JP2002504191A

JP2002504191A - 液体供給システム、液体供給システムのための加熱装置および気化器

Info

Publication number: JP2002504191A
Application number: JP50469899A
Authority: JP
Inventors: バン・バスカーク，ピーター・シィ; ビロデアウ，スティーブン・エム; カール・ジュニア，ラルフ・ジェイ
Original assignee: Advanced Technology Materials Inc
Current assignee: Advanced Technology Materials Inc
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2002-02-05
Also published as: KR100328356B1; AU8073498A; KR20010013933A; WO1998058096A1; US5882416A

Abstract

(57)【要約】最初は液体の試薬を気化した形態で化学気相成長反応器（１１０）に供給するための液体供給システム（１００）。液体供給システムは、細長い気化流体流路（１３０）と、長手方向の軸を横断し流体流路内に含まれる気化素子（１２０）と、気化素子（１２０）の正面に垂直な方向に液体を放出するように配置された先端を備えるソース試薬液体送り通路（１２２）と、気化素子を加熱するための加熱器と、蒸気を化学気相成長反応器に流すためのマニホルド（１３７）とを含み、マニホルドは、不揮発性の残渣が化学気相成長反応室に流れることを防止する分岐手段（１３８）を含む。加熱器アセンブリ（１６１、１６２、１６４、１６６）を用いて液体供給システムの構成要素を加熱してもよく、システムは交換可能な気化器キャップ（５００）を利用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】液体供給システム、液体供給システムのための加熱装置および気化器説明発明の分野この発明は、化学気相成長システムに関し、より特定的には液体供給システムならびにこのようなシステムで用いるための加熱器および気化器に関する。関連技術の説明多くの材料が基板上の薄膜の形態で利用されており、これらは気相成長技術によって形成されるものである。その例には、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x（ｘは約６から７．３）、ＢｉＳｒＣａＣｕＯおよびＴｌＢａＣａＣｕＯを含めた高温超伝導（ＨＴＳＣ）材料といった高融点材料が含まれる。チタン酸バリウムＢａＴｉＯ₃およびチタン酸バリウムストロンチウムＢａ_xＳｒ_1-xＴｉＯ₃は、このような材料の薄膜への応用に際し独自でかつ本質的に非常に有用な特性を示す強誘電および光子材料として認められている。Ｂａ_xＳｒ_1-xＮｂ₂Ｏ₆は、その屈折率が電界の関数としてかつ入射する光の強度の関数として変化する光子材料である。ジルコン酸チタン酸鉛ＰｂＺｒ_1-xＴｉ_xＯ₃は非常に興味深い特性を有する強誘電材料である。ＩＩ族フッ化金属ＢａＦ₂、ＣａＦ₂およびＳｒＦ₂は、シンチレーション検出および光ファイバのコーティングにおいて有用性がある。Ｔａ₂Ｏ₅のような高融点酸化物は、マイクロエレクトロニクス産業においてその用途が拡大しつつある。Ｔａ₂Ｏ₅は、これを使用することにより製造する記憶装置の密度を高めることができる薄膜キャパシタ材料として見込まれている。これらの材料の潜在的な応用の多くにおいては、これらを薄膜、コーティングまたは層形態で使用する必要がある。基板の上に形成された膜または層は、有利にも基板に対しエピタキシャルの関係を有する。高融点材料を膜または層形態で堆積する必要がある応用例には、集積回路、スイッチ、放射線検出器、薄膜キャパシタ、ホログラフィ記憶媒体およびこれら以外の種々のマイクロエレクトロニクス装置が含まれる。化学気相成長（ＣＶＤ）は、こうした層を形成する特に魅力的な方法である。その理由は、これが生産量に合わせて容易に拡大されること、および電子産業が新しいＣＶＤプロセスに応用可能なＣＶＤ技術を用いる際には幅広い経験および既に確立した機器を備えていることである。一般的には、化学量論および膜厚といった重要な変数ならびに多岐にわたる基板ジオメトリのコーティングの制御をＣＶＤで行なうことができる。薄膜をＣＶＤで形成すると、これらの材料を既存のデバイス製造技術に統合することができるであろう。ＣＶＤはまた、高密結晶構造を有する基板にエピタキシャルの関係を有する高融点材料の層の形成を可能にする。ＣＶＤでは、元素ソース試薬すなわち対象となる元素または成分を含む前駆物質化合物および錯体は、気相を化学気相成長反応器に搬送するのに十分な揮発性を有していなければならない。元素成分ソース試薬がＣＶＤ反応器内で分解して所望の元素のみが所望の成長温度で堆積するようにしなければならない。微粒子の形成に繋がる早期の気相反応は生じてはならず、ソース試薬はラインにおいて反応室の堆積室に到達する前に分解してはならない。化合物の堆積が求められるとき、最適特性を得るには、試薬が制御可能なやり方で反応器内に供給可能な場合に行なうことができる化学量論の厳密な制御が必要である。この点について、試薬は堆積室内で反応しないほど化学的に安定であってはならない。したがって望ましいＣＶＤ試薬は非常に反応性および揮発性が高いものである。不都合にも上記のような高融点材料の多くについて揮発性の試薬は存在しない。本質的に有用性の高い高融点材料の多くは共通して、それらの成分のうち１つ以上が元素すなわちＩＩ族金属バリウム、カルシウム、もしくはストロンチウム、または早期遷移金属ジルコニウムもしくはハフニウムであり、これに対してＣＶＤに適切な揮発性化合物はほとんど知られていない。多くの場合、ソース試薬は固体であり、その昇華温度は分解温度に非常に近い可能性があり、この場合試薬はラインにおいて反応器に到達する前に分解するので、このような分解が生じ易い試薬から堆積した膜の化学量論を制御することは非常に困難である。これ以外の場合では、ＣＶＤ試薬は液体であるが、これを蒸気相でＣＶＤ反応器に供給することは実際的ではないことが証明されている。その理由は早期分解または化学量論制御の問題である。その例には、液体ソースエトキシドタンタルからの酸化タンタルの堆積およびビス（ジアルキルアミド）チタン試薬からの窒化チタンの堆積が含まれる。ＣＶＤにより堆積させている膜が純元素ではなくチタン酸バリウムまたは酸化物超伝導体のような多成分物質であるとき、膜の化学量論の制御は所望の膜特性を得るために重要である。このような材料を堆積させることにより広範囲にわたる化学量論を有する膜が形成され得るが、この場合にソース試薬を既知の割合でＣＶＤ反応室に制御しながら供給することが重要である。ソース試薬液体供給システムは従来の技術に対し際立った利点を有するが、前駆物質化合物のうちのいくぶんかが分解して非常に揮発性の低い化合物となりこれが気化ゾーンに留まることがしばしばある。この欠点は、熱的に不安定な固体のソース前駆物質を用いるＣＶＤプロセスの動作においては重要な問題であり、このソース前駆物質は昇華に必要な条件でかなり分解するものである。このような分解は、フラッシュ気化器液体供給システムならびにバブラーおよびキャリヤガスなしで動作する加熱容器を含むより従来的な試薬供給システムを含め、気化ステップを含むすべての試薬供給システムにおいて起こり得る。