JP2004115831A - 固体材料のガス化方法及び装置ならびに薄膜形成方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】固体材料を安定にかつ簡単にガス化可能な固体材料のガス化方法を提供すること。
【解決手段】第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程を含んでなるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程を含んでなるように構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体材料のガス化方法及び装置ならびに薄膜形成方法及び装置に関する。本発明は、ＣＶＤ法やその他の薄膜形成方法に有利に使用でき、また、したがって、半導体装置などの製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程の１つに、固体の原料をガス化して薄膜を形成する方法があり、広く用いられていることは周知の通りであり、また、そのような薄膜形成方法として、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などが公知である。このような薄膜形成方法において、固体の原料のガス化には、概して次のような方法が用いられている。例えば有機金属化合物の酸化物の薄膜をＣＶＤ法によって基板の表面に形成する場合、固体の原料（粉末）を昇華させた後、生成した反応性ガスをＣＶＤ装置に導入して被処理基板上に付着させることができる（特許文献１を参照）。また、固体の原料を例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸ブチル、ヘキサンなどの溶媒に溶解した後、得られた溶液を気化させ、ＣＶＤ装置に導入して被処理基板上に付着させることもできる（特許文献２及び３を参照）。
【０００３】
しかし、このような従来の薄膜形成方法では、いくつかの重要な問題点が未解決のままである。例えば、昇華法を用いて薄膜形成を行った場合、固体の原料を常に加熱した状態で保持しなければならないので、原料の変質に由来する薄膜の組成や特性の劣化を避けることが難しい。また、溶液気化法を用いた場合には、溶媒の分離気化等の原因によって残渣やパーティクルが発生するという問題があり、さらには、溶媒の還元作用により薄膜形成の初期段階において、膜の堆積が阻害される場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３１１４４６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−７６７７８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平１０−２９８７６２号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、したがって、固体材料を安定にかつ簡単にガス化可能な固体材料のガス化方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、このようなガス化方法の実施に有用な装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、薄膜形成時に組成や特性の劣化、あるいは残渣やパーティクルの発生を伴わず、しかも簡単かつ安定に成膜可能な薄膜形成方法を提供することにある。
【０００８】
さらにまた、本発明の目的は、このような薄膜形成方法の実施に有用な装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、薄膜形成などに使用する反応性ガスを固体材料からガス化によって調製する場合に、従来の昇華法あるいは溶液気化法を使用しないで済む方法を見い出すべく鋭意研究した結果、固体材料のガス化を段階を追って実施すること、すなわち、
固体の原料（本願明細書では、特に「第１の固体材料」と呼ぶ）を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する工程、
ガス化溶液を所定の温度に加熱して溶媒を除去し、再び固体材料を回収する工程（換言すると、溶媒のみを気化させる工程）、そして
溶媒の除去によって残留した固体材料（本願明細書では、特に「第２の固体材料」と呼ぶ）を所定の温度に加熱して昇華させ、ガス化する工程
を順を追って実施するのが有効であることを発見し、以下に詳細に説明する本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、その１つの面において、固体材料をガス化する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化方法にある。
【００１１】
また、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料をガス化する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化装置にある。
【００１２】
さらに、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料から薄膜を形成する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、
前記第２の固体材料を昇華させて反応性ガスを生成させる固体昇華工程、そして
前記反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
を含んでなることを特徴とする薄膜形成方法にある。
【００１３】
さらにまた、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、固体材料のガス化方法及び装置ならびにそのようなガス化方法及び装置によって固体材料から生成した反応性ガスを使用して薄膜を形成する方法及び装置にあり、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。
【００１５】
本発明の実施において、ガス化あるいは薄膜形成の技術分野は特に限定されるものではない。適当な技術分野としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、半導体装置などの電子機器の製造分野を挙げることができる。これらの電子機器では、電子素子などの作り込みにより正確な微細加工が求められており、したがって、薄膜形成技術の占める重要性が大きいからである。具体的には、本発明のガス化あるいは薄膜形成技術を使用すると、高性能な絶縁膜、電極配線膜、半導体膜などの薄膜を簡単にかつ歩留まりよく形成することができる。ガス化工程に続く薄膜形成工程そのものは、常用の成膜法及び成膜装置を使用して有利に実施できる。例えば、本発明の実施に好適な成膜装置は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、半導体装置の製造において固体の原料をガス化して薄膜を形成する際に広く使用されている成膜装置、例えばスパッタリング装置、真空蒸着装置、エピタキシャル成長装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置などを包含する。以下では、本発明において最も効果が期待されるＣＶＤ装置を参照して本発明を説明することにする。
【００１６】
本発明により固体材料をガス化する方法は、基本的に、次の３工程：
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
をもって構成される。
【００１７】
ここで、第１の固体材料とは、本発明に従って目的とするガス、特に薄膜の形成に必要な反応性ガスを導くことのできる固体原料を指している。したがって、この第１の固体材料は、特に限定されるものではなく、目的とする薄膜（例えば、化合物半導体の薄膜、金属酸化物の薄膜など）の組成の応じて任意の固体原料を単独もしくは２種以上を混合して使用することができる。２種以上の固体原料を組み合わせて使用する場合、その組み合わせは広く変更可能である。
【００１８】
第１の固体材料は、例えば、生成した反応性ガスを金属酸化物の薄膜の形成に使用したいのであるならば、少なくとも１種類の有機金属化合物を含むことが好ましい。適当な有機金属化合物としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えば、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４、Ｂｉ（ＤＰＭ）３などを挙げることができる。
【００１９】
本発明では、このような第１の固体材料を従来のように直ちに昇華させてガス化するような方法をとらない。すなわち、第１の固体材料を適当な溶媒に溶解して、所定濃度のガス化溶液を調製する。ここで、溶媒は、固体材料を容易に溶解可能であるとともに、後段の溶媒除去工程において比較的に低温の加熱によって容易に気化可能であるものが好ましい。好適な溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸ブチルなどを挙げることができる。また、第１の固体材料は、この溶媒にいろいろな濃度で溶解することができるが、通常、成膜に必要な反応性ガスを最終的に生成するのに必要な量で溶解するのが好ましい。過剰量の固体材料が含まれていなければ、成膜完了時に残存する反応性ガスがほとんどなくなり、したがって、成膜装置のメンテナンスが容易に可能であり、高価な原料を無駄にすることもない。一般的に、第１の固体材料の濃度は、ガス化溶液の全量を基準にして、約０．０３〜０．３モル％の範囲である。固体材料の溶解は、例えば、溶媒を入れた容器に固体材料を添加し、攪拌装置で均一に混合する方法などによって有利に行うことができる。
【００２０】
上記のようにしてガス化溶液を調製した後、その溶液から溶媒のみを選択的に除去する。この溶媒除去工程は、いろいろな手法で行うことができるが、ガス化溶液をそれに含まれる溶媒の気化に必要な温度まで加熱して、固体材料が昇華する前の段階で、溶媒を気化させ、除去するのが有利である。この場合の加熱温度は、溶媒の種類によって変動するけれども、通常、約６０〜１５０℃の比較的に低い温度である。溶媒除去をこのような低温で実施するので、ガス化溶液中に含まれる固体材料が反応を起こし、不所望な分解生成物を生じることを防止することができ、パーティクルの発生も抑制できる。加熱手段としては、例えば、赤外線ヒータ、抵抗加熱機、高周波加熱機などを使用することができる。
