JP7599295B2 - 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法 - Google Patents

Description

本開示は、原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法に関する。

特許文献１には、原料容器内の固体原料を昇華させて得られた原料をキャリアガスと共に消費区域に供給する原料ガス供給装置が開示されている。

特開２０１６－１９１１４０号公報

本開示にかかる技術は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、処理装置での処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で固体原料を補給することができるようにする。

本開示の一態様は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、前記固体原料を気化して前記原料ガスを生成する気化装置と、前記固体原料が液中に分散した分散系を貯留する貯留容器から前記気化装置へ前記分散系を送出する送出機構と、前記気化装置内において、前記分散系から前記固体原料を分離する分離機構と、を備え、前記分離機構は、前記固体原料よりも小さい孔が複数形成され且つ前記気化装置内に設けられたフィルタを有する。

本開示によれば、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、処理装置での処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で固体原料を補給することができる。

第１実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。 気化装置の構成の概略を示す断面図である。 原料ガス供給システムを用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理の一工程の説明図である。 原料ガス供給システムを用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理の他の工程の説明図である。 原料ガス供給システムを用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理の他の工程の説明図である。 原料ガス供給システムを用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理の他の工程の説明図である。 気化装置の他の例を示す図である。 気化装置の他の例を示す図である。 気化装置の他の例の一部を破断して示す斜視図である。 図９の気化装置のトレイアセンブリの第１部材を示す斜視図である。 図９の気化装置のトレイアセンブリの第２部材を示す斜視図である。 第２実施形態にかかる原料ガス供給システムの一部を模式的に示す図である。 第３実施形態にかかる原料ガス供給システムの一部を模式的に示す図である。 第４実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。

例えば、半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板に対して、金属膜等の所望の膜を形成する成膜処理等の各種処理が繰り返し行われ、これにより、ウェハ上に所望の半導体デバイスが製造される。

ところで、成膜処理では、固体原料を加熱して気化させ、原料ガスとすることがある。
例えば、特許文献１には、原料容器にて固体原料を昇華させると共に、原料容器にキャリアガス導入路からキャリアガスを吐出し、昇華した原料をキャリアガスと共に原料ガス流路にて成膜処理部に供給する原料ガス供給装置が開示されている。この原料ガス供給装置では、原料容器内の固体原料の残量が少なくなると、原料容器の交換により原料の補給が行われる。

このように原料容器で固体原料を昇華させ成膜装置に供給する場合、通常、成膜装置の近傍に原料容器が設置される。しかし、前述のように原料容器の交換により原料容器に原料を補給する方法では、成膜装置の近傍に原料容器が設置されていると、交換作業が成膜処理に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本開示にかかる技術は、固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムに、処理装置での処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で固体原料を補給することができるようにする。

以下、本実施形態にかかる原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。本例の原料ガス供給システム１は、基板を処理する処理装置としての成膜装置５００に原料ガスを供給する。

＜成膜装置＞
図１に示すように、成膜装置５００は、減圧可能に構成された処理容器５０１と、処理容器５０１内に設けられ基板としてのウェハＷが水平に載置される載置台５０２と、原料ガス等を処理容器５０１内に導入するガス導入部５０３とを有する。この成膜装置５００では、原料ガス供給システム１から原料ガスが供給されることにより、載置台５０２のヒータ（図示せず）で加熱されたウェハＷの表面に、例えばタングステン（Ｗ）膜がＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によって形成される。なお、成膜装置５００は、原料ガス以外に、原料ガスと反応する反応ガス（還元ガス）や、不活性ガスがガス供給源（図示せず）から供給可能に構成されている。

上述のように成膜装置５００にてＷ膜を形成する場合、原料ガス供給システム１は、例えば、塩化タングステン（ＷＣｌ_ｘ：例えば、ＷＣｌ_６）等の固体原料を気化して生成された原料ガスを成膜装置５００に供給する。

＜原料ガス供給システム＞
原料ガス供給システム１は、例えば、二台の気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、貯留容器２０と、キャリアガス供給源３０と、減圧機構４０とを備える。

気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、当該装置内において、固体原料を気化（昇華）して原料ガスを生成する。気化装置１０Ａ、１０Ｂは、成膜装置５００に対し、互いに並列に接続されている。

原料ガス供給システム１では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への固体原料の補給の際、固体原料が液中に分散した分散系が気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給される。

なお、「分散系（dispersion）」は、一般的に、気体、液体、固体のいずれかの分散媒（dispersion medium）に気体、液体、固体のいずれかの分散質（dispersion material）が分散した系を意味する。分散系は、下位概念として懸濁液（suspension）とコロイド（colloid）を含む。気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給される分散系は、液体である分散媒に、固体原料が固体の状態で分散質として分散した系である。本実施形態において、より具体的には、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給される分散系は、固体原料が液中に懸濁した懸濁液である。
「懸濁液」は、スラリー（slurry）と同義であり、固体粒子が液体中に分散した分散系のうち、後述のゾルに比べて、分散質としての固体粒子の粒径が大きく、放置すると沈殿する系をいう。

そして、原料ガス供給システム１では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）内において固体原料を分散質とした懸濁液から固体原料が分離され、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）が、その固体原料を気化して原料ガスを生成する。

貯留容器２０は、固体原料の懸濁液を貯留する。懸濁液に懸濁する固体原料としては、例えば、その粒径が１０ｍｍ以下のものが用いられる。また、懸濁液の分散媒としては、例えば、上記固体原料と反応せず、当該分散媒に対して上記固体原料が不溶であるものが用いられる。本例では、懸濁液の分散媒が上記固体原料より高い蒸気圧を有するものとする。固体原料がＷＣｌ_６の場合、分散媒としては例えばエタノール、オクタン、トルエンなどが用いられる。
また、貯留容器２０には、加圧ガス供給管１００と、補給管１１０が接続されている。

加圧ガス供給管１００は、Ｎ_２ガス等の加圧ガスの供給源（図示せず）と貯留容器２０とを接続する。加圧ガス供給管１００を介して貯留容器２０内に導入された加圧ガスによって、貯留容器２０内の懸濁液の液面が押圧され、当該懸濁液が補給管１１０に供給される。

補給管１１０は、貯留容器２０と気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）とを接続する。補給管１１０は、上流端が貯留容器２０に接続される補給用の共通管１１１と、共通管１１１の下流端から分岐する補給用の分岐管１１２、１１３とを有する。そして、分岐管１１２の下流端が気化装置１０Ａに接続され、分岐管１１３の下流端が気化装置１０Ｂに接続されている。共通管１１１には、懸濁液を気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に送出するポンプ５１が設けられ、分岐管１１２、１１３には、それぞれ開閉弁５２、５３が設けられている。
本実施形態では、加圧ガス供給管１００、ポンプ５１、補給管１１０等が送出機構を構成し、この送出機構が、貯留容器２０から気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）へ懸濁液を送出する。なお、加圧ガス供給管からの加圧ガスの導入のみによって、貯留容器２０から気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への懸濁液の送出を行うことができる場合は、ポンプ５１を省略してもよい。

