JP4972657B2

JP4972657B2 - 気化器及び成膜装置

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Publication number: JP4972657B2
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Inventors: 賢治松本
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Description

本発明は気化器及び成膜装置に係り、特に、溶液原料を噴霧して気化させるための気化器の構成に関する。

一般に、半導体ウエハなどの基板の表面に絶縁薄膜を形成する成膜装置として、ガス反応によって成膜を行う化学気相成長装置（ＣＶＤ装置）が用いられている。このようなＣＶＤ装置においてＰＺＴ等の多元系金属酸化物薄膜を成膜する場合には、原料となる有機金属化合物は常温常圧で固体である場合が多いため、その固体原料をガス化して成膜処理チャンバに供給する必要がある。この場合には、通常、固体原料を適当な溶媒に溶解させて（溶液原料と呼ばれる）液体とし、それを気化器において気化して成膜処理チャンバに供給する。このような原料供給方式は溶液気化法と呼ばれ、バブリング法や固体昇華法に代わる有望なガス化法の一つとして近年盛んに研究開発がなされている（例えば、特許文献１参照）。

上記の溶液気化法を用いて例えば３元系の金属酸化物薄膜を成膜する場合について説明する。ここでは、図９に示す成膜装置１００を用いる。この成膜装置１００には、原料供給系１０１Ａと、気化器１１０と、成膜装置本体１２０とが設けられている。原料供給系１０１Ａにおいて、３系統に分けられた原料容器、例えば鉛系原料の溶液を貯蔵した原料容器１０１ａ、ジルコニウム系原料の溶液を貯蔵した原料容器１０１ｂ及びチタン系原料の溶液を貯蔵した原料容器１０１ｃのそれぞれに蓄積された原料溶液は、圧送ガス管１０２を介して加圧ガスＡが供給されることにより原料供給ライン１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃに押し出され、流量制御器１０５ａ、１０５ｂ及び１０５ｃを通して原料搬送ライン１０７に押し出される。この原料搬送ライン１０７には不活性ガス（例えばＨｅ，Ａｒ）などのキャリアガスＢが供給されていて、原料供給ライン１０３ａ〜１０３ｃがそれぞれ原料搬送ライン１０７に接続されてなるマニホールド構造により、原料搬送ライン１０７内で溶液原料とキャリアガスが混合され、気液混合状態で気化器１１０へと送られる。なお、例えば酢酸ブチルやオクタンやＴＨＦ（テトラヒドロフラン）などの溶剤を収容した溶剤容器１０１ｄも設けられている。この溶剤容器１０１ｄに収容された溶剤も、加圧ガスＡにより溶媒供給ライン１０４に押し出され、流量制御器１０６を介して原料搬送ライン１０７に供給されるように構成されている。

気化器１１０には噴霧ノズル１１１が設けられ、この噴霧ノズル１１１に上記原料搬送ライン１０７が接続されている。また、噴霧ノズル１１１には、ガス供給配管１０８によって噴霧ガスＣが流量制御器１０９を通して供給される。この噴霧ノズル１１１には二重管構造を有する噴霧口が設けられ、例えば、外管内に供給される噴霧ガスＣによって内管に供給された溶液原料及びキャリアガスが気化室１１２内へ噴霧される。ここで、使用される溶媒の気化温度と原料そのものの気化温度は通常異なるので、気化温度の低い溶媒が先に気化しないようにノズル部分は室温程度まで冷却される。例えば、ＰＺＴの成膜に用いられる各種原料（通常は常温常圧で固体）の気化温度はおよそ１８０〜２５０℃であるのに対して、溶媒である酢酸ブチルの気化温度は１２６℃である。

