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JP7144032B2 - Manufacturing method of container for evaporation raw material - Google Patents
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Description

本発明は、蒸発原料用容器の製造方法に関する。更に詳しくは、耐腐食性に優れた蒸発原料用容器の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a container for evaporation raw materials. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a vaporization raw material container having excellent corrosion resistance.

従来、例えば化学気相成長(CVD)法において蒸発原料を貯留するための容器として蒸発原料用容器が知られており、そして、この蒸発原料用容器の蒸発器本体を構成する材料として、ステンレス鋼などが報告されている(特許文献1参照)。 Conventionally, an evaporation source container is known as a container for storing an evaporation source in, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method. etc. have been reported (see Patent Document 1).

特開2016-866号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2016-866

しかし、特許文献1に記載のような蒸発器は、容器壁にステンレス鋼を採用しており、このステンレス鋼製の容器壁は、熱伝導性が良いものであるが、耐腐食性が十分でないという問題がある。 However, the evaporator as described in Patent Document 1 employs stainless steel for the container wall, and although this stainless steel container wall has good thermal conductivity, it does not have sufficient corrosion resistance. There is a problem.

ここで、最近では、半導体製品の更なる高性能化が求められるようになり、その結果、より高純度の蒸発原料(即ち、不純物の割合がより小さい蒸発原料)であることが要求されてきている。 Here, in recent years, there has been a demand for further high performance semiconductor products, and as a result, there has been a demand for higher-purity vaporization raw materials (that is, vaporization raw materials with a lower percentage of impurities). there is

ここで、ステンレス鋼は、耐腐食性を有するものであるが、蒸発原料と触れることで僅かに腐食し、極微量の不純物が蒸発原料中に混ざることがあった。また、ハステロイについても、ステンレス鋼と同様に極微量の不純物が蒸発原料中に混ざることがあった。 Here, although stainless steel has corrosion resistance, it corrodes slightly when it comes into contact with the evaporated raw material, and a very small amount of impurities may be mixed in the evaporated raw material. Also, with Hastelloy, as with stainless steel, a very small amount of impurities may be mixed in the evaporated raw material.

つまり、最近では、ステンレス鋼からなる容器であっても、その耐腐食性は十分というものではなくなってきており、更なる耐腐食性を有する蒸発原料用容器(蒸発器本体)の開発が求められている。特に原子層堆積(ALD)法による成膜を行う場合、その膜には、原子レベルでの無欠陥や均一性が求められるため、蒸発原料に含まれる不純物の量を極限まで少なくする必要があることに本発明の発明者らは着目し、このような課題を解決すべく本発明を完成したものである。 In other words, recently, even containers made of stainless steel do not have sufficient corrosion resistance, and there is a demand for the development of evaporation source containers (evaporator bodies) with further corrosion resistance. ing. In particular, when depositing a film by atomic layer deposition (ALD), the film must be defect-free and uniform at the atomic level, so the amount of impurities contained in the evaporated raw material must be minimized In particular, the inventors of the present invention have focused their attention and completed the present invention to solve such problems.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明の蒸発原料用容器の製造方法によれば、容器壁の内表面の少なくとも一部を、ニッケル合金、アルミニウム、または、アルミニウム合金から構成することによって、耐腐食性に優れる蒸発原料用容器を提供することができるThe present invention has been made in view of such problems of the prior art. According to the manufacturing method of the evaporation source container of the present invention, the evaporation source container having excellent corrosion resistance is obtained by forming at least a part of the inner surface of the container wall from a nickel alloy, aluminum, or an aluminum alloy. can provide.

本発明によれば、以下に示す蒸発原料用容器の製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an evaporative raw material container described below.

] 熱伝導性の容器壁を有し密閉可能な容器本体と、
前記容器本体内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入口と、
前記容器本体内の蒸発原料と前記キャリアガスとの混合ガスを前記容器本体外に導出する混合ガス導出口と、を備える蒸発原料用容器の製造方法であって、
熱伝導性の容器壁を有し密閉可能な未処理容器本体を用意する工程と、
前記未処理容器本体の内表面を、下記条件(i)で研磨処理して、研磨処理が施された前記容器本体を得る工程と、を備える、蒸発原料用容器の製造方法。
条件(i):
直径250~350mmの電極を用い、電流密度を28.5mA/cm 以下、電解溶液の濃度を15~30質量%、液流量を1~8L/分、電解溶液のpHをアルカリ性とし、更に、研磨条件としては、圧力20~60kPa、回転数350rpm以下とし、砥粒として砥粒径0.020~0.10μmの無機粒子を用いる。
[ 1 ] A sealable container body having a thermally conductive container wall;
a carrier gas introduction port for introducing a carrier gas into the container body;
A method for manufacturing an evaporative raw material container comprising: a mixed gas outlet for discharging a mixed gas of the evaporative raw material and the carrier gas in the container main body to the outside of the container main body,
providing a sealable green container body having a thermally conductive container wall;
A method of manufacturing an evaporation source container, comprising: polishing the inner surface of the untreated container body under the following condition (i) to obtain the polished container body.
Condition (i):
Using an electrode with a diameter of 250 to 350 mm, a current density of 28.5 mA/cm 2 or less, an electrolytic solution concentration of 15 to 30% by mass, a liquid flow rate of 1 to 8 L/min, an electrolytic solution pH alkaline, and Polishing conditions are a pressure of 20 to 60 kPa and a rotational speed of 350 rpm or less, and inorganic particles having an abrasive grain size of 0.020 to 0.10 μm are used as abrasive grains.

