特許 7569030 気化器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】気化器

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 F

H01L21/31 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024543499

(86)(22)【出願日】2024-05-07

(86)【国際出願番号】 JP2024016996

【審査請求日】2024-07-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390014409

【氏名又は名称】株式会社リンテック

(74)【代理人】

【識別番号】100082429

【弁理士】

【氏名又は名称】森 義明

(74)【代理人】

【識別番号】110002295

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ

(72)【発明者】

【氏名】小野 弘文

(72)【発明者】

【氏名】山本 健太

(72)【発明者】

【氏名】八木 茂雄

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０８４２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０１７９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８８２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９５０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２２１６１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造用の液体原料ＬＭを供給する液体原料供給部１２と、供給された前記液体原料ＬＭを気化させる気化用空間Ｋを内部に有する気化部２０と、気化した原料ガスＶＧを次工程に送り出す原料ガス排出部４０とで構成された気化器１０であって、
前記気化部２０は、
前記気化用空間Ｋを通って一方の側壁２２ｈから対向する他方の側壁２２ｈに赤外線が透過する透明部材で構成された気化器本体２２と、
前記気化用空間Ｋ内に充填された、赤外線が透過する透明の球状体３０と、
前記気化器本体２２から幅Ｍの間隙ｄが設けられて配置され、前記気化器本体２２に赤外線を照射するヒータＨと、
前記ヒータＨを間に置いて、前記気化器本体２２に対向する面が赤外線が反射する鏡面２８ｋである反射部材２８とを含むことを特徴とする気化器。

【請求項2】

前記気化器本体２２に対向する面が赤外線を反射する鏡面２９ｋである補助反射部材２９が前記ヒータＨの、前記気化器本体２２の反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。

【請求項3】

前記気化器本体２２は螺旋状に形成された管材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。

【請求項4】

前記間隙ｄに連通し、置換気体を供給する置換気体供給部２５と、該供給された置換気体を排出する置換気体排出部２６とが前記気化部２０に設けられ、前記気化器本体２２とヒータＨとの間の間隙ｄが置換気体の通流路となっていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。

【請求項5】

前記間隙ｄの幅Ｍは、ヒータＨの周囲に形成される温度境界層Ｔの厚さδよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体の製造工程で使用される液体原料を加熱ムラなく高効率で安定的に気化させることが可能な気化器に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造工程には、酸化膜形成工程、又は薄膜形成工程のように、その処理を行うために液体原料を必要とする工程が存在する。
例えば、酸化膜形成工程では、シリコンウェーハの表面に酸化膜を形成するために、酸化膜形成用の原料ガス（具体的には、水蒸気や過酸化水素蒸気といった酸化性ガス）が高温の酸化炉内に供給され、酸化膜形成処理が行われる。
薄膜形成工程では、基板上に薄膜を形成するために、液体原料を気化させて原料ガスとし、これら原料ガスが薄膜形成装置内に供給され、薄膜形成処理が行われる。

【0003】

そして、上記各工程において液体化合物を気化させて供給するためのものとして、気化器が用いられている。従来の気化器としては、例えば気化器本体内に多数の孔を有する気化面を設け、この気化面をヒータで加熱しつつ、ノズルから液体原料を吐出してミスト状にした微細液滴をキャリアガスの流れに乗せて気化面に吹き付け、これによって気化させるものがある。このような気化器では、微細液滴が通気性部材に接触するので、気化効率を高めることができる。（特許文献１、２参照）。

【0004】

しかしながら、従来、液体原料の微細液滴を気化するために使用されていた通気性部材は、ヒータからの熱伝導によって加熱していたので、ヒータから離れていて熱量が十分届ず温度が低い部分が存在するため、通気性部材全体に渡って均一に熱量を供給することができなかった。それ故、通気性部材の内、温度が低い部分では、液滴が気化されずに目詰まりを起こす虞があった。液体原料の気化が１００％でない場合は、未気化液体が、パーティクルとなって、ウエハ表面に付着し、薄膜形成に重大な損傷をもたらす。そこで、特許文献３に記載の気化器が提案された。