気化室１１２の内面は原料を気化させるための気化面１１２ａであり、例えば２００℃前後に加熱されている。ノズル１１１から噴出した霧状の溶液原料は気化面１１２ａにぶつかって瞬時に気化し、気化室１１２内において原料ガスとなる。この原料ガスは、フィルタ１１４を通してガス導出口１１３から導出され、ガス輸送管１１６を通して成膜装置本体１２０の成膜チャンバ１２１に供給される。成膜チャンバ１２１内には、上記ガス輸送管１１６が接続されたシャワーヘッド１２２や基板Ｗを載置するためのサセプタ１２３などが配置されている。また、シャワーヘッド１２２には反応ガス供給管１１７を介してＯ_２などの酸化性ガスも供給される。成膜チャンバ１２１内では、上記原料ガスと酸化性ガスの反応によって基板Ｗ上に薄膜が形成される。

特開平７−９４４２６号公報

しかしながら、上記従来の成膜装置においては、上記気化器１１０のノズル１１１から溶液原料を噴霧する場合に、溶液原料の噴霧状態が変動することによって気化室１１２内の原料ガスの気化状態が変動し、成膜チャンバ１２１への原料ガスの供給状態が不安定になるという問題点がある。また、気化室１１２内やその下流側の配管において溶液原料が固化してなるパーティクルが生成され、このパーティクルが成膜チャンバ１２１内に導入されて成膜再現性や膜質の低下をもたらすという問題点もある。

より詳細に述べると、上記噴霧ノズル１１１から気化室１１２の内部に噴霧された霧状の溶液原料のうち、大部分は高温の気化面１１２ａにぶつかった瞬間に気化するが、一部のミストは気化しきれずに微細なミストとなり、気化室１１２の内部やその下流の配管内などにおいて溶媒が抜けて球状パーティクルとなる。実際に気化器内部に残留したパーティクルを走査型電子顕微鏡で観察したところ、球状パーティクルの大きさはまちまちで直径０．１〜１．８μｍまで広く分布していた。ここで、気化室１１２内に噴霧されたミストから単に溶媒が揮発して球状パーティクルが生成されたと仮定すると、噴霧されたミストの大きさも一様ではなく、直径２０〜３７０μｍの範囲で広く分布しているものと推定される。したがって、比較的大きなミストが気化面１１２ａに衝突したときには溶液原料が完全に気化されず、より細かなミスト（飛沫）となり、この細かなミストが気化室１１２の内部を飛行している間に溶媒が揮発し、パーティクルを生じているものと考えられる。

また、上記パーティクルの発生は、ガス導出口１１３の手前に配置されたフィルタ（メッシュ）１１４によって一部除去することができるが、微小なミストはフィルタ１１４を通過して下流側配管内でパーティクルを生成する可能性があり、また、パーティクルの除去性能を高めるために目を細かくしたりするとフィルタ１１４に目詰まりが発生しやすくなるという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、微細なミストが気化室の内部を飛行する間に溶媒が揮発してパーティクルとなる状況を回避し、微細なミストを確実に気化させることのできる環境を作り出すことにより、パーティクルの生成を抑制することのできる気化器及びこれを備えた成膜装置の構成を提供することにある。

本発明の気化器は、原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、通気性を有するフィルタによって構成され、前記フィルタは前記噴霧手段に向かって凹曲面状の表面を有することを特徴とする。

この発明によれば、噴霧手段により溶液原料がフィルタに噴霧されるため、フィルタの内部でミストが飛散して微細なミストになっても、微細なミストの一部はフィルタ内部に飛散して他のフィルタの部分に当たることにより再度気化されるため、実質的に複数の気化面の間隔を小さくした場合と同様に、気化率を高め、パーティクルの発生を抑制することができる。なお、フィルタに溶液原料が浸透してフィルタ材の表面に広がった状態で気化が行われる場合もある。

ここで、ガス導出口は、噴霧手段から見てフィルタの手前に設けられる場合と、噴霧手段から見てフィルタ材の背後に設けられる場合とがある。前者の場合には、ガス導出口は噴霧手段から見て図１４に示すようにフィルタの側方にあってもよく、或いは、噴霧手段側（上部壁）に設けられていてもよい。また、フィルタとしては、繊維状素材で構成されるメッシュ、繊維状素材を固めたフィルタ材、多孔質材などによって構成できる。