本発明の蒸発原料用容器の製造方法によれば、耐腐食性に優れる蒸発原料用容器を製造することができるという効果を奏する。 According to the method for manufacturing an evaporation source container of the present invention, it is possible to manufacture an evaporation source container having excellent corrosion resistance.

本発明の蒸発原料用容器の一実施形態を模式的に示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of a vaporization raw material container of the present invention; 図1に示す領域Pを拡大して模式的に示す拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing an enlarged region P shown in FIG. 1; FIG.

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に属することが理解されるべきである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. In other words, it is understood that any modifications, improvements, etc., made to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention also belong to the scope of the present invention. should.

[1]蒸発原料用容器:
本発明の蒸発原料用容器の一の実施形態は、図1に示す蒸発原料用容器100である。この蒸発原料用容器100は、熱伝導性の容器壁20を有し密閉可能な容器本体10と、容器本体10内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入口12と、容器本体10内の蒸発原料とキャリアガスとの混合ガスを容器本体10外に導出する混合ガス導出口42と、を備えている。容器壁20の内表面の少なくとも一部は、後述する所定の条件(i)による研磨処理がされた、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなるものである。具体的には、容器壁20は、内壁23と外壁21の2層から構成されており(図2参照)、外壁21はステンレス鋼からなり、内壁23は、所定の研磨処理がなされたニッケル合金(例えば、ハステロイやインコネルなど)からなる。また、容器本体10は、キャリアガス導入口12と混合ガス導出口42を備える蓋体31と、この蓋体31の受け体32と、を備えている。
[1] Vaporizing raw material container:
One embodiment of the evaporation source container of the present invention is the evaporation source container 100 shown in FIG. This evaporation source container 100 includes a sealable container body 10 having a thermally conductive container wall 20, a carrier gas inlet 12 for introducing a carrier gas into the container body 10, and an evaporation source inside the container body 10. and a mixed gas outlet port 42 for leading out the mixed gas of the carrier gas and the carrier gas to the outside of the container body 10 . At least a part of the inner surface of the container wall 20 is made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel, which has been polished according to the predetermined condition (i) described later. Specifically, the container wall 20 is composed of two layers, an inner wall 23 and an outer wall 21 (see FIG. 2). (eg, Hastelloy, Inconel, etc.). The container body 10 also includes a lid 31 having the carrier gas inlet 12 and the mixed gas outlet 42 , and a receiver 32 for the lid 31 .

このような蒸発原料用容器100は、容器壁20の内表面の少なくとも一部は、所定の研磨処理がなされた、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなるため、耐腐食性に優れるものである。ここで、蒸発原料用容器100の耐腐食性が劣る場合、蒸発原料が不純物で汚染されること(蒸発原料に不純物が混ざること)になり、より精度の高い半導体製品を製造する妨げにもなってしまう。このように、最近では特に耐腐食性に優れることも重要になっている。 At least part of the inner surface of the container wall 20 of the evaporation source container 100 is made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel, which has undergone a predetermined polishing treatment, so that it is resistant to corrosion. It is excellent. Here, if the corrosion resistance of the evaporation source container 100 is poor, the evaporation source is contaminated with impurities (impurities are mixed in the evaporation source), which hinders the manufacture of semiconductor products with higher precision. end up As described above, recently, it has become important to be particularly excellent in corrosion resistance.

容器壁20の内表面を構成する、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスのうち、ニッケル合金としては、例えば、ハステロイ、インコネルなどを挙げることができ、この「ハステロイ」及び「インコネル」は、Ni、Moを含む合金のことである。 Of the nickel alloys, aluminum, aluminum alloys, and super stainless steel that constitute the inner surface of the container wall 20, examples of nickel alloys include Hastelloy and Inconel. is an alloy containing Ni and Mo.