【００２１】
溶媒除去工程は、その処理効率を高めたり処理時間を短縮したりするため、いろいろに改良することができる。一般的には、溶媒除去のための処理室の上部に、ガス化溶液を散布するためのスプレー管やノズルなどの溶液散布手段を設け、処理室にガス化溶液を均等に分散させながら加熱を行うことが好ましい。これらの溶液散布手段は、１個だけでもよく、２個以上を組み合わせて配置してもよい。また、直管状であってその周囲に多数の散布孔を備えたノズルを、処理室の上部からその中央部にまで延在させてもよい。さらに、円板形の散布ノズルを処理室の上部に取り付けて、その散布ノズルからガス化溶液を噴き出させてもよい。
【００２２】
別法によれば、ガス化溶液を散布する代りに、ガス化溶液を一時的に保持可能な固体担体にガス化溶液を一時的に吸収させてもよい。この場合には、ガス化溶液を含浸した固体担体を低温で加熱することで溶媒を選択的に除去することができ、残った固体担体は、引く続いて行う高温加熱で、一回の加熱によって、変質を伴うことなく全量を昇華させ、反応性ガスとして回収できる。また、このように固体担体を使う場合、成膜に必要な一定量のガス化溶液のみを固体担体に含浸するのが好ましい。なぜなら、溶媒の気化後、必要量の固体材料のみが固体担体に残留するので、これを固体材料の昇華温度まで加熱すると、反応性ガスの回収後の固体担体にはもはや溶媒や固体材料が残留せず、固体担体をクリーニング等の面倒な後処理を伴うことなく再利用できるからである。
【００２３】
上記のようにして溶媒を除去した結果、第２の固体材料を分離できる。この固体材料は、通常、処理室の内壁に付着した形で分離でき、一般的には微小固体粉末の形で処理室の内壁に付着している。処理室の内壁が多孔性である場合、固体粉末の一部が細孔の内部にまで含浸するのが一般的である。また、固体担体を別に使用した方法によれば、通常、その固体担体の少なくとも表面の部分に第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。この固体担体も、好ましくは多孔性の部材からなる。なお、除去した溶媒は、処理室の排気口から排出し、回収もしくは再利用することができる。
【００２４】
次いで、溶媒除去工程において好ましくは微小固体粉末の形で分離された第２の固体材料を昇華させ、ガス化する。この固体昇華工程は、第２の固体材料の昇華温度まで加熱することによって、有利に実施することができる。この場合の加熱温度は、固体材料の種類によって変動するけれども、通常、約２００〜３００℃の比較的に高い温度である。固体材料は、一度の加熱によってその全量が昇華し、処理室内に微小固体粉末が残留することはない。
【００２５】
ところで、本発明に従うと、溶媒除去工程及び固体昇華工程は、互いに独立した処理室内で順次に実施してもよく、さもなければ、１つの処理室内で順次に実施してもよい。いずれの方法も、処理室の構成に改良を加えることで、有利に実施することができる。なお、処理室は、通常、閉じられた空間からなることが好ましい。すなわち、処理室をステンレス鋼などから密閉可能な反応槽、反応室などの形で構成し、それに開閉ゲート、原料供給管、排気口などの必要な設備を取り付けることができる。
【００２６】
例えば溶媒除去工程と固体昇華工程を別々の処理室で実施する場合、２つの処理室を隣接して配置することが処理の効率化の上で好ましい。特に、溶媒除去工程の処理室とそれに後続する固体昇華工程の処理室を開閉可能な隔壁を隔てて配置し、固体材料の吸着のための固体担体を併用することが好ましい。固体担体を両方の処理室を移動可能な形態及びサイズとすることで、処理工程の進行にあわせて固体担体を溶媒処理室から固体昇華室に搬送でき、よって、処理を連続的に、かつ効率よく実施することができる。
【００２７】
処理室内を移動可能な固体担体は、いろいろな材料から、いろいろな形態で形成することができる。基本的に、固体担体は、溶剤の除去によって分離した第２の固体材料を効果的に回収するため、多孔性の部材からなるのが好ましい。多孔性の部材の好適な例は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、多孔性の金属材料、例えばステンレス鋼の焼結体など、あるいは多孔性のセラミック材料、例えばアルミナ、シリカなどである。これらの多孔性の部材の形態は、取り扱い性などを考慮に入れた場合、円筒形のセルなどが有用である。このような固体担体に、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。
【００２８】
さらに説明すると、１つの処理室で溶媒除去を行い、それに隣接したもう１つの処理室で固体昇華を行う場合には、例えば、次のような手順で本発明のガス化方法を実施できる。
ガス化溶液の供給：
現場で調製したかもしくは別の場所で調製したガス化溶液を、溶媒除去のための処理室（溶媒除去室）に配置された多孔性の固体担体（上記したように、例えばステンレス鋼の焼結体など）に供給する。固体担体は、溶媒除去室に直接搬入してもよく、さもなければ、その前段の処理準備室にストックしておいて、そこから順次溶媒除去室に搬入してもよい。処理準備室を併用した場合、溶媒除去室への固体担体の搬入を要求通りに連続して行うことができ、作業性が向上する。この工程で使用する固体担体は、溶媒除去室からその隣りの固体昇華室に少なくとも移動させる必要があるので、それに好適なコンパクトな形態を有し、しかも簡単な操作で十分量のガス化溶液を吸収できるものであることが好ましい。好適な固体担体として、例えば、円筒形のセルを挙げることができる。また、固体担体は、処理を連続して行うため、処理室内をコンベヤやその他の搬送手段で移動可能に構成することが好ましい。
【００２９】
円筒形のセルやその他の固体担体に対するガス化溶液の供給は、いろいろな手法で行うことができる。例えば、円筒形セルのコア部に溶液貫流路を設けておいて、そのセルが溶媒除去室にセットされた時にガス化溶液を溶液貫流路に流し込み、セルの細孔を通じてセル全体にガス化溶液を一様に分散させることができる。さもなければ、静止しているかもしくは回転している固体担体の周囲からガス化溶液を注入したり噴射したりしてもよい。このような場合には、適量のガス化溶液を固体担体に均一に吸収させるため、例えばスプレー管や回転ノズルなどでガス化溶液を固体担体めがけて吹き付けるのが好適である。このようにして、所望とする量の反応性ガスを最終的に提供するのに十分な量のガス化溶液を溶媒除去室に供給する。より少ない量のガス化溶液の供給は、所望量の反応性ガスを得ることができないので、好ましくない。反対に、より多量のガス化溶液の供給は、余分な固体材料が固体担体に残留し、煩雑な除去作業を最後に行わなければならないので、好ましくない。本発明に従って適量のガス化溶液を固体担体に供給することで、反応性ガスを安定に供給できるばかりでなく、ガスの変質を防止し、装置のメンテナンスも簡便にすることもできる。さらに、反応性ガス中に残渣やパーティクルが夾雑することがないので、反応性ガスを使用した薄膜形成に悪影響（例えば、膜の堆積の阻害）がでることがない。
溶媒の除去：
好適量のガス化溶液を固体担体に吸収させた後、溶媒除去室をガス化溶液の溶媒の気化温度と同じかもしくはその気化温度をわずかに上回る温度まで加熱する。溶媒の気化を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば溶媒としてＴＨＦを使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約６０〜１００℃及び約３〜１０分である。極端に高い加熱温度は、固体材料の昇華を引き起こす恐れがあるので、適用を避けることが好ましい。気化した溶媒は、溶媒除去室の排気口から系外に排出する。溶媒が完全に除去されたので、固体担体の表面や内部の細孔には、第２の固体材料が微小固体粉末の形で付着した形で残留する。
固体材料の昇華：
溶媒の除去が完了した後、固体担体を、溶媒除去室からその後段の固体昇華室に搬送する。固体昇華室は、作業性の向上や不純物などの夾雑の防止のため、溶媒除去室に隣接して配置し、ゲートバルブの開閉によって固体担体を容易に搬入できるように構成することが好ましい。固体昇華室に固体担体を搬入し終えた後、固体昇華室を、第２の固体材料の昇華温度と同じかもしくはその昇華温度をわずかに上回る温度まで加熱する。固体の昇華を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば第２の固体材料としてＰｂ（ＤＰＭ）２を使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約２００〜３００℃及び約３〜１０分である。この加熱によって、固体担体に付着していた固体材料が速やかに昇華し、対応のガス（本願では、このガスのことを特に「反応性ガス」と呼ぶ）を生成する。生成した反応性ガスは処理室内に充満し、固体担体に付着していた固体材料は認められなくなる。固体昇華室から取り出した使用済みの固体担体は、必要に応じてクリーニング処理を行った後、処理準備室あるいは溶媒除去室に戻して再び使用することができる。
反応性ガスの排出：
上記のようにして調製した反応性ガスを固体昇華室の排気口から抜き出す。この反応性ガスは、そのままボンベなどに充填して別の現場や工場に搬送してもよいけれども、近傍あるいは隣接して配置した反応装置（例えばＣＶＤ装置）に供給して直ちに利用するのが、好ましい。固体昇華室から反応装置への反応性ガスの供給は、通常、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性なキャリヤガスを併用し、このキャリヤガスと一緒に反応性ガスを移送するのが好ましい。
【００３０】
本発明に従うと、溶媒除去工程と固体昇華工程を１つの処理室（溶媒除去兼固体昇華室）でも有利に実施することができる。この方法の場合にも、上記した固体担体をガス化溶液の吸着のために使用し、処理室から出し入れしてもよいけれども、処理室の構成が複雑となり、処理作業も煩雑となるので、処理室の多孔性の内壁（ライニング）をもって固体担体を構成するのが好ましい。
【００３１】
ここで、処理室のライニングに有用な多孔性の材料の例は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、多孔性の金属材料、例えばステンレス鋼の焼結体、あるいは多孔性のセラミック材料などである。これらの多孔性のライニングにおいて、その細孔の密度や孔径は、所望とする固体捕捉効果とその後の固体昇華効果に応じて広い範囲で変更することができる。このようなライニングにも、上記した移動可能な固体担体と同様に、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。
