(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料と反応ガスとを反応させることで生成した処理ガスを用いて基板を処理する基板処理装置であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、
上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている
基板処理装置。
【請求項２】
前記生成空間内でガスが上下方向に移動するような対流を引き起こす
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
複数の前記仕切部材を備え、
少なくとも隣接する２つの前記仕切部材にそれぞれ設けられる貫通孔が、前記容器内を流れるガス流の上流側から見たとき、互いに重ならない位置に形成されている
請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記仕切部材の下端と液体原料との間に隙間が形成されないように構成されている
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
液体原料と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成する処理ガス生成器であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、
上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている
処理ガス生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び処理ガス生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、処理ガス生成器で液体原料と反応ガスとを反応させることで生成した処理ガスを基板に供給することで、基板を処理する基板処理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の基板処理装置では、液体原料との反応に寄与することなく処理ガス生成器から排出されてしまう反応ガスの量が多くなり、処理ガスの生成効率が低くなってしまうことがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決し、液体原料と反応ガスとを反応させることによる処理ガスの生成効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
液体原料と反応ガスとを反応させることで生成した処理ガスを用いて基板を処理する基板処理装置であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、
上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
液体原料と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成する処理ガス生成器であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている処理ガス生成器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体原料と反応ガスとを反応させることによる処理ガスの生成効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる処理ガス生成器を備える基板処理装置の縦断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる処理ガス生成器の概略図であり、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は横断面図を示す。
【図３】本発明の一実施例にかかる処理ガス生成器が備える容器に設けられた供給口からの距離と処理ガスの濃度との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる処理ガス生成器の概略図であり、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は横断面図を示す。
【図５】本発明のさらに他の実施形態にかかる処理ガス生成器の概略図であり、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は横断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置及び処理ガス生成器の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる処理ガス生成器及びこの処理ガス生成器を備える基板処理装置について、主に図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる処理ガス生成器１０を備える基板処理装置２０の縦断面概略図である。なお、本実施形態では、基板処理装置２０がハイドライド気相成長装置（Hydride Vapor Phase Epitaxy（ＨＶＰＥ）装置）である場合を例に説明する。図２は、本実施形態にかかる処理ガス生成器１０の概略図である。