また、貯留容器２０に対して、当該貯留容器２０内の懸濁液を撹拌するための撹拌装置として撹拌ステージ２１が設けられている。撹拌ステージ２１は、貯留容器２０が載置されるものであり、振動機構（図示せず）により例えば水平方向に振動する。撹拌ステージ２１が振動することにより、撹拌ステージ２１上の貯留容器２０も振動し、その結果、当該貯留容器２０内の懸濁液を撹拌することができる。撹拌ステージ２１の振動方向は、水平方向に限らず、例えば上下方向であってもよい。

キャリアガス供給源３０は、キャリアガスを貯留し、貯留したキャリアガスを気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給する。キャリアガス供給源３０から気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給されたキャリアガスは、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）において固体原料が気化して生成された原料ガスと共に、後述の原料ガス供給管を介して、成膜装置５００に供給される。
また、キャリアガス供給源３０には、キャリアガス供給管１２０が接続されている。

キャリアガス供給管１２０は、キャリアガス供給源３０と、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、を接続する。キャリアガス供給管１２０は、上流端がキャリアガス供給源３０に接続されるキャリアガス用の共通管１２１と、共通管１２１の下流端から分岐するキャリアガス用の分岐管１２２、１２３とを有する。そして、分岐管１２２の下流端が気化装置１０Ａに接続され、分岐管１２３の下流端が気化装置１０Ｂに接続されている。なお、分岐管１２２、１２３には、それぞれキャリアガス供給弁である開閉弁５４、５５が設けられている。

減圧機構４０は、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）内を減圧させる。この減圧機構４０は、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）内を排気する排気ポンプ４１と、排気ポンプ４１と気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）とを接続する排気管４２とを有する。排気管４２は、下流端が排気ポンプ４１に接続される排気用の共通管４３と、共通管４３の上流端に集合する排気用の分岐管４４、４５とを有する。そして、分岐管４４の上流端が気化装置１０Ａに接続され、分岐管４５の上流端が気化装置１０Ｂに接続されている。なお、分岐管４４、４５には、それぞれ開閉弁５６、５７が設けられている。

さらに、原料ガス供給システム１では、気化装置１０Ａ、１０Ｂに、懸濁液の分散媒を排出する排出管１３０、１３１がそれぞれ接続されている。排出管１３０、１３１には、それぞれ開閉弁５８、５９が設けられている。
さらにまた、原料ガス供給システム１では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）と成膜装置５００とが、原料ガス供給管７０により接続されている。原料ガス供給管７０は、下流端が成膜装置５００に接続される原料ガス用の共通管７１と、共通管７１の上流端から分岐する原料ガス用の分岐管７２、７３とを有する。そして、分岐管７２の上流端が気化装置１０Ａに接続され、分岐管７３の上流端が気化装置１０Ｂに接続されている。なお、共通管７１には、上流側から順に、マスフローメータ６０、流量制御弁６１が設けられており、分岐管７２、７３には、それぞれ原料ガス供給弁としての開閉弁６２、６３が設けられている。

以上のように構成される原料ガス供給システム１には、制御装置Ｕが設けられている。制御装置Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、各種機構や各種弁等を制御して、原料ガス供給システム１を用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理等を実現するためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御装置Ｕにインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

＜気化装置＞
続いて、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）について、気化装置１０Ａを例にして図２を用いて説明する。図２は、気化装置１０Ａの構成の概略を示す断面図である。

気化装置１０Ａは、図２に示すように、ポンプ５１等から構成される送出機構によって貯留容器２０から送出された懸濁液から分離された固体原料を収容する、筐体としての容器２０１を有する。容器２０１は例えば熱伝導性の高い金属材料で円柱状に形成される。

容器２０１の天壁中央には、補給用の分岐管１１２の下流端が接続される補給口２０１ａが形成されている。貯留容器２０から送出された懸濁液は、補給口２０１ａを介して気化装置１０Ａ内すなわち容器２０１内に導入される。また、補給口２０１ａに対して、当該補給口２０１ａを開閉する補給弁２０１ｂが設けられている。補給弁２０１ｂは例えばＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で形成される。

なお、補給弁２０１ｂはその下部が補給口２０１ａ内に収まる形態で当該補給口２０１ａを塞ぐ。また、補給口２０１ａは、下部が開口するすり鉢状に形成されており、中心に向けて下がる傾斜面を有する。この補給口２０１ａに収まる補給弁２０１ｂの下部は、上記すり鉢状に対応した形状に形成されており、補給口２０１ａと同様、中心に向けて下がる傾斜面を有する。補給口２０１ａの上記傾斜面と、補給弁２０１ｂの下部の上記傾斜面とがシール面となる。

また、容器２０１の内部には、懸濁液内の固体原料Ｒよりも小さい孔が多数形成されたフィルタ２０２が設けられている。フィルタ２０２は、具体的には、容器２０１内において水平方向に延在するように設けられ、また、断面視波形に形成されている。
このフィルタ２０２は、容器２０１内において、貯留容器２０から送出された懸濁液の分散媒Ｌを通過させ且つ当該懸濁液の固体原料Ｒを通過させず、これにより、懸濁液から固体原料Ｒを分離する。つまり、フィルタ２０２は、気化装置１０Ａ内において懸濁液から固体原料を分離する分離機構を構成する。フィルタ２０２によって分離された固体原料Ｒは当該フィルタ２０２上に堆積される。

さらに、容器２０１の底壁中央には、排出管１３０の上流端が接続された排液口２０１ｃが接続されている。この排液口２０１ｃを介して、フィルタ２０２を通過した懸濁液の分散媒Ｌが容器２０１外に排出される。

さらにまた、容器２０１には、キャリアガス用の分岐管１２２の下流端が接続されキャリアガス供給源３０に通ずるキャリアガス導入口２０１ｄと、原料ガス用の分岐管７２の上流端が接続され成膜装置５００に通ずるガス供給口２０１ｅと、が設けられている。容器２０１における、フィルタ２０２を間に挟んだ一方側に、キャリアガス導入口２０１ｄが形成され、他方側にガス供給口２０１ｅが形成されている。本例では、キャリアガス導入口２０１ｄは、容器２０１の水平方向一方側の側壁の下部に設けられており、一方、ガス供給口２０１ｅは、容器２０１の水平方向他方側の側壁の上部に設けられている。つまり、この例では、キャリアガス導入口２０１ｄとガス供給口２０１ｅとは容器２０１内の対角位置に設けられている。

上述のような構成により、分岐管１２２及びキャリアガス導入口２０１ｄを介して容器２０１内に導入されたキャリアガスが、フィルタ２０２を通過して更に固体原料Ｒの間を通過する。その後、キャリアガスは、固体原料Ｒが気化して生成された原料ガスと共に、ガス供給口２０１ｅ及び分岐管７２を介して、成膜装置５００に供給される。

また、容器２０１には、排気用の分岐管４４の上流端が接続された排気口２０１ｆが接続されている。この排気口２０１ｆを介して、容器２０１内の排気が行われる。容器２０１内の排気は、容器２０１内に残った懸濁液の分散媒を蒸発させるとき等に行われる。

容器２０１の側壁の周囲にはジャケットヒータ等の加熱機構２０３が設けられている。加熱機構２０３は、容器２０１を加熱し、容器２０１内の固体原料Ｒの気化を促進させるものである。

