(57)【要約】【課題】液滴状の液体原料を気化させる通気性を有するミストトラップ部材の加熱効率を高めるとともに，液体原料の液滴の気化効率を高めて十分な流量の原料ガスを生成する。【解決手段】液滴状の液体原料を導入する導入口３４４側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体３３０Ｂと，その開口端から内部に遊嵌することによりハウジング本体の内側表面との間で気化流路３３６を形成する円柱状ブロック３５０と，これらを囲む加熱部３９０とを設け，気化流路内に通気性を有するミストトラップ部材３８０をハウジング本体の内側表面に密着するように設けるとともに，円柱状ブロックの内部に形成した噴出孔３５１からミストトラップ部材の内側表面に向けて液滴状の液体原料が噴出されるように構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料を液滴状にして吐出する液体原料供給部と，その液滴状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化部とを備えた液体原料気化器であって，
前記気化部は，
前記液体原料供給部から液滴状の液体原料を導入する導入口と，
前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，
前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，
前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，
前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，
前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記液滴状の液体原料を前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，
前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材により気化して生成された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，
を備えたことを特徴とする液体原料気化器。
【請求項２】
前記ミストトラップ部材の厚みを，前記気化流路の幅よりも薄くし，前記気化流路内において前記柱状ブロックの外側表面と前記ミストトラップ部材の内側表面との間に前記送出口に連通する隙間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体原料気化器。
【請求項３】
前記ミストトラップ部材の厚みを，前記気化流路の幅と同じにし，その気化流路を埋めるように前記ミストトラップ部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体原料気化器。
【請求項４】
前記ミストトラップ部材は，前記ハウジング本体の内側表面に密着する外側ミストトラップ部材と，前記柱状ブロックの外側表面に密着する内側ミストトラップ部材とから構成し，
前記気化流路内において前記外側ミストトラップ部材の内側表面と前記内側ミストトラップ部材の外側表面との間に前記送出口に連通する隙間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体原料気化器。
【請求項５】
前記噴出孔は，前記柱状ブロックの端面に形成した有底孔と，この有底孔を中心にしてそこから前記柱状ブロックの外側表面に向けて放射状に貫通する複数の貫通孔と，からなることを特徴とする請求項１に記載の液体原料気化器。
【請求項６】
前記各貫通孔は，前記柱状ブロックの軸方向に対して垂直に形成したことを特徴とする請求項５に記載の液体原料気化器。
【請求項７】
前記各貫通孔は，前記柱状ブロックの軸方向に対して傾斜して形成したことを特徴とする請求項５に記載の液体原料気化器。
【請求項８】
前記各貫通孔は，前記有底孔を中心にして前記柱状ブロックの軸方向に対して垂直に延びるように放射状に配列した複数の貫通孔の組を，前記柱状ブロックの軸方向に沿って複数組配列したことを特徴とする請求項５に記載の液体原料気化器。
【請求項９】
液体原料を気化させて原料ガスを生成する他の液体原料気化器に接続される液体原料気化器であって，
前記他の液体原料気化器で生成された原料ガスを導入する導入口と，
前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，
前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，
前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，
前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，
前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記原料ガスを前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，
前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材に噴出された前記原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，
を備えたことを特徴とする液体原料気化器。
【請求項１０】
液体原料気化器から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を備える成膜装置であって，
前記液体原料気化器は，前記液体原料を液滴状にして吐出する液体原料供給部と，その液滴状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化部と，を備え，
前記気化部は，前記液体原料供給部から液滴状の液体原料を導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，
前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記液滴状の液体原料を前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材により気化して生成された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
液体原料気化器から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を備える成膜装置であって，
前記液体原料気化器は，液体原料を気化させて原料ガスを生成する第１の液体原料気化器とこれに接続された第２の液体原料気化器とから構成され，
前記第２の液体原料気化器は，前記第１の液体原料気化器で生成された原料ガスを導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記第１の液体原料気化器からの原料ガスを前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材に向けて噴出された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，を備え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，液体原料を気化させて原料ガスを生成する液体原料気化器及びそれを用いた成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板やガラス基板などの被処理基板の表面上に，誘電体，金属，半導体などの薄膜を成膜する方法として，上記被処理基板が載置されている成膜室に有機金属化合物などの有機原料ガスを供給し，この有機原料ガスと酸素やアンモニアなどの他のガスとを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，常温で液体あるいは固体であるものが多いため，有機原料を気化させるための気化器が必要になる。
【０００３】
通常，上記有機原料は，予め溶媒を用いて液体状にされてから気化器に導入される。このような液体原料を気化させて原料ガスを生成する従来の気化器としては，例えば気化室内に多数の孔を有する気化面を設け，この気化面を抵抗加熱ヒータで加熱しつつ，ノズルから液体原料を吐出して液滴（ミスト）状にしたものをキャリアガスの流れに乗せて気化面に吹き付けることによって気化させるものがある。