【００１１】
図１に示すように、基板処理装置２０としてのＨＶＰＥ装置は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により形成される反応容器２１を備えている。反応容器２１内の筒中空部には、処理室２２が形成されている。処理室２２内には、処理室２２内で基板１００を支持する基板支持部としてのサセプタ２３が設けられている。サセプタ２３には回転軸２３ａが設けられており、サセプタ２３は回転可能に構成されている。
【００１２】
反応容器２１には、第１の処理ガス供給管２４と、反応ガス供給管２５と、がそれぞれ、反応容器２１の側部を貫通するように気密に設けられている。第１の処理ガス供給管２４、反応ガス供給管２５は、耐熱性、耐食性等を有する非金属材料（例えば石英）により形成されている。
【００１３】
第１の処理ガス供給管２４における反応容器２１の外側には、上流側から順に、第１の処理ガス供給源２４ａ、処理室２２内の基板１００に対して第１の処理ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ２４ｂが設けられている。第１の処理ガス供給管２４からは、第１の処理ガスとして例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが、処理室２２内の基板１００に供給される。
【００１４】
反応ガス供給管２５における反応容器２１の外側には、上流側から順に、反応ガス供給源２５ａ、後述の処理ガス生成器１０への反応ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ２５ｂが設けられている。反応ガス供給管２５から反応ガスとして例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガスが処理ガス生成器１０内に供給される。処理ガス生成器１０には、処理ガス生成器１０内で生成された処理ガス（第２の処理ガス）を基板１００に供給する第２の処理ガス供給管２６が設けられている。第２の処理ガス供給管２６は、耐熱性、耐食性等を有する非金属材料（例えば石英）により形成されている。第２の処理ガス供給管２６から、第２の処理ガスとして例えば塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスが、処理室２２内の基板１００に供給される。
【００１５】
反応容器２１の外周には、加熱部として、第１のヒータ２７及び第２のヒータ２８が設けられている。主に第１のヒータ２７によって、処理ガス生成器１０内が所定温度（例えば６００℃〜９００℃）に加熱される。主に第２のヒータ２８によって、処理室２２内の基板１００が所定温度（例えば５００℃〜１２００℃）に加熱される。
【００１６】
反応容器２１には、処理室２２内の雰囲気を排気する排気管２９が設けられている。排気管２９には、排気装置としての真空ポンプ２９ａが設けられている。
【００１７】
処理ガス生成器１０は、液体原料１１と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成するように構成されている。処理ガス生成器１０は、主に第１のヒータ２７によって加熱される処理室２２内の領域に設けられている。
【００１８】
図２に示すように、処理ガス生成器１０は、金属原料を収容し、金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持する容器１２を備えている。容器１２は、例えば平面形状が矩形状に形成されている。容器１２は、耐熱性、耐食性を有する非金属材料で形成されている。例えば、容器１２は高純度の石英で形成されているとよい。容器１２は、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出されるように構成されている。容器１２には、上述の反応ガス供給管２５の下流端が気密に接続され、容器１２内に反応ガスを供給する供給口（インレット）１２ａと、上述の第２の処理ガス供給管２６の上流端が気密に接続され、容器１２内で生成された処理ガスを排出する排出口（アウトレット）１２ｂと、が設けられている。容器１２内に供給されたガスは、供給口１２ａから排出口１２ｂに向かって流れるように構成されている。
【００１９】
