WO2012132878A1 - 気化装置、ガス供給装置及び成膜装置 - Google Patents

気化装置、ガス供給装置及び成膜装置 Download PDF

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WO2012132878A1
WO2012132878A1 PCT/JP2012/056416 JP2012056416W WO2012132878A1 WO 2012132878 A1 WO2012132878 A1 WO 2012132878A1 JP 2012056416 W JP2012056416 W JP 2012056416W WO 2012132878 A1 WO2012132878 A1 WO 2012132878A1
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WO
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gas
raw material
vaporization
nozzle
vaporizer
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PCT/JP2012/056416
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成幸 大倉
純一 武井
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
    • B05B7/062—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet
    • B05B7/066—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet with an inner liquid outlet surrounded by at least one annular gas outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B05B7/0869—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point the liquid or other fluent material being sucked or aspirated from an outlet orifice by another fluid, e.g. a gas, coming from another outlet orifice
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/55—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids

Definitions

  • the present invention relates to a liquid source vaporizer used when a thin film is formed on an object to be processed such as a semiconductor wafer, a gas supply apparatus using the vaporizer, and a film forming apparatus using the gas supply apparatus.
  • various processes such as a film forming process, an etching process, and an oxidation diffusion process are repeatedly performed on an object to be processed such as a semiconductor wafer.
  • film formation processing taking film formation processing as an example, with regard to film quality characteristics of thin films such as insulating films, barrier films, and wiring films used in semiconductor integrated circuits, higher integration, higher miniaturization, and higher operation speed of semiconductor integrated circuits.
  • rare metals such as hafnium (Hf) and zirconium (Zr) may be used as the material for the thin film.
  • the raw material containing such a metal is generally solid or liquid at room temperature, for example, at the time of film formation, the solid is dissolved in an organic solvent to form a liquid raw material.
  • a liquid material at room temperature is mixed with an organic solvent to adjust the concentration, etc. to form a liquid raw material, and this liquid raw material is vaporized with a carrier gas in a vaporizer to form a raw material gas. To supply.
  • the carrier gas is used as described above is that the liquid raw material as described above generally has a low vapor pressure. Therefore, the carrier gas promotes vaporization of the liquid raw material and lowers the partial pressure of the raw material in the gas. Because.
  • the types of the vaporizer include a post-mix type that sprays and mixes liquid raw material and carrier gas in the vaporization chamber, and mixes the liquid raw material and carrier gas before vaporization to mix the liquid mixture in the vaporization chamber.
  • the premix type sprayed with is mainly known.
  • the liquid raw material described above generally reacts with moisture in the carrier gas and is easily hydrolyzed and easily oxidized. Therefore, a postmix type vaporizer is mainly used to prevent the injection nozzle from being blocked. ing.
  • this post-mix type vaporizer for example, disclosed in Patent Documents 1, 2, and 3 and the like, the liquid raw material and the carrier gas are simultaneously injected from the injection nozzle portion toward the vaporization chamber in a reduced pressure state. As a result, the liquid raw material is vaporized to form the raw material gas.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an injection nozzle portion of a conventional vaporizer.
  • an injection nozzle portion 4 having a double-pipe structure is provided at one end of the vaporization chamber 2, and a liquid raw material and a carrier gas made of Ar or the like are separately provided in the vaporization chamber 2 from the injection nozzle portion 4.
  • the raw material gas is formed by injecting the liquid raw material to vaporize the liquid raw material.
  • the inside of the vaporizing chamber 2 is in a reduced pressure atmosphere as in the film forming apparatus, and is heated as necessary.
  • the outlet side 6 of the above-mentioned injection nozzle part 4 is in a state of opening at a large obtuse angle toward the inside of the vaporizing chamber 2, and the liquid raw material and carrier gas injected from the injection nozzle part 4 immediately go outside. It can diffuse.
  • the injected carrier gas flow is entrained in the outer peripheral portion, and the material gas retention 8 as indicated by the arrow occurs in the side portion on the outlet side 6 of the injection nozzle portion 4.
  • the staying source gas hits the partition wall of the vaporizing chamber 2 and deposits adhere to the partition wall.
  • the carrier gas outlet at the tip of the injection nozzle portion 4 is blocked to deteriorate the vaporization performance. There was a problem.
  • the present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them.
  • the embodiment of the present invention uses a vaporizer capable of suppressing clogging of a carrier gas outlet at the tip of an injection nozzle for vaporizing a liquid raw material, a gas supply device using such a vaporizer, and such a gas supply device.
  • a film forming apparatus uses a vaporizer capable of suppressing clogging of a carrier gas outlet at the tip of an injection nozzle for vaporizing a liquid raw material, a gas supply device using such a vaporizer, and such a gas supply device.
  • a vaporizer includes a vaporization container having a vaporization chamber formed therein, and a first nozzle that is provided in the vaporization container and injects a liquid raw material in the center.
  • An injection nozzle unit that has a second nozzle that is concentrically arranged on the outer periphery of one nozzle and injects a carrier gas, and vaporizes the liquid source by the carrier gas to form a source gas; and the injection nozzle unit
  • a gas diffusion suppression block that forms a gas diffusion suppression region that opens toward the vaporization chamber with an opening angle extending from the tip of the liquid material toward the injection direction of the liquid raw material at an acute angle, and the vaporization of the raw material gas A raw material gas outlet for flowing out of the container.
  • the carrier gas injected from the injection nozzle section passes through the gas diffusion suppression region where the opening angle spreads at an acute angle, so that the flow velocity is maintained high without decreasing the flow velocity of the carrier gas. Is suppressed, and as a result, it is possible to prevent the outlet of the carrier gas from being blocked by the deposit.
  • a gas supply device includes a vaporization container having a vaporization chamber formed therein, and a first nozzle that is provided in the vaporization container and injects a liquid raw material in the center.
  • An injection nozzle unit that has a second nozzle that is concentrically arranged on the outer periphery of the first nozzle and injects a carrier gas, vaporizes the liquid source with the carrier gas, and forms a source gas, and the injection nozzle
  • a gas diffusion suppression block that forms a gas diffusion suppression region that opens at an acute angle toward the liquid material injection direction from the tip of the portion and opens toward the vaporization chamber; and
  • a vaporizer provided with a raw material gas outlet that flows out of the vaporization container; a liquid raw material passage connected to the injection nozzle portion of the vaporizer and having a liquid flow controller in the middle; and the injection nozzle portion Contact Comprising a carrier gas passage, and a source gas passage flush out the feed gas wherein connected to the raw material gas outlet of the vaporizing
  • a vaporization container formed, and a first nozzle that is provided in the vaporization container and injects a liquid raw material at the center, is arranged concentrically on the outer periphery of the first nozzle, and injects a carrier gas.
  • An injection nozzle portion that forms a raw material gas by vaporizing the liquid raw material with the carrier gas, and an opening angle thereof is acute from the tip of the injection nozzle portion toward the liquid raw material injection direction.
  • a gas diffusion suppression block that forms an open gas diffusion suppression region, a raw material gas outlet that allows the raw material gas to flow out of the vaporization vessel, and a vaporizer that is connected to the injection nozzle portion of the vaporizer
  • a liquid source passage having a flow controller for liquid in the middle, a carrier gas passage having a flow controller for gas being connected to the injection nozzle part, and the source gas outlet of the vaporization container of the vaporizer And a raw material gas passage through which the raw material gas flows out.
  • the following excellent operational effects can be exhibited.
  • the carrier gas injected from the injection nozzle of the vaporizer passes through the gas diffusion suppression region where the opening angle spreads sharply, the flow rate of the carrier gas is maintained high without lowering the carrier gas flow rate, and the carrier gas is retained. As a result, it is possible to prevent the carrier gas outlet from being blocked by the deposit. Therefore, deterioration of the vaporization performance of the liquid raw material can be prevented and maintained at a high level.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the entire film forming apparatus having the vaporizer according to the present embodiment
  • FIGS. 3A and 3B are enlarged partial cross-sections showing the nozzle unit having the spray nozzle portion of the vaporizer according to the present embodiment and the vicinity thereof.
  • 4A and 4B are views showing the state of the tip of the injection nozzle portion
  • FIG. 4A is an enlarged sectional view
  • FIG. 4B is a plan view.
  • the film forming apparatus 10 includes a gas supply apparatus 14 for supplying a raw material gas and the like formed by the vaporizer 12 according to the present embodiment, and a film forming apparatus that actually forms a thin film using the raw material gas.
  • the main body 16 is mainly provided.
  • the said film-forming apparatus main body 16 has the processing container 18 formed, for example with the aluminum alloy etc.
  • a holding unit 20 that holds, for example, a semiconductor wafer W as an object to be processed is provided.
  • the holding means 20 is formed of a mounting table 22 made of, for example, a ceramic material or an aluminum alloy.
  • the mounting table 22 is provided with an object heating means 24 for heating the wafer W.
  • the object heating means 24 is formed by a resistance heater made of, for example, carbon wire.
  • the heating means 24 other means such as a heating lamp may be used.
  • a gate valve 26 that is opened and closed when the wafer W is loaded and unloaded and hermetically seals the processing container 18 is provided.
  • An exhaust port 28 is provided at the bottom of the processing vessel 18. The exhaust port 28 is connected to an evacuation system 34 having a pressure adjusting valve 30 and a vacuum pump 32 interposed in the middle of the exhaust passage 29 to adjust the atmosphere in the processing vessel 18 to a pressure. However, it can be vacuumed.