なお、詳細な説明は省略するが、気化装置１０Ｂの構成は気化装置１０Ａと同様である。以下では、気化装置１０Ｂが有する容器、フィルタ、補給弁、加熱機構について、気化装置１０Ａと同様、容器２０１、フィルタ２０２、補給弁２０１ｂ、加熱機構２０３と記載することがある。

＜成膜処理＞
次に、原料ガス供給システム１を用いた原料ガス供給処理を含む成膜処理の一例について図３～図６を用いて説明する。なお、図３～図６では、開状態の弁を白塗りで、閉状態の弁を黒塗りで、懸濁液やキャリアガス、原料ガスが流通している管を太線で示すことで、その他の弁の開閉状態については説明を省略する。また、以下の説明では、処理開始時において、気化装置１０Ｂが固体原料の補給が不要な状態であり、気化装置１０Ａが固体原料の補給が必要な状態であるものとする。

（気化装置１０Ｂからの原料ガスを用いた成膜）
まず、気化装置１０Ｂの補給弁２０１ｂ（図２参照）等が閉状態とされ気化装置１０Ｂが加熱機構２０３により加熱された状態で、図３に示すように、キャリアガス用の分岐管１２３の開閉弁５５及び原料ガス用の分岐管７３の開閉弁６３が開状態とされる。これにより、成膜装置５００と連通し減圧された気化装置１０Ｂの容器２０１内の固体原料Ｒが気化して、原料ガスが生成され、キャリアガスによって容器２０１内が昇圧されつつ、分岐管７３を介して成膜装置５００に供給される。このとき、補給用の分岐管１１３の開閉弁５３や、排出管１３１の開閉弁５９、排気用の分岐管４５の開閉弁５７は閉状態とされている。

成膜装置５００に原料ガスが供給されると、載置台５０２のヒータ（図示せず）で加熱されたウェハＷの表面に原料が吸着される。
そして、予め定められた時間が経過した後に、原料ガス用の分岐管７３の開閉弁６３が閉状態とされ、成膜装置５００への原料ガスの供給が停止される。次いで、図示されないガス供給源から置換ガスとしての不活性ガスが成膜装置５００へ供給され、処理容器５０１内のガスが置換された後、図示されないガス供給源からＨ_２ガス等の反応ガスが成膜装置５００に供給される。これにより、ウェハＷに吸着されている原料が還元されて、例えば１原子層のタングステン膜が成膜される。

続いて、反応ガスの供給が停止された後、図示されないガス供給源から置換ガスが成膜装置５００へ供給され、処理容器５０１内のガスが置換される。その後、原料ガス用の分岐管７３の開閉弁６３が開状態とされ、原料ガスの供給が再開される。
上述のような原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さの所望の膜がウェハＷ上に形成される。

（気化装置１０Ａへの固体原料の補給）
上述のような気化装置１０Ｂからの原料ガスを用いた成膜と並行して、気化装置１０Ａへの固体原料の補給が行われる。言い換えると、気化装置１０Ｂから成膜装置５００へ原料ガスを供給可能な状態のときに、貯留容器２０から気化装置１０Ａへ懸濁液が送出され当該気化装置１０Ａ内において当該懸濁液から固体原料が分離される。

具体的には、まず、補給用の分岐管１１３の開閉弁５３が閉状態とされ分岐管１１２の開閉弁５２が開状態とされている状態で、気化装置１０Ａの補給弁２０１ｂ及び排出管１３０の開閉弁５８が開状態とされる。そして、加圧ガス供給管１００を介して貯留容器２０内に加圧ガスが導入されると共に、ポンプ５１が駆動される。これにより、貯留容器２０内の懸濁液が、補給用の共通管１１１及び分岐管１１２を介して、気化装置１０Ａへ供給される。気化装置１０Ａに供給された懸濁液は、フィルタ２０２により固体原料Ｒが濾し取られて分離され、当該フィルタ２０２上に堆積され、また、フィルタ２０２を通過した分散媒Ｌは排出管１３０を介して排出される。このとき、キャリアガス用の分岐管１２２の開閉弁５４及び排気用の分岐管４４の開閉弁５６は閉状態とされている。

所望の量の固体原料Ｒが気化装置１０Ａのフィルタ２０２上に堆積されたタイミングで、上記加圧ガスの導入及びポンプ５１の駆動が停止される。上記タイミングは、具体的には、例えば、貯留容器２０内への加圧ガスの導入及びポンプ５１の駆動を開始してから予め定められた時間が経過したタイミングである。

その後、気化装置１０Ａの容器２０１内の懸濁液の分散媒の蒸発が行われる。具体的には、例えば、図４に示すように、補給用の分岐管１１２の開閉弁５２、気化装置１０Ａの補給弁２０１ｂ（図２参照）及び排出管１３０の開閉弁５８が閉状態とされ、排気用の分岐管４４の開閉弁５６が開状態とされる。この状態で、排気ポンプ４１が駆動され、気化装置１０Ａの容器２０１内が減圧されることで、当該容器２０１内の懸濁液の分散媒が蒸発する。この分散媒の蒸発の際、容器２０１内の圧力は、分散媒の蒸気圧より低く固体原料の蒸気圧より高い圧力に調整される。分散媒の蒸発が完了したタイミングで、具体的には、排気用の分岐管４４の開閉弁５６を開状態としてから予め定められた時間が経過したタイミングで、当該開閉弁５６が閉状態とされる。これにより、気化装置１０Ａへの固体原料の補給が完了する。なお、この分散媒を蒸発させる工程は省略してもよい。

（原料ガスの供給元の切り替え）
気化装置１０Ｂからの原料ガスを用いた成膜を開始してから予め定められた時間が経過すると、具体的には、予め設定された枚数のウェハＷに対し成膜が行われると、気化装置１０Ｂ内の固体原料Ｒが少なくなるので、原料ガスの供給元が、気化装置１０Ａに切り替えられる。

具体的には、まず、図５に示すように、気化装置１０Ｂに接続されている原料ガス用の分岐管７３の開閉弁６３及びキャリアガス用の分岐管１２３の開閉弁５５が閉状態とされる。そして、気化装置１０Ａの補給弁２０１ｂが閉状態とされ当該気化装置１０Ａが加熱機構２０３により加熱された状態で、キャリアガス用の分岐管１２２の開閉弁５４及び原料ガス用の分岐管７２の開閉弁６２が開状態とされる。これにより、成膜装置５００と連通し減圧された気化装置１０Ａの容器２０１内の固体原料Ｒが気化して、原料ガスが生成され、キャリアガスによって容器２０１内が昇圧されつつ、分岐管７２を介して成膜装置５００に供給される。
そして、上述と同様に、原料ガスの供給、置換ガスの供給、反応ガスの供給、置換ガスの供給を複数回繰り返すことにより、所望の厚さの所望の膜がウェハＷ上に形成される。

（気化装置１０Ｂへの固体原料の補給）
また、上述のような気化装置１０Ａからの原料ガスを用いた成膜と並行して、気化装置１０Ｂへの固体原料の補給が行われる。言い換えると、気化装置１０Ａから成膜装置５００へ原料ガスを供給可能な状態のときに、貯留容器２０から気化装置１０Ｂへ懸濁液が送出され当該気化装置１０Ｂ内において当該懸濁液から固体原料が分離される。