【0005】

特許文献３に記載の気化器では、液体原料の液滴を気化させる通気性部材をセラミックスのような赤外線を吸収しやすい不透明素材で形成し、この不透明な通気性部材によって液体原料の液滴を気化させる際に、通気性部材全体の温度が均一になるように工夫したとされている。即ち、透明石英のスリーブ管を介して気化部内に配置された通気性部材の外側表面の全体にヒータからの赤外線を照射するようにした。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－３４７５９８号公報

【文献】特開平１０－８５５８１号公報

【文献】特開２００９－１８８２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このようにすることで、通気性部材の外側表面全体をヒータからの放射熱で均一に加熱することができ、通気性部材の外側表面を流れる液滴を満遍なくすべて気化させることができるとされていた。
一方、不透明な通気性部材を赤外線は通過できず、通気性部材の内側は表面からの伝熱によって昇温することになる。
一方、通気性部材の表面を流れる液滴は気化ガスの排気に伴って気流と共に通気性部材表面から内部の微細孔を通って内面側に流れて行く。
通気性部材の厚みが大であれば、その内面側の温度は赤外線が直接照射される外面側よりは低くなり、且つ温度ムラを生じやすくて通気性部材の内面側で詰まりが生じる原因となる。その結果、通気性部材の厚みに制限が生じ、気化効率が妨げられるという問題が生じた。

【0008】

また、液体原料の気化プロセスにおいて、温度ムラ以外の点で重要な点は、原料である液体化合物の気化時での温度を必要以上に上げないことである。その理由は、半導体成膜に使用される液体化合物は、温度に対して敏感で、高温度になると、重合しやすいことが上げられる。温度が上がるにつれ、二量体が生成され、次いで三量体さらに多量体となり、分子量が大きくなる。つまり高分子化合物となる。そうすると沸点は高くなり、気化は困難となり、ついには固形化する。こうなると成膜はできなくなる。さらに高温になると、化合物の分解が始まり、薄膜の形成ができなくなる。従って、気化器に対しては、可能な限り、必要最低限度の温度で気化させる必要があるのである。そのためには、気化器に対しては、出来る限り低い温度で、しかも、きわめて均一な温度分布で気化させることが求められる。

【0009】

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体製造用の液体原料を出来る限り低い温度で、加熱ムラなく高効率で安定的に気化させることが可能な気化器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明（請求項１）は気化器１０を次のように構成した。
半導体製造用の液体原料ＬＭを供給する液体原料供給部１２と、供給された前記液体原料ＬＭを気化させる気化用空間Ｋを内部に有する気化部２０と、気化した原料ガスＶＧを次工程に送り出す原料ガス排出部４０とで構成された気化器１０であって、
前記気化部２０は、
前記気化用空間Ｋを通って一方の側壁２２ｈから対向する他方の側壁２２ｈに赤外線が透過する透明部材で構成された気化器本体２２と、
前記気化用空間Ｋ内に充填された、赤外線が透過する透明の球状体３０と、
前記気化器本体２２から幅Ｍの間隙ｄが設けられて配置され、前記気化器本体２２に赤外線を照射するヒータＨと、
前記ヒータＨを間に置いて、前記気化器本体２２に対向する面が赤外線が反射する鏡面２８ｋである反射部材２８とを含むことを特徴とする。

【0011】

請求項２は、ヒータＨに補助反射部材２９を更に設けたものであり（図２、図３）、請求項１に記載の気化器１０において、
前記気化器本体２２に対向する面が赤外線を反射する鏡面２９ｋである補助反射部材２９が前記ヒータＨの、前記気化器本体２２の反対側の面に設けられていることを特徴とする。