また、本発明においては、前記フィルタは、前記噴霧手段に向かって凹曲面状の表面を有することにより、ミストの気化状態をより均一化できるため、気化率の向上及びパーティクルの低減に効果がある。

本発明において、前記フィルタの表面は複数の開口部を有する伝熱材に接触し、該伝熱材を介して加熱されていることが好ましい。フィルタの表面が伝熱材に接触し、この伝熱材を介して加熱されていることにより、フィルタの表面全体をより均一に加熱することが可能になるので、ミストの気化率を高めることができるとともに、パーティクルの発生をさらに抑制できる。また、伝熱材には複数の開口部が設けられているので、これらの開口部を通してミストがフィルタに到達するように構成したり、これらの開口部を通してフィルタを通過した原料ガスを排出したりすることが可能になる。また、前記フィルタの裏面は複数の開口部を有する伝熱材に接触し、該伝熱材を介して加熱されていることも好ましい。特にフィルタの表面及び裏面に伝熱材が接触配置される場合にはフィルタを全面的にほぼ均等に加熱することができる。

本発明において、前記フィルタと前記気化室との間は、シール手段によりシールされていることが好ましい。これによれば、隙間からミストやパーティクルが漏洩することを防止できる。

次に、本発明の別の気化器は、原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、通気性を有するフィルタによって構成され、前記フィルタの裏面は前記気化室の内面に接触するように配置されることが好ましい。これによれば、気化室の内面からフィルタに熱が伝達されるように構成できる。特に、この場合には、フィルタには裏面側の温度が表面側の温度よりも相対的に高くなるように温度勾配を形成することができるので、フィルタの厚さ方向のより広い範囲を用いて原料ガスの気化を生じさせることができるため、堆積物の付着分布を緩和し、フィルタの目詰まりを抑制することができる。

本発明において、前記フィルタの裏面からパージガスを供給するパージガス供給手段を有することが好ましい。これによれば、パージガスによってフィルタへのパーティクルの付着が低減され、また、一旦付着したパーティクルを除去することができる。

次に、本発明のさらに別の気化器は、原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、多数の孔若しくは穴を有する多孔材によって構成され、前記多孔材を振動させる振動手段を有することを特徴とする。

本発明においては、前記多孔材を振動させる振動手段を有することにより、ミストの気化を促進させたり、パーティクルの付着を防止したりすることができる。

この発明によれば、多孔材の表面に多数の孔若しくは穴が設けられていることによって、多孔材の孔若しくは穴の或る内面部分に到達したミストが飛散して微細なミストが発生しても、当該微細なミストが孔若しくは穴の別の内面部分に接触して気化される確率が増大するので、実質的に複数の気化面の間隔を小さくした場合と同様の効果が得られ、気化率を向上させ、パーティクルの発生を抑制することができる。

ここで、ガス導出口は、噴霧手段から見て多孔材の手前側方に設けられる場合と、噴霧手段側に設けられる場合と、多孔材に貫通孔を設けた上で噴霧手段から見て多孔材の背後に設けられる場合とがある。

本発明において、前記多孔材の前記孔もしくは穴が開口幅よりも短い軸線距離を有する貫通孔であり、複数の前記多孔材が噴霧方向に重なるように配置されていることが好ましい。これによれば、複数の多孔材（多孔板）間でミストが衝突し合うことによって、実質的に複数の気化面の間隔を小さくした場合と同様になり、気化率を向上させ、パーティクルの発生を抑制することができる。ここで、複数の多孔材のうち、隣接する多孔材間において、それぞれに設けられる貫通孔が相互に平面的に重ならない位置に配置されるように構成されていることが望ましい。これによって、或る多孔材の貫通孔を通過したミストが隣接する多孔材の表面（貫通孔のない部分）に接触し気化されるため、微細なミストを効率的に気化することができるとともに、微細なミストが複数の多孔材の設置領域を通過しにくく構成できる。