「理想的な」条件下で気化する行儀のよいＣＶＤ前駆物質は、気化ゾーンにおいて沈殿物も残渣も形成しないものであるが、これ以外の状況も一般的には見うけられいくつかのカテゴリに分類可能である。１）昇華温度において熱的に不安定なＣＶＤ前駆物質が用いられる。２）前駆物質またはキャリヤガスいずれかにおける反応性不純物が気化器温度で分解する。３）気化ゾーンにおいて空間的時間的温度変化が生じ、ある領域の温度は分解を生じさせるのに十分である。試薬供給システムの気化器において用いられる条件を最適化することによって、供給された前駆物質のうち気化ゾーンにおいて分解（かつ残留）する部分を最小にとどめることが可能であるが、事実上すべての固体および液体の前駆物質は気相への変換のために加熱されたときに何らかの形で分解する。この部分は「行儀のよい」化合物においては無視できるほど小さい。気化温度近くで分解する傾向がある前駆物質の使用は、入手可能性（すなわち選択された前駆物質が可能な選択肢のうちで最高の特性を有する場合）によって、または前駆物質のコストがその合成の複雑度に大きく左右される場合には経済的な理由によって指定されるかもしれない。さらに、ＣＶＤ前駆物質が不純物を含んでいることがしばしばあり、こうした不純物が存在すると気化ゾーンにおいて望ましくない熱活性化化学反応が生じる可能性があり、これもまたその場所における不揮発性の固体および液体の形成を生む。たとえば、種々のＣＶＤ前駆物質（ペンタエトキシドタンタルなど）は水に対する感度が高く、加熱された気化器ゾーンにおいて加水分解が起こる可能性があり、そうすれば有害な影響を伴って成長しつつある酸化タンタル膜に合体し得る酸化タンタルの粒子が形成される。液体供給の取組みの利点（多くの液体および固体ＣＶＤ前駆物質についての精度および正確度の向上ならびにより早い膜成長速度を含む）にもかかわらず、前記の欠陥は、ＣＶＤ反応器に気化した試薬を与えるための気化液体供給技術の広範囲にわたる用途に対し重大な障害となる。現在開発中の広範囲にわたるＣＶＤプロセスは、固体および液体の前駆物質を利用する。多くの場合、こうした化学物質は、対象となる元素の気体搬送という点において唯一の適切な選択肢であり、これはＢａ、Ｓｒ、Ｌａなどの多数の金属元素にとりわけ特徴的である。たとえばＢａは、ベータ−ジケトン（たとえばＢａ（ｔｈｄ）₂、Ｂａ（ｔｈｄ）₂−テトラグリムなど）の有機金属化合物に取込んで気相で最も容易に搬送される。このような種類の化合物については、材料の昇華に必要な温度は２００℃を上回ることが多く、昇華または気化プロセスには化合物の一部の分解が伴い、この結果揮発性が低減したその他の有機金属錯体が形成される。こうした分解副産物は気化ゾーンに残留して集まり気化プロセスの効率を大幅に劣化させることになる。分解副産物が引き続いて蓄積し、これに付随して効率が低下すると、分解速度が高まる。蒸気でない副産物の分解産物が蓄積すると、気化器の動作寿命が制限される。このような産物の増加により最終的には気化器および供給システムは最低の動作効率も達成することができず、したがって洗浄プロセスにより気化および供給ユニットから蓄積した副産物を除去する必要がある。こうしたメンテナンスの手順は非常に労働および時間集約的かもしれず、気化器／供給ユニットをすべて交換することが含まれるかもしれない。したがって、気化／供給ユニットの動作（オンライン）耐用年数は、これに対応する、分解による不揮発性の副産物の蓄積が生じない気化／供給ユニットに比較して実質的に短縮し得る。上記の問題の例を挙げると、チタン酸バリウムストロンチウムの化学気相成長は結果として気化室において前駆物質の分解を生じさせ、不揮発性の液体副産物を生じさせる。気化器の温度が低下したときに、不揮発性の液体は、３つの元素すべて（バリウム、ストロンチウムおよびチタン）を含む褐色のガラスになる。一部はトラップに向かって流れるが、一部はまたPeter S．Kirlin他の名で１９９５年６月７日に出願された先行する同時係属中の出願第０８／４８４，０２５号においてより詳細に述べられている典型的にはフリット構造といった気化素子上に留まる。フリット素子上で残留するガラス質の残渣のコンダクタンスは低下し、液体供給システムの気化効率をますます劣化させる。したがって、液体供給システムの動作の効率を高めるためには、気化ゾーンにおける不揮発性の残渣物の形成を最小にすること、気化器が不揮発性の残渣物を収集する傾向を最小にとどめること、および好ましくは本来の場所での技術（気化ゾーン内で利用できる）を施して気化ゾーンで集まる残渣を簡単に除去できることが望ましい。液体供給システムの気化器構成要素について望ましいのは、ガラス質の残渣物が各メンテナンスサイクルで除去された後に、このようなメンテナンスに先行する性能に関し摂動またはプロセス変動が生じることなく、その構成要素の性能が一貫していることである。気化器もまた望ましくは設置および維持が容易である。さらに、液体供給システムは、漏れの検出が容易であり、簡単なユーザ動作サポートおよびメンテナンス工程に対処し、かつシステム動作における加熱ゾーンが最小であるコンパクトな特性を有するように設計されていなければならない。気化器は２００℃を上回り±５℃という高い空間的均一度となるように加熱しなければならないので、気化器の加熱器が気化室および関連する管路を同じ温度帯内に保つことも望ましい。したがって、この発明の目的は、ＣＶＤソース試薬前駆物質をＣＶＤ反応器に導入するための向上した供給システムを提供することである。この発明の他の目的は、ソース試薬不揮発性分解副産物の形成を抑えかつこれがＣＶＤ反応器に送られることを最小にとどめるＣＶＤプロセスシステムのための向上した液体ソース試薬気化装置を提供することである。この発明のさらなる目的は、本来の場所でのソース試薬不揮発性分解副産物の除去および処分手段を含む向上した液体供給システムを提供することである。この発明のさらなる目的は、維持、修理および交換が容易で、かつコンパクトであり使用の際に非常に効率の高い、向上した気化器を提供することである。この発明の他の目的および利点は、以下の開示および添付のクレームよりさらに明らかになるであろう。発明の概要この発明は、液体供給システム、そのサブアセンブリおよび構成要素、ならびにその動作方法に関する。以下でより詳細に述べるこの発明の種々の局面は、液体供給システム、このような液体供給システムのための加熱器アセンブリ、およびこのような液体供給システムの気化室のための交換可能な気化器キャップを含む。ある局面において、この発明は、最初は液体の試薬を気化した形態で、化学気相成長反応器に供給するための液体供給システムに関し、化学気相成長反応器は液体供給システムから蒸気を受ける関係で配置される。この液体供給システムは、たとえば、（ａ）長手方向の軸を定めかつ囲い壁によって囲まれた細長い気化流体流路を含み、壁は長手方向の軸を横断する流体流路の断面を定めており、さらに、（ｂ）長手方向の軸を横断する流体流路内に含まれた気化素子と、（ｃ）対向する気化素子の面に垂直な方向に液体を放出するように配置された先端を有するソース試薬液体供給路と、（ｄ）気化素子を液体試薬の気化のための温度まで加熱するための加熱手段と、（ｅ）気化素子での液体試薬の気化により形成された蒸気を流体流路から化学気相成長反応器に送るために放出するマニホルドとを含み、マニホルドは、不揮発性の残渣が化学気相成長反応器に流れ込むのを防止する迂回手段を含む。