【００３２】
さらに説明すると、溶媒除去兼固体昇華のための１つの処理室で溶媒除去から固体昇華までの工程を一貫して、かつ連続して行う場合には、例えば、次のような手順で本発明のガス化方法を実施できる。
ガス化溶液の供給：
現場で調製したかもしくは別の場所で調製したガス化溶液を処理室に供給する。この場合、処理室のライニングである多孔性の材料にガス化溶液を多量にかつ均一に吸収させるため、ガス化溶液の供給方法に工夫をこらすのが好ましい。例えば、スプレー管や回転ノズルなどでガス化溶液を処理室内に撒き散らす方法が好適である。このようにして、所望とする量の反応性ガスを最終的に提供するのに十分な量のガス化溶液を処理室に供給する。より少ない量のガス化溶液の供給は、所望量の反応性ガスを得ることができないので、好ましくない。反対に、より多量のガス化溶液の供給は、余分な固体材料が処理室の内壁に残留し、煩雑な除去作業を最後に行わなければならないので、好ましくない。本発明に従って適量のガス化溶液を供給すると、反応性ガスを安定に供給できるばかりでなく、ガスの変質を防止し、装置のメンテナンスも簡便にすることもできる。さらに、反応性ガス中に残渣やパーティクルが夾雑することがないので、反応性ガスを使用した薄膜形成に悪影響（例えば、膜の堆積の阻害）がでることがない。
溶媒の除去：
好適量のガス化溶液を処理室に供給した後、その処理室を溶媒の気化温度と同じかもしくはその気化温度をわずかに上回る温度まで加熱する。溶媒の気化を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば溶媒としてＴＨＦを使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約６０〜１００℃及び約３〜１０分である。極端に高い加熱温度は、固体材料の昇華を引き起こす恐れがあるので、適用を避けることが好ましい。気化した溶媒は、排気口から系外に排出する。溶媒が完全に除去されたので、処理室の内壁には、第２の固体材料が微小固体粉末の形で付着した形で残留する。
固体材料の昇華：
処理室を、第２の固体材料の昇華温度と同じかもしくはその昇華温度をわずかに上回る温度まで加熱する。固体の昇華を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば第２の固体材料としてＰｂ（ＤＰＭ）２を使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約２００〜３００℃及び約３〜１０分である。この加熱によって、処理室の内壁に付着していた固体材料が速やかに昇華し、対応のガス（本願では、このガスのことを特に「反応性ガス」と呼ぶ）を生成する。生成した反応性ガスは処理室内に充満し、処理室の内壁に付着していた固体材料は認められなくなる。
反応性ガスの排出：
上記のようにして調製した反応性ガスを処理室の排気口から抜き出す。この反応性ガスは、そのままボンベなどに充填して別の現場や工場に搬送してもよいけれども、近傍に配置した反応装置に供給して直ちに利用するのが、好ましい。処理室から反応装置への反応性ガスの供給は、通常、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性なキャリヤガスを併用し、このキャリヤガスと一緒に反応性ガスを移送するのが好ましい。
【００３３】
処理室から反応性ガスを排出した場合、処理室内にはもはや固体材料の残留はない。その結果、上述の一連の処理工程で使用した処理室は、そのまま再び次の一連の処理工程に使用することができ、さもなければ、簡単なメンテナンス処理を行った後、再び次の一連の処理工程に使用することができる。
【００３４】
本発明による固体材料をガス化する装置は、本発明による上記したガス化方法に対応して、それぞれの処理工程を実施するのに必要な処理室、すなわち、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を装備する。
【００３５】
それぞれの処理室の好ましい構成の概略は、上述のガス化方法の説明から容易に理解できるであろうけれども、以下に補足して説明する。
【００３６】
溶媒除去室及び固体昇華室、あるいは溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、従来のガス化装置で使用されているような処理室と同様な構成を有することができる。これらの処理室は、特に閉じられた空間からなることが好ましく、したがって、ステンレス鋼のような強度のある金属材料から製造された密閉容器、槽（タンク）、チャンバなどが好適である。
【００３７】
溶媒除去室及び固体昇華室は、互いに独立していて、連通管などで固体担体を搬送可能に構成されていてもよいけれども、溶媒除去室とそれに後続する固体昇華室とが隣接しており、開閉可能な隔壁（例えば、ゲートバルブなど）を隔てて配置されていることが好ましい。
【００３８】
溶媒除去室及び固体昇華室、あるいは溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、溶媒の気化や固体の昇華のために加熱装置を装備することが必要である。ここで、溶媒除去兼固体昇華室の加熱装置は、ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱機構と、第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱機構を備えていることが好ましく、したがって、加熱温度を任意の設定温度に調整可能な加熱装置を備えていることが好ましい。
【００３９】
加熱装置は、特に限定されるものではなく、例えば、先に説明したように、赤外線ヒータ、抵抗加熱機、高周波加熱機などを挙げることができる。これらの加熱装置は、処理室のデザインなどに応じて、それぞれの処理室の内部、室壁あるいは外周部に配置することができる。通常、処理室を取り囲むようにその室壁もしくは外周部に加熱装置を配置するのが、加熱効率や作業性の面で有用である。
【００４０】
溶媒除去室又は溶媒除去兼固体昇華室は、その処理室にガス化溶液を供給するためにいろいろな供給手段を備えることができる。例えば、先に説明したように、処理室の上部に、ガス化溶液を微細な液滴の形で装入する噴霧手段、例えばスプレー管やノズルを備えることが好ましい。このような噴霧手段は、必要ならば、処理室の側面や底面にも配置してもよい。ガス化溶液の噴霧効率がより一層高まるからである。また、次に説明するように移動可能な固体担体を使用するような場合には、その固体担体にガス化溶液を直接注入したり供給したりする特別の供給手段を備えてもよい。
【００４１】
また、溶媒除去室又は溶媒除去兼固体昇華室は、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させる固体担体をさらに有していることが好ましい。ここで使用する固体担体は、先に説明したように、例えばステンレス鋼の焼結体などの多孔性の部材であることが好ましい。
【００４２】
すでに説明したように、１つの好ましい態様に従うと、固体担体は、溶媒除去室から固体昇華室に移動可能な可搬型の固体担体である。このような固体担体の一例とした、例えば、円筒形の多孔性セルを挙げることができる。このような固体担体の移動を容易にするため、コンベヤベルトなどの搬送手段やチャック機構を併用するのが好ましい。
【００４３】
もう１つの好ましい態様に従うと、固体担体は、溶媒除去兼固体昇華室の多孔性の内壁、すなわち、ライニングであることが好ましい。ライニング材料としては、先に説明したように、多孔性の金属材料やセラミック材料がある。ライニングは、通常、処理室の全面に被覆されるけれども、必要ならば、部分的に被覆してもよい。
【００４４】
上記したような固体昇華室又は溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを後続の処理室に移送するための排気口を有している。また、この排気口と組み合わせて、反応性ガスを同伴して搬送するための不活性なキャリヤガスの装入口をさらに備えていることが好ましい。
【００４５】
本発明は、また、固体材料から薄膜を形成する方法及び装置にある。本発明の薄膜形成方法は、本発明による上記したガス化方法に必須の次の３工程：
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
に加えて、
前記固体昇華工程において生成した反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
をもって構成される。溶液調製工程、溶媒除去工程、そして固体昇華工程は、それぞれ、前記したようにして有利に実施することができる。
【００４６】
成膜工程は、特に制限されるものではないけれども、前記したように、スパッタリング法、真空蒸着法、エピタキシャル成長法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを包含する。例えばＣＶＤ法は、薄膜を形成すべき被処理基板（例えば、シリコンウエハ）を真空を適用可能なＣＶＤ装置の内部に配置した後、その基板の上に固体昇華工程で生成した反応性ガスを単独で、もしくはその他の反応性ガスと組み合わせて、供給する。反応性ガスの分子を例えば熱エネルギー、プラズマ放電、レーザー照射などによって励起させ、成膜のための化学反応を起こさせる。所望の膜厚をもった薄膜が基板の表面に形成される。この薄膜は、ＣＶＤ装置に供給される反応性ガスの量が、本発明のコントロールされたガス化方法に従い成膜に必要な量に予め制御されているので、膜厚が一定で、組成も均一である。
【００４７】
本発明は、さらに、上記した薄膜形成方法を実施する装置、すなわち、固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置にある。
【００４８】
本発明の薄膜形成装置において、溶媒除去室及び固体昇華室は、それぞれ、必要に応じて任意の変更を加えてもよいけれども、通常、前記したガス化装置で用いられている処理室と同様に構成することができる。
【００４９】