  • the processing vessel 18 is provided with a gas introduction means 36 for introducing a gas therein.
  • the gas introducing means 36 is composed of a shower head portion 38 provided on the ceiling portion of the processing container 18, and gas is injected into the processing container 18 from a number of gas injection holes 40 provided on the lower surface thereof. Yes.
  • a gas introduction port 42 for introducing a gas to be used is provided on the upper portion of the shower head portion 38.
  • the space inside the shower head section 38 is formed in one diffusion chamber or divided into a plurality of diffusion chambers according to the gas type used for film formation and the mixed type of the gas types, and so-called gas is premixed or post-mixed. It comes to mix.
  • gas inlets 42 as the number of the diffusion chambers are provided. In the illustrated example, only one diffusion chamber is shown for convenience.
  • the said shower head part 38 was used as the said gas introduction means 36, it is not limited to this, For example, you may make it use a simple nozzle-shaped thing.
  • a plasma generation mechanism using high-frequency power, microwave power, or the like may be provided in the processing container 18 to perform film formation using plasma.
  • the gas supply device 14 for supplying gas to the shower head unit 38 has a source gas supply system 44 and a necessary gas supply system 46 for supplying other necessary gases.
  • the necessary gas supply system 46 has a necessary gas passage 52 in which an on-off valve 48 and a gas flow rate controller 50 are interposed, and the necessary gas passage 52 is connected to the gas inlet 42 to connect to the necessary gas. Can be supplied while controlling the flow rate.
  • the required gas includes a purge gas that discharges the atmosphere in the processing vessel 18 and a reactive gas that reacts with the raw material gas, such as an oxidizing gas or a reducing gas.
  • FIG. 2 shows only one necessary gas supply system 46, but when a plurality of gas types that cannot be mixed at the time of supply is used as the necessary gas, a plurality of necessary gas supply systems 46 corresponding to the number are provided. It ’s good.
  • the purge gas N 2 soot gas is generally used, but other rare gases such as Ar and He can also be used.
  • the source gas supply system 44 includes the vaporizer 12, the liquid source passage 54 for supplying the liquid source 60 to the vaporizer 12, the carrier gas passage 56 for supplying the carrier gas to the vaporizer 12, and the vaporization. And a raw material gas passage 58 through which the raw material gas generated in the apparatus 12 flows toward the processing vessel 18.
  • the upstream end of the liquid source passage 54 is immersed in the liquid source 60 in the source storage tank 62 that stores the liquid source 60 therein, and the downstream end is the vaporizer 12.
  • the downstream end is the vaporizer 12.
  • a liquid flow controller 66 such as a liquid mass flow controller and two on-off valves 68 located on both sides of the liquid material supply direction are provided.
  • the liquid material 60 to be pumped is allowed to flow while controlling the flow rate.
  • a heater 70 for preventing the flowing liquid material 60 from solidifying is provided in the liquid material passage 54 including the liquid flow rate controller 66 and the on-off valve 68 as necessary. The raw material 60 is heated.
  • the raw material storage tank 62 is provided with a raw material heater 72 as necessary, and the liquid raw material 60 in the raw material storage tank 62 is heated to maintain a liquid state.
  • the upper space 74 in the raw material storage tank 62 is provided with a gas outlet 76A of a pressurized gas passage 76 through which an on-off valve 78 is interposed to flow pressurized gas.
  • the liquid raw material 60 in the raw material storage tank 62 is pumped into the liquid raw material passage 54 by this pressure.
  • an inert N 2 soot gas can be used in addition to a rare gas such as Ar or He.
  • the liquid raw material 60 is formed by dissolving a solid or liquid raw material containing a metal in an organic solvent.
  • the organic material may or may not be added to the liquid raw material at a temperature of about room temperature in order to adjust the concentration and viscosity.
  • an organometallic complex containing a metal such as La (lanthanum) may be used as the raw material.
  • the carrier gas passage 56 is connected to the injection nozzle portion 64.
  • a gas flow controller 80 such as a gas mass flow controller and two on-off valves 82 located on both sides of the carrier gas supply direction are provided.
  • the pressurized carrier gas is allowed to flow while controlling the flow rate.
  • the pressure of the carrier gas is set to about 100 to 400 kPa, for example.
  • Ar gas is used, for example, but it is not limited to this, Other rare gas, such as He, and N2 soot gas can also be used.
  • the raw material gas passage 58 is provided with an on-off valve 86 in the middle thereof, the upstream side thereof is connected to the raw material gas outlet 84 of the vaporizer 12, and the downstream side thereof is connected to the gas inlet 42 of the shower head unit 38.
  • the material gas is made to flow.
  • a heater 88 for preventing the flowing raw material gas from being reliquefied is provided in the entire raw material gas passage 58 including the on-off valve 86 as necessary. Heating is performed at the following temperature.
  • a bypass passage 90 is provided by connecting the upstream side of the on-off valve 86 of the raw material gas passage 58 and the exhaust passage 29 between the pressure adjusting valve 30 and the vacuum pump 32 of the vacuum exhaust system 34.
  • the bypass passage 90 is provided with an on-off valve 92, which stabilizes the flow rate of the raw material gas or supplies the raw material gas to the processing vessel 18 when the unnecessary raw material gas is discarded.
  • the raw material gas can be discharged by flowing into the bypass passage 90.
  • the vaporizer 12 is provided with a vaporization vessel 96 having a vaporization chamber 94 formed therein, and a liquid raw material 60 and a carrier gas into the vaporization chamber 94. It has the said injection
  • FIG. 3A shows a state in which the injection nozzle portion is attached to the vaporization container 96
  • FIG. 3B shows a state in the middle of attachment to the vaporization vessel 96 of the injection nozzle portion.
  • the vaporization container 96 is formed in a substantially cylindrical shape with both ends closed, and the sealed vaporization chamber 94 is formed in the inside thereof.
  • the vaporization container 96 is provided upright in the illustrated example, and a nozzle mounting hole 102 is formed on the upstream side, that is, the ceiling portion 96a which is the upper end portion (see FIG. 3B).
  • the injection nozzle portion 64 and the gas diffusion control block 100 are integrated to form a nozzle unit 104.
  • the nozzle unit 104 is inserted into the nozzle mounting hole 102.
  • a flange portion 106 is formed at the upper end portion of the nozzle unit 104, and the nozzle unit 104 is vaporized by fixing the flange portion 106 to the upper surface of the ceiling portion 96 a of the vaporization vessel 96 with a fixing screw 108.
  • the container 96 is detachably fixed.
  • a seal member 110 made of, for example, an O-ring is interposed between the flange portion 106 and the upper surface of the ceiling portion 96a of the vaporization container 96, and the airtightness of this portion is maintained.
  • the injection nozzle section 64 has a liquid source nozzle 122 (first nozzle) for injecting the liquid source 60 at the center thereof, and is arranged concentrically on the outer peripheral side to provide a carrier gas nozzle 124 ( A second nozzle) is provided, and the carrier gas is ejected from the carrier gas nozzle 124.
  • the liquid source nozzle 122 and the carrier gas nozzle 124 are both formed into a thin tubular shape and have a double tube structure. As a result, the carrier gas flow path in the carrier gas nozzle 124 has a ring shape.
  • the liquid raw material passage 54 is connected to the upper end of the liquid raw material nozzle 122 to supply the liquid raw material 60, and the liquid raw material is discharged from the raw material discharge port 126 at the lower end. It has become.
  • the carrier gas passage 56 is connected to the upper end of the carrier gas nozzle 124 so as to supply the carrier gas, and the carrier gas is discharged from the carrier gas discharge port 128 at the lower end thereof. ing.
  • the tip (lower end) of the liquid source nozzle 122 protrudes downward within a range of a length L1 (see FIG. 4A) slightly smaller than the tip (lower end) of the carrier gas nozzle.
  • the gas diffusion suppression block 100 has an opening angle ⁇ (see FIGS. 3A and 4A) that spreads from the tip of the injection nozzle portion 64 toward the injection direction of the liquid raw material 60 at an acute angle, and the vaporization is performed.
  • a gas diffusion suppression region 130 opened toward the chamber 94 is formed inside thereof.
  • the inner peripheral surface (inner wall surface) 132 of the gas diffusion suppression block 100 that defines the gas diffusion suppression region 130 is directed from the outer periphery of the lower end of the carrier gas nozzle 124 toward the gas injection direction (downward). For example, it is formed in a divergent shape so as to spread gradually. That is, the inner peripheral surface 132 is formed in the same shape as the conical side surface, and the gas diffusion suppression region 130 is formed in the inner space.
  • the spread (opening) angle ⁇ of the gas diffusion suppression region 130 is an acute angle smaller than 90 degrees as described above, and the liquid raw material 60 and the carrier gas injected from the injection nozzle part 64 are constant. Only the distance is prevented from diffusing immediately, and during that time, a high injection speed is maintained to promote vaporization of the liquid raw material 60.
  • the front end side (lower end side) of the inner peripheral surface 132 is a curved surface 132A that is shaped into a curved surface so as to gradually spread outward with a predetermined curvature, and continues to the inner peripheral surface of the vaporization vessel 96 as it is. It has become.
