JP7258970B2

JP7258970B2 - 気化システム、基板処理装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP7258970B2
Application number: JP2021133175A
Authority: JP
Inventors: 昭典田中; 由次才記
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2023-04-17
Anticipated expiration: 2041-08-18
Also published as: JP2022055313A

Description

本開示は、気化システム、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程で用いられる基板処理装置として、例えば、処理ガスの原料として液体原料を用い、その液体原料を気化させて気化ガス(原料ガス)を生成し、生成した気化ガスを処理ガスとして処理室に供給することで、処理室内の基板を処理するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

気化ガスの生成に際して、液体原料の気化が不充分であると、気化を行う気化器（気化室）に残渣が残留して堆積してしまうおそれがある。

国際公開第２０１７／０１０１２５号

本開示は、残渣堆積を抑制して、気化効率の向上を図ることができる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、
一端部と他端部とを有する気化室と、
前記他端部で前記気化室に接続され、前記一端部に向けて第１キャリアガスと液体原料が混合された混合流体とを供給する第１流体供給部と、
前記一端部で前記気化室に接続され、前記一端部から第２キャリアガスを供給する際、前記第２キャリアガスが前記気化室の内壁に沿って流れるように構成されている第２流体供給部と、を備える技術が提供される。

本開示によれば、残渣堆積を抑制して、気化効率の向上を図ることができる。

本開示の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉を示す立断面図である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置のガス供給系を示す概略構成図である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部を説明する概略構成図である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置により基板に膜を形成するプロセスを説明するフローチャートである。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器を示す概略構成図である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第１流体供給部の構成要素を示す説明図（その１）である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第１流体供給部の構成要素を示す説明図（その２）である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第１流体供給部の構成要素を示す説明図（その３）である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第１流体供給部の構成要素を示す説明図（その４）である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第２流体供給部の構成要素を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る基板処理装置に用いられる気化器の第１流体供給部の構成要素を示す説明図（その５）である。

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

（１）基板処理装置の構成
まず、本開示の一実施形態に係る基板処理装置の構成について説明する。
ここでは、基板処理装置の一例として、半導体装置の製造工程の一工程で使用される基板処理装置であって、一度に複数枚の基板に対して成膜処理等を行うバッチ式の縦型装置である基板処理装置について説明する。

本実施形態に係る基板処理装置は、処理炉１を備えて構成されている。
図１は、処理炉１の構成例を示す立断面図である。

処理炉１は、中心線が垂直になる様に縦向きに配置され、筐体（図示せず）により固定的に支持された反応管としての縦型のプロセスチューブ２を有している。プロセスチューブ２は、インナチューブ３とアウタチューブ４とを有している。インナチューブ３およびアウタチューブ４は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）、石英や炭化珪素の複合材料等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ一体に成形されている。

インナチューブ３は、上端が閉塞され下端が開放された円筒形状であり、その筒内に基板保持手段（基板保持具）としてのボート５が収納される。ボート５には、基板としてのウエハ６が水平姿勢で多段に積層されている。このようなボート５が収納されるインナチューブ３内には、ウエハ６を収納して処理する処理室７が画成される。インナチューブ３の下端開口は、ウエハ６を保持したボート５を挿脱する為の炉口を構成している。したがって、インナチューブ３の内径は、ウエハ６を保持したボート５の最大外径よりも大きくなるように設定されている。

アウタチューブ４は、上端が閉塞され下端が開口された円筒形状であり、内径がインナチューブ３よりも大きく、該インナチューブ３の外側を囲むよう同心に配置される。アウタチューブ４の下端部は、マニホールド８のフランジ９にＯリング（図示せず）を介して取付けられ、Ｏリングにより気密に封止される。

インナチューブ３の下端部は、マニホールド８の内周面に形成された円板状のリング部１１上に載置されている。マニホールド８には、インナチューブ３およびアウタチューブ４についての保守点検作業や清掃作業のため、インナチューブ３およびアウタチューブ４が着脱自在に取付けられている。さらに、マニホールド８が筐体（図示せず）に支持されることにより、プロセスチューブ２は垂直に据付けられた状態になっている。

なお、上記に於いては、インナチューブ３の内部に画成される空間を処理室７としているが、以下では、アウタチューブ４内に画成される空間を処理室７と呼ぶ場合もある。

マニホールド８の側壁の一部には、処理室７の雰囲気を排気する排気管１２が接続されている。マニホールド８と排気管１２との接続部には、処理室７の雰囲気を排気する排気口が形成されている。排気管１２内は、排気口を介してインナチューブ３とアウタチューブ４との間に形成された隙間からなる排気路４７（後述）に連通している。なお、排気路４７の横断面形状は略円形リング状になっている。これにより、後述するインナチューブ３に形成された排気孔１３の上端から下端まで均一に排気することができる。すなわち、ボート５に載置された複数枚のウエハ６全てから均一に排気することができる。

排気管１２には、上流側から順に、圧力センサ１４、圧力調整器としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ１５、真空排気装置としての真空ポンプ１６が設けられている。真空ポンプ１６は、処理室７の圧力が所定の圧力（真空度）となる様真空排気し得るように構成されている。圧力センサ１４およびＡＰＣバルブ１５には、コントローラ１７が電気的に接続されている。コントローラ１７は、処理室７内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ１４により検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ１５の開度を制御するように構成されている。

主に、排気管１２、圧力センサ１４、ＡＰＣバルブ１５により、本実施形態に係る排気ユニット（排気系）が構成される。また、排気ユニットには真空ポンプ１６を含めてもよい。また、排気管１２には、排気ガス中の反応副生成物や未反応の原料ガス等を補足するトラップ装置や、排気ガス中に含まれる腐食成分や有毒成分等を除外する除外装置が接続されている場合がある。この場合、トラップ装置や除外装置を排気ユニットに含めてもよい。

マニホールド８には、マニホールド８の下端開口を閉塞するシールキャップ１８が垂直下方から当接される。シールキャップ１８は、アウタチューブ４の外径と同等以上の外径を有する円盤形状となっており、プロセスチューブ２の外部に垂直に設置されたボートエレベータ１９（後述）によって水平姿勢で垂直方向に昇降される。

シールキャップ１８上には、ウエハ６を保持するボート５が垂直に立脚されて支持されている。ボート５は、上下で一対の端板２１と、端板２１間に垂直に設けられた複数本の保持部材２２とを有している。端板２１および保持部材２２は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）、石英や炭化珪素の複合材料等の耐熱性材料からなる。各保持部材２２には、多数条の保持溝２３が長手方向に等間隔に形成されている。ウエハ６の円周縁が複数本の保持部材２２に於ける同一段の保持溝２３内にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ６が水平姿勢かつ互いに中心を揃えた状態で多段に積層されて保持
される。