成膜室は、特に制限されるものではないけれども、前記したように、スパッタリング装置、真空蒸着装置、エピタキシャル成長装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置などを包含する。例えばＣＶＤ装置は、真空を適用可能な反応室と、被処理基板を保持するホルダ、反応性ガスを供給するシャワーヘッド、排気口などを備えることができる。なお、ＣＶＤ装置やその他の成膜装置について、すでに各種の技術文献において詳細に説明されているので、詳しくはそれらの文献を参照されたい。
【００５０】
【実施例】
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
【００５１】
図１は、本発明による薄膜形成装置の好ましい１実施形態を模式的に示した流れ図である。図示の薄膜形成装置２では、その前段部分に本発明のガス化装置１が配備されており、また、ガス化装置１は、溶媒除去室２０と固体昇華室３０の２室方式を採用している。ガス化処理室１の構成は、図２において斜視図でも説明する。なお、図２のガス化装置１では、説明の簡略化のために装置の一部が省略されていることを理解されたい。
【００５２】
ガス化処理室１は、大きな要素として、処理準備室１０、溶媒除去室２０、そして固体昇華室３０を備える。処理準備室１０には、図示のように、ステンレス焼結体からなる多数の円筒形の原料セル１１がセットされている。それぞれの原料セル１１は、直径が３０ｍｍ、長さが８０ｍｍである。原料セル１１は、１個ずつ溶媒除去室２０に搬送されるようになっている。溶媒除去室２０に送られた原料セル１１には、付属のガス化溶液注入口２１から、成膜に必要な適量のガス化溶液Ｓが滴下される。ガス化溶液は、成膜原料の固体を溶媒に溶解して調製した溶液であり、現場で調製してもよく、さもなければ、別の場所や向上などで調製して、図示の注入口２１に接続してもよい。ここで使用した成膜原料（本発明でいう第１の固体材料）は、Ｐｂ（ＤＰＭ）２であり、０．３モル％の濃度でＴＨＦに溶解してある。原料セル１１は多孔性であるので、ガス化溶液は均一にセルに吸収される。
【００５３】
ガス化溶液の吸収が完了した後、付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ）２２によって溶媒除去室２０を約９０℃で加熱してガス化溶液の溶媒のみを気化させる。原料セル１１から溶媒が除去されたので、原料固体（本発明でいう第２の固体材料）が微小な固体として析出する。なお、ここで行われた加熱は、溶媒の気化に必要な加熱であるため、原料固体の分解等は起こらず、パーティクルの原因とされる分解生成物は形成されない。気化した溶媒は、排気口２３から系外に排出される。
【００５４】
原料固体の析出が完了した後、溶媒除去室２０と固体昇華室３０を仕切っていたゲートバルブ２５を開放し、原料セル１１を溶媒除去室２０から固体昇華室３０に移動させ、再びゲートバルブ２５を閉鎖する。原料セル１１の移動には、図示しないが、ベルトコンベヤが使用されている。
【００５５】
固体昇華室３０が密閉された状態で、付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ）３２によって固体昇華室３０を約２６０℃で加熱する。原料セル１１に付着していた原料固体が昇華せしめられ、そのガス（本発明でいう反応性ガス）が室内に充満する。生成した反応性ガスは、キャリヤガス装入管３１から装入されたキャリヤガスＧに押出された後、導管３３、流量計（ＭＦＣ）３４、そして導管５１を経て薄膜形成装置２に導入される。流量計３４は、成膜に必要な反応性ガスをその流量をコントロールしながら薄膜形成装置２に導入可能である。
【００５６】
薄膜形成装置２は、常圧ＣＶＤ装置であり、真空を適用可能な反応室５０と、被処理基板（ここでは、シリコン基板）５５を保持するヒータ付きのホルダ５３と、反応性ガスを供給するシャワーヘッド５２と、排気口５４を備えている。この薄膜形成装置２において所定の条件下で成膜を行うと、シリコン基板５５の上にＰｂ（ＤＰＭ）２の酸化膜の薄膜が均一の厚さで形成され、パーティクル汚染などもない。
【００５７】
本例で使用した溶媒除去室２０の内部にはガス化溶液Ｓの残留がなく、さらには固体昇華室３０や原料セル１１には原料固体の微小な粒子が残存していないので、それらの処理室のクリーニングを行わないかもしくは簡単なクリーニング作業の後、次の原料固体のガス化プロセス、薄膜形成プロセスに移行することができる。原料セル１１も、なんらのクリーニング処理を行うことなく、処理準備室１０に戻すことができる。
【００５８】
図３は、本発明によるガス化装置のもう１つの好ましい実施形態である溶剤除去兼固体昇華室の使用の実際を順を追って示した断面図である。溶媒除去兼固体昇華室４０は、ステンレス鋼製の密閉タンクからなり、その内壁にはメタルスポンジ（ステンレス焼結体）のライニング４１が内張りされている。ライニング４１の厚さは、約２０ｍｍである。溶媒除去兼固体昇華室４０には、図示されるように、バルブ４３を備えた第１の導管４２、バルブ４６を備えた第２の導管４５、そしてバルブ４７及び流量計（ＭＦＣ）４４を備えた第３の導管５１が配管されている。第１の導管４２は、その先端が溶媒除去兼固体昇華室４０の上部で終端しており、噴霧ノズル４９が取り付けられている。
【００５９】
図示の溶媒除去兼固体昇華室４０を使用して、次のような手順で原料固体をガス化することができる。
【００６０】
まず、図３（Ａ）に示すように、溶媒除去兼固体昇華室４０のバルブ４７を閉鎖した後、第１の導管４２から成膜に必要な適量のガス化溶液Ｓを溶媒除去兼固体昇華室４０に装入する。ガス化溶液Ｓは、原料固体（本発明でいう第１の固体材料）であるＰｂ（ＤＰＭ）２を０．３モル％の濃度でＴＨＦに溶解したものである。ガス化溶液Ｓは、噴霧ノズル４９によって溶媒除去兼固体昇華室４０の内部に分散せしめられ、ライニング４１に均一に吸収される。余分なガスの排気は、開放されたバルブ４６を介して第２の導管４５で行われる。
【００６１】
ライニング４１にガス化溶液を吸収させた後、図３（Ｂ）に示すように、バルブ４３及び４７を閉塞した状態で溶媒の除去を行う。付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ、図示せず）によって溶媒除去兼固体昇華室４０を約９０℃で加熱してガス化溶液Ｓの溶媒のみを気化させる。ライニング４１から溶媒が除去されたので、原料固体（本発明でいう第２の固体材料）が微小な固体粒子Ｓ１としてライニング４１の表面に析出する。なお、ここで行われた加熱は、溶媒の気化に必要な加熱であるため、原料固体の分解等は起こらず、パーティクルの原因とされる分解生成物は形成されない。気化した溶媒は、バルブ４６が開放されているので、第２の導管４５から系外に排出される。
【００６２】
原料固体の析出が完了した後、図３（Ｃ）に示すようにバルブ４３、４６及び４７を閉塞し、溶媒除去兼固体昇華室４０を密閉する。この密閉状態を維持しながら、付属のヒータ（前記溶媒除去と共用の抵抗加熱ヒータ）によって溶媒除去兼固体昇華室４０を約２６０℃で加熱する。ライニング４１に付着していた原料固体が昇華せしめられ、そのガス（本発明でいう反応性ガス）Ｓ２が室内に充満する。
【００６３】
引き続いて、図３（Ｄ）に示すように、生成した反応性ガスＳ２の排出を行う。バルブ４６を閉じたまま、バルブ４３及び４７を開放する。第１の導管からキャリヤガス（ここでは、窒素ガス）Ｇを溶媒除去兼固体昇華室４０に装入すると、反応性ガスＳ２がキャリヤガスＧに押出された、バルブ４７、流量計（ＭＦＣ）４４、そして第３の導管５１を経て排出され、導管５１が接続された薄膜形成装置（図示せず）に送られる。
【００６４】
以上の処理工程を経た後の溶媒除去兼固体昇華室４０は、その内部にガス化溶液も原料固体の微小な粒子も残存していないので、内部のクリーニングを行わないかもしくは簡単なクリーニング作業の後、次の原料固体のガス化プロセスに移行することができる。
【００６５】
以上、本発明をその好ましい実施の形態について詳細に説明した。以下に記載のものに限定されるわけではないけれども、これらの実施の形態をまとめて付記すると、次のようになる。
（付記１）固体材料をガス化する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化方法。
（付記２）前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を互いに独立した処理室内で順次に実施することを特徴とする付記１に記載の固体材料のガス化方法。
（付記３）前記溶媒除去工程の処理室とそれに後続する前記固体昇華工程の処理室を開閉可能な隔壁を隔てて配置することを特徴とする付記２に記載の固体材料のガス化方法。
（付記４）前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を１つの処理室内で順次に実施することを特徴とする付記１に記載の固体材料のガス化方法。
（付記５）前記処理室が、閉じられた空間からなることを特徴とする付記２〜４のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記６）前記溶媒除去工程において、前記ガス化溶液を処理室内に微細な液滴の形で装入し、該処理室内で前記溶媒を除去することを特徴とする付記２〜５のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記７）前記溶媒除去工程において、前記第２の固体材料を固体担体に微小固体粉末の形で付着させることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記８）前記固体担体が、前記処理室内に配置された多孔性の部材であることを特徴とする付記７に記載の固体材料のガス化方法。
