(57)【要約】【課題】液体原料の吐出口がキャリアガスに晒されないようにすることで，液体原料とキャリアガスとの反応生成物によって吐出口が閉塞することを防止する。【解決手段】液体原料をミスト状にするミスト化室３００Ａと，ミスト化室の下流側に連通して設けられ，ミスト化室からのミスト状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化室３００Ｂとを備え，ミスト化室は，ミスト化室内に設けられた液体原料を吐出する吐出口３２４に連通する液体原料供給流路３２０と，液体原料の吐出口に対向する振動面３１６を有する超音波振動子３１０と，超音波振動子の振動によりミスト状にされた液体原料を移送するキャリアガスを，液体原料の吐出口よりも下流側から気化室に向かうように噴出する噴出口３３４に連通するキャリアガス供給流路３３０とを設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料をミスト状にするミスト化室と，
前記ミスト化室の下流側に連通して設けられ，前記ミスト化室からの前記ミスト状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化室と，を備え，
前記ミスト化室は，
前記ミスト化室内に設けられた前記液体原料を吐出する吐出口に連通する液体原料供給流路と，
前記液体原料の吐出口に対向する振動面を有する超音波振動子と，
前記超音波振動子の振動によりミスト状にされた液体原料を移送するキャリアガスを，前記液体原料の吐出口よりも下流側から前記気化室に向かうように噴出する噴出口に連通するキャリアガス供給流路と，
を設けたことを特徴とする気化器。
【請求項２】
前記キャリアガスの噴出口は，前記液体原料の吐出口よりも下流側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の気化器。
【請求項３】
前記液体原料の吐出口の周囲を囲んでその外側と遮蔽する筒状の遮蔽部材を設けるとともに，前記キャリアガスの噴出口を前記遮蔽部材の外側に設けることにより，前記遮蔽部材の外周面と前記ミスト化室の内壁との間に前記キャリアガスを流し，前記ミスト状にされた液体原料が放出される前記遮蔽部材の端部の周りから前記気化室に向けて前記キャリアガスが噴出されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の気化器。
【請求項４】
前記ミスト化室の内壁は，前記遮蔽部材の下端に向けて徐々に絞られ，前記キャリアガスが噴出される前記遮蔽部材の端部近傍に絞り部が形成されることを特徴とする請求項３に記載の気化器。
【請求項５】
前記超音波振動子は，その振動面が下方に向くように配置されるとともに，前記液体原料は吐出口から上方に向けて吐出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気化器。
【請求項６】
前記気化室は，
前記ミスト化室からのミスト状の液体原料を導入する導入口と，
前記気化室内を前記導入口に連通する上流側の空間と下流側の空間に区画する板状の気化部材からなり，この気化部材の周縁部に周方向に沿って前記上流側の空間と前記下流側の空間を連通する複数の貫通孔を形成してなる気化部と，
前記気化部材を加熱する気化部加熱ヒータと，
前記気化部よりも下流側の空間を閉塞するように設けられた通気性を有する板状の通気性部材からなるミストトラップ部と，
前記ミストトラップ部を加熱するミストトラップ部加熱ヒータと，
前記ミストトラップ部よりも下流側に設けられ，加熱された前記気化部及び前記ミストトラップ部で気化してこれらを通過した原料ガスを外部に送出する送出口と，
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の気化器。
【請求項７】
液体原料を供給する液体原料供給系と，キャリアガスを供給するキャリアガス供給系と，前記液体原料を気化して原料ガスを生成する気化器と，前記気化器から前記原料ガスを導入して被処理基板に対して成膜処理を行う成膜室とを有する成膜装置であって，
前記気化器は，液体原料をミスト状にするミスト化室と，このミスト化室よりも下流側に連通して設けられ，前記ミスト化室からの前記ミスト状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化室と，を備え，
前記ミスト化室は，前記ミスト化室内に設けられた前記液体原料を吐出する吐出口に連通する液体原料供給流路と，前記液体原料の吐出口に対向する振動面を有する超音波振動子と，前記超音波振動子の振動によりミスト状にされた液体原料を移送するキャリアガスを，前記液体原料の吐出口よりも下流側から前記気化室に向かうように噴出する噴出口に連通するキャリアガス供給流路と，を設けたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，液体原料を気化して原料ガスを生成する気化器およびその気化器を用いた成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，誘電体，金属，半導体などで構成された各種薄膜を成膜する方法として，有機金属化合物などの有機原料を成膜室に供給し，酸素やアンモニアなどの他のガスと反応させて成膜する化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。このようなＣＶＤ法で用いられる有機原料は常温常圧下では液体である場合が多いため，その有機原料をガス化して成膜室に供給する必要がある。そこで通常は，液体の有機原料を気化器において気化して原料ガスを生成するようにしている。
【０００３】
例えば下記特許文献１に記載のものでは，液体原料流出路の吐出口に高温のキャリアガスを吹き付けることによって，その吐出口から吐出された液体原料を気化させて原料ガスを生成する。また，下記特許文献２，３に記載のものでは，液体原料吐出部（例えばノズル，パイプ，孔など）から吐出された液体原料に超音波振動子の振動を伝えることによって，液体原料をミスト化する。そして液体原料の吐出口の近傍にキャリアガスの流れを形成し，ミスト化した液体原料をキャリアガスの流れに乗せて加熱空間へ移送して気化させることにより原料ガスを生成する。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２００５２５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６８３９号公報
【特許文献３】特開２００１−８９８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，上述のように液体原料を吐出する吐出口の近傍にキャリアガスの流れが形成される従来の気化器では，液体原料の種類によっては，その成分がキャリアガスに含まれる微量の水分と反応して固化してしまう虞があった。このような液体原料としては，例えば，ＴＥＭＡ，ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノ・ジルコニウム）およびＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノ・ハフニウム）などの有機金属化合物を挙げられる。
【０００６】
また一般的に気化器は，液体原料を効率よく気化させるために，液体原料を吐出するノズルのオリフィス径を小さくして，できるだけ微小な液滴が形成されるように構成されている。したがって，上記のような水分と反応しやすい成分を含む液体原料を吐出口から吐出すると，その近傍に流れるキャリアガスに含まれる水分と反応して生じた生成物（酸化物）が吐出口やノズル内などに堆積していき，最終的にはその不所望の堆積物によって吐出口が閉塞する虞もあった。これでは，十分な流量の原料ガスを得ることができなくなってしまう。また，頻繁にノズル等の交換やクリーニングを実施しなければならないため，その分スループットが低下してしまう。
【０００７】
