CN100414674C - 气体反应装置和半导体处理装置 - Google Patents

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Abstract

气体反应装置包含使液体原料气化并生成反应气体的气化器(230)和使反应气体反应的反应室(221A)，气化器(230)对用于划分成反应室(221A)的构成部件一体地构成，在气化器(230)内生成的反应气体直接地导入反应室(221A)内。气化器(230)的气化室(232)作为在顶板(230A)和在所述顶板(230A)的上面上安装的帽(230B)之间的空间而形成。在帽(230B)和顶板(230A)之间形成与气化室(232)连通的狭窄通路(233)。

Description

气体反应装置和半导体处理装置
技术领域
本发明涉及气体反应装置及半导体处理装置，更具体地说，涉及具有用于使液体原料气化，生成反应气体或处理气体的气化部的这种装置。在这里，所谓半导体处理指的是通过在半导体基板或LCD(液晶显示)或FPD(平板显示)用的玻璃基板等的被处理基板上以规定图形形成半导体层、绝缘层、导电层等，用于在被处理基板上制造半导体器件或包含与半导体器件连接的配线、电极等的构造物而实施的种种处理。
背景技术
通常，在半导体生产线或液晶显示体生产线等使用把原料气体导入反应室内进行种种处理的气体反应装置。例如，作为在半导体晶片等被处理基板表面上形成绝缘薄膜的成膜装置，众所周知有通过气体反应进行成膜的化学气相淀积装置(CVD装置)。近年来，为了对PZT(钛酸锆酸铅)等多元系金属氧化物薄膜成膜使用CVD装置。
成为PZT等薄膜原料的有机金属化合物通常在常温常压下是固体。因此，在CVD装置内使用这种固体原料时，有必要使固体原料气化，供给处理室。这种情况下，通常把固体原料在合适的溶剂内溶解(称为溶液原料)作成液体，使其在气化器内气化，供给处理室。这样的原料供给方式称为溶液气化法。溶液气化法作为代替起泡法或固体升华法的有希望的气化法之一，近年正在盛行研究开发(例如，参照特开平7-94426号公报)。
在这里，用上述的溶液气化法对例如三元系的金属氧化物薄膜成膜的情况加以说明。图10是示出现有技术的气体反应装置(成膜装置)全体的概略构成图。如图10所示，该成膜装置100在分为多个系统的原料容器的各个内贮藏不同的原料溶液。例如，这些原料容器由贮藏铅系原料的溶液的原料容器101a、贮藏锆系原料的溶液的原料容器101b及贮藏钛系原料的溶液的原料容器101c构成。
原料溶液经压送气体管102，通过供给加压气体A挤压到供给管103a、103b及103c，通过流量控制器105a、105b及105c，流入主配管107内。使非活性气体(例如He，Ar)等载气B通过流量控制器115供给主配管107。在配管107内使溶液原料和载气混合，在气液混合状态下送入气化器110。例如也配设收容有醋酸丁基，辛烷或THF(四氢呋喃)等的溶剂的溶剂容器101d。在该溶剂容器101d内收容的溶剂也通过加压气体A挤压到供给管104，经流量控制器106流入主配管107。
在气化器110上配设喷嘴111。上述主配管107与该喷嘴111连接。此外，通过配管108使载气C通过流量控制器109供给喷嘴111。在喷嘴111上配设具有双重管构造的喷口。例如通过外管内供给的载气C使供给内管的溶液原料喷雾到气化室112内。在这里，因为使用的溶媒的气化温度和原料本身的气化温度通常是不同的，所以使喷嘴部分冷却到室温度以下，以便气化温度低的溶媒并不先气化。
气化室112的内面是用于使原料气化的气化面112a，例如加热到200℃前后。从喷嘴111喷出的雾状的溶液原料碰击气化面112a，瞬时气化，在气化室112内成为原料气体。该原料气体通过过滤器114从气体导出口113导出，通过气体输送管116供给成膜装置主体120的处理室121。气体输送管116进行加热，以便使通过内部的原料气体不固化或液化。
在处理室121内配置连接气体输送管116的浇淋头122和用于载置被处理基板W的基座123等。经反应气体供给管117在处理室121内与原料气体反应的O2、N2O、NO2等的氧化性气体也供应到浇淋头122。在处理室121内通过上述原料气体和氧化性气体之间的反应，在被处理基板W上形成薄膜。
然而，在上述现有技术的成膜装置100，气化器110和处理室121之间的气体输送管116长。因此，在原料气体中容易产生粒子，或者原料气体供给量变化，产生所谓膜组成或膜厚均匀性降低的问题点。