（付記９）前記多孔性の部材を、前記処理室内を前記処理工程の進行にあわせて移動させることを特徴とする付記８に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１０）前記固体担体が、前記処理室の多孔性の内壁であることを特徴とする付記８に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１１）前記固体担体が、多孔性の金属材料からなることを特徴とする付記７〜１０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１２）前記固体担体が、多孔性のセラミック材料からなることを特徴とする付記７〜１０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１３）前記ガス化溶液を前記溶媒の気化に必要な温度まで加熱して前記溶媒を選択的に除去することを特徴とする付記１〜１２のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１４）前記第２の固体材料をその昇華温度まで加熱して昇華させることを特徴とする付記１〜１３のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１５）前記第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを不活性なキャリヤガスと一緒に次の処理工程に移送することを特徴とする付記１〜１４のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１６）前記第１の固体材料が少なくとも１種類の有機金属化合物からなることを特徴とする付記１〜１５のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１７）前記有機金属化合物が、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４及びＢｉ（ＤＰＭ）３からなる群から選ばれることを特徴とする付記１６に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１８）固体材料をガス化する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化装置。
（付記１９）前記溶媒除去室とそれに後続する前記固体昇華室とが開閉可能な隔壁を隔てて配置されていることを特徴とする付記１８に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２０）前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させ、かつ前記第２の固体材料を昇華させてガス化するために加熱温度を調整可能な加熱装置を備えていることを特徴とする付記１８に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２１）前記溶媒除去室及び前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、それぞれ、閉じられた空間からなることを特徴とする付記１８〜２０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２２）前記溶媒除去室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記ガス化溶液を微細な液滴の形で装入する噴霧手段を備えていることを特徴とする付記１８〜２１のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２３）前記溶媒除去室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させる固体担体をさらに有していることを特徴とする付記１８〜２２のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２４）前記固体担体が、前記溶媒除去室に配置された多孔性の部材であることを特徴とする付記２３に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２５）前記多孔性の部材を前記溶媒除去室から前記固体昇華室に移動させる搬送手段をさらに有していることを特徴とする付記２４に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２６）前記固体担体が、前記溶媒除去兼固体昇華室の多孔性の内壁であることを特徴とする付記２３に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２７）前記固体担体が、多孔性の金属材料からなることを特徴とする付記２３〜２６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２８）前記固体担体が、多孔性のセラミック材料からなることを特徴とする付記２３〜２６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２９）前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを後続の処理室に移送するための不活性なキャリヤガスの装入口をさらに備えていることを特徴とする付記１８〜２８のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３０）前記第１の固体材料が少なくとも１種類の有機金属化合物からなることを特徴とする付記１８〜２９のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３１）前記有機金属化合物が、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４及びＢｉ（ＤＰＭ）３からなる群から選ばれることを特徴とする付記３０に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３２）固体材料から薄膜を形成する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、
前記第２の固体材料を昇華させて反応性ガスを生成させる固体昇華工程、そして
前記反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
を含んでなることを特徴とする薄膜形成方法。
（付記３３）前記反応性ガスを、付記２〜１７のいずれか１項に記載のガス化方法によって生成させることを特徴とする付記３２に記載の薄膜形成方法。
（付記３４）固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置。
（付記３５）付記１９〜３１のいずれか１項に記載のガス化装置を備えることを特徴とする付記３４に記載の薄膜形成装置。
【００６６】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明のガス化方法及び装置によれば、固体材料を安定にかつ簡単にガス化することができ、また、生成した反応性ガスを後段の薄膜形成工程に有利に使用することができる。
【００６７】
また、本発明の薄膜形成方法及び装置によれば、薄膜形成時に組成や特性の劣化、あるいは残渣やパーティクルの発生を伴わず、しかも簡単かつ安定に薄膜を成膜することができる。
【００６８】
さらに、形成される薄膜に欠陥が含まれないので、本発明を使用すると、高性能な半導体装置やその他の電子装置を歩留まりよく製造することができる。
【００６９】
さらにまた、本発明によれば、成膜に必要な一定量の原料溶液を用意して、これに対して溶媒除去、固体原料の昇華を経てガス化を行うことにより、原料の分解生成物の形成を抑えることができ、また、必要量の原料のみをガス化させるため、原料ガスの変質を防ぐことができ、かつ原料ガスを安定供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜形成装置の好ましい１実施形態を模式的に示した流れ図である。
【図２】本発明によるガス化装置の好ましい１実施形態を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明によるガス化装置のもう１つの好ましい実施形態を順を追って示した断面図である。
【符号の説明】
１…ガス化装置
２…薄膜形成装置
１０…処理準備室
１１…原料セル
２０…溶媒除去室
３０…固体昇華室
４０…溶媒除去兼固体昇華室
４１…多孔性ライニング
５０…反応室
５５…被処理基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体材料のガス化方法及び装置ならびに薄膜形成方法及び装置に関する。本発明は、ＣＶＤ法やその他の薄膜形成方法に有利に使用でき、また、したがって、半導体装置などの製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程の１つに、固体の原料をガス化して薄膜を形成する方法があり、広く用いられていることは周知の通りであり、また、そのような薄膜形成方法として、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などが公知である。このような薄膜形成方法において、固体の原料のガス化には、概して次のような方法が用いられている。例えば有機金属化合物の酸化物の薄膜をＣＶＤ法によって基板の表面に形成する場合、固体の原料（粉末）を昇華させた後、生成した反応性ガスをＣＶＤ装置に導入して被処理基板上に付着させることができる（特許文献１を参照）。また、固体の原料を例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸ブチル、ヘキサンなどの溶媒に溶解した後、得られた溶液を気化させ、ＣＶＤ装置に導入して被処理基板上に付着させることもできる（特許文献２及び３を参照）。
【０００３】
しかし、このような従来の薄膜形成方法では、いくつかの重要な問題点が未解決のままである。例えば、昇華法を用いて薄膜形成を行った場合、固体の原料を常に加熱した状態で保持しなければならないので、原料の変質に由来する薄膜の組成や特性の劣化を避けることが難しい。また、溶液気化法を用いた場合には、溶媒の分離気化等の原因によって残渣やパーティクルが発生するという問題があり、さらには、溶媒の還元作用により薄膜形成の初期段階において、膜の堆積が阻害される場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３１１４４６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−７６７７８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平１０−２９８７６２号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、したがって、固体材料を安定にかつ簡単にガス化可能な固体材料のガス化方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、このようなガス化方法の実施に有用な装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、薄膜形成時に組成や特性の劣化、あるいは残渣やパーティクルの発生を伴わず、しかも簡単かつ安定に成膜可能な薄膜形成方法を提供することにある。