金属原料として、例えば常温で固体の原料が用いられる。例えば、金属原料として、III族原料であるガリウム（Ｇａ）の固体、インジウム（Ｉｎ）の固体、アルミニウム（Ａｌ）の固体が用いられる。つまり、液体原料１１として、例えばＧａ融液、Ｉｎ融液、Ａｌ融液が用いられる。
【００２０】
容器１２内には、少なくとも１つ（本実施形態では３つ）の仕切部材１３が設けられている。仕切部材１３は、容器１２内の液体原料１１の液面よりも上方の容器１２内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間１４に仕切る（区画する）ように構成されている。仕切部材１３は、例えば容器１２を構成する天板に設けられている。仕切部材１３は、耐熱性、耐食性を有する非金属材料（例えば石英）で形成されているとよい。
【００２１】
仕切部材１３には、隣接する２つの生成空間１４を互いに連通させるとともに、ガス（反応ガス及び容器１２内で生成された処理ガス）が通過する貫通孔１３ａが設けられている。例えば、１つの仕切部材１３には１つの貫通孔１３ａが設けられている。貫通孔１３ａは、貫通孔１３ａを通過するガスの流速を増加させてガスの噴流（ジェット流）を発生させるように構成されている。
【００２２】
容器１２の長手方向における長さは例えば１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が例示される。容器１２の幅方向における長さは例えば１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が例示される。容器１２の上下方向における長さ（高さ）は例えば５ｃｍ以上３０ｃｍ以下が例示される。仕切部材１３は、例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の板状の部材が例示される。容器１２内に例えば３枚の仕切部材１３が設けられている場合、容器１２内に供給される反応ガスの流量は例えば１０ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下が例示される。貫通孔１３ａの平面形状は例えば円形や矩形が例示される。また、貫通孔１３ａの面積（開口面積）は例えば１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下が例示される。
【００２３】
反応ガスの供給量に対して貫通孔１３ａの面積が小さすぎると、貫通孔１３ａを通過するガスの流速を所定の速度まで増加させることはできるが、発生するガスの噴流の量が少なくなってしまうことがある。一方、反応ガスの供給量に対して貫通孔１３ａの面積が大きすぎると、貫通孔１３ａを通過して発生するガスの噴流の量は多くできるが、貫通孔１３ａを通過するガスの流速を充分に増加させることができないことがある。つまり、貫通孔１３ａの面積が小さすぎても、大きすぎても、ガスが貫通孔１３ａを流れることで発生する噴流の強さ（勢い）が不充分であることがある。その結果、後述するように下流側の生成空間１４内でガスの対流を充分に引き起こすことができないことがある。反応ガスの供給量に対して貫通孔１３ａの面積を所定の値にすることで、貫通孔１３ａを通過するガスの流速を所定の速度まで増加させることができる。その結果、充分な強さの噴流を発生させることができ、後述するように下流側の生成空間１４内でガスの対流を充分に引き起こすことができる。
【００２４】
処理ガス生成器１０が複数の仕切部材１３を備える場合、つまり容器１２内に複数の仕切部材１３が設けられる場合、少なくとも隣接する２つの仕切部材１３にそれぞれ設けられる貫通孔１３ａが、容器１２内を流れるガス流の上流側から見たとき、互いに重ならない位置に形成されているとよい。例えば、図２（ａ）に示すように、貫通孔１３ａは、容器１２内を流れるガス流の上流側から見たときに互いに重ならないように、水平方向（幅方向）にずらして設けられているとよい。
【００２５】
また、最上流に位置する仕切部材１３に設けられる貫通孔１３ａは、容器１２内を流れるガス流の上流側から見たとき、容器１２に設けられた供給口１２ａと重ならない位置に設けられているとよい。またさらに、最下流に位置する仕切部材１３に設けられる貫通孔１３ａは、容器１２内を流れるガスの上流側から見たとき、容器１２に設けられた排出口１２ｂと重ならない位置に設けられているとよい。
【００２６】
上述のように構成されることで、処理ガス生成器１０では、上流側の生成空間１４内のガスが貫通孔１３ａを通過して下流側の生成空間１４内に流れる際、貫通孔１３ａを通過するガスの流速が増加して噴流が発生する。そして、この噴流により下流側の生成空間１４内でガスの対流（循環流）が引き起こされる。例えば、各生成空間１４内でガスが上下方向に移動するような対流が引き起こされる。つまり、例えば図２（ａ）に矢印で示すような対流が引き起こされる。なお、最上流の生成空間１４内では、供給口１２ａから反応ガスが供給されることで、対流が引き起こされる。ここで、対流には、熱対流のみならず、強制対流も含まれる。また、対流を引き起こすとは、生成空間１４内で対流を新たに起こす（発生させる）場合だけでなく、例えば生成空間１４内で既に発生している対流を強くする場合も含む。
