。上向気化経路５５ｂの端部近傍には、気化ＰＭＤＡ排出口５６が設けられており、気化したＰＭＤＡは矢印Ｅ５に示す方向に流れ、バルブ２３を介し、インジェクター１３に供給される。尚、上向気化経路５５ｂにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向は、下方向気化経路５５ａにおいて気化したＰＭＤＡが流れる方向と逆方向、即ち、重力方向とは逆方向となるように構成されている。
【００５７】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器では、気化経路５５に下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとを設け、更に、気化ＰＭＤＡ排出口５６を上方気化経路５５ｂの上部に設けることにより、気化したＰＭＤＡと一緒に流れる気化していない粉末状のＰＭＤＡ微粒子を除去することが可能である。即ち、上方向気化経路５５ｂにおける流速を粉末状のＰＭＤＡ微粒子が上昇することのない流速とすることにより、気化ＰＭＤＡ排出口５６よりＰＭＤＡ微粒子が排出されることなく、下方向気化経路５５ａと上方向気化経路５５ｂとの接続領域の底部５５ｃにおいてＰＭＤＡ微粒子を堆積させ、除去することができる。尚、このような流速の制御は、窒素ガス供給部６０、６１及び６２からの窒素ガスの供給量を制御することにより行うことが可能である。
【００５８】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器は、前述のとおり、ＰＭＤＡ気化部５３の全体がＰＭＤＡを気化するために設定された温度である２６０℃、または、これ以上の温度に設定されているため、ＰＭＤＡ気化部５３内の壁面に凝固し付着することはない。
【００５９】
本実施の形態の説明においてはキャリアガスとして窒素ガスを用いた場合について説明したが、キャリアガスはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスであってもよい。
【００６０】
本実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器において、供給されるＰＭＤＡ粒子３０の粒径は２５０μｍであり、比重は１．６８×１０３ｋｇ／ｍ３である。また、本実施の形態における各々の加熱部５４における傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆの傾斜角は、水平方向に対し、１．５°であり、斜面方向の長さは４００ｍｍである。窒素ガス供給部６０より供給されるキャリアガスの流量は、５０ｓｃｃｍである。
【００６１】
本実施の形態における気化器では、加熱部５４は複数の傾斜板５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆにより構成されているため、ＰＭＤＡ粒子３０が転がる距離が長くても、気化器全体の大きさを小さくすることができる。また、ＰＭＤＡ粒子３０は、転がりながら気化するため、ＰＭＤＡ粒子３０が一定の場所に長時間滞留し、長時間加熱され、ＰＭＤＡが熱により変質してしまうおそれがない。
【００６２】
また、窒素ガス供給部６０より供給された窒素ガスにより、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きなものほど、加熱部５４の下段に向かいやすくなるため、加熱部５４において、より均一に、効率よくＰＭＤＡ粒子３０を気化させることが可能である。更に、本実施の形態における気化器では、ＰＭＤＡ粒子３０の粒径の大きさを均一にする必要がないことから、ＰＭＤＡ粒子３０の前加工や前処理等を必要としないため、より低コストでポリイミド膜を形成することが可能である。
【００６３】
尚、本実施の形態のＰＭＤＡ気化器は、第１の実施の形態におけるＰＭＤＡ気化器と同様に、ポリイミド膜の成膜装置に用いることが可能である。また、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６４】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１１ チャンバー
１２ ウエハボート
１３ インジェクター
１４ インジェクター
１５ 排気口
１６ 回転部
１７ ヒーター
２１ ＰＭＤＡ気化器
２２ ＯＤＡ気化器
２３ バルブ
２４ バルブ
２５ 導入部
３０ ＰＭＤＡ粒子
３１ ＰＭＤＡ供給部
３２ 絞り
３３ ＰＭＤＡ気化部
３４ 加熱部
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ 傾斜板
３５ 気化経路
３５ａ 下方向気化経路
３５ｂ 上方向気化経路
３６ 気化ＰＭＤＡ排出口
４１ 窒素ガス供給部
４２ 窒素ガス供給部
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、
前記固体の粒子を供給するための供給部と、
前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、
