JP2002502465A - 蒸気発生および膜析出のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 化学蒸着のような操作のための蒸気を準備するための蒸気発生器（１９，６２）及び接続された化学蒸着室（２８）は、気化室（１９，６２）から分離しているエアゾールまたは小滴スプレー（３６，５８，７４，８０）形成用アトマイザー（１６，１６Ａ，３８，５０）を有する。エアゾールは、加熱された気化室（１９，６２）内へ通され、そこで粒子または小滴はフラッシュ気化されそして大きな滴は加熱表面との直接接触により気化される。結果のガス／蒸気流は、次いで別個の化学蒸着室（２６）で化学蒸着のために使用される。その蒸気及びガス流は、好ましくは、化学蒸着室（２６）中に導入される前に、混合のために制限された通路（２２，４４，６８）内を通過させられる。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気発生および膜析出のための方法及び装置 発明の背景 本発明は、化学蒸着及び関連応用のための蒸気発生用気化器に関する。この気 化器は、蒸気の正確且つ制御された分配が必要とされるいかなるときも使用され 得る。 化学蒸着において、原料蒸気は、基板の表面と反応してその基板上に薄膜を形 成するための試薬として一般に使用される。原料蒸気使用の主たる利点は、蒸気 流量を制御することができる容易性及び正確性である。主たる制限は、試薬が必 ずしも周囲温度において蒸気の形で容易に貯蔵され得ないことである。ＢＳＴ( チタン酸バリウムストロンチウム)、ＳＢＴ(ストロンチウム ビスマス タンタ ル)のような若干の試薬は、溶媒の添加によって、通常の温度においてはるかに 簡単に液状に調製されうる。原料ガスを発生させるために、液体源を気化させる 化学蒸着法は、従って、ＢＳＴ，ＳＢＴ及び類似の試薬のような物質の化学蒸着 のために好ましい。 化学蒸着のために蒸気を発生させるために使用される一つの一般的方法は、加 熱された液体試薬にガスを泡立てることである。ガスが液体内で泡立つときに、 それは試薬の蒸気で飽和される。その蒸気は、次いでガス流動によって蒸着のた めの室に運ばれる。泡立て器は、液体状の純粋試薬で良好に働くが、ＢＳＴ及び ＳＢＴ蒸着のための物質を気化させるのには不適当である。ＢＳＴ及びＳＢＴ膜 蒸着のために使用される試薬は、通常、溶媒に溶解させ、次いで気化させなけれ ばならない。そのような液体溶液が泡立て器中で気化される時に、溶媒は、その より高い揮発性のゆえに、より迅速に蒸発することになろう。これは、液体溶液 ちゅうの試薬の濃度を時間と共に増加させる。従って、泡立て器から出る蒸気の 品質は時間と共に変化するようになり析出量及び生成膜の厚さを制御するのが困 難となってくる。もう一つの欠点は、試薬液体と泡立て器の加熱された表面との 直接接触により泡立て器中での試薬の熱分解である。この時機尚早の分解は、蒸 着膜における組成の変動、及び異なるＣＶＤ作業の間での膜の化学量論性の劣っ た 再現性を引き起こしうる。その他の欠点は、泡立て器の大きな寸法、及び作業温 度による気化速度の極めて急速な変化、を包含する。従って、泡立て器の極めて 正確な制御が、要求される。 ユウイング（Ｅｗｉｎｇ）の特許ＵＳ−Ａ−５３６１８００及びＵＳ−Ａ−５ ３７１８２８は、スプリング負荷アンビルで一緒に偏倚された熱伝導性の薄い平 らなディスクの積重体と熱的に接触したヒーターアッセンブリーを含む気化器を 開示している。ヒーターアッセンブリーは、それらのディスクをプロセス圧力で の液体のフラッシュポイントを超える温度に加熱する。