【0012】

請求項３は、気化器本体２２の変形例で（図７）、請求項１に記載の気化器１０において、
前記気化器本体２２は螺旋状に形成された管材で構成されていることを特徴とする。

【0013】

請求項４は、間隙ｄの換気（図２）に関するもので、請求項１に記載の気化器１０において、
前記間隙ｄに連通し、置換気体を供給する置換気体供給部２５と、該供給された置換気体を排出する置換気体排出部２６とが前記気化部２０に設けられ、前記気化器本体２２とヒータＨとの間の間隙ｄが置換気体の通流路となっていることを特徴とする。

【0014】

請求項５は、間隙ｄの大きさに関するもので（図４）、請求項１に記載の気化器１０において、
前記間隙ｄの幅Ｍは、ヒータＨの周囲に形成される温度境界層Ｔの厚さδよりも大きく形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明（請求項１）によれば、気化器本体２２と球状体３０は赤外線を透過させる透明部材で構成されているから、ヒータＨから出射される赤外線はこれら全体を均等にムラなく通過する。そして、反射部材２８によって無数に繰り返して反射されることになるので、赤外線は気化器本体２２及び球状体３０を全体にわたって均等に通過するようになり、球状体３０の間を流下する液体原料ＬＭの全てをムラなく均等に加熱し、気化させることになる。

【0016】

そして、ヒータＨは気化器本体２２から幅Ｍの間隙ｄだけ離間して設けられているので、加熱ムラの原因となるヒータＨからの気化器本体２２への熱伝導は遮断される。その結果、気化用空間Ｋ内に供給された液体原料ＬＭの全体が、気化用空間Ｋ内に充填された球状体３０の間を流下する間に赤外線による放射熱だけで均等に直接加熱されることになる。

【0017】

気化器本体２２が螺旋状に形成されておれば（請求項３）、液体原料ＬＭの流通経路が長くなると共に液体原料ＬＭが旋回しつつ流下するので、赤外線に曝される時間がより長くなり、より確実な気化を実現できる。

【0018】

また、気化器本体２２とヒータＨとの間の間隙ｄが通流路となっており、この間隙ｄに置換気体を流すと（請求項４）、この部分に溜まっており、ヒータＨによって加熱されていた被加熱気体（空気）が排出される。その結果、気化用空間Ｋ内に供給された液体原料ＬＭは、被加熱気体（空気）の影響を受けず、ヒータＨから出射された赤外線による放射熱だけでより均等に直接加熱されることになる。

【0019】

これに加えて、間隙ｄの大きさ（幅Ｍ）を温度境界層Tの厚さδよりも大きく形成しておけば（請求項５）、通流路である間隙ｄを流れる置換気体からの気化器本体２２への伝熱が確実に遮断される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態の気化器の断面図である。

【図2】図３におけるＡ－Ａ’断面図である。

【図3】図１におけるＢ－Ｂ’断面図である。

【図4】図２における間隙の部分拡大図である。

【図5】第２実施形態の気化器の断面図である。

【図6】図５におけるＣ－Ｃ’断面図である。

【図7】（ａ）第３実施例の気化器の断面を示す図であり、（ｂ）直管部分の他の例である。

【図8】球状体の間を流れる液体原料が放射熱で加熱される状態の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を図面に従って説明する。気化器１０は、液体原料ＬＭを気化させて原料ガスＶＧとし、この原料ガスＶＧを使用する各種半導体製造装置に供給するもので、液体原料供給部１２と気化部２０及び原料ガス排出部４０とで大略構成されている。
液体原料供給部１２は、気化部２０に対して液体原料ＬＭを供給する部分であり、気化部２０は供給された液体原料ＬＭを気化する部分であり、原料ガス排出部４０は気化された原料ガスＶＧを次工程に排出する部分である。液体原料供給部１２は液体原料ＬＭを液滴として供給する場合と、霧化して供給する場合とがあり、気化器１０に対して要求される仕様に合わせて適宜選択される。