具体的には、まず、補給用の分岐管１１２の開閉弁５２が閉状態とされ分岐管１１３の開閉弁５３が開状態とされている状態で、気化装置１０Ｂの補給弁２０１ｂ及び排出管１３１の開閉弁５９が開状態とされる。そして、加圧ガス供給管１００を介して貯留容器２０内に加圧ガスが導入されると共に、ポンプ５１が駆動される。これにより、貯留容器２０内の懸濁液が、補給用の共通管１１１及び分岐管１１３を介して、気化装置１０Ｂへ供給される。気化装置１０Ｂに供給された懸濁液は、フィルタ２０２により固体原料Ｒが分離され、当該フィルタ２０２上に堆積され、また、フィルタ２０２を通過した分散媒Ｌは排出管１３１を介して排出される。
所望の量の固体原料Ｒが気化装置１０Ｂのフィルタ２０２上に堆積されたタイミングで、貯留容器２０内への加圧ガスの導入及びポンプ５１の駆動が停止される。

その後、気化装置１０Ｂの容器２０１内の懸濁液の分散媒の蒸発が行われる。具体的には、例えば、図６に示すように、補給用の分岐管１１２の開閉弁５２、気化装置１０Ｂの補給弁２０１ｂ（図２参照）及び排出管１３０の開閉弁５８が閉状態とされ、排気用の分岐管４５の開閉弁５７が開状態とされる。この状態で、排気ポンプ４１が駆動され、気化装置１０Ｂの容器２０１内が減圧されることで、当該容器２０１内の懸濁液の分散媒が蒸発する。分散媒の蒸発が完了したタイミングで、排気用の分岐管４５の開閉弁５７が閉状態とされる。これにより、気化装置１０Ｂへの固体原料の補給が完了する。なお、この分散媒を蒸発させる工程は省略してもよい。

なお、少なくとも気化装置１０Ａ、１０Ｂへの懸濁液の供給時は、貯留容器２０内の懸濁液は撹拌ステージ２１により撹拌されている。
また、気化装置１０Ａへの懸濁液の供給の際は、加熱機構２０３による当該気化装置１０Ａの加熱は停止される。気化装置１０Ｂについても同様である。
稼働率を向上させる観点等から、気化装置１０Ａへの固体原料の補給後、当該気化装置１０Ａからのガス供給開始までの間、容器２０１を予め定められた温度（例えば、ＷＣｌ_６の昇華温度よりも低い１２０℃～１３０℃）まで加熱機構２０３で加熱する予備加熱を行ってもよい。気化装置１０Ｂについても同様である。

気化装置１０Ａ、１０Ｂから成膜装置５００へ供給されるガス中の原料ガスの量（以下、「ピックアップ量」）が低下したとき等に、当該気化装置１０Ａ、１０Ｂ内の、気化されていない状態の固体原料Ｒを排出するようにしてもよい。この固体原料Ｒの排出方法としては、例えば、以下の（Ａ）、（Ｂ）の方法がある。
（Ａ）加熱機構２０３による固体原料Ｒの加熱及び減圧機構４０による容器２０１内の減圧の少なくともいずれか一方を行って固体原料Ｒを気化させて、成膜装置５００または減圧機構４０を介して排気する方法。
（Ｂ）加熱機構２０３により固体原料Ｒを溶融させて排出管１３０、１３１を介して排出する方法。

以上のように、本実施形態にかかる原料ガス供給システム１では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に固体原料Ｒを補給する際、固体原料Ｒが液中に懸濁した懸濁液を貯留する貯留容器２０から送出機構によって送出する。そして、フィルタ２０２等から構成される分離機構によって、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）内において、懸濁液から固体原料Ｒを分離する。そのため、本実施形態によれば、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）が成膜装置５００の近傍に設置されていたとしても、当該気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への固体原料の補給の際、成膜装置５００の近傍での作業が不要となる。したがって、成膜装置５００での成膜処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に固体原料Ｒを補給することができる。

また、本実施形態によれば、交換対象である貯留容器２０が、気化装置を兼ねておらず、その設置場所の自由度が高いため、当該貯留容器２０を、その交換作業が容易な位置に設置することができる。

なお、固体の原料は、例えば、気体の原料や液体の原料のように対流熱伝導による伝熱が期待できないため、原料自身の加温に長時間を要する。それに対し、本実施形態のように、固体原料Ｒが懸濁された懸濁液を送出機構によって供給し固体原料Ｒを補給する構成であれば、２つの気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に交互に固体原料Ｒを補給する構成を採用することができる。この交互に固体原料Ｒを補給する構成では、一方の気化装置から原料ガスを供給している間に、他方の気化装置への固体原料Ｒの補給及び当該他方の気化装置での固体原料Ｒの加熱を行うことができる。したがって、加温に長時間を要する固体原料Ｒを用いる場合でも、固体原料Ｒが所望の温度に加熱されるまでの待機時間によって成膜処理のスループットが低下するのを防ぐことができる。

本実施形態と異なる原料ガス供給方法として、固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気化装置に供給し、当該気化装置で液体原料を気化して原料ガスを生成し供給する方法が考えられる。この方法は、液体原料が溶媒の炭素を含有するため、原料ガスによって形成された膜の品質が悪化するおそれがある。それに対し、本実施形態にかかる原料ガス供給方法では、分散媒と固体原料を分離してから原料ガスを生成しているため、高品質な膜を形成することができる。

さらに、固体原料を溶媒に溶かした液体原料を直接気化させる場合は、溶媒は固体原料と蒸気圧が略同じである必要があり、溶媒の種類が限定される。それに比べて、本実施形態のように、懸濁液から固体原料を分離させてから気化させる場合は、分散媒は基本的に固体原料より蒸気圧が高ければよいため、分散媒の種類が限定されない。

また、本実施形態と異なる固体原料の補給方法として、固体原料を溶媒に溶かした溶液の状態で気化装置に供給し、当該気化装置で溶液から溶媒のみを蒸発させ固体原料を析出させることで気化装置に固体原料を補給する方法が考えられる。この方法に比べて、本実施形態にかかる補給方法は、気化装置へ供給する段階で固体原料が変質しないため、より高品質な膜を形成することができる。

また、本実施形態では、懸濁液から固体原料Ｒを分離するフィルタ２０２が断面視波形に形成されている。そのため、フィルタ２０２によって分離され当該フィルタ２０２上に堆積されている固体原料Ｒに対し、当該フィルタ２０２を通過するキャリアガスが触れる面積が大きい。したがって、固体原料Ｒが少なくても高いピックアップ量が得られる。

さらに、本実施形態では、容器２０１におけるフィルタ２０２を間に挟んだ一方側にキャリアガス導入口２０１ｄが設けられ、他方側にガス供給口２０１ｅが設けられている。したがって、キャリアガスが、フィルタ２０２上に堆積されている固体原料Ｒの間を通ってガス供給口２０１ｅに到達するため、確実に高いピックアップ量が得られる。

さらにまた、本実施形態では、貯留容器２０内の懸濁液を撹拌する撹拌ステージ２１が設けられている。したがって、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給する懸濁液内の固体原料Ｒの割合を均一にすることができる。