他の局面において、この発明は液体供給システムにとって有用な加熱器アセンブリに関する。このような加熱器アセンブリは、（ａ）液体供給システムの構造部を包む加熱器本体と、（ｂ）加熱器本体に埋込まれ加熱器本体を加熱して熱エネルギを加熱器本体から液体供給システムのこのような構造部分に伝達する加熱素子とを含む。加熱器本体は、たとえば好ましい実施例において、液体供給システムの気化器を囲む対流オーブンを含む。この発明の他の局面は、最初は液体の試薬の気化が行なわれる気化室に係合するための交換可能な気化器キャップに関する。ある実施例においてこのような気化器キャップは、（ａ）長手方向の軸および長手方向の軸を横断する断面を定める細長い外側本体と、（ｂ）正面が長手方向をほぼ横断する方向を向いた、細長い外側本体内に位置決めされた気化素子と、（ｃ）液体試薬を流し、かつ液体試薬を気化素子の正面に垂直な方向に放出するように配置された毛細管と、（ｄ）気化素子を液体試薬の気化のための温度まで加熱するための手段と、（ｅ）外側本体を気化室と取外し可能に係合させるための手段とを含む。この発明の液体供給システムでは、気化器は、気化構造（気化素子）を有し流路を定める流路部材を含む。正味またはこのような流路部材を通して流されるキャリヤガスにより増加した気化ソース試薬がこの流路を通して気化構造からＣＶＤ反応器へと流れる。ＣＶＤ反応器の中には基板が配置されていてもよく、基板は典型的には加熱したサセプタまたはその他の支持構造上に設けられ、かつ気化したソース試薬材料を受取る関係で配置され、蒸気は分解して選択された１つ以上の成分たとえば元素金属が基板上に堆積する。他の局面および実施例での、この発明の種々の特徴には以下が含まれる。１．気化ゾーンおよびプロセスマニホルドの非常に効率の高い構造、および気化ゾーンにおける不揮発性の残渣物の望ましくない蓄積を防止するプロセスバイパスラインおよび残渣トラップの提供。２．プロセスシステムおよびプロセスバイパス管路に、気化ゾーンにおける不揮発性の残渣の形成を最小にする流体流量コンダクタンス特性を有するマニホルドを提供すること。３．気化ゾーンにおいて集まる不揮発性の残渣物除去のための手段および方法を提供すること。この発明の気化器アセンブリは、気化器における残渣の蓄積を最小にとどめ、残渣がＣＶＤプロセス室に向かって移動することを防止するように構成および配置されている。これは、プロセスマニホルドをプロセス室への入口に向けて傾斜するように配置するか、その代わりとして構造的バリアまたはバッフル、スクリーン、濠、迂回チューブなどの迂回手段を用いることによって残渣が残渣トラップに向かって流れその中へと入るように操作すれば可能になるであろう。残渣トラップは、液体または流動可能な固体残渣が重力によって適切な容器またはその他の残渣トラップ収集手段へと流れるようにして、不揮発性残渣を収集するように配置されている。この残渣トラップは、システムマニホルド流れ回路のバイパス部分のみに結合されていてもよいし、ＣＶＤプロセス室からの排気管と共有していてもよい。典型的には、有機金属ガスが流れるマニホルドは、分解または凝縮を阻害する温度まで加熱され、最初に出会う低温面はシステムのコールドトラップである。コールドトラップの温度勾配が急であるので、気相の前駆物質、および気化器で形成される液相の不揮発性分解副産物を局所的に集めることができる。液体供給システムの気化器において上記のように不揮発性の残渣を収集することに加え、残渣の形成を最小にする傾向がある加圧流動特性がこの発明の実施において有利に用いられる。一般には、気化ゾーンの下流のマニホルドの流体の流量コンダクタンスが高いことは、特にソース試薬がＢａおよびＳｒのような元素の堆積膜への一体化のために利用されているときには有利である。以下で示した典型的なデータは、例示のＢａ_0.70Ｓｒ_0.30ＴｉＯ₃（ＢＳＴ）薄膜の化学気相成長に対するこの依存性を示している。以下の説明のために、一体化効率を、例示の標準的な堆積プロセスにおいて形成される直径６インチの膜に一体化される特定の元素（たとえばバリウム）のモル数を、堆積プロセス中に化学気相成長反応器に導入された元素のモル数で除したものと定義する。この表現は膜厚および組成双方を反映し、特定のプロセス条件が化学気相成長膜成分それぞれにどのように影響を及ぼすかを評価する際に役立つ。ＢＳＴ膜の堆積において他の場合であれば一定のプロセス条件下で、液体供給システムのマニホルドにおけるバルブ本体の大きさを公称直径（外径）１／４インチから３／４インチの管に増大すると、結果としてＢａおよびＳｒ種の一体化効率はほぼ３倍に増大し、一方Ｔｉ種の一体化効率は一定のままであった。バルブ本体は、液体供給システムの最大流体流量コンダクタンス低下の領域を定める。このＢａおよびＳｒの一体化効率の上昇には、気化ゾーンにおけるＢａおよびＳｒ残渣の減少が伴い、気化器の動作寿命（前駆物質の気化の不揮発性分解副産物の蓄積の結果として再構築、洗浄または交換が必要になる時点の前）は、システムにおいて流路のコンダクタンスが低い場合に優る。この発明の他の局面において、気化器において、堆積した分解副産物材料の除去に効果のある洗浄媒体を、気化室を通して、堆積した材料の所望の除去を行なうのに十分な時間および十分なプロセス条件下で（温度および圧力）流す。このようにして、この発明は本来の場所での洗浄方法を意図しており、洗浄媒体はたとえば堆積した分解副産物材料の除去に対し溶媒和効果のある液体またはその他の流体を含み得る。この発明のこの局面は、最も好ましくは、気化素子および気化室内面、ならびに分解副産物がはなはだしく蓄積しやすいさらなる流れ回路部分（管路、バルブおよびコネクタ内面など）の、熱い溶媒による洗浄として高められたプロセス条件で行なわれる。洗浄媒体の選択はもちろん、ソース試薬種の種類および数、特定の分解産物、相互作用、ならびに含まれる特定のプロセス条件（温度、圧力、流量および組成）次第である。本質的に有利に用いられる洗浄媒体の例は、アンモニア、アルカノール、グリコール、エーテル、炭化水素溶媒、含ハロゲン炭素化合物溶媒などである。好ましい液体は、アルカノール溶媒、テトラグリム、アンモニア、および塩素化炭化水素溶媒を含む。この発明の他の局面、特徴および実施例は、以下の開示および添付の請求の範囲よりさらに明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、この発明の実施例における種々の特徴を示す液体供給および化学気相成長システムの概略図である。図２は、この発明の他の局面に従う、液体供給システムにおいて有利に用いられる加熱器アセンブリの部分断面図である。図３は、図２の一部の分解等角図である。図４は、図１の液体供給および化学気相成長システムの一体化効率のパーセントを、インチで示したマニホルド管直径の関数として示したグラフである。図５は、図１に示したタイプの液体供給および化学気相成長システムにおいて有利に用い得る他の液体供給気化装置の一部の概略図である。図６は、この発明のさらなる実施例に従う他の気化器設計の断面図である。発明および発明の好ましい実施例の詳細な説明以下の特許出願および特許の開示全体を本明細書に引用により援用する。 Peter C．Van Buskirk他の名で１９９６年６月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／０２０，０２３号、Peter S．Kirlin他の名で１９９５年６月７日に出願された米国特許出願第０８／４８４，０２５号、Peter C．