同軸積重されたディスク の中心を通過する管を介してポンプ系統から、液体が供給され、そしてスプリン グ負荷アンビルのバイアスに抗して、平行ディスクの間に推し進められる。液体 はディスクの高温表面によって、そのフラッシュポイント以上に加熱され、気化 される。気化中に、液体は薄い膜をディスク表面上に形成する。多重ディスクを 用いることにより、増大した気化表面が得られる。彼の方法において、ユウイン グは少なくとも２種のディスクサイズを使用する。液体膜は、液体の気化を促進 するために大きな方の径のディスクの表面の少なくとも一部の上に確立される。 カーリン（Ｋｉｒｌｉｎ）等のＵＳ−Ａ−５５３６３２３は、高温において気 化マトリックス構造体上で、不揮発性試薬源液体がフラッシュ気化される気状不 揮発性試薬分配方法を開示している。その気化器は、不揮発性試薬源液体を供給 するための溜、及びフラッシュ気化マトリックス構造体を備えている。フラッシ ュ気化マトリックス構造体は、スクリーン、多孔質焼結物質体または格子の形態 を採ることができる。フラッシュ気化マトリックス構造体は、望ましくは、少な くとも４：１の表面：容積比を有する。 ユウイング及びカーリン等の両アプローチは、試薬のフラッシュ気化を生じさ せるために、液体と加熱表面（ユウイング特許の場合には加熱ディスクそしてカ ーリン特許の場合にはスクリーン、多孔質焼結物質体または格子）との直接接触 がなされる。高気化速度は、加熱表面と接触するときに試薬液体の熱分解を引き 起こし得る高温表面の使用を必要とする。ユウイングの開示を用いて、全ての表 面域上に均一温度分布を達成することは、困難である。熱源に近接しているディ スクは、薄いディスクを介しての低い熱伝導故に、熱源から遠く離れたものより も、より高い温度を有することになる。また、ユウイングにおいては、液体は、 最も高い温度が存在する加熱用ブロックの内側の通路を介して供給される。その 加熱用ブロック温度が所望の気化温度に設定されているときに、ディスクの表面 上の温度は、加熱用ブロックから加熱用ディスクまでの熱の伝導中の伝導および 輻射熱損失のために、はるかに低くなる。加熱用ディスクの表面において、殊に 熱源から遠く離れたディスクについて、適切な温度を達成するには、加熱用ブロ ックは、はるかに高い温度とされなければならず、これは試薬液体の増加した熱 減生ないしは分解の原因となる。液体通路が閉塞し、あるいは少なくとも部分的 に閉塞し、時間がたつと、蒸気出力及び蒸気品質の変動がもたらされる。 カーリンの気化器においても、類似の問題が存在する。フラッシュ気化マトリ ックス構造体の全表面域上に均一な温度分布を達成するのは困難である。フラッ シュ気化マトリックス構造体の全表面に液体を配分するのも困難である。液体と 接触している表面の温度は、液体が蒸発する時に、加熱表面から蒸気への熱移動 により、急激に降下するであろう。しかしながら、液体と接触していない表面の 温度は、熱源から表面への連続的な熱移動によって、上昇するであろう。マトリ ックス構造体の大きな表面：容積比を達成しようとする時にも、別の問題が存在 する。大きな比を達成するには、気化マトリックスのボイド空隙が小さくなけれ ばならない。小さなボイド空隙は液体が接触するようになる加熱表面上で液体ま たは蒸気が分解する時に閉塞の危険を増加させよう。その結果として、４：１の オーダーの中程度の表面：容積比が達成されるに過ぎない。 液体のフラッシュ気化を達成するための別のアプローチが、アサバ等ＵＳ−Ａ −５５４７７０８に記載されている。試薬液体は、ピエゾ電気トランスデュウサ ーによって既知の周波数で振動されているプレート中の小さなオリフィス内を推 し進められる。液体は、小滴にまで分裂される。