【0022】

液体原料ＬＭには様々なものがあり、各種半導体製造装置で使用される原料ガスＶＧに応じて適宜選択される。ここではその代表例として過酸化水素水を取り上げる。

【0023】

（第１実施形態：図１～図３）
本発明の気化器１０の液体原料供給部１２は上記のように液体原料ＬＭを液滴として供給する場合と、霧化して供給する場合とがあり、以下、液体原料ＬＭを霧化する場合を取り上げて説明し、その後、液滴として供給する場合を補足的に説明する。

【0024】

液体原料供給部１２は液体原料導入管１２ａとキャリアガス導入管１２ｂとを備えている。液体原料導入管１２ａは、液体原料供給部１２の上面中央部分に突設され、その中心には液体原料ＬＭが通過する液体原料供給孔１２ｃが穿設されている。液体原料供給孔１２ｃの先端は円錐状に絞られ、液体原料供給部１２の底面に開口する噴霧口１２ｄが設けられている。
液体原料導入管１２ａの側面側にはキャリアガス導入管１２ｂが設けられており、液体原料導入管１２ａの外周には噴霧口１２ｄに繋がり、ベンチュリ効果を奏するキャリアガス供給路１２ｅが設けられている。

【0025】

気化部２０は、気化器本体２２、球状体３０、ヒータＨおよび反射部材２８により大略構成されている。

【0026】

気化器本体２２は、その上面（図１における上側）が開口しており、底面側は閉塞されている円筒状の中空容器である。閉塞された底面を底面部材２２ｓとする。上面側の開口端部は液体原料供給部１２の本体部分で塞がれている。気化器本体２２の上面開口端部を塞いでいる本体部分を天井部材２２ｔとする。天井部材２２ｔと気化器本体２２の底面部材２２ｓとの間の空間が、液体原料ＬＭが気化する気化用空間Ｋである。中空容器の円筒部分が側壁２２ｈである。
気化器本体２２と液体原料供給部１２の材質としては、ヒータＨから放射される赤外線を透過させることが可能な透明部材が選択され、本実施例では透明石英ガラスが採用されている。

【0027】

気化器本体２２の内部（気化用空間Ｋ）には、球状体３０が充填されている。図１では液体原料ＬＭを霧化させるために、球状体３０の上部に霧化用空間Ｓが形成されるように上部に空間をあけて球状体３０が充填される。
球状体３０は、気化器本体２２と同様、ヒータＨから放射される赤外線を透過させることが可能な透明部材が選択される。本実施例では、透明石英ガラスからなる、例えば、直径が２～５ｍｍの球体が採用される。

【0028】

充填された球状体３０の上には、必要に応じて多孔質フィルタ２３が設置される。多孔質フィルタ２３としては、液体原料ＬＭに冒されず、これをスムーズに通過させることができるものであればその材質を問わないが、ここでは、ヒータＨから放射される赤外線の透過が可能で、かつ、気化器本体２２との溶接固定が可能なように、石英ガラス粉粒体を半溶融状態でその接触部分を溶融接合したポーラスな半溶融石英ガラス多孔質体が用いられる。

【0029】

気化器本体２２や球状体３０の材質として透明石英ガラスが用いられているのは、ヒータＨから放射される赤外線の透過が可能であり、気化器本体２２の中心部まで赤外線が透過できるからである。

【0030】

球状体３０の形状は、本実施例では球体が採用されているが、球体に限定されるものではなく、例えば顆粒状の石英でもよい。その方が表面積が大きくなるため、液体原料の気化効率を高める点では好ましい）。ただし、振動やその他の外力で欠けが発生し、パーティクルを生じるようなものは採用されない。

【0031】

気化器本体２２を構成する中空容器の下端側面に穿設された孔には、管状の原料ガス排出部４０が設けられており、この原料ガス排出部４０内の気化器本体側の端部には、多孔質フィルタ２４が取り付けられている。多孔質フィルタ２４は原料ガスＶＧに冒されず、原料ガスＶＧをスムーズに通過させることができるものであればよい。多孔質フィルタ２４は上記多孔質フィルタ２３と同じものが使用される。