ボート５とシールキャップ１８との間には、上下で一対の補助端板２４が複数本の補助保持部材２５によって支持されている。各補助保持部材２５には、多数条の保持溝２６が形成されている。保持溝２６には、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる円板形状の複数枚の断熱板２７が、水平姿勢で多段に装填される。断熱板２７によって、後述するヒータユニット２８からの熱が前記マニホールド８側に伝わり難くなっている。また、ボート５に載置される複数枚のウエハ６の下側での温度低下を抑制できるようになっている。

シールキャップ１８の処理室７と反対側には、ボート５を回転させる回転機構２９が設けられている。回転機構２９の回転軸３１は、シールキャップ１８を貫通してボート５を下方から支持している。回転機構２９により回転軸３１を回転させることで、処理室７内にてウエハ６を回転させることができる。

また、シールキャップ１８は、搬送手段（搬送機構）としてのボートエレベータ１９によって垂直方向に昇降されるように構成されており、ボートエレベータ１９によってボート５を処理室７に搬送することが可能となっている。

アウタチューブ４の外部には、プロセスチューブ２内を全体に亘って均一または所定の温度分布に加熱する加熱手段（加熱機構）としてのヒータユニット２８が、アウタチューブ４を囲繞するように設けられている。ヒータユニット２８は、基板処理装置の筐体（図示せず）に支持されることにより、垂直に据付けられた状態となっており、例えばカーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータとして構成されている。

プロセスチューブ２内には、温度検出器としての温度センサ３２が設置されている。主に、ヒータユニット２８、温度センサ３２により、本実施形態に係る加熱ユニット（加熱系）が構成される。

インナチューブ３の側壁（後述する排気孔１３とは１８０°反対側の位置）には、チャンネル形状の予備室３３が、インナチューブ３の側壁から該インナチューブ３の径方向外向きに突出して垂直方向に長く延在するように形成されている。また、予備室３３の内壁は処理室７の内壁の一部を形成している。

予備室３３の内部には、予備室３３の内壁（すなわち処理室７の内壁）に沿うように、予備室３３の下部から上部に沿ってウエハ６の積層方向に延在し、処理室７内にガスを供給するノズル３４，３５，３６，３７が設けられている。すなわち、ノズル３４，３５，３６，３７は、ウエハ６が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。

ノズル３４，３５，３６，３７は、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、ノズル３４，３５，３６，３７の水平部はマニホールド８を貫通し、ノズル３４，３５，３６，３７の垂直部はウエハ配列領域の下端から上端に向って立ち上がるように設けられている。なお、便宜上、図１には１本のノズル３４を記載しているが、実際には４本のノズル３４，３５，３６，３７が設けられている。

また、ノズル３４，３５，３６，３７の側面には、ガスを供給する多数のガス供給孔３８，３９，４０，４１がそれぞれ設けられている。ガス供給孔３８，３９，４０，４１は、下部から上部に亘ってそれぞれ同一、または大きさに傾斜を付けた開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。

マニホールド８を貫通したノズル３４，３５，３６，３７の水平部の端部は、プロセスチューブ２の外部で、ガス供給ラインとしてのガス供給管４３，４４，４５，４６とそれぞれ接続されている。

上記した様に、本実施形態に於けるガス供給の方法は、予備室３３に配置されたノズル３４，３５，３６，３７を介してガスを搬送し、ガス供給孔３８，３９，４０，４１からウエハ６の近傍より処理室７にガスを噴出させている。

インナチューブ３の側壁であって、ノズル３４，３５，３６，３７に対向した位置、すなわち予備室３３とは１８０°反対側の位置には、例えばスリット状の貫通孔である排気孔１３が垂直方向に細長く開設されている。インナチューブ３とアウタチューブ４との間の隙間により排気路４７が形成され、排気路４７は排気孔１３を介して処理室７と連通している。したがって、ガス供給孔３８，３９，４０，４１から処理室７に供給されたガスは、排気孔１３を介して排気路４７内へと流れた後、排気口を介して排気管１２内に流れ、処理室７外へと排出される。

このとき、ガス供給孔３８，３９，４０，４１から処理室７のウエハ６の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ６の表面と平行な方向に向って流れた後、排気孔１３を介して排気路４７へと流れる。つまり、処理室７に於けるガスの主たる流れは水平方向、すなわちウエハ６の表面と平行な方向となる。このような構成とすることで、各ウエハ６に対して均一にガスを供給でき、各ウエハ６に形成される薄膜の膜厚を均一にすることができる。なお、排気孔１３はスリット状の貫通孔に限らず、複数個の孔により形成されていてもよい。

次に、図２を参照して本実施形態に係るガス供給系について説明する。
図２は、ガス供給系を示す概略構成図である。

ガス供給管４３には、上流側から順に、流量制御装置（流量制御部）としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）４８および開閉弁であるバルブ４９がそれぞれ設けられており、例えば不活性ガスである窒素（Ｎ_２）ガスがガス供給管４３およびノズル３４を通って処理室７へ供給される。主に、ノズル３４、ガス供給管４３、ＭＦＣ４８、バルブ４９により第１の不活性ガス供給系が構成される。

ガス供給管４６には、上流側から順に、流量制御装置（流量制御部）としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）５１および開閉弁であるバルブ５２がそれぞれ設けられており、例えば不活性ガスである窒素（Ｎ_２）ガスがガス供給管４６およびノズル３７を通って処理室７へ供給される。主に、ノズル３７、ガス供給管４６、ＭＦＣ５１、バルブ５２により第２の不活性ガス供給系が構成される。

不活性ガス供給系は、第１の不活性ガス供給系と第２の不活性ガス供給系のいずれかまたは両方で構成される。ウエハ６への処理によって２つを使い分けてもよいが、第１の不活性ガス供給系と、第２の不活性ガス供給系の両方を用いることで、ウエハ６に均一な処理を施すことができる。また、ノズル３４とノズル３７は、他のノズルを挾むように配置することが好ましい。このような配置とすることで、ウエハ６への処理均一性を向上させることができる。

ガス供給管４４には、上流側から順に、反応ガス活性化装置５３、流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５４および開閉弁であるバルブ５５が設けられている。ガス供給管４４の先端部には、ノズル３５が接続されている。

ガス供給管４４の上流側は、図示しない反応ガス供給源が反応ガス活性化装置５３に接続されている。主に、ノズル３５、ガス供給管４４、反応ガス活性化装置５３、ＭＦＣ５４、バルブ５５により反応ガス供給系が構成される。なお、反応ガス活性化装置５３としては、オゾナイザやプラズマ生成装置、予備加熱装置等が挙げられる。