また、多孔材の中心部をくり抜くことによって、多孔材の中心部の温度低下が生じないように構成することもできる。例えば、多孔板の中心部に上記の孔や穴よりも大きな開口部を設けてもよく、また、多孔板の中心部に近づくほど大きな孔を設けるようにしてもよい。これは、多孔材に多くのミストが当たると、ミストの気化熱により多孔材の中心部の温度が低下するためである。

本発明において、前記多孔材の前記孔若しくは穴が開口幅よりも長い軸線距離を有することが好ましい。これによれば、多孔材（多孔体）の孔若しくは穴の内部に侵入したミストがその孔若しくは穴の内面に接触し気化されるときに、一部気化されない微細なミストが残っても、当該孔若しくは穴の他の部分に直ちに接触して再度気化されることになるため、気化率の向上及びパーティクルの低減を図ることができる。

次に、本発明の成膜装置は、上記のいずれかに記載の気化器と、前記溶液原料を前記気化器に供給する原料供給系と、前記気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜するための成膜室とを有することを特徴とする。上記の気化器を有することによってパーティクルを低減することができるため、成膜室で行われる成膜処理において膜質の向上を図ることができる。

第１基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。第１実施形態の気化器の構造を示す縦断面図。第２基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。第２実施形態の気化器の構造を示す縦断面図。第３基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。第４基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。第５基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。第６基本形態の気化器の構造を示す縦断面図。従来の気化器を含む成膜装置の全体構成を示す概略構成図。

次に、図面を参照して本発明に係る気化器及び成膜装置の基本形態又は実施形態を説明する。以下に示す気化器及び成膜装置の基本形態又は実施形態は、基本的には、図９に示す原料供給系１０１Ａ、気化器１１０及び成膜装置本体１２０を備えた成膜装置１００にて説明したものと同じ概略構造を有するものであり、特に、以下に説明する気化器を用いて成膜装置を構成する場合についての説明は省略する。

［第１基本形態］
まず、図１を参照して本発明に係る第１基本形態の気化器４１０について説明する。この基本形態の気化器４１０は、噴霧ノズル４１１と、加熱手段４１２ｃなどによって加熱された気化室４１２とを有し、また、ガス導出口４１３が設けられている。

この基本形態では、気化室４１２の内部にフィルタ４１４が配置され、このフィルタ４１４の表面４１４ａは、噴霧ノズル４１１の噴霧口４１１ａに対向配置されていることにより、実質的に主要な気化面となっている。フィルタ４１４は、金属などの繊維状材料で構成されたメッシュ、同繊維状材料を押し固めたフィルタ材、多孔質材料などによって構成される。なお、隙間からミストやパーティクルが漏洩しないように、フィルタ４１４と気化室４１２との間は、Ｏリングやガスケットなどのシール手段によりシールされていることが望ましい。

また、本基本形態では、ガス導出口４１３が噴霧口４１１ａから見てフィルタ４１４の背後に配置されている。したがって、気化空間４１２Ｓは、気化室４１２の内部の噴霧口４１１ａとフィルタ４１４の間の空間で構成され、この気化空間４１２Ｓで生成された原料ガスがフィルタ４１４を通過することにより、或いは、フィルタ４１４内で生成された原料ガスがフィルタ４１４から出ることにより、ガス導出口４１３から導出されるように構成されている。