【０００８】
さらにまた、本発明の目的は、このような薄膜形成方法の実施に有用な装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、薄膜形成などに使用する反応性ガスを固体材料からガス化によって調製する場合に、従来の昇華法あるいは溶液気化法を使用しないで済む方法を見い出すべく鋭意研究した結果、固体材料のガス化を段階を追って実施すること、すなわち、
固体の原料（本願明細書では、特に「第１の固体材料」と呼ぶ）を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する工程、
ガス化溶液を所定の温度に加熱して溶媒を除去し、再び固体材料を回収する工程（換言すると、溶媒のみを気化させる工程）、そして
溶媒の除去によって残留した固体材料（本願明細書では、特に「第２の固体材料」と呼ぶ）を所定の温度に加熱して昇華させ、ガス化する工程
を順を追って実施するのが有効であることを発見し、以下に詳細に説明する本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、その１つの面において、固体材料をガス化する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化方法にある。
【００１１】
また、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料をガス化する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化装置にある。
【００１２】
さらに、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料から薄膜を形成する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、
前記第２の固体材料を昇華させて反応性ガスを生成させる固体昇華工程、そして
前記反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
を含んでなることを特徴とする薄膜形成方法にある。
【００１３】
さらにまた、本発明は、そのもう１つの面において、固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、固体材料のガス化方法及び装置ならびにそのようなガス化方法及び装置によって固体材料から生成した反応性ガスを使用して薄膜を形成する方法及び装置にあり、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。
【００１５】
本発明の実施において、ガス化あるいは薄膜形成の技術分野は特に限定されるものではない。適当な技術分野としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、半導体装置などの電子機器の製造分野を挙げることができる。これらの電子機器では、電子素子などの作り込みにより正確な微細加工が求められており、したがって、薄膜形成技術の占める重要性が大きいからである。具体的には、本発明のガス化あるいは薄膜形成技術を使用すると、高性能な絶縁膜、電極配線膜、半導体膜などの薄膜を簡単にかつ歩留まりよく形成することができる。ガス化工程に続く薄膜形成工程そのものは、常用の成膜法及び成膜装置を使用して有利に実施できる。例えば、本発明の実施に好適な成膜装置は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、半導体装置の製造において固体の原料をガス化して薄膜を形成する際に広く使用されている成膜装置、例えばスパッタリング装置、真空蒸着装置、エピタキシャル成長装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置などを包含する。以下では、本発明において最も効果が期待されるＣＶＤ装置を参照して本発明を説明することにする。
【００１６】
本発明により固体材料をガス化する方法は、基本的に、次の３工程：
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
をもって構成される。
【００１７】
ここで、第１の固体材料とは、本発明に従って目的とするガス、特に薄膜の形成に必要な反応性ガスを導くことのできる固体原料を指している。したがって、この第１の固体材料は、特に限定されるものではなく、目的とする薄膜（例えば、化合物半導体の薄膜、金属酸化物の薄膜など）の組成の応じて任意の固体原料を単独もしくは２種以上を混合して使用することができる。２種以上の固体原料を組み合わせて使用する場合、その組み合わせは広く変更可能である。
【００１８】
第１の固体材料は、例えば、生成した反応性ガスを金属酸化物の薄膜の形成に使用したいのであるならば、少なくとも１種類の有機金属化合物を含むことが好ましい。適当な有機金属化合物としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えば、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４、Ｂｉ（ＤＰＭ）３などを挙げることができる。
【００１９】
本発明では、このような第１の固体材料を従来のように直ちに昇華させてガス化するような方法をとらない。すなわち、第１の固体材料を適当な溶媒に溶解して、所定濃度のガス化溶液を調製する。ここで、溶媒は、固体材料を容易に溶解可能であるとともに、後段の溶媒除去工程において比較的に低温の加熱によって容易に気化可能であるものが好ましい。好適な溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸ブチルなどを挙げることができる。また、第１の固体材料は、この溶媒にいろいろな濃度で溶解することができるが、通常、成膜に必要な反応性ガスを最終的に生成するのに必要な量で溶解するのが好ましい。過剰量の固体材料が含まれていなければ、成膜完了時に残存する反応性ガスがほとんどなくなり、したがって、成膜装置のメンテナンスが容易に可能であり、高価な原料を無駄にすることもない。一般的に、第１の固体材料の濃度は、ガス化溶液の全量を基準にして、約０．０３〜０．３モル％の範囲である。固体材料の溶解は、例えば、溶媒を入れた容器に固体材料を添加し、攪拌装置で均一に混合する方法などによって有利に行うことができる。
【００２０】
上記のようにしてガス化溶液を調製した後、その溶液から溶媒のみを選択的に除去する。この溶媒除去工程は、いろいろな手法で行うことができるが、ガス化溶液をそれに含まれる溶媒の気化に必要な温度まで加熱して、固体材料が昇華する前の段階で、溶媒を気化させ、除去するのが有利である。この場合の加熱温度は、溶媒の種類によって変動するけれども、通常、約６０〜１５０℃の比較的に低い温度である。溶媒除去をこのような低温で実施するので、ガス化溶液中に含まれる固体材料が反応を起こし、不所望な分解生成物を生じることを防止することができ、パーティクルの発生も抑制できる。加熱手段としては、例えば、赤外線ヒータ、抵抗加熱機、高周波加熱機などを使用することができる。
【００２１】
溶媒除去工程は、その処理効率を高めたり処理時間を短縮したりするため、いろいろに改良することができる。一般的には、溶媒除去のための処理室の上部に、ガス化溶液を散布するためのスプレー管やノズルなどの溶液散布手段を設け、処理室にガス化溶液を均等に分散させながら加熱を行うことが好ましい。これらの溶液散布手段は、１個だけでもよく、２個以上を組み合わせて配置してもよい。また、直管状であってその周囲に多数の散布孔を備えたノズルを、処理室の上部からその中央部にまで延在させてもよい。さらに、円板形の散布ノズルを処理室の上部に取り付けて、その散布ノズルからガス化溶液を噴き出させてもよい。
【００２２】
別法によれば、ガス化溶液を散布する代りに、ガス化溶液を一時的に保持可能な固体担体にガス化溶液を一時的に吸収させてもよい。この場合には、ガス化溶液を含浸した固体担体を低温で加熱することで溶媒を選択的に除去することができ、残った固体担体は、引く続いて行う高温加熱で、一回の加熱によって、変質を伴うことなく全量を昇華させ、反応性ガスとして回収できる。また、このように固体担体を使う場合、成膜に必要な一定量のガス化溶液のみを固体担体に含浸するのが好ましい。なぜなら、溶媒の気化後、必要量の固体材料のみが固体担体に残留するので、これを固体材料の昇華温度まで加熱すると、反応性ガスの回収後の固体担体にはもはや溶媒や固体材料が残留せず、固体担体をクリーニング等の面倒な後処理を伴うことなく再利用できるからである。
【００２３】
上記のようにして溶媒を除去した結果、第２の固体材料を分離できる。この固体材料は、通常、処理室の内壁に付着した形で分離でき、一般的には微小固体粉末の形で処理室の内壁に付着している。処理室の内壁が多孔性である場合、固体粉末の一部が細孔の内部にまで含浸するのが一般的である。また、固体担体を別に使用した方法によれば、通常、その固体担体の少なくとも表面の部分に第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。この固体担体も、好ましくは多孔性の部材からなる。なお、除去した溶媒は、処理室の排気口から排出し、回収もしくは再利用することができる。
【００２４】
次いで、溶媒除去工程において好ましくは微小固体粉末の形で分離された第２の固体材料を昇華させ、ガス化する。この固体昇華工程は、第２の固体材料の昇華温度まで加熱することによって、有利に実施することができる。この場合の加熱温度は、固体材料の種類によって変動するけれども、通常、約２００〜３００℃の比較的に高い温度である。固体材料は、一度の加熱によってその全量が昇華し、処理室内に微小固体粉末が残留することはない。
【００２５】
ところで、本発明に従うと、溶媒除去工程及び固体昇華工程は、互いに独立した処理室内で順次に実施してもよく、さもなければ、１つの処理室内で順次に実施してもよい。いずれの方法も、処理室の構成に改良を加えることで、有利に実施することができる。なお、処理室は、通常、閉じられた空間からなることが好ましい。すなわち、処理室をステンレス鋼などから密閉可能な反応槽、反応室などの形で構成し、それに開閉ゲート、原料供給管、排気口などの必要な設備を取り付けることができる。
【００２６】