  • the inner peripheral surface of the upper end portion (ceiling portion 96a) of the vaporization container 96 is a curved surface 96A that is formed in a curved shape so as to go downward.
  • the opening angle ⁇ is preferably set within a range of 5 to 60 degrees.
  • the opening angle ⁇ is preferably set to 60 degrees or less as described above. If the opening angle ⁇ is smaller than 5 degrees, the carrier gas injection resistance becomes too large, and conversely, vaporization of the liquid raw material 60 is suppressed, so that the opening angle ⁇ is as described above. It is preferable to set it to 5 degrees or more. In the illustrated example, the opening angle ⁇ is set to 40 degrees, for example.
  • the length L2 of the gas diffusion suppression region 130 (see FIG. 3A), that is, the length in the gas injection direction is set within a range of 2 to 15 mm. If the length L2 is shorter than 2 mm, the gas diffusion suppression region 130 does not work and the vaporization performance cannot be improved. In addition, if the length L2 is longer than 15 mm, in this case, as a result of excessively suppressing the diffusion of the carrier gas, vaporization of the liquid source 60 is suppressed, and droplets of the liquid source 60 adhere to the inner peripheral surface 132. This is not preferable.
  • a plurality of, for example, three spacer protrusions 134 are provided between the inner peripheral edge of the tip of the carrier gas nozzle 124 and the outer periphery of the liquid source nozzle 122 as shown in FIG.
  • the ring-shaped flow passage cross-sectional area of the carrier gas nozzle 124 is set to be uniform with no deviation along the circumferential direction.
  • the inner diameter D1 (see FIG. 4A) of the liquid material nozzle 122 is in the range of about 100 to 1000 ⁇ m, for example, and is set to 250 ⁇ m in the illustrated example.
  • the width W1 (see FIG. 4A) of the ring-shaped flow path of the carrier gas nozzle 124 is, for example, in the range of 20 to 200 ⁇ m, and is set to 60 ⁇ m, for example, in the illustrated example.
  • the diameter of the vaporizing chamber 94 is set within a range of 20 to 80 mm, for example, and the capacity thereof is set within a range of about 300 to 1000 cc, for example.
  • a metal such as an aluminum alloy or stainless steel, or a heat resistant resin can be used as the constituent materials of the vaporization vessel 96, the gas diffusion suppression block 100, and the injection nozzle portion 64.
  • the source gas outlet 84 (see FIG. 2) for discharging the source gas formed in the vaporization chamber 94 to the downstream side is provided on the side wall slightly above the bottom of the vaporization chamber 94 in the vaporization vessel 96.
  • a raw material gas passage 58 of the raw material gas supply system 44 is connected to the raw material gas outlet 84.
  • a heating means 136 (see FIGS. 2 and 3A) is provided on the outer peripheral side of the vaporization vessel 96, and the vaporization vessel 96 is heated to promote vaporization of the liquid raw material 60. .
  • the heating temperature of the vaporization vessel 96 is, for example, in the range of about 150 to 300 ° C., although it depends on the type of liquid raw material used.
  • the overall operation control of the film forming apparatus 10 configured as described above is controlled by an apparatus control unit 140 (see FIG. 2) made of, for example, a computer, and the computer program for performing this operation is Are stored in the storage medium 142 (see FIG. 2).
  • the storage medium 142 includes, for example, a flexible disk, a CD (Compact Disk), a hard disk, a flash memory, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • supply of each gas is started, stopped, flow rate is controlled, process temperature and process pressure are controlled, and the like.
  • the operation of the film forming apparatus 10 formed as described above will be described.
  • the raw material gas supply system 44 of the gas supply device 14 the liquid raw material 60 stored in the raw material storage tank 62 is pumped by the pressurized gas toward the liquid raw material passage 54, and the flow rate is controlled by the liquid flow rate controller 66. While being supplied, the gas is supplied to the spray nozzle portion 64 of the vaporizer 12. On the other hand, the pressurized carrier gas is supplied to the injection nozzle unit 64 while the flow rate is controlled by the gas flow rate controller 80.
  • the liquid raw material 60 supplied to the injection nozzle section 64 is injected from the raw material discharge port 126 at the tip of the liquid raw material nozzle 122 and passes through the gas diffusion suppression region 130 formed at the center of the gas diffusion suppression block 100. Through the vaporizing chamber 94. At the same time, the carrier gas supplied to the injection nozzle section 64 is injected from the carrier gas discharge port 128 at the tip of the carrier gas nozzle 124, and the gas diffusion suppression region 130 formed at the center of the gas diffusion suppression block 100. Is introduced into the vaporizing chamber 94.
  • the jetted liquid raw material 60 is vaporized in the vaporization chamber 94 by the carrier gas to form the raw material gas.
  • this raw material gas is discarded to the evacuation system 34 through a bypass passage 90 that is branched from the middle of the raw material gas passage 58.
  • the raw material gas is opened and closed.
  • the open / close state of the valves 86 and 92 is switched to flow into the source gas passage 58 and supplied to the shower head unit 38 provided in the film forming apparatus main body 16.
  • the shower head unit 38 is also supplied with necessary gas from another necessary gas supply system 46.
  • the raw material gas and the necessary gas are introduced from the shower head portion 38 into the processing vessel 18 that has been previously in a reduced-pressure atmosphere, and the raw material gas reacts with the necessary gas or is thermally decomposed on the mounting table 22.
  • a thin film is deposited on the surface of the semiconductor wafer W held on the substrate.
  • the wafer W is maintained at a predetermined process temperature by the workpiece heating means 24.
  • the atmosphere in the processing vessel 18 is evacuated by the evacuation system 34 and maintained at a predetermined process pressure. In this way, the film forming process is continuously performed.
  • the flow rate of the liquid material 60 is, for example, in the range of about 0.05 to 1 sccm
  • the flow rate of the carrier gas is, for example, in the range of about 50 to 1000 sccm.
  • the carrier gas and the liquid raw material injected from the injection nozzle section 4 are immediately on the outlet side where the cross-sectional area is expanded at an obtuse angle. Since the gas is diffused, the carrier gas flow rate immediately decreases and the vaporization performance of the liquid raw material deteriorates, or the carrier gas stays and deposits adhere to the outlet side of the carrier gas, and the outflow area of the carrier gas is increased. There were problems such as narrowing or blocking the outlet side.
  • the gas diffusion suppression block 100 is provided in the injection nozzle portion 64, and the opening angle ⁇ toward the injection direction forward of the tip portion of the injection nozzle portion 64 in the injection direction. Since the gas diffusion suppression region 130 that spreads at an acute angle is formed, the flow rate of the injected carrier gas is not immediately reduced, but the high flow rate is maintained and the liquid raw material 60 is effectively vaporized. Vaporization performance can be improved. That is, the carrier gas injected from the carrier gas discharge port 128 of the carrier gas nozzle 124 has a gas diffusion suppression region in which the opening angle ⁇ is set to an acute angle, specifically, a narrow range of 5 to 60 degrees. Since it is injected into 130, the diffusion of the carrier gas is suppressed and the injection speed is maintained in a high state, and the vaporization of the liquid raw material injected at this time can be promoted.
  • the opening angle ⁇ is set to be narrow, it is possible to suppress the occurrence of retention of carrier gas as occurred in the conventional vaporizer shown in FIG. It is possible to prevent deposits such as unnecessary thin films from being generated on the inner peripheral surface 132 of the suppression block 100, and an unnecessary thin film adheres to the carrier gas discharge port 128 at the tip of the carrier gas nozzle 124 to reduce the flow path area. It is possible to prevent it from being narrowed or blocked.
  • the opening angle ⁇ is preferably set within a range of 5 to 60 degrees in order to efficiently generate the above-described effects.
  • the length of the gas diffusion suppression region 130 is preferably set within a range of 2 to 15 mm in order to efficiently generate the above-described effects.
  • the liquid material 60 flows out from the material discharge port 126 through the surface of the liquid material nozzle 122 so as to ooze out toward the carrier gas discharge port 128, and tends to block the carrier gas discharge port 128 as a deposit.
  • the raw material discharge port 126 protrudes from the carrier gas discharge port 128 by a length L1
  • the cross-sectional area of the carrier gas channel at the same horizontal level as the raw material discharge port 126 is substantially equal. Therefore, it is possible to prevent the outlet of the carrier gas from being blocked.
  • the opening angle ⁇ is 40 degrees
  • the width W1 of the carrier gas discharge port 128 is 60 ⁇ m
  • the protruding length L1 of the raw material discharge port 126 is 1 mm, the same as the raw material discharge port 126
  • the width W2 of the carrier gas flow path in the horizontal level in the cross-sectional direction is widened to 640 ⁇ m, and this portion can be prevented from being blocked by the widened portion.
  • the protrusion length L1 is preferably set within a range of 0 to 5 mm. If the protrusion length L1 is greater than 5 mm, the flow rate of the carrier gas in the region where the raw material discharge port 126 is located is lowered, and accordingly, the vaporization performance is lowered accordingly.
  • the carrier gas injected from the injection nozzle portion 64 of the vaporizer 12 passes through the gas diffusion suppression region 130 in which the opening angle ⁇ spreads at an acute angle, so the flow rate of the carrier gas decreases. Therefore, it is possible to prevent the carrier gas from staying and to prevent the carrier gas outlet from being clogged with deposits. Therefore, deterioration of the vaporization performance of the liquid raw material 60 can be prevented and high vaporization performance can be maintained.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the integrated amount (gram) of the flow rate of the liquid raw material and the supply pressure of the carrier gas in the comparative experiment.