ガス供給管４５には、気化システム(気化部)であり、液体原料を気化して原料ガスとしての気化ガスを生成する気化器５６が設けられており、気化器５６の下流側には、上流側から順に開閉弁であるバルブ５７、ガスフィルタ５８が設けられている。ガス供給管４５の先端部には、ノズル３６が接続されている。バルブ５７を開けることにより、気化器５６内にて生成された気化ガスがノズル３６を介して処理室７に供給される。主に、ノズル３６、ガス供給管４５、気化器５６、バルブ５７、ガスフィルタ５８により原料ガス供給系(気化ガス供給系)が構成される。なお、後述するキャリアガス供給系、液体原料供給系も原料ガス供給系に含めてもよい。

ガス供給管４５の気化器５６よりも上流側には、上流側から順に液体原料タンク５９、液体流量制御装置（ＬＭＦＣ）６１、開閉弁であるバルブ６２が設けられている。気化器５６内への液体原料の供給量、すなわち気化器５６内で気化され処理室７へ供給される気化ガスの供給流量は、ＬＭＦＣ６１によって制御される。主に、ガス供給管４５、液体原料タンク５９、ＬＭＦＣ６１、バルブ６２により液体原料供給系が構成される。

また、気化器５６には、第１キャリアガスとしての不活性ガスがガス供給管８５から、第２キャリアガスとしての不活性ガスがガス供給管９１からそれぞれ供給される。ガス供給管８５には、上流側から順にＭＦＣ８６とバルブ８７が設けられている。気化器５６で生成された気化ガスをキャリアガスで希釈することにより、ボート５に搭載されるウエハ６間の膜厚均一性等、ウエハ６間に於けるウエハ６の処理の均一性を調整することができる。主に、ガス供給管８５、ＭＦＣ８６、バルブ８７により、第１キャリアガス供給系が構成され、ガス供給管９１、ＭＦＣ９２、バルブ９３、加熱機構９４により、第２キャリアガス供給系が構成される。

ガス供給管４５からは、原料ガスが、ＬＭＦＣ６１、気化器５６、ガスフィルタ５８、ノズル３６等を介して処理室７へ供給される。原料ガスとしては、液体原料を気化した気化ガスを用いることができる。例えば、常温常圧に於いては液体である液体原料は、液体原料タンク５９内に貯留される。

なお、気化器５６の詳細については後述する。

次に、図３を参照して本実施形態に係る制御部（制御手段）であるコントローラ１７と各構成の接続について説明する。
図３は、コントローラ１７を説明する概略構成図である。

コントローラ１７は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）７５、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）７６、記憶装置７７、Ｉ／Ｏポート７８を具備するコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ７６、記憶装置７７、Ｉ／Ｏポート７８は、内部バス７９を介してＣＰＵ７５とデータ交換可能な様に構成されている。コントローラ１７には、ディスプレイ等の表示装置８０や、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置８１が接続されている。

記憶装置７７は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置７７内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が読出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程に於ける各手順をコントローラ１７に実行させ、所定の結果を得ることが出来る様に組合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書に於いて、プログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ７６は、ＣＰＵ７５によって読出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート７８は、ＭＦＣ４８，５１，５４，９２、バルブ４９，５２，５５，５７，６２，９３、圧力センサ１４，１１４、ＡＰＣバルブ１５、真空ポンプ１６、ボートエレベータ１９、ヒータユニット２８、回転機構２９、温度センサ３２、活性化装置５３、気化器５６、ＬＭＦＣ６１、加熱機構９４等に接続されている。

ＣＰＵ７５は、記憶装置７７から制御プログラムを読出して実行すると共に、入出力装置８１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置７７からプロセスレシピを読出す。そして、ＣＰＵ７５は、読出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ４８，５１，５４による各種ガスの流量調整動作、ＬＭＦＣ６１による液体原料の流量制御、バルブ４９，５２，５５，５７，６２の開閉操作、ＡＰＣバルブ１５の開閉動作およびＡＰＣバルブ１５による圧力センサ１４に基づく圧力調整動作、温度センサ３２に基づくヒータユニット２８の温度調整動作、真空ポンプ１６の起動および停止、回転機構２９によるボート５の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１９によるボート５の昇降動作、加熱機構９４による第２キャリアガス(不活性ガス)の加熱調整動作等を制御する。

なお、コントローラ１７は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）８２を用意し、外部記憶装置８２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１７を構成することができる。コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置７７や外部記憶装置８２は、コンピュータで読取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。本明細書に於いて記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置７７単体のみを含む場合、外部記憶装置８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（２）基板処理工程の手順
次に、上述した基板処理装置の処理炉１を用いて半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する基板処理工程を行う場合のシーケンス例について、図４を参照して説明する。以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１７により制御される。

なお、本明細書に於いて、「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書に於いて「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、即ち積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

したがって、本明細書に於いて「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書に於いて「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

また、本明細書に於いて「基板」という言葉を用いた場合も「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明に於いて、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。

以下、基板処理工程について説明する。

ＳＴＥＰ：０１先ず、複数枚のウエハ６がボート５に装填（ウエハチャージ）される。

ＳＴＥＰ：０２次に、該ボート５がボートエレベータ１９により持上げられ、処理室７内に搬入（ボートロード）される。この状態では、シールキャップ１８はマニホールド８の下端をシールした状態となる。

ＳＴＥＰ：０３ボート５の搬入後、処理室７が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ１６によって真空排気される。この際、処理室７の圧力は、圧力センサ１４で測定され、測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ１５にフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室７が所望の温度となるようにヒータユニット２８によって加熱される。この際、処理室７が所望の温度分布となるように、温度センサ３２が検出した温度情報に基づきヒータユニット２８への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。続いて、回転機構２９により、ボート５が回転されることで、ウエハ６が回転される。

なお、真空ポンプ１６の作動、ヒータユニット２８による処理室７の加熱、回転機構２９によるボート５およびウエハ６の回転は、少なくともウエハ６に対する処理が終了する迄の間は継続して行われる。

次に、原料ガスとして金属含有ガス、反応ガスとして酸化剤を処理室７に供給することにより膜を形成する膜形成工程を行う。膜形成工程では、ＳＴＥＰ：０４～ＳＴＥＰ：０８の４つのステップを順次実行する。

ＳＴＥＰ：０４先ず、ガス供給管４５のバルブ５７を開放し、気化器５６、ガスフィルタ５８を介してガス供給管４５内に原料ガスを流す。ガス供給管４５内を流れる原料ガスは、ＬＭＦＣ６１により流量調整され、気化器５６により気化された状態で、ノズル３６のガス供給孔４０から処理室７に供給され、排気管１２から排気される。

また、原料ガスの供給と並行して、バルブ４９を開き、ガス供給管４３、ノズル３４、ガス供給孔３８からＮ２等の不活性ガスを流すと共に、バルブ５２を開き、ガス供給管４６、ノズル３７、ガス供給孔４１からＮ２等の不活性ガスを流す。