例えば溶媒除去工程と固体昇華工程を別々の処理室で実施する場合、２つの処理室を隣接して配置することが処理の効率化の上で好ましい。特に、溶媒除去工程の処理室とそれに後続する固体昇華工程の処理室を開閉可能な隔壁を隔てて配置し、固体材料の吸着のための固体担体を併用することが好ましい。固体担体を両方の処理室を移動可能な形態及びサイズとすることで、処理工程の進行にあわせて固体担体を溶媒処理室から固体昇華室に搬送でき、よって、処理を連続的に、かつ効率よく実施することができる。
【００２７】
処理室内を移動可能な固体担体は、いろいろな材料から、いろいろな形態で形成することができる。基本的に、固体担体は、溶剤の除去によって分離した第２の固体材料を効果的に回収するため、多孔性の部材からなるのが好ましい。多孔性の部材の好適な例は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、多孔性の金属材料、例えばステンレス鋼の焼結体など、あるいは多孔性のセラミック材料、例えばアルミナ、シリカなどである。これらの多孔性の部材の形態は、取り扱い性などを考慮に入れた場合、円筒形のセルなどが有用である。このような固体担体に、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。
【００２８】
さらに説明すると、１つの処理室で溶媒除去を行い、それに隣接したもう１つの処理室で固体昇華を行う場合には、例えば、次のような手順で本発明のガス化方法を実施できる。
ガス化溶液の供給：
現場で調製したかもしくは別の場所で調製したガス化溶液を、溶媒除去のための処理室（溶媒除去室）に配置された多孔性の固体担体（上記したように、例えばステンレス鋼の焼結体など）に供給する。固体担体は、溶媒除去室に直接搬入してもよく、さもなければ、その前段の処理準備室にストックしておいて、そこから順次溶媒除去室に搬入してもよい。処理準備室を併用した場合、溶媒除去室への固体担体の搬入を要求通りに連続して行うことができ、作業性が向上する。この工程で使用する固体担体は、溶媒除去室からその隣りの固体昇華室に少なくとも移動させる必要があるので、それに好適なコンパクトな形態を有し、しかも簡単な操作で十分量のガス化溶液を吸収できるものであることが好ましい。好適な固体担体として、例えば、円筒形のセルを挙げることができる。また、固体担体は、処理を連続して行うため、処理室内をコンベヤやその他の搬送手段で移動可能に構成することが好ましい。
【００２９】
円筒形のセルやその他の固体担体に対するガス化溶液の供給は、いろいろな手法で行うことができる。例えば、円筒形セルのコア部に溶液貫流路を設けておいて、そのセルが溶媒除去室にセットされた時にガス化溶液を溶液貫流路に流し込み、セルの細孔を通じてセル全体にガス化溶液を一様に分散させることができる。さもなければ、静止しているかもしくは回転している固体担体の周囲からガス化溶液を注入したり噴射したりしてもよい。このような場合には、適量のガス化溶液を固体担体に均一に吸収させるため、例えばスプレー管や回転ノズルなどでガス化溶液を固体担体めがけて吹き付けるのが好適である。このようにして、所望とする量の反応性ガスを最終的に提供するのに十分な量のガス化溶液を溶媒除去室に供給する。より少ない量のガス化溶液の供給は、所望量の反応性ガスを得ることができないので、好ましくない。反対に、より多量のガス化溶液の供給は、余分な固体材料が固体担体に残留し、煩雑な除去作業を最後に行わなければならないので、好ましくない。本発明に従って適量のガス化溶液を固体担体に供給することで、反応性ガスを安定に供給できるばかりでなく、ガスの変質を防止し、装置のメンテナンスも簡便にすることもできる。さらに、反応性ガス中に残渣やパーティクルが夾雑することがないので、反応性ガスを使用した薄膜形成に悪影響（例えば、膜の堆積の阻害）がでることがない。
溶媒の除去：
好適量のガス化溶液を固体担体に吸収させた後、溶媒除去室をガス化溶液の溶媒の気化温度と同じかもしくはその気化温度をわずかに上回る温度まで加熱する。溶媒の気化を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば溶媒としてＴＨＦを使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約６０〜１００℃及び約３〜１０分である。極端に高い加熱温度は、固体材料の昇華を引き起こす恐れがあるので、適用を避けることが好ましい。気化した溶媒は、溶媒除去室の排気口から系外に排出する。溶媒が完全に除去されたので、固体担体の表面や内部の細孔には、第２の固体材料が微小固体粉末の形で付着した形で残留する。
固体材料の昇華：
溶媒の除去が完了した後、固体担体を、溶媒除去室からその後段の固体昇華室に搬送する。固体昇華室は、作業性の向上や不純物などの夾雑の防止のため、溶媒除去室に隣接して配置し、ゲートバルブの開閉によって固体担体を容易に搬入できるように構成することが好ましい。固体昇華室に固体担体を搬入し終えた後、固体昇華室を、第２の固体材料の昇華温度と同じかもしくはその昇華温度をわずかに上回る温度まで加熱する。固体の昇華を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば第２の固体材料としてＰｂ（ＤＰＭ）２を使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約２００〜３００℃及び約３〜１０分である。この加熱によって、固体担体に付着していた固体材料が速やかに昇華し、対応のガス（本願では、このガスのことを特に「反応性ガス」と呼ぶ）を生成する。生成した反応性ガスは処理室内に充満し、固体担体に付着していた固体材料は認められなくなる。固体昇華室から取り出した使用済みの固体担体は、必要に応じてクリーニング処理を行った後、処理準備室あるいは溶媒除去室に戻して再び使用することができる。
反応性ガスの排出：
上記のようにして調製した反応性ガスを固体昇華室の排気口から抜き出す。この反応性ガスは、そのままボンベなどに充填して別の現場や工場に搬送してもよいけれども、近傍あるいは隣接して配置した反応装置（例えばＣＶＤ装置）に供給して直ちに利用するのが、好ましい。固体昇華室から反応装置への反応性ガスの供給は、通常、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性なキャリヤガスを併用し、このキャリヤガスと一緒に反応性ガスを移送するのが好ましい。
【００３０】
本発明に従うと、溶媒除去工程と固体昇華工程を１つの処理室（溶媒除去兼固体昇華室）でも有利に実施することができる。この方法の場合にも、上記した固体担体をガス化溶液の吸着のために使用し、処理室から出し入れしてもよいけれども、処理室の構成が複雑となり、処理作業も煩雑となるので、処理室の多孔性の内壁（ライニング）をもって固体担体を構成するのが好ましい。
【００３１】
ここで、処理室のライニングに有用な多孔性の材料の例は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、多孔性の金属材料、例えばステンレス鋼の焼結体、あるいは多孔性のセラミック材料などである。これらの多孔性のライニングにおいて、その細孔の密度や孔径は、所望とする固体捕捉効果とその後の固体昇華効果に応じて広い範囲で変更することができる。このようなライニングにも、上記した移動可能な固体担体と同様に、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させることができる。
【００３２】
さらに説明すると、溶媒除去兼固体昇華のための１つの処理室で溶媒除去から固体昇華までの工程を一貫して、かつ連続して行う場合には、例えば、次のような手順で本発明のガス化方法を実施できる。
ガス化溶液の供給：
現場で調製したかもしくは別の場所で調製したガス化溶液を処理室に供給する。この場合、処理室のライニングである多孔性の材料にガス化溶液を多量にかつ均一に吸収させるため、ガス化溶液の供給方法に工夫をこらすのが好ましい。例えば、スプレー管や回転ノズルなどでガス化溶液を処理室内に撒き散らす方法が好適である。このようにして、所望とする量の反応性ガスを最終的に提供するのに十分な量のガス化溶液を処理室に供給する。より少ない量のガス化溶液の供給は、所望量の反応性ガスを得ることができないので、好ましくない。反対に、より多量のガス化溶液の供給は、余分な固体材料が処理室の内壁に残留し、煩雑な除去作業を最後に行わなければならないので、好ましくない。本発明に従って適量のガス化溶液を供給すると、反応性ガスを安定に供給できるばかりでなく、ガスの変質を防止し、装置のメンテナンスも簡便にすることもできる。さらに、反応性ガス中に残渣やパーティクルが夾雑することがないので、反応性ガスを使用した薄膜形成に悪影響（例えば、膜の堆積の阻害）がでることがない。
溶媒の除去：
好適量のガス化溶液を処理室に供給した後、その処理室を溶媒の気化温度と同じかもしくはその気化温度をわずかに上回る温度まで加熱する。溶媒の気化を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば溶媒としてＴＨＦを使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約６０〜１００℃及び約３〜１０分である。極端に高い加熱温度は、固体材料の昇華を引き起こす恐れがあるので、適用を避けることが好ましい。気化した溶媒は、排気口から系外に排出する。溶媒が完全に除去されたので、処理室の内壁には、第２の固体材料が微小固体粉末の形で付着した形で残留する。
固体材料の昇華：
処理室を、第２の固体材料の昇華温度と同じかもしくはその昇華温度をわずかに上回る温度まで加熱する。固体の昇華を効率よく行うため、好適な加熱温度及び時間を選択する。例えば第２の固体材料としてＰｂ（ＤＰＭ）２を使用した場合、好適な加熱温度及び加熱時間は、例えば、約２００〜３００℃及び約３〜１０分である。この加熱によって、処理室の内壁に付着していた固体材料が速やかに昇華し、対応のガス（本願では、このガスのことを特に「反応性ガス」と呼ぶ）を生成する。生成した反応性ガスは処理室内に充満し、処理室の内壁に付着していた固体材料は認められなくなる。
反応性ガスの排出：
上記のようにして調製した反応性ガスを処理室の排気口から抜き出す。この反応性ガスは、そのままボンベなどに充填して別の現場や工場に搬送してもよいけれども、近傍に配置した反応装置に供給して直ちに利用するのが、好ましい。処理室から反応装置への反応性ガスの供給は、通常、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性なキャリヤガスを併用し、このキャリヤガスと一緒に反応性ガスを移送するのが好ましい。