  • FIG. 5 (b) and (c) also show schematic diagrams of the injection nozzle portions of Comparative Examples 1 and 2.
  • the comparative example 1 is formed in the same shape as the injection nozzle unit 4 shown in FIG. 1, the outlet side 6 of the injection nozzle unit 4 extends at an obtuse angle, and the tip side of the injection nozzle unit 4 is in the vaporization chamber 2. Protrusions are provided.
  • the comparative example 2 is formed in the same shape as the injection nozzle unit 4 shown in FIG. 1, the outlet side 6 of the injection nozzle unit 4 extends at an obtuse angle, and the tip side of the injection nozzle unit 4 is in the vaporization chamber 2. It is accommodated in a recess 7 provided in the ceiling.
  • the opening angle ⁇ is set to 40 degrees
  • the protruding length L1 of the raw material discharge port 126 is set to 1 mm
  • the length L2 of the gas diffusion suppression region 130 is set to 8 mm.
  • the carrier gas was always set to flow at 1000 sccm, and the required minimum supply pressure of the carrier gas at that time and the integrated amount of the weight (flow rate) of the flowing liquid material were plotted.
  • the total amount of liquid raw materials was increased to 250 g, and thereafter, it was assumed that the obtained characteristics changed linearly, and overall characteristics were obtained.
  • Characteristic A indicates comparative example 1
  • characteristic B indicates comparative example 2
  • characteristic C indicates the vaporizer 12 of the present embodiment.
  • Characteristics A and B are inclined upward as the integrated amount of liquid raw material increases, and the carrier gas supply pressure gradually increases. This is because deposits adhere to the carrier gas discharge port and gradually close the discharge port as the operation time becomes longer, so that the carrier gas supply pressure must be increased.
  • the slope is larger than that of the characteristic B of Comparative Example 2, and it can be seen that more deposits are attached.
  • the slope of the straight line is almost zero, and the carrier gas discharge port 128 is hardly blocked by deposits, and maintenance is performed. It can be seen that it is not necessary and exhibits good characteristics.
  • the water repellent coating film is formed on the surface of the tip of the liquid material nozzle 122, the surface of the tip of the carrier gas nozzle 124, and the inner peripheral surface 132 of the gas diffusion suppression block 100. It may be. Accordingly, it is possible to prevent the liquid raw material 60 from seeping out and thermally decomposing on these surface portions due to long-term use and depositing deposits and blocking the carrier gas discharge port 128.
  • FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view showing the tip of the injection nozzle portion of the vaporizer according to the first modification and the vicinity thereof.
  • the same components as those shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • a water-repellent coating film is formed on at least one of the surface of the tip portion of the injection nozzle portion 64 and the inner peripheral surface 132 of the gas diffusion suppression block 100.
  • the water repellent coating is applied to the surface of the tip of the liquid material nozzle 122, the surface of the tip of the carrier gas nozzle 124, and the inner peripheral surface 132 of the gas diffusion suppression block 100, respectively.
  • Films 144A, 144B, and 144C are formed.
  • a water-repellent coating film 144 A is formed on the outer peripheral surface of the nozzle and the end surface of the material discharge port 126.
  • a water-repellent coating film 144 B is formed on the inner peripheral surface of the nozzle and the end surface of the carrier gas discharge port 128.
  • a water repellent coating film 144C is formed over the entire inner peripheral surface 132. In this case, it is preferable to cover at least 10 mm or more of the tip portion of the spray nozzle portion 64 with the water-repellent coating films 144A and 144B.
  • water-repellent coating films 144A to 144C for example, a Teflon (registered trademark) film, a SiO2 film or the like can be used, and the thickness thereof may be, for example, about 0.1 to 3 ⁇ m.
  • the liquid raw material 60 does not ooze out along the surface of the tip of the injection nozzle portion 64, and the gas diffusion suppression block 100 has a It does not bleed along the peripheral surface 132.
  • the gas diffusion suppression block 100 has a It does not bleed along the peripheral surface 132.
  • FIG. 7 is an enlarged partial cross-sectional view showing the spray nozzle portion and its vicinity of the vaporizer according to the second modification.
  • the same components as those shown in FIGS. 3A and 3B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the gas diffusion suppression block 100 and the vaporization vessel 96 are integrated. Specifically, the gas diffusion suppression block 100 and the vaporization container 96 are integrally formed. Only the injection nozzle portion 64 can be inserted into and removed from the nozzle mounting hole 150 formed in the gas diffusion suppression block 100, and the flange portion 106 provided in the injection nozzle portion 64 is fixed with the fixing screw 108 to suppress the gas diffusion.