このとき、ＡＰＣバルブ１５の開度を適正に調整して処理室７の圧力を、例えば１００～５００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＬＭＦＣ６１で制御する原料ガスの供給流量は、例えば０．０４５～５．０ｇ／分の範囲内の流量とする。また、ウエハ６を原料ガスに曝す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１０～３００秒間の範囲内の時間とする。また、このときのヒータユニット２８の温度は、ウエハ６の温度が例えば１５０～３００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。原料ガスの供給により、ウエハ６上に、例えば、金属含有層が形成される。

ＳＴＥＰ：０５原料ガスの供給後、バルブ５７を閉じ、処理室７への原料ガスの供給を停止する。このとき、排気管１２のＡＰＣバルブ１５は開いたままとし、真空ポンプ１６により処理室７を真空排気し、処理室７に残留する未反応、若しくは金属含有層形成に寄与した後の原料ガスを処理室７から排気する。

このとき、バルブ４９，５２を開いたままとし、不活性ガスとしてのＮ_２ガスの処理室７への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、処理室７に残留する未反応、若しくは金属含有層形成に寄与した後の原料ガスを処理室７から排気する効果を更に高めることができる。

また、処理室７に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室７を完全にパージしなくてもよい。処理室７に残留するガスが微量であれば後述するＳＴＥＰ：０６に於いて悪影響が生じることはない。このとき、処理室７に供給するＮ_２ガスの流量は大流量とする必要はなく、例えば、アウタチューブ４（若しくは処理室７）の容積と同程度の量を供給することで、ＳＴＥＰ：０６に於いて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室７を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

ＳＴＥＰ：０６処理室７の残留ガスを除去した後、ガス供給管４４のバルブ５５を開くことで、活性化装置５３によって活性化された反応ガスが、ＭＦＣ５４により流量調整され、ノズル３５のガス供給孔３９から処理室７に供給され、排気管１２から排気される。また、反応ガスの供給と並行して、バルブ４９を開き、ガス供給管４３、ノズル３４、ガス供給孔３８からＮ_２等の不活性ガスを流すと共に、バルブ５２を開き、ガス供給管４６、ノズル３７、ガス供給孔４１からＮ_２等の不活性ガスを流す。

反応ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ１５の開度を適正に調整し、処理室７の圧力を、例えば１００～５００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５４で制御する反応ガスの供給流量は、例えば１０～９０ＳＬＭの範囲内の流量とする。また、反応ガスをウエハ６に曝す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１０～３００秒間の範囲内の時間とする。また、ヒータユニット２８の温度は、ＳＴＥＰ：０４と同様、ウエハ６の温度が１５０～３００℃の範囲内の温度に設定されている。反応ガスの供給により、ＳＴＥＰ：０４でウエハ６上に形成された金属含有層が、例えば、酸化されることにより、金属酸化層が形成される。

ＳＴＥＰ：０７金属酸化層の形成後、バルブ５５を閉じて処理室７への反応ガスの供給を停止する。このとき、排気管１２のＡＰＣバルブ１５は開いたままとし、真空ポンプ１６により処理室７を真空排気し、処理室７に残留する未反応、若しくは酸化に寄与した後の反応ガスを処理室７から排気する。

このとき、バルブ４９，５２を開いたままとし、不活性ガスとしてのＮ_２ガスの処理室７内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、処理室７に残留する未反応若しくは金属酸化層形成に寄与した後の反応ガスを処理室７から排気する効果を更に高めることができる。

また、処理室７に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室７を完全にパージしなくてもよい。処理室７に残留するガスが微量であれば再度ＳＴＥＰ：０４を行う場合に悪影響が生じることはない。このとき、処理室７に供給するＮ_２ガスの流量は大流量とする必要はなく、例えば、アウタチューブ４（若しくは処理室７）の容積と同程度の量を供給することで、ＳＴＥＰ：０４に於いて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室７を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

ＳＴＥＰ：０８上述したＳＴＥＰ：０４～ＳＴＥＰ：０７を１サイクルとし、このサイクルが所定数だけ行われたかどうかが判断される。このサイクルが少なくとも１サイクル行われることで、ウエハ６上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することができる。なお、上記したサイクルは複数回繰返すのが好ましく、サイクルが複数回行われることで、ウエハ６上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することができる。

ＳＴＥＰ：０９金属酸化膜の形成後、バルブ４９，５２を開き、処理室７にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室７が不活性ガスでパージされ、処理室７に残留するガスが処理室７から除去される。

ＳＴＥＰ：１０処理室７の雰囲気が不活性ガスに置換された後、処理室７の圧力が大気圧（常圧）に復帰される（大気圧復帰）。

ＳＴＥＰ：１１その後、ボートエレベータ１９によりシールキャップ１８が下降され、マニホールド８の下端が開口されると共に、処理済みのウエハ６がボート５に保持された状態でマニホールド８の下端からプロセスチューブ２の外部に搬出される（ボートアンロード）。

ＳＴＥＰ：１２最後に、処理済みのウエハ６がボート５より取出され（ウエハディスチャージ）、基板処理を終了する。

（３）気化器５６の詳細
次に、図５乃至図１０を用いて本実施形態に係る気化器５６の詳細について説明する。

（気化室）
図５は、気化器５６を説明する概略構成図である。
気化システムとしての気化器５６は、既述のように、液体原料を気化して原料ガスとしての気化ガスを生成するものである。そのために、気化器５６は、気化ガスを生成するための空間として機能する気化室６５を備えている。

気化室６５は、一端部と他端部とを有する管状の部材によって形成されている。管状の一端部は、図中における下方側に配され、詳細を後述する第２流体供給部Ｂが設けられている。また、管状の他端部は、図中における上方側に配され、詳細を後述する第１流体供給部Ａが設けられている。

気化室６５の内壁には、供給されるガスの滞留や乱流等を抑制するようにテーパ部７３が、少なくとの気化室６５の下方側、すなわち第２流体供給部Ｂがある一端部の側に設けられている。

また、気化室６５の内壁の表面は、液体原料の付着抑制のため、さらに詳しくは気化室６５で気化されなかった液体原料が付着して滞在することを抑制するために、表面処理がされている。具体的には、表面処理として、例えば、電界複合研磨等の精密研磨が施されているものとする。電界複合研磨によれば、導電性のある金属であればナノレベルの超平滑面にすることが可能である。したがって、電解複合研磨等により表面粗さを小さくすれば、内壁の表面に液体原料が付着しても、液の転がり性が良いのでその場に留まらずに、壁面を移動しながら気化することになり、その結果として液体原料の付着を確実に抑制し得るようになる。ただし、表面処理は、精密研磨に限定されることはなく、例えば、フッ素樹脂コーティング等のコーティング処理が施されていてもよい。その場合であっても、液体原料の付着の抑制効果が得られる。