【0032】

そして、管状の原料ガス排出部４０の外周には原料ガス加熱ヒータＧＨが内蔵された円筒状のヒータブロック６０が取り付けられている。

【0033】

気化器本体２２の両側には、複数本（本実施例では２本）のヒータＨが立設されている。
各ヒータＨと気化器本体２２の側壁２２ｈとの間には、間隙ｄが設けられている。これによってヒータＨからの気化器本体２２への伝熱が遮断される。しかしながら、この間隙ｄ内に気体（空気）が存在するので、ヒータＨの熱が気化器本体２２に伝わる。そこで、後述するように、間隙ｄを気体置換用の通流路として使用することが考えられる。

【0034】

反射部材２８は、ヒータＨから放射された赤外線を気化用空間Ｋへ向けて反射するために設けられる円筒状の部材で、その内側面はメッキ或いは研磨などの手段で鏡面２８ｋに仕上げられ、或いはアルミ箔が貼付されて鏡面２８ｋとなっている。反射部材２８は、図３のようにヒータＨの外側にて気化器本体２２を取り囲むように設けられている。反射部材２８の上端には天井プレート２１が取り付けられ、その下端には底面プレート２７が取付られている。

【0035】

これら反射部材２８、気化器本体２２の側壁２２ｈ、天井プレート２１及び底面プレート２７によってその内部に中空リング状空間が形成され、内部にヒータＨが収納されている。

【0036】

図３のヒータＨでは補助反射部材２９が使用されている。気化器本体２２を取り巻く主たる反射部材２８があるので、この補助反射部材２９は必ずしも必要ではない。この補助反射部材２９はヒータＨの背面側、即ち、気化器本体２２の側壁２２ｈの反対側の面にヒータＨの背面全体に設けられ、気化器本体２２に対向する面が鏡面２９ｋとなっている。

【0037】

次に、気化器１０を用いて液体原料ＬＭを気化する方法について説明する。ヒータＨに通電し、気化用空間Ｋ内が液体原料ＬＭの気化可能状態になるようにする。気化可能状態になると、液体原料供給部１２の液体原料導入管１２ａに液体原料ＬＭを供給すると共にキャリアガス導入管１２ｂにキャリアガスＣＧを供給する。これによってベンチュリ効果が生じ噴霧口１２ｄから液体原料ＬＭが霧状となって霧化用空間Ｓ内に均一に散布される。

【0038】

霧化用空間Ｓ内に散布された霧状の液体原料ＬＭは多孔質フィルタ２３上に均等に降り注がれて球状体３０側に流下して行く。
気化器本体２２内の球状体３０は、隣接する球状体３０同士が点接触して互いに支え合い、その間に複雑な凹球面で構成された平面視略三角形の空隙Ｐを形成する（図８）。球状体３０側に流下した液体原料ＬＭは球状体３０の表面を濡らしつつ流下し、或いは液体原料ＬＭのかなりの部分が空隙Ｐ内に溜まって液溜まりを作りながら流下する。

【0039】

一方、ヒータＨの熱源から放射された赤外線はその径方向に放射される。ヒータＨの気化器本体２２側に向いた面では赤外線のかなりの部分が気化器本体２２に向かって進行する。背面側に出た赤外線はヒータＨの背部の補助反射部材２９に反射されて（補助反射部材２９がない場合は、円筒状の主たる反射部材２８に反射されて）気化器本体２２に向かって進行する。

【0040】

気化器本体２２は、赤外線を透過する透明石英ガラスによって形成されているので、気化器本体２２に向って進行した赤外線は、屈折しながら気化器本体２２の側壁２２ｈを透過する。気化器本体２２の内部には球状体３０が充填されているので、気化器本体２２の内部の気化用空間Ｋに到達した赤外線は、これら球状体３０を屈折しながら透過して反対側の側壁２２ｈに至り、更に屈折しながらこれを透過する。図は煩雑になるので、赤外線を直線で示す。