【００２７】
なお、仕切部材１３の側端と容器１２の側壁との間の隙間からガスが移動することを抑制し、噴流を確実に発生させるために、仕切部材１３は、側端が容器１２を構成する側壁に接していることが好ましい。また、噴流をより確実に発生させるために、仕切部材１３は、仕切部材１３の下端と液体原料１１との間に隙間が形成されないように構成されていることが好ましい。特に、噴流を確実に発生させ続けるため、仕切部材１３は、容器１２内の液体原料１１の液面が降下した場合であっても、少なくとも仕切部材１３の下端が液体原料１１に接するように構成されていることが好ましい。例えば、仕切部材１３の一部分（下端部）が、容器１２内の液体原料１１中に浸漬していることが好ましい。
【００２８】
なお、仕切部材１３の下端が容器１２を構成する底板に接している場合、仕切部材１３は、液体原料１１が流通可能に構成されていることが好ましい。例えば、仕切部材１３の液体原料１１に浸漬する箇所には、液体原料１１を流通させる貫通孔や切り欠きが設けられているとよい。
【００２９】
（２）基板処理工程
次に、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置２０により実施される。ここでは、基板１００上に半導体膜として窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を成膜する例について説明する。
【００３０】
まず、容器１２内に例えばＧａの固体を収容（補充）する。そして、基板１００としての例えばサファイア基板を処理室２２内に搬入し、サセプタ２３上に載置した後、サセプタ２３の回転を開始する。サセプタ２３の回転は、少なくとも後述のＧａＮ膜の成膜が終了するまで継続する。
【００３１】
真空ポンプ２９ａによって処理室２２内の大気を真空排気した後、例えば窒素（Ｎ２）ガスを処理室２２内に導入して処理室２２内を例えば大気圧にする。また、容器１２内が所定の温度（例えば６００℃〜９００℃）になるように、第１のヒータ２７によって加熱する。これにより、容器１２内のＧａの固体が溶融して液体原料１１であるＧａ融液が生成される。第１のヒータ２７による加熱と併行して、処理室２２内の基板１００が所定温度（例えば５００℃〜１２００℃）になるように、第２のヒータ２８によって加熱する。
【００３２】
処理室２２内が大気圧となり、容器１２内でＧａ融液が生成されるとともに、基板１００が所定温度に達したら、バルブ２４ｂを開けて、第１の処理ガス供給管２４から、第１の処理ガス（例えばＮＨ３ガス）の処理室２２内の基板１００への供給を開始する。
【００３３】
また、バルブ２５ｂを開けて、反応ガス供給管２５から、反応ガス（例えばＨＣｌガス）の容器１２内への供給を開始する。これにより、容器１２内で、Ｇａ融液と反応ガスとが反応して、第２の処理ガス（例えばＧａＣｌガス）が生成される。
【００３４】
このとき、反応ガス供給管２５から反応ガスが容器１２内（つまり最上流の生成空間１４内）に供給されることで、最上流の生成空間１４内でガス（反応ガス及び第２の処理ガスの混合ガス）の対流が引き起こされる。また、上流側の生成空間１４内のガスが貫通孔１３ａを通過して下流側の生成空間１４内に流れる際、貫通孔１３ａを通過するガスの流速が増加して噴流が発生する。この噴流により下流側の生成空間１４内でガスの対流が引き起こされる。
【００３５】
そして、第２の処理ガス供給管２６から、容器１２内で生成された第２の処理ガスを処理室２２内の基板１００に供給する。そして、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させて基板１００上に所定の厚さのＧａＮ膜を成膜する。
【００３６】
ＧａＮ膜の厚さが所定の厚さに達したら、基板１００への第１の処理ガスの供給、及び容器１２内への反応ガスの供給を停止する。また、第１のヒータ２７及び第２のヒータ２８による加熱を停止し、容器１２内、処理室２２内、基板１００を降温させる。また、真空ポンプ２９ａにより処理室２２内に残留する反応ガス、第１の処理ガス、第２の処理ガスを排気した後、処理室２２内に例えばＮ２ガスを導入して大気圧に復帰させる。そして、サセプタ２３から基板１００を取り外し、基板１００を処理室２２外へ搬出する。
【００３７】
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００３８】
（ａ）上流側の生成空間１４内のガスが貫通孔１３ａを通過して下流側の生成空間１４内に流れる際、貫通孔１３ａを通過するガスの流速が増加して噴流を発生させ、この噴流により下流側の生成空間１４内でガスの対流を引き起こすことで（つまり容器１２内に形成された各生成空間１４内でそれぞれガスの対流を引き起こすことで）、容器１２内での反応ガスの滞留時間を増加させることができる。その結果、液体原料１１と反応ガスとを反応させることで生成される処理ガス（第２の処理ガス）の生成効率を向上させることができる。つまり、容器１２内で生成される処理ガスの生成量を増加させ、容器１２から排出される処理ガスの濃度を高くすることができる。