そこで，本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，液体原料の吐出口が閉塞することを防止でき，十分な流量の良質な原料ガスを得ることができる気化器およびそれを用いた成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，液体原料をミスト状にするミスト化室と，前記ミスト化室の下流側に連通して設けられ，前記ミスト化室からの前記ミスト状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化室とを備え，前記ミスト化室は，前記ミスト化室内に設けられた前記液体原料を吐出する吐出口に連通する液体原料供給流路と，前記液体原料の吐出口に対向する振動面を有する超音波振動子と，前記超音波振動子の振動によりミスト状にされた液体原料を移送するキャリアガスを，前記液体原料の吐出口よりも下流側から前記気化室に向かうように噴出する噴出口に連通するキャリアガス供給流路とを設けたことを特徴とする気化器が提供される。
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，液体原料を供給する液体原料供給系と，キャリアガスを供給するキャリアガス供給系と，前記液体原料を気化して原料ガスを生成する気化器と，前記気化器から前記原料ガスを導入して被処理基板に対して成膜処理を行う成膜室とを有する成膜装置であって，前記気化器は，液体原料をミスト状にするミスト化室と，このミスト化室よりも下流側に連通して設けられ，前記ミスト化室からの前記ミスト状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化室とを備え，前記ミスト化室は，前記ミスト化室内に設けられた前記液体原料を吐出する吐出口に連通する液体原料供給流路と，前記液体原料の吐出口に対向する振動面を有する超音波振動子と，前記超音波振動子の振動によりミスト状にされた液体原料を移送するキャリアガスを，前記液体原料の吐出口よりも下流側から前記気化室に向かうように噴出する噴出口に連通するキャリアガス供給流路とを設けたことを特徴とする成膜装置が提供される。
【００１０】
このような本発明にかかる気化器または成膜装置によれば，キャリアガスがキャリアガス供給流路を通って噴出口から噴出されるとともに，液体原料が液体原料供給流路を通って吐出口から超音波振動子の振動面に向けて吐出されると，振動面の振動エネルギーによって液体原料をミスト状にすることができる。このミスト状の液体原料はキャリアガスの流れによって気化室へ移送される。このとき，キャリアガスは液体原料の吐出口よりも下流側から気化室に向かうように噴出されるので，液体原料の吐出口がキャリアガスに晒されることはない。このため，もしキャリアガスに僅かながら水分が含まれていても，この水分と液体原料とが反応して反応生成物が形成されることはないので，液体原料の吐出口が閉塞することを防止でき，十分な流量の良質な原料ガスを得ることができる。
【００１１】
この場合，上記キャリアガスの噴出口は，例えば前記液体原料の吐出口よりも下流側に設けるようにしてもよい。これによれば，キャリアガスは液体原料の吐出口よりも下流側から気化室に向かうように噴出することができる。これにより，液体原料の吐出口がキャリアガスに晒されることはない。
【００１２】
また，上記液体原料の吐出口の周囲を囲んでその外側と遮蔽する筒状の遮蔽部材を設けるとともに，前記キャリアガスの噴出口を前記遮蔽部材の外側に設けることにより，前記遮蔽部材の外周面と前記ミスト化室の内壁との間に前記キャリアガスを流し，前記ミスト状にされた液体原料が放出される前記遮蔽部材の端部の周りから前記気化室に向けて前記キャリアガスが噴出されるようにしてもよい。
【００１３】
これによれば，遮蔽部材内で液体原料がミスト状にされ，遮蔽部材の端部から放出する（溢れ出す）。このとき，キャリガスは遮蔽部材の端部の周りから噴出されるので，ミスト状の液体原料は効率よくキャリアガスの流れに乗って気化室へ移送される。また，キャリガスは遮蔽部材の外側を通るため，遮蔽部材の内側にある液体原料の吐出口がキャリアガスに晒されることはない。
【００１４】
この場合，上記ミスト化室の内壁は，前記遮蔽部材の下端に向けて徐々に絞られ，前記キャリアガスが噴出される前記遮蔽部材の端部近傍に絞り部が形成することが好ましい。これによれば，遮蔽部材の外側に流れるキャリアガスの流速を高めることができるため，遮蔽部材の端部近傍の圧力が吐出口近傍の圧力よりも低くなり，いわゆるエジェクタ作用によって遮蔽部材の内側からミスト状の液体原料を積極的に引き出すことができる。したがって，ミスト状の液体原料をより効率よく気化室へ移送することができ，原料ガスを効率よく生成することができる。
【００１５】
また，上記超音波振動子は，その振動面が下方に向くように配置されるとともに，前記液体原料は吐出口から上方に向けて吐出されるようにすることが好ましい。これによれば，液体原料が自重によって供給過多になることもなく，また超音波振動子の振動面でミスト状にされた液体原料を自重によって落下させてキャリアガスの流れに乗せることができる。これにより，キャリアガスを効率よく気化室に向けて移送することができる。
【００１６】
また，上記気化室は，前記ミスト化室からのミスト状の液体原料を導入する導入口と，前記気化室内を前記導入口に連通する上流側の空間と下流側の空間に区画する板状の気化部材からなり，この気化部材の周縁部に周方向に沿って前記上流側の空間と下流側の空間を連通する複数の貫通孔を形成してなる気化部と，前記気化部材を加熱する気化部加熱ヒータと，前記気化部よりも下流側の空間を閉塞するように設けられた通気性を有する板状の通気性部材からなるミストトラップ部と，前記ミストトラップ部を加熱するミストトラップ部加熱ヒータと，前記ミストトラップ部よりも下流側に設けられ，加熱された前記気化部及び前記ミストトラップ部で気化してこれらを通過した原料ガスを外部に送出する送出口とを備えることが好ましい。
【００１７】
これによれば，ミスト化室にてミスト状にされた液体原料は導入口を介して気化室に移送される。すると，先ず気化部加熱ヒータによって加熱された気化部に接触して気化する。このとき，もし気化しきれずに残ったミスト状の液体原料があったとしても，そのミスト状の液体原料は気化された原料ガスとともに複数の貫通孔を通って下流側に流れる。そして，ミストトラップ部加熱ヒータによって加熱されたミストトラップ部にトラップされて気化される。こうして生成された原料ガスは送出口から外部に送出される。
【００１８】
このとき，例えば直進性の高い比較的粒径の大きいものは上流側の気化部で気化させて，残りの微細なミスト状の液体原料は下流側のミストトラップ部で気化させることができる。このように，気化部とミストトラップ部との二段構えでミスト状の液体原料を気化させることができるので，ミスト化室にて気化されたミスト状の液体原料のすべてを効率よく気化室にて気化することができ，未気化成分を含まない良質で十分な流量の原料ガスを生成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，液体原料の吐出口近傍にキャリアガスを供給することなくその吐出口から吐出された液体原料をミスト化することができるとともに，液体原料の吐出口よりも下流側にキャリアガスの流れを形成することにより，ミスト化された液体原料を気化部まで移送できる。これにより，液体原料の吐出口に堆積物が溜まって閉塞することを防止でき，十分な流量の良質な原料ガスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態にかかる成膜装置）
まず，本発明の第１実施形態にかかる成膜装置について図面を参照しながら説明する。図１は第１実施形態にかかる成膜装置の概略構成例を説明するための図である。図１に示す成膜装置１００は，被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」という）Ｗ上にＣＶＤ法により金属酸化物膜を成膜するものであり，例えばＺｒを含有する液体原料を供給する液体原料供給源１１０と，Ａｒなどの不活性ガスをキャリアガスとして供給するキャリアガス供給源１２０と，液体原料供給源１１０から供給される液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化器３００と，気化器３００が生成した原料ガスを用いてウエハＷに例えばＺｒＯ２膜を形成する成膜室２００と，成膜装置１００の各部を制御する制御部１４０を備えている。
【００２２】