【0041】

気化器本体２２を透過した赤外線の大部分は円筒状の反射部材２８の反対側の鏡面２８ｋに反射されて再度気化器本体２２を透過する。残りの赤外線は補助反射部材２９にて反射される。赤外線は円筒状の反射部材２８の中でこれを瞬間的且つ無限に繰り返すことになる。

【0042】

一方、気化器本体２２の気化用空間Ｋ内の赤外線の状態は無限の反射を瞬時に繰り返すので、瞬時に均一な状態となる。これによって気化用空間Ｋを流れ、均一な赤外線を吸収した液体原料ＬＭの温度は気化用空間Ｋの全体において均一となる。換言すれば、気化器本体２２及び球状体３０からの伝熱による加熱は殆どなく、液体原料ＬＭは均一な赤外線だけで加熱される。

【0043】

ここで、使用される赤外線は中赤外線で、その波長は２．５μm～４μmの場合、液体原料ＬＭである水の吸収ピーク波長（３μm）を含んでいる。従って、気化器本体２２内に到達した中赤外線の一部は、球状体３０表面に形成されている液体原料ＬＭの薄膜に吸収され、或いは空隙Ｐ内に溜まった液体原料ＬＭに吸収され、これを気化させる。液体原料ＬＭの薄膜の膜厚が過少であれば、赤外線はそのまま透過する。球状体３０は赤外線を透過する透明石英ガラスによって形成されているので、液体原料ＬＭに吸収されなかった赤外線は、球状体３０内を透過して反対側に出る。

【0044】

液体原料ＬＭに吸収されなかった赤外線は、気化器本体２２内に充填されている球状体３０を次々と透過し、気化器本体２２の反対側の側壁２２ｈを透過して外部へと出光する。気化器本体２２から出光した赤外線は、反射部材２８の反対側の鏡面２８ｋ（或いはその一部は補助反射部材２９）に反射され、再度、気化器本体２２へと向かう。
気化用空間Ｋ内で気化した原料ガスＶＧは、急激に体積を増し、原料ガス排出部４０から次工程に向けて排出される。

【0045】

本発明の気化器１０では、気化用空間Ｋ内部の液体原料ＬＭを赤外線だけでムラなく均一に加熱できるので、気化器本体２２を大きくすることが出来る。そして、気化器本体２２を大きくしても、ウエハ上に形成される膜の膜質を低下させる要因となり得る未気化液体原料ＬＭのパーティクルの流出がない。しかも、上記のように赤外線だけによる均一加熱なので、液体原料ＬＭの加熱に際して、必要最低限度の温度で気化させることが出来、加熱温度を必要以上に上げることがない。即ち、本発明の気化器１０を用いれば安定的で且つその気化効率を大いに高められる。

【0046】

上記の場合は、液体原料ＬＭを霧状にして供給した場合である。キャリアガスＣＧを使用せず、液体原料ＬＭを供給すると、液体原料ＬＭは滴下して多孔質フィルタ２３の中央部分に遍在する。そして、そのまま流下し、次第に拡散しながら球状体３０の層を流下する。この場合でも、気化用空間Ｋの赤外線の状態は均一なので、上記同様、均一な気化が保証される。

【0047】

図１～図３において、ヒータＨが配置されている空間内の気化器本体２２への熱移動を考慮した例を示す。
上記のように、ヒータＨが加熱されると、その周囲の気体（空気）の温度が上昇する。この被加熱気体（空気）を介して気化器本体２２の側壁２２ｈが温められる。そこで間隙ｄの幅Ｍを工夫することや間隙ｄを置換気体の通流路として使用した。これは、全実施例に適用できる。

