精確控制每一滴液體的相變，為半導體制造保駕護航

在現代半導體工業(yè)中，液體汽化器是芯片制造過程中的關鍵設備。日本HORIBA堀場作為的精密儀器制造商，其液體汽化系統(tǒng)憑借的技術優(yōu)勢和可靠的穩(wěn)定性，在半導體制造領域贏得了超過50%的占有率。

01 液體汽化器在半導體制造中的核心作用

半導體制造工藝對材料純度和工藝穩(wěn)定性有著極為苛刻的要求，許多工藝原料在常溫下是液態(tài)，但需要在氣相狀態(tài)下參與反應。

HORIBA的液體汽化器正是為了解決這一關鍵問題而設計，它能夠安全有效地將液相化學品以氣相形態(tài)精確輸送到使用點。

無論是真空環(huán)境還是大氣壓力下的工藝要求，HORIBA的汽化技術都能提供符合嚴格標準的汽化系統(tǒng)。

這種精確的汽化控制對于半導體器件的薄膜沉積、摻雜和蝕刻等關鍵工藝步驟至關重要，直接影響芯片的性能和良率。

02 核心技術原理與汽化方式

HORIBA憑借30余年的汽化技術積累，發(fā)展了多種先進的汽化方式，以適應不同的工藝需求和液體材料特性。

直接注入汽化技術將液體原料直接注入加熱的汽化室，實現快速相變。這種方法適用于對溫度敏感的液體材料，能夠減少熱分解風險。

混合注入汽化技術則在載氣的作用下將液體霧化，增加表面積，提高汽化效率。這種技術可實現更均勻的蒸汽濃度分布。

鼓泡汽化技術使載氣通過液體材料，攜帶飽和蒸汽進入工藝腔室。這種方式適用于需要高濃度蒸汽的工藝環(huán)境。

烘烤汽化技術采用高溫壁面接觸式汽化，適用于高沸點液體材料的汽化。

近年來，HORIBA推出了創(chuàng)新的龍卷風流（Tornado Flow）汽化方式，這種高效汽化技術可實現低溫下的穩(wěn)定汽化。

即使對于容易熱分解的液體材料也能提高汽化性能，同時可在相同溫度條件下實現高流量汽化，滿足了先進半導體制造工藝對大規(guī)模生產的需求。

03 主要產品系列及其特點

MV-2000系列高效液體汽化系統(tǒng)

MV-2000是HORIBA推出的一款高性能載氣式液體汽化器，采用了汽液混合汽化方法，能夠高效穩(wěn)定地對高沸點液體源進行汽化。

該系統(tǒng)專為半導體工藝中使用的高k材料等液體材料的穩(wěn)定蒸發(fā)而設計，采用龍卷風流方式的高效汽化，實現低溫下的穩(wěn)定汽化。

其外形尺寸為426W × 177H × 505D mm，重量14kg，電動機功率15kW，適用于環(huán)保、化工、能源、電子等多個領域。

VC-1310汽化器

VC-1310汽化器采用無載體類型設計，可以構建小型氣化系統(tǒng)。由于通過質量流量來測定發(fā)生量，可以不受溫度壓力影響進行液體材料的氣化供給。

該型號的體積只有原來的1/5，實現了小型化，但能夠瞬間氣化被供應的液體。它支持任意固定方向安裝，保持相應功能，不需要氣泡式容器和氣化容器。

VC-1310的接氣部材質為SUS-316L （PTFE），耐壓1.0MPa（G），可升溫溫度最高達150℃，適用于不會腐蝕不銹鋼的HCl、HF等液體除外的多種液體材料。