有必要加热控制气体输送管116的内部全体，达到原料的气化温度以上分解温度以下，以便在输送中原料气体不固化或液化。这时，使加热单元及其温度控制单元成为必要，使构造复杂化。此外，有必要对气化器110，气体输送管116及处理室121分别加热，耗电也增大。此外，由于附带有加热单元的气化器110或气体输送管116，使装置全体大型化。
发明内容
本发明以提供防止在原料气体输送中产生粒子，可实现高品质气体反应的同时，可谋求装置简易化或小型化等的气体反应装置及半导体体处理装置作为目的。
本发明的第1视点的气体反应装置具备：
使液体原料气化，生成反应气体的气化器；和
使前述反应气体反应的反应室，
前述气化器对划分前述反应室的构成部件一体构成，在前述气化器内生成的前述反应气体直接导入前述反应室。
根据第1视点的气体反应装置，没有必要设置连接气化器和反应室的气体输送管的同时，也没有必要设置加热气体输送管的部件。此外，通过缩短反应气体的输送距离来缩短输送管中滞留时间，也可以回避输送途中产生粒子。
在这里，所谓使反应气体直接导入反应室是除去「反应气体在气化器及划分反应室的构成部件外部经一次配管出来开始导入反应室」的意思。
在第1视点的气体反应装置，前述气化器优选在把前述反应气体导入前述反应室的气体导入部的外侧直接地构成。通过直接把气化器生成的反应气体导入在其内侧配置的气体导入部，可以使导入到反应室的路径更加缩短。因此，可以更加减少粒子的同时，可以提高反应气体的稳定性。在这里，在气体导入部配设有用于把反应气体导入的开口于反应室内的气体导入口。作为气体导入部列举具有包含多个气体导入口的浇淋头构造的结构。
在第1视点的气体反应装置，前述气化器优选在前述反应室上方构成。据此，使气化器或气体导入部等的分解作业(维护作业)变得容易。
作为全体构成，优选一体构成气体器和气体导入部，使气化器与气体导入部一起可对划分反应室的构成部件的其它部分进行拆卸，例如可开闭地构成。
在第1视点的气体反应装置，优选前述气化器具有：喷雾喷嘴，构成该喷雾喷嘴的喷雾空间的气化室，与该气化室连通的狭窄通路和与该狭窄通路及前述反应室连通的导出部。这种情况下，通过利用喷雾喷嘴而使液体原料向气化室内喷雾，使液体原料气化，生成反应气体。其后，反应气体经狭窄通路到达导出部，从那里开始导入反应室。这时，由于在气体室生成的反应气体在导入反应室之前，通过狭窄通路，反应气体中包含的微细雾粒(mist)被通路内面捕捉，使再气化容易。其结果，可以更加提高反应气体的气化率的同时，也可以进一步降低导入反应室的粒子。
在第1视点的气体反应装置，前述狭窄通路通过在前述气化室周围环状地配设的一体的通路或者多个通路构成，在前述导出部优选配设与前述狭窄通路连通的环状导出通路。据此，可以谋求气化器的薄型化。也可以不使装置作成大型化而充分地确保狭窄通路的流通截面积。此外，通过配设与狭窄通路连通的环状导出通路，可以使通过狭窄通路的反应气体的流导足够大。因此在通向反应室的反应气体导入路径内难以产生气体的滞留部，据此，可以更加降低导入反应室内的微粒。在这里，为了使气化器更加小型化，所以上述环状的导出通路优选配设在狭窄通路的周围，尤其是希望与狭窄通路同轴地构成。
在第1视点的气体反应装置，优选具有对前述气化室内面及前述狭窄通路内面加热的加热器。据此，在气化室内面当然可得到气化作用，而且在狭窄通路的内面也可以使雾粒气化。因此，在可以提高反应气体的气化率的同时，可谋求微粒的减少。在这里，在气体导入部的外侧直接地构成气化器的情况下，通过上述加热器也可以同时加热气体导入部。
在第1视点的气体反应装置，优选在前述导出通路的内部配设捕捉前述反应气体中的固形物或液状物的过滤器。由于通过过滤器可捕捉反应气体中的固形物或液状物，所以可进一步减少导入反应室的微粒。此外，通过把该过滤器配置在导出通路内部，可以充分地确保过滤器面积。此外，由于在具备捕捉雾粒功能的狭窄通路的下游侧上配置过滤器，所以可以减少过滤器的堵塞。
在第1视点的气体反应装置，优选前述过滤器配设在与前述反应室连通的前述导出通路的导出口上。据此，使过滤器设置空间限于最低限，可以可靠地捕捉反应气体中的固形物或液状物。
在第1视点的气体反应装置，配设用于使前述导出口开闭的阀体，前述过滤器优选包围前述阀体地配设。据此，通过阀体可以使导出口开闭。此外，通过包围阀体地配设过滤器，可利用阀体的收容空间，收容过滤器，所以可以更加紧凑地构成气化器。
在第1视点的气体反应装置，优选具有使前述过滤器加热的加热器。据此，由于可以使过滤器内捕捉的雾粒气化，所以在可提高气化率的同时，可以减少过滤器的网眼堵塞。