小滴流は、次いで加熱された金 属ディスクに衝突し、フラッシュ気化されて蒸気を形成する。キャリヤーガスが その気化器へ同時に導入されて、その蒸気をＣＶＤ室まで運ぶ。この特定の液体 気化アプローチには、幾つかの潜在的な問題が存在する。小さな滴寸法は、その 大きな表面：容積比のゆえに、滴の迅速な気化を生じさせ易い。これは、ディス クへの液体の分配速度を制限し、それにより気化速度を制限しうる小さなオリフ ィスの使用を必要とする。小さなオリフィスは、容易に閉塞されるようになるこ ともあり、供給液対中の不純物粒子によるオリフィス閉塞及び目詰まりによる操 業上の問題を引き起こし得る。他方、大きなオリフィスは、大きな滴寸法をもた らすであろう。大きな滴寸法は、長い気化時間を必要とし、これはディスクに突 き当たる液体小滴をディスクの基部に集積させ、そこで液体は加熱表面と長時間 にわたり接触したままにあって、試薬液体の熱分解ないし劣化が生じる。 アトマイズド液体前駆体薬剤を用いる気化及び薄膜析出のためにこの出願に記 載された方法及び装置は、小滴エアゾールを用いる過去に開示されたものと異な る。オッツ（Ｏｔｔ）等ノＵＳ−Ａ−５２７８１３８デは、多成分液体前駆体を まずアトマイズして直径範囲０．１ないし１０μｍに主として小滴直径を有する エアゾールを形成する。次いでこのエアゾールを適当な酸素含有キャリヤーガス と混合し、イットリウム−バリウム−銅−酸化物のような超伝導薄膜を製造する ために気化及び続く化学蒸着のための加熱帯を持つ反応器中へ注入される。同様 に、ウエーンベルグ（Ｗｅｒｎｂｅｒｇ）等のＵＳ−Ａ−５２７１９５７は、液 体前駆体薬剤をエアゾール化し、そのエアゾールを気化及び化学蒸着のための慣 用装置に導入することにより、特殊な電気光学的、強誘電性及びピエゾ電気特性 を有するＬｉＮｂＯ₃薄膜の形成を記載している。両方の場合に、使用される反 応応器は、慣用のものである。反応器内に別個の加熱帯を追加することにより、 エアゾール態の液体源薬剤が気化されて、引き続き反応器内で基板上に析出でき る。 発明の概要 本発明は、実質的に室温で液体をガス流に運ばれた小さい及び大きい滴にアト マイズするエアゾール発生器を用いる気化器を提供する。スプレーの形態のエア ゾールは、加熱室中へ運ばれて、そのガス流がその室の加熱壁を横切って移動す る時に気化され、そして排出される。エアゾール発生器は液体を大小の滴に細分 化し、それらが気化する。結果の蒸気／ガス混合物は、別個の化学蒸着（ＣＶＤ ）室に導入される。この２室によるアプローチは、各室の所望の機能のために各 室を最適化できるようにする。 アトマイズ化は室温またはその付近の試薬液体をもちいて達成され得るので、 その物質の熱分解はアトマイズ化工程中に起こらないであろう。アトマイズ化さ れた試薬小滴はアトマイザーに流入するキャリヤーガスと混合されて、懸濁試薬 小滴のエアゾールを作る。このエアゾールは、次いで気化室を有する気化器に導 入され、気化室においてエアゾール（大きな滴も含んでいる）が加熱された壁表 面と接触するに至る。熱が、加熱表面から流動エアゾール流へ移行されるにつれ て、懸濁試薬小滴の周りの気状媒体がまず加熱される。次いでその加熱されたガ スが懸濁試薬小滴を加熱してそれらを気化させる。 気化室中での液体試薬と加熱表面との直接の物理的な接触は、かくして、大幅 に削減ないしは回避され得る。このことは、液体小滴と加熱表面との間の直接接 触により引き起こされる液体試薬の熱分解の大幅な低減をもたらす。大き目の滴 は加熱壁と接触した時に気化されるが、分解は最小化される。気化器は、金属、 半導体または絶縁薄膜及び関連応用の化学蒸着のために正確に制御され得る操作 特性を以って、安定な蒸気源を与え得る。 