【０００４】
このような気化器においては，気化効率を高めるために液体原料をできるだけ小径な液滴にして気化面に吹き付けることが望ましい。ところが，液滴の径を小さくするほど，気化面に接触せずにその孔を通り抜けてしまう虞がある。このように気化しきれなかった液滴は，キャリアガスの気流に乗って成膜室内に流入してパーティクル発生の要因になる。例えば気化しきれなかった液滴状の液体原料が成膜室内に流入した際にその成膜室に酸素が残留していると，その液滴が酸化して微細なパーティクルとなり，これが基板に付着すると異常成膜や膜質不良が生じるという問題がある。
【０００５】
このため，従来は，気化器で生成した原料ガスを微小な孔を有するフィルタを通して成膜室に供給するようにし，このフィルタを抵抗加熱ヒータなどで加熱して，原料ガスに含まれる気化しきれなかった液滴状の液体原料をこのフィルタに通して気化させるようにしていた。従来のフィルタ装置の例を図１３，図１４に示す。
【０００６】
図１３に示す従来のフィルタ装置１０は，一端部に原料ガスを導入する導入口１４が設けられ，他端部に送出口１６を設けられた略円筒状のハウジング１２と，ハウジング１２の内部空間を導入口１４に連通する外側空間と，送出口に連通する内側空間とに仕切る略円筒状の通気性部材１８からなるミストトラップ部材２０と，ハウジング１２を囲むように配設されたヒータ２２を備えている。このフィルタ装置１０において，ヒータ２２を発熱させると，ハウジング１２が加熱される。さらに通気性部材１８にも，ハウジング１２と接触する下流側端部１８ａから熱が伝導し，これによって通気性部材１８が加熱される。この状態で，導入口１４から原料ガスがフィルタ装置１０内に導入されると，その原料ガスは加熱された通気性部材１８をその外側空間から内側空間に通過して送出口１６から外部に送出される。
【０００７】
また，図１４に示す従来のフィルタ装置３０は，一端部に原料ガスを導入する導入口３４と他端部に送出口３６を設けた略円筒状のハウジング３２と，ハウジング３２の途中の拡径部３８に上流側空間と下流側空間とを仕切るように設けられた略円板状の通気性部材３４と，ハウジング３２を囲むように配設されたヒータ４２を備えている。このフィルタ装置３０において，ヒータ４２を発熱させると，ハウジング３２が加熱され，このハウジング３２の内壁に接続されている通気性部材３４にもハウジング３２から熱が伝導して通気性部材３４が加熱される。この状態で，ハウジング３２の導入口３４から原料ガスが導入されると，その原料ガスは加熱された通気性部材３４を上流側空間から下流側空間に通過してハウジング３２の送出口３６から外部に送出される。
【０００８】
このような従来のフィルタ装置を気化器と成膜室との間に備えることによって，気化器自体の気化効率が多少悪くても，気化しきれなかった液滴状の液体原料がそのまま成膜室内に流入してしまうことを防ぐことができる。
【０００９】
また，気化効率を高めるため，細孔を有する固体充填物や多孔質体のような微小な孔を有する通気性部材を配置し，この通気性部材を抵抗加熱ヒータや熱媒体などで加熱して，液体原料の液滴を通して気化させるものもある（例えば特許文献１，２参照）。これによれば，液滴が通気性部材に接触する可能性も増えるので，気化効率を高めることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３４７５９８号公報
【特許文献２】特開平１０−８５５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら，従来，液体原料の液滴を気化するために使用されていた固体充填物や多孔質体などの通気性部材は，その端部から全体に熱を伝導させることによって加熱されていたため，通気性部材全体に渡って均一に熱量を供給することができなかった。通気性部材のうち例えば抵抗加熱ヒータから離れていて熱が十分届かない領域は温度が低くなり，その領域では液滴が気化されずに目詰まりを起こす虞があった。
【００１２】
しかも通気性部材の表面には多数の孔が形成されていることからその表面積は広く，元来，通気性部材は放熱性が高いものである。加えてその表面は，温度の低い原料ガスや液体原料の液滴に晒されている。このため，抵抗加熱ヒータからの熱が伝わりにくい通気性部材の領域の温度はさらに低下してしまう。また，通気性部材の表面に液体原料の液滴が付着して気化されると，そのときの気化熱によって通気性部材から熱が奪われることになる。このとき，熱が伝わりにくい領域ではその気化熱分の熱エネルギーを十分に補充することができず，結果として通気性部材の中で温度差が生じてしまう。
【００１３】
例えば，上記従来のフィルタ装置１０では，通気性部材１８は略円筒状であるため，その下流側端部１８ａから上流側端部１８ｂに向かって熱が伝導するので，下流側端部１８ａに対して上流側端部１８ｂに向かうほど温度が低くなる傾向にある。また，従来のフィルタ装置３０では，通気性部材３４は円板状であるため，その周縁部から中央部に向かって熱が伝導するので，周縁部に対して中央部に向かうほど温度が低くなる傾向にある。また，特許文献１に記載の気化器では，通気性部材（固体充填物）はその外側の抵抗加熱ヒータからの熱伝導によって加熱されるため，通気性部材のうち抵抗加熱ヒータに近い外周領域に比べて中央領域の温度が低くなる傾向にある。このような場合，通気性部材の一部の領域の温度が液体原料を気化させることができる温度に達せず，気化不良が発生してその領域が目詰まりする虞がある。
【００１４】
これに対して，特許文献２に記載の気化器では，通気性部材（多孔質体）にて目詰まりを起こすことなく液体原料を効率よく気化させるために，通気性部材内の一部を通る流路を設け，この流路に熱媒体を流通させることによって通気性部材の内部から加熱している。しかしながら，これだけでは通気性部材の目詰まりを防止する点で十分とは言えない。すなわち，熱媒体を流通させる流路は通気性部材内の一部に配置されているだけであるため，通気性部材全体にわたって均一に熱を伝えることはできない。このため部分的に気化不良が発生し，通気性部材が目詰まりする虞は払拭しきれない。
【００１５】
通気性部材全体にわたって均一に熱を伝えるためには，通気性部材全体に隈無く流路を形成すればよいとも考えられる。しかし，そのようにすれば構造が複雑となるばかりか，流路を形成した分だけ原料ガスが通過できる領域が減少し，通気性部材における圧力損失が大きくなってしまう。
【００１６】
また，通気性部材全体の温度を均一にするために，伝熱経路をできるだけ短くすることも考えられる。具体的には，図１３に示すフィルタ装置１０の場合は，円筒状の通気性部材１８の長さ寸法を小さくして，下流側端部１８ａから上流側端部１８ｂまでの距離を短くする。図１４に示すフィルタ装置３０の場合は，ハウジング３２の拡径部３８の直径を小さくするとともに通気性部材３４の直径を小さくして，周縁部３４ａから中央部３４ｂまでの距離を短くする。このような通気性部材であれば，全体の温度の均一性を高めることはできるものの，伝熱経路を短縮した分だけ原料ガスが通過する領域が減少し，通気性部材における圧力損失が大きくなってしまう。これでは，所定の流量の原料ガスを得ることができなくなる。
【００１７】
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，液滴状の液体原料を気化させる通気性を有するミストトラップ部材の加熱効率（熱伝導効率）を高めるとともに，液体原料の液滴の気化効率を高めて十分な流量の原料ガスを生成できる液体原料気化器及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】
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，液体原料を液滴状にして吐出する液体原料供給部と，その液滴状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化部とを備えた液体原料気化器であって，前記気化部は，前記液体原料供給部から液滴状の液体原料を導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記液滴状の液体原料を前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材により気化して生成された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口とを備えたことを特徴とする液体原料気化器が提供される。