在第1视点的气体反应装置，优选前述过滤器构成为：与前述导出通路内面热接触，从前述导出路径的内面接受前述加热器的热。据此，因为可以使加热器配置在导出路径的外侧上，所以可以提高加热器配置自由度的同时，可以紧凑地构成导出路径。该加热器可以作成与用于使上述气化室加热的加热器共用。
在第1视点的气体反应装置，优选在前述导出通路上配设与前述过滤器端缘以外部位热接触的传热部。据此，由于可使过滤器更加均匀地加热，在可以提高气化率的同时，可以减少过滤器局部的孔眼堵塞。作为传热部，列举从导出通路内面突出，与过滤器面接触的突起。
根据本发明的第2视点的半导体处理装置包括：
形成对被处理基板加以处理的处理室的容器，前述容器具有可装卸的顶板；
在前述容器内配设的、支撑前述被处理基板的支撑部件；
把反应气体供给前述处理室内的浇淋头，前述浇淋头与通过前述支撑部件支撑的前述被处理基板对置地配设在前述顶板下面上；
在前述顶板的上面上配设的、使液体原料气化，生成前述反应气体的气化室；和
通过前述顶板而连接前述气化室和前述浇淋头地形成的流过前述反应气体的气体通路。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的反应装置(半导体处理装置)的装置主体的概略纵截面图。
图2是示出图1所示的装置主体的气化器一部分的放大截面图。
图3是示出图2所示的气化器变更例一部分的放大截面图。
图4是示出图2所示的气化器另一变更例的放大截面图。
图5A、B分别概略地示出图2到图4所示气化器内可用的喷雾喷嘴的纵截面侧视图及纵截面主视图。
图6A～D是沿图5A中的线VIA、VIB、VIC、VID的截面图。
图7A，B分别概略地示出图2到图4所示气化器内可用的另外的喷雾喷嘴的纵截面侧视图及纵截面主视图。
图8A～E是沿图5A中的线VIIIA、VIIIB、VIIIC、VIIID、VIIIE的截面图。
图9是概略地示出在图2到图4所示气化器内可用的另外的喷雾喷嘴的纵截面主视图。
图10是示出现有技术的气体反应装置(成膜装置)全体的概略构成图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式加以说明。在以下的说明中对于具有大体相同功能及构成的构成元件附加同一符号，只在必要的情况下才加以重复说明。
在以下说明的实施方式的气体反应装置(半导体处理装置)作为用于在反应室内对被处理基板W实施成膜处理的成膜装置构成。可是，本发明也可以适用于具有使液体原料气化而生成反应气体或反应气体的气化部的其它气体反应装置(半导体处理装置)，例如，干蚀刻装置，等离子体灰化装置等。
图1是示出本发明的实施方式的气体反应装置(半导体处理装置)装置主体的概略纵截面图。如图1所示，成膜装置主体220包含上部开口的容器盒221。在容器盒221的上部配设气体导入部(浇淋头)222。容器盒221的内部配设基座(基板保持器)223。在这里，通过气体导入部222和基座223之间的空间构成反应室(处理室)221A。排气装置ES经排气空间221o与容器盒221连接。反应室221A通过由排气装置ES进行排气、减压。
基座223通过包含环状构造等的，由例如用AlN，Al2O3，石英或铝等构成的支撑体224支撑。在支撑体224的上面配设由石英等构成的密封环225。支撑体224经配件225a支撑在密封底座225b上。密封底座225b的外周安装环状的整流板225c。经液体整流板225c，使反应室221A与排气空间221o连通。
基座223的下方安装由石英等构成的窗部件226。窗部件226的外部(下方)上配置加热灯227。加热灯227通过窗部件226使光照射到基座223的下面而对其加热。在基座223和窗部件226之间配置对从加热灯227照射的光加以反射的环状反射器228。在基座223上从外部导入热电偶等温度传感器。加热源也可以作成将电阻体埋入基座223内部的由Al2O3、AlN、SiC等构成的陶瓷加热器。
在容器盒221上通过闸阀221X可开闭地形成加载通道口221i。容器盒221上配设升降机构(未图示)，该升降机构可以使基座223上多个升降销(lift-pin)出没。
在对被处理基板(例如半导体晶片等)W施以成膜处理时，被处理基板W通过传送部件(未图示)经加载通道口221i导入容器盒内。导入的被处理基板W通过从基座223突出的升降机构的升降销支撑。其次，通过使升降销隐没在基座223内被处理基板W载置在基座223上。另一方面，一旦对被处理基板W的成膜处理终止，则通过使上述升降机构的升降销上升，使被处理基板W从基座223上开始向上方升起。其次，被处理基板通过传送部件把持，经加载通路口221i取出到外部。