加熱表面との直接接触による物質の分解に原因がある気化器の目詰まりは殆ど ない。試薬液体のフラッシュ気化は、迅速かつ再現性のある方式で実施される。 好ましい形態の方法及び装置は、在来の設備よりも縮減した物理的大きさでもっ て、高い気化速度を達成し；その理由は、気化器がコンパクトであることができ るが、気化しつの内部が大きな効率的気化表面積を有するからである。このシス テムは、また単位キャリヤーガス入力あたりの蒸気出力率を増大させ、従って蒸 気／キャリヤーガス質量比を向上させる。本発明は、迅速時間応答を有して、し たがって蒸気が発生されると即座にエアゾールが加熱された気化室に導入される 気化器を提供する。別個のＣＶＤ室への移行は、オリフィス、毛細管あるいはそ の他の制限的通路を介して行い、蒸気及びガスの均一混合のための乱流を得るこ とができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明によりセ蔵された蒸気発生器の概略ブロックダイアグラムであ る。 図２は、得られるガス／蒸気混合物中に運ばれる物質の薄膜析出のための化学 蒸着室と接続されて使用される図１に示されたもののような蒸気発生器の概略ブ ロックダイアグラムである。 図３は、図１の加熱された気化室のための試薬エアゾール形成用圧縮ガスアト マイザーまたはエアゾール発生器の概略ブロックダイアグラムである。 図４は、図１の加熱された気化室のためのエアゾール形成用超音波アトマイザ ーの概略ブロックダイアグラムであり、一部断面、一部切り欠きである。 図５は、デザインをコンパクトにし、またより大きな滴を気化室中へスプレー するための単一ハウジング内の加熱室と結合された圧縮ガスアトマイザーの概略 ブロックダイアグラムである。 図６は、乾燥及び目詰まりを防ぐために通路から液体をフラッシュ除去するた めの圧縮ガスの使用を示す図５の装置の概略ブロックダイアグラムである。 図７は、気化室の内部を溶媒を用いてフラッシュ、洗浄することを示す図５の 装置の概略ブロックダイアグラムであり、一部断面、一部切り欠きである。 図８は、所望の大きさの試薬小滴を得るための寸法関係を例示するための、本 発明で使用のアトマイザーノズルの断面図である。 好ましい態様の説明 図１は、キャリヤーガス源１２、及び試薬液体源１４等の多数の要素を含む一 般に１０でしめされる蒸気発生器を図示する。源１２からのキャリヤーガスは高 速度でエアゾール発生器またはアトマイザー１６中へ移される。源からの試薬液 体は、エアゾール発生器１６内でガス流またはジェット中に導入される。高速ガ スと試薬液体は、１８に示される通路ないを移動するアウトプットエアゾールを 与える。エアゾール流は、加熱気化室２０を有する気化器１９中へ移行し、その 気化室は、選定された温度に上昇された内部壁表面を有するのでエアゾール流を 加熱する熱い壁表面を持つ。その壁は、断熱されているので、外部は冷たいまま である。エアゾール粒子のためのキャリヤーをなすガスは、小滴をエアゾールに 気化させるために直ちに加熱される。試薬は、気化される。ガス蒸気混合物は、 気化器から流動通路２２に沿って流れる。エアゾールは、加熱された気化室の熱 い表面により加熱され、その表面は２４に概略示されているヒーターにより加熱 されている。極めて僅かのエアゾール小滴が気化室の内壁面と直接に接触するが 、小滴は、壁からキャリヤーガスへ、次いでエアゾール粒子への熱移動により気 化 される。キャリヤーガスを介しての熱移動は、物質分解による気化器の目詰まり を低減する。フラッシュ気化は、キャリヤーガスの迅速加熱の故に起こる。 