【００１９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，液体原料気化器から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を備える成膜装置であって，前記液体原料気化器は，前記液体原料を液滴状にして吐出する液体原料供給部と，その液滴状の液体原料を気化させて原料ガスを生成する気化部とを備え，前記気化部は，前記液体原料供給部から液滴状の液体原料を導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記液滴状の液体原料を前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材により気化して生成された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，を備えたことを特徴とする成膜装置が提供される。
【００２０】
このような本発明によれば，ハウジング本体と柱状ブロックとの間の狭い空間で気化流路を形成し，その気化流路内にハウジング本体の内側表面に密着してミストトラップ部材を設けるので，加熱部によってハウジング本体を加熱したときに，ハウジング本体からミストトラップ部材にこれらの接触面全体から熱を伝達させることができる。これにより，ミストトラップ部材を満遍なく均一に加熱することができるので，柱状ブロックの噴出口からミストトラップ部材の内側表面に向けて液滴状の液体原料を噴出させることにより，液滴を効率よく気化させることができる。しかも，ミストトラップ部材の内側表面に極めて近い柱状ブロックの側面から液滴状の液体原料を噴出するので，その液滴をミストトラップ部材の表面に高速で衝突させることができる。このとき生じる衝突噴流効果によって液滴とミストトラップ部材との間の熱交換が促進されるため，液滴の気化効率を従来以上に高めることができる。
【００２１】
また，ミストトラップ部材において部分的な温度低下による気化不良を防止できるため，ミストトラップ部材の目詰まりを防止できる。さらに，ミストトラップ部材はハウジング本体と柱状ブロックとの間の狭い空間（気化流路）に入るほど薄いため，加熱効率（熱伝導効率）が高く，ミストトラップ部材に液滴状の液体原料が接触した際に液滴の気化熱により熱が奪われても，素早く熱エネルギーを補充できる。
【００２２】
また，上記ミストトラップ部材の厚みを，前記気化流路の幅よりも薄くし，前記気化流路内において前記柱状ブロックの外側表面と前記ミストトラップ部材の内側表面との間に前記送出口に連通する隙間（クリアランス）を形成することが好ましい。これによれば，ミストトラップ部材の表面に衝突した液滴状の液体原料は，気化した後，ミストトラップ部材の内側表面が露出する狭い隙間を通って送出口に向かう。このため，最初にミストトラップ部材に衝突したときに液滴状の液体原料のすべてが気化しきれなくても，再びミストトラップ部材に接触する可能性が高いので，そこで気化させることができる。従って，液滴状の液体原料の気化効率が一層向上する。また，気化流路内において柱状ブロックとミストトラップ部材との間に隙間が形成されることによってミストトラップ部材が気化部内の空間を仕切ることがなくなる。このため，もし液体原料の液滴の気化不良などによってミストトラップ部材が目詰まりを起こしても，生成された原料ガスは上記隙間を通って送出口から送出させることができる。すなわち，本発明によればミストトラップ部材が目詰まりによる原料ガスの圧力損失は発生しないため，成膜室に十分な流量の原料ガスを供給することができる。
【００２３】
また，上記ミストトラップ部材の厚みを，前記気化流路の幅と同じにし，その気化流路を埋めるように前記ミストトラップ部材を設けるようにしてもよい。これによれば，液滴状の液体原料をミストトラップ部材に確実に接触させることができるため，気化効率を向上させることができる。
【００２４】
また，上記ミストトラップ部材は，前記ハウジング本体の内側表面に密着する外側ミストトラップ部材と，前記柱状ブロックの外側表面に密着する内側ミストトラップ部材とから構成し，前記気化流路内において前記外側ミストトラップ部材の内側表面と前記内側ミストトラップ部材の外側表面との間に前記送出口に連通する隙間を形成するようにしてもよい。これによれば，ミストトラップ部材が隙間に露出する面積を増やすことができるので，その隙間を通る液体原料の液滴がミストトラップ部材に接触する可能性を高めることができるため，気化効率を向上させることができる。
【００２５】
また，上記噴出孔は，前記導入口に対向する前記柱状ブロックの端面に形成した有底孔と，前記有底孔を中心にしてこの有底孔から前記柱状ブロックの外側表面に向けて放射状に貫通する複数の貫通孔とから構成することが好ましい。これによれば，複数の貫通孔からミストトラップ部材に向けて液滴状の液体原料を噴出するので，気化効率をより高めることができる。さらにミストトラップ部材の周方向に分散して液滴状の液体原料を衝突させることができるので，十分な流量の原料ガスを生成することができる。
【００２６】
この場合，上記各貫通孔を前記柱状ブロックの軸方向に対して垂直に形成してもよい。これにより，ミストトラップ部材により高速で液滴状の液体原料を衝突させることができる。したがって，衝突噴流効果を一層高めることができ，さらに高い気化効率を得ることができる。また，各貫通孔を前記柱状ブロックの軸方向に対して傾斜して形成してもよい。これにより，ミストトラップ部材のより広い範囲で液滴状の液体原料をトラップすることができるので，気化効率をより向上させることができる。また，上記各貫通孔は，前記有底孔を中心にして前記柱状ブロックの軸方向に対して垂直に延びるように放射状に配列した複数の貫通孔の組を，前記柱状ブロックの軸方向に沿って複数組配列してもよい。これによれば，より高速で液滴状の液体原料を衝突させることができるとともに，ミストトラップ部材のより広い範囲で液滴状の液体原料をトラップすることができるので，気化効率をより一層向上させることができる。
【００２７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，液体原料を気化させて原料ガスを生成する他の液体原料気化器に接続される液体原料気化器であって，前記他の液体原料気化器で生成された原料ガスを導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記原料ガスを前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材に噴出された前記原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，を備えたことを特徴とする液体原料気化器が提供される。
【００２８】
このような本発明によれば，全体が均一に加熱されたミストトラップ部材の内側表面に向けて他の液体原料気化器で生成された原料ガスを噴出させることができるため，他の液体原料気化器で気化しきれなかった液滴も気化させることができる。
【００２９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，液体原料気化器から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を備える成膜装置であって，前記液体原料気化器は，液体原料を気化させて原料ガスを生成する第１の液体原料気化器とこれに接続された第２の液体原料気化器とから構成され，前記第２の液体原料気化器は，前記第１の液体原料気化器で生成された原料ガスを導入する導入口と，前記導入口側に開口端を有する有底筒状のハウジング本体と，前記ハウジング本体の開口端を閉塞するフランジ部を有し，前記ハウジング本体の内部に遊嵌される柱状ブロックと，前記ハウジング本体の内側表面と前記柱状ブロックの外側表面との間で形成される気化流路内に，前記ハウジング本体の内側表面に密着して前記柱状ブロックの外側表面を覆うように設けられた通気性を有するミストトラップ部材と，前記ハウジング本体を覆うように設けられ，前記ミストトラップ部材を前記ハウジング本体を介して加熱する加熱部と，前記導入口に連通し，前記柱状ブロックの端面から側面に向けて貫通するように形成され，前記導入口から導入される前記第１の液体原料気化器からの原料ガスを前記ミストトラップ部材の内側表面に向けて噴出する噴出孔と，前記ハウジング本体の底部に設けられ，前記ミストトラップ部材に向けて噴出された原料ガスを前記気化流路を介して外部に送出する送出口と，を備えたことを特徴とする成膜装置が提供される。