気化室６５の上下方向の中央部近傍には、排出孔７０が設けられている。排出孔７０は、気化室６５内で生成された気化ガスの出口に相当するもので、その気化ガス(原料ガス)を処理室７に供給するための流路の一部を構成するものである。排出孔７０は、気化室６５の側壁に複数設けられていてもよい。その場合に、各排出孔７０は、気化室６５の側壁の周方向に均等に配されていることが好ましい。

気化室６５の外周側には、気化室６５を囲うように、気化室６５の壁面の温度を調整するためのヒータＨが設けられている。このヒータＨにより、気化室６５の壁面からの熱伝達効率の向上が図れる。したがって、気化室６５の壁面に付着するミストが効率よく気化されるので、その壁面の残渣を低減することができる。

（第１流体供給部）
気化室６５の他端部に設けられる第１流体供給部Ａは、当該他端部で気化室６５に接続され、その気化室６５の一端部に向けて第１キャリアガス(不活性ガス)８８と液体原料６３が混合された混合流体とを供給するものである。つまり、第１流体供給部Ａは、液体原料６３と第１キャリアガス８８が混合されたアトマイジングミストとしての混合流体（以後、単にミストともいう。）を、気化室６５に噴射するように構成されている。

図６乃至図９は、第１流体供給部Ａの構成要素を示す説明図である。

図６に示すように、第１流体供給部Ａは、他端部で気化室６５に面するノズルホルダ９５を有している。

ノズルホルダ９５には、液体原料６３を気化室６５に噴霧(アトマイジング)する噴霧ノズルとして、液体原料６３を微粒化する二流体噴霧方式の噴霧ノズル９６が設けられている。噴霧ノズル９６は円筒状であり、その内部にはガス供給管４５（図３参照）から液体原料６３が供給される噴霧流路９７が形成されている。

また、ノズルホルダ９５には、所定の体積を有する例えば倒立円錐台形状のキャリアガス室９８が噴霧ノズル９６を囲繞するように形成されており、そのキャリアガス室９８を垂直に貫通するように噴霧ノズル９６が配されている。キャリアガス室９８には、ガス供給管８５（図３参照）と連通するキャリアガス供給孔９９が形成されており、そのキャリアガス供給孔９９を介してガス供給管８５から第１キャリアガス８８が供給されるようになっている。

キャリアガス室９８の下面には、噴霧ノズル９６の先端部と平行であり、キャリアガス室９８と気化室６５とを連通させる第１噴出口としてのアトマイザー噴射口（以後、単に噴射口ともいう。）１０１が形成されている。噴射口１０１は、噴霧ノズル９６の周囲に形成されている。

このような構成を用いて液体原料６３を気化させる際には、ガス供給管４５からＬＭＦＣ６１（図３参照）により流量調整された液体原料６３が噴霧流路９７に供給され、ガス供給管８５からＭＦＣ８６（図３参照）により流量調整された第１キャリアガス８８が、キャリアガス供給孔９９を介してキャリアガス室９８に供給される。このとき、噴射口１０１の内径がキャリアガス供給孔９９の内径よりも小さくなっていると、キャリアガス室９８は高圧となる。

そして、高圧となったキャリアガス室９８の第１キャリアガス８８は、噴射口１０１を通過する際にさらに圧縮されて加速され、気化室６５に噴出される。また、噴霧流路９７に供給された液体原料６３も、噴霧流路９７の先端より気化室６５に噴出される。このとき、噴霧流路９７の出口部分（液出口）、噴射口１０１の出口部分では、液体原料６３と第１キャリアガス８８との間で大きな速度差が生じている。よって、高速の第１キャリアガス８８により液体原料６３が引きちぎられることで、液体原料６３が分裂して微粒化し、微粒化した液体原料６３と第１キャリアガス８８とが混合されたミストが生成される。そして、ミストは、高速、高圧な気液二層流１０３として気化室６５に噴霧される。

ところで、図７に示すように、噴霧ノズル９６の周囲には、噴射口１０１よりもさらに外周側に、複数のパージ孔１２１が形成されている。これらのパージ孔１２１は、パージガス（例えば、不活性ガス）を噴霧ノズル９６の周囲に供給するためのもので、後述するノズルプレートカバー１２２（以後、単にカバーということがある。）との組み合わせによりミスト付着除去効果をもたらすようになっている。

図８は、噴霧ノズル９６の周囲に取り付けられる、保護部材としてのカバー１２２の構成を示す図である。図例は、カバー１２２を取り付けた場合の、噴霧ノズル９６とパージ孔１２１付近の構成を示している。また、このカバー１２２は、噴霧ノズル９６の先端部で発生するミストのノズルホルダ９５に流入する領域がノズル断面積分を除く環状口１２３に制限されるよう構成されている。この環状口１２３は、ミストの付着状況により小さくすることも可能であるが、気化性能の制約上、噴射口１０１の開口以上に構成される。さらに、この環状口１２３からパージガスを気化室６５に供給する構成のため、噴霧ノズル９６の先端部および円筒部に、ミスト付着が発生せず、ミスト付着除去効果が向上する。よって、噴射口１０１の閉塞が発生しない。

つまり、第１流体供給部Ａは、図９に示すように、噴霧ノズル９６と、この噴霧ノズル９６の周囲に複数のパージ孔１２１が設けられたノズルホルダ９５と、このノズルホルダ９５を覆うよう取り付けられるカバー１２２と、を少なくとも含むように構成されている。なお、図中に示す点線は、第１キャリアガスの流路を模式的に示したものである。

これにより、噴射口１０１に供給される不活性ガスが、そのまま環状口１２３を介して気化室６５に供給されることにより、液体原料６３のミスト化を行う。複数の孔１２１から供給される不活性ガスがカバー１２２内に構成されるパージ空間（以後、プレートカバー内空間ともいう）としての空間１２４を通過した後、液体原料６３のミスト化を行う不活性ガスと同様に環状口１２３から気化室６５内に流れるよう構成される。このような構成により、噴射口１０１から供給される不活性ガスと複数の孔１２１から供給される不活性ガスによる２つの異なるガス流が、この環状口１２３と空間１２４の境界付近で合流し、環状口１２３の付近に存在することが可能になる。

ここで、第１流体供給部Ａにおける第１キャリアガス８８としての不活性ガスの流れについて、さらに詳しく説明する。先ず、不活性ガスがキャリアガス室９８に充填される。そして、加圧された不活性ガスが、噴射口１０１およびパージ孔１２１を通過する。そして、図９中の点線で示すように、噴射口１０１より噴き出した不活性ガスは、パージ空間１２４、環状口１２３を通過し、噴霧ノズル９６の先端へ到達して液体原料６３をアトマイジングし、ミスト化する。この際、噴射口１０１から噴き出した不活性ガスは、その速度低下を妨げられることなく（高速のまま）、液体原料６３のミスト化に寄与することになる。