  • the upper surface of the block 100, that is, the upper surface of the vaporization container 96 is detachably fastened and fixed.
  • the opening angle ⁇ of the gas diffusion suppression region 130 is set to 40 degrees and the cross-section of the gas diffusion suppression region 130 is linear, but the embodiment of the present invention is not limited to this.
  • the opening angle ⁇ of the diffusion suppressing region 130 is in the range of 5 to 60 degrees, the opening angle ⁇ gradually increases as it goes in the gas injection direction, and the inner peripheral surface 132 gradually expands outward in a trumpet shape. You may form in.
  • the liquid raw material 60 used for film formation is formed by dissolving an organic metal material in, for example, an organic solvent.
  • organic solvent include toluene, octane. , Decane, dodecane and the like can be used.
  • the metal contained in the organometallic material has been described by taking the case of La as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the organometallic material may be La, Hf, Zr, Sr, Ni, Co.
  • Pt can include one or more metals selected from the group consisting of Pt.
  • the present invention is not limited to this type of metal, and the embodiment of the present invention can be applied to the case of using a raw material containing another metal.
  • the semiconductor wafer includes a silicon substrate and a compound semiconductor substrate such as GaAs, SiC, GaN, and the like, and is not limited to these substrates.
  • the embodiments of the present invention can also be applied to glass substrates, ceramic substrates, and the like used in display devices.

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Abstract

　気化装置は、内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備える。

Description

気化装置、ガス供給装置及び成膜装置
　本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して薄膜を形成する際に用いる液体原料の気化装置、かかる気化装置を用いたガス供給装置及びかかるガス供給装置を用いた成膜装置に関する。
　一般に、半導体集積回路を形成するには、半導体ウエハ等の被処理体に対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理等の各種の処理が繰り返し行われる。この場合、成膜処理を例にとれば半導体集積回路に用いる絶縁膜やバリヤ膜や配線膜等の薄膜の膜質特性に関しては、半導体集積回路の高集積化、高微細化及び動作速度の高速化の要請により、更なる向上が求められており、このような要請に応えるために、薄膜の材料としてはハフニウム（Ｈｆ）やジルコニウム（Ｚｒ）等の希少な金属を用いる場合がある。
　このような金属を含む原料は、一般的に例えば室温で固体であったり、或いは液体であったりしているので、成膜時には、上記固体のものは有機溶剤に溶解させて液体原料とし、また室温で液体のものには濃度調整等のために有機溶剤を混合させたりして液体原料とし、この液体原料を気化装置にてキャリアガスで気化して原料ガスを形成し、これを成膜装置へ供給するようになっている。
　上述のようにキャリアガスを用いる理由は、上述したような液体原料は、一般的に蒸気圧が低いことから、上記キャリアガスで液体原料の気化を促進させると共に、ガス中の原料分圧を下げるためである。
　上記気化装置の種類としては、気化室内で液体原料とキャリアガスとを噴霧して混合させるポストミックスタイプのものと、気化させる前に液体原料とキャリアガスとを混合させてこの混合液を気化室内で噴霧するプレミックスタイプのものが主に知られている。そして、前述した液体原料は一般的にキャリアガス中の水分と反応して加水分解し易く、且つ酸化もし易いことから、噴射ノズルの閉塞を避けるためにポストミックスタイプの気化装置が主に用いられている。このポストミックスタイプの気化装置としては、例えば特許文献１、２及び３等に開示されており、噴射ノズル部から液体原料とキャリアガスとを減圧状態になされている気化室に向けて同時に噴射し、これにより液体原料を気化させて原料ガスを形成するようになっている。
　この点を具体的に説明する。図１は従来の気化装置の噴射ノズル部を示す概略図である。この図１に示すように、気化室２の一端に二重管構造の噴射ノズル部４を設け、この噴射ノズル部４より液体原料と例えばＡｒ等よりなるキャリアガスとを別々に気化室２内へ噴射させて液体原料を気化させることにより原料ガスを形成している。この場合、この気化室２内は成膜装置内と同様に減圧雰囲気になされ、また必要に応じて加熱されている。
特開２００２－１０５６４６号公報 特開２００５－２２８８８９号公報 特開２０１０－０２８０００号公報
　ところで、上述した噴射ノズル部４の出口側６は、気化室２内に向けて大きく鈍角状に開いた状態になっており、噴射ノズル部４より噴射された液体原料やキャリアガスが直ちに外側へ拡散できるようになっている。
　しかしながら、実際の気化装置では、噴射されたキャリアガス流の外周部分での巻き込みが生じて噴射ノズル部４の出口側６の側部の部分に矢印で示すような原料ガスの滞留８が生じてしまい、この滞留する原料ガスが気化室２の区画壁に当たってここに堆積物が付着してしまい、この結果、噴射ノズル部４の先端のキャリアガスの出口を閉塞して気化性能を劣化させる、という問題があった。
　本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の実施例は、液体原料を気化させる噴射ノズル部の先端のキャリアガス出口の閉塞を抑制することが可能な気化装置、かかる気化装置を用いたガス供給装置及びかかるガス供給装置を用いた成膜装置である。
本発明の一側面によれば、気化装置は、内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備える。
このような構成により、噴射ノズル部より噴射されたキャリアガスは、開き角度が鋭角に広がったガス拡散抑制領域を通過するので、キャリアガスの流速が低下することなく流速が高く維持されてキャリアガスの滞留が生ずることが抑制され、この結果、キャリアガスの出口が堆積物により閉塞されることを防止することが可能となる。
　本発明の一側面によれば、ガス供給装置は、内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備えた気化装置と、前記気化装置の前記噴射ノズル部に接続されて途中に液体用流量制御器を有する液体原料通路と、前記噴射ノズル部に接続されて途中に気体用流量制御器を有するキャリアガス通路と、前記気化装置の前記気化容器の前記原料ガス出口に接続されて前記原料ガスを流し出す原料ガス通路と、を備える。
　本発明の一側面によれば、被処理体に対して薄膜を形成する成膜装置は、排気が可能になされた処理容器と、前記被処理体を保持する保持手段と、前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段に接続されたガス供給装置と、を備え、該ガス供給装置は、内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備えた気化装置と、前記気化装置の前記噴射ノズル部に接続されて途中に液体用流量制御器を有する液体原料通路と、前記噴射ノズル部に接続されて途中に気体用流量制御器を有するキャリアガス通路と、前記気化装置の前記気化容器の前記原料ガス出口に接続されて前記原料ガスを流し出す原料ガス通路と、を備える。
　本発明の実施例に係る気化装置、ガス供給装置及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
　気化装置の噴射ノズル部より噴射されたキャリアガスは、開き角度が鋭角に広がったガス拡散抑制領域を通過するので、キャリアガスの流速が低下することなく流速が高く維持されてキャリアガスの滞留が生ずることが抑制され、この結果、キャリアガスの出口が堆積物により閉塞されることを防止することができる。従って、液体原料の気化性能の劣化を防止して、これを高く維持することができる。
　本明細書に組み込まれ、その一部を構成している添付図面は、本発明の実施形態を示し、先に与えられた一般的な説明と、以下で与えられる実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を担う。
従来の気化装置の噴射ノズル部を示す概略図である。 本発明の実施例に係る気化装置を有する成膜装置全体を示す概略構成図である。 本発明の実施例に係る気化装置の噴射ノズル部を有するノズルユニット及びその近傍を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施例に係る気化装置の噴射ノズル部を有するノズルユニット及びその近傍を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施例に係る噴射ノズル部の先端部の状態を示す図である。 本発明の実施例に係る噴射ノズル部の先端部の状態を示す図である。 本発明の実施例に係る比較実験における液体原料の流量の積算量（グラム）とキャリアガスの供給圧力との関係を示すグラフである。 本発明の実施例の変形例１に係る気化装置の噴射ノズル部の先端部及びその近傍を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施例の変形例２に係る気化装置の噴射ノズル部及びその近傍を示す拡大部分断面図である。