Van Buskirkの名で１９９５年３月１０日に出願された米国特許出願第０８／４０２，１４２号、 Peter C．Van Buskirk他の名で１９９６年３月２２日に出願された米国特許第０８／６２１，０８８号、１９９４年３月７日に出願され米国を指定国とした国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９４／０２５１２号、１９９４年７月２５日に出願された米国特許出願第０８／２８０，１４３号、１９９２年８月７日に出願された米国特許出願第０８／９２７，１３４号、米国特許第５，２０４，３１４号、および１９９０年７月６日に出願された米国特許出願第０７／５４９，３８９号である。図１は、この発明の実施例においてこの発明の種々の特徴を示す液体供給および化学気相成長システムの概略図である。液体供給および化学気相成長システム１００は、細長い構造の気化室１３０を有する気化ゾーン１１０を含む。気化室１３０は、供給ライン１１４により流れ管路１２２に接続される試薬供給容器１１２からの前駆物質ソース試薬が垂直の流れ管路１２２によって与えられる気化フリット素子１２０を含む。気化室１３０はまた、供給ライン１２６により入口ライン１２８に接続されるキャリヤ流体供給容器１２４から、アルゴン、酸素またはその他のキャリヤ媒体などのキャリヤ流体を受けるキャリヤ流体入口ライン１２８を特徴としている。このキャリヤ流体を加熱装置により気化温度まで予備加熱してもよい。キャリヤガスを予備加熱することにより、Ｔａ（ＯＥｔ）₅の気化における粒子形成を減じ、Cupra Select^TM銅のソース試薬の気化における液体流動能力を高めることがわかっている。気化フリット素子１２０のすぐ下流にある気化室１３０は、マニホルド管路１３７と結合されこの間で流れが生じる。マニホルド管路１３７は、上向きに傾斜した入口部分１３８と下流の水平部分１４０とを含む。マニホルド管路１３７の下流の水平部分１４０は、高コンダクタンスバルブ１５２によって主送り管路１４２に接合される。主送り管路１４２は図示のように化学気相成長プロセス室１４４のシャワーヘッドディスペンサ１４６に放出が起こる関係で接合される。シャワーヘッドディスペンサ１４６は、その開示全体を本明細書に引用により援用する米国特許出願第０８／４０２，１４２号および米国特許出願第０８／６２１，０８８号においてより詳細に示されるように構成可能である。シャワーヘッドディスペンサ１４６は、ウェハ１５０が載置されたサセプタ１４８と対面する関係でＣＶＤ室１４４内に配置される。シャワーヘッドディスペンサ１４６の前面には一連のオリフィスがあり（図示せず）、これを通して気化したソース試薬蒸気は矢印Ａの方向に進行し、ウェハ面に衝突して所望の種の堆積を行なわしめる。ＣＶＤ室１４４は、真空ポンプ１５８の作用によって蒸気を放出するために排気マニホルド１５６に接合され、蒸気は最終的に排気ライン１６０に放出され排出処理手段および／または最終処分へと転送される。気化室１３０の下端は高コンダクタンスバルブ１３２により高コンダクタンスマニホルドバイパスライン１３４に接合され、このバイパスラインは重力によって液体を不揮発性残渣トラップ１３６へと排出し、一方不揮発性残渣の中で減少した気体はガスバイパスライン１５４において上記の排気マニホルド１５６へと送られる。マニホルド管路１３７の上向きに傾斜した入口部分１３８はこのようにして、不揮発性材料がマニホルド管路１３７によって主送り入口管路１４２へと次にＣＶＤプロセス室１４４へと送られることを防ぐ。したがって、気化素子により気化されたソース試薬成分の分解により生まれた液体または流動可能な固体の分解産物がＣＶＤ室へと流れることが上向きに傾斜した管路によって妨げられ、分解産物はその代わりに不揮発性残渣トラップ１３６の収集容器へと流れる。不揮発性残渣のための収集容器を、長期間にわたり気化室からの分解産物を受取るようにその大きさを定めて配置してもよく、コールドトラップ容器はシステムの使い捨て可能部分でもよく、その代わりにこのような容器を、蓄積した残渣を除去しその後システムに容器を再び設置し再利用するように加工してもよい。コールドトラップで凝縮している分解しなかった試薬を任意に堆積プロセスにおいて用いるために再生および精製し試薬の利用レベルを高めてもよい。気化効率は、高コンダクタンス流れ管路、マニホルドおよびバルブを用いることによって高まる。一般には、比較的直径の大きな好ましくは外径が１／２から３／４インチのオーダである流路がシステムにおける流れ管路として望ましいが、流れ管路の大きさおよびコンダクタンス特性は、本発明の実施において採用されるバルブおよびマニホルドの寸法およびコンダクタンス特性と同様、本発明の広範にわたる実施において大幅に変化し得る。この発明のある局面および実施例では、管およびそれに関連するする各々の内径が約０．３から約３．０インチのバルブから構成されるマニホルドを、マニホルドを通る流体の高い流量コンダクタンスのために用いてもよい。流れ管路、バルブおよびマニホルドの最適寸法および動作特性は、バルブおよび流路のコンダクタンスを変化させ、ソース試薬種の一体化効率および／または生成された分解副産物の量を測定し、このような性能データから適切な成分ならびにその流れおよび寸法特性を選択するという簡単な方法によって、この発明の特定の応用例において容易に求めることができる。以下で述べるように、本来の場所での洗浄は、洗浄媒体を気化室を通してかつ気化素子およびその内面と洗浄に関して接触するように流すことによって実行可能である。この本来の場所での洗浄は、洗浄媒体の供給容器を、たとえば例としてソース試薬供給容器１１２および洗浄媒体供給容器に接合される適切なバルブ調整マニホルドにより、交互に供給する関係で供給ライン１１４に与えることによって可能である。こうすることによって、供給ライン１１４へのソース試薬の供給は停止され、洗浄媒体の供給が開始され、この供給はその後、気化室から、ならびにシステムの配管、バルブおよびマニホルドのその他の内面から分解産物を除去するのに十分な時間および十分なプロセス条件下で行なわれる。このような本来の場所での洗浄は、たとえば液体またはその他の流体洗浄媒体を気化室を通してその中の気化素子と接触するように供給することを含む。洗浄媒体は例としてアンモニア、アルカノール、グリコール、エーテル、炭化水素溶媒、含ハロゲン炭素溶媒などを含む。好ましい液体は、アルカノール溶媒、テトラグリム、アンモニア、および塩素化炭化水素溶媒を含む。液体供給およびＣＶＤシステム１００のさらなる改良には、キャリヤ流体入口ライン１２８、気化室１３０、マニホルド管路１３７、バイパスライン１３４および垂直流れ管路１２２の内壁に対する電解研磨技術の使用が含まれ、入口ライン１２８、気化室１３０、マニホルド管路１３７、バイパスライン１３４および垂直流れ管路１２２は好ましくはステンレス鋼材料からなる。電解研磨により研磨されかつ不動態化される表面の、前駆物質に対する付着効率は低下し、管の壁で試薬が凝縮することも妨げる。管の壁の付着効率が低下すると、材料は管の厚い壁に付着しにくくなる。システムの内面の電解研磨の有益効果の例として、３ヵ月の動作後、例示のプロセスシステムにおいて電解研磨が行なわれた壁の面には目に見える物質の蓄積はなかった。しかしながら、電解研磨が行なわれなかったラインには、管の壁に薄い褐色の粉末状の被膜が見受けられた。