一方、図９中の点線で示すように、パージ孔１２１を通過した不活性ガスは、パージ空間１２４を介してカバー１２２に衝突する。これにより、速度を落とした状態で不活性ガスの向きが噴霧ノズル９６方向へ変更され、パージ空間１２４でその周囲に沿ったガス流となり環状口１２３近傍で噴射口１０１から噴き出した不活性ガスと合流され気化室６５に供給される。このガス流は噴射口１０１およびその円周部直下でミスト付着保護層を形成させかつ環状口１２３より流入されるミストを環状口１２３より排出するミスト付着除去相乗効果を生み出すことができる。

このように、本実施形態に係る第１流体供給部Ａによれば、第１実施形態における噴射口１０１に加え、パージ孔１２１からも不活性ガスを供給することにより、ノズル９６先端部でアトマイジングされたミストは、カバー１２２の環状口１２３周囲およびカバー１２２のテーパ面およびノズル９６先端部に付着するが、噴射口１０１周囲およびノズル円筒部には、微量の付着に留めることができる。したがって、噴射口１０１の閉塞およびノズル円筒部への付着の抑制効果が得られる。

上述のように、図７乃至図９に示されるノズルプレートカバー１２２を用いることにより、ある程度の原料供給における効果は発揮されている。但し、今後、さらなる原料の供給量の増大が望まれ、その際、ノズルプレートカバー１２２への付着が問題となる可能性がある。デバイスの煩雑化や３Ｄ化による基板６によるガスの消費量が多くなるに従い、処理室７に多くの原料を供給しなければならない。

次に、図６に係る実施形態においての第１流体供給部Ａの他の実施例である図１１について説明する。図１１は、図６に係る実施形態を改良した形態であり、図６の構成と略同じであるので、重複する構成については、以下の説明において省略することがある。このような構成を用いて液体原料６３を気化させるには、図６の構成における動作と基本的には同じであるため、以下簡単に説明する。

ガス供給管４５からＬＭＦＣ６１（図３参照）により流量調整された液体原料６３が噴霧流路９７に供給され、ガス供給管８５からＭＦＣ８６（図３参照）により流量調整された第１キャリアガス８８が、キャリアガス供給孔９９を介してキャリアガス室９８に供給された後、噴射口１０１から気化室６５に供給される。

このとき、噴霧流路９７の出口部分（液出口）、噴射口１０１の出口部分では、液体原料６３と第１キャリアガス８８との間で大きな速度差が生じており、この高速の第１キャリアガス８８が液体原料６３と衝突する。これにより、液体原料６３が微粒化し、微粒化した液体原料６３と第１キャリアガス８８とが混合されたミストが生成される。

この液体原料６３と第１キャリアガス８８との間で大きな速度差は、噴射口１０１の内径がキャリアガス供給孔９９の内径よりも小さく、キャリアガス室９８の容積が十分に大きく、第１キャリアガス８８がキャリアガス室９８に充填されて所定の高圧に達するという条件で、第１キャリアガス８８が、噴射口１０１を通過する際さらに圧縮されて加速されるため生じる。

今後の処理室７への原料の供給量の増加に応じて、噴霧流路９７に供給される液体原料６３を更に増やす場合があると、上述の条件を満たしつつ、第１キャリアガス８８の流量を増やすだけでなく、噴射口１０１の内径を大きくする必要がある。

本実施形態によれば、液体原料６３の流量が多くなっても、上述の条件を満たしつつ、第１キャリアガス８８の流量を大きくするとともに、噴射口１０１の内径を大きくすることにより、液体原料６３を微粒化することができ、微粒化された液体原料６３と第１キャリアガス８８とが混合されたミストを効率よく生成することができる。更に、このミストに後述する第２キャリアガスを混合させることにより気化室６５の残渣堆積を抑制して、気化効率の向上を図ることができる。

（第２流体供給部）
気化室６５の一端部に設けられる第２流体供給部Ｂは、第１流体供給部Ａによって気化室６５の他端部から気化室６５内に供給された混合流体に向けて、気化室６５の一端部の側から第２キャリアガス（不活性ガス）１０５を供給するものである。つまり、第２流体供給部Ｂは、第１流体供給部Ａからのミストの気化に必要な熱エネルギーを持つように加熱された不活性ガス（以後、Ｈｏｔ－Ｎ_２ガスともいう。）である第２キャリアガス１０５を気化室６５内に噴射して、その気化室６５内でミストと第２キャリアガス１０５とを衝突させるように構成されている。

図１０は、第２流体供給部Ｂの構成要素を示す説明図である。
図１０に示すように、第２流体供給部Ｂは、一端部で気化室６５内に面するように配されたＢｌｏｗ－ＵＰ（ブローアップ）プレート（Ｂ．ＵＰプレート）としてのプレート部材１０９を有している。

プレート部材１０９には、第２キャリアガス１０５を気化室６５に噴出させるための吹き出し穴（第２噴出孔）１１１と、第２噴出孔１１１に第２キャリアガス１０５を導入する流路となるキャリアガス導入孔１０６と、が設けられている。第２噴出孔１１１は、平面視円形状に形成されている。キャリアガス導入孔１０６は、第２噴出孔１１１を構成する内壁の接線方向に沿って配置されている。キャリアガス導入孔１０６は、少なくとも一つ、好ましくは複数（図例では二つ）が設けられている。図１０に示すように、キャリアガス導入孔１０６を介して第２噴出孔１１１に供給された２つの第２キャリアガス１０５は、その流れを阻害しないように混合されている。

このように構成されたプレート部材１０９では、気化室６５への第２キャリアガス１０５の噴射に際して、キャリアガス導入孔１０６から第２噴出孔１１１に向けて第２キャリアガス１０５が供給される。このとき、キャリアガス導入孔１０６が第２噴出孔１１１の内壁の接線方向に沿って配置されていることから、キャリアガス導入孔１０６が第２キャリアガス１０５を供給すると、第２噴出孔１１１では、供給された第２キャリアガス１０５が渦状の流れを形成することになる。図１０に示すように、２つの第２キャリアガス１０５は、その流れを阻害しないように、寧ろ流れを促進するように混合されている。従い、複数のキャリアガス導入孔１０６を介して第２キャリアガス１０５が、第２噴出孔１１１を介して気化室６５に噴出することにより、より大流量の第２キャリアガス１０５を供給することができる。