【００３３】
処理室から反応性ガスを排出した場合、処理室内にはもはや固体材料の残留はない。その結果、上述の一連の処理工程で使用した処理室は、そのまま再び次の一連の処理工程に使用することができ、さもなければ、簡単なメンテナンス処理を行った後、再び次の一連の処理工程に使用することができる。
【００３４】
本発明による固体材料をガス化する装置は、本発明による上記したガス化方法に対応して、それぞれの処理工程を実施するのに必要な処理室、すなわち、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を装備する。
【００３５】
それぞれの処理室の好ましい構成の概略は、上述のガス化方法の説明から容易に理解できるであろうけれども、以下に補足して説明する。
【００３６】
溶媒除去室及び固体昇華室、あるいは溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、従来のガス化装置で使用されているような処理室と同様な構成を有することができる。これらの処理室は、特に閉じられた空間からなることが好ましく、したがって、ステンレス鋼のような強度のある金属材料から製造された密閉容器、槽（タンク）、チャンバなどが好適である。
【００３７】
溶媒除去室及び固体昇華室は、互いに独立していて、連通管などで固体担体を搬送可能に構成されていてもよいけれども、溶媒除去室とそれに後続する固体昇華室とが隣接しており、開閉可能な隔壁（例えば、ゲートバルブなど）を隔てて配置されていることが好ましい。
【００３８】
溶媒除去室及び固体昇華室、あるいは溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、溶媒の気化や固体の昇華のために加熱装置を装備することが必要である。ここで、溶媒除去兼固体昇華室の加熱装置は、ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱機構と、第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱機構を備えていることが好ましく、したがって、加熱温度を任意の設定温度に調整可能な加熱装置を備えていることが好ましい。
【００３９】
加熱装置は、特に限定されるものではなく、例えば、先に説明したように、赤外線ヒータ、抵抗加熱機、高周波加熱機などを挙げることができる。これらの加熱装置は、処理室のデザインなどに応じて、それぞれの処理室の内部、室壁あるいは外周部に配置することができる。通常、処理室を取り囲むようにその室壁もしくは外周部に加熱装置を配置するのが、加熱効率や作業性の面で有用である。
【００４０】
溶媒除去室又は溶媒除去兼固体昇華室は、その処理室にガス化溶液を供給するためにいろいろな供給手段を備えることができる。例えば、先に説明したように、処理室の上部に、ガス化溶液を微細な液滴の形で装入する噴霧手段、例えばスプレー管やノズルを備えることが好ましい。このような噴霧手段は、必要ならば、処理室の側面や底面にも配置してもよい。ガス化溶液の噴霧効率がより一層高まるからである。また、次に説明するように移動可能な固体担体を使用するような場合には、その固体担体にガス化溶液を直接注入したり供給したりする特別の供給手段を備えてもよい。
【００４１】
また、溶媒除去室又は溶媒除去兼固体昇華室は、第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させる固体担体をさらに有していることが好ましい。ここで使用する固体担体は、先に説明したように、例えばステンレス鋼の焼結体などの多孔性の部材であることが好ましい。
【００４２】
すでに説明したように、１つの好ましい態様に従うと、固体担体は、溶媒除去室から固体昇華室に移動可能な可搬型の固体担体である。このような固体担体の一例とした、例えば、円筒形の多孔性セルを挙げることができる。このような固体担体の移動を容易にするため、コンベヤベルトなどの搬送手段やチャック機構を併用するのが好ましい。
【００４３】
もう１つの好ましい態様に従うと、固体担体は、溶媒除去兼固体昇華室の多孔性の内壁、すなわち、ライニングであることが好ましい。ライニング材料としては、先に説明したように、多孔性の金属材料やセラミック材料がある。ライニングは、通常、処理室の全面に被覆されるけれども、必要ならば、部分的に被覆してもよい。
【００４４】
上記したような固体昇華室又は溶媒除去兼固体昇華室は、それぞれ、第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを後続の処理室に移送するための排気口を有している。また、この排気口と組み合わせて、反応性ガスを同伴して搬送するための不活性なキャリヤガスの装入口をさらに備えていることが好ましい。
【００４５】
本発明は、また、固体材料から薄膜を形成する方法及び装置にある。本発明の薄膜形成方法は、本発明による上記したガス化方法に必須の次の３工程：
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
に加えて、
前記固体昇華工程において生成した反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
をもって構成される。溶液調製工程、溶媒除去工程、そして固体昇華工程は、それぞれ、前記したようにして有利に実施することができる。
【００４６】
成膜工程は、特に制限されるものではないけれども、前記したように、スパッタリング法、真空蒸着法、エピタキシャル成長法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを包含する。例えばＣＶＤ法は、薄膜を形成すべき被処理基板（例えば、シリコンウエハ）を真空を適用可能なＣＶＤ装置の内部に配置した後、その基板の上に固体昇華工程で生成した反応性ガスを単独で、もしくはその他の反応性ガスと組み合わせて、供給する。反応性ガスの分子を例えば熱エネルギー、プラズマ放電、レーザー照射などによって励起させ、成膜のための化学反応を起こさせる。所望の膜厚をもった薄膜が基板の表面に形成される。この薄膜は、ＣＶＤ装置に供給される反応性ガスの量が、本発明のコントロールされたガス化方法に従い成膜に必要な量に予め制御されているので、膜厚が一定で、組成も均一である。
【００４７】
本発明は、さらに、上記した薄膜形成方法を実施する装置、すなわち、固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置にある。
【００４８】
本発明の薄膜形成装置において、溶媒除去室及び固体昇華室は、それぞれ、必要に応じて任意の変更を加えてもよいけれども、通常、前記したガス化装置で用いられている処理室と同様に構成することができる。
【００４９】
成膜室は、特に制限されるものではないけれども、前記したように、スパッタリング装置、真空蒸着装置、エピタキシャル成長装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置などを包含する。例えばＣＶＤ装置は、真空を適用可能な反応室と、被処理基板を保持するホルダ、反応性ガスを供給するシャワーヘッド、排気口などを備えることができる。なお、ＣＶＤ装置やその他の成膜装置について、すでに各種の技術文献において詳細に説明されているので、詳しくはそれらの文献を参照されたい。
【００５０】
【実施例】
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
【００５１】
図１は、本発明による薄膜形成装置の好ましい１実施形態を模式的に示した流れ図である。図示の薄膜形成装置２では、その前段部分に本発明のガス化装置１が配備されており、また、ガス化装置１は、溶媒除去室２０と固体昇華室３０の２室方式を採用している。ガス化処理室１の構成は、図２において斜視図でも説明する。なお、図２のガス化装置１では、説明の簡略化のために装置の一部が省略されていることを理解されたい。
【００５２】
ガス化処理室１は、大きな要素として、処理準備室１０、溶媒除去室２０、そして固体昇華室３０を備える。処理準備室１０には、図示のように、ステンレス焼結体からなる多数の円筒形の原料セル１１がセットされている。それぞれの原料セル１１は、直径が３０ｍｍ、長さが８０ｍｍである。原料セル１１は、１個ずつ溶媒除去室２０に搬送されるようになっている。溶媒除去室２０に送られた原料セル１１には、付属のガス化溶液注入口２１から、成膜に必要な適量のガス化溶液Ｓが滴下される。ガス化溶液は、成膜原料の固体を溶媒に溶解して調製した溶液であり、現場で調製してもよく、さもなければ、別の場所や向上などで調製して、図示の注入口２１に接続してもよい。ここで使用した成膜原料（本発明でいう第１の固体材料）は、Ｐｂ（ＤＰＭ）２であり、０．３モル％の濃度でＴＨＦに溶解してある。原料セル１１は多孔性であるので、ガス化溶液は均一にセルに吸収される。
【００５３】
ガス化溶液の吸収が完了した後、付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ）２２によって溶媒除去室２０を約９０℃で加熱してガス化溶液の溶媒のみを気化させる。原料セル１１から溶媒が除去されたので、原料固体（本発明でいう第２の固体材料）が微小な固体として析出する。なお、ここで行われた加熱は、溶媒の気化に必要な加熱であるため、原料固体の分解等は起こらず、パーティクルの原因とされる分解生成物は形成されない。気化した溶媒は、排気口２３から系外に排出される。
【００５４】
原料固体の析出が完了した後、溶媒除去室２０と固体昇華室３０を仕切っていたゲートバルブ２５を開放し、原料セル１１を溶媒除去室２０から固体昇華室３０に移動させ、再びゲートバルブ２５を閉鎖する。原料セル１１の移動には、図示しないが、ベルトコンベヤが使用されている。
【００５５】
固体昇華室３０が密閉された状態で、付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ）３２によって固体昇華室３０を約２６０℃で加熱する。原料セル１１に付着していた原料固体が昇華せしめられ、そのガス（本発明でいう反応性ガス）が室内に充満する。生成した反応性ガスは、キャリヤガス装入管３１から装入されたキャリヤガスＧに押出された後、導管３３、流量計（ＭＦＣ）３４、そして導管５１を経て薄膜形成装置２に導入される。流量計３４は、成膜に必要な反応性ガスをその流量をコントロールしながら薄膜形成装置２に導入可能である。
【００５６】
薄膜形成装置２は、常圧ＣＶＤ装置であり、真空を適用可能な反応室５０と、被処理基板（