なお、撹拌機構は、上述の例に限られず、例えば、貯留容器２０内に設けられた回転体と、当該回転体を回転させる駆動源とで構成してもよい。なお、この場合、駆動源は貯留容器２０の内部に設けられていてもよいし、外部に設けられていてもよい。
また、懸濁液を撹拌する機構は、貯留容器２０だけでなく、補給管１１０等に対して設けてもよい。
上述のような懸濁液を撹拌する機構に代えて、懸濁液を循環路内で常に循環させておき、固体原料の補給が必要な場合に、上記循環路から、補給対象の気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に懸濁液を供給するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、原料ガス供給システム１が、互いに並列に接続された２台の気化装置１０Ａ、１０Ｂを有する。そして、気化装置１０Ａ、１０Ｂの一方が成膜装置５００へ原料ガスを供給可能な状態のときに、気化装置１０Ａ、１０Ｂの他方へ貯留容器２０から懸濁液が送出され固体原料Ｒが補給されるようにしている。そのため、固体原料の補給に際し、原料ガス供給システム１を停止する必要がなく、原料ガスの供給を継続することができる。したがって、成膜処理のスループットを向上させることができる。

また、本実施形態と異なり、原料容器も兼ねる気化装置が１台であり、原料の補給を気化装置すなわち原料容器の交換で行う場合、補給の際に原料ガス供給システムを停止する時間を短くしスループットの低下を防ぐために、以下のようにすることがある。すなわち、原料容器を大型化し当該容器内に大量の固体原料を充填することがある。しかし、ＷＣｌ_６等の非常に高価な固体原料を１つの交換対象の容器に大量に充填しておくと、交換作業中に事故等により容器内に問題が生じたときに、多大な損失を被ることになる。そのため、交換対象の容器に大量の固体原料を充填しておき、成膜処理のスループットの低下を防ぐ方式は半導体製造業者が導入しにくい。それに対し、本実施形態では、交換対象の容器すなわち貯留容器２０に大量に充填していなくても、成膜処理のスループットを向上させることができる。したがって、本実施形態にかかる固体原料の補給方式は、半導体製造業者が導入し易い。

また、本実施形態では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に対し、当該気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）から原料ガスを供給しているときに、補給管１１０と当該気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）との連通を遮断する補給弁２０１ｂが設けられている。したがって、原料ガスに不要なガス成分が混入するのを防ぐことができる。

また、以上では、気化装置１０Ａから成膜装置５００への原料ガスの供給の開始と停止を、原料ガス用の分岐管７２に設けられた開閉弁６２を用いて切り替えていた。これに代えて、原料ガス用の共通管７１における流量制御弁６１の下流側に切替弁を設け、気化装置１０Ａからの原料ガスを用いる場合は、分岐管７２の開閉弁６２は常に開状態とし、共通管７１の上記切替弁により、原料ガスの供給の開始と停止を切り替えてもよい。気化装置１０Ｂからの原料ガス供給についても同様である。

＜気化装置の他の例１＞
図７は、気化装置の他の例を示す図である。
図７の気化装置３００は、容器３０１の中央部に、底壁から上方向に突出するように形成された凸部３０１ａを有する。
凸部３０１ａの頂部は、錘状に形成され、その上面が、径方向外側に向けて下がる傾斜面で構成されている。また、凸部３０１ａの下部の内部には、排液口２０１ｃに連通する空間Ｋが形成され、凸部３０１ａの下部側方には、当該凸部３０１ａの外部から上記空間Ｋに通ずる孔３０１ｂが形成されている。

気化装置３００では、容器３０１の側壁の内周面と凸部３０１ａの外周面との間に、上記側壁の内周面に沿って、フィルタ３０２が設けられている。そして、フィルタ３０２は、その上面が、径方向外側に向けて下がる傾斜面３０２ａとなっている。そのため、フィルタ３０２により堰き止められた懸濁液中の固体原料Ｒは、フィルタ３０２の傾斜面３０２ａに沿って外側下方に移動する。したがって、懸濁液中の固体原料Ｒの多くは、加熱機構２０３によって加熱される容器３０１の側壁寄りの位置で、フィルタ３０２上に堆積される。よって、フィルタ３０２上に堆積された固体原料Ｒを加熱機構２０３によって効率的に気化させることができる。

なお、容器３０１の凸部３０１ａの錘状に形成された頂部の頂点は、補給口２０１ａに対向する位置に設けられ、また、フィルタ３０２は、凸部３０１ａの錘状の頂部より下方に位置する。したがって、補給口２０１ａを介して容器３０１内に供給された懸濁液内の固体原料Ｒを、平面視において、容器中央に残すことなく、容器側方に移動させることができる。

＜気化装置の他の例２＞
図８は、気化装置の他の例を示す図である。
以上の例の気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）、３００は、懸濁液内の固体原料Ｒを分離するために、容器２０１、３０１内にフィルタ２０２、３０２が設けられていた。それに対し、図８の気化装置３１０は、フィルタが設けられていない。気化装置３１０では、容器３１１を、固体原料が分散した分散系（本実施形態では懸濁液）を一時的に貯留する貯留部として用いる。そして、本例では、固体原料を分離する分離機構が、容器３１１内に一時的に貯留された懸濁液の分散媒のみを気化（蒸発）させて当該懸濁液から固体原料Ｒを分離する。懸濁液の分散媒Ｌの蒸発は、例えば、減圧機構４０（図１参照）による減圧や、加熱機構２０３による加熱、及び、これらの組み合わせにより行われる。

気化装置３１０は、容器３１１内に、懸濁液Ｓを収容する棚３１１ａを複数有する。棚３１１ａに収容された懸濁液Ｓの分散媒が蒸発すると当該棚３１１ａ内に固体原料が残る。
複数の棚３１１ａは、上下方向に積層されている。また、上下方向に隣接する棚３１１ａは、互い違いの方向に張り出すように設けられている。より具体的には、棚３１１ａはそれぞれ、平面視において円の縁部を切り欠いた形状を有しており、互いに上下方向に隣接する棚３１１ａでは、平面視において、上述のように切り欠いた部分が容器３１１の中心を間に挟んで対向する。

上述のように棚３１１ａが設けられていることにより、容器３１１内には、迷路構造（ラビリンス構造）のキャリアガスの流路が形成されている。気化装置３１０によれば、キャリアガスの流路が迷路構造（ラビリンス構造）であり長いため、高いピックアップ量が得られる。
また、上述のように棚３１１ａが設けられていることにより、補給口２０１ａから供給された懸濁液Ｓを、全ての棚３１１ａへ、上方から順に供給することができる。

なお、本例では、キャリアガス導入口２０１ｄが、最下方の棚３１１ａの根元側の容器側壁における、当該棚３１１ａと容器底壁との間の位置に設けられ、ガス供給口２０１ｅは、最上方の棚３１１ａの根元側の容器側壁における、当該棚３１１ａと容器天壁との間の位置に設けられている。