液体原料供給源１１０と気化器３００は，液体原料供給配管１１２で接続されており，キャリアガス供給源１２０と気化器３００は，キャリアガス供給配管１２２で接続されており，気化器３００と成膜室２００は，原料ガス供給配管１３２で接続されている。そして，液体原料供給配管１１２には液体原料流量制御バルブ１１４が備えられ，キャリアガス供給配管１２２にはキャリアガス流量制御バルブ１２４が備えられ，原料ガス供給配管１３２には原料ガス流量制御バルブ１３４が備えられている。これら液体原料流量制御バルブ１１４，キャリアガス流量制御バルブ１２４および原料ガス流量制御バルブ１３４は，制御部１４０からの制御信号によってそれぞれの開度が調整されるように構成されている。制御部１４０は，液体原料供給配管１１２を流れる液体原料の流量，キャリアガス供給配管１２２を流れるキャリアガスの流量，および原料ガス供給配管１３２を流れる原料ガスの流量を測定して，その測定結果に応じて制御信号を出力することが好ましい。
【００２３】
液体原料供給源１１０は，液体原料として例えばＺｒ系やＨｆ系の有機金属化合物を貯留しており，この液体原料を気化器３００に液体原料供給配管１１２を通じて供給する。これらの有機金属化合物としては，例えば，ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノ・ジルコニウム）やＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノ・ハフニウム）が用いられる。
【００２４】
この他，Ｚｒ系やＨｆ系の有機金属化合物の例としては，テトラターシャリーブトキシ・ジルコニウム［Ｚｒ（Ｏｔ−Ｂｕ）４］，テトラキスメトキシメチルプロポキシ・ジルコニウム［Ｚｒ（ＭＭＰ）４］，テトラターシャリーブトキシ・ハフニウム［Ｈｆ（Ｏｔ−Ｂｕ）４］，テトラジエチルアミノ・ハフニウム［Ｈｆ（ＮＥｔ２）４］，テトラキスメトキシメチルプロポキシ・ハフニウム［Ｈｆ（ＭＭＰ）４］，テトラジメチルアミノ・ハフニウム［Ｈｆ（ＮＭｅ２）４］，テトラメチルエチルアミノ・ハフニウム［Ｈｆ（ＮＭｅＥｔ）４］，テトラキストリエチルシロキシ・ハフニウム［Ｈｆ（ＯＳｉＥｔ３）４］を挙げることができる。
【００２５】
また，Ｚｒ系およびＨｆ系以外の有機金属化合物が用いられることもある。その例としては，ペンタエトキシ・タンタル［Ｔａ（Ｏ−Ｅｔ）］，テトラエトキシ・シリコン［Ｓｉ（ＯＥｔ）４］，テトラジメチルアミノ・シリコン［Ｓｉ（ＮＭｅ２）４］，デイスエチルサイクロペンタジエニル・ルテニウム［Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２］，ターシャリーアミルイミドトリジメチルアミド・タンタル［Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ２）３］，トリスジメチルアミノシラン［ＨＳｉ（ＮＭｅ２）３］を挙げることができる。
【００２６】
なお，これらの有機金属化合物の中には，常温常圧下で固体のものもある。このような有機金属化合物については，オクタンなどの有機溶媒に溶解させて液体化して気化器３００に供給する。
【００２７】
成膜室２００は，例えば略円筒状の側壁部材２１０，側壁部材２１０の上流側開口部を閉止する天壁部材２１２，および側壁部材２１０の下流側開口部を閉止する底壁部材２１４を有し，これら側壁部材２１０と天壁部材２１２と底壁部材２１４に囲まれた内部空間に，ウエハＷが水平に載置されるサセプタ２２２を備えて構成される。側壁部材２１０と天壁部材２１２と底壁部材２１４は，例えばＡｌ，ステンレス鋼などの金属で構成される。サセプタ２２２は，円筒状の複数の支持部材２２４（ここでは，１本のみ図示）により支持されている。また，サセプタ２２２にはヒータ２２６が埋め込まれており，電源２２８からこのヒータ２２６に供給される電力を制御することによってサセプタ２２２上に載置されたウエハＷの温度を調整することができる。
【００２８】
成膜室２００の底壁部材２１４には排気口２３０が形成されており，この排気口２３０には排気手段２３２が接続されている。この排気手段２３２によって成膜室２００内を所定の真空度に調節することができる。
【００２９】
成膜室２００の天壁部材２１２には，シャワーヘッド２４０が取り付けられている。このシャワーヘッド２４０には原料ガス供給配管１３２が接続されており，この原料ガス供給配管１３２を経由して，気化器３００にて生成された原料ガスがシャワーヘッド２４０内に導入される。シャワーヘッド２４０は，内部空間２４２と，この内部空間２４２に連通する多数のガス吐出孔２４４を有している。原料ガス供給配管１３２を介してシャワーヘッド２４０の内部空間２４２に導入された原料ガスは，ガス吐出孔２４４からサセプタ２２２上のウエハＷに向けて吐出される。
【００３０】
この成膜装置１００では，原料ガスは気化器３００から成膜室２００へ次のようにして供給される。気化器３００（ここでは後述のミスト化室３００Ａ）に液体原料供給源１１０から液体原料供給配管１１２を介して液体原料が供給されるとともに，キャリアガス供給源１２０からキャリアガス供給配管１２２を介してキャリアガスが供給されると，液体原料がミスト化され，このミスト状の液体原料がキャリアガスの流れに乗って下流側の気化室（後述する）に導かれる。この気化室では，ミスト状の液体原料が加熱されて気化され，原料ガスが生成される。このように気化器３００で生成された原料ガスは，原料ガス供給配管１３２を介して成膜室２００に供給され，成膜室２００内のウエハＷに対して所望のプロセス処理が施される。
【００３１】
ところで，気化器３００において液体原料をミスト化する際に，もし従来のようにオリフィス径の小さいノズルから液体原料を吐出し，ノズルの吐出口の近傍にキャリアガスを流すようにすると，液体原料が例えばＴＥＭＡＺまたはＴＥＭＡＨなどの有機金属化合物の場合には，有機金属化合物がキャリアガスに含まれる微量の水分と反応して，その反応生成物がノズル内に堆積し，ひいてはノズルを閉塞する虞があった。
【００３２】
これでは，液体原料の流量が減少してしまうため，これに伴って成膜室２００に供給される原料ガスの流量が不足する。このため，ウエハＷに例えばＨｆＯ２膜を形成する際に所望の成膜レートが得られなくなってしまう。また，ノズルの吐出口が閉塞してしまう前に，ノズルの交換作業やクリーニング作業が必要となるので，その分スループットが低下してしまう。
【００３３】
そこで，第１実施形態にかかる気化器では，液体原料を吐出するノズルの吐出口よりも下流側から気化室へ向けてキャリアガスの流れを形成することにより，ノズルの閉塞を防止できるようにしたものである。
【００３４】
（第１実施形態にかかる気化器の構成例）
以下，このような本発明の第１実施形態にかかる気化器３００の構成例について図面を参照しながら説明する。図２は，第１実施形態にかかる気化器３００の概略構成例を示す縦断面図である。この気化器３００は，大別すると，液体原料をミスト状とするミスト化室３００Ａと，このミスト化室３００Ａに連通してこのミスト化室３００Ａから導入したミスト状の液体原料を加熱することによって気化させて原料ガスを生成する気化室３００Ｂとから構成される。
【００３５】
これらはミスト化室３００Ａ，気化室３００Ｂは例えば図２に示すようなブロック状の筐体３０１により構成される。筐体３０１は，例えばＡｌやステンレス鋼などの金属で構成される。筐体３０１には，後述する超音波振動子３１０のホーン部３１４を挿入する挿入孔３０３と，ミスト化室３００Ａの内部空間３０２と気化室３００Ｂの内部空間３０６が形成されている。挿入孔３０３は，筐体３０１の上端面から徐々に径が小さくなるテーパ状に形成され，その下端はミスト化室３００Ａの内部空間３０２に連通している。
【００３６】
ミスト化室３００Ａの内部空間３０２は，挿入孔３０３の下端から徐々に拡径され，一定の径を有する拡径部３０４が形成される。この拡径部３０４の下端は，気化室３００Ｂの内部空間３０６に導入口３０５を介して連通している。気化室３００Ｂの内部空間３０６は，導入口３０５から下流側に向けて徐々に拡径され，円筒状の空間に連通している。これらの内部空間３０２，３０６に各構成要素が設けられ，ミスト化室３００Ａ，気化室３００Ｂが構成される。
【００３７】