【００３０】
このような本発明によれば，全体が均一に加熱された第２の液体原料気化器のミストトラップ部材の内側表面に向けて，第１の液体原料気化器で生成された原料ガスを噴出させることができるため，第１の液体原料気化器で気化しきれなかった液滴も，第２の液体原料気化器で気化させることができる。これにより，成膜室などに原料ガスとともに液体原料の液滴が入り込むことを防止できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば，液滴状の液体原料を気化させるミストトラップ部材の加熱効率（熱伝導効率）を従来以上に高めることができるとともに，液体原料の液滴の気化効率を従来以上に高めて十分な流量の原料ガスを生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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，本明細書及び図面において，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。
【００３３】
（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ＨＴＢ（ハフニウムタートブトキサイド）などのＨｆ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液体原料気化器３００と，液体原料気化器３００が生成した原料ガスを用いてウエハＷに例えばＨｆＯ２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。
【００３４】
液体原料供給源１１０と液体原料気化器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と液体原料気化器３００は，キャリアガス供給配管１２２で接続されており，液体原料気化器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及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，及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。
【００３５】
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，及び側壁部材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，例えばアルミニウム，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。
【００３６】
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。
【００３７】
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，液体原料気化器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。
【００３８】
この成膜装置１００では，原料ガスは液体原料気化器３００から成膜室２００へ次のようにして供給される。液体原料気化器３００に対して，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，液体原料気化器３００を構成する液体原料供給部３００Ａ（後述）と気化部３００Ｂ（後述）のうち，上流側の液体原料供給部３００Ａは，液体原料を液滴状として，キャリアガスとともに下流側の気化部３００Ｂに吐出し，この気化部３００Ｂは，液滴状の液体原料を気化して原料ガスを生成する。このように液体原料気化器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。
【００３９】
上記のような成膜装置１００の液体原料気化器３００において液体原料を完全に気化させることができなかった場合，液体原料の液滴の一部が原料ガスに混入して原料ガス供給配管１３２に送出され，成膜室２００内に流入する虞がある。このように成膜室２００内に流入した液体原料の液滴は，パーティクルとしてウエハＷ上に形成される膜の膜質を低下させる要因となり得る。また，液体原料気化器３００において液体原料の気化効率が悪化した場合，成膜室２００に供給される原料ガスの流量が不足し，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る虞がある。
【００４０】
そこで，本実施形態にかかる液体原料気化器３００は，液体原料の液滴のすべてを効率よく気化させて，成膜室２００における成膜処理に十分な量の良質な原料ガスを生成することができるように構成されている。このような液体原料気化器３００の具体的な構成例を以下に説明する。
【００４１】
（第１実施形態にかかる液体原料気化器の構成例）
次に，本発明の第１実施形態にかかる液体原料気化器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実施形態にかかる液体原料気化器３００の概略構成例を示す縦断面図である。この液体原料気化器３００は，大きく分けて，液体原料を液滴状にして後段に供給する液体原料供給部３００Ａと，この液体原料供給部３００Ａから供給された液滴状の液体原料を気化させる気化部３００Ｂとから構成されている。
【００４２】
先ず，液体原料供給部３００Ａの構成例について説明する。この液体原料供給部３００Ａには，上流側表面から内部に垂直方向に延びる液体原料流路３１０が設けられており，側面から内部に水平方向に延びるキャリアガス流路３１２が設けられている。液体原料流路３１０の一端には液体原料供給配管１１２が接続されており，キャリアガス流路３１２の一端にはキャリアガス供給配管１２２が接続されている。
【００４３】
液体原料流路３１０の他端には，液体原料を液滴状にして吐出する吐出ノズル３１４が備えられている。この吐出ノズル３１４は，例えば先細りに構成され（図２ではこの構成の図示を省略する），その先端の吐出口３１６が気化部３００Ｂの内部に向くように配置される。
【００４４】
吐出ノズル３１４の吐出口３１６の直径は，気化部３００Ｂ内に供給される液体原料の液滴の目標サイズに応じて決定される。気化部３００Ｂ内において，液滴状の液体原料を確実に気化させるためには，液滴のサイズは小さい方が有利であるため，吐出口３１６の直径も小さいことが好ましい。ただし，液滴のサイズが小さくなり過ぎると，液滴を気化して得られる原料ガスの流量が不足する虞がある。これらの点を考慮して，吐出口３１６の直径を決定することが好ましい。
【００４５】
吐出ノズル３１４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。吐出ノズル３１４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。とりわけポリイミド樹脂を用いることで，液体原料の残渣（析出物）が吐出ノズル３１４に付着し難くなり，ノズルの目詰まりを防止することもできる。
【００４６】
また，液体原料供給部３００Ａの内部には，吐出ノズル３１４の先端を囲むようにキャリアガス吐出部３１８が配設されている。キャリアガス吐出部３１８は上記キャリアガス流路３１２の他端に接続されており，キャリアガス流路３１２からのキャリアガスを液体原料とともに気化部３００Ｂの内部に向けて噴出するように構成されている。
【００４７】
具体的には，キャリアガス吐出部３１８は吐出ノズル３１４の先端を囲むカップ状に形成されており，その底部にキャリアガス吐出口３２０が形成されている。キャリアガス吐出口３２０は，吐出ノズル３１４の先端の吐出口３１６の近傍にこの吐出口３１６を囲むように形成されている。これによって吐出口３１６の周りからキャリアガスを噴出することができるようになり，吐出口３１６から吐出される液体原料の液滴を確実に気化部３００Ｂに向けて飛行させ，気化部３００Ｂ内に設けられた後述のミストトラップ部材に誘導することができる。
【００４８】