＜気化装置の他の例３＞
図９～図１１は、気化装置の他の例を示す図である。図９は、本例の気化装置を、一部を破断して示す斜視図、図１０及び図１１は、後述のトレイアセンブリの第１部材及び第２部材を示す斜視図である。
図９～図１１の例の気化装置３２０も図７の気化装置３１０と同様、懸濁液内の固体原料Ｒを分離するためのフィルタが設けられておらず、容器内に複数の棚を有する。ただし、気化装置３２０では、キャリアガスの流路が螺旋状に形成されており、この流路に沿って複数の棚が設けられている。
以下、具体的に説明する。

気化装置３２０は、図９に示すように、容器３２１内に、トレイアセンブリ３２２を有する。
容器３２１は、図８の容器３１１と同様な構成を有し、補給口２０１ａ等が設けられている。図示は省略するが、容器３２１には、キャリアガス導入口２０１ｄや、ガス供給口２０１ｅ、排気口２０１ｆも設けられている。
トレイアセンブリ３２２は、第１部材３２３及び第２部材３２４を有する。

第１部材３２３は、図１０に示すように、円筒状の側壁３２３ａと、円板状の底壁３２３ｂと、底壁３２３ｂから上方に延びる円柱状の柱状部３２３ｃを有する。
図９に示すように、側壁３２３ａと容器３２１の側壁の内周面との間には隙間Ｇが設けられている。
また、図１０に示すように、側壁３２３ａには、周方向に沿って等間隔で並ぶ複数の貫通孔３２３ｄが形成されている。貫通孔３２３ｄは、後述の複数の棚のうち最も下方に設けられた棚にキャリアガスが供給されるように、当該棚に対応する位置に設けられている。

トレイアセンブリ３２２の第２部材３２４は、第１部材３２３の側壁３２３ａと柱状部３２３ｃとの間、且つ、第１部材の底壁３２３ｂ上の位置に配置される。
第２部材３２４は、第１部材３２３と共に、以下の（ａ）、（ｂ）を形成する。
（ａ）矢印Ｍで示すような、容器３２１の中心軸線を中心とした螺旋状のキャリアガスの流路
（ｂ）上記キャリアガスの経路に沿って配列される複数の、懸濁液が収容される棚３２２ａ

なお、図の例では、４つのキャリアガスの流路が形成されている。

キャリアガス導入口２０１ｄ（図８参照）を介して容器３２１内に供給されたキャリアガスは、隙間Ｇ及び貫通孔３２３ｄを介して、最下方の棚３２２ａ内に流入し、上記キャリアガスの流路に沿って流れ、最上方の棚３２２ａ内に至る。最上方の棚３２２ａの上方は、容器３２１内において開口しているため、当該最上方の棚３２２ａ内に至ったキャリアガスは原料ガスと共にガス供給口２０１ｅ（図８参照）から出力される。

気化装置３２０によれば、キャリアガスの流路が螺旋状に形成されており長いため、高いピックアップ量が得られる。
また、上述のように棚３２２ａが設けられていることにより、補給口２０１ａから供給された懸濁液を、全ての棚３２２ａへ、上方から順に供給することができる。

なお、気化装置３１０、３２０は、上述のように、懸濁液内の固体原料Ｒを分離するためのフィルタが設けられていない。そのため、気化装置３１０、３２０は、上記フィルタを通過した懸濁液の分散媒を容器３１１外に排出するための排液口が、容器３１１、３２１に形成されていない。したがって、気化装置３１０、３２０を用いる場合、排出管１３０、１３１（図１参照）は省略される。

［第２実施形態］
図１２は、第２実施形態にかかる原料ガス供給システムの一部を模式的に示す図である。
本実施形態にかかる原料ガス供給システムは、補給弁２０１ｂと補給口２０１ａとのシール面に対し流体を供給し当該シール面を洗浄する洗浄機構４００を有する。流体は例えば懸濁液の分散媒と同じ液体である。

洗浄機構４００は、流体源４０１と、洗浄流体供給管４０２とを有する。
流体源４０１は、補給弁２０１ｂと補給口２０１ａとのシール面を洗浄するための流体（以下、「洗浄流体」という。）を貯留し、貯留した流体を上記シール面に供給する。
洗浄流体供給管４０２は、流体源４０１と補給管１１０の分岐管１１２とを接続する。洗浄流体供給管４０２には、開閉弁４０３が設けられている。

洗浄流体での洗浄は、例えば、補給弁２０１ｂと補給用の分岐管１１２の開閉弁５２とを開状態として懸濁液を気化装置１０Ａに供給した後、まず、補給弁２０１ｂを開状態としたまま、上記開閉弁５２を閉状態として、懸濁液の供給を停止する。その後、洗浄流体供給管４０２の開閉弁４０３を開状態とする。これにより、洗浄流体供給管４０２を通り分岐管１１２を通った洗浄流体が、補給弁２０１ｂと補給口２０１ａとのシール面に供給され、当該シール面を洗浄することができる。

また、例えば、洗浄流体の供給を一旦行った後等に、補給弁２０１ｂを閉状態として分岐管１１２内に洗浄流体を貯め込み、その後、補給弁２０１ｂを開状態として、大量の洗浄流体を一気に補給弁２０１ｂと補給口２０１ａのシール面に流すようにしてもよい。これにより、上記シール面に対して供給される洗浄流体の流量が大きくなるため、当該シール面の清浄度をあげることができる。なお、洗浄流体を貯め込んでから一気に洗浄流体を流す工程は複数回行ってもよい。

このように、補給弁２０１ｂと補給口２０１ａとのシール面を洗浄することで、懸濁液内の固体原料が当該シール面に付着して密閉性が損なわれるのを防ぐことができる。
以上では、洗浄流体は液体であるものとしたが、気体であってもよい。洗浄流体に気体を用いる場合は、例えば、上記シール面に当該気体を噴き付けることで洗浄することができる。

［第３実施形態］
図１３は、第３実施形態にかかる原料ガス供給システムの一部を模式的に示す図である。
以上の実施形態では、貯留容器２０から気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への懸濁液の送出を圧送により行っていた。
それに対し、本実施形態にかかる原料ガス供給システムでは、貯留容器２０からの気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への懸濁液の送出を行う送出機構４１０は、懸濁液に作用する重力により当該懸濁液の送出を行う。
以下、具体的に説明する。

本実施形態では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）の上方に貯留容器２０が位置する。
送出機構４１０は、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、その上方に位置する貯留容器２０とを接続する補給管４２０を有する。
補給管４２０は、上流端が貯留容器２０に接続される補給用の共通管４２１と、共通管４２１の下流端から分岐する補給用の分岐管４２２、４２３とを有する。そして、分岐管４２２の下流端が気化装置１０Ａに接続され、分岐管４２３の下流端が気化装置１０Ｂに接続されている。分岐管４２２、４２３には、それぞれ開閉弁５２、５３が設けられている。

共通管４２１は、直線状管であり、上下方向に延在するように設けられている。これにより、貯留容器２０内の懸濁液が、当該懸濁液に作用する重力によって、分岐管４４２、４２３へ分岐する共通管４２１の下流端へ、スムーズに搬送される。
また、分岐管４２２、４２３はそれぞれ、直線状管であり、また、垂直及び水平面に対して傾けられて、すなわち、斜め方向に延在するように、設けられている。これにより、分岐管４２２、４２３の上流端に至った懸濁液が、重力によって、当該分岐管４２２、１２３に沿って、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）へ、スムーズに搬送される。