「ハステロイ」は、その組成については適宜決定することができるが、具体的には、Niが40~60質量%、Moが30~50質量%である。 The composition of "Hastelloy" can be determined as appropriate, but specifically, it contains 40 to 60% by mass of Ni and 30 to 50% by mass of Mo.

「インコネル」は、その組成については適宜決定することができるが、具体的には、Niが20~50質量%、Moが70~50質量%である。 The composition of "Inconel" can be determined as appropriate, but specifically, Ni is 20 to 50% by mass and Mo is 70 to 50% by mass.

「スーパーステンレス」とは、Niを17.00~19.50質量%、Crを19.00~21.00質量%、Moを5.50~6.50質量%、Nを0.16~0.24質量%、Cuを0.50~1.00質量%含み、更に、Cが0.020質量%以下、Siが0.80質量%以下、Mnが1.00質量%以下、Pが0.030質量%以下、Sが0.015質量%以下であり、耐腐食性を更に高めたステンレス鋼をいう。 "Super stainless steel" means 17.00 to 19.50% by mass of Ni, 19.00 to 21.00% by mass of Cr, 5.50 to 6.50% by mass of Mo, and 0.16 to 0% of N. .24% by mass, containing 0.50 to 1.00% by mass of Cu, furthermore, C is 0.020% by mass or less, Si is 0.80% by mass or less, Mn is 1.00% by mass or less, and P is 0 0.030% by mass or less, S content is 0.015% by mass or less, and corrosion resistance is further enhanced.

容器壁20は、その内表面が、所定の条件で研磨処理がなされているものである。このように内表面に研磨処理がなされることで、耐腐食性が格段に向上することになる。ここで、研磨処理は、以下の条件(i)にて行う。
条件(i):
直径250~350mmの電極を用い、電流密度を28.5mA/cm以下、電解溶液の濃度を15~30質量%、液流量を1~8L/分、電解溶液のpHをアルカリ性とし、更に、研磨条件としては、圧力20~60kPa、回転数350rpm以下とし、砥粒として砥粒径0.020~0.10μmの無機粒子を用いる。
The inner surface of the container wall 20 is polished under predetermined conditions. By polishing the inner surface in this way, the corrosion resistance is remarkably improved. Here, the polishing process is performed under the following conditions (i).
Condition (i):
Using an electrode with a diameter of 250 to 350 mm, a current density of 28.5 mA/cm 2 or less, an electrolytic solution concentration of 15 to 30% by mass, a liquid flow rate of 1 to 8 L/min, an electrolytic solution pH alkaline, and Polishing conditions are a pressure of 20 to 60 kPa and a rotational speed of 350 rpm or less, and inorganic particles having an abrasive grain size of 0.020 to 0.10 μm are used as abrasive grains.

上記条件(i)において、電流密度は15~20mA/cmとすることが好ましい。また、電解溶液のpHは、11~11.5であることが好ましい。 Under condition (i) above, the current density is preferably 15 to 20 mA/cm 2 . Further, the pH of the electrolytic solution is preferably 11 to 11.5.

研磨条件の回転数としては、50~350rpmとすることができる。砥粒としては、無機粒子を用い、この無機粒子としては、特に制限はないが、例えば、上記Colloidal SiOなどを挙げることができる。 The rotational speed of the polishing condition can be 50 to 350 rpm. As the abrasive grains, inorganic particles are used, and the inorganic particles are not particularly limited, but examples thereof include Colloidal SiO 2 and the like.

このような研磨処理を行った容器壁20の内表面は、その表面粗さをRa=0.8~1.1μmとすることができる。 The inner surface of the container wall 20 subjected to such polishing treatment can have a surface roughness Ra of 0.8 to 1.1 μm.

なお、「容器壁」は、側壁だけでなく底壁も含む概念である。つまり、蒸発原料が蒸発原料用容器100内に投入された際に、この蒸発原料が接する壁部分はこの容器壁ということがよい。 In addition, the "container wall" is a concept including not only the side wall but also the bottom wall. In other words, when the vaporized raw material is introduced into the vaporized raw material container 100, the wall portion with which the vaporized raw material comes into contact can be called the container wall.

図1における符号11,41は、蒸発原料用容器100の流路の開閉を行うバルブを示している。このバルブ11,41を開くことで、蒸発原料用容器100(容器本体10内)にキャリアガスを導入したり、キャリアガスとの混合ガスを容器本体10外に導出したりすることができる。このように、本発明の蒸発原料用容器は、2本以上の開閉バルブを備えることができる。 Reference numerals 11 and 41 in FIG. 1 denote valves for opening and closing the flow path of the evaporation source container 100 . By opening the valves 11 and 41 , the carrier gas can be introduced into the evaporation source container 100 (inside the container body 10 ), and the mixed gas with the carrier gas can be led out of the container body 10 . Thus, the evaporation source container of the present invention can be provided with two or more on-off valves.