この基本形態では、噴霧口４１１ａから噴霧されたミストは直接フィルタ４１４の表面４１４ａに吹き付けられる。表面４１４ａに吹き付けられたミストは、加熱手段４１２ｃによってフィルタ４１４が加熱された状態にあるので、フィルタ４１４から熱を受けて瞬時に気化するが、このとき、気化できずに残留した微細なミストの一部は、気化空間４１２Ｓとガス導出口４１３との間の圧力差（圧力勾配）によってフィルタ４１４の内部を進み、フィルタ４１４の他の部分に接触してさらに気化される。したがって、噴霧口４１１ａから放出されたミストが表面４１４ａに衝突して生じた微細なミストの上記一部にとっては、僅かな飛行距離でフィルタ４１４の他の部分に接触して気化されるため、実質的に噴霧ノズルに対向する第１の気化面と、第１の気化面に対向する第２の気化面の間隔を狭めた場合と同様の作用効果、すなわち、気化率の向上及びパーティクルの低減といった効果を得ることができる。

この基本形態では、フィルタ４１４は気化室４１２の底面（ガス導出口４１３の周囲にある内面）と離間した状態に配置されているので、フィルタ４１４のほぼ全面を有効に用いて高いフィルタ効果を得ることができる。ただし、本発明に係る実施形態として、フィルタ４１４を気化室４１２の底面に接触させ、この底面を介してフィルタ４１４を加熱することにより、噴霧ノズル４１１の噴霧口４１１ａから溶液原料を噴霧している状態で、フィルタ４１４の裏面側の温度が高く、表面４１４ａの温度が相対的に低くなるように、フィルタ４１４の厚さ方向に温度勾配を形成してもよい。これによって、フィルタ４１４において厚さ方向の堆積物の付着分布の偏りを緩和することができるため、フィルタ４１４の目詰まりを抑制し、フィルタ４１４を長寿命化することができる。

なお、後述する各基本形態又は実施形態のように、本実施形態において、ガス導出口４１３をフィルタ４１４の表面４１４ａ側に設けてもよい。この場合には、ガス導出口４１３を通過する原料ガスに対してフィルタ４１４のフィルタ効果を与えることはできないが、気化率の向上とパーティクルの低減効果は同様に得ることができる。この場合、ガス導出口４１３にフィルタ４１４とは別のフィルタを設置してもよい。

［第１実施形態］
次に、図２を参照して、本発明に係る第１実施形態の気化器４２０について説明する。この実施形態の気化器４２０では、第１基本形態と同様のフィルタ４２４の表面４２４ａが気化面として噴霧ノズル４２１の噴霧口４２１ａに対向配置されているが、このフィルタ４２４の裏面は気化室４２２の内面に接触するように配置されている。また、ガス導出口４２３はフィルタ４２４の表面４２４ａ側の側面に設けられている。

この実施形態では、加熱手段４２２ｃで発生した熱が気化室４２２の内面からフィルタ４２４に伝達されるように構成されているため、噴霧ノズル４２１の噴霧口４２１ａから溶液原料を噴霧している状態で、フィルタ４２４の裏面側の温度が高く、表面４２４ａの温度が相対的に低くなるように、フィルタ４２４の厚さ方向に温度勾配を形成することができる。これによって、フィルタ４２４の厚さ方向のより広い範囲を用いて原料ガスの気化を生じさせることができ、フィルタ４２４における厚さ方向の堆積物の付着分布を緩和し、フィルタ４２４の目詰まりを抑制することができる。

この実施形態の気化器４２０では、第１基本形態と同様に、噴霧口４２１ａから噴霧されたミストがフィルタ４２４の表面４２４ａに吹き付けられ、フィルタ４２４から熱を受けて瞬間的に気化し、ここで完全に気化しなかった場合には微細なミストが周囲に飛散する。この微細なミストのうちフィルタ４２４の内部に向かったものはやがてフィルタ４２４の他の部分に接触し、ここで気化される。フィルタ４２４によって生成された原料ガスは気化空間４２２Ｓからガス導出口４２３を経て外部へ導出される。なお、特にフィルタ（メッシュ）の詰まりを回避したい場合や、フィルタに詰まったパーティクルを追い出してフィルタの再生を行いたい場合は、フィルタ４２４の裏面から別途パージガスを供給するように構成してもよい。このパージガスによってフィルタへのパーティクルの付着が低減され、また、一旦付着したパーティクルを除去することができる。