したがって、第２流体供給部Ｂにおけるプレート部材１０９からは、渦状に流れる第２キャリアガス１０５が噴射される。そして、その第２キャリアガス１０５は、気化室６５内を回転しながら上昇する。このような第２キャリアガス１０５の流れにより、気化室６５内では、第２流体供給部Ｂから噴射された第２キャリアガス１０５が、気化室６５の下方側に設けられたテーパ部７３の壁面に沿って上昇することになる。つまり、気化室６５および第２流体供給部Ｂは、第２流体供給部Ｂが気化室６５に供給する第２キャリアガス１０５が、その気化室６５の内壁に沿って流れるように構成されているのである。

その他、第２流体供給部Ｂは、気化室６５の内壁に沿う様に、接線方向に第２キャリアガス１０５が流れる管を設け、渦の流れを形成する構成であってもよい。

（気化室内でのガスの流れ）
ここで、気化器５６を構成する気化室６５でのガスの流れについて、さらに詳しく説明する。

上述したように、気化器５６は、気化室６５の他端部に第１流体供給部Ａが設けられ、気化室６５の一端部に第２流体供給部Ｂが設けられ、これら第１流体供給部Ａおよび第２流体供給部Ｂのそれぞれがガス噴射を行うように構成されている。つまり、気化器５６は、気化室６５の上下対向面のそれぞれでガス噴射を行う。具体的には、第１流体供給部Ａからは、液体原料６３が第１キャリアガス８８でミスト状にされて気化室６５内に噴霧(アトマイジング)される。また、第２流体供給部Ｂからは、気化の補助を目的として、第１流体供給部Ａからのミストの気化に必要な熱エネルギーを持つ第２キャリアガス１０５（Ｈｏｔ－Ｎ_２ガス）が気化室６５に噴射される。

その場合に、それぞれからのガス流が対向面側に向けた直線状であると、第１流体供給部Ａから噴霧されたミストが気化室６５の壁面に偏って当たり、局所的に温度が低い部分が発生し、そのために液体原料６３の気化が不充分となり、気化室６５内に残渣が堆積してしまうおそれがある。つまり、第１流体供給部Ａからのミストに対して下方側から第２キャリアガス１０５（Ｈｏｔ－Ｎ_２ガス）に向けて当てていたのでは、流れの不均衡によりミストがキャリアガス１０５と当たらない部分が発生し、その結果として、気化室６５の下面にミストが付着して残渣堆積の要因となり得る。残渣付着領域が増加すると、気化室６５での気化効率が低下して、残渣堆積の進行が加速してしまう。

このように、気化室６５での気化ガスの生成に際しては、液体原料６３の気化が不充分であると残渣堆積が発生し、そのために気化効率が低下してしまうおそれがある。したがって、ミストとキャリアガス１０５を十分に混合させてミストを気化させて気化効率の向上を図ることが望ましく、また、仮にミストが気化室６５の内壁に付着してもキャリアガス１０５と十分混合することができるようにして、残渣堆積を抑制することが望ましい。

本実施形態に係る気化器５６では、第２流体供給部Ｂからの第２キャリアガス１０５（Ｈｏｔ－Ｎ_２ガス）が、少なくとも排出孔７０に至るまでは気化室６５の内壁の全面を覆うように流れるようになっている。さらに詳しくは、気化室６５の下方側から噴射される第２キャリアガスは、ミストに向けた直線的なものではなく、気化室６５の内壁に沿って回転しながら上昇するように流れることにより、気化室６５の上方側に向かって渦状に流れる。

そのため、気化室６５において、渦状の第２キャリアガス１０５は、第１流体供給部Ａからのミストを外周側から包み込むように流れることになる。これにより、気化室６５に噴霧されたミストは、気化室６５の壁面に偏って当たってしまうことが抑制される。また、もし気化室６５の壁面にミストが付着したとしても第２キャリアガスにより加熱されるので、残渣として気化室６５の壁面に堆積する前に気化される。これらのことから、本実施形態に係る気化器５６では、第２流体供給部Ｂからの第２キャリアガス１０５（Ｈｏｔ－Ｎ２ガス）が気化室６５の内壁に沿って渦状に流れることで、従来の第２キャリアガス１０５の直線的な流れの場合に比べて、気化室６５に残渣が堆積してしまうのを抑制でき、その結果として気化室６５での気化効率の向上を図ることができる。

更に、従来の第２キャリアガス１０５の直線的な流れの場合に比べて、第２キャリアガスが気化室６５の内壁の周方向に向けて流れるので、ミストと第２キャリアガス１０５とが混合した状態で気化室６５に滞在する時間を、従来の第２キャリアガス１０５の直線的な流れの場合よりも長くすることができるので、その結果、気化室６５での気化効率の向上を図ることができ、気化ガスの大流量化が可能となる。また、第２キャリアガス１０５の流れが気化室６５の内壁に沿って気化室６５の側壁の周方向に向けられるよう構成されている。よって、従来の第２キャリアガス１０５の直線的な流れの場合に比べて、第２キャリアガス１０５は、気化室６５の側壁の週方向に複数設けられている排出孔７０から効率よく排出され、その結果として、液体原料を気化した気化ガスを大量に排出することができる。

（４）本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５が気化室６５の内壁に沿って流れるようにすることで、気化室６５での残渣堆積を抑制して、気化ガスを生成する際の気化効率の向上を図ることができる。

（ｂ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５が渦状に流れるようにすることで、残渣堆積の抑制および気化効率向上を確実なものすることができる。つまり、気化室６５での残渣堆積を抑制して気化効率の向上を図る上で非常に有用なものとなる。

（ｃ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５が気化室６５を回転しながら上昇するようにすることで、残渣堆積の抑制および気化効率向上を確実なものすることができる。つまり、気化室６５での残渣堆積を抑制して気化効率の向上を図る上で非常に有用なものとなる。

（ｄ）本実施形態によれば、気化室６５の内壁に精密研磨やコーティング処理等の表面処理が施されているので、気化室６５の内壁の表面への液体原料の付着が抑制される。したがって、気化室６５での残渣堆積を抑制して気化効率の向上を図る上で非常に有用なものとなる。

（ｅ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５が気化室６５の内壁に沿って渦状に回転しながら上昇するので、気化室６５の内壁の表面への液体原料の付着があっても、第２キャリアガス１０５により加熱することができ、液体原料を気化することができる。したがって、気化室６５の内壁の表面への液体原料の付着が抑制される。

（ｆ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５の流れが、気化室６５の内壁に沿って気化室６５の側壁の周方向に向けられるように構成されているので、少なくとも排出孔７０に至るまでは、気化室６５の側壁の表面全体を第２キャリアガス１０５により加熱することができ、液体原料を気化することができる。したがって、残渣堆積の抑制および気化効率向上を確実なものすることができる。