先ずミスト化室３００Ａの構成例について説明する。ミスト化室３００Ａには，筐体３０１の挿入孔３０３に挿入して設けられ，液体原料をミスト化するための超音波振動子３１０と，超音波振動子３１０の振動面３１６に液体原料を吐出する吐出口３２４に連通する液体原料供給流路３２０と，ミスト化された液体原料をミスト化室３００Ａから気化室３００Ｂへ移送するためのキャリアガスを吐出口３２４よりも下流側から供給するキャリアガス噴出口３３４に連通するキャリアガス供給流路３３０とが設けられている。液体原料供給流路３２０には液体原料供給配管１１２が接続されており，キャリアガス供給流路３３０にはキャリアガス供給配管１２２が接続されている。
【００３８】
超音波振動子３１０は，例えば圧電素子３１２に金属製のホーン部３１４を連設したホーン型またはランジュバン型の振動子である。圧電素子３１２には高周波電源（図示せず）が電気的に接続されている。また，超音波振動子３１０は，ホーン部３１４が挿入孔３０３に挿入された状態でミスト化室３００Ａの上部に取り付けられている。ホーン部３１４の先端の振動面３１６は下向きで内部空間３０２に臨むように配置される。
【００３９】
液体原料供給流路３２０は，筐体３０１の側面から水平に形成され，拡径部３０４の内面を貫通してその中心部まで延びて上方に屈曲している。なお，液体原料供給流路３２０のうち，拡径部３０４の内面から拡径部３０４の上方に延びる部分は，拡径部３０４の内面に取り付けられた液体原料吐出部としての液体原料吐出ノズル３２２内に形成されている。そして，液体原料供給流路３２０の先端，すなわち液体原料吐出ノズル３２２の先端の吐出口３２４は，超音波振動子３１０のホーン部３１４の振動面３１６に対向している。これにより，液体原料は液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４から振動面３１６に向けて吐出される。
【００４０】
このような液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４と超音波振動子３１０の振動面３１６との位置関係を図３を参照しながら説明する。図３は，吐出口３２４と振動面３１６とを拡大した断面図である。図３に示すように，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４から吐出された液体原料１１６は，表面張力によって半球状となる。液体原料吐出ノズル３２２と超音波振動子３１０は，この半球状の液体原料１１６が吐出口３２４から離脱しないうちに，振動するホーン部３１４の振動面３１６がその液体原料１１６に衝突するように配置されている。ただし，ホーン部３１４が振動してその振動面３１６が最も液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４に近づいたときにも，振動面３１６が吐出口３２４に接触して閉塞しないように，隙間Ｇが残るように位置決めされている。これによって，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４から吐出された液体原料１１６には，ホーン部３１４の振動面３１６から振動エネルギーが与えられて，ミスト状の液体原料が生成される。
【００４１】
このとき十分な量のミスト状の液体原料を生成するためには，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４からある程度の量の液体原料１１６を吐出させた状態でその液体原料１１６にホーン部３１４の振動面３１６を衝突させる必要がある。そのためには，ホーン部３１４の振動面３１６の振動ストロークＳｔａが大きいほうが好ましい。また，気化室３００Ｂにおける気化効率を上げるためには，ホーン部３１４の振動周波数を高くしてより微細なミスト状の液体原料を生成することが好ましい。
【００４２】
もし，圧電素子３１２の振動面に液体原料を直接供給してミスト化するのであれば，圧電素子３１２の振動ストロークを大きく，かつ周波数を高く調整する必要が生じる。この場合，圧電素子３１２の消費電力が大きくなるだけでなく，圧電素子３１２が加熱してしまい，連続動作を行えなくなる虞がある。
【００４３】
これに対して，本実施形態にかかる超音波振動子３１０によれば，圧電素子３１２にホーン部３１４が接続されているため，圧電素子３１２の振動ストロークを小さくしても，ホーン部３１４の振動面３１６において大きな振動ストロークを得ることができる。
【００４４】
ここで，このような超音波振動子３１０の動作を図面を参照しながら説明する。図４は，超音波振動子の動作を説明するための模式図である。図４に示すように，ホーン部３１４は，その長さが進行波の波長λの１／２になるように構成されている。これによって，ホーン部３１４が圧電素子３１２に共振して，ホーン部３１４の振動面３１６にて最大の振動ストロークを得ることができるようになる。また，より大きな振動ストロークを得るために，超音波振動子３１０は，ホーン部３１４が先細りに形成されている。この超音波振動子３１０を構成する圧電素子３１２の横断面積をＳｂ，その振動ストロークをＳｔｂ，ホーン部３１４の振動面３１６の表面積をＳａとすると，ホーン部３１４の振動面３１６における振動ストロークＳｔａは下記数式（１）で表すことができる。
【００４５】
Ｓｔａ＝（Ｓｂ／Ｓａ）×Ｓｔｂ
・・・（１）
【００４６】
上記のようにホーン部３１４は先細りに形成されており，その振動面３１６の表面積Ｓａは，圧電素子３１２の横断面積Ｓｂに比べて格段に小さくなっている。このため，上記数式（１）からも明らかなように，振動面３１６では圧電素子３１２の振動ストロークＳｔｂよりも遥かに大きな振動ストロークＳｔａを得ることができる。このような超音波振動子３１０によれば，圧電素子３１２の振動ストロークＳｔｂを小さく抑えても，ホーン部３１４の振動面３１６を大きな振動ストロークＳｔａで振動させることができる。したがって，圧電素子３１２の消費電力および発熱を抑えつつ圧電素子３１２の振動周波数を高めることができる。この結果，十分な量の極めて微細なミスト状の液体原料を生成することができる。
【００４７】
また，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４の直径は，超音波振動子３１０のホーン部３１４の振動面３１６に供給する液体原料の目標量またはその吐出口３２４から吐出されたときに半球状となる液体原料の目標サイズに応じて決定される。気化器３００において液体原料を確実に気化させるためには，気化室３００Ｂへ微細なミスト状の液体原料を供給することが好ましく，そのためには液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４から吐出する液体原料の量またはサイズも小さい方が有利である。したがって，吐出口３２４の直径も小さいことが好ましい。ただし，液体原料の量またはサイズが小さくなり過ぎると，気化室３００Ｂに供給できるミスト状の液体原料の流量が不足して，結果として十分な流量の原料ガスを生成することができなくなる虞がある。これらの点を考慮して，吐出口３２４の直径を決定することが好ましい。
【００４８】
液体原料吐出ノズル３２２の構成材料としては，有機溶媒に対する耐性を有するポリイミド樹脂などの合成樹脂またはステンレス鋼やチタンなどの金属が好ましい。液体原料吐出ノズル３２２を合成樹脂で構成すれば，吐出される前の液体原料に周囲から熱が伝導しないようにすることができる。特にポリイミド樹脂を用いることで，液体原料の残渣（析出物）が液体原料吐出ノズル３２２に付着し難くなるので，ノズルの目詰まりを防止する効果を高めることができる。
【００４９】
次に，キャリアガス供給流路３３０の構成例について，再び図２を参照しながら説明する。このキャリアガス供給流路３３０は，筐体３０１に液体原料吐出ノズル３２２の周囲を囲むように形成されたバッファ室３３６と，このバッファ室３３６にキャリアガス供給配管１２２からのキャリアガスを導入するキャリアガス導入流路３３２と，バッファ室３３６からのキャリアガスをミスト化室３００Ａ内に噴出する複数のキャリアガス噴出口３３４とから構成される。各キャリアガス噴出口３３４は，液体原料吐出ノズル３２２の周りに環状に配列され，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４よりも下流側から気化室３００Ｂに向けてキャリアガスを噴出するように形成されている。
【００５０】
このようなキャリアガス供給流路３３０によれば，キャリアガス供給配管１２２からのキャリアガスがキャリアガス導入流路３３２を介してバッファ室３３６に流入して拡散する。そして，バッファ室３３６のキャリアガスは各キャリアガス噴出口３３４から下方の気化室３００Ｂに向けて噴出される。