［第２基本形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る第２基本形態の気化器４３０について説明する。この基本形態の気化器４３０においては、第１実施形態とほぼ同様に、気化室４３２の内部にフィルタ４３４が配置され、フィルタ４３４の表面４３４ａは噴霧ノズル４３１の噴霧口４３１ａに対向配置されている。また、ガス導出口４３３は噴霧口４３１ａから見てフィルタ４３４の背後に設けられている。

本基本形態では、フィルタ４３４の表面及び裏面に、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な素材で構成された伝熱材４３５，４３６が接触するように配置されている。これらの伝熱材４３５，４３６は、気化室４３２の内面に接触し、加熱手段４３２ｃから発せられる熱をフィルタ４３４に伝達する機能を有する。伝熱材４３５，４３６は、複数の開口部４３５ａ，４３６ａを有し、これらの開口部４３５ａ，４３６ａによってフィルタ４３４の表面及び裏面が露出するように構成されている。これらの開口部はフィルタの目よりも大幅に大きい寸法を有することが好ましく、また、複数の開口部がフィルタ４３４の表面及び裏面に沿って縦横に配列されていることが好ましい。

この基本形態では、フィルタ４３４の表面及び裏面に伝熱材４３５，４３６が接触配置されているため、フィルタ４３４を全面的にほぼ均等に加熱することができ、その結果、気化率の向上やパーティクルの低減を図ることができる。このとき、伝熱材４３５，４３６の開口部４３５ａ，４３６ａは、フィルタ４３４の表面にミストが直接吹き付けられるようにし、また、フィルタ４３４の裏面から原料ガスが支障なくガス導出口４３３へ向けて移動できるようにしている。なお、この基本形態において、伝熱材４３５，４３６のうちのいずれか一方のみを用いるように構成しても構わない。また、伝熱材４３５，４３６に直接ヒータなどの加熱手段を内蔵しても構わない。

［第２実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る第２実施形態の気化器４４０について説明する。この実施形態の気化器４４０は、気化室４４２の内部に、噴霧ノズル４４１の噴霧口４４１ａに向かって凹曲面状の表面４４４ａを有するフィルタ４４４が配置されている。このフィルタ４４４は、凹曲面状の表面を有する伝熱材４４５の上に接触配置されている。この伝熱材４４５には、第２基本形態と同様に複数の開口部４４５ａが設けられている。

この実施形態では、フィルタ４４４の表面４４４ａが凹曲面状に構成されているので、噴霧口４４１ａからの距離を全表面に亘ってほぼ同一にすることができる。したがって、ミストの気化状態をより均一化することができるため、気化率の向上及びパーティクルの低減に効果がある。ここで、表面４４４ａは噴霧口４４１ａの近傍を中心とした球面状（半球状）に構成されていることがより好ましい。

［第３基本形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る第３基本形態の気化器４５０について説明する。この基本形態の気化器４５０においては、気化室４５２の内部に多数の孔４５４ａ，４５５ａを備えた多孔材である多孔板４５４，４５５が配置されている。多孔板４５４，４５５は、噴霧口４５１ａから見て相互に重なるように配置されている。このとき、多孔板４５４の孔４５４ａと、多孔板４５５の孔４５４ａとは噴霧口４５１ａから見て平面的に異なる位置に配置されるように構成されていることが望ましい。なお、ガス導出口４５３は、噴霧口４５１ａ側の気化室４５２の壁面に設けられている。また、多孔板４５４，４５５は、気化室から伝導熱を受けて加熱されていてもよく、或いは、多孔板の内部に直接ヒータなどの加熱手段が内蔵されていてもよい。