【００３９】
（ｂ）各生成空間１４内でそれぞれ、ガスが上下方向に移動するような対流を引き起こすことで、各生成空間１４の液体原料１１の液面から離れた上方の反応ガスを液体原料１１の液面付近に移動させることができる。その結果、液体原料１１と反応ガスとが反応（接触）する機会（確率）を増やすことができる。従って、上記（ａ）の効果をより得ることができる。
【００４０】
図３に、容器１２の供給口１２ａからの距離と処理ガス（第２の処理ガスであるＧａＣｌガス）の濃度との関係の一例を表すグラフ図を示す。なお、図３のグラフ図に示すデータは、容器１２を構成する天板の近傍で測定した値である。図３から、貫通孔１３ａが形成された仕切部材１３が設けられると、各生成空間１４内では、供給口１２ａからの距離にかかわらず、処理ガスの濃度が概ね均一になることを確認した。これは、各生成空間１４内で引き起こされた対流によるものと考える。また、各生成空間１４内で対流が引き起こされると、仕切部材１３を設けずに容器１２内で対流が引き起こされなかった場合と比べて、容器１２から排出される最終的な処理ガスの濃度を高くすることができることを確認した。つまり、処理ガスの生成効率を向上させることができることを確認した。また、液体原料１１の液面の高さが異なる場合であっても（つまり、液体原料１１の液面がどのような高さであっても）、容器１２内で対流が引き起こされなかった場合と比べて、容器１２から排出される処理ガスの濃度を高くすることができることを確認した。さらにまた、液体原料１１の液面が降下するほど、容器１２内で生成される処理ガス（ＧａＣｌガス）の濃度は低下する傾向にあるものの、複数の仕切部材１３を設けることで、容器１２から排出される最終的な処理ガスの濃度の差を小さくすることが可能であることを確認した。つまり、複数（好ましくは２つ以上、より好ましくは３枚以上）の仕切部材１３を設けることで、液体原料１１の液面が降下した場合における処理ガス（ＧａＣｌガス）の濃度の低下を抑制できることを確認した。
【００４１】
ここで、参考までに、従来の処理ガス生成器を備える基板処理装置について説明する。従来の処理ガス生成器では、容器中に整流板を設け、容器内を上流側から下流側に向かって流れるガスの流路を水平方向で蛇行させている。これにより、容器内でのガスの流路を長くし、容器内でのガスの滞留時間を長くしている。しかしながら、従来の処理ガス生成器であっても、容器内でのガスの滞留時間が足りず、処理ガスの生成効率を十分に向上させることができないことがある。また、従来の処理ガス生成器では、液体原料の液面よりも上方の容器内の空間の上下方向での反応ガスの移動を促すように構成されていない。液体原料の液面の近くを通る反応ガスは液体原料と反応するが、液体原料の液面から離れた位置を通る反応ガスは液体原料と反応しにくいことがある。その結果、容器内のガスの流路を水平方向で蛇行させることで長くした場合であっても、処理ガスの生成効率を十分に高くすることができない場合がある。これに対し、本実施形態では、各生成空間１４内でガスを対流させている。このため、従来の処理ガス生成器が有する課題を効果的に解決できる。
【００４２】
（ｃ）処理ガスの生成効率を向上させることで、基板１００に対して充分な量の処理ガスを供給できる。その結果、基板１００の処理速度（成膜速度）を向上させることができる。
【００４３】
（ｄ）また、処理ガスの生成効率を向上させることで、処理ガスの生成に寄与することなく、未反応のまま処理ガス生成器１０が備える容器１２内から排出される反応ガスの量を低減できる。つまり、処理室２２内の基板１００に供給されてしまう反応ガスの量を低減できる。その結果、基板１００上に形成された膜（例えばＧａＮ膜）の反応ガスによるエッチングを抑制できる。これにより、基板の処理速度（成膜速度）をより向上させることができる。また、未反応のまま容器１２内から排出される反応ガスの量を低減することで、基板１００の製造コストを低減させることができる。
【００４４】
（ｅ）処理ガス生成器１０が複数の仕切部材１３を備える（つまり容器１２内に複数の仕切部材１３が設けられる）場合、少なくとも隣接する２つの仕切部材１３にそれぞれ設けられる貫通孔１３ａを、容器１２内を流れるガス流の上流側から見たとき、互いに重ならない位置に形成することで、貫通孔１３ａを通過して流速が増加したガスが、容器１２内を素通りしてしまうことを抑制できる。つまり、各生成空間１４内でガスの対流を引き起こすことなく、生成空間１４内を通過してしまうことを抑制できる。従って、上記（ａ）〜（ｄ）の効果をより得ることができる。
【００４５】