ここで、容器壁10のうち、内表面がニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなる位置は、特に制限はないが、少なくとも、蒸発原料用容器100に蒸発原料を入れたときに蒸発原料が接する部分が上記構成であることがよい。具体的には、底壁及びこの底壁から延びる側壁の一部(底壁と連続した一部)とすることができる。なお、容器壁10の全部が、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなるものでもよい。 Here, the position of the inner surface of the vessel wall 10 made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel is not particularly limited, but at least when the evaporation source is put into the evaporation source container 100 It is preferable that the portion in contact with the evaporated raw material has the above configuration. Specifically, it can be a bottom wall and part of a side wall extending from the bottom wall (a part continuous with the bottom wall). Note that the entire container wall 10 may be made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel.

また、容器壁10のその他の部分(ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなる部分以外の部分)については、例えば、ステンレス鋼などとすることでもよい。 Other portions of the container wall 10 (portions other than the portion made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel) may be made of stainless steel, for example.

つまり、容器壁10は、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなる単一の層(壁)からなるものでもよいし、複数の層(壁)からなるものでもよい。複数の層からなる場合、最も内面側の層の少なくとも一部が、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなるものであればよい。他の層については、例えば、ステンレス鋼などからなるものとすることができる。 That is, the container wall 10 may consist of a single layer (wall) made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel, or may consist of a plurality of layers (walls). When it consists of a plurality of layers, at least part of the innermost layer may be made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel. Other layers may be made of, for example, stainless steel.

蒸発原料用容器100の容器本体10は、以下の条件(A)で測定した際の蒸発原料中の金属不純物の総計が、200ppb未満であることが好ましい。ここで、「金属不純物」は、具体的には、表2に示す20種類の元素が該当する。 In the container body 10 of the evaporation source container 100, the total amount of metal impurities in the evaporation source when measured under the following condition (A) is preferably less than 200 ppb. Here, specifically, 20 kinds of elements shown in Table 2 correspond to "metal impurities".

条件(A)は、以下の通りである。蒸発原料用容器の容器本体内に固体または液体の化合物(蒸発原料)を充填し、その後、容器本体を、室温から200℃の範囲で外部ヒータなどの加熱手段を用いて、モニタリングしながら、24時間加熱する。その後、蒸発原料用容器の容器本体内の化合物(蒸発原料)を昇華させて回収する。そして、回収されたものを、ICPMS(誘導結合高周波プラズマ質量分析法)の装置にて、王水を用いて所定量を溶解させる。その後、これをホットプレートなどの加熱手段で120℃に加熱して蒸発乾固させる。そして、蒸発乾固されたものを希釈し、測定試料を得る。その後、上記分析装置にて、測定試料中の金属不純物を測定する。 Condition (A) is as follows. A solid or liquid compound (evaporation raw material) is filled in the container body of the evaporation raw material container, and then the container body is monitored in the range of room temperature to 200 ° C. using a heating means such as an external heater, 24 heat for an hour. After that, the compound (evaporation raw material) in the container body of the evaporation raw material container is sublimated and recovered. Then, a predetermined amount of the recovered material is dissolved with aqua regia using an ICPMS (inductively coupled plasma mass spectrometry) apparatus. After that, it is heated to 120° C. by a heating means such as a hot plate to evaporate to dryness. Then, the evaporated to dryness is diluted to obtain a measurement sample. After that, the metal impurities in the measurement sample are measured by the analysis device.

容器本体10は、上述したように蓋体31と受け体32を備えるもの(分離可能な構造を有するもの)であってもよいし、蓋体31と受け体32が一体となっているものであってもよい。 The container body 10 may be provided with the lid 31 and the receiver 32 (having a separable structure) as described above, or the lid 31 and the receiver 32 may be integrated. There may be.

キャリアガスとしては、特に制限はなく、例えば、水素、ヘリウム、窒素、酸素、アルゴン、一酸化炭素、二酸化炭素などを挙げることができる。 Carrier gases are not particularly limited, and examples include hydrogen, helium, nitrogen, oxygen, argon, carbon monoxide, and carbon dioxide.