【００５１】
特に本実施形態における各キャリアガス噴出口３３４は，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４よりも下流側に配設され気化室３００Ｂに向けて開口している。これにより，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４の下流側から気化室３００Ｂへ向かうキャリアガスの流れが形成される。このため，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４がキャリアガスに晒されることはない。
【００５２】
続いて，気化室３００Ｂの構成例について図面を参照しながら説明する。気化室３００Ｂは，ミスト化室３００Ａからのミスト状の液体原料を導入する導入口３０５と，この導入口３０５に連設する内部空間３０６を上流側の空間と下流側の空間に区画する円板状の気化部材３４１からなる気化部３４０と，その下流側を閉塞するように設けられ，通気性部材からなるミストトラップ部３５０と，その下流側に設けられた原料ガスの送出口３６０とを備える。
【００５３】
気化部３４０を構成する気化部材３４１は，例えばＡｌやステンレス鋼などの金属で構成され，所定の温度で加熱されるようになっている。気化部材３４１の周縁部にはその周方向に沿って上流側の空間と下流側の空間を連通する複数の貫通孔３４２が形成されている。これらの貫通孔３４２は，気化部材３４１の表面のうち，ミスト化室３００Ａからミスト状の液体原料が下方に向けて放出される導入口３０５に対向する領域よりも外側の領域に形成されている。
【００５４】
また，気化部３４０の内部には気化部加熱ヒータ３４４が埋設されている。この気化部加熱ヒータ３４４は，例えば抵抗発熱ヒータで構成され，外部の電力源（図示せず）から電力が供給されると発熱して，気化部３４０全体を例えば液体原料の気化温度よりも高い所定の温度にまで加熱することができる。
【００５５】
ミストトラップ部３５０は，ミスト状の液体原料を通すことなく捕捉して，これが気化して得られる原料ガスを通す通気性を有する通気性部材３５１により構成される。このような通気性部材３５１としては，液体原料のミスト径よりも細かい目のものを採用することが好ましい。また，通気性部材３５１の構成材料としては，熱伝導率が高く温度が上昇しやすい特性を有するものが好ましい。このような条件を満たすものとしては，例えばポーラス構造またはメッシュ構造を有するステンレス鋼などの金属を挙げることができる。この他，熱伝導率の高いセラミックス，プラスチックを用いるようにしてもよい。
【００５６】
また，気化室３００Ｂの筐体３０１の外側にはその外周面を囲むようにミストトラップ部加熱ヒータ３５２が設けられている。このミストトラップ部加熱ヒータ３５２は，例えば抵抗発熱ヒータで構成され，外部の電力源（図示せず）から電力が供給されると発熱して，気化室３００Ｂの筐体３０１を介してミストトラップ部３５０を加熱できる。上記のようにこの筐体３０１は，熱伝導率の高い金属などで構成されているため，筐体３０１からミストトラップ部３５０に熱を効率よく伝えることができる。これによって，ミストトラップ部３５０を例えば液体原料の気化温度よりも高い所定の温度にまで加熱することができる。
【００５７】
なお，ミストトラップ部加熱ヒータ３５２は，上記抵抗発熱ヒータに限られるものではなく，カーボンヒータ，ハロゲンヒータ，ニクロムヒータなど，輻射熱で筐体３０１またはミストトラップ部３５０を加熱する輻射熱ヒータで構成するようにしてもよい。また，ミストトラップ部加熱ヒータ３５２は，主にミストトラップ部３５０の周囲に配設して，ミストトラップ部３５０を加熱するためのものであるが，その配設範囲を広げて，気化部３４０や内部空間３０６を含めて加熱するようにしてもよい。
【００５８】
（成膜装置の動作）
次いで本実施形態にかかる成膜装置１００の動作について説明する。成膜装置１００は制御部１４０によって各部が制御され動作するように構成されている。気化器３００によって原料ガスを生成するにあたり，あらかじめ気化器３００の気化部加熱ヒータ３４４およびミストトラップ部加熱ヒータ３５２を発熱させて，気化部３４０およびミストトラップ部３５０を加熱しておく。このときの気化部３４０およびミストトラップ部３５０の温度は，例えば液体原料の気化温度よりも高い温度（例えば１００〜３００℃）に調整保持される。
【００５９】
まず，制御部１４０は，所定の流量の液体原料が液体原料供給配管１１２を介して液体原料供給源１１０から気化器３００のミスト化室３００Ａに供給されるように，液体原料流量制御バルブ１１４の開度を調整する。これとともに，所定の流量のキャリアガスがキャリアガス供給配管１２２を介してキャリアガス供給源１２０から気化器３００のミスト化室３００Ａに供給されるように，キャリアガス流量制御バルブ１２４の開度を調整する。
【００６０】
また，気化器３００に備えられている超音波振動子３１０の圧電素子３１２に対して高周波電源（図示せず）から高周波電力（例えば，２．４ＭＨｚ）を供給する。これによって，ホーン部３１４の振動面３１６は，例えば数μｍ〜数十μｍの範囲の所定のストロークで振動する。
【００６１】
液体原料供給配管１１２を介して気化器３００のミスト化室３００Ａに供給された液体原料は，液体原料供給流路３２０を経由して液体原料吐出ノズル３２２に達し，吐出口３２４から吐出される。吐出口３２４から吐出された液体原料は，表面張力によって半球状となる（図３参照）。このとき，超音波振動子３１０は振動しているため，吐出口３２４から吐出した半球状の液体原料は，その吐出口３２４から離脱しないうちに，超音波振動子３１０のホーン部３１４の振動面３１６に衝突してミスト化される。
【００６２】
このようにしてミスト状となった液体原料は，液体原料吐出ノズル３２２の周囲に放散された後，重力を受けて下方すなわち気化室３００Ｂの方向へ落下していく。また，気化器３００の下流側に配置されている成膜室２００には排気手段２３２が接続されており，気化器３００に液体原料が導入されているときには，成膜室２００内は排気手段２３２によって所定の真空度に保たれている。このため，気化器３００の内部空間３０２，３０６は，成膜室２００内に対して陽圧状態となり，この圧力差によってもミスト状の液体原料は，気化室３００Ｂの方へ流れていく。
【００６３】
一方，キャリアガス供給配管１２２を介して気化器３００のミスト化室３００Ａに供給されたキャリアガスは，キャリアガス導入流路３３２からバッファ室３３６に流入する。そして，バッファ室３３６のキャリアガスは各キャリアガス噴出口３３４からミスト化室３００Ａ内に噴出される。
【００６４】
各キャリアガス噴出口３３４は，下方の気化室３００Ｂ内に向けて開口しているため，各キャリアガス噴出口３３４から噴出されたキャリアガスは，図２中に矢印で示すように，気化室３００Ｂ内の気化部３４０の表面に向かう流れを形成する。しかも各キャリアガス噴出口３３４は，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４よりも気化室３００Ｂ側に位置している。したがって，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４がキャリアガスに晒されることはない。
【００６５】
また，超音波振動子３１０のホーン部３１４の振動面３１６と，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４との間にキャリアガスが供給されないため，液体原料のミスト化にキャリアガスの流れが影響を及ぼすことはない。液体原料のミストの量や粒径については，例えば振動面３１６と吐出口３２４との間の間隔，ホーン部３１４の振動ストローク量，振動周波数などを設定することによって，安定的に再現性よく調節することができる。
【００６６】
このようにして微細なミスト状とされた液体原料は，その自重により落下し，また途中でキャリアガスの流れに乗って，内部空間３０２を経由して下流の導入口３０５から気化室３００Ｂに導入され，気化部３４０に達する。上記のように，気化部３４０は，その表面全域のうちキャリアガス噴出口３３４から噴出されたキャリアガスの噴出方向（図２中で矢印で示す）に対応する位置より外側の領域にのみ複数の貫通孔３４２が設けられている。このため，気化室３００Ｂに導入されたミスト状の液体原料のほとんどは，気化部３４０の表面に接触することになる。