LE系列液體噴霧器

LE系列液體噴霧器是一款大流量、高效率的液體汽化器，其流道和加熱元件嵌入鑄鋁塊中，確保了最大的熱傳導，并消除了冷點和冷凝的風險。

該液體源汽化控制系統(tǒng)可以在高達300°C的溫度下運行，可以汽化高達30克/分鐘的IPA（或同等物質）。

其特點是創(chuàng)新的設計使汽化率大化，新的噴射器噴嘴確保了穩(wěn)定的液體注入，有助于穩(wěn)定的蒸汽輸出濃度。

全不銹鋼，全掃式流道，具有最大的耐腐蝕性和最小的顆粒生成量，與多種類型的前體材料兼容。

04 技術優(yōu)勢與創(chuàng)新特點

高穩(wěn)定性與精確控制

HORIBA液體汽化器采用高質量流量計和質量流量控制器，實現對液體物料流量的精確測量和載氣的控制。

這種精密的控制系統(tǒng)確保了汽化過程的穩(wěn)定性和重復性，為半導體制造工藝提供了可靠的保證。

VM系列（汽化傳輸系統(tǒng)）始終將液位保持“High"狀態(tài)，使整個工藝流程相比較傳統(tǒng)石英鼓泡系統(tǒng)更為穩(wěn)定。

由于鼓泡裝置的持續(xù)注入，液位不會受到影響，無環(huán)境溫度的影響，使薄層電阻相較于傳統(tǒng)鼓泡裝置更為穩(wěn)定，再現性更出色。

高效汽化與節(jié)能設計

HORIBA的龍卷風流汽化方式實現了高效汽化，可在與以往產品相同的溫度條件下實現高流量汽化。

相同占地面積內的大流量消除了新布局變化的需要，用戶可以構建緊湊的汽化系統(tǒng)，進行理想的布局設計。

安全性與可靠性提升

在半導體工藝中，許多液體材料具有腐蝕性、毒性或易燃性，HORIBA汽化器采用全不銹鋼結構，接氣部材質使用SUS-316L （PTFE），提供了優(yōu)異的耐腐蝕性。

POCL3自動供液系統(tǒng)配備了集成液體泄漏、氣體泄漏監(jiān)測裝置，以及堅固、無泄漏的鼓泡外殼與廠務端鏈接排氣系統(tǒng)，大大提高了安全性。

無石英材料的設計使系統(tǒng)更為堅固，無需替換，減少人工操作失誤。

減少運營成本

HORIBA的汽化系統(tǒng)可減少POCL3消耗——每公斤可降低30% 的價格。

依賴于持續(xù)工作，實現超過99.8% 的正常運營時間，減少化學品浪費。

更長的壽命，更低的維護成本，系統(tǒng)內部工藝流程無需暴露于周圍環(huán)境。

05 在半導體制造中的具體應用

晶體硅太陽能電池制造

在光伏領域，HORIBA的POCL3自動供液系統(tǒng)專門用于晶體硅太陽能電池的擴散制程，實現POCL3自動傳輸到特制塑料鼓泡裝置內。

FDM和VM系統(tǒng)適用于硅基電池片的擴散制程，同樣可以用于BBr3的擴散制程，減少運輸和人力成本，提高安全性。

半導體薄膜沉積工藝

在半導體前端制造中，HORIBA液體汽化器用于CVD（化學氣相沉積）、ALD（原子層沉積） 等工藝，將液體前驅體如TEOS、SiH4等汽化為氣相，參與薄膜沉積過程。

高k介質金屬柵工藝

隨著半導體器件快速一體化的發(fā)展，新的材料被不斷引入300mm晶圓制程以確保產品性能。

HORIBA汽化器專門針對半導體工藝中使用的高k材料等液體材料提供了穩(wěn)定的蒸發(fā)系統(tǒng)。

06 系統(tǒng)集成與配套方案

HORIBA提供完整的流體控制系統(tǒng)解決方案，不僅包括汽化器本身，還包括配套的自動再充系統(tǒng)。

這種集成方案使得化學品儲罐可在不中斷制造過程的情況下更換，不會出現停機問題。

液體源汽化系統(tǒng)可以穩(wěn)定有效地汽化液體材料，汽化器還可以連接到HORIBA的自動再充系統(tǒng)，將蒸氣安全、連續(xù)地輸送到使用點。

在與質量流量控制器和液體流量計的配合下，可以構建高效的完整汽化系統(tǒng)，滿足半導體制造對工藝一致性和重復性的高要求。

07 未來發(fā)展趨勢

隨著半導體技術節(jié)點不斷縮小，對液體汽化技術提出了更高要求。HORIBA正在開發(fā)更加精密、高效的汽化系統(tǒng)，以滿足下一代半導體制造的需求。

未來液體汽化器將朝著更高精度、更小體積、更低功耗的方向發(fā)展，同時支持更廣泛的前驅體材料，包括那些傳統(tǒng)上難以汽化的高沸點液體材料。

智能化和物聯網技術的應用也將使汽化器能夠實現預測性維護和遠程監(jiān)控，進一步提高半導體制造設備的綜合效率和管理水平。

從實驗室研發(fā)到大規(guī)模量產，HORIBA堀場的液體汽化器以其精密性與可靠性，成為全球半導體產業(yè)鏈中的一環(huán)。

正如芯片制造本身，精確控制每一處細節(jié)，方能成就整體的性能。