図２において、ガス／蒸気混合物は、図１に関して前記説明のように流路２２ に沿って移動し、化学蒸着（ＣＶＤ）のために、または、換言すれば、室２６内 に支持または懸架された２８に概略示される製品状に膜を析出させるために膜析 出室２６中へ放出される。良好な化学蒸着のための一つの重要なキイは、析出室 へ均一組成の蒸気を均一な割合で供給し、それにより製品が析出部通で均一に覆 われるようにすることである。従って、気化器の構成は、効率のために比較的高 割合で均一な蒸気流動を達成しつつ、同時に気化器を小型に維持することが重要 である。 試薬液体は、本発明では、近室温でエアゾールとされるので、物質の熱分解は 起こらないであろう。 エアゾールの均一な排出をするアトマイザーまたはエアゾール発生器は、図３ に概略示されている。エアゾール発生器１６Ａは、若干異なったスケールで示さ れている。源１２からの圧縮ガスは、内側端部にオリフィスまたはノズル３２を 有する通路３０に入る。そのオリフィスまたはノズルは、ノズル３２を通り通路 ３３に移る圧縮ガスのジェットを作り、通路３３は源１４から通路３４を介して 試薬液体を吸引する。その試薬液体は通路３２に入り、小滴に分裂されて３６に 示されている高速度エアゾール流を形成し、それは出力路１８に沿って排出され る。 圧縮キャリヤーガスは、オリフィスまたはノズル３２内を流動して高速ガスジ ェットを形成し、液体試薬のアトマイズ化をもたらし、そしてエアゾール３６を 形成する。源１４からの試薬液体は、室３３内でガスジェット中に導入され、そ してアトマイズ化されて、所望のガス／蒸気混合物比にある小滴エアゾールを形 成する。エアゾールは、流路１８に沿って排出され、次いでそれは、加熱されて いる気化室２０に導入される。 源１２からのキャリヤーガス及び源１４からの試薬液体は、図４に示されるよ うに、エアゾール発生器またはアトマイザー室３９の壁４２に取り付けられた超 音波トランスデューサー４０を用いる超音波エアゾール発生器またはアトマイザ ー３８に導入されてもよい。超音波発生器は、エアゾール発生器室３９に導入さ れる試薬液体のプール４３中へ部分的にまたは全体が延在していてよい。この超 音波トランスデューサー４０は、試薬液体を、エアゾールの形で通路４４を介し て出るガス流中にキャリヤーガスによって運ばれ得る小滴に試薬液体を分裂させ るために、高周波数の振動エネルギーを与える。そのエアゾールは、気化器１９ へ供給される。ここでも、アトマイズ化は、室温で、またはその付近で行われる のでエアゾール発生器１６について前述の利点が、エアゾール発生器３８を用い て得られる。 図５において、結合された加熱気化室及びアトマイザーが例示されている。本 発明のこの形態において、ハウジング４８は、通路５２を含むアトマイザー部５ ０、及び源１２からの圧縮ガスを受けるオリフィスまたはノズル５４を持つ。そ のガスは、そのオリフィスまたはノズルを通り、通路５５内でジェットを形成す る。源１４からの試薬液体は、通路５６を介して通路５５へ流入し、その液体は ガスの高速ジェットによって小滴に分裂される。そのガスジェットは、５８に示 された小滴ジェットスプレー流の形で排出される。その高速小滴スプレーはハウ ジング４８内の断熱されたディバイダー壁内を直接移る。このようにハウジング ４８は、その壁に沿って適当なヒーター６４を有する内部気化室６２を画定して いる。それらのヒーターは、小滴流が若干壁に直接衝突しつつ壁を通り過ぎると きに小滴の気化を生じさせるのに十分な温度に、壁を加熱する。加熱気化室６２ からの出力は、別個のＣＶＤ室に結ばれた制限通路である出口管６８を経て出て 来る。図示されているように、出口管６８は、室６２とＣＶＤ室との間に、乱流 を引き起こすことによりガス／蒸気混合物の均一混合を与えるために、オリフィ ス６８Ａを含んでいる。