次に，気化部３００Ｂの構成例について説明する。気化部３００Ｂは，液体原料供給部３００Ａからの液滴状の液体原料を導入する導入口３４４が形成される導入部３３０Ａと，導入部３３０Ａに導入される液滴状の液体原料を気化する気化流路３３６及びこれに連通する送出口３６２が形成されるハウジング本体３３０Ｂとからなるハウジング３３０を備える。
【００４９】
ハウジング本体３３０Ｂには，円柱状ブロック３５０が遊嵌され，この円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング本体３３０Ｂの内側表面との間で略円筒状の気化流路３３６が形成される。気化流路３３６内には，液体原料の液滴を捕捉して気化させるミストトラップ部材３８０が設けられている。ミストトラップ部材３８０は，ハウジング３３０の周囲を覆うように設けられた加熱部３９０によって加熱されるようになっている。円柱状ブロック３５０には，導入部３３０Ａに導入された液滴状の液体原料をミストトラップ部材３８０の内部表面に向けて噴出する噴出孔３５１が形成されている。
【００５０】
以下，このような気化部３００Ｂの各部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３は，気化部３００Ｂの構成要素の分解斜視図である。図４は，図２に示すＩ−Ｉ断面図である。なお，図４における矢印は液滴状の液体原料の流れを示している。
【００５１】
ハウジング本体３３０Ｂは，例えば図２，図３に示すように，上流側（導入口３４４側）に向けて開口する開口端を有する有底筒状（ここでは円筒状）に形成される。ハウジング本体３３０Ｂの上流側の開口端にはフランジ部３７０が設けられ，下流側の底部には送出口３６２が形成されている。この送出口３６２は上記原料ガス供給配管１３２に接続されている。
【００５２】
円柱状ブロック３５０は，ハウジング本体３３０Ｂの内側表面との間に略円筒状の狭い空間が形成されるように遊嵌されている。この円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング本体３３０Ｂの内側表面との間の狭い空間は，液体原料の液滴を気化させる気化流路３３６を構成する。
【００５３】
円柱状ブロック３５０の上流側の端部にはフランジ部３５６が設けられている。この円柱状ブロック３５０のフランジ部３５６は，ハウジング本体３３０Ｂのフランジ部３７０とボルトなどの締結部材３３４によって接合される。これにより，ハウジング本体３３０Ｂの上流側の開口端が閉塞される。
【００５４】
なお，これらフランジ部３５６，３７０の接合面の間には例えば金属製のＯリングなどのシール部材３３２を介在させて，ハウジング本体３３０Ｂの内部の気密性を高めることが好ましい。
【００５５】
ミストトラップ部材３８０は，上述した円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング３３０の内側表面との間に形成された気化流路３３６内に設けられる。ミストトラップ部材３８０は，液体原料の液滴を通すことなく捕捉して気化させて，生成された原料ガスを通す通気性部材により構成される。通気性部材の構成材料としては，加熱部３９０によって加熱されたハウジング本体３３０Ｂからの熱が伝達し易い材料を用いる。このような材料としては，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，熱伝導性の高いセラミックス，プラスチックを用いてもよい。
【００５６】
このようなミストトラップ部材３８０は，例えば上流側の端部が開口し，下流側の端部が閉じられた薄肉のカップ状に形成される。ミストトラップ部材３８０の下流側端部には，送出口３６２と連通してこれと一体をなす孔３８２が形成される。そして，ミストトラップ部材３８０は，加熱部３９０によって加熱されたハウジング本体３３０Ｂからの熱が全体的に伝わるように，ハウジング本体３３０Ｂの内側表面に密着し，円柱状ブロック３５０を覆うように配設される。このとき，本実施形態では，ミストトラップ部材３８０の厚みを円柱状ブロック３５０とハウジング本体３３０Ｂの気化流路３３６の幅よりも薄くする。これにより，円柱状ブロック３５０の外側表面とミストトラップ部材３８０の内側表面との間には送出口３６２に連通する隙間（クリアランス）３３８が形成される。
【００５７】
ここで，ハウジング本体３３０Ｂの内部に形成される気化流路３３６及びその気化流路３３６内に形成される隙間３３８について図面を参照しながらより詳細に説明する。図５は，ミストトラップ部材３８０を挿着したハウジング本体３３０Ｂに円柱状ブロック３５０を挿着する際の作用説明図である。
【００５８】
図５に示すように，円柱状ブロック３５０は，フランジ部３５６の下端面から円柱状ブロック３５０の底面までの高さＨが，ハウジング本体３３０Ｂの内側の深さＤよりも小さくなるように，かつ，円柱状ブロック３５０の外径ＯＤが，ハウジング本体３３０Ｂの内径ＩＤよりも小さくなるように形成されている。従って，円柱状ブロック３５０をハウジング本体３３０Ｂの内側に挿入すると，円柱状ブロック３５０の外周面とハウジング本体３３０Ｂの内周面との間には円筒状の狭い空間Ｃ１（＝ＩＤ−ＯＤ）が形成されるとともに，円柱状ブロック３５０の底面とハウジング本体３３０Ｂの内側の底面との間には円板状の狭い空間Ｃ２（＝Ｄ−Ｈ）が形成される。これらの狭い空間Ｃ１，Ｃ２が気化流路３３６を構成する。
【００５９】
このとき，気化流路３３６内に，厚みｔ１，ｔ２がそれぞれ気化流路３３６の幅（Ｃ１，Ｃ２）よりも薄いミストトラップ部材３８０が配設されているとすれば，図５に示すように円柱状ブロック３５０の外周面とミストトラップ部材３８０の内周面との間には円筒状の隙間Ｔ１（＝Ｃ１−ｔ１）が形成されるとともに，円柱状ブロック３５０の底面とミストトラップ部材３８０の内側の底面との間には円板状の隙間Ｔ２（＝Ｃ２−ｔ２）が形成される。これらの隙間Ｔ１，Ｔ２が送出口３６２に連通する隙間（クリアランス）３３８を構成する。
【００６０】
導入部３３０Ａは，例えば下流側に開口する開口端を有する有底筒状（ここでは円筒状）に形成される。導入部３３０Ａの上流側の底部には液滴状の液体原料の導入口３４４が形成され，下流側の開口端は円柱状ブロック３５０の上流側の端面に結合して閉塞される。これにより，導入部３３０Ａの導入空間３４２は，導入口３４４と円柱状ブロック３５０の内部に形成される噴出孔３５１とを連通し，導入口３４４からの液滴状の液体原料を噴出孔３５１に導く導入流路となる。
【００６１】
噴出孔３５１は，円柱状ブロック３５０の上流側の端面から側面へ貫通するように形成される。これにより，導入口３４４から導入される液滴状の液体原料を気化流路３３６内のミストトラップ部材３８０の内側表面に向けて噴出することができる。このような噴出孔３５１は，例えば図２，図４に示すように導入口３４４に対向する上流側の端面の中央部に形成され，円柱状ブロック３５０の軸方向に延びる有底孔３５２と，この有底孔３５２を中心にして円柱状ブロック３５０の外側表面に向けて放射線状に貫通する複数の貫通孔３５４とからなる。なお，図２，図４に示す貫通孔３５４は，円柱状ブロック３５０の軸方向に対して垂直に形成した場合の具体例である。
【００６２】
なお，上記導入部３３０Ａ及びハウジング本体３３０Ｂはともに，加熱部３９０からの熱を伝達し易い熱伝導性の高い材料例えばアルミニウム，ステンレス鋼などの金属で構成される。
【００６３】
加熱部３９０は，上述した導入部３３０Ａ，円柱状ブロック３５０，ハウジング本体３３０Ｂの外側を覆うように構成される。具体的には加熱部３９０は，下流側に開口端を有する有底筒状（ここでは円筒状）の上流側加熱部材３９０Ａと，上流側加熱部材３９０Ａの開口端と接合される開口端を有する有底筒状（ここでは円筒状）の下流側加熱部材３９０Ｂとにより構成される。上流側加熱部材３９０Ａ及び下流側加熱部材３９０Ｂの全体にわたって例えば図示しない抵抗加熱ヒータが内蔵されている。抵抗加熱ヒータは図示しないヒータ電源からの電力により加熱されるようになっている。
【００６４】
このような加熱部３９０によりハウジング３３０全体が加熱され，ハウジング３３０を介してミストトラップ部材３８０が加熱される。これにより，ミストトラップ部材３８０を全体的に均一に加熱することができる。また，ハウジング３３０全体を加熱することにより，円柱状ブロック３５０にも熱が伝達する。これにより，円柱状ブロック３５０によってもミストトラップ部材３８０が加熱されるので，加熱効率を高めることができる。
【００６５】