この基本形態では、噴霧口４５１ａから噴霧されたミストは、多孔板４５４，４５５の表面にて加熱され気化するが、気化しきれなかった一部の微細なミストは、孔４５４ａ，４５５ａの他の内面部分や他の多孔板の表面若しくは裏面に接触し、再び熱を受けて気化する。したがって、微細なミストの飛行距離を実質的に短縮することができるため、気化率を向上し、また、パーティクルの発生を抑制することができる。

ここで、場合によっては、ノズルから出たミストが直接気化器内壁に当たるように、多孔板４５４，４５５の中心部を（大きく）くり抜いてもよい。例えば、多孔板の中心部に上記の孔や穴よりも大きな開口部を設けてもよく、また、多孔板の中心部に近づくほど大きな孔を設けるようにしてもよい。これによって、多孔板に多くのミストが当たったときに多孔板の中心部の温度が低下するといったことを防止できる。これは、ミストの気化熱により多孔材の中心部の温度が低下しやすいため、中心部に固形物が堆積することを防止する必要があるためである。

［第４基本形態］
次に、図６を参照して、本発明に係る第４基本形態の気化器４６０について説明する。この基本形態の気化器４６０は、気化室４６２の内部に、多数の孔を有する多孔材である多孔体（多孔ブロック）４６４が配置されている点で上記第３基本形態と同様であるが、この多孔体４６４の孔４６４ａは、その開口幅（開口直径）よりも長い軸線距離（貫通距離或いは深さ）を有している点で上記とは異なる。この多孔体４６４は、例えばハニカム構造を有するものとすることができる。図示例のように噴霧ノズル４６１の噴霧口４６１ａから見てガス導出口４６３が多孔体４６４の背後に配置されている場合には、孔４６４ａは貫通孔として構成される。また、図示例とは異なるが、図２に示すものと同様にガス導出口が多孔体４６４の噴霧口４６１ａ側の側方に、或いは、図５に示すものと同様にガス導出口が噴霧口４６１ａ側に設けられている場合には、孔４６４ａを、底部を有する穴としてもよい。

多孔体４６４の孔の断面形状は、円形、三角形、四角形、六角形などであってもよい。また、場合によっては多孔体に変えてフィン状のもの（例えばラジエターのようなもの）であってもよい。多孔体４６４は、気化室４６２からの伝導熱によって、或いは、直接内蔵されたヒータなどの加熱手段などによって加熱されている。また、本発明に係る実施形態として、ミストの気化を促進させたり、パーティクルの付着を防止したりするために、多孔体４６４を超音波振動子などによって振動させてもよい。

この基本形態では、噴霧口４６１ａから噴霧されたミストは多孔体４６４の孔４６４ａの内面に接触して上記と同様に気化されるが、ここで、気化しきれずに残った微細なミストは、長い距離を飛行することなく、その孔４６４ａ内の他の内面部分に接触するため、そこで再び気化される。したがって、上記と同様に気化率が向上し、また、パーティクルの発生を抑制することができる。

［第５基本形態］
次に、図７を参照して、本発明に係る第５基本形態の気化器４７０について説明する。この基本形態の気化器４７０は、その気化室４７２の内部に、第４基本形態と同様に構成された多孔体４７４と、第３基本形態と同様に構成された多孔板４７５，４７６を噴霧ノズル４７１の噴霧口４７１ａの噴霧方向に順次に配置したものである。ガス導出口４７３は、多孔板４７５，４７６の背後に設けられている。

この基本形態では、多孔体４７４を通過した微細なミストをさらに多孔板４７５，４７６によって捕捉し、気化させることができるので、さらに気化率を向上し、また、パーティクルを低減することができる。より具体的には、多孔体４７４を通過したミストやパーティクルは、多孔体の整流作用によってその出口付近では孔の軸線方向に沿ってほぼ直進するようになる。直進したミストやパーティクルは多孔板４７５，４７６に対して垂直に衝突する一方、ガスは多孔板の孔をすり抜けて通過することができる。多孔板に衝突したミストやパーティクルはそこで気化するか、或いは、ファンデルワールス力によって多孔板に捕獲されることになる。なお、この基本形態において、噴霧口４７１ａ側に多孔板を配置し、ガス導出口４７３側に多孔材を配置しても構わない。