容器盒221的上部开口通过顶板230A气密地关闭。气体导入部(浇淋头)222一体地配设在顶板230A的下面上。由于形成浇淋头222，所以中板222A及下板222B配设在顶板230A的下面上。在中板222B和顶板230A之间形成原料气体扩散室222a。从原料气体扩散室222a开始，在反应室221A上开口的多个原料气体供给路径222ax通过中板222A及下板222B延伸。
在中板222A和下板222B之间形成反应气体扩散室222b。从反应气体扩散室222b开始，在反应室221A上开口的多个反应气体供给路径222bx通过下板222B延伸。反应气体扩散室222b经从顶板230A的上面上开始伸延的反应气体供给管222S与反应气体供给部RGS连接。从反应气体供给部RGS开始，反应气体(例如O2，N2O，NO2等的氧化性气体)导入到反应气体扩散室222b内。
在顶板230A的上面，即，在气体导入部222的上方配设气化器230。由于形成气化器230的气化室232，所以在顶板230A的上面上形成规定气化室232侧壁的竖直部232S。即，通过竖直部232S在顶板230A的上面上形成气化室232的凹部。在顶板230A的上面上气密地可装卸地配设帽230B，以便覆盖竖直部232S。气化室232在顶板230A和帽230B之间作成被竖直部232S包围的空间形成。为了高效率进行气化，气化室232侧壁的内面形状可以作成凹弯曲状，半球状，半椭圆状。
在顶板230A及帽230B至少一方的内部配设加热器(加热单元)232H。通过加热器232H在对气化室232加热的同时，对顶板230A及帽230B加热。加热器232H优选分别在顶板230A和帽230B上配设。加热器232H这样控制，以便在硅基板上成膜PZT或BST等时，后述的气化面232a加热为180～250℃，希望加热为200～220℃。加热器232H也加热气体导入部222，据此，在气体导入部222的内部也可将原料气体温度维持在规定温度上。
在帽230B的中央固定喷雾喷嘴231。喷雾喷嘴231的喷嘴口这样配置，以便面临气化室232的内部。与载气混合的液体原料供给系统LMS及载气的供给系统CGS与喷雾喷嘴231连接。这些供给系统实质上是与图10所示的相同。
顶板230A的竖直部232S的上面和帽230B的内面之间形成狭窄通路233。更具体地讲，竖直部232S的上面及帽230B的内面一起作成圆锥面，这些经些微的间隙，通过对置形成狭窄通路233。因此，狭窄通路233作成包围气化室232的周围的环状。狭窄通路233，如后述所示，作成用于使气化的气体中包含的雾粒气化的通路而发挥功能。
此外，在狭窄通路233的周围，同轴状地形成环状的导出通路234。在导出通路234的一部分上经气体导入部222形成与反应室221A连通的导出口234a。在帽230B上配设用于开闭导出口234a的开闭阀235。开闭阀235的阀体235a这样配置，以便面临导出口234a。
在导出口234a和狭窄通路233之间配设捕捉雾粒(气化气体中的固形物或液状物)的过滤器236。更具体地讲，包围狭窄通路233出口233a地配置过滤器236。此外，在导出通路234的另外一部分上配设排气口234b，排气装置BS经排气路径237b与排气口234b连接。在排气路径237b上配设开闭阀237，通过开闭阀237对导出通路234内进行排气。开闭阀237的阀体237a面临排气口234b地配置。
在本实施方式只设置一个上述导出口，然而也可以在导出通路234上配设2个以上的导出口。同样地，虽然只配设一个上述排气口，然而也可以配设2个以上排气口。
顶盘230A通过在容器盒221上缘上安装的铰链(hinge)部230C，作成可开闭的盖体而构成。因此，顶板230A及帽230B对容器盒221以铰链部230C作为中心是可一体旋转的。换言之，气化器230及气体导入部222作为可开闭容器盒221上部开口的盖体构造的一部分而构成。因此，气化器230及气体导入部222一体地可对容器盒221开闭。构成气化器230的部分和构成盖体或气体导入部222的部分可以作成相互之间固定的构成。