【００６７】
気化部３４０は，予め気化部加熱ヒータ３４４によって所定の温度にまで加熱されているため，その表面に接触したミスト状の液体原料は瞬間的に気化され，原料ガスが生成される。
【００６８】
ところで，ミスト状の液体原料のうち，例えば途中で相互に接触して合体するなどして粒径が大きくなってしまったものについては，微細なミストに比べて重力方向への直進性が高く，より高い確率で気化部３４０の表面に接触する。したがって，特に粒径の大きなミスト状の液体原料については，各貫通孔３４２を通過することなく，この気化部３４０にて効率よく気化されて原料ガスが生成されることになる。
【００６９】
上述したように，気化器３００の内部空間３０２，３０６は，成膜室２００内に対して陽圧状態であるため，気化部３４０の表面にて気化した液体原料（原料ガス）は，キャリアガスと共に各貫通孔３４２を通って，さらに下流側に配置されているミストトラップ部３５０に達する。
【００７０】
また，加熱された気化部３４０の表面にミスト状の液体原料が接触しても，例えば粒径が大きすぎたり，一カ所に集中して到達したりした場合には，僅かな量の液体原料が気化しきれずミスト状のまま，原料ガスおよびキャリアガスの流れに乗って各貫通孔３４２を通過しミストトラップ部３５０に達することもある。
【００７１】
この他にも，ミスト化室３００Ａから気化室３００Ｂへ導入されたミスト状の液体原料の中でも特にそのサイズが微細なものについては，キャリアガスの流路の外側に飛散してしまい，気化部３４０の表面に接触することなく各貫通孔３４２を通り抜けてしまう可能性がある。
【００７２】
このように，気化部３４０の各貫通孔３４２を通過してミストトラップ部３５０に到達するものには，原料ガスおよびキャリアガスだけでなく，未だ気化し切れていないミスト状の液体原料が含まれる。このうち原料ガスおよびキャリアガスは，ミストトラップ部３５０にトラップされることなく通過する。
【００７３】
一方，未気化のミスト状の液体原料については，ミストトラップ部３５０で一旦トラップされる。このとき，ミストトラップ部３５０は，ミストトラップ部加熱ヒータ３５２によって，液体原料の気化温度よりも高い所定温度に調整されている。したがって，ミストトラップ部３５０にトラップされたミスト状の液体原料は，瞬間的に気化して原料ガスとなってミストトラップ部３５０を通過する。
【００７４】
なお，気化室３００Ｂの内部空間３０６は，ミストトラップ部加熱ヒータ３５２によって加熱されているため，気化部３４０の各貫通孔３４２を通過した未気化のミスト状の液体原料の一部は，この内部空間３０６を飛行している間に気化され得る。
【００７５】
こうしてミストトラップ部３５０を通過した原料ガスおよびキャリアガス，並びにミストトラップ部３５０に一旦トラップされて気化された液体原料（原料ガス）は，送出口３６０を経由して原料ガス供給配管１３２に送出される。
【００７６】
原料ガス供給配管１３２に送出された原料ガスは，成膜室２００に供給され，シャワーヘッド２４０の内部空間２４２に導入され，ガス吐出孔２４４からサセプタ２２２上のウエハＷに向けて吐出される。そして，ウエハＷ上に所定の膜例えばＨｆＯ２膜が形成される。なお，成膜室２００に導入される原料ガスの流量は原料ガス供給配管１３２に備えられた原料ガス流量制御バルブ１３４の開度を制御することによって調整できる。
【００７７】
以上のように第１実施形態にかかる気化器３００によれば，ミスト化室３００Ａにおいてキャリアガスがキャリアガス供給流路５３０を通って噴出口３３４から噴出されるとともに，液体原料が液体原料供給流路３２０を通って液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４から超音波振動子３１０の振動面３１６に向けて吐出されると，振動面３１６の振動エネルギーによって液体原料をミスト状にすることができる。このミスト状の液体原料はキャリアガスの流れによって気化室３００Ｂへ移送される。
【００７８】
このとき，キャリアガスは液体原料の吐出口３１６よりも下流側から気化室３００Ｂに向かうように噴出されるので，液体原料の吐出口３２４がキャリアガスに晒されることはない。このため，もしキャリアガスに僅かながら水分が含まれていても，この水分と液体原料とが反応して反応生成物が形成されることはなく，反応生成物が液体原料吐出ノズル３２２内に堆積することもない。従って，液体原料の吐出口３２４が閉塞することを防止でき，十分な流量の良質な原料ガスを生成することができる。また，長期間にわたり液体原料吐出ノズル３２２等の交換やクリーニングを行う作業が不要となるため，成膜装置１００におけるスループットを向上させることができる。
【００７９】
また，気化室３００Ｂでは，上流側の気化部３４０とその下流側のミストトラップ部３５０の二段構えでミスト状の液体原料を気化させるようになっている。これによれば，例えば直進性の高い比較的粒径の大きいものは上流側の気化部で気化させて，残りの微細なミスト状の液体原料は下流側のミストトラップ部で気化させることができる。これにより，ミスト化室にて気化されたミスト状の液体原料のすべてを効率よく気化室にて気化することができ，未気化成分を含まない良質で十分な流量の原料ガスを生成して成膜室２００へ供給することができる。
【００８０】
（気化器の具体的構成例）
次に，このような本実施形態にかかる気化器３００のより具体的な構成例について図面を参照しながら詳細に説明する。図５は，気化器３００の具体的構成例を示す縦断面図である。なお，図２に示す気化器３００と同様の機能を奏する部分には同一符号を伏して詳細な説明を省略する。
【００８１】
図５に示す気化器３００では，筐体３０１を上部筐体４００，中間部筐体４０２，下部筐体４０４に分け，これらを結合して構成している。そして，これら上部筐体４００，中間部筐体４０２，下部筐体４０４に，ミスト化室３００Ａの内部空間３０２と気化室３００Ｂの内部空間３０６が形成される。
【００８２】
具体的には上部筐体４００の上面には，超音波振動子３１０の挿入孔３０３が形成される。中間部筐体４０２には，ミスト化室３００Ａの内部空間３０２として挿入孔３０３よりも下流側から拡径部３０４までが形成されるとともに，気化室３００Ｂの内部空間３０６のうち拡径部３０４に連通する導入口３０５から気化部３４０で区画される上流側の空間が形成される。さらに下部筐体４０４には，気化室３００Ｂの内部空間３０６のうち気化部３４０で分けられる下流側の空間が形成される。
【００８３】
これら上部筐体４００，中間部筐体４０２，下部筐体４０４はボルトで気密に結合される。具体的には，中間部筐体４０２の上下にそれぞれ上部フランジ４１４，下部フランジ４１６を設け，上部フランジ４１４には上部筐体４００を複数のボルト４２０で固定する。下部フランジ４１６には，気化部３４０を構成する円板状の気化部材３４１を挟んで下部筐体４０４を複数のボルト４３０で固定する。
【００８４】
上部筐体４００と中間部筐体４０２との間にはシール部材４１８を介在させてシールし，中間部筐体４０２と気化部材３４１との間にはシール部材４３２を介在させてシールし，気化部材３４１と下部筐体４０４との間にはシール部材４３４を介在させてシールする。これらシール部材４１８，４３２，４３４としては，例えばＯリングを用いる。これにより，上部筐体４００，中間部筐体４０２，下部筐体４０４の内部空間３０２，３０６の気密性が保持される。
【００８５】
上部筐体４００には，挿入孔３０３の上端にはザグリが形成されている。超音波振動子３１０はそのホーン部３１４を挿入孔３０３に挿入するとともに，ザグリにフランジ部３１８を挿入することによりホーン部３１４の先端の振動面３１６が位置決めされるようになっている。すなわち，超音波振動子３１０の振動面３１６は，挿入部３０３の下端から突き抜けて内部空間３０２を臨むように配置され，その振動面３１６に対向する液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４との間に所定の隙間ができるように位置決めされる。上部筐体４００の上面にはフランジ部３１８を止めるリング状の止め板４１０がねじ止めされている。
【００８６】
中間部筐体４０２には上記液体原料供給流路３２０，キャリアガス供給流路３３０がそれぞれ形成される。液体原料吐出ノズル３２２は，中間部筐体４０２の内部空間３０２の中央に上方に向けて配置される。
