[发明专利]原料气化供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用所谓有机金属化学气相成长法（以下称作MOCVD法）的半导体制造装置的原料气化供给装置的改良，涉及即使是液体或固体的蒸汽压较低的原料也能够将原料蒸汽高精度地流量控制为设定流量并向处理腔室供给、并且能够实现装置构造的大幅的简单化和小型化的原料气化供给装置。

背景技术

以往以来，作为半导体制造装置用的原料气化供给装置，较多地利用使用起泡方式或直接气化方式的装置。相对于此，通过加温而生成原料蒸汽、将其饱和蒸汽向原料使用部位供给的烘烤方式的原料气化供给装置由于在原料蒸汽的生成上的稳定性、原料蒸汽的蒸汽量及蒸汽压的控制、原料蒸汽（原料气体）的流量控制等的方面上有许多问题，所以其开发利用相比其他方式的装置较少。

但是，使用该烘烤方式的原料气化供给装置由于是将从原料生成的饱和蒸汽压的原料蒸汽（原料气体）原样向处理腔室供给的装置，所以完全没有使用起泡方式的原料气化供给装置那样的因生产气体内的原料气体浓度的变动发生的各种各样的不良状况，在实现半导体产品的品质的保持、提高上发挥较高的效果。

图15是表示使用上述烘烤方式的原料气化供给装置的一例的图，构成为，将储存在缸容器30内的有机金属化合物36在空气恒温室34内加温到一定温度，将在缸容器30内产生的原料蒸汽（原料气体）Go经过出入口阀31、质量流量控制器32、阀33向处理腔室37供给。

另外，在图15中，38是加热器，39是基板，40是真空排气泵。此外，35是将出入口阀31、质量流量控制器32及阀33等原料蒸汽供给系统加温的空气恒温室，用来防止原料蒸汽Go的冷凝。

即，在图15的原料气化供给装置中，首先通过将缸容器30加热，有机金属化合物36蒸发，容器内部空间的蒸汽压上升。接着，通过将出入口阀31及阀33开放，将产生的原料蒸汽（原料气体）Go一边通过质量流量控制器32流量控制为设定流量一边向处理腔室37供给。

例如，在有机金属化合物36是三甲基铟（TMIn）的情况下，将缸容器30加热到约80℃～90℃。

此外，质量流量控制器32、出入口阀31、阀33等原料蒸汽供给系统在空气恒温室35内被加热到约90℃～100℃，防止原料蒸汽Go在质量流量控制器32等的内部浓缩。

上述图15的原料气化供给装置由于将原料蒸汽Go直接向处理腔室37供给，所以通过高精度地进行原料蒸汽Go的流量控制，能够将所希望量的原料向处理腔室37准确地送入。

但是，在该图15所示的原料气化供给装置中也留有许多还应解决的问题。首先，第1个问题是向处理腔室37供给的原料蒸汽（原料气体）Go的流量控制精度和流量控制的稳定性的方面。

即，在图15的原料的气化供给装置中，做成了下述结构：使用质量流量控制器（热式质量流量控制装置）32控制原料蒸汽Go的供给流量，并且将该质量流量控制器32在空气恒温室35内加热到90℃～100℃，由此防止原料蒸汽Go的冷凝。

另一方面，如周知那样，质量流量控制器32一般如图16所示，使与旁路群32d的流量相比较少量的气体流以一定的比率向极细的传感器管32e流通。

此外，在该传感器管32e上卷绕着串联连接的控制用的一对电阻丝R1、R4，为通过连接在其上的传感器电路32b输出表示监测到的质量流量值的流量信号32c的结构。

此外，图16是表示上述传感器电路32b的基本构造的图，对于上述电阻丝R1、R4的串联连接，并联连接着两个基准电阻R2、R3的串联连接电路，形成了电桥电路。在该电桥电路上连接着定电流源，此外，设有输入侧连接在上述电阻丝R1、R4的连接点和上述基准电阻R2、R3的连接点上的差动电路，为求出上述两连接点的电位差并将该电位差作为流量信号32c输出的结构。

现在，如果假设在传感器管32e中以质量流量Q流过气体流Go′，则该气体流Go′通过位于上游侧的电阻丝R1的发热而被加温，流到下游侧的被卷绕电阻丝R4的位置。结果，发生热的移动，电阻丝R1冷却，电阻丝R4被加热，在两电阻丝R1、R4间发生温度差即在电阻值上发生差别，并且此时发生的电位差与气体的质量流量大致成比例。因而，通过对该流量信号32c乘以规定的增益，能够求出此时流动的气体流Go′的质量流量。

如上述那样，质量流量控制器32首先被向传感器管32e分流的气体流体Go′夺去电阻R1部分的热，结果，电阻R1的电阻值下降，并且向电阻R2的部分流入的气体流体Go′的热量增大，由此电阻R4的温度上升而其电阻值增加，使电桥间产生电位差，由此来计测原料蒸汽Go的质量流量。