图2是示出图1所示装置主体的气化器230之中，从气化室232直到导出通路234的导出口234a为止的部分的放大截面图。如图2所示，从喷雾喷嘴23 1的喷嘴口231a向气化室232内喷雾雾粒状的液体原料。一旦液体原料与通过加热器232H加热的气化面232a冲击，则瞬间气化，成为原料气体(反应气体)。该原料气体利用通过反应室221A的减压状态产生的压力梯度，在气化室232周围形成的狭窄通路233内流动，此外，流入导出通路234。
如上述所示，狭窄通路233在气化室232的最上部开口。据此，从喷嘴口231a喷雾的雾粒几乎不直接飞入狭窄通路233内。此外，喷雾的雾粒冲击气化面232a时即使不完全被气化，残存的微细雾粒(飞沫)也难以到达过滤器236。因此，减少了过滤器236的孔眼堵塞，其使用寿命变长。
狭窄通路233从对气化室232开口开始朝向稍微下方倾斜地延伸。据此，到达狭窄通路233开口的雾粒容易与狭窄通路233的内面接触。因此，可制止雾粒原封不动地在狭窄通路233穿行而防止到达导出通路234。因为狭窄通路233的内面(上限两面)与气化面232a同样地通过加热器232H加热，所以与狭窄通路233内面接触的雾粒在这里也气化，生成原料气体。
在本实施方式，在气化室232周围一体构成环状的狭窄通路233，然而也可以在气化室232周围环状(放射状)地配置多个狭窄通路。通过在气化室232周围环状地构成狭窄通路233，即使狭窄通路233的通路宽度(最狭窄方向的宽度，在图示例为上下宽度)小，作为周围全体也可以确保足够流通截面积。
狭窄通路233的通路宽度(上下宽度)优选例如为0.5～10.0mm左右。或者优选确保上述通路宽度(上下宽度)，以便使气化室232及随后的反应室之间的压力差成为1.0～4.5Kpa左右。在低于这范围时，也容易发生狭窄通路233的孔眼堵塞。反之，超越上述范围，则上述的再气化性能极度下降。尤其是希望上述通路宽度(上下宽度)是比雾粒(例如粒径10μm～100μm左右)的平均自由度程λ还大的宽度(长的距离)。
导出通路234夹持上述狭窄通路233，沿着气化室232的外周环状地构成。导出通路234这样配设，以便从环状地形成的狭窄通路233流入原料气体，从导出口234a平滑地排出。因此，优选导出通路234具有足够的流导。在图示例，导出通路234的上下宽度成为与气化室232的上下宽度大体相等的尺寸。在导出通路234的导出口234a上方可上下移动地配置上述阀体235a。如果阀体235a下降，直到导出通路234的底部，则导出口234a完全封闭。相反，如果阀体235a上升，导出口234a的流导根据其高度增大。
过滤器236作为全体具有筒状(在图示例为圆筒状)，包围狭窄通路233的出口233a地在导出通路234内设置。更具体地讲，过滤器236配置成：在导出通路234内从外侧环状地包围狭窄通路233。也可以用后述的过滤器236’(参照图3)取代该过滤器236。
过滤器236具有利用金属等的纤维状材料构成的网状构造、无纺布状固定纤维状材料的构造或者配备许多微细的细孔的多孔质构造等。更具体地讲，过滤器236具有上下配设的由金属等构成的支撑框236a和在该支撑框236a上固定的过滤器材料236b。在导出通路234的上面部(即，帽230B的内面部)和导出通路234的底面部(即，顶板230A的内面部)上固定上下的支撑框236a。
过滤器236捕捉在流入导出通路234内的原料气体中包含的微细雾粒或粒子，微粒几乎不导入到反应室221内。通过来自顶板230A及帽230B的热也对过滤器236进行加热。因此，被过滤器236捕捉的微细雾粒的至少一部分气化，成为原料气体。
在上述构成中，例如，在气化器230开始运转时，通过开闭阀235，封闭导出口234a，通过开闭阀237开放排气口234b。而且，从喷雾喷嘴231使液体原料喷雾，在气化室232内生成的原料气体经狭窄通路233及导出通路234从排气口234b排出。如果气化器230的气化状态十分稳定，则在通过开闭阀235使导出口234a开放的同时，通过开闭阀237封闭排气口234b。据此，原料气体经气体导入部222导入反应室221A内。
作为从上述气体导入部222导入的原料气体，列举有：除Pb，Zr，Ti等的有机金属化合物气体之外，还有Al2O3，HfO2，RuO，ZrO，SBT，BLT，PLZT，STO等成膜用有机金属气体，此外，TiCl4(四氯化钛)，WE6(六氟化钨)，Ta(OC2H5)5(五乙氧基钽)等的高熔点金属化合物气体，以及五乙氧基硅烷等的有机硅化合物气体。通过气化器230供给的上述原料气体之外导入合适的其它反应气体到气体导入部222内。作为这样的其它反应气体，列举还原性气体的H2，NH3，SiH4，SiH2Cl2，氧化性气体的O2，O3，N2O，NO2，H2O等。