　以下に、本発明の一実施例に係る気化装置、ガス供給装置及び成膜装置の一例を添付図面を参照して説明する。図２は本実施例に係る気化装置を有する成膜装置全体を示す概略構成図、図３Ａ，３Ｂは本実施例に係る気化装置の噴射ノズル部を有するノズルユニット及びその近傍を示す拡大部分断面図、図４Ａ，４Ｂは噴射ノズル部の先端部の状態を示す図であり、図４Ａは拡大断面図、図４Ｂは平面図である。
　まず、図２を参照して、成膜装置の全体から説明する。図２に示すように、この成膜装置１０は、本実施例に係る気化装置１２により形成された原料ガス等を供給するガス供給装置１４と、上記原料ガスにより実際に薄膜を形成する成膜装置本体１６とを主に有している。そして、上記成膜装置本体１６は、例えばアルミニウム合金等により形成された処理容器１８を有している。この処理容器１８内には、被処理体である例えば半導体ウエハＷを保持する保持手段２０が設けられている。
　ここではこの保持手段２０は、例えばセラミック材やアルミニウム合金等よりなる載置台２２より形成されている。そして、この載置台２２には、上記ウエハＷを加熱するための被処理体加熱手段２４が設けられている。ここではこの被処理体加熱手段２４として、例えばカーボンワイヤ等よりなる抵抗加熱ヒータにより形成されている。尚、この加熱手段２４として、他の手段、例えば加熱ランプ等を用いてもよい。
　この処理容器１８の側壁には、ウエハＷを搬出入する際に開閉され、処理容器１８を気密に封止するゲートバルブ２６が設けられる。また、この処理容器１８の底部には、排気口２８が設けられる。そして、この排気口２８には、排気通路２９の途中に圧力調整弁３０や真空ポンプ３２等を介設してなる真空排気系３４が接続されており、上記処理容器１８内の雰囲気を圧力調整しつつ真空引きできるようになっている。
　また、この処理容器１８には、この中にガスを導入するガス導入手段３６が設けられる。ここでは上記ガス導入手段３６は、処理容器１８の天井部に設けたシャワーヘッド部３８よりなり、この下面に設けた多数のガス噴射孔４０よりガスを処理容器１８内へ噴射するようになっている。また、このシャワーヘッド部３８の上部には使用するガスを導入するガス導入口４２が設けられる。このシャワーヘッド部３８内部の空間は、成膜に用いるガス種やガス種の混合形態に応じて１つの拡散室に形成或いは複数の拡散室に区画分離されており、いわゆるガスをプリミックス或いはポストミックスするようになっている。
　この場合、上記ガス導入口４２は、上記拡散室の数に応じた数だけ設けられる。図示例では、便宜上、１つの拡散室のみ記載している。尚、上記ガス導入手段３６としては、上記シャワーヘッド部３８を用いたが、これに限定されず、例えば単なるノズル状のものを用いるようにしてもよい。また高周波電力やマイクロ波電力等を用いたプラズマ発生機構を処理容器１８に設けて、プラズマを用いて成膜処理するようにしてもよい。
　上記シャワーヘッド部３８にガスを供給する上記ガス供給装置１４は、原料ガス供給系４４と他の必要なガスを供給する必要ガス供給系４６とを有している。この必要ガス供給系４６は、開閉弁４８と気体用流量制御器５０とが介設された必要ガス通路５２とを有し、この必要ガス通路５２を上記ガス導入口４２に接続して必要ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
　上記必要ガスとしては、処理容器１８内の雰囲気を排出するパージガスや原料ガスと反応する反応ガス、例えば酸化ガスや還元ガス等が含まれる。また、図２では一系統の必要ガス供給系４６しか示していないが、供給時に混合できない複数のガス種を必要ガスとして用いる場合には、その数に応じた複数の必要ガス供給系４６が設けられて良い。また上記パージガスとしては一般的にはＮ２ ガスが用いられるが、その他にＡｒ、Ｈｅ等の希ガスも用いることができる。
　一方、上記原料ガス供給系４４は、先の気化装置１２と、この気化装置１２に液体原料６０を供給する液体原料通路５４と、気化装置１２へキャリアガスを供給するキャリアガス通路５６と、気化装置１２で発生した原料ガスを上記処理容器１８へ向けて流す原料ガス通路５８とを有している。
　具体的には、上記液体原料通路５４の上流側端部は、内部に液体原料６０を貯留する原料貯留槽６２内の液体原料６０中に浸漬されており、下流側端部は上記気化装置１２の後述する噴射ノズル部６４に接続されている。この液体原料通路５４の途中には、液体用のマスフローコントローラのような液体用流量制御器６６と、液体原料供給方向でその両側に位置された２つの開閉弁６８とがそれぞれ介設されており、圧送される液体原料６０を流量制御しつつ流すようになっている。
　また、この液体用流量制御器６６及び開閉弁６８を含む液体原料通路５４には、流れる液体原料６０が固化することを防止するための加熱ヒータ７０が必要に応じて設けられており、流れる液体原料６０を加熱するようになっている。
　また上記原料貯留槽６２には、必要に応じて原料加熱ヒータ７２が設けられており、原料貯留槽６２内の液体原料６０を加熱して液体状態を維持するようになっている。また、この原料貯留槽６２内の上部空間部７４には、途中に開閉弁７８が介設されて加圧気体を流す加圧気体通路７６のガス出口７６Ａが位置されており、この加圧気体の圧力により上記原料貯留槽６２内の液体原料６０を液体原料通路５４内へ圧送するようになっている。この加圧気体としては、例えばＡｒやＨｅ等の希ガスの外に不活性なＮ２ ガスを用いることができる。
　上記液体原料６０は、金属を含む固体又は液体の原料を有機溶剤に溶解させることにより形成されている。この場合、室温程度の温度で液体の原料は、その濃度調整や粘度調整のために有機溶剤を添加してもよいし、或いは添加しなくてもよい。また上記原料としては、Ｌａ（ランタン）等の金属を含む有機金属錯体を用いて良い。
　また、上記キャリアガス通路５６は、上記噴射ノズル部６４に接続されている。このキャリアガス通路５６の途中には、気体用のマスフローコントローラのような気体用流量制御器８０と、キャリアガス供給方向でその両側に位置された２つの開閉弁８２とがそれぞれ介設されており、加圧されたキャリアガスを流量制御しつつ流すようになっている。このキャリアガスの圧力は例えば１００～４００ｋＰａ程度に設定されている。また、このキャリアガスとしては、例えばＡｒガスが用いられるが、これに限定されず、Ｈｅ等の他の希ガスやＮ２ ガスも用いることができる。
　また、上記原料ガス通路５８は、途中に開閉弁８６が介設され、その上流側は、上記気化装置１２の原料ガス出口８４に接続され、下流側は上記シャワーヘッド部３８のガス導入口４２に接続されて、原料ガスを流すようになっている。また上記開閉弁８６を含む原料ガス通路５８の全体には、流れる原料ガスが再液化することを防止するための加熱ヒータ８８が必要に応じて設けられており、流れる原料ガスを熱分解解温度以下の温度で加熱するようになっている。
　また、上記原料ガス通路５８の開閉弁８６の上流側と上記真空排気系３４の圧力調整弁３０と真空ポンプ３２との間の排気通路２９とを接続してバイパス通路９０が設けられている。そして、このバイパス通路９０には、開閉弁９２が介設されており、原料ガスの流量を安定化させたり、不要な原料ガスを廃棄する時に上記処理容器１８へ原料ガスを供給することなく、このバイパス通路９０内へ流すことにより原料ガスを排出できるようになっている。
　そして上記気化装置１２は、図３Ａ，３Ｂ及び図４Ａ，４Ｂにも示すように、内部に気化室９４が形成された気化容器９６と、この気化室９４内へ液体原料６０とキャリアガスとを噴射して原料ガスを形成する上記噴射ノズル部６４と、ガス拡散抑制ブロック１００とを主に有している。図３Ａは噴射ノズル部を気化容器９６に装着した状態を示し、図３Ｂは噴射ノズル部の気化容器９６に装着途中の状態を示している。具体的には、上記気化容器９６は、その両端が閉じられてほぼ円筒体状に成形されており、その内部に密閉状態の上記気化室９４が形成されている。
　この気化容器９６は、図示例では上下方向へ起立させて設けられており、その上流側、すなわち上端部である天井部９６ａにはノズル取付孔１０２が形成されている（図３Ｂ参照）。そして、ここでは上記噴射ノズル部６４とガス拡散制御ブロック１００とは一体化されており、ノズルユニット１０４を形成している。そして、このノズルユニット１０４を上記ノズル取付孔１０２内に挿通させている。このノズルユニット１０４の上端部にはフランジ部１０６が形成されており、このフランジ部１０６を上記気化容器９６の天井部９６ａの上面に固定ネジ１０８で締め付け固定することにより、上記ノズルユニット１０４は気化容器９６に着脱可能に固定されている。
　この場合、上記フランジ部１０６と上記気化容器９６の天井部９６ａの上面との間には、例えばＯリング等よりなるシール部材１１０が介設されており、この部分の気密性を保持している。また、上記噴射ノズル部６４は、その中央に上記液体原料６０を噴射する液体原料用ノズル１２２（第１のノズル）を有し、この外周側に同心状に配置してキャリアガス用ノズル１２４（第２のノズル）が設けられており、このキャリアガス用ノズル１２４から上記キャリアガスを噴射するようになっている。上記液体原料用ノズル１２２及びキャリアガス用ノズル１２４は共に細い管状に成形されており、二重管構造になされている。この結果、キャリアガス用ノズル１２４におけるキャリアガスの流路はリング状になされている。
　そして、上記液体原料用ノズル１２２の上端部には、上記液体原料通路５４が接続されて液体原料６０を供給するようになっており、その下端の原料吐出口１２６より液体原料を吐出するようになっている。また上記キャリアガス用ノズル１２４の上端部には、上記キャリアガス通路５６が接続されてキャリアガスを供給するようになっており、その下端のキャリアガス吐出口１２８よりキャリアガスを吐出するようになっている。図示例では、上記液体原料用ノズル１２２の先端（下端）は、上記キャリアガス用ノズルの先端（下端）よりも僅かな長さＬ１（図４Ａ参照）の範囲内で下方へ突出されている。この長さＬ１は、０～５ｍｍの範囲内であり、”Ｌ１＝０”のように液体原料用ノズル１２２及びキャリアガス用ノズル１２４の先端（下端）の上下方向（噴射ノズル部６４の延伸（長さ）方向）の位置が同一の場合も含まれる。
　そして、上記ガス拡散抑制ブロック１００は、上記噴射ノズル部６４の先端部より上記液体原料６０の噴射方向に向ってその開き角度θ（図３Ａ及び図４Ａ参照）が鋭角で広がって行き、上記気化室９４に向けて開放されたガス拡散抑制領域１３０をその内側に形成している。具体的には、上記ガス拡散抑制領域１３０を区画するガス拡散抑制ブロック１００の内周面（内壁面）１３２は、上記キャリアガス用ノズル１２４の下端の外周よりガス噴射方向（下方向）に向けて次第に広がるように、例えば末広がり状に成形されている。すなわち、上記内周面１３２は円錐の側面と同様な形状に成形されており、その内側の空間に上記ガス拡散抑制領域１３０を形成するようになっている。
　そして、このガス拡散抑制領域１３０の広がり（開き）角度θは、上述のように９０度よりも小さい鋭角になされており、上記噴射ノズル部６４より噴射された液体原料６０やキャリアガスが一定の距離だけは直ちに拡散しないようにし、その間は高い噴射速度を維持して液体原料６０の気化を促進させるようになっている。上記内周面１３２の先端側（下端側）は、所定の曲率で次第に外側に広がるように曲面形状に成形された曲面１３２Ａとなっており、そのまま気化容器９６の内周面へと連続するようになっている。この気化容器９６の上端部（天井部９６ａ）の内周面は、下方向へ向かうように曲面状に成形された曲面９６Ａとなっている。