＜キャリアガスの導入方法及び排気方法の変形例＞
以上の例では、キャリアガスを気化装置の容器内を下方から上方に流れるように当該容器内に導入しているが、上方から下方に流れるように導入してもよい。

また、以上の例では、キャリアガス導入口２０１ｄやガス供給口２０１ｅ、排気口２０１ｆを、補給口２０１ａ及び排液口２０１ｃとは独立して設けていた。これに代えて、キャリアガス導入口２０１ｄやガス供給口２０１ｅ、排気口２０１ｆと、補給口２０１ａや排液口２０１ｃと、を共通化させてもよい。

例えば、キャリアガス導入口２０１ｄやガス供給口２０１ｅ、排気口２０１ｆと補給口２０１ａとを共通化させる場合は、以下のようにすればよい。すなわち、キャリアガス用の分岐管１２２、１２３や、原料ガス用の分岐管７２、７３、排気用の分岐管４４、４５を、補給用の分岐管１１２、１１３に接続すればよい。同様に、キャリアガス導入口２０１ｄやガス供給口２０１ｅ、排気口２０１ｆと排液口２０１ｃとを共通化させる場合は、以下のようにすればよい。すなわち、キャリアガス用の分岐管１２２、１２３や、原料ガス用の分岐管７２、７３、排気用の分岐管４４、４５を、排出管１３０、１３１に接続すればよい。

［第４実施形態］
図１４は、第４実施形態にかかる原料ガス供給システムの構成の概略を模式的に示すシステム構成図である。
以上の実施形態では、気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）への固体原料の補給の際、固体原料を分散質とした懸濁液が気化装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）に供給されていた。それに対し、図１４の原料ガス供給システム１’では、気化装置１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’）への固体原料の補給の際、固体原料を分散質としたゾル（sol）が気化装置１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’）に供給される。

「ゾル」は、コロイド溶液（colloid solution）と同義であり、固体粒子が液体中に分散した分散系のうち、分散質としての固体粒子の粒径が小さく、放置しても沈殿しない系をいう。「ゾル」は、コロイドの下位概念の一つである。コロイドは分散系の下位概念の一つである。

そして、原料ガス供給システム１’では、気化装置１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’）内において、固体原料を分散質としたゾル（以下、「原料ゾル」ということがある。）から固体原料が分離され、気化装置１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’）が、その固体原料を気化して原料ガスを生成する。

なお、原料ゾルでは、固体原料は放置しても沈殿しない。そのため、図１４に示すように撹拌ステージ２１（図１参照）は省略してもよい。

貯留容器２０’には、原料ゾルが貯留される。原料ゾルにおける固体原料としては、例えば、その粒径が１ｍｍ以下のものが用いられる。また、原料ゾルの分散媒としては、例えば、懸濁液と同様のものが用いられる。

貯留容器２０’内に加圧ガス供給管１００を介して導入された加圧ガスによって、原料ゾルが貯留容器２０’から押し出され、補給管１１０に供給される。補給管１１０に供給された原料ゾルは、例えば、ポンプ５１によって、気化装置１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’）へ送出される。

原料ゾルにおける分散質濃度すなわち固体原料濃度が高く当該原料ゾルの粘度が高い場合、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)には、例えば、図８の気化装置３１０から棚３１１ａを省略した寸胴状の容器を有するものが用いられる。このような気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)を用いるとき、原料ガス供給システム１’では、排出管１３０、１３１（図１参照）は省略される。そして、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)で固体原料を生成する際は、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)の容器内に一時的に貯留された原料ゾルの分散媒のみを蒸発させて当該原料ゾルから固体原料を分離する。分散媒の蒸発は、例えば、減圧機構４０による減圧や、上記容器を加熱する加熱機構による加熱、及び、これらの組み合わせにより行われる。

また、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)として、上述の寸胴状の容器を有するものが用いられる場合、キャリアガス導入口及び排気口の位置は適宜調整される。

なお、原料ゾルにおける固体原料濃度が低く当該原料ゾルの粘度が低い場合、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)には、図２、図７～図１１に示したものと同様なものを用いてもよい。

また、原料ゾルを用いる場合も、第２実施形態と同様、洗浄機構４００を設けてもよい。さらに、原料ゾルを用いる場合、第３実施形態と同様、原料ゾルに作用する重力により当該原料ゾルの気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)への送出を行ってもよい。

本実施形態のように、原料ゾルを用いる場合も、第１実施形態と同様、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)への固体原料の補給の際、成膜装置５００の近傍での作業が不要となる。したがって、成膜装置５００での成膜処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で、気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)に固体原料を補給することができる。

また、本実施形態においても、交換対象である貯留容器２０’が、気化装置を兼ねておらず、その設置場所の自由度が高いため、当該貯留容器２０’を、その交換作業が容易な位置に設置することができる。

さらに、本実施形態においても、第１実施形態と同様、２つの気化装置１０’(１０Ａ’、１０Ｂ’)に交互に固体原料を補給する構成を採用することができる。したがって、加温に長時間を要する固体原料を用いる場合でも、固体原料が所望の温度に加熱されるまでの待機時間によって成膜処理のスループットが低下するのを防ぐことができる。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様、固体原料を溶媒に溶かした液体原料の状態としていないため、高品質な膜を形成することができる。

さらに、本実施形態においても、第１実施形態と同様、分散媒の種類が限定されない。

また、本実施形態では、第１実施形態のように原料ガスの懸濁液を用いる場合に比べて、補充する分散系における原料濃度を高くすることができる。固体原料の沈殿が生じないため、である。したがって、固体原料の気化装置への補充をより効率的に行うことができる。

［他の適用］
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、
前記固体原料を気化して前記原料ガスを生成する気化装置と、
前記固体原料が液中に分散した分散系を貯留する貯留容器から前記気化装置へ前記分散系を送出する送出機構と、
前記気化装置内において、前記分散系から前記固体原料を分離する分離機構と、
を備える、原料ガス供給システム。
前記（１）によれば、処理装置での処理に悪影響を及ぼすおそれがない形態で、原料ガス供給システムに固体原料を補給することができる。

（２）前記分離機構は、前記固体原料よりも小さい孔が複数形成され且つ前記気化装置内に設けられたフィルタを有する、前記（１）に記載の原料ガス供給システム。

（３）前記フィルタは、断面視波形に形成されている、前記（２）に記載の原料ガス供給システム。

（４）前記気化装置の筐体は、前記フィルタの上方に、前記分散系の補給口を有し、
前記フィルタは、前記気化装置の筐体の側壁の内周面に沿って設けられ、且つ、当該フィルタの上面が、径方向外側に向けて下がる傾斜面である、前記（２）または（３）に記載の原料ガス供給システム。
前記（４）によれば、固体原料を効率的に気化させることができる。

（５）前記筐体の側壁を加熱する加熱機構を備える、前記（４）に記載の原料ガス供給システム。

（６）前記気化装置の筐体は、キャリアガスの供給源に通ずるキャリアガス導入口と、前記処理装置に通ずるガス供給口とを有し、
前記筐体における前記フィルタを間に挟んだ一方側に前記キャリアガス導入口が設けられ、他方側に前記ガス供給口が設けられている、前記（２）～（５）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。
前記（６）によれば、確実に高いピックアップ量を得ることができる。