出口管６８は、混合を促進するために毛細管またはその 他の制限を含み得る。従って、通路２２及び４４はオリフィスを有してよく、あ るいは所望により別様の制限をされてもよい。壁６０は、ノズル５４を室温に、 またはその付近に維持するために、断熱層６１を有する。 図５は、ノズルの反対側の気化室中の加熱表面上に液体試薬小滴を直接にスプ レーする圧縮ガスアトマイザーを示す。若干の小滴（普通、直径が約１０μｍよ り大きなもの）は、反対側の壁の加熱表面に突き当たり、接触したときに気化さ れうる。アトマイザー部５０により形成される小さな滴寸法故に、気化は、殆ど 瞬間的かつ完全である。しかしながら、小さいほうの小滴は、反対側の壁の加熱 表面と衝突するための十分な前進モーメントを有しない。それらは、仲介するキ ャリヤーガスを介しての間接加熱によって過熱され、気化される。これらの小さ な滴は、加熱表面と直接に物理的に接触しないので、熱分解はそのような小さな 滴については生じない。全体として、試薬液体の熱分解は、化学蒸着のために試 薬を気化させるのに用いられた慣用の装置よりも大幅に低減される。気化器にお ける詰り、及びクラスト生成は、大幅に低減ないし大きく除かれる。 図５に示されたアトマイザーへの試薬液体の流れを停止することにより、蒸気 発生が停止されるとアトマイザー中の液体通路５６内に残留している溶液は、気 化して残留物を形成しうる。液体通路における残留物形成を防止するために、圧 縮ガスを、図６に示したようにアトマイザー中へ導入して、使用サイクルの終わ りに通路中の液体を吹き出して除くことができる。このようにすると、アトマイ ザー中の小さな液体通路５６がきれいに保持され、詰りを引き起こしうる乾燥残 留物を含まないようにできる。 ある使用期間の後に、少しの固体残留物が、気化室内の加熱表面上に蓄積する ことがある。保全のためにＣＶＤシステムからその装置を取り除くことなくその ような表面を掃除するなんらかの手段を有するのが望ましい。 図７において、エアゾール発生器部及び加熱気化室部の両者を持つ組合せハウ ジング４８は、弁７０に結ばれた通路５６を持ち、そして溶剤源７８が圧縮ガス 源７２の代わりにその弁７０に結ばれていて、溶剤をエアゾール発生器内のノズ ル５４及び通路に導入出来るようになっている。弁が図７に示された位置にある 時に源１４からの試薬の流れが停止され、そして溶剤が加圧下に加熱気化器中に 噴霧されて通路中及び気化器中の残留物の蓄積を洗い流す。換言すると、溶剤は 通路５５中へ入り、ガスジェット７０により、気化器をなす室部の内部へ運ばれ て壁表面をすすぎ落とし、清浄化する。８２に示されているドレインは、その溶 剤及びその溶剤が運んでいる残留物を排出するために、ハウジング４８に設けら れている。 エアゾールまたは小滴スプレーを形成するためにその他の、好ましくは室温で 、 またはその付近で運転される、アトマイザーを用いることもできる。高温のガス ／蒸気混合物を作るために加熱気化室に導入されるエアゾールまたは小滴スプレ ーを与えるその他のアトマイザーの組合せは、当業者によって達成されうる。従 って、そのような組合せは特に説明しない。 気化のための圧縮ガスアトマイザーを設計する際に、アトマイザーの適切な機 能を確保するために、ある寸法が保たれるのが好ましいことが判明した。 図８を参照すると、寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が示されている。圧縮ガスが中を 流れるオリフィスまたはノズルの直径，Ｄ１は、所望のガス流動速度（時間あた りの量）及び圧縮ガス圧力によって決定される。液体流動通路の直径、Ｄ２は、 液体供給速度(時間あたりの量)及び蒸気の所要出力によって決定される。