蒸発原料としては、特に制限はなく、例えば、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、原子層堆積(ALD)法による成膜に用いられるものなどを適宜決定して採用することができ、固体、液体に制限は無く、揮発性を有するものであればよい。より具体的には、第3アミリミドトリス(ジメチルアミド)タンタル(タイマータ)、テトラキス(ジエチルアミド)チタン(TDEAT)、テトラキス(ジメチルアミド)チタン(TDMAT)、五リン酸ジメチルアミドタンタル(PDMAT)、タンタルペンタエトキシド(TAETO)、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)(Ru(EtCp))などの液体原料を挙げることができる。 The vapor source is not particularly limited, and for example, those used for film formation by a chemical vapor deposition (CVD) method, a metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) method, an atomic layer deposition (ALD) method, etc. are appropriately determined. There are no restrictions on solids and liquids as long as they have volatility. More specifically, tertiary amylimido tris(dimethylamido) tantalum (thymata), tetrakis(diethylamido)titanium (TDEAT), tetrakis(dimethylamido)titanium (TDMAT), dimethylamide tantalum pentaphosphate (PDMAT), tantalum pentaethoxy (TAETO), bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium (II) (Ru(EtCp) 2 ).

更に、蒸発原料としては、例えば、ホウ素、亜リン酸、銅、ガリウム、ヒ素、ルテニウム、インジウム、アンチモン、ランタン、タンタル、イリジウム、デカボラン(B1014)、四塩化ハフニウム(HfCl)、四塩化ジルコニウム(ZrCl)、三塩化インジウム(InCl)、四塩化ガリウム、六塩化タングステン、五塩化タングステン、βジケトナト複合体、シクロペンタジエニルシクロヘプタトリエニルチタン(CpTiChT)、三塩化アルミニウム(A1Cl)、ヨウ化チタン(TixIy)、シクロオクタテトラエンシクロペンタジエニルチタン((Cot)(Cp)Ti)、ビス(シクロペンタジエニル)チタンジアジド、タングステンカルボニル(Wx(CO)y)、ビス(シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)(Ru(Cp))、三塩化ルテニウム(RuCl)などの固体原料を挙げることができる。 Further, evaporation raw materials include, for example, boron, phosphorous acid, copper, gallium, arsenic, ruthenium, indium, antimony, lanthanum, tantalum, iridium, decaborane (B 10 H 14 ), hafnium tetrachloride (HfCl 4 ), Zirconium chloride ( ZrCl4 ), Indium trichloride ( InCl3 ), Gallium tetrachloride, Tungsten hexachloride, Tungsten pentachloride, β-diketonate complex, Cyclopentadienylcycloheptatrienyl titanium (CpTiChT), Aluminum trichloride (AlCl 3 ), titanium iodide (TixIy), cyclooctatetraenecyclopentadienyl titanium ((Cot)(Cp)Ti), bis(cyclopentadienyl)titanium diazide, tungsten carbonyl (Wx(CO)y), bis( Cyclopentadienyl)ruthenium (II) (Ru(Cp) 2 ), ruthenium trichloride (RuCl 3 ) and other solid raw materials can be mentioned.

なお、本発明の蒸発原料用容器は、塩化ジルコニウム、塩化アルミニウムなどの塩化物のように腐食性が強い蒸発原料であっても良好に保存することができ、蒸発原料に存在する不純物の割合が非常に小さくなる。 In addition, the evaporation source container of the present invention can satisfactorily store even highly corrosive evaporation sources such as chlorides such as zirconium chloride and aluminum chloride. becomes very small.

なお、本発明の蒸発原料用容器は、外部から加熱または冷却が可能な加熱媒体や冷却媒体と接触し、容器内の化合物を気体、固体のいずれかの状態を保持することが可能な容器である。 The evaporation source container of the present invention is a container that can keep the compound in either a gaseous or solid state by coming into contact with a heating medium or a cooling medium that can be heated or cooled from the outside. be.

本発明の蒸発原料用容器は、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、原子層堆積(ALD)法による成膜に用いられる蒸発原料を溜めておくための容器として使用することができ、原子層堆積(ALD)法による成膜に用いられる容器として使用することが好ましい。具体的には、原子層堆積(ALD)法は、化学気相成長(CVD)法によって形成される膜よりも薄い膜を形成することができる方法であり、数nm程度の非常に薄い膜を成膜することができるが、その反面、膜の精度が、蒸発原料に含まれる不純物による影響を受けやすい。そこで、本発明の蒸発原料用容器を用いることによって、蒸発原料に含まれる不純物を極微量とすることができる。 The evaporation source container of the present invention is for storing the evaporation source used for film formation by the chemical vapor deposition (CVD) method, the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, and the atomic layer deposition (ALD) method. It can be used as a container, and is preferably used as a container used for film formation by an atomic layer deposition (ALD) method. Specifically, the atomic layer deposition (ALD) method is a method capable of forming a film thinner than a film formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, and a very thin film of about several nanometers can be formed. It is possible to form a film, but on the other hand, the accuracy of the film is easily affected by impurities contained in the evaporated raw material. Therefore, by using the evaporation source container of the present invention, the amount of impurities contained in the evaporation source can be minimized.