キャリヤ流体入口ライン１２８、気化室１３０、マニホルド管路１３７、バイパスライン１３４および垂直流れ管路１２２の内面の電解研磨はしたがって、不揮発性種の形成を減じることにより気化器の寿命を延ばすものとして有利に用いられる。液体供給およびＣＶＤシステム１００にはまた、電気抵抗加熱器、流れ追跡ライン、加熱ジャケット、包み込む対流オーブン、またはその他の適切な加熱手段などの気化器加熱手段を与えてもよく、これによってキャリヤ流体入口ライン１２８、気化室１３０、マニホルド管路１３７および高コンダクタンスマニホルドバイパスライン１３４を加熱して、流通する蒸気の凝縮を防止する。垂直流れ管路１２２を気化器加熱手段によって加熱することもできる。キャリヤ流体入口ライン１２８に近接して第１の気化器加熱手段１６１が設けられる。気化室１３０に近接して第２の気化器加熱手段１６２が設けられる。マニホルド管路１３７に近接して第３の気化器加熱手段１６４が設けられる。高コンダクタンスマニホルドバイパスライン１３４に近接して第４の気化器加熱手段１６６が設けられる。例示のために、各々の気化器加熱手段を加熱コイルとするが、各気化器加熱手段は、熱エネルギを（キャリヤ流体入口ライン１２８の内部通路に、気化室１３０に、マニホルド管路１３７に、および高コンダクタンスマニホルドバイパスライン１３４に）伝達するための、当業者には既知の広範囲にわたる種々の加熱システムのうちいずれかを含み得る。熱ジャケット１６８もまた、キャリヤ流体入口ライン１２８、気化室１３０、マニホルド管路１３７、高コンダクタンスマニホルドバイパスライン１３４、残渣トラップ１３６、気体バイパスライン１５４、ならびに加熱手段１６、１６２および１６６の長さを収容する。熱ジャケット１６８は、中に収容された素子に対し絶縁特性を与え、気化器加熱手段と協働して管路１３７およびバイパスライン１３４の内部温度を上昇させる。熱ジャケット１６８に代わるものとしては、対流オーブンまたはその他の加熱室に囲まれた気化器がある。オーブンの側壁は気化器を囲む囲いまたは箱を定める。次にオーブンを加熱して以下で説明する凝縮を防止する。図２および３は、特に有利な気化器加熱手段を示す。図示の気化器加熱手段は、気化器の管路、気化室、バイパスラインまたはバルブを囲む鋳造アルミニウムヒータである。電気抵抗加熱素子が各ヒータに埋込まれる。各ヒータは、気化器の管路、気化室およびバイパスラインを囲む等温動作条件を生み出しかつこれを維持するように設計される。こうすることによって、試薬が通される管路、気化室およびバイパスラインのすべての境界面での等温条件が生み出される。各アルミニウムヒータは、それぞれのヒータ間の熱接触がよくなるように二重球面接合を取入れる。所望の等温動作条件は典型的には２００−３００℃の範囲にあるので、図２および３の鋳造アルミニウムヒータは、より典型的な加熱装置の接合部での熱損失を取り除いている。図２は、気化室（図示せず）を加熱するのに用いられる鋳造アルミニウムヒータアセンブリ２００の一部断面図である。ヒータアセンブリ２００は、本体の第１および第２の半分を含み、本体の第１半分２０２がこの図面に示されている。本体の第１半分２０２および本体第２半分（図示せず）はクラムシェル配置でバルブ２０６を囲む。バルブ２０６は、気化装置を通してＣＶＤ反応器に流れ込む蒸気または流体の流量を制御するために用いられる２つのバルブの一方である。加熱器２０８は、少なくとも１つの埋込まれた加熱素子２１０を含む。ストラップバンド、ホースクランプ、溶接、ばね鋼クリップ、接着剤またはねじ部品などのクランプ手段を設けて第１および第２の本体半分をクランプしてもよい。例示のために、以降クランプ手段は球形のホースクランプ２１２として説明するが、各クランプ手段は、構造アセンブリの部分を結合または一体構造として保持するための当業者には既知のクランプシステムを含み得る。タブおよびキー溝構造、ねじ部品、クリップ、バンドまたは溶接などの接合手段を設けて本体の第１および第２の半分を加熱器２０８に接合または結合してもよい。例示のために、接合手段はボールソケット球形接合２１４として説明するが、各接合手段は、加熱器２０８を本体半分に固定し熱エネルギを本体半分各々に伝達するための当業者には既知の適切な接合素子、部材またはシステムを含み得ることが理解されるであろう。図３は、図２の本体半分の分解等角図である。本体の第１半分２０２および本体第２半分２１６は図２および３に示すように成形されている。球面クランプ２１２（一部のみが示されている）は本体半分を固定する。キャップ２１８は、前駆物質ソース試薬を流すための垂直流れ管路（図示せず）を収容し、好ましくはアルミニウムまたはその他の適切な材料から構成されたキャップは、気化室（図示せず）の囲いを完成させる。図２および３を参照して説明した加熱器アセンブリは気化室の等温条件を維持するために使用されるが、当業者であれば、加熱器アセンブリを液体供給システムの他の構成要素に合せることが容易であることを認識するであろう。第１および第２の加熱器半分はアルミニウムから鋳造されるものであるので、型を製造して本体半分を形成しマニホルド、管路、トラップまたは図１のその他の構成要素を囲むことは容易である。図２および３を参照して述べた加熱器アセンブリにはいくつかの利点がある。アルミニウムは優れた熱導体であるので、熱勾配を避けることは容易であり、したがって均一的な温度を得ることは容易である。アルミニウムを複雑な形状に鋳造するコストは比較的低い。アルミニウム加熱器アセンブリは好ましく用いられるステンレス鋼構成要素を囲んでいるので、ステンレス鋼構成要素は、アルミニウムからの放射の組合せにより、ステンレス鋼およびアルミニウムが接触している場所での伝導により、およびアルミニウム本体半分およびステンレス鋼構成要素間の空気の隙間を通した対流により加熱される。好都合なことに、アルミニウム加熱器本体には孔２１１に埋込まれた「ばねプランジャ」により適切な場所でステンレス鋼気化管に対抗するばねが搭載されている。このパネルプランジャの配置により、アルミニウムジャケットは強制的にこうした場所でステンレス鋼管路と熱的に密に接触させられる。図４は、インチで表わしたマニホルド管直径の関数として一体化効率をパーセントで示したもののグラフであり、図１において概略的に示したタイプのシステムにおいて本発明を実施した際の流路手段のコンダクタンスの効果を示す。上記のように、この発明の液体供給および気化システムの管路、バルブおよびマニホルドの流路のコンダクタンス特性を選択的に変化させて気化ステップにおける前駆物質ソース試薬の分解の発生を最小にとどめ、かつ基板上で形成されている膜において堆積された種の一体化効率を最大にすることができる。図４に反映される一体化効率データは、図１に概略的に示したタイプのプロセスシステムを、プロセスシステムのＣＶＤ室において直径６インチのウェハ上に例としてＢａ_0.70Ｓｒ_0.30ＴｉＯ₃（ＢＳＴ）の薄膜を化学気相成長形成するために用いた場合に得たものである。ＢＳＴ膜の堆積のためのプロセス条件はそれぞれのテストにおいて一定としたが、液体供給システムのマニホルドにおいて標準的な厚みの壁を有し外径が１／４インチ、１／２インチおよび３／４インチのステンレス鋼管を用いて、管の直径を実行するごとに変化させた。各直径の値でそれぞれ実行したときのデータを図にし、図４に示したようなグラフを得た。このグラフで示したように、液体供給気化およびＣＶＤプロセスシステムにおけるバリウムおよびストロンチウムの一体化効率はマニホルドの管の直径が１／４インチのときはおよそ４％であったが、これに対応するチタンの一体化効率は約１１．