Ｄ２が 余りに小さいと、アトマイザーへの液体流動が不足し、そしてＤ２が大き過ぎる と、出力蒸気流動速度に脈動が生じることになろう。好ましいＤ２：Ｄ１比は、 １ないし５の間である。同様に、高速ガスジェットを与えるのに使用される液体 試薬流通路と圧縮ガスオリフィスとの間の距離，Ｄ３は合理的な限度内に維持さ れるべきである。小さなＤ３は、一般的には、迅速な気化のために望ましい小さ な滴寸法をもたらす。しかし、Ｄ３が小さ過ぎると、液体の不完全な液体のアト マイズ化をもたららされる。しかし、Ｄ３が大き過ぎると、大きな滴のために必 要とされる長い気化時間の故に望ましくない大きなアトマイズ化滴がもたらされ る。アトマイザーの望まれる機能のためには、Ｄ３：Ｄ１の比は、好ましくは１ 及び２０の間である。 従来技術から区別されるように、本発明においては、液体源の薬剤は、アトマ イズ化されてエアゾールを形成し、それが次いで一つの室中で気化されて蒸気／ ガス混合物を作る。この混合物は次いで、化学蒸着(ＣＶＤ)、プラズマ促進化学 蒸着(ＰＥＣＶＤ)、及びその他の膜形成工程を実施するための別個の室中へ導入 される。この２室アプローチは、一番目の室が蒸気発生のために最適化され、ま た二番目の室が化学蒸着のために最適化されることを可能にさせる。二つの別個 の室を使用することにより、エアゾール発生器、及び５０、６２のような気化室 は、一つの圧力（例えば、７６０Ｔｏｒｒの大気圧）で操作でき、そしてＣＶＤ 室はより低い圧力（例えば１Ｔｏｒｒの真空圧）で操作できる。蒸気及びキャリ ヤーガスは、乱流混合により均一に混合させることができ、次いでその混合物は 、制限が圧力差を許容するので、図５−７における６８Ａのようなオリフィス、 毛細管、またはその他の形態の制限的通路を介してＣＶＤ室に導入される。ＣＶ Ｄ室への導入前の蒸気及びキャリヤーガスの均一混合は、それが高品質の均一な 薄膜の形成を可能とするので重要である。これは、ＵＳ−Ａ−５２７１３８及び ５２７１９５７の装置では不可能であろう。 ０．１ないし１０．０ミクロンの小直径の小滴の使用は、先行技術に示されて いる。小さい滴直径は、達成され得る液体：キャリヤーガス比を制限する。気状 前駆体物質を用いる慣用ＣＶＤ反応器においては、反応剤ガス(例、シラン)：キ ャリヤーガス（例：窒素）の質量比は、典型的には、化学蒸着を商業的集積回路 製造のために許容し得る速度で実施するには、数パーセントである。慣用アトマ イザー及びネブライザーで作ることができる小滴エアゾールの場合に、エアゾー ル中の前駆体物質の濃度は、典型的には、キャリヤーガス１立方メートル当たり １グラム、あるいは０．１％のオーダーの反応剤：キャリヤーガス比である。そ のように低い反応剤：キャリヤーガス比は、評価のために研究サンプルを作るた めには適当であっても、商業的製造目的には不適当であろう。 図５−７に示されるように、本発明では、液体前駆体を直接に、加熱された気 化室中へスプレーするための噴霧器としてアトマイザーを使用する。直径が１０ μｍよりも可なり大きな（例えば、１００μｍ、または１０００μｍさえも）小 滴が、気化のための室中へスプレーされ得る。これは、達成されうる試薬：キャ リヤーガス比を大幅に増大し、液体源薬剤を商業的製造目的のために使用可能と する。大きな滴は加熱表面に衝突し、若干の熱分解を受け得るが、その分解生成 物は気化器内にとどまり、離れたＣＶＤ室に置かれた製品基板の汚染を引き起こ すようにガス流動によって運ばれない。これは、汚染発生プロセスを、膜析出プ ロセスから効果的に離れさせて、製品収率を向上させる。