[2]蒸発原料用容器の製造方法:
本発明の蒸発原料用容器は、以下のように製造することができる。まず、従来公知の方法で、ステンレス鋼からなる外壁(外側容器)を作製する。その後、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、または、スーパーステンレスからなる内壁(内側容器)を作製する。このとき、内側容器は、外側容器に収納した際に隙間なく収まる大きさのものとする。そして、外壁内に内壁を収納して容器材を作製する。同様にして、蓋体も作製する。このようにして、未処理容器本体を有する容器を得る(準備工程)。
[2] Method for manufacturing evaporation raw material container:
The evaporation source container of the present invention can be manufactured as follows. First, an outer wall (outer container) made of stainless steel is produced by a conventionally known method. After that, an inner wall (inner container) made of nickel alloy, aluminum, aluminum alloy, or super stainless steel is produced. At this time, the inner container should be of a size that can be accommodated in the outer container without gaps. Then, the inner wall is accommodated within the outer wall to produce a container material. Similarly, a lid is also produced. Thus, a container having an untreated container body is obtained (preparation step).

次に、未処理容器本体を研磨処理する(研磨処理工程)。具体的には、未処理容器本体の内表面を、上述の条件(i)で研磨処理して、研磨処理が施された容器本体を得る。このようにして蒸発原料用容器100を作製できる。 Next, the untreated container body is polished (polishing process). Specifically, the inner surface of the untreated container body is polished under the condition (i) described above to obtain a polished container body. In this manner, the evaporation source container 100 can be produced.

[3]蒸発原料用容器の使用方法:
まず、蒸発原料用容器100のキャリアガス導入口12を、キャリアガスタンク(図示せず)と連結させ、更に、混合ガス導出口42を、半導体処理設備(不図せず)に連結させる。次に、蒸発原料用容器100内に、蒸発原料を投入し、その後、容器本体10を密閉状態とする。次に、キャリアガスタンクからキャリアガスを蒸発原料用容器100内に導入する。そして、蒸発原料用容器100内で蒸発した蒸発原料(原料ガス)とキャリアガスとが混合し、混合ガスとして、混合ガス導出口42から導出される。なお、蒸発原料は、加熱などによって蒸発(気化)されて原料ガスになる。その後、半導体処理設備において、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、原子層堆積(ALD)法による成膜が行われる。半導体処理設備は、被膜対象である基板が配置される設備(例えば、CVD装置の反応室)であり、この半導体処理設備内に配置された基板上に所望の薄膜を形成する。
[3] How to use the evaporation source container:
First, the carrier gas inlet 12 of the evaporation source container 100 is connected to a carrier gas tank (not shown), and the mixed gas outlet 42 is connected to semiconductor processing equipment (not shown). Next, the vaporized raw material is put into the vaporized raw material container 100, and then the container main body 10 is sealed. Next, a carrier gas is introduced into the evaporation source container 100 from the carrier gas tank. Then, the evaporation source (source gas) evaporated in the evaporation source container 100 is mixed with the carrier gas, and the mixed gas is discharged from the mixed gas outlet port 42 . Note that the evaporation raw material is evaporated (vaporized) by heating or the like to become a raw material gas. Then, in a semiconductor processing facility, film formation is performed by a chemical vapor deposition (CVD) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method. A semiconductor processing facility is a facility (for example, a reaction chamber of a CVD apparatus) in which a substrate to be coated is placed, and a desired thin film is formed on the substrate placed in the semiconductor processing facility.

蒸発原料用容器100は、その容器本体10の容器壁20が上記構成を有するため、耐腐食性に優れる。その結果、蒸発材料中における容器由来の不純物の割合が非常に小さくなり、高純度の混合ガスを半導体処理設備に供給することができる。本発明の蒸発原料用容器は、CVD、ALD、MOCVD等の気相としてガス化させる用途の容器であり、半導体用のバルブを備える圧力容器として用いられるものである。 Since the container wall 20 of the container main body 10 has the above structure, the evaporation source container 100 is excellent in corrosion resistance. As a result, the proportion of impurities derived from the container in the vaporized material becomes very small, and a high-purity mixed gas can be supplied to the semiconductor processing equipment. The evaporation source container of the present invention is a container for gasification as a gas phase for CVD, ALD, MOCVD, etc., and is used as a pressure container equipped with a valve for semiconductors.