（ｆ）最上流に位置する仕切部材１３に設けられる貫通孔１３ａを、容器１２内を流れるガス流の上流側から見たとき、容器１２に設けられた供給口１２ａと重ならない位置に設けることで、容器１２内に供給された反応ガスが貫通孔１３ａを素通りしてしまうことを抑制できる。また、最下流に位置する仕切部材１３に設けられる貫通孔１３ａを、容器１２内を流れるガスの上流側から見たとき、容器１２に設けられた排出口１２ｂと重ならない位置に設けることで、最下流に位置する生成空間１４内に流れたガスが、対流を引き起こすことなく素通りして、容器１２内から排出してしまうことを抑制できる。従って、上記（ａ）〜（ｄ）の効果をより得ることができる。
【００４６】
（ｇ）仕切部材１３の下端と液体原料１１との間に隙間が形成されないように構成することで、この隙間から生成空間１４内のガスが隣接する生成空間１４内に移動してしまうことを抑制できる。つまり、貫通孔１３ａを通過するガスの量が減少してしまうことを抑制できる。これにより、貫通孔１３ａを通過するガスの流速をより増加させることができ、噴流の勢いをより強くすることができる。その結果、下流側の生成空間１４内でより強いガスの対流を引き起こすことができる。従って、上記（ａ）〜（ｄ）の効果をより得ることができる。
【００４７】
（ｈ）仕切部材１３の下端が容器１２を構成する底板に接している場合、液体原料１１が流通可能に仕切部材１３を構成することで、容器１２内で液体原料１１の液面の高さをほぼ均一にできる。つまり、生成空間１４のそれぞれの体積を均一にできる。
【００４８】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４９】
上述の実施形態では、各生成空間１４内でそれぞれ、ガスが上下方向に移動するような対流が引き起こされる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、各生成空間１４内でそれぞれ、ガスが水平方向に移動するような対流が引き起こされてもよい。これによっても、容器１２内での反応ガスの滞留時間を増やすことができる。従って、上記（ａ）〜（ｃ）の効果を得ることができる。
【００５０】
上述の実施形態では、１つの仕切部材１３に１つの貫通孔１３ａが設けられている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、１つの仕切部材１３に複数の貫通孔１３ａが設けられていてもよい。例えば、図４に示す処理ガス生成器１０Ａのように、１つの仕切部材１３の水平方向に複数の貫通孔１３ａを設けてもよい。これにより、各生成空間１４内の水平方向でムラなく対流を引き起こすことができる。従って、上記（ａ）〜（ｄ）の効果をより得ることができる。この場合、引き起こされる対流の動きを阻害しないように、上下方向には１つの貫通孔１３ａのみが設けられているとよい。
【００５１】
上述の実施形態では、容器１２内に形成された複数の生成空間１４でそれぞれ引き起こされる対流の方向が異なる場合について説明したが、これに限定されない。例えば図５に示す処理ガス生成器１０Ｂのように、各生成空間１４で引き起こされる対流の方向が同じであってもよい。これによっても、少なくとも上記（ａ）〜（ｄ）の効果を得ることができる。
【００５２】
上述の実施形態では、容器１２内に３つの仕切部材１３が設けられる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、容器１２内に１つ又は２つの仕切部材１３が設けられていてもよい。また、容器１２内に４つ以上の仕切部材１３が設けられていてもよい。
【００５３】
上述の実施形態では、液体原料１１として、例えば固体のＧａを高温で溶融させたＧａ融液を用いる場合について説明したが、これに限定されない。液体原料１１として、常温で液体である原料を用いてもよい。
【００５４】
上述の実施形態では、容器１２内に金属原料を収容し、容器１２内で金属原料を加熱して溶融させることで液体原料１１を生成したが、これに限定されない。例えば、容器１２外で金属原料を溶融させて生成した液体原料１１を容器１２内に供給してもよい。
【００５５】
上述の実施形態では、供給口１２ａ及び排出口１２ｂが容器１２の側壁に設けられる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、供給口１２ａ及び排出口１２ｂはそれぞれ、容器１２の天板に設けられていてもよい。
【００５６】
上述の実施形態では、処理ガス生成器１０が基板処理装置２０の処理室２２内に設けられる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、処理ガス生成器１０は、基板処理装置２０の反応容器２１外に設けられていてもよい。この場合は、処理ガス生成器１０の外周に、処理ガス生成器１０が備える容器１２内を所定温度に加熱するヒータが設けられているとよい。
【００５７】