【0048】

そこで、図のように、天井プレート２１に孔を設け、これを置換気体供給部２５とし、底面プレート２７に孔を設け、これを置換気体排出部２６とした。これらによってヒータＨが配置されている空間に置換気体（空気）が流れるようにした。これにより、ヒータＨに加熱されたその周囲の気体（空気）は上昇して置換気体排出部２６から排出され、代わりに室温の外気が置換気体供給部２５から流れ込み、ヒータＨが配置されている空間が置換気体（空気）の温度に保たれる。その結果、ヒータＨが配置されている空間内のヒータＨによる気化器本体２２への熱影響の大半が除去されることになる。

【0049】

しかしながら、上記間隙ｄの間隔Ｍが問題になる。置換気体供給部２５から流れ込んだ室温の外気はヒータＨに沿って上昇し、次第に昇温する。ヒータＨと気化器本体２２の側壁２２ｈとの間（幅Ｍ）が近接して温度境界層Ｔの厚さδより小さい場合、ヒータＨに沿って流れ、ヒータＨによって昇温した置換気体が気化器本体２２の側壁２２ｈに触れることになる。これによって、側壁２２ｈの温度はヒータＨに影響されることになる。
そこで、図４に示すように、ヒータＨと気化器本体２２の側壁２２ｈとの間（幅Ｍ）を温度境界層Ｔの厚さδより大とした場合、昇温した温度境界層Ｔと側壁２２ｈとの間に昇温していない置換気体が側壁２２ｈに沿って流れ、昇温した温度境界層Ｔの熱影響を遮断することになる。これによって、ヒータＨが配置されている空間内の昇温した温度境界層Ｔによる影響が確実に除去されることになる。

【0050】

（第２実施形態：図５、図６）
この場合は、気化器本体２２が２重管で、その内管２２ｂの内側にヒータＨが設けられている場合である。
気化器本体２２は、円筒状の外管２２ａとその中に設けられた上端部分が半球状に形成された内管２２ｂ及び両者の底部を塞ぐ底面部材２２ｓとで構成されている。外管２２ａの上端開口は液体原料供給部１２のブロック部分（天井部材２２ｔ）で閉塞されている。内管２２ｂの上端部分は液体原料導入管１２ａの直下に配置されている。外管２２ａと内管２２ｂとの間が気化用空間Ｋで球状体３０が充填されている。球状体３０は、内管２２ｂの上端が隠れる高さまで充填されている。必要に応じて球状体３０の上に多孔質フィルタ２３が設けられる。図の実施例では多孔質フィルタ２３が描かれていない。球状体３０（多孔質フィルタ２３）と天井部材２２ｔの下面の間の空間が霧化用空間Ｓである。

【0051】

反射部材２８の鏡面２８ｋと外管２２ａとの間には間隙ｄが設けられ、反射部材２８からの熱影響を受けないようにしている。ヒータＨと内管２２ｂとの間にも間隙ｄが設けられ、反射部材２８からの熱影響を受けないようにしている。ヒータＨと内管２２ｂとの間隙ｄについては、これら間隙ｄに繋がる置換気体供給部２５と置換気体排出部２６が設けられ、置換気体を流すように構成されている。更に既に述べたように、間隙ｄを温度境界層Ｔの幅Ｍより大きくしてヒータＨの熱影響を受けないようにしてもよい。上記以外の構成は第１実施形態と同じである。

【0052】

なお、反射部材２８の底部を覆う底面プレート２７にはヒータブロック６０が設けられ、原料ガス加熱ヒータＧＨが取り付けられている。
第２実施形態の気化器２において、液体原料ＬＭが霧化された場合の形態は第１実施形態と同じである。図示していないが、キャリアガスＣＧを使用せず、そのまま液滴として滴下供給された場合は第１実施形態と異なる。
即ち、滴下された液体原料ＬＭは、内管２２ｂの半球状頭部直上の球状体３０上に落下してこの部分に遍在し、多孔質フィルタ２３を通って、或いはそのまま球状体３０間の空隙Ｐに流れ込む。この部分の直下には半球状頭部が存在するので、流れ落ちた液体原料ＬＭは半球状頭部に沿って広がり、そのまま内管２２ｂの周囲を広がりながら流れ落ちる。その間、放射熱により均等に加熱されて気化し、原料ガス排出部４０から排出される。