先行技術に記載される ものように気化及び膜析出の両方のために単一の室を使用することは、加熱帯域 で発生される分解生成物がガス流動によって容易に再同伴されて、同じ室の下流 側に置かれた製品基板を汚染しうる。 本発明を好ましい態様を参照して説明したが、当業の熟練者は、本発明の精神 及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細において変化をなし得ることを、認 識するであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ある選定された試薬の蒸気をその中に搬送する気体流源をつくるための装 置であって：選定試薬を含む小滴からなるエアゾールを気体流中に発生させるた めのエアゾール発生器；その気体流中に搬送されている小滴の気化を生じさせて それにより気体流が小滴から作られた蒸気を搬送して気化室から出るように、あ る温度に加熱され、気体流が通過させられる加熱表面を有する気化室；及びその 気化室から気体流を受け入れるための別個の化学蒸着（ＣＶＤ）室；を含む上記 装置。 ２． エアゾール発生器が、ノズル、気体流を作るためにそのノズルを介して放 出するように接続された圧縮気体源、そのノズルに開口した通路であって、試薬 含有液体がその通路に流入して気体流内で液体試薬の小滴を形成する通路、を有 する請求の範囲１の装置。 ３． エアゾール発生器が、実質的に周囲室温である請求の範囲１の装置。 ４． エアゾール発生器及び気化室が単一のハウジング内に装着され小滴が直接 に気化室に噴霧され、エアゾール発生器への熱移動を低減するための気化室とエ アゾール発生器との間の断熱壁、請求の範囲１の装置。 ５． エアゾール発生器が、圧縮気体を受け入れそのノズルの出口側で額ジェッ トを形成するノズル；試薬含有液体に開口したアトマイズ化領域であって、液体 を流入させて、気体流をなす気体ジェットと組み合わさってエアゾールを作るア トマイズ化領域；を含む請求の範囲１の装置。 ６． 請求の範囲５の装置及びエアゾール発生器のアトマイズ化領域への液体試 薬の流入を制御する弁、該弁は、液体試薬にそして選択的に圧縮気体源に接続可 能である。 ７． エアゾール発生器が、試薬を含む液体を運ぶための通路を有し、その通路 が入口端部、その入口端部に接続された弁を有し、その弁が液体試薬源及び溶剤 源に選択的に接続されうる請求の範囲６の装置。 ８． 請求の範囲３の装置及と出口及びＣＶＤ室の間で乱流混合を生じさせる制 限。 ９． 既知の試薬を有する、化学蒸着用蒸気及びガス混合物を形成する方法であ って、試薬を含む液体のエアゾールを作り、そのエアゾールを加熱された囲い内 に導入して液体試薬を気化させ、ガスと形成された蒸気をその気化室から出して 別個の化学蒸着用室中へ入れる、工程を含む上記方法。 １０．気化室の表面を所望の温度にまで加熱し、ガスがエアゾール中の小滴を気 化して蒸気を形成するために熱を移行するようにその表面を横切ってエアゾール を通過させる工程を含む請求の範囲９の方法。 １１．ガス及び気化室で形成された蒸気がＣＶＤ室に導入される前に乱流混合を 生じさせる制限を介して、そのガス及び形成された蒸気を通過させる工程をふく む請求の範囲１０の方法。 １２．気化室及びＣＶＤ室を異なる圧力に維持する工程を含む請求の範囲１１の 方法。 １３．気化室及びＣＶＤ室を異なる温度に維持する工程を含む請求の範囲１１の 方法。 １４．超音波エアゾール発生器を用いてエアゾールを形成し、小滴とそれらの小 滴を運ぶためのガス流を作るために超音波トランスデューサーを用い、そして形 成されたエアゾールを気化室へ送る工程を含む請求の範囲１０の方法。 １５．１０ミクロンより大きい小滴を含むエアゾールを気化室中へスプレーして ガス混合物を形成する工程を請求の範囲９の方法。