［第６基本形態］
最後に、図８を参照して、本発明に係る第６基本形態別の気化器４８０について説明する。この基本形態の気化器４８０においては、気化室４８２の内部に第３基本形態と同様に構成された多孔板４８４，４８５は、噴霧ノズル４８１の噴霧口４８１ａに対向配置されている。そして、ガス導出口４８３の手前位置に第４基本形態と同様に構成された多孔体４８６を設けている。

この基本形態では、多孔板４８４，４８５を通過した微細なミストをさらにガス導出口４８３の手前に配置された多孔体４８６によって捕捉し、気化させることができるので、気化率の向上及びパーティクルの低減を図ることができる。ガス導出口４８３は噴霧口４８１ａ側に設けられているので、多孔体４８６もまた多孔板４８４，４８５の噴霧口４８１ａ側に配置される。なお、本基本形態において、多孔板４８４，４８５と、多孔体４８６とを入れ替えて配置しても構わない。

尚、本発明の気化器及び成膜装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記各基本形態又は実施形態では、ＰＺＴ成膜のための原料を気化する場合を前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、他の膜種のための原料を気化する場合にも適用することが可能である。他の膜種としては、例えば、Ｓｒ原料とＢｉ原料とＴａ原料とを気化させてＳＢＴ金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Ｂｉ原料とＬａ原料とＴｉ原料とを気化させてＢＬＴ金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Ｂａ原料とＳｒ原料とＴｉ原料とを気化させてＢＳＴ金属酸化物の薄膜等を形成する場合や、Ｓｒ原料とＴｉ原料とを気化させてＳＴＯ金属酸化物の薄膜等を形成する場合などが挙げられる。

１００…成膜装置、１０１Ａ…原料供給系、１１０…気化器、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ…原料供給ライン、１０７…原料搬送ライン、４１１…噴霧ノズル、４１２…気化室、４１３…ガス導出口、４１４…フィルタ、４１４ａ…表面、４３５，４３６…伝熱材、４５４，４５５…多孔板、４６４…多孔体、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０…気化器

Claims

原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、
前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、通気性を有するフィルタによって構成され、前記フィルタは前記噴霧手段に向かって凹曲面状の表面を有することを特徴とする気化器。
前記フィルタの裏面は複数の開口部を有する伝熱材に接触し、該伝熱材を介して加熱されていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。
原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、
前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、通気性を有するフィルタによって構成され、前記フィルタの裏面は前記気化室の内面に接触するように配置されることを特徴とする気化器。
前記フィルタには、裏面側の温度が表面側の温度よりも相対的に高くなるように温度勾配が形成されることを特徴とする請求項３に記載の気化器。
前記フィルタの裏面からパージガスを供給するパージガス供給手段を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の気化器。
前記ガス導出口は、前記噴霧手段から見て前記フィルタの背後に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の気化器。
前記ガス導出口は、前記フィルタの表面側の側面に設けられていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の気化器。
原料を溶媒に溶解してなる溶液原料を噴霧する噴霧手段と、噴霧された前記溶液原料を気化するための加熱された気化面を備えた気化室と、該気化室にて生成された原料ガスを導出するガス導出口とを有する気化器において、
前記噴霧手段の噴霧方向にある前記気化面は、多数の孔若しくは穴を有する多孔材によって構成され、前記多孔材を振動させる振動手段を有することを特徴とする気化器。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の気化器と、前記溶液原料を前記気化器に供給する原料供給系と、前記気化器から導出される前記原料ガスを用いて成膜するための成膜室とを有することを特徴とする成膜装置。