５％であった。マニホルドの管の直径が１／２インチの場合、バリウムの一体化効率は約１０．５％まで高まり、ストロンチウムの一体化効率はおよそ１１％まで高まったが、チタンの一体化効率は１／４インチの管を用いた最初の実行時と同じレベルにとどまった。３／４インチのマニホルド管を用いたときは、バリウムおよびストロンチウムの一体化効率はおよそ１３％まで上昇したが、チタンの一体化効率は最初２回の実行時と同じ大きさのオーダにとどまった。プロセスシステムにおけるＢａおよびＳｒの一体化の効率の上昇は、システムにおける分解副産物材料の発生および蓄積が減じたことと関連しているので、テストシステムにおけるマニホルド管の流量コンダクタンスの上昇によりシステム動作の効率が向上したことは明らかである。上記のように、この発明の実施における管路、バルブおよびマニホルドの最適流量コンダクタンス特性を、当業者の範囲内でかつ過剰な実験を行なうことなく、コンダクタンス変動判定テストシステムにおける流量コンダクタンステストの方法により容易に決定することができる。フリット細孔の適切な大きさを選択することもまた、フリット気化器素子のコンダクタンスおよび気化特性を大幅に変化させ得る。例として、４０ミクロンフリットを用いて、たとえば前に用いた細孔の大きさがより小さなフリット素子と比較して２以上のファクタだけ、コンダクタンスを実質的に向上させることができる。４０ミクロンフリットの細孔は、前に用いたフリット素子よりも大きいため、この細孔では、蓄積した不揮発性材料が詰まるまでに経過する時間が長い。細孔がより大きなフリット（たとえば細孔の大きさが４０ミクロンのフリット素子）は、細孔がより小さなフリット（たとえば細孔の大きさが１０−２０ミクロン）よりも気化までに液体の試薬により湿潤化させるために利用できる表面積が小さく、したがって詰りや閉鎖に対する抵抗の高い細孔の大きさは、湿潤化および気化については効率が低いことが認識されるべきである。したがって、多孔質のフリット気化器素子の最適の細孔サイズは、システム全体の気化およびメンテナンス条件に対応する細孔サイズとして容易に求めることができることが理解されるであろう。図５は、この発明のさらなる局面に従う液体供給気化システムの一部の概略図を示す。図５に示した液体供給気化システム４００は、バルブ４０２、４０４、４０６および４０８ならびに関連する配管を含む流れ回路を含む。配管は、管路４１２および４１４を結合する蒸気流れ管路４１０を含む。バルブ４０２は蒸気流れ管路４１０に配置され、次に蒸気送り管路４２０と結合されてソース試薬蒸気を化学気相成長反応器（図示せず）に搬送する。図５の実施例では、蒸気流れ管路４１０は、傾斜をつけた壁面４１６を含み、これが、対応する、蒸気流れ管路４１０を一部切取った形で示している内部リップ４２４を形成している。この内部リップ構造はこのようにして、システム全体の動作において液体が蒸気流れ管路４２０に入り化学気相成長反応器へと進行するのを防ぐためのダムまたは物理的バリア手段の役割を果たす。図５に示した特定のリップ構造に代わるものとして、この発明の広範囲にわたる実施においてはこれ以外の物理的バリア構造を、相分離手段、気体の流れ／液体引き離し装置およびそれ以外の手段および方法とともに用いて、気化室で形成された液体および流動可能な固体の分解産物がＣＶＤ反応器へと進行することを防止する。これらがＣＶＤ反応器へと送られた場合堆積動作および生産されたウェハ構造の存続の可能性にひどい悪影響を及ぼす可能性がある。図６は、他の気化器設計の断面図である。この気化器の設計では、種々の気化器構成要素を、単独の交換可能でかつコンパクトな気化器キャップユニットに取込んでいる。気化器キャップユニット５００は、適切な試薬供給源（図示せず）からの前駆物質ソース試薬を流す毛細管５０４から供給を受ける気化フリット素子５０２を含む。気化器キャップユニット５００は、キャリヤ流体供給源（図示せず）からキャリヤガスを受けるキャリヤガス供給管５０６を特徴としてもよい。キャリヤガス通路５０８は、キャリヤガス供給管５０６と間を気体が流れる関係で結合され、キャリヤガスをキャリヤガスノズル５１０に流す。ノズル５１０は、キャリヤガスが気化ゾーン５１２に注入される前に予備加熱するためにキャリヤガスにおいて乱流を生じさせ、キャリヤガスの流量を制限する。気化器キャップユニット５００は、気化フリット素子５０２を気化器キャップユニットにおいて保持するのに使うためのスナップリング、割りリング、溶接、ロックタブ、キー溝、プレスフィット設計などの保持手段を含んでいてもよい。例示のために、保持手段はスナップリング５１４として説明を行なうが、保持手段は当業者には既知である、フリット５０２を気化器キャップユニット５００に固定するための他の適切な保持手段を含み得る。気化器キャップユニット５００は、気化室（図示せず）と取外し可能に係合可能な細長い外側本体を含む。細長い外側本体は、長手方向の軸および長手方向軸を横断する断面を定める。外側本体は、外側本体を気化室に取り外し可能に係合させるために用いるねじ、スナップリングまたはタブおよびキー溝といった係合手段を含む。例示のために、係合手段は雄ねじ部５１６として説明するが、係合手段は、当業者には既知である、外側本体を気化室に取り外し可能に係合させるための他の適切な係合手段を含み得る。外壁５１７は、第１の内壁５１８および第２の内壁５２０を囲む。第１の内壁５１８は毛細管５０４を囲みその間の第１の気体流路５２２を定める。第１の気体流路５２２とベローズ５２３との間には流体が流れ、第１の気体流路５２２は、たとえば図１で示したように化学気相成長反応器からの真空がベローズにおける圧力差を生じさせるようにする。ベローズ５２３は真空の影響を受けるので、大気圧の力がベローズに加圧し毛細管出口５２４が適切にフリット５０２に配置される。気化器に圧力がかけられれば、ベローズ５２３により、毛細管出口５２４がフリットから引上げられて毛細管における詰りを取除く助けになる。ノズル５１０はまた、その周囲にスロットを含んで毛細管５０４が常に固定されるようにしてもよい。第１の内壁５１８はまた、毛細管５０４を気化キャップユニット５００に案内する働きをする。第２の内壁５２０は第１の内壁５１８を囲み熱遮断室５２６を定める。第１の気体流路５２２および熱遮断室５２６は協働して毛細管５０４が熱から遮断されるようにする。毛細管５０４は加熱されるフリット５０２に近接しているので、通路５２２および遮断室５２６は協働して毛細管５０４の温度が２００℃未満の温度に保たれるようにする。毛細管５０４の上端のゼロ死空間圧縮継手５２８は、試薬供給源（図示せず）からの前駆物質ソース試薬を流すために用いられる液体前駆物質供給管５３０と取り外し可能に係合する。ベローズ５２３は圧縮継手５２８と第２の内壁５２０との間に装着されて間に気密封止を形成する。気化器キャップユニット３００の任意のさらなる向上は、以下で述べるように、電解研磨技術を利用して、前駆物質に対する付着効率が低下した不動態化された表面を形成して、内壁で試薬が凝縮するのを防止しかつ材料が熱い壁に付着する傾向を抑えることを含む。毛細管３０４、第１の内壁５１８、キャリヤガス供給管５０６、および通路５２２の内面ならびに第２の内壁５２０の各表面を電解研磨することにより、不揮発性種の形成が減じられて気化器の寿命が延びる。気化器キャップユニット５００はまた、気化器の機能性および寿命を向上させる他の特徴とともに実施されてもよい。