（ｇ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５の流れが、気化室６５の内壁に沿って気化室６５の側壁の周方向に向けられるように構成されているので排出孔７０に至るまでの時間が長くなるので、液体原料と混合される時間が長くなり効率よく液体原料を気化することができる。したがって、気化ガスとしての原料ガスの大流量化に寄与できる。

（ｈ）本実施形態によれば、第２キャリアガス１０５の流れが気化室６５の内壁に沿って気化室６５の側壁の周方向に向けられるように構成されているので、第２キャリアガス１０５は、気化室６５の側壁の週方向に複数設けられている排出孔７０から効率よく排出されることにより、液体原料を気化した気化ガスを排出することができる。したがって、気化ガスとしての原料ガスの大流量化に寄与できる。

（５）変形例等
以上、本開示の一実施形態について具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、第２キャリアガス１０５の流れが気化室６５の内壁に沿うように、第２キャリアガスの供給管を螺旋状にしてもよい。また、第２キャリアガス１０５の流れを回転させながら上昇させるために、第２キャリアガス１０５の流路を水平ではなく少し上側に傾斜させて構成するようにしてもよい。傾斜角度は、できるだけ小さく例えば１０°以下、好ましくは５°以下が望ましい。これにより、第２キャリアガス１０５が気化室６５内壁を回転しながら上昇するよう構成される。

例えば、上述の実施形態においては、液体原料６３として、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、ＺｒＮ(ＣＨ_３)Ｃ_２Ｈ_５］_４）、テトラキスジエチルアミノジルコニウム（ＴＤＥＡＺ、Ｚｒ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_４）、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（ＴＤＭＡＺ、Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４）等のＺｒ原料を用いて金属酸化膜を形成してもよい。

また、上述の実施形態に係る基板処理装置は、蒸気圧が低い原料を用いる膜種であればよく、例えば、Ｎｉアミジネート（Ｎｉ－ａｍｉｄｉｎａｔｅ）をガス種としてウエハ６上にニッケル膜（Ｎｉ膜）を形成する処理、Ｃｏアミジネート（Ｃｏ－ａｍｉｄｉｎａｔｅ）をガス種としてウエハ６上にコバルト膜（Ｃｏ膜）を形成する処理にも、上述の実施形態に係る基板処理装置を適用することができる。

５６気化器
６３液体原料
６５気化室
８８第１キャリアガス
１０５第２キャリアガス
Ａ第１流体供給部
Ｂ第２流体供給部

Claims

一端部と他端部とを有する気化室と、
前記他端部で前記気化室に接続され、前記一端部に向けて第１キャリアガスと液体原料が混合された混合流体を供給する第１流体供給部と、
前記他端部に対向するように設けられる前記一端部で前記気化室に接続され、前記一端部から渦状の第２キャリアガスを前記気化室に導入するように構成されている部材と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスが導入される導入孔と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスの渦が形成される吹き出し穴と、を含むように構成されている第２流体供給部と、を備える
気化システム。
前記第２流体供給部の内部は、前記第２キャリアガスが渦状に流れるように構成されている
請求項１に記載の気化システム。
前記気化室の下端側に前記一端部が配されており、
前記第２流体供給部が供給する前記第２キャリアガスが前記気化室を回転しながら上昇するように構成されている
請求項１に記載の気化システム。
前記第２キャリアガスは、加熱された不活性ガスである
請求項１に記載の気化システム。
前記気化室の側壁は、前記第２キャリアガスにより気化された前記混合流体を前記気化室から排出する排出孔が設けられる
請求項１に記載の気化システム。
前記排出孔は、前記気化室の側壁に周方向に均等で複数設けられる
請求項５に記載の気化システム。
前記気化室の内壁の表面は、前記液体原料の付着抑制のために表面処理されている
請求項１に記載の気化システム。
前記表面処理として、電解複合研磨を含む精密研磨が施されている
請求項７に記載の気化システム。
前記表面処理として、フッ素樹脂コーティングを含むコーティング処理が施されている
請求項７に記載の気化システム。
前記排出孔よりも前記第２流体供給部側の前記気化室の内壁に、前記液体原料の付着抑制のための表面処理が施されている
請求項５に記載の気化システム。
前記気化室は、前記排出孔までテーパ状に広がる内壁を有する
請求項１０に記載の気化システム。
前記導入孔は、前記吹き出し穴を構成する前記部材の接線方向に沿って配置されている
請求項１に記載の気化システム。
前記導入孔は、前記部材に複数設けられ、
前記吹き出し穴に供給された前記第２キャリアガスの流れを阻害しないように配置される
請求項１に記載の気化システム。
前記第１キャリアガスが前記気化室に導入される速さは、前記液体原料が前記気化室に導入される速さより大きく構成される
請求項１記載の気化システム。
前記第１流体供給部は、所定の体積を有するキャリアガス室と、前記キャリアガス室を垂直に貫通するように設けられる噴霧ノズルと、を有し、
前記キャリアガス室には、前記第１キャリアガスが導入されるキャリアガス供給孔が形成されている
請求項１記載の気化システム。
前記キャリアガス室の下面には、前記噴霧ノズルの先端部と平行であり、前記キャリアガス室と前記気化室とを連通させる噴射口が形成されている
請求項１５記載の気化システム。
前記噴射口は、前記噴霧ノズルの先端の周辺に設けられる
請求項１６記載の気化システム。
前記キャリアガス供給孔の内径よりも前記噴射口の内径が小さく構成される
請求項１７記載の気化システム。
基板を処理する処理室と、
液体原料を気化器により気化させた気化ガスを原料ガスとして前記処理室に供給する原料ガス供給系と、を少なくとも具備し、
前記気化器は、
一端部と他端部とを有する気化室と、
前記他端部で前記気化室に接続され、前記一端部に向けて第１キャリアガスと前記液体原料が混合された混合流体を供給する第１流体供給部と、
前記他端部に対向するように設けられる前記一端部で前記気化室に接続され、前記一端部から渦状の第２キャリアガスを前記気化室に導入するように構成されている部材と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスが導入される導入孔と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスの渦が形成される吹き出し穴と、を含むように構成されている第２流体供給部と、
を備えた基板処理装置。
一端部と他端部とを有する気化室と、前記他端部で前記気化室に接続され、前記一端部に向けて第１キャリアガスと液体原料が混合された混合流体を供給する第１流体供給部と、前記他端部に対向するように設けられる前記一端部で前記気化室に接続され、前記一端部から渦状の第２キャリアガスを前記気化室に導入するように構成されている部材と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスが導入される導入孔と、前記部材に設けられ、前記第２キャリアガスの渦が形成される吹き出し穴と、を含むように構成されている第２流体供給部と、を備えた気化器により、前記液体原料を気化させたガスを基板が収容された処理室に供給する工程と、
前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。