【0053】

（第３実施形態：図７）
この場合は、気化器本体２２を螺旋状の透明石英ガラス管で形成した例である。上又は下の直管部分２２ｃ・２２ｄに上又は下の多孔質フィルタ２３・２４がそれぞれ設置され、その間に球状体３０が充填されている。
反射部材２８は円筒状で、その上及び下端に天井プレート２１及び底面プレート２７がそれぞれ設置されている。この天井プレート２１及び底面プレート２７の中央にヒータＨの外囲器となる透明石英ガラス管が挿通されており、この内側にヒータＨの熱源が上下方向に設置されている。
ヒータＨの透明石英ガラス管と螺旋状気化器本体２２との間には間隙ｄが設けられている。図示しないが、この部分に置換気体を流すことも可能であるし、間隙ｄの幅Ｍを温度境界層Ｔの厚さδ以上とすることもできる。

【0054】

このような気化器１０では、液体原料供給部１２から供給された液体原料ＬＭは、上の多孔質フィルタ２３を通って球状体３０の充填部分に流れ込み、螺旋回転をしながら気化される。
気化器本体２２を螺旋とすることで、液体原料ＬＭの気化経路を長大化することが出来るにも拘わらず気化器１０の高さ方向を圧縮することが出来、気化器１０をコンパクトにすることが出来る。
なお、図７（ｂ）のように直管部分２２ｃ・２２ｄを絞ってその内径を球状体３０の外径以下とし、この部分を上又は下の多孔質フィルタ２３・２４に代えることも可能である。

【符号の説明】

【0055】

ＣＧ：キャリアガス、ｄ：間隙、Ｈ：ヒータ、ＧＨ：原料ガス加熱ヒータ、Ｋ：気化用空間、ＬＭ：液体原料、Ｍ：間隙の幅、Ｐ：空隙、Ｓ：霧化用空間、Ｔ：温度境界層、ＶＧ：原料ガス、δ：温度境界層の厚さ
１０：気化器、１２：液体原料供給部、１２ａ：液体原料導入管、１２ｂ：キャリアガス導入管、１２ｃ：液体原料供給孔、１２ｅ：キャリアガス供給路、１２ｄ：噴霧口、２０：気化部、２１：天井プレート、２２：気化器本体、２２ａ：外管、２２ｂ：内管、２２ｃ：上の直管部分、２２ｄ：下の直管部分、２２ｈ：側壁、２２ｓ：底面部材、２２ｔ：天井部材、２３・２４：多孔質フィルタ、２５：置換気体供給部、２６：置換気体排出部、２７：底面プレート、２８：反射部材、２８ｋ：鏡面、２９：補助反射部材、２９ｋ：鏡面、３０：球状体、４０：原料ガス排出部、６０：ヒータブロック

【要約】

半導体製造用の液体原料を出来る限り低い温度で、加熱ムラなく高効率で安定的に気化させることが可能な気化器を提供する。気化器１０は半導体製造用の液体原料ＬＭを供給する液体原料供給部１２と、供給された液体原料ＬＭを気化させる気化用空間Ｋを内部に有する気化部２０と、気化した原料ガスＶＧを次工程に送り出す原料ガス排出部４０とで構成されている。気化部２０は赤外線が透過する透明部材で構成され、赤外線が前記気化用空間Ｋを通って一方の側壁２２ｈから対向する他方の側壁２２ｈに透過する気化器本体２２と、気化用空間Ｋ内に充填され、赤外線が透過する透明の球状体３０と、気化器本体２２から幅Ｍの間隙ｄが設けられて配置され、気化器本体２２に赤外線を照射するヒータＨと、ヒータＨを間に置いて、前記気化器本体２２に対向する面が赤外線が反射する鏡面２８ｋである反射部材２８とを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】