以下、本発明を実施例および比較例によって、さらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

(実施例1~11、比較例1~18)
図1,図2に示す蒸発原料用容器100のような容器(蓋付きで有底の円筒状の容器)を作製した。具体的には、表1に示す各材料(「容器壁」の「内壁」、「外壁」の欄に記す)を用いて、「蓋付きで有底の円筒状の容器」を作製し、この容器の内表面を、以下の条件(i)で研磨処理して、各蒸発原料用容器を得た。
条件(i):
直径300mmの電極を用い、電流密度を20mA/cm以下、電解溶液の濃度を20質量%、液流量を3L/分、電解溶液のpHを10とし、更に、研磨条件としては、圧力31.35kPa、回転数300rpmとし、砥粒として砥粒径0.07μmのColloidal SiOを用いる。
(Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 18)
A container (cylindrical container with a lid and a bottom) such as the evaporation source container 100 shown in FIGS. 1 and 2 was produced. Specifically, using each material shown in Table 1 (described in the columns of "inner wall" and "outer wall" of "container wall"), a "cylindrical container with a lid and a bottom" was produced, and this The inner surface of the container was polished under the following condition (i) to obtain each evaporation source container.
Condition (i):
An electrode with a diameter of 300 mm was used, the current density was 20 mA/cm 2 or less, the concentration of the electrolytic solution was 20% by mass, the liquid flow rate was 3 L/min, the pH of the electrolytic solution was 10, and the polishing conditions were pressure 31.0. The pressure is 35 kPa, the rotation speed is 300 rpm, and Colloidal SiO 2 with an abrasive grain size of 0.07 μm is used as abrasive grains.

この蒸発原料用容器について耐腐食性の評価を行った。なお、蒸発原料用容器の容器本体の内壁の厚さは、3mmであり、外壁の厚さは、3mmであった。更に、内側容器の内径は、140mmであった。 Corrosion resistance was evaluated for this evaporation source container. The thickness of the inner wall of the main body of the evaporation source container was 3 mm, and the thickness of the outer wall was 3 mm. Furthermore, the internal diameter of the inner container was 140 mm.

耐腐食性の評価は、具体的には、実施例及び比較例の各蒸発原料用容器に蒸発材料を入れて、熱処理後の蒸発材料中の不純物(表2に示す20種の元素)の量をICPMS(誘導結合プラズマ質量分析計)によって測定した。なお、蒸発材料としては、塩化アルミニウムを用いた。 Specifically, the evaluation of the corrosion resistance is performed by putting the evaporation material into each evaporation material container of Examples and Comparative Examples, and measuring the amount of impurities (20 kinds of elements shown in Table 2) in the evaporation material after heat treatment. was measured by ICPMS (inductively coupled plasma mass spectrometer). Aluminum chloride was used as the evaporation material.

不純物の量の測定は、具体的には、以下の条件(A)で行った。まず、蒸発原料用容器の容器本体内に蒸発原料を充填し、その後、容器本体を、室温から200℃の範囲で外部ヒータを用いて、モニタリングしながら、24時間加熱した。その後、蒸発原料用容器の容器本体内の蒸発原料を昇華させて回収し、回収されたものを、ICPMS(誘導結合高周波プラズマ質量分析法)の装置にて、王水を用いて所定量を溶解させた。その後、これをホットプレートで120℃に加熱して蒸発乾固させた。そして、蒸発乾固されたものを希釈し、測定試料を得た。その後、上記分析装置にて、測定試料中の金属不純物を測定した。なお、条件(A)で測定した際の蒸発原料中の金属不純物(表2に示す20種の元素)の総計は、実施例1~11の全てにおいて、200ppb未満であった。 Specifically, the measurement of the amount of impurities was performed under the following conditions (A). First, the container main body of the evaporation source container was filled with the evaporation source, and then the container main body was heated in the range of room temperature to 200° C. using an external heater for 24 hours while monitoring. After that, the evaporation raw material in the container body of the evaporation raw material container is sublimated and recovered, and the recovered material is dissolved in a predetermined amount using aqua regia using an ICPMS (inductively coupled plasma mass spectrometry) device. let me It was then heated to 120° C. on a hot plate and evaporated to dryness. Then, the evaporated to dryness was diluted to obtain a measurement sample. After that, the metal impurities in the measurement sample were measured with the above-described analyzer. The total amount of metal impurities (20 kinds of elements shown in Table 2) in the evaporation raw material measured under condition (A) was less than 200 ppb in all of Examples 1 to 11.

また、「ハステロイ」としては、具体的には、「ハステロイC276」を用いた。「インコネル」としては、具体的には、「インコネル600」を用いた。「アルミニウム合金」としては、具体的には、「アルミニウム合金A5052」を用いた。「ステンレス鋼」としては、具体的には、「SUS316L」を用いた。「スーパーステンレス」としては、具体的には、Niを17.98質量%、Crを20.19質量%、Moを6.26質量%、Nを0.22質量%、Cuを0.67質量%含み、更に、Cを0.014質量%、Siを0.55質量%、Mnを0.57質量%、Pを0.017質量%、Sを0.001質量%含むものを用いた。 Moreover, as "Hastelloy", specifically, "Hastelloy C276" was used. As "Inconel", specifically, "Inconel 600" was used. As the "aluminum alloy", specifically, "aluminum alloy A5052" was used. As the "stainless steel", specifically, "SUS316L" was used. As "super stainless", specifically, Ni is 17.98% by mass, Cr is 20.19% by mass, Mo is 6.26% by mass, N is 0.22% by mass, and Cu is 0.67% by mass. %, and further containing 0.014% by mass of C, 0.55% by mass of Si, 0.57% by mass of Mn, 0.017% by mass of P, and 0.001% by mass of S.