また、例えば、第１の処理ガス供給管２４、反応ガス供給管２５からそれぞれ、第１の処理ガス、反応ガスと併行して、例えばキャリアガスとしての窒素（Ｎ２）ガス、水素（Ｈ２）ガス、Ｈ２ガスとＮ２ガスとの混合ガスを供給してもよい。
【００５８】
また、反応容器２１には、不活性ガス供給管やドーピングガス供給管等がさらに設けられていてもよい。
【００５９】
上述の実施形態では、基板処理装置２０としてＨＶＰＥ装置を用いる場合について説明したが、これに限定されない。つまり、本発明は、液体原料１１と反応ガスとを反応させて生成した処理ガスを用いて基板を処理する基板処理装置であれば、種々の基板処理装置に適用できる。また、上述の実施形態では、基板処理として、ＧａＮ膜を成膜する処理について説明したが、これに限定されない。この他、例えば、基板処理として、酸化膜、金属膜等の種々の膜を成膜する成膜処理、エッチング処理等を行う基板処理装置や、上記の基板処理を行って、基板を製造する基板処理装置にも適用できる。
【００６０】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００６１】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
液体原料と反応ガスとを反応させることで生成した処理ガスを用いて基板を処理する基板処理装置であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、
上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている基板処理装置が提供される。
【００６２】
［付記２］
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記生成空間内でガスが上下方向に移動するような対流を引き起こす。
【００６３】
［付記３］
付記１又は２の基板処理装置であって、好ましくは、
複数の前記仕切部材を備え、
少なくとも隣接する２つの前記仕切部材にそれぞれ設けられる貫通孔が、前記容器内を流れるガス流の上流側から見たとき、互いに重ならない位置に形成されている。
【００６４】
［付記４］
付記１ないし３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記仕切部材の下端と液体原料との間に隙間が形成されないように構成されている。
【００６５】
［付記５］
付記１ないし４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記仕切部材の下端が前記容器の底板に接するように構成されている場合、前記仕切部材の液体原料に浸漬する箇所は、液体原料が流通可能に構成されている。
【００６６】
［付記６］
本発明の他の態様によれば、
液体原料と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成する処理ガス生成器であって、
金属原料が溶融することで生成される液体原料を保持し、上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材と、を備え、
前記仕切部材には、隣接する２つの前記生成空間を連通させるとともに、ガスが通過する貫通孔が設けられており、
上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流が引き起こされるように構成されている処理ガス生成器が提供される。
【００６７】
［付記７］
本発明のさらに他の態様によれば、
液体原料と反応ガスとを反応させることで生成した処理ガスを用いて基板を処理する基板処理方法であって、
上流側から反応ガスが供給されて下流側から処理ガスが排出される容器内の液体原料の液面よりも上方の前記容器内の空間を、少なくとも１つの仕切部材によって、上流側から下流側に向かって順に配列する複数の生成空間に仕切った前記容器内に反応ガスを供給し、前記仕切部材に設けられた貫通孔を介して連接された隣接する２つの前記生成空間のうち、上流側の前記生成空間内のガスが前記貫通孔を通過して下流側の前記生成空間内に流れる際、前記貫通孔を通過するガスの流速が増加して噴流が発生し、この噴流により下流側の前記生成空間内でガスの対流を引き起こして、液体原料と反応ガスとを反応させて処理ガスを生成する工程を有する基板処理方法が提供される。
【符号の説明】
【００６８】
１０          処理ガス生成器
１１          液体原料
１２          容器
１３          仕切部材
１３ａ        貫通孔
１４          生成空間
２０          基板処理装置
１００        基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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