【００８７】
中間部筐体４０２と下部筐体４０４との間には，上述したように気化部３４０を構成する板状の気化部材３４１が介在している。図５に示すＡ−Ａ断面を上方から見ると，気化部材３４１は例えば図６に示すようになっている。すなわち，気化部材３４１の内部には，気化部加熱ヒータ３４４が埋設されている。この気化部加熱ヒータ３４４は，例えば棒状の抵抗発熱ヒータにより構成し，気化部材３４１の略中心を通ってさらに奥の方まで差し込まれる。これにより，気化部材３４１の全体を加熱できる。
【００８８】
また，気化部材３４１には，ミスト化室３００Ａからミスト状の液体原料が導入される図５に示す導入口３０５よりも外側の周縁部に，その周方向に沿って複数の貫通孔３４２が形成されている。したがって，ミスト化室３００Ａからのミスト状の液体原料のうち，特に粒径の大きいミスト状の液体原料は，その自重により直下に落下する可能性が高いため，加熱された気化部材３４１の表面のうち貫通孔３４２が形成されていない中心領域に落下して気化する。こうして気化した原料ガスは，貫通孔３４２を通って下部筐体４０４内に流れ込む。
【００８９】
下部筐体４０４に形成される内部空間３０６は，上面に開口する上部有底孔３０７と下面に開口する下部有底孔３０８に分けられ，上部有底孔３０７と下部有底孔３０８との間の厚み部４２２には上部有底孔３０７から下部有底孔３０８まで貫通する多数の貫通孔４２４が形成されている。図５に示すＢ−Ｂ断面を上方から見ると，これら貫通孔４２４は例えば図７に示すように厚み部４２２の全面に均等に設けられている。
【００９０】
下部有底孔３０８内には各貫通孔４２４を閉じるようにミストトラップ部３５０が取り付けられている。具体的には，ミストトラップ部３５０を構成する円板状の通気性部材３５１が厚み部４２２の下面に取付られている。ここでは通気性部材３５１の周縁部をリング状の取付部材４２６で押さえつけてねじ止めすることにより固定している。
【００９１】
したがって，気化部３４０で気化しきれなかったミスト状の液体原料も，既に気化して生成された原料ガスとともに各貫通孔４２４に入り込み，必ずミストトラップ部３５０に接触する。これにより気化しきれなかったミスト状の液体原料もミストトラップ部３５０にトラップされて気化される。こうして生成された原料ガスはミストトラップ部３５０を通過し，下部有底孔３０８を介して送出口３６０から原料ガス供給配管１３２へ向けて送出される。
【００９２】
下部筐体４０４の下面には底板４０８が取り付けられており，下部有底孔３０８の開口端は底板４０８により閉塞される。底板４０８の中央には気化室３００Ｂの内部空間３０６と連通する送出口３６０が形成されており，その送出口３６０には原料ガス供給配管１３２が接続されている。
【００９３】
下部筐体４０４の外側には下部筐体４０４の外周を囲うようにミストトラップ部加熱ヒータ３５２が設けられている。ミストトラップ部加熱ヒータ３５２が発熱することによって，下部筐体４０４全体が加熱され，下部筐体４０４の側壁，取付部材４２６，厚み部４２２などを介してミストトラップ部３５０が効率よく加熱される。すなわち，ミストトラップ部３５０は，例えば加熱された厚み部４２２に広い面積で密着しているため，ミストトラップ部３５０に効率よく熱を伝達させることができる。
【００９４】
以上のようにして，液体原料吐出ノズル３２２に反応生成物が堆積してしまうことを防止して，未気化成分を含まない良好な原料ガスを十分な流量で供給可能な気化器３００を具体的に構成することができる。
【００９５】
（第２実施形態にかかる気化器の構成例）
次に，第２実施形態にかかる気化器の構成例について図面を参照しながら説明する。図８は，第２実施形態にかかる気化器５００の概略構成例を示す縦断面図である。この気化器５００は，図５に示す気化器３００の上部筐体４００と中間部筐体４０２をそれぞれ上部筐体５１０と中間部筐体５１２に置き換えたものである。従って，図８に示す構成要素のうち，図５に示す構成要素と同様の機能を有するものには同一符号を伏して詳細な説明を省略する。
【００９６】
図８に示す気化器５００は，上部筐体５１０にキャリガス流路５３０を形成した場合の具体例である。図８に示すキャリガス流路５３０は，上部筐体５１０に超音波振動子３１０のホーン部３１４を囲むように形成されたバッファ室５３６と，このバッファ室５３６にキャリアガス供給配管１２２からのキャリアガスを導入するキャリアガス導入流路５３２と，バッファ室５３６からのキャリアガスをミスト化室５００Ａの内部空間５０２に向けて噴出する複数のキャリアガス噴出口５３４とから構成される。
【００９７】
また，図８に示す気化器５００では，上部筐体５１０の下面から，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４とホーン部３１４の振動面３１６の周りを囲むように，円筒状の遮蔽部材５２０が立設されている。
【００９８】
ここで，遮蔽部材５２０の構成について図面を参照しながらより詳細に説明する。図９は，図８に示すＣ−Ｃ断面を下方から見た図である。図８に示すように中間部筐体５１２の上面の開口径は，上部筐体５１０の下面の開口径よりも大きい径になっているので，中間部筐体５１２の上面の開口端には，上部筐体５１０の下面の一部（開口端周りの面）が露出する。これにより，遮蔽部材５２０は，その露出した上部筐体５１０の下面に取り付けることができる。遮蔽部材５２０は例えば図８に示すように，遮蔽部材５２０の上端に設けたフランジ部５２２を上部筐体５１０の下面に形成された孔に嵌め込んで取り付けられる。
【００９９】
本実施形態では，図８，図９に示すように，このフランジ部５２２に遮蔽部材５２０の外周に沿うようにキャリアガス噴出口５３４を形成して，バッファ室５３６に連通させることで，遮蔽部材５２０の外側からキャリアガスを噴出できるようにしている。
【０１００】
中間部筐体５１２に形成されるミスト化室５００Ａの内部空間５０２は，中間部筐体５１２の上面から徐々に径が小さくなり，絞り部５０４が形成されている。この絞り部５０４は，気化室３００Ｂの導入口３０５に連通しており，ミスト化室５００Ａの内部空間５０２で生成されたミスト状の液体原料は絞り部５０４から導入口３０５を介して気化室３００Ｂ内に供給される。なお，中間部筐体５１２には，図５に示す中間部筐体４０２と同様に，液体原料供給流路３２０が形成されている。
【０１０１】
このような図８に示す気化器５００によれば，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４を囲むように筒状の遮蔽部材５２０を設け，その外側にキャリアガス噴出口５３４を設けることにより，遮蔽部材５２０の外周面とミスト化室５００Ａの内壁との間に形成される空間によってキャリアガスの流路を形成することができる。これにより，キャリガスは遮蔽部材５２０の外側を通り，液体原料吐出ノズル３２２の吐出口３２４よりも下流側から気化室３００Ｂ内に向けて噴出させることができる。このため，遮蔽部材５２０の内側にある液体原料の吐出口がキャリアガスに晒されることはない。従って，第１実施形態と同様に，もしキャリアガスに僅かながらも水分が含まれていても，この水分と液体原料の成分が反応することはなく，結果として反応生成物が液体原料吐出ノズル３２２内に堆積するようなことはない。これにより，液体原料の吐出口３２４が閉塞することを防止できる。
【０１０２】
また，遮蔽部材５２０の外周面とミスト化室５００Ａの内壁との間に形成される空間によってキャリアガスの流路を形成されるので，遮蔽部材５２０の内側で生成されたミスト状の液体原料を効率よく，その下流側の気化室３００Ｂへ向けて移送することができる。すなわち，遮蔽部材５２０の内側で生成されたミスト状の液体原料は遮蔽部材５２０の下端の開口部から溢れ出すので，遮蔽部材５２０の周囲から下方に向けて噴出されるキャリアガスによって，効率よく下方の気化室３００Ｂへ移送することができる。
【０１０３】
また，図８に示す遮蔽部材５２０の長さは比較的短く，その下端がミスト化室５００Ａ内の絞り部５０４よりも上流側に位置するような長さであるため，キャリアガスも絞り部５０４よりも上流側から気化室３００Ｂに向けて噴出される。これにより，遮蔽部材５２０の下端から溢れ出すミスト状の液体原料は，絞り部５０４よりも上流側の内部空間５０２に逆流したり，充満したりすることなく，キャリアガスによって速やかに気化室３００Ｂに向けて移送することができる。