なお，加熱部３９０に内蔵されるヒータは上述したような抵抗加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，輻射熱でハウジング３３０及びミストトラップ部材３８０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，ここでは加熱部３９０をハウジング３３０の外側を覆うように設けた場合を例に挙げているが，これに限られるものでなく，例えば加熱部３９０をハウジング３３０に内蔵するようにしてもよい。
【００６６】
（成膜装置の動作）
次に，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により各部が制御され，動作するようになっている。液体原料気化器３００によって原料ガスを生成する前に，液体原料気化器３００の加熱部３９０によりハウジング３３０全体を所定の設定温度に加熱しておく。ハウジング３３０が加熱されると，ハウジング本体３３０Ｂを介してミストトラップ部材３８０に熱が伝導して，ミストトラップ部材３８０が加熱される。このときのミストトラップ部材３８０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℃）に加熱され，保持される。
【００６７】
このとき，ミストトラップ部材３８０は肉厚が薄く，しかもハウジング本体３３０Ｂの内側表面に面接触で密着しているため，ミストトラップ部材３８０の全体に亘って熱が伝達し易い。このため，ミストトラップ部材３８０の全体を短時間で満遍なく均一に加熱することができる。また，温度の低い液滴状の液体原料がミストトラップ部材３８０に接触して，ミストトラップ部材３８０の温度が低下したとしても，瞬時に温度を復帰（温度リカバリ）させることができる。従って，ミストトラップ部材３８０の温度を常に保持することができる。
【００６８】
続いて，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から液体原料気化器３００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から液体原料気化器３００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。
【００６９】
液体原料気化器３００に供給された液体原料は，液体原料流路３１０を通って吐出ノズル３１４の吐出口３１６から液滴状となって吐出される。また，液体原料とともに液体原料気化器３００に供給されたキャリアガスは，キャリアガス流路３１２を通ってキャリアガス吐出部３１８のキャリアガス吐出口３２０から気化部３００Ｂに向けて吐出される。
【００７０】
このように吐出されたキャリアガスは，吐出ノズル３１４の吐出口３１６近傍を通過するため，吐出口３１６から連続的に吐出された液体原料の液滴をその流れに乗せて，気化部３００Ｂの導入口３４４へ供給することができる。
【００７１】
導入口３４４から供給された液体原料の液滴は，導入部３３０Ａの導入空間３４２を通ってハウジング本体３３０Ｂに供給される。なお，導入空間３４２の雰囲気は，上記のように予め加熱部３９０によって加熱されているため，この導入空間３４２においても液体原料の液滴の一部を気化することができる。
【００７２】
ここで，ハウジング本体３３０Ｂでの液滴状の液体原料の流れについて図面を参照しながら説明する。図６は，液滴状の液体原料の流れを説明するための図であって，円柱状ブロック３５０とミストトラップ部材３８０を挿着したハウジング本体３３０Ｂの縦断面を示している。
【００７３】
図４，図６に示すように，導入部３３０Ａからの液体原料の液滴は，円柱状ブロック３５０の噴出孔３５１に導かれ，噴出孔３５１からミストトラップ部材３８０の内側表面に噴出される。すなわち，液体原料の液滴は有底孔３５２に流れ込み，複数の貫通孔３５４（図４に示す３５４Ａ〜３５４Ｈ）から噴出し，ミストトラップ部材３８０に吹き付けられる。このとき，例えば図４に示すように各貫通孔３５４の孔径を有底孔３５２の孔径よりも小さくすることで，各貫通孔３５４で液体原料の液滴の流速が高めることができるので，より高速でミストトラップ部材３８０に向けて吹き付けることができる。
【００７４】
図６に示す各貫通孔３５４は，円柱状ブロック３５０の軸方向に垂直に形成されている。このため，各貫通孔３５４から噴出された液体原料の液滴は，ミストトラップ部材３８０の内側表面に高い速度を保ったままほぼ垂直に衝突させることができる。
【００７５】
このとき，ミストトラップ部材３８０は，上記のように予め加熱部３９０（下流側加熱部材３９０Ｂ）によって全体が均一に加熱されているため，衝突した液滴状の液体原料のほとんどが瞬間的に気化される。しかも，液体原料の液滴はミストトラップ部材３８０の内側表面に向けて高速で噴出されるのでその衝突速度が高いことから，衝突噴流効果によって，液滴状の液体原料とミストトラップ部材３８０との間の熱交換がより効率よく行われるので，従来以上に高い気化効率が得られる。
【００７６】
また，各貫通孔３５４は，円柱状ブロック３５０の有底孔３５２から外側表面に向けて放射状に等角度で形成することにより，有底孔３５２に流れ込んだ液滴状の液体原料は，周方向に均等に分散させて，ミストトラップ部材３８０の一部に集中することなく，周方向に満遍なく衝突させることができる。これにより，液滴状の液体原料の気化効率をさらに向上させることができる。
【００７７】
このように円柱状ブロック３５０の噴出孔３５１から噴出された液体原料の液滴は，ミストトラップ部材３８０の内側表面に高速度で衝突して気化し，原料ガスが生成される。原料ガスは，気化流路３３６（ここでは主に円柱状ブロック３５０とミストトラップ部材３８０との隙間３３８）を通って，送出口３６２から原料ガス供給配管１３２へ送出される。
【００７８】
ところで，液体原料の液滴はミストトラップ部材３８０に最初に衝突したときにそのほとんどが気化されるものの，一部は気化されない可能性もある。ところが，このとき気化しきれなかった液体原料の液滴は原料ガスとともに，ミストトラップ部材３８０の内側表面が露出する隙間３３８を通って下流側に向けて流れるので，その間にミストトラップ部材３８０の内側表面に接触して又は内部に入り込んで加熱され気化される。
【００７９】
特に，本実施形態における隙間３３８は極めて狭いので，ミストトラップ部材３８０の内側表面に接触する可能性は極めて高く，しかも複数回接触する可能性も高い。また，本実施形態にかかるミストトラップ部材３８０は，面粗度が高く，しかも液体原料の液滴により気化熱を奪われても直ぐにリカバリできるので，隙間３３８を通って下流側に向けて流れる液体原料の液滴が一度接触するとトラップして極めて効率よく気化させることができる。
【００８０】
すなわち，隙間３３８を流れる液滴状の液体原料は，ミストトラップ部材３８０の内側表面に接触したときに，その面粗度が粗いことから，そこに一旦トラップされる。このとき上記のようにミストトラップ部材３８０の内側表面の温度は，液体原料を気化させるのに十分な温度にまで加熱されているため，液滴状の液体原料はトラップされると瞬時に気化される。従って，最初のトラップ時に気化されなくても，液滴状の液体原料は，隙間３３８を流れる間に何度もミストトラップ部材３８０に接触を繰り返して，次第に未気化分が減少していく。
【００８１】
なお，可能性は極めて低いが，もし円柱状ブロック３５０の側面に沿って隙間３３８内を直進してきた液体原料の液滴があったとしても，図６に示すように隙間３３８はミストトラップ部材３８０の底部において屈折しているので，ミストトラップ部材３８０の底部に衝突して気化される。
【００８２】
このように液体原料の液滴は，ミストトラップ部材３８０の内側表面に衝突してそのほとんどが気化され，気化しきれなかった液滴も，キャリアガスとともに隙間３３８またはミストトラップ部材３８０の内部を流れる間にすべて気化されて原料ガスとなり，送出口３６２を介して原料ガス供給配管１３２に送出される。
【００８３】
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。
【００８４】
以上のように第１実施形態にかかる液体原料気化器３００によれば，ハウジング本体３３０Ｂと円柱状ブロック３５０との間の狭い空間で気化流路３３６を形成し，その気化流路３３６内にハウジング本体３３０Ｂの内側表面に密着してミストトラップ部材３８０を設けるので，加熱部３９０によってハウジング本体３３０Ｂを加熱したときに，ハウジング本体３３０Ｂからミストトラップ部材３８０にこれらの接触面全体から熱を伝達させることができる。
【００８５】