ベローズおよび環状のリザーバは、熱い気化器本体と毛細管５０４との間で熱を遮断する。ベローズ５２３ならびに環状のリザーバ５２２および５２６によりもたらされる熱遮断によって、毛細管５０４は低温に保たれる。以下で述べるように毛細管がまた本来の場所での洗浄のための洗浄媒体を流すために用いられるのならば、冷却された毛細管もまた洗浄媒体が早期に沸騰することを最小にとどめることによって固体の前駆物質の堆積を防止する。ノズル５１０は熱い気体を集結させて気化を高める。ノズルは、加熱した気体の流れを、液体の前駆物質が毛細管出口５２４から放出されるポイントに集める。フリット５０４への熱伝達の一次モードはキャリヤガスからのものであるので、熱いキャリヤガスをこの毛細管出口ゾーンに集めることによって気化が大幅に向上する。気化器キャップユニット５００は有利にも市販されている構成部品から構成してもよい。雄ねじ部５１６、第１の内壁５１８および第２の内壁５２０は有利にも、３／４インチの雄ＶＣＲ溶接管継手、１／２インチのステンレス鋼管、および３／４インチのステンレス鋼管からそれぞれ構成することができる。ベローズ５２３は、長さが短く１／４インチの厚みの壁で囲まれたベローズ材料から構成することができる。ゼロ死空間圧縮継手５２８は、１／４インチのＶＣＲ溶接管継手でもよい。気化器キャップユニット５００は、製造可能性が高く容易に利用される気化器の向上した設計を実現する。このようなユニットは、既存のＣＶＤ設備に容易に統合できる。気化器キャップユニット５００により、液体供給システムおよび関連の気相成長反応器の動作におけるウェハ処理能力を高め気化器の動作不能時間を減じることもできる。液体供給システムならびに関連する手段および構造は、その製造、アセンブリ、動作およびメンテナンスにおいて好都合な構造の適切な材料から形成することができる。産業上の利用可能性この発明の液体供給システムは、基板の上に、高融点材料、超伝導材料、強誘電材料、光子材料、シンチレーション検出コーティング、光ファイバコーティング、および薄膜キャパシタ材料などのマイクロエレクトロニクスアプリケーションのための高融点酸化物といった薄膜材料を、化学気相成長させるために有効に用いられる。このような薄膜は、集積回路、スイッチ、放射検出器、薄膜キャパシタ、ホログラフィ記憶媒体およびその他種々のマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に有効に用いられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年４月１３日（１９９９．４．１３）【補正内容】１６．キャリヤ流体を流し、気化した液体試薬を取り込むために、前記細長い流体流路に対しその間を流体が流れる関係を有するキャリヤ流体入口ラインをさらに含む、請求項１に記載の液体供給システム。１７．前記キャリヤ流体入口ラインはステンレス鋼材料から構成される、請求項１６に記載の液体供給システム。１８．前記キャリヤ流体入口ラインは電解研磨された内面を有しその内面での不揮発性残渣の凝縮および付着を防止する、請求項１７に記載の液体供給システム。１９．前記キャリヤ流体入口ラインを加熱するための気化器加熱手段をさらに含む、請求項１６に記載の液体供給システム。２０．当初液体の試薬を気化した形態で化学気相成長反応器に供給するために配置された液体供給システムの構造部を加熱するための加熱器アセンブリであって、前記化学気相成長反応器は前記液体供給システムから蒸気を受ける関係で配置され、前記加熱器アセンブリは、（ａ）前記構造部を囲む加熱器本体と、（ｂ）前記加熱器本体に埋込まれ前記加熱器本体を加熱して熱エネルギを前記加熱器本体から前記構造部へ伝達する加熱素子とを含み、前記液体供給システムは、（ｃ）細長い気化流体流路と、（ｄ）前記流体流路の気化素子と、（ｅ）ソース試薬液を前記気化素子に供給するためのソース試薬液送り通路と、（ｆ）前記気化素子を前記液体の試薬の気化のための温度まで加熱するための手段と、（ｇ）前記気化素子での前記液体の試薬の気化により形成された蒸気を前記流体流路から前記化学気相成長反応器に流すための手段とを含む、加熱器アセンブリ。２１．前記構造部を囲む前記加熱器本体は対流オーブンを含む、請求項２０に記載の加熱器アセンブリ。２２．前記加熱器本体は、第１の加熱器本体半分および第２の加熱器本体半分を含み、各加熱器本体半分はアルミニウムから鋳造される、請求項２１に記載の加熱器アセンブリ。２３．前記第１および第２の本体半分をクランピングして前記構造部を囲むためのクランプ手段をさらに含む、請求項２２に記載の加熱器アセンブリ。２４．前記クランプ手段は球形のホースクランプを含む、請求項２３に記載の加熱器アセンブリ。２５．当初液体の試薬を気化するための気化室と取り外し可能に係合可能な交換可能の気化器キャップであって、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者カール・ジュニア，ラルフ・ジェイアメリカ合衆国、12540 ニュー・ヨーク州、ラグランジビル、ウォルシュ・ロード（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】１．当初液体の試薬を気化した形態で化学気相成長反応器に供給するための液体供給システムであって、前記化学気相成長反応器は前記液体供給システムから蒸気を受ける関係で配置され、前記液体供給システムは、（ａ）細長い気化流体流路を含み、前記気化流体流路は長手方向の軸を定めかつ囲い壁により囲まれて前記流体流路の長手方向の軸を横断する断面を定め、前記液体供給システムはさらに、（ｂ）長手方向の軸をほぼ横断し前記流体流路の方向を向く正面を有する気化素子と、（ｃ）前記気化素子の正面に垂直の方向に液体を放出するように配置された先端を有するソース試薬液体送り通路と、（ｄ）前記気化素子を前記液体の試薬の気化のための温度まで加熱するための加熱手段と、（ｅ）前記気化素子での前記液体試薬の気化により形成される蒸気を前記流体流路から前記化学気相成長反応器に流すためのマニホルドとを含み、マニホルドは、液体試薬の気化において形成される不揮発性の残渣が前記化学気相成長反応器へと流れることを防止する分岐手段を含む、液体供給システム。２．前記分岐手段は、前記流体流路の長手方向の軸に対し上向きに傾斜する方向で配置されたマニホルドの面を含み、不揮発性の残渣が前記化学気相成長反応器へと流れることを防止する、請求項１に記載の液体供給システム。３．流体流路の長手方向の軸は垂直である、請求項１に記載の液体供給システム。４．前記流体流路との間で流体が流れるように結合される残渣トラップ収集手段をさらに含み、前記残渣トラップ収集手段は不揮発性の残渣を収集するように配置される、請求項１に記載の液体供給システム。５．前記残渣トラップ収集手段は、不揮発性の残渣が重力によって前記残渣トラップ収集手段へと流れ込むようにして不揮発性の残渣を収集するように配置される、請求項４に記載の液体供給システム。６．残渣トラップ収集手段は使い捨て可能な容器を含む、請求項４に記載の液体供給システム。７．前記残渣トラップ収集手段は再利用可能な容器を含む、請求項４に記載の液体供給システム。８．前記残渣トラップ収集手段はステンレス鋼材料から構成される、請求項４に記載の液体供給システム。９．前記ステンレス鋼の残渣トラップ収集手段は、電解研磨された内面を有しその内面上で不揮発性残渣が凝縮することおよび内面に不揮発性残渣が付着することを防止する、請求項８に記載の液体供給システム。