　この場合、上記開き角度θは、５～６０度の範囲内に設定するのが好ましい。この開き角度θが鋭角よりも大きくなると、ガス拡散抑制領域１３０内におけるキャリアガスの流速が急激に低下するので、液体原料の気化性能を十分に向上させることが困難であり、気化性能を大幅に向上させるためには、好ましくは上述のように開き角度θを６０度以下に設定する。また、開き角度θが５度よりも小さくなると、今度はキャリアガスの噴射抵抗が大きくなり過ぎてしまって、逆に液体原料６０の気化が抑制されてしまうので、上述のように開き角度θは５度以上に設定するのが好ましい。図示の例では上記開き角度θは例えば４０度に設定されている。
　また、上記ガス拡散抑制領域１３０の長さＬ２（図３Ａ参照）、すなわちガス噴射方向への長さは、２～１５ｍｍの範囲内に設定する。この長さＬ２が２ｍｍよりも短いと、上記ガス拡散抑制領域１３０の作用がなくなって気化性能の向上を図ることができない。また、長さＬ２が１５ｍｍよりも長いと、この場合にはキャリアガスの拡散を長く抑制し過ぎる結果、液体原料６０の気化が抑制されて内周面１３２に液体原料６０の液滴等が付着する原因となってしまうので好ましくない。
　また、上記キャリアガス用ノズル１２４の先端部の内周縁と上記液体原料用ノズル１２２の外周との間には、図４Ｂに示すように均等に分散させて複数、例えば３つのスペーサ突起１３４が設けられており、上記キャリアガス用ノズル１２４のリング状の流路断面積が、その周方向に沿って偏りがなく均一になるように設定している。
　上記液体原料ノズル１２２の内径Ｄ１（図４Ａ参照）は、例えば１００～１０００μｍ程度の範囲内であり、図示の例では例えば２５０μｍに設定されている。またキャリアガス用ノズル１２４のリング状の流路の幅Ｗ１（図４Ａ参照）は、例えば２０～２００μｍの範囲内であり、図示の例では例えば６０μｍに設定されている。また上記気化室９４の直径は、例えば２０～８０ｍｍの範囲内に設定されており、その容量は例えば３００～１０００ｃｃ程度の範囲内に設定されている。また上記気化容器９６、ガス拡散抑制ブロック１００及び噴射ノズル部６４の各構成材料は、アルミニウム合金やステンレススチール等の金属や耐熱樹脂を用いることができる。
　また、上記気化容器９６内の気化室９４の底部よりも少し上方の側壁には、気化室９４内で形成した原料ガスを下流側へ排出する前記原料ガス出口８４（図２参照）が設けられており、この原料ガス出口８４には、上記原料ガス供給系４４の原料ガス通路５８が接続されている。また、この気化容器９６の外周側には、加熱手段１３６（図２及び図３Ａ参照）が設けられており、この気化容器９６を加熱して液体原料６０の気化を促進させるようになっている。この気化容器９６の加熱温度は、使用する液体原料の種類にもよるが、例えば１５０～３００℃程度の範囲内である。
　以上のように構成された成膜装置１０の全体の動作制御は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１４０（図２参照）により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体１４２（図２参照）に記憶されている。この記憶媒体１４２は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等よりなる。具体的には、この装置制御部１４０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
　次に、以上のように形成された成膜装置１０の動作について説明する。まず、原料やキャリアガス等の一般的な流れについて説明する。ガス供給装置１４の原料ガス供給系４４においては、原料貯留槽６２内に貯留した液体原料６０は、加圧気体により液体原料通路５４に向けて圧送されて、液体用流量制御器６６により流量制御されつつ気化装置１２の噴射ノズル部６４へ供給される。他方、加圧されたキャリアガスが気体用流量制御器８０により流量制御されつつ上記噴射ノズル部６４へ供給される。
　そして、噴射ノズル部６４へ供給された液体原料６０は、液体原料用ノズル１２２の先端の原料吐出口１２６より噴射されて、ガス拡散抑制ブロック１００の中央に形成された上記ガス拡散抑制領域１３０を介して気化室９４内へ導入される。これと同時に、噴射ノズル部６４へ供給されたキャリアガスはキャリアガス用ノズル１２４の先端のキャリアガス吐出口１２８より噴射されて、ガス拡散抑制ブロック１００の中央に形成された上記ガス拡散抑制領域１３０を介して気化室９４内へ導入される。
　この結果、上記噴射された液体原料６０はキャリアガスにより気化室９４内で気化されて原料ガスが形成される。この原料ガスは、例えば流量が安定するまでは、原料ガス通路５８の途中から分岐させて設けたバイパス通路９０を介して真空排気系３４へ廃棄されているが、流量が安定した後は、開閉弁８６、９２の開閉状態を切り替えて原料ガス通路５８内へ流し、成膜装置本体１６に設けたシャワーヘッド部３８へ供給する。このシャワーヘッド部３８には、他の酸化ガスや還元ガスが必要な場合には他の必要ガス供給系４６からも必要ガスが供給されている。
　そして、シャワーヘッド部３８内からは、予め減圧雰囲気になされた処理容器１８内へ上記原料ガスや必要ガスが導入され、ここで原料ガスが必要ガスと反応したり熱分解して載置台２２上に保持されている半導体ウエハＷの表面に薄膜が堆積されることになる。この場合、ウエハＷは被処理体加熱手段２４により所定のプロセス温度に維持されている。そして、この処理容器１８内の雰囲気は、真空排気系３４に真空引きされて所定のプロセス圧力に維持される。このようにして、上記成膜処理が連続的に行われることになる。上記液体原料６０の流量は、例えば０．０５～１ｓｃｃｍ程度の範囲内、上記キャリアガスの流量は、例えば５０～１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内である。
　ここで、図１に示すような従来の気化装置にあっては、噴射ノズル部４から噴射されたキャリアガスや液体原料は、その断面積が大きな鈍角の角度で拡径された出口側で直ちに拡散されるので、キャリアガスの流速が直ちに低下して液体原料に対する気化性能が劣化したり、或いはキャリアガスの滞留が生じてキャリアガスの出口側に堆積物が付着してキャリアガスの流出面積が狭くなったりこの出口側を閉塞したりする等の問題があった。
　これに対して、本実施例では、前述したように噴射ノズル部６４にガス拡散抑制ブロック１００を設けて、噴射ノズル部６４の先端部の噴射方向前方に、噴射方向に向ってその開き角度θが鋭角で広がって行くガス拡散抑制領域１３０を形成するようにしたので、噴射されたキャリアガスの流速が直ちに低下することなく速い流速が維持されて液体原料６０を効果的に気化させて、この気化性能を向上させることができる。すなわち、キャリアガス用ノズル１２４のキャリアガス吐出口１２８から噴射されたキャリアガスは、その開き角度θが鋭角、具体的には５～６０度の狭い範囲に絞るように設定されたガス拡散抑制領域１３０に噴射されるので、このキャリアガスの拡散は抑制されてその噴射速度は速い状態で維持され、この時に噴射された液体原料の気化を促進させることができる。
　また、上述のように、上記開き角度θが狭く設定されているので、図１に示す従来の気化装置で発生したようなキャリアガスの滞留の発生を抑制することができ、このため、ガス拡散抑制ブロック１００の内周面１３２に不要な薄膜などの堆積物が発生することを防止でき、またキャリアガス用ノズル１２４の先端のキャリアガス吐出口１２８に不要な薄膜が付着して流路面積を狭くしたり、或いはこれを閉塞したりすることを防止することができる。
　また、上述のようにキャリアガスの流速は速い状態に維持されているので、万が一、上記内周面１３２等に不要な膜が付着物として堆積しても、この付着物を吹き飛ばして除去することができる。また前述したように、この開き角度θは、上述したような作用効果を効率的に発生させるためには、好ましくは５～６０度の範囲内に設定するのがよい。更に、このガス拡散抑制領域１３０の長さも前述したように、上記作用効果を効率的に発生させるために２～１５ｍｍの範囲内に設定するのがよい。
　また、原料吐出口１２６からは、液体原料用ノズル１２２の表面を伝わって液体原料６０がキャリアガス吐出口１２８側へにじみ出るように流出して、堆積物となってキャリアガス吐出口１２８を塞ぐ傾向となるが、上記原料吐出口１２６をキャリアガス吐出口１２８よりも長さＬ１だけ突き出して設けるようにしているので、原料吐出口１２６と同一水平レベルにおけるキャリアガス流路の断面積は、実質的に広くなり、その分、このキャリアガスの出口が閉塞されることを防止することができる。
　例えば図４Ａを参照し、開き角度θを４０度とし、キャリアガス吐出口１２８の幅Ｗ１を６０μｍとし、そして、原料吐出口１２６の突き出し長さＬ１を１ｍｍとすると、この原料吐出口１２６と同一水平レベルにおけるキャリアガス流路の断面方向の幅Ｗ２は６４０μｍに広くなり、この広くなった分だけこの部分が閉塞することを防止することができる。また、この突き出し長さＬ１は０～５ｍｍの範囲内に設定するのが好ましい。この突き出し長さＬ１が５ｍｍよりも大きくなると、原料吐出口１２６が位置する領域のキャリアガスの流速が低下しているので、その分、気化性能が低下して好ましくない。
　このように、本実施例においては、気化装置１２の噴射ノズル部６４より噴射されたキャリアガスは、開き角度θが鋭角に広がったガス拡散抑制領域１３０を通過するので、キャリアガスの流速が低下することなく流速が高く維持されてキャリアガスの滞留が生ずることが抑制され、この結果、キャリアガスの出口が堆積物により閉塞されることを防止することができる。従って、液体原料６０の気化性能の劣化を防止して、高い気化性能を維持することができる。
　＜本実施例の比較実験＞
　次に、本実施例の気化装置１２について比較実験を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは特性の比較のために２つの比較例も併せて実験している。図５中、（ａ）は上記比較実験における液体原料の流量の積算量（グラム）とキャリアガスの供給圧力との関係を示すグラフである。図５中、（ｂ）及び（ｃ）には比較例１、２それぞれの噴射ノズル部の模式図を併記してある。
　比較例１は、図１に示す噴射ノズル部４と同様な形状になされて、噴射ノズル部４の出口側６は鈍角に広がっており、且つ噴射ノズル部４の先端側は気化室２内に突出させて設けている。比較例２は、図１に示す噴射ノズル部４と同様な形状になされて、噴射ノズル部４の出口側６は鈍角に広がっており、且つ噴射ノズル部４の先端側は気化室２内の天井部に設けた凹部７内に収容させて設けている。本実施例の場合には、開き角度θは４０度、原料吐出口１２６の突き出し長さＬ１は１ｍｍ、ガス拡散抑制領域１３０の長さＬ２は、８ｍｍに設定している。
　この比較実験では、キャリアガスを常に１０００ｓｃｃｍだけ流すように設定して、その時のキャリアガスの必要最低供給圧力と流れた液体原料の重さ（流量）の積算量をプロットした。実際の実験では、原料節約のために液体原料の積算量が２５０ｇになるまで行って、その後は、得られた特性が直線的に変化するものと見做して全体の特性を得た。特性Ａは比較例１を示し、特性Ｂは比較例２を示し、特性Ｃは本実施例の気化装置１２を示す。
　特性Ａ、Ｂは、液体原料の積算量が増加するに従って上向き傾斜してキャリアガス供給圧力が徐々に増加している。この理由は、動作時間が長くなるに従ってキャリアガス吐出口に堆積物が付着して次第に吐出口を塞いでくるため、キャリアガスの供給圧力の増加を余儀なくされるからである。特に、比較例１の特性Ａの場合は比較例２の特性Ｂよりも傾きが大きく、より堆積物が多く付着していることが判る。