これにより，ミストトラップ部材３８０を満遍なく均一に加熱することができるので，円柱状ブロック３５０の噴出口からミストトラップ部材３８０の内側表面に向けて液滴状の液体原料を噴出させることにより，液滴を効率よく気化させることができる。しかも，ミストトラップ部材３８０の内側表面に極めて近い円柱状ブロック３５０の側面から液滴状の液体原料を噴出するので，その液滴を噴流状態でミストトラップ部材３８０の表面に高速で衝突させることができる。このとき生じる衝突噴流効果によって液滴とミストトラップ部材３８０との間の熱交換が促進されるため，液滴の気化効率を従来以上に高めることができる。
【００８６】
また，ミストトラップ部材３８０において部分的な温度低下による気化不良を防止できるため，ミストトラップ部材３８０の目詰まりを防止できる。したがって，ミストトラップ部材３８０の寿命を延ばすことができ，ひいては気化部３００のメンテナンスサイクルを延ばすことができる。また，ミストトラップ部材３８０のみを取り外して交換することもできるため，メンテナンスにかかる時間を短くできる。これにより，成膜装置１００におけるスループットを向上させることもできる。
【００８７】
さらに，ミストトラップ部材３８０はハウジング本体３３０Ｂの内側表面と柱状ブロック３５０の外側表面との間の狭い空間（気化流路３３６）に入るほど薄いため，加熱効率（熱伝導効率）が高く，ミストトラップ部材３８０に液滴状の液体原料が接触した際に液滴の気化熱により熱が奪われても，素早く熱エネルギーを補充できる。
【００８８】
また，気化流路３３６内に形成される隙間３３８には，ミストトラップ部材３８０の内側表面が露出している。しかもその内側表面は粗面で構成され，高温に加熱されるので，隙間３３８を通る液体原料の液滴をライデンフロスト現象を生じさせることなく，ミストトラップ部材３８０の内側表面にトラップして気化させることができる。これにより，未気化成分を含まない良質な原料ガスを成膜室２００へ供給することができる。
【００８９】
さらに，図２に示す気化部３００Ｂでは，ミストトラップ部材３８０が設けられる気化流路３３６内に，送出口３６２に連通する隙間３３８を形成するので，このミストトラップ部材３８０によって気化部３００Ｂの空間が仕切られることはない。このため，もし液体原料の液滴の気化不良などによってミストトラップ部材３８０が部分的に目詰まりを起こしても，生成された原料ガスは隙間３３８を通って送出口３６２から送出させることができる。すなわち，ミストトラップ部材３８０が目詰まりによる原料ガスの圧力損失は発生しないため，成膜室２００に十分な流量の原料ガスを供給することができる。
【００９０】
なお，第１実施形態においては，ハウジング３３０，ミストトラップ部材３８０，加熱部３９０を円筒状に形成した場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，ハウジング３３０，ミストトラップ部材３８０，加熱部３９０を円筒以外の筒状，例えば角筒状に形成してもよい。この場合には，円柱状ブロック３５０の代わりに角柱状ブロックをハウジング３３０内に設けることが好ましい。
【００９１】
また，第１実施形態にかかる気化部３００Ｂは，導入部３３０Ａとハウジング本体３３０Ｂとから構成されているが，導入部３３０Ａを省略することも可能である。具体的には例えば，液体原料供給部３００Ａを直接，円柱状ブロック３５０の上流側の端面に接続して，吐出口３１６から吐出された液体原料の液滴が円柱状ブロック３５０の有底孔３５２に導入されるようにする。この場合の有底孔３５２は，液滴状の液体原料の導入口を兼ねる。
【００９２】
また，図２に示す気化部３００Ｂでは，円柱状ブロック３５０の内部に形成する噴出孔３５１を，上流側の端面に形成した有底孔３５２と，この有底孔３５２を中心にして外側表面に向けて円柱状ブロック３５０の軸方向に対して垂直な放射線状に貫通する複数の貫通孔３５４により構成する場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではない。
【００９３】
例えば図７に示すように，各貫通孔３５４は円柱状ブロック３５０の軸方向に対して傾斜して形成するようにしてもよい。これによって，各貫通孔３５４から噴出された液体原料の液滴をミストトラップ部材３８０の内側表面に斜めに衝突させることができるので，その内側表面のより広い範囲でトラップできる。これによって，液体原料の液滴の気化効率をより向上させることができる。
【００９４】
また，図７に示す各貫通孔３５４は斜めに形成されているので，上流側から有底孔３５２に流れ込んだ液滴状の液体原料をより円滑に各貫通孔３５４内に導くことができる。この結果，短時間で効率よく液滴状の液体原料を気化させて，より多くの原料ガスを生成することができる。
【００９５】
また，図４に示す円柱状ブロック３５０には例えば８本の貫通孔３５４（３５４Ａ〜３５４Ｈ）を形成した場合について説明したが，貫通孔３５４の数はこれに限定されるものではない。例えば，より大量の原料ガスを生成するために，より多数の貫通孔３５４を形成するようにしてもよい。このように貫通孔３５４の本数を増やす場合，円柱状ブロック３５０の円周方向に貫通孔３５４を追加していくようしてもよいし，また図８に示すように有底孔３５２を中心にして円柱状ブロック３５０の軸方向に対して垂直に延びるように放射状に配列した複数（ここでは８つ）の貫通孔３５４の組を，その軸方向に沿って複数組（例えば３組）配列するようにしてもよい。
【００９６】
これによれば，各貫通孔３５４から噴出された液滴状の液体原料をミストトラップ部材３８０の内側表面のより広い範囲でトラップすることができる。また，貫通孔３５４の本数が多くなっても，円柱状ブロック３５０の軸方向に貫通孔３５４の組を増やすことによって，各貫通孔３５４から吐出された液滴状の液体原料をミストトラップ部材３８０の内側表面の重ならない別個の領域でトラップすることができる。したがって，気化効率を低下させることなく十分な流量の原料ガスを生成することができる。
【００９７】
また，上述した図２に示す気化部３００Ｂでは，１つのミストトラップ部材３８０を円柱状ブロック３５０とハウジング本体３３０Ｂとの間に設けた場合を例に挙げたが，これに限定されるものではない。例えば図９に示すように，ミストトラップ部材３８０を，ハウジング本体３３０Ｂの内側表面に密着する外側ミストトラップ部材３８０Ａと，円柱状ブロック３５０の外側表面に密着する内側ミストトラップ部材３８０Ｂとに分けて構成し，外側ミストトラップ部材３８０Ａの内側表面と内側ミストトラップ部材３８０Ｂの外側表面との間に送出口３６２に連通する気化流路３３６内の隙間３３８を形成するようにしてもよい。外側ミストトラップ部材３８０Ａと内側ミストトラップ部材３８０Ｂはともに，上述した通気性部材で構成される。
【００９８】
また，円柱状ブロック３５０は，上述したように熱伝導性の高い材料で構成する。これにより，ハウジング本体３３０Ｂのみならず，円柱状ブロック３５０も加熱部３９０によって加熱され，外側ミストトラップ部材３８０Ａはハウジング本体３３０Ｂからの熱が伝達して加熱され，内側ミストトラップ部材３８０Ｂも円柱状ブロック３５０の熱が伝達して加熱される。また，内側ミストトラップ部材３８０Ｂも，外側ミストトラップ部材３８０Ａと同様に，薄肉のカップ状に形成されるので，その全体を満遍なく均一に加熱することができる。
【００９９】
これによれば，隙間３３８には，高温に加熱された外側ミストトラップ部材３８０Ａの内側表面と内側ミストトラップ部材３８０Ｂの外側表面がともに露出するので，この隙間３３８を通過する液滴状の液体原料は，いずれかの表面にトラップされて気化される。このように，隙間３３８に露出するミストトラップ部材３８０の面積が大幅に増えるので，隙間３３８を通る液体原料の液滴がミストトラップ部材３８０にトラップされる機会を増やすことができるので，液体原料の気化効率を向上させることができる。
【０１００】
また，図２に示す気化部３００Ｂでは，ミストトラップ部材３８０の厚みを，円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング本体３３０Ｂの内側表面との気化流路３３６の幅よりも薄くして，気化流路３３６内に隙間３３８を形成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い。例えば図１０に示すように，円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング本体３３０Ｂの内側表面との気化流路３３６の幅と同じ厚みのミストトラップ部材３８０Ｃを用いてもよい。すなわち，円柱状ブロック３５０とハウジング本体３３０Ｂとの間の気化流路３３６をミストトラップ部材３８０Ｃで埋めるようにしてもよい。