在本实施方式，通过气化器230对反应室221A一体构成，没有必要在气化器230和反应室221A之间设置长的气体输送管。因此，降低因原料气体的输送距离变长而在输送途中产生粒子的担心。也没有必要为了防止气体输送管内的原料气体固化或液化，对管路加热。
由于没有必要分别设置气化器和反应室，用管路连接其间，所以可以紧凑地构成装置全体。尤其是，因为气化器230在气体导入部222外侧一体地构成，所以可以使由气化器230生成的原料气体直接地导入气体导入部222。此外，可以较短地构成从气化器230到反应室221A的原料气体的输送距离。因此，可进一步抑制粒子的发生，使原料气体的供给状态稳定。因为PZT、BST等成膜中使用的有机金属源气体价格非常高，所以通过缩短原料气体的输送路径，减少原料气体的无谓浪费是有利的。
为了在上述构成中更加紧凑地构成装置全体，有必要使气化器230薄型化。因此，在本实施方式，如上述所示，在气化室232周围环状地配置狭窄通路233，在其狭窄通路233周围还同轴状配置导出通路234。如果这样作，可充分地确保气化室232、狭窄通路233及导出通路234的流导，可以大幅度使气化器230薄型化。此外，由于上述过滤器236包围狭窄通路233的出口233a，所以通过卸下帽230B可以容易地更换、清扫过滤器236。
图3是示出图2所示的气化器变更例230’一部分的放大截面图。该气化器230’具有变更的帽230B’，在气化室232上部(设置喷雾喷嘴231侧的壁面)上形成多个细孔232c。这此细孔232c与导入通路232d连通，该导入通路232d与同上述一样构成的狭窄通路233连通。
在该气化器230’通过喷雾喷嘴231喷雾的雾粒在气化室232内气化，生成的原料气体通过上述细孔232c，流入到导入通路232d。而且，通过导入通路232d，原料气体流入狭窄通路233内，其后，与上述实施方式同样地经导出通路234，从导出口234a排出，经气体导入部222，供给反应室221A。
上述细孔232c及导入通路232d优选在气化室232上部，在喷雾喷嘴23 1周围环状地构成。也可以使多个细孔232c及导入通路232d在气化室232上部环状(放射状)地排列。据此，可以充分地确保直到狭窄通路233的气体路径的流导。
在上述细孔232c及导入通路232d捕捉气化室232内生成的原料气体中包含的微细雾粒，再使其气化。因此，可以减少流入狭窄通路233的原料气体中的微细雾粒，可以更加提高气化率的同时，进一步抑制粒子的发生。据此，可以减少在下游侧配设的狭窄通路233或过滤器236的孔眼堵塞。
在本变更例，过滤器236’作为全体具有筒状(在图示例为圆筒状)，在导出通路234内设置成包围阀体235a及导出口234a。更具体讲，过滤器236’以将导出口234a收容在一方开口的内侧的形态，以其轴线成垂直的姿势配置在导出通路234内。过滤器236’的另一方的开口缘与导出通路234上部抵接。在筒状的过滤器236’的内部，在轴线方向，即，垂直方向可移动地收容上述阀体235a。
这样一来，通过在开闭阀235的阀体235a的收容部分上配置过滤器236’，可以利用阀体235a的收容部分，设置过滤器236’。因此，可以紧凑地收容过滤器236’，而不使导出通路234作成无益地增大的构成。此外，通过取出开闭阀235，可以容易地更换、清扫过滤器236’。在用波纹管阀体时，防止在阀体235a的波纹管上附着原料气体，因波纹管变形产生粒子。在该变更例，也可以用上述过滤器236取代过滤器236’。
图4是示出图2所示气化器另外的变更例230”一部分的放大截面图。在该气化器230”，具有变更的顶板230A”及帽230B”，在导出通路234”的内面上在设置过滤器236部分上形成多个突起状的传热部234c。这些多个传热部234c与过滤器材料236b的表面接触，这些接触部位大体均匀地分散配置。
通过上述传热部234c与过滤器236的过滤面的热接触，从顶板230A及帽230B来的热容易传递到过滤器236的同时，使过滤器面全体更加均匀地加热。因此，提高了过滤器面全体的温度精度及均匀性。因此，促进了过滤器236内雾粒再气化，此外，也抑制了过滤器236孔眼堵塞。即使在该变更例也可以用上述的过滤器236’来取代过滤器236。
图5A、B是概略地示出在图2到图4所示的气化器内用的喷雾喷嘴的纵截面侧视图及纵截面主视图。图5A、B示出通过相互正交的垂直面切断时的截面构造。图6A～D是沿着图5A中的线VIA、VIB、VIC、VID的截面图。