また、上記加熱前後の容器本体10の内表面の表面粗さを、AFM(原子間力顕微鏡)アナライザー(HORIBA社製)によって測定した。この表面粗さは、複数回測定してその平均値を算出した。 Further, the surface roughness of the inner surface of the container body 10 before and after the heating was measured with an AFM (atomic force microscope) analyzer (manufactured by HORIBA). This surface roughness was measured multiple times and the average value was calculated.

Figure 0007144032000001
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Figure 0007144032000002
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表2から分かるように、実施例1~11の蒸発原料用容器は、比較例1~18の蒸発原料用容器に比べて、不純物の量が少ないことが分かる。また、耐腐食性の試験前後における表面粗さの差が小さいことが分かる。ここで、この表面粗さの差が小さいということは、蒸発材料による腐食の程度が少なかったことを表しており、耐腐食性が高いことが分かる。このような結果から、実施例1~11の蒸発原料用容器は、耐腐食性に優れたものであることが分かる。 As can be seen from Table 2, the evaporation source containers of Examples 1-11 contained less impurities than the evaporation source containers of Comparative Examples 1-18. Also, it can be seen that the difference in surface roughness before and after the corrosion resistance test is small. Here, the fact that the difference in surface roughness is small means that the degree of corrosion due to the vaporized material is small, and it can be seen that the corrosion resistance is high. From these results, it can be seen that the evaporation source containers of Examples 1 to 11 are excellent in corrosion resistance.

本発明の蒸発原料用容器は、化学気相成長(CVD)法、有機金属化学気相成長(MOCVD)法、原子層堆積(ALD)法による成膜に用いられる容器として利用することができる。 The vapor source container of the present invention can be used as a container for film formation by a chemical vapor deposition (CVD) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method.

10:容器本体、11,41:バルブ、12:キャリアガス導入口、20:容器壁、21:外壁、23:内壁、31:蓋体、32:受け体、42:混合ガス導出口、100:蒸発原料用容器。 10: container body, 11, 41: valve, 12: carrier gas inlet, 20: container wall, 21: outer wall, 23: inner wall, 31: lid, 32: receiver, 42: mixed gas outlet, 100: Container for evaporation raw materials.

Claims (1)

熱伝導性の容器壁を有し密閉可能な容器本体と、
前記容器本体内にキャリアガスを導入するキャリアガス導入口と、
前記容器本体内の蒸発原料と前記キャリアガスとの混合ガスを前記容器本体外に導出する混合ガス導出口と、を備える蒸発原料用容器の製造方法であって、
熱伝導性の容器壁を有し密閉可能な未処理容器本体を用意する準備工程と、
前記未処理容器本体の内表面を、下記条件(i)で研磨処理して、研磨処理が施された前記容器本体を得る研磨処理工程と、を備える、蒸発原料用容器の製造方法。
条件(i):
直径250~350mmの電極を用い、電流密度を28.5mA/cm 以下、電解溶液の濃度を15~30質量%、液流量を1~8L/分、電解溶液のpHをアルカリ性とし、更に、研磨条件としては、圧力20~60kPa、回転数350rpm以下とし、砥粒として砥粒径0.020~0.10μmの無機粒子を用いる。
a sealable container body having a thermally conductive container wall;
a carrier gas introduction port for introducing a carrier gas into the container body;
A method for manufacturing an evaporative raw material container comprising: a mixed gas outlet for discharging a mixed gas of the evaporative raw material and the carrier gas in the container main body to the outside of the container main body,
a preparation step of providing a sealable green container body having a thermally conductive container wall;
a polishing step of polishing the inner surface of the untreated container body under the following condition (i) to obtain the polished container body.
Condition (i):
Using an electrode with a diameter of 250 to 350 mm, a current density of 28.5 mA/cm 2 or less, an electrolytic solution concentration of 15 to 30% by mass, a liquid flow rate of 1 to 8 L/min, an electrolytic solution pH alkaline, and Polishing conditions are a pressure of 20 to 60 kPa and a rotational speed of 350 rpm or less, and inorganic particles having an abrasive grain size of 0.020 to 0.10 μm are used as abrasive grains.
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