【０１０４】
なお，遮蔽部材５２０の長さは，図８に示すものに限られるものではない。例えば図１０に示す気化器５４０のように，遮蔽部材５２０の長さを伸ばして，遮蔽部材５２０の下端が絞り部５０４の下端近傍に位置するようにしてもよい。
【０１０５】
これによれば，遮蔽部材５２０の外周面とミスト化室５００Ａの内壁との間に形成されるキャリアガスの流路は，中間部筐体５１２の上面の開口端から絞り部５０４までに形成される。このため，キャリアガスの流路は，中間部筐体５１２の上面の開口端から絞り部５０４まで徐々に狭くなり，遮蔽部材５２０の下端の絞り部５０４近傍で最も径が小さくなる。
【０１０６】
このため，キャリアガス噴出口５３４から噴出されたキャリアガスは，遮蔽部材５２０の外側を流れていく間に徐々に流速が高められ，最も高い速度で遮蔽部材５２０の下端の周りから噴出される。このとき，遮蔽部材５２０の下端近傍の圧力は上端よりも低くなるので，いわゆるエジェクタ作用によって遮蔽部材５２０内で生成されたミスト状の液体原料を遮蔽部材５２０内から引き出すことができる。したがって，ミスト状の液体原料をより効率よく気化室３００Ｂへ移送することができ，原料ガスを効率よく生成することができる。
【０１０７】
また，図１０に示す遮蔽部材５２０によっても，キャリガスは遮蔽部材５２０の外側を通るため，遮蔽部材５２０の内側にある液体原料の吐出口３２４がキャリアガスに晒されることはない。従って，もしキャリアガスに僅かながらも水分が含まれていても，この水分と液体原料の成分が反応することはなく，液体原料の吐出口３２４が閉塞することを防止できる。
【０１０８】
また，遮蔽部材５２０を長くすることにより，その外側に形成されるキャリアガスの流路も長くなり，キャリアガスの整流効果を高めることもできる。したがって，遮蔽部材５２０の外側から噴出されるキャリアガスは，遮蔽部材５２０内からミスト状の液体原料を引き出した後，そのミスト状の液体原料を拡散させないで，気化室３００Ｂにおける気化部３４０の表面まで移送できる。このため，気化部３４０におけるミスト状の液体原料の気化効率を向上させることができる。
【０１０９】
なお，上述した各実施形態におけるミスト化室３００Ａ，５００Ａ，５４０Ａは，複数のキャリアガス噴出口３３４，５３４を細孔状に形成して，これらを円周状に配列した場合について説明したが，これに限定されるものではなく，例えばキャリアガス噴出口を円環状のスリットに形成してもよい。
【０１１０】
また，各キャリアガス噴出口３３４，５３４の他に，別のキャリアガス噴出口を備えるようにしてもよい。例えば気化部３４０に近い位置にも別のキャリアガス噴出口を設けて，そこから気化部３４０の表面に向けてキャリアガスを噴出するようにする。このようにすれば，各キャリアガス噴出口３３４，５３４から噴出されたキャリアガスによって移送されて来たミスト状の液体原料をより確実に気化部３４０の表面に導くことができ，液体原料の気化効率を一層向上させることができる。
【０１１１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１２】
例えば本発明にかかる気化器は，ＭＯＣＶＤ装置，プラズマＣＶＤ装置，ＡＬＤ（原子層成膜）装置，ＬＰ−ＣＶＤ（バッチ式，縦型，横型，ミニバッチ式）などに用いられる気化器にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は，液体原料を気化して原料ガスを生成する気化器およびそれを用いた成膜装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる成膜装置の構成例を示す図である。
【図２】同実施形態にかかる気化器の構成例を示す縦断面図である。
【図３】同実施形態における液体原料の吐出口と超音波振動子の振動面との位置関係を説明するための断面図である。
【図４】同実施形態における超音波振動子の動作を説明するための模式図である。
【図５】図２に示す気化器の具体的構成例を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す気化器のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５に示す気化器のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】第２実施形態にかかる気化器の概略構成例を示す縦断面図である。
【図９】図８に示す気化器のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】図８に示す気化器の他の構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００      成膜装置
１１０      液体原料供給源
１１２      液体原料供給配管
１１４      液体原料流量制御バルブ
１１６      液体原料
１２０      キャリアガス供給源
１２２      キャリアガス供給配管
１２４      キャリアガス流量制御バルブ
１３２      原料ガス供給配管
１３４      原料ガス流量制御バルブ
１４０      制御部
２００      成膜室
２１０      側壁部材
２１２      天壁部材
２１４      底壁部材
２２２      サセプタ
２２４      支持部材
２２６      ヒータ
２２８      電源
２３０      排気口
２３２      排気手段
２４０      シャワーヘッド
２４２      内部空間
２４４      ガス吐出孔
３００      気化器
３００Ａ，５００Ａ，５４０Ａ      ミスト化室
３００Ｂ    気化室
３０１      筐体
３０２      ミスト化室の内部空間
３０３      挿入孔
３０４      拡径部
３０５      導入口
３０６      気化室の内部空間
３０７      上部有底孔
３０８      下部有底孔
３１０      超音波振動子
３１２      圧電素子
３１４      ホーン部
３１６      振動面
３１８      フランジ部
３２０      液体原料供給流路
３２２      液体原料吐出ノズル
３２４      吐出口
３３０      キャリアガス供給流路
３３２      キャリアガス導入流路
３３４      キャリアガス噴出口
３３６      バッファ室
３４０      気化部
３４１      気化部材
３４２      貫通孔
３４４      気化部加熱ヒータ
３５０      ミストトラップ部
３５１      通気性部材
３５２      ミストトラップ部加熱ヒータ
３６０      送出口
４００      上部筐体
４０２      中間部筐体
４０４      下部筐体
４０７      挿入孔
４０８      底板
４１０      止め板
４１４      上部フランジ
４１６      下部フランジ
４１８，４３２，４３４      シール部材
４２０，４３０      ボルト
４２２      厚み部
４２４      貫通孔
４２６      取付部材
５００，５４０      気化器
５００Ａ    ミスト化室
５０２      ミスト化室の内部空間
５０４      絞り部
５１０      上部筐体
５１２      中間部筐体
５２０      遮蔽部材
５２２      フランジ部
５３０      キャリガス流路
５３２      キャリアガス導入流路
５３４      キャリアガス噴出口
５３６      バッファ室
Ｗ        ウエハ
【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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【図６】
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【図７】
2009246173.tif 000009
【図８】
2009246173.tif 000010
【図９】
2009246173.tif 000011
【図１０】
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