１０．前記細長い流体流路、ソース試薬液体送り通路、およびマニホルドはステンレス鋼材料から構成される、請求項１に記載の液体供給システム。１１．前記ステンレス鋼の細長い流体流路、ステンレス鋼のソース試薬液体送り通路、およびステンレス鋼のマニホルドは各々、電解研磨された内面を有しその内面上で不揮発性残渣が凝縮することおよび内面に不揮発性残渣が付着することを防止する、請求項１０に記載の液体供給システム。１２．前記マニホルドは管および関連するバルブから構成され、前記バルブ各々の内径はマニホルドを通る流体の流量コンダクタンスを高いものとするために約０．３から約３．０インチである、請求項１０に記載の液体供給システム。１３．前記細長い流体流路を加熱するための気化器加熱手段をさらに含む、請求項１に記載の液体供給システム。１４．前記ソース試薬液体送り通路を加熱するための気化器加熱手段をさらに含む、請求項１に記載の液体供給システム。１５．前記マニホルドを加熱するための気化器加熱手段をさらに含む、請求項１に記載の液体供給システム。１６．キャリヤ流体を流し、気化した液体試薬を取り込むために、前記細長い流体流路に対しその間を流体が流れる関係を有するキャリヤ流体入口ラインをさらに含む、請求項１に記載の液体供給システム。１７．前記キャリヤ流体入口ラインはステンレス鋼材料から構成される、請求項１６に記載の液体供給システム。１８．前記キャリヤ流体入口ラインは電解研磨された内面を有しその内面での不揮発性残渣の凝縮および付着を防止する、請求項１７に記載の液体供給システム。１９．前記キャリヤ流体入口ラインを加熱するための気化器加熱手段をさらに含む、請求項１６に記載の液体供給システム。２０．液体供給システムの構造部を加熱するための加熱器アセンブリであって、（ａ）前記構造部を囲む加熱器本体と、（ｂ）前記加熱器本体に埋込まれ前記加熱器本体を加熱して熱エネルギを前記加熱器本体から前記構造部へ伝達する加熱素子とを含む、加熱器アセンブリ。２１．前記構造部を囲む前記加熱器本体は対流オーブンを含む、請求項２０に記載の加熱器アセンブリ。２２．前記加熱器本体は、第１の加熱器本体半分および第２の加熱器本体半分を含み、各加熱器本体半分はアルミニウムから鋳造される、請求項２１に記載の加熱器アセンブリ。２３．前記第１および第２の本体半分をクランピングして前記構造部を囲むためのクランプ手段をさらに含む、請求項２１に記載の加熱器アセンブリ。２４．前記クランプ手段は球形のホースクランプを含む、請求項２３に記載の加熱器アセンブリ。２５．当初液体の試薬を気化するための気化室と取り外し可能に係合可能な交換可能の気化器キャップであって、（ａ）長手方向の軸および前記長手方向の軸を横断する断面を定める細長い外側本体と、（ｂ）前記細長い外側本体に位置決めされ長手方向の軸を横断する正面を有する気化素子と、（ｃ）前記液体の試薬を流し液体の試薬を前記気化素子の正面に垂直な方向に放出するように配置された毛細管と、（ｄ）前記気化素子を前記液体の試薬の気化のための温度まで加熱するための加熱手段と、（ｅ）前記外側本体を前記気化室に取り外し可能に係合させるための係合手段とを含む、交換可能の気化器キャップ。２６．前記係合手段はねじによって前記気化室と係合するための外側本体ねじ部を含む、請求項２５に記載の交換可能の気化器キャップ。２７．前記気化素子を前記気化器キャップにおいて保持するための保持手段をさらに含む、請求項２５に記載の交換可能の気化器キャップ。２８．前記保持手段は前記気化素子を前記気化器キャップにおいて保持するためのスナップリングを含む、請求項２７に記載の交換可能の気化器キャップ。２９．（ａ）前記外側本体内の内壁をさらに含み、前記内壁は前記毛細管を囲みかつその間に気体流路を定め、前記気体流路と前記気化室との間には気体が流通し、さらに、（ｂ）前記毛細管の上端に装着された圧縮継手と、（ｃ）前記内壁の上端と前記圧縮継手との間に装着されたベローズ要素とをさらに含み、前記ベローズ要素と前記気体流路との間には気体が流通し、前記気化室の圧力と大気圧との差が、（ｉ）前記気化室の圧力が大気圧よりも低いときには前記毛細管が前記気化素子に当接し、または（ii）前記気化室の圧力が大気圧よりも高いときには前記毛細管が前記気化素子から持上げられる、請求項２５に記載の交換可能の気化器キャップ。３０．（ａ）キャリヤガス供給管をさらに含み、（ｂ）前記外側本体は内壁を囲みその間でキャリヤガス通路を定め、前記通路と前記キャリヤガス供給管との間に気体が流通し、前記内壁は前記毛細管を囲みその間に熱遮断リザーバを定める、請求項２５に記載の交換可能の気化器キャップ。３１．キャリヤガスノズルをさらに含み、前記キャリヤガスノズルと前記キャリヤガス通路との間には気体が流通し、前記ノズルはキャリヤガスが前記気化素子で放出される前にキャリヤガスに乱流を生じさせる、請求項３０に記載の交換可能の気化器キャップ。３２．当初液体の試薬を気化するための気化室と取り外し可能に係合可能な交換可能の気化器キャップであって、（ａ）長手方向の軸および前記長手方向の軸を横断する断面を定める細長い外側本体と、（ｂ）前記細長い外側本体に位置決めされ長手方向の軸をほぼ横断する方向の正面を備えた気化素子と、（ｃ）液体の試薬を流すための、前記気化素子の正面に垂直な方向に液体の試薬を放出するように配置された毛細管と、（ｄ）前記気化素子を前記液体の試薬の気化のための温度まで加熱するための加熱手段と、（ｅ）前記外側本体を前記気化室と取り外し可能に係合させるための係合手段と、（ｆ）前記外側本体内の第１の内壁とを含み、前記第１の内壁は前記毛細管を囲みその間に気体流路を定め、前記気体流路と前記気化室との間には気体が流通し、前記気化器キャップはさらに、（ｇ）前記毛細管の上端に装着された圧縮継手と、（ｈ）前記第１の内壁の上端と前記圧縮継手との間に装着されたベローズ要素とを含み、前記ベローズ要素と前記気体流路との間には気体が流通し、前記気化室の圧力と大気圧との差が、（ｉ）前記気化室の圧力が大気圧よりも低いときは前記毛細管が前記気化素子に当接し、または（ii）前記気化室の圧力が大気圧よりも高いときは前記毛細管が前記気化素子から持上げられ、前記気化器キャップはさらに、（ｊ）キャリヤガス供給管を含み、（ｋ）前記外側本体は第２の内壁を囲みその間にキャリヤガス通路を定め、前記キャリヤガス通路と前記キャリヤガス供給管との間にはガスが流通し、前記第２の内壁は前記第１の内壁を囲みその間に熱遮断リザーバを定め、前記気化器キャップはさらに、（ｌ）キャリヤガスノズルを含み、前記キャリヤガスノズルと前記キャリヤガス通路との間にはガスが流通し、前記ノズルは前記キャリヤガスが前記気化素子で放出される前にキャリヤガスに乱流を生じさせる、交換可能の気化器キャップ。３３．前記係合手段は外側本体ねじ部を含み前記気化室とねじにより係合する、請求項３２に記載の交換可能の気化器キャップ。３４．前記気化素子を前記気化器キャップで保持するための保持手段をさらに含む、請求項３２に記載の交換可能の気化器キャップ。３５．前記保持手段は前記気化素子を前記気化器キャップで保持するためのスナップリングを含む、請求項３４に記載の交換可能の気化器キャップ。３６．電解研磨された内面を含む、請求項３４に記載の交換可能の気化器キャップ。３７．前記第１の内壁は電解研磨された内面を有する、請求項３４に記載の交換可能の気化器キャップ。３８．気化した試薬にさらされるすべての内面は電解研磨される、請求項３４に記載の交換可能の気化器キャップ。