前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする気化器。
【請求項２】
前記気化器は、チャンバー内に設置された基板に、気化した第１の物質と気化した第２の物質とを供給し反応させることにより前記基板上に第３の物質の膜を形成する成膜装置に接続されており、
前記固体の粒子は前記第１の物質の粒子であって、
前記気化器は、気化した第１の物質を前記チャンバー内に供給するものであることを特徴とする請求項１に記載の気化器。
【請求項３】
前記加熱部には複数の傾斜が設けられており、
前記固体の粒子は、前記複数の傾斜において、上方の傾斜を転がった後、下方の傾斜を順次転がることを特徴とする特徴とする請求項１または２に記載の気化器。
【請求項４】
前記加熱部において、前記複数の傾斜の配列されている方向は重力の働く方向であって、前記複数の傾斜の向きが交互となるよう配置されていることを特徴とする請求項３に記載の気化器。
【請求項５】
前記傾斜の配置される間隔は、重力が働く方向に従って狭くなっており、
前記傾斜のうち最下部に存在する傾斜よりも下側において、キャリアガスが導入されていることを特徴とする請求項３または４に記載の気化器。
【請求項６】
前記気化部には、前記固体の粒子が気化した気体が通過する気化経路を有しており、
前記気化経路は、重力が働く方向に気流が流れる下方向気化経路と、前記下方向気化経路とは反対方向に流れる上方向気化経路とを有し、
前記下方向気化経路と前記上方向気化経路とは、重力が働く方向の端部において接続されており、
前記気化した気体は、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から流入し、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から排出されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の気化器。
【請求項７】
前記第１の物質はＰＭＤＡであり、前記第２の物質はＯＤＡであり、前記第３の物質はポリイミドであることを特徴とする請求項２に記載の気化器。
【請求項１】
常温において固体状態である固体の粒子を気化させる気化器において、
前記固体の粒子を供給するための供給部と、
前記供給部より供給された前記固体の粒子を気化するための加熱部を有する気化部と、を有し、
前記加熱部には傾斜が設けられており、前記固体の粒子は前記傾斜を転がりながら気化することを特徴とする気化器。
【請求項２】
前記気化器は、チャンバー内に設置された基板に、気化した第１の物質と気化した第２の物質とを供給し反応させることにより前記基板上に第３の物質の膜を形成する成膜装置に接続されており、
前記固体の粒子は前記第１の物質の粒子であって、
前記気化器は、気化した第１の物質を前記チャンバー内に供給するものであることを特徴とする請求項１に記載の気化器。
【請求項３】
前記加熱部には複数の傾斜が設けられており、
前記固体の粒子は、前記複数の傾斜において、上方の傾斜を転がった後、下方の傾斜を順次転がることを特徴とする特徴とする請求項１または２に記載の気化器。
【請求項４】
前記加熱部において、前記複数の傾斜の配列されている方向は重力の働く方向であって、前記複数の傾斜の向きが交互となるよう配置されていることを特徴とする請求項３に記載の気化器。
【請求項５】
前記傾斜の配置される間隔は、重力が働く方向に従って狭くなっており、
前記傾斜のうち最下部に存在する傾斜よりも下側において、キャリアガスが導入されていることを特徴とする請求項３または４に記載の気化器。
【請求項６】
前記気化部には、前記固体の粒子が気化した気体が通過する気化経路を有しており、
前記気化経路は、重力が働く方向に気流が流れる下方向気化経路と、前記下方向気化経路とは反対方向に流れる上方向気化経路とを有し、
前記下方向気化経路と前記上方向気化経路とは、重力が働く方向の端部において接続されており、
前記気化した気体は、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から流入し、前記下方向気化経路の前記端部とは反対側から排出されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の気化器。
【請求項７】
前記第１の物質はＰＭＤＡであり、前記第２の物質はＯＤＡであり、前記第３の物質はポリイミドであることを特徴とする請求項２に記載の気化器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−９３７９（Ｐ２０１１−９３７９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５０２４３（Ｐ２００９−１５０２４３）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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