由于在该喷雾嘴231X，不同的多个液体原料(或者液体原料和载气(例如，Ar，N2，He等，以下同样)的气液混合体)从配管107A、107B、107C各自独立地供给配置在喷嘴内的供给路231A、231B、231C。此外，从配管108导入的载气供给到供给路231D。供给路231D供给与上述多个液体原料对应的多个扩散室231D1、231D2、231D3。与上述供给路231A、231B、231C同轴地构成的同轴路从各扩散室开始延伸。通过该同轴路供给的载气使通过供给路231A、231B、231C供给的液体原料在喷嘴口231a、231b、231c呈雾粒状喷雾。
由于该喷雾喷嘴231X从各个喷嘴口喷雾多个液体原料，所以没有必要如图10所示地通过在主配管内构成的总管(manifold)进行液体原料的混合。此外，由于配备不同原料专用的喷嘴，所以对每种原料可以调整喷雾状态(原料的喷雾量，混合的载气量，喷雾压力等)。
图7A、B是概略地示出在图2到图4所示的气化器内可用的其它喷雾喷嘴的纵截面侧视图及纵截面主视图。图7A、B示出以相互正交的垂直面切断时的截面构造。图8A～E是沿着图5A中的线VIIIA、VIIIB、VIIIC、VIIID、VIIIE的截面图。
在该喷雾喷嘴231Y，不同的多个液体原料(或者液体原料和载气的气液混合物)从配管107A、107B、107C各自独立地供给喷嘴内配设的供给路231A、231B、231C。此外，从配管108导入的载气供给供给路231D。可是，供给路231A、231B、231C在图8A～C所示的截面位置上顺序地合流于公共的供给路内。供给路231D供给与该公共的供给路对应的扩散室231D1。从该扩散室231D1延伸与上述公共供给路同轴地构成的同轴路。通过该同轴路供给的载气使由上述公共供给路供给的液体原料在喷嘴口231a呈雾粒状喷雾。
因为多个液体原料在喷嘴内混合，所以该喷雾喷嘴231Y没有必要如图10所示地通过在主配管内构成的总管进行液体原料的混合。此外，由于可以均匀地混合多种原料，所以在气化空间内使混合原料气化，供给成膜室内。据此，提高了膜的组成比的再现性。
图9概略地示出可以在图2到图4所示的气化器中用的其它的喷雾喷嘴的纵截面主视图。该喷雾喷嘴213Z是原封不动地应用图10所示的液体原料供给系统的喷嘴构造的构成例。在这里，通过图10所示的主配管107预先混合的液体原料供给喷雾喷嘴231Z内的供给路231A。供给路231A与扩散室231A1连通，从该扩散室231A1开始，延伸多个供给路231Aa、231Ab、231Ac。
另一方面，通过配管108使载气供给到供给路231D，导入多个扩散室231D1、231D2、231D3。从扩散室231D1、231D2、231D3开始，使分别与供给路231Aa、231Ab、231Ac同轴构成的多个同轴路延伸。通过这些同轴路供给的载气在喷嘴口231a、231b、231c各自呈雾粒状对由供给路231Aa、231Ab、231Ac分别供给的液体原料喷雾。
在用该喷雾喷嘴231Z时，由于预先使多个液体原料混合，所以可以简易地构成喷嘴构造。此外，通过具有多个喷嘴可以高效地进行液体原料的喷雾。
本发明的本反应装置及半导体处理装置不只限于上述的图示例，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行种种变更。例如，在上述实施方式，对多个液体原料混合构成原料气体的情况加以说明。可是，本发明的液体原料数没有任何限定，也可以在气化器内只对一种液体原料进行气化。
工业上的可利用性
根据本发明的气体反应装置有半导体处理装置，通过缩短反应气体的输送距离可以实现高品位的气体反应的同时，可以简易地且紧凑地构成装置。

Claims (20)

1. 一种气体反应装置，其特征在于，具有：
使液体原料气化，生成反应气体的气化器；
使所述反应气体反应的反应室；和
设在所述气化器和所述反应室之间且向所述反应室导入所述反应气体的浇淋头，
所述气化器，由包容所述反应室以及所述浇淋头的容器的顶板上面的一部分和覆盖该顶板上面的一部分的帽构成，
具有固定在所述帽的喷雾喷嘴、被所述帽和所述顶板上面的一部分包围且构成所述喷雾喷嘴的喷雾空间的气化室、与该气化室连通的狭窄通路、与该狭窄通路连通的导出部、和与该导出部及所述反应室一起连通的反应气体扩散室；其中，