【０１０１】
このように，気化流路３３６をミストトラップ部材３８０Ｃで埋めるようにすれば，各貫通孔３５４から噴出された液滴状の液体原料は，ミストトラップ部材３８０にトラップされて気化し，それによって生成された原料ガスは，ミストトラップ部材３８０の内部を流路３３６として通過して，送出口３６２から送出される。
【０１０２】
また，ミストトラップ部材３８０Ｃは，その外側表面と内側表面がそれぞれ円柱状ブロック３５０の外側表面とハウジング本体３３０Ｂの内側表面に密着するため，両面から熱が伝導され，その全体は高温かつ均一に加熱されている。したがって，その内部を通過する液滴状の液体原料を確実に気化させることができる。
【０１０３】
なお，気化流路３３６をミストトラップ部材３８０Ｃで埋める場合は，隙間３３８がなくなるため，原料ガスの流れのコンダクタンスが低下しないように，ミストトラップ部材３８０Ｃを構成する通気性部材として目を粗いものを用いることが好ましい。
【０１０４】
（第２実施形態にかかる成膜装置）
次に，本発明の第２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１１は第２実施形態にかかる成膜装置１０２の概略構成例を説明するための図である。図１１に示す成膜装置１０２は，図１に示す液体原料気化器３００を液体原料気化器３０２に置き換えたものである。なお，図１１において液体原料気化器３０２以外の構成については図１に示すものと同様であるため，図１１では図１に示すものと同様の機能構成を有する構成要素には同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図１１に示す液体原料気化器３０２は，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第１の液体原料気化器３０４と，第１の液体原料気化器３０４で生成された原料ガスの吐出口に接続配管３０６を介して接続される第２の液体原料気化器３０８とを備え，第２の液体原料気化器３０８の吐出口から吐出した原料ガスを原料ガス供給配管１３２を介して成膜室２００に供給するように構成したものである。
【０１０６】
このような第２の液体原料気化器３０８の構成例を図１２に示す。第２の液体原料気化器３０８は，図２に示す液体原料気化器３００の気化部３００Ｂのみで構成したものである。図１２において，図２に示すものと同様の機能構成を有する構成要素には同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。第２の液体原料気化器３０８における導入口３４４には上記接続配管３０６を接続して，第１の液体原料気化器３０４の吐出口からの原料ガスを導入する点が図２に示す気化部３００Ｂと相違している。
【０１０７】
一方の第１の液体原料気化器３０４は，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ものであれば，その構成や種類などは問われず，従来の液体原料気化器であってもよい。
【０１０８】
このような第２実施形態によれば，第２の液体原料気化器３０８において，ミストトラップ部材３８０の通気性部材全体を満遍なく高温に調整し，維持することができるとともに，このような通気性部材に液滴状の液体原料を高速で衝突させるため，従来以上に気化効率を向上させることができる。また，部分的な温度低下による気化不良を防止できるため，通気性部材の目詰まりを防止することができる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
例えば本発明にかかる液体原料気化器は，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）などに用いられる液体原料気化器にも適用可能である。
【０１１１】
また，ミストトラップ部材を通気性部材以外の部材，例えば表面が粗面加工された金属など液滴状の液体原料をトラップして熱交換を効率よく行うことができる部材で構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は，液体原料を気化して原料ガスを生成する液体原料気化器及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】
【０１１３】
【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液体原料気化器の構成例を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す気化部の構成要素の分解斜視図である。
【図４】図２に示すハウジング本体の分解断面図である。
【図５】図２に示すハウジング本体のＩ−Ｉ断面図である。
【図６】本実施形態におけるハウジング本体での液滴状の液体原料の流れを説明するための図である。
【図７】本実施形態における柱状ブロックに形成される噴出孔の変形例を説明するための図である。
【図８】本実施形態における柱状ブロックに形成される噴出孔の他の変形例を説明するための図である。
【図９】本実施形態におけるミストトラップ部材の変形例を説明するための図である。
【図１０】本実施形態におけるミストトラップ部材の他の変形例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかる成膜装置の構成例を示す図である。
【図１２】同実施形態にかかる液体原料気化器の構成例を示す縦断面図である。
【図１３】従来のフィルタ装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１４】従来の他のフィルタ装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００，１０２      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
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
３００，３０２      液体原料気化器
３００Ａ    液体原料供給部
３００Ｂ    気化部
３０４      第１の液体原料気化器
３０６      接続配管
３０８      第２の液体原料気化器
３１０      液体原料流路
３１２      キャリアガス流路
３１４      吐出ノズル
３１６      吐出口
３１８      キャリアガス吐出部
３２０      キャリアガス吐出口
３３０      ハウジング
３３０Ａ    導入部
３３０Ｂ    ハウジング本体
３３２      シール部材
３３４      締結部材
３３６      気化流路
３３８      隙間（クリアランス）
３４２      導入空間
３４４      導入口
３５０      円柱状ブロック
３５１      噴出孔
３５２      有底孔
３５４（３５４Ａ〜３５４Ｈ）      貫通孔
３５６      フランジ部
３６２      送出口
３７０      フランジ部
３８０      ミストトラップ部材
３８０Ａ    外側ミストトラップ部材
３８０Ｂ    内側ミストトラップ部材
３８０Ｃ    ミストトラップ部材
３８２      孔
３９０      加熱部
３９０Ａ    上流側加熱部材
３９０Ｂ    下流側加熱部材
Ｗ        ウエハ
【図１】
2009246168.tif 000003
【図２】
2009246168.tif 000004
【図３】
2009246168.tif 000005
【図４】
2009246168.tif 000006
【図５】
2009246168.tif 000007
【図６】
2009246168.tif 000008
【図７】
2009246168.tif 000009
【図８】
2009246168.tif 000010
【図９】
2009246168.tif 000011
【図１０】
2009246168.tif 000012
【図１１】
2009246168.tif 000013
【図１２】
2009246168.tif 000014
【図１３】
2009246168.tif 000015
【図１４】
2009246168.tif 000016