　キャリアガスの供給圧力の許容最大値を０．３０ＭＰａとすると、比較例１の場合は液体原料の積算量が６６０ｇになった時にメンテナンスを行わなければならないことが判る。また比較例２の場合には液体原料の積算量が２２９８ｇになった時にメンテナンスを行わなければならないことが判る。
　これに対して、本実施例の気化装置１２の特性Ｃの場合には、その直線の傾きはほぼゼロであり、キャリアガス吐出口１２８が堆積物によりほとんど塞がれることがなくてメンテナンスを行う必要がなく、良好な特性を示していることが判る。
　＜変形例１＞
　次に、上記実施例の変形例１に係る気化装置について説明する。本変形例１によれば、液体原料用ノズル１２２の先端部の表面、キャリアガス用ノズル１２４の先端部の表面及びガス拡散抑制ブロック１００の内周面１３２に、撥水性コーティング膜を形成するようにしてもよい。これにより、長期間の使用によりこれらの表面部分に液体原料６０がにじみ出て熱分解することにより堆積物が付着し、キャリアガス吐出口１２８を閉塞することを防止できる。
　図６は本変形例１による気化装置の噴射ノズル部の先端部及びその近傍を示す拡大部分断面図である。尚、図６において、図３Ａ，３Ｂ及び図４Ａ，４Ｂに示す構成部分と同一の構成部分については同一参照符号を付し、その説明を省略する。
　この変形例１では、噴射ノズル部６４の先端部の表面とガス拡散抑制ブロック１００の内周面１３２の内の少なくともいずれか一方の表面に撥水性コーティング膜を形成している。具体的には、図６に示すように、液体原料用ノズル１２２の先端部の表面とキャリアガス用ノズル１２４の先端部の表面とガス拡散抑制ブロック１００の内周面１３２に、それぞれ撥水性コーティング膜１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃが形成されている。
　すなわち、液体原料用ノズル１２２に関しては、撥水性コーティング膜１４４Ａがこのノズルの外周面と原料吐出口１２６の端面とに形成されている。また、キャリアガス用ノズル１２４に関しては、撥水性コーティング膜１４４Ｂがこのノズルの内周面とキャリアガス吐出口１２８の端面とに形成されている。またガス拡散抑制ブロック１００に関しては、撥水性コーティング膜１４４Ｃがこの内周面１３２の全面に亘って形成されている。この場合、上記噴射ノズル部６４の先端部の少なくとも１０ｍｍ以上の長さの部分を撥水性コーティング膜１４４Ａ、１４４Ｂで被覆するのが好ましい。この撥水性コーティング膜１４４Ａ～１４４Ｃとしては、例えばテフロン（登録商標）膜やＳｉＯ２ 膜等を用いることができ、その厚さは例えば０．１～３μｍ程度の厚さでよい。
　このように、上記撥水性コーティング膜１４４Ａ～１４４Ｃを形成することにより、液体原料６０が噴射ノズル部６４の先端部の表面を伝わってにじみ出て行くことはなく、また、ガス拡散抑制ブロック１００の内周面１３２に沿ってにじんで行くこともない。この結果、キャリアガス用ノズル１２４の先端のキャリアガス吐出口１２８の部分に堆積物が付着することを防止して、このキャリアガス吐出口１２８が閉塞されることを一層抑制することができる。
　＜変形例２＞
　次に、上記実施例の変形例２に係る気化装置について説明する。上記実施例及び変形例１においては、噴射ノズル部６４とガス拡散抑制ブロック１００とを一体化してノズルユニット１０４とし、このノズルユニット１０４を気化容器９６側へ着脱可能となるように構成したが、本発明の実施例はこれに限定されず、ガス拡散抑制ブロック１００を気化容器９６と一体化するように形成し、上記噴射ノズル部６４が上記ガス拡散抑制ブロック１００に対して着脱可能となるように取り付けるようにしてもよい。図７は本変形例２による気化装置の噴射ノズル部及びその近傍を示す拡大部分断面図である。尚、図７において、図３Ａ，３Ｂに示す構成部分と同一の構成部分については同一参照符号を付し、その説明を省略する。
　上述したように、この変形例２では、上記ガス拡散抑制ブロック１００と上記気化容器９６とは一体化されている。具体的には、上記ガス拡散抑制ブロック１００と上記気化容器９６とは一体成形されている。そして、噴射ノズル部６４のみが上記ガス拡散抑制ブロック１００に形成したノズル取付孔１５０に対して挿脱可能になされ、上記噴射ノズル部６４に設けたフランジ部１０６を固定ネジ１０８で上記ガス拡散抑制ブロック１００の上面、すなわち気化容器９６の上面に着脱可能に締め付け固定するようになっている。
　尚、上記ガス拡散抑制領域１３０の開き角度θは、４０度に設定され、その断面は直線状に広がるような形状を例にとって説明したが、本発明の実施例はこれに限定されず、ガス拡散抑制領域１３０の開き角度θが５～６０度の範囲内でガス噴射方向に行くに従って開き角度θが次第に拡大して内周面１３２がラッパ状に徐々に外側に向けて曲面的に広がるように形成してもよい。
　また、上記実施例及び変形例１，２では、成膜に用いる液体原料６０は、有機金属材料を、例えば有機溶剤に溶解することにより形成されているが、この有機溶剤としては、トルエン、オクタン、デカン、ドデカン等を用いることができる。また、上記実施例では上記有機金属材料に含まれる金属としては、Ｌａの場合を例にとって説明したが、これに限定されず、上記有機金属材料は、Ｌａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔよりなる群から選択される１以上の金属を含むことができる。また、この種の金属に限定されず、他の金属を含む原料を用いる場合にも本発明の実施例を適用することができる。
　また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明の実施例を適用することができる。
　追加の利点及び変形例は、当業者には容易に明らかであろう。従って、より広い態様における本発明は、ここに示され記載される具体的な実施形態や、具体的な詳細に限定されるものではない。従って、添付の特許請求の範囲及びその均等物で規定される一般的な発明概念の範囲又は精神から逸脱することなく、種々の変更が可能である。
　本願は２０１１年３月２８日に出願した日本国特許出願第２０１１－０７０６６１号に基づきその優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を参照することにより本願に援用する。
　１０　成膜装置
　１２　気化装置
　１４　ガス供給装置
　１６　成膜装置本体
　１８　処理容器
　２０　保持手段
　２４　加熱手段
　３４　真空排気系
　３６　ガス導入手段
　４４　原料ガス供給系
　５４　液体原料通路
　５６　キャリアガス通路
　５８　原料ガス通路
　６０　液体原料
　６２　原料貯留槽
　６４　噴射ノズル部
　６６　液体用流量制御器
　８０　気体用流量制御器
　８４　原料ガス出口
　９４　気化室
　９６　気化容器
　１００　ガス拡散抑制ブロック
　１０４　ノズルユニット
　１２２　液体原料用ノズル
　１２４　キャリアガス用ノズル
　１２６　原料吐出口
　１２８　キャリアガス吐出口
　１３０　ガス拡散抑制領域
　θ　　　開き角度
　Ｗ　　　半導体ウエハ（被処理体）

Claims (12)

  1. 　内部に気化室が形成された気化容器と、
    　前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、
    　前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、
    　前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、
    　を備えたことを特徴とする気化装置。
  2. 　前記鋭角である開き角度は、５～６０度の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  3. 　前記ガス拡散抑制領域の長さは、２～１５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  4. 　前記第１のノズルの先端は、前記液体原料の噴射方向において前記第２のノズルの先端よりも０～５ｍｍの範囲内で突出していることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  5. 　前記噴射ノズル部と前記ガス拡散抑制ブロックとは一体化されたノズルユニットとして形成され、前記ノズルユニットは前記気化容器に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  6. 　前記ガス拡散抑制ブロックと前記気化容器とは一体化されており、前記噴射ノズル部は、前記ガス拡散抑制ブロックに着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  7. 　前記噴射ノズル部の先端部の表面と前記ガス拡散抑制ブロックの表面の内の少なくともいずれか一方に形成されている撥水性コーティング膜を更に有することを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  8. 　前記液体原料は、有機金属材料を含むことを特徴とする請求項１記載の気化装置。
  9. 　前記液体原料は、前記有機金属材料を有機溶剤で溶解させたものであることを特徴とする請求項８記載の気化装置。
  10. 　前記有機金属材料は、Ｌａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔよりなる群から選択される１以上の金属を含むことを特徴とする請求項８記載の気化装置。
  11. 　内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備えた気化装置と、
    　前記気化装置の前記噴射ノズル部に接続されて途中に液体用流量制御器を有する液体原料通路と、
    　前記噴射ノズル部に接続されて途中に気体用流量制御器を有するキャリアガス通路と、
    　前記気化装置の前記気化容器の前記原料ガス出口に接続されて前記原料ガスを流し出す原料ガス通路と、
    　を備えたことを特徴とするガス供給装置。
  12. 　被処理体に対して薄膜を形成する成膜装置において、
    　排気が可能になされた処理容器と、
    　前記被処理体を保持する保持手段と、
    　前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、
    　前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
    　前記ガス導入手段に接続されたガス供給装置と、
    　を備え、
    　該ガス供給装置は、
    内部に気化室が形成された気化容器と、前記気化容器に設けられて、中央に液体原料を噴射する第１のノズルを有し、該第１のノズルの外周に同心状に配置されてキャリアガスを噴射する第２のノズルを有し、前記液体原料を前記キャリアガスにより気化させて原料ガスを形成する噴射ノズル部と、前記噴射ノズル部の先端部より前記液体原料の噴射方向に向ってその開き角度が鋭角で広がって行き前記気化室に向けて開放されたガス拡散抑制領域を形成するガス拡散抑制ブロックと、前記原料ガスを前記気化容器の外側へ流出させる原料ガス出口と、を備えた気化装置と、
    前記気化装置の前記噴射ノズル部に接続されて途中に液体用流量制御器を有する液体原料通路と、
    前記噴射ノズル部に接続されて途中に気体用流量制御器を有するキャリアガス通路と、
    前記気化装置の前記気化容器の前記原料ガス出口に接続されて前記原料ガスを流し出す原料ガス通路と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
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