在所述气化器内生成的所述反应气体导入所述反应室。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述气化器在用于把所述反应气体导入所述反应室的气体导入部外侧直接地构成。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述气化器构成在所述反应室上方。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述狭窄通路的通路宽度为0.5～10.0mm。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述狭窄通路通过在所述气化室周围环状地配设的一体的或者多个通路构成，在所述导出部上配有与所述狭窄通路连通的环状导出通路。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
具有对所述气化室的内面及所述狭窄通路的内面加热的加热器。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
在所述导出通路内部配置用于捕捉所述反应气体中的固形物或液状物的过滤器。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述过滤器配设在与所述反应室连通的所述导出通路的导出口。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
配设用于开闭所述导出口的阀体，所述过滤器配设成包围所述阀体。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
具有对所述过滤器加热的加热器。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述过滤器与所述导出通路的内面热接触，从所述导出路径的内面接受所述加热器的热。
12. 根据权利要求11所述的装置，其特征在于，
在所述导出通路上配设与所述过滤器端缘以外部位热接触的传热部。
13. 一种半导体处理装置，其特征在于，具有如下配置：
形成处理被处理基板的反应室的容器，所述容器具有可装卸的顶板；
在所述容器内配设的、支撑所述被处理基板的支撑部件；
把反应气体供给所述反应室内的浇淋头，所述浇淋头按照与由所述支撑部件所支撑的所述被处理基板相对向的方式，配设在所述顶板的下面上；
在所述顶板的上面上配设的、使液体原料气化并生成所述反应气体的气化室；和
按照通过所述顶板连接所述气化室和所述浇淋头的方式形成的流过所述反应气体的气体通路，
所述气体通路具有，与所述气化室连通的狭窄通路、和与该狭窄通路连通的导出部，
所述浇淋头包括，与所述导出部及所述反应室一起连通的反应气体扩散室。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述气化室作为在所述顶板和在所述顶板上面上安装的帽之间的空间形成。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，
所述气体通路包含由所述帽和所述顶板之间的0.5～10.0mm的间隙构成的狭窄通路，所述狭窄通路作为用于使所述反应气体中包含的雾粒气化的通路发挥功能。
16. 根据权利要求15所述的装置，其特征在于，
在所述顶板的上面上形成规定所述气化室侧壁的竖直部，所述狭窄通路在所述竖直部的上面和所述帽的内面之间形成。
17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于，
所述气体通路具备包围所述气化室的、在所述竖直部的外侧面和所述帽的内面之间形成的环状通路，从所述环状通路向所述浇淋头，在所述顶板上形成导出孔。
18. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于，
还具备在所述帽上安装的、用于开闭所述导出孔的阀。
19. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，
还具备在所述帽上安装的、用于向所述气化室内喷雾所述液体原料的喷雾喷嘴。
20. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，
所述顶板对所述容器主体经铰链部连接，所述顶板及所述帽对所述容器主体，以所述铰链部作为中心，可一体地旋转。
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