（７）前記気化装置の前記分散系の補給口を開閉する補給弁と、
前記補給弁のシール面に対し流体を供給し当該シール面を洗浄する洗浄機構と、を備える、前記（１）～（６）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。
前記（７）によれば、気化装置の密閉性が損なわれるのを防ぐことができる。

（８）前記気化装置は、前記分散系を一時的に貯留し、
前記分離機構は、前記気化装置に一時的に貯留された前記懸濁液の分散媒を蒸発させて前記固体原料を分離する、前記（１）～（７）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。

（９）前記気化装置は、前記分散系を収容する棚を複数有する、前記（８）に記載の原料ガス供給システム。

（１０）前記棚は、上下方向に積層されている、前記（９）に記載の原料ガス供給システム。

（１１）上下方向に隣接する前記棚は、互い違いの方向に張り出すように形成されている、前記（１０）に記載の原料ガス供給システム。
前記（１１）によれば、キャリアガスの流路を長くし、ピックアップ量を高くすることができる。

（１２）キャリアガスの流路が螺旋状に形成され、
前記棚は、前記流路に沿って配列されている、前記（１０）に記載の原料ガス供給システム。
前記（１２）によれば、キャリアガスの流路を長くし、ピックアップ量を高くすることができる。

（１３）前記送出機構は、前記貯留容器から前記気化装置へ前記分散系を圧送する、前記（１）～（１２）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。

（１４）前記送出機構は、前記懸濁液に作用する重力により当該懸濁液を送出する、前記（１）～（１３）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。

（１５）互いに並列に接続された複数の前記気化装置と、
前記複数の気化装置の一部が前記処理装置へ原料ガスを供給可能な状態のときに、他の前記気化装置へ前記貯留容器から前記分散系が送出され前記気化装置内において当該分散系から前記固体原料が分離されるよう、制御信号を出力するように構成された制御装置と、を備える、前記（１）～（１４）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。
前記（１５）によれば、固体原料を補給する際にも、原料ガスを継続して供給することができる。

（１６）前記分散系は、前記固体原料を分散質とした懸濁液である、前記（１）～（１５）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。

（１７）前記貯留容器内の前記懸濁液を撹拌する撹拌装置を備える、前記（１６）に記載の原料ガス供給システム。
前記（１７）によれば、気化装置に供給する懸濁液内の固体原料の割合を均一にすることができる。

（１８）前記分散系は、前記固体原料を分散質としたゾルである、前記（１）～（１５）のいずれか１に記載の原料ガス供給システム。

（１９）固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給方法であって、
前記固体原料が液中に分散した分散系を貯留する貯留容器から気化装置へ前記分散系を送出する工程と、
前記気化装置内において、前記分散系から前記固体原料を分離する工程と、
前記気化装置内において、分離した前記固体原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
生成された原料ガスを前記処理装置に供給する工程と、を含む、原料ガス供給方法。

１、１’ 原料ガス供給システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ａ’、１０Ｂ’、３００、３１０、３２０ 気化装置
２０ 貯留容器
４０ 減圧機構
５１ ポンプ
１００ 加圧ガス供給管
２０３ 加熱機構
４２０ 補給管
５００ 成膜装置
Ｒ 固体原料
Ｓ 懸濁液

Claims (18)

1. 固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給システムであって、
   前記固体原料を気化して前記原料ガスを生成する気化装置と、
   前記固体原料が液中に分散した分散系を貯留する貯留容器から前記気化装置へ前記分散系を送出する送出機構と、
   前記気化装置内において、前記分散系から前記固体原料を分離する分離機構と、
   を備え、
   前記分離機構は、前記固体原料よりも小さい孔が複数形成され且つ前記気化装置内に設けられたフィルタを有する、原料ガス供給システム。
2. 前記フィルタは、断面視波形に形成されている、請求項１に記載の原料ガス供給システム。
3. 前記気化装置の筐体は、前記フィルタの上方に、前記分散系の補給口を有し、
   前記フィルタは、前記気化装置の筐体の側壁の内周面に沿って設けられ、且つ、当該フィルタの上面が、径方向外側に向けて下がる傾斜面である、請求項１または２に記載の原料ガス供給システム。
4. 前記筐体の側壁を加熱する加熱機構を備える、請求項３に記載の原料ガス供給システム。
5. 前記気化装置の筐体は、キャリアガスの供給源に通ずるキャリアガス導入口と、前記処理装置に通ずるガス供給口とを有し、
   前記筐体における前記フィルタを間に挟んだ一方側に前記キャリアガス導入口が設けられ、他方側に前記ガス供給口が設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
6. 前記気化装置の前記分散系の補給口を開閉する補給弁と、
   前記補給弁のシール面に対し流体を供給し当該シール面を洗浄する洗浄機構と、を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
7. 前記気化装置は、前記分散系を一時的に貯留し、
   前記分離機構は、前記気化装置に一時的に貯留された前記分散系の分散媒を蒸発させて前記固体原料を分離する、請求項１～６のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
8. 前記気化装置は、前記分散系を収容する棚を複数有する、請求項７に記載の原料ガス供給システム。
9. 前記棚は、上下方向に積層されている、請求項８に記載の原料ガス供給システム。
10. 上下方向に隣接する前記棚は、互い違いの方向に張り出すように形成されている、請求項９に記載の原料ガス供給システム。
11. キャリアガスの流路が螺旋状に形成され、
    前記棚は、前記流路に沿って配列されている、請求項９に記載の原料ガス供給システム。
12. 前記送出機構は、前記貯留容器から前記気化装置へ前記分散系を圧送する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
13. 前記送出機構は、前記分散系に作用する重力により当該分散系を送出する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
14. 互いに並列に接続された複数の前記気化装置と、
    前記複数の気化装置の一部が前記処理装置へ原料ガスを供給可能な状態のときに、他の前記気化装置へ前記貯留容器から前記分散系が送出され前記気化装置内において当該分散系から前記固体原料が分離されるよう、制御信号を出力するように構成された制御装置と、を備える、請求項１～１３のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
15. 前記分散系は、前記固体原料を分散質とした懸濁液である、請求項１～１４のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
16. 前記貯留容器の前記懸濁液を撹拌する撹拌装置を備える、請求項１５に記載の原料ガス供給システム。
17. 前記分散系は、前記固体原料を分散質としたゾルである、請求項１～１４のいずれか１項に記載の原料ガス供給システム。
18. 固体原料を気化して生成された原料ガスを処理装置に供給する原料ガス供給方法であって、
    前記固体原料が液中に分散した分散系を貯留する貯留容器から気化装置へ前記分散系を送出する工程と、
    前記気化装置内において、前記固体原料よりも小さい孔が複数形成され且つ当該気化装置内に設けられたフィルタにより、前記分散系から前記固体原料を分離する工程と、
    前記気化装置内において、分離した前記固体原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
    生成された原料ガスを前記処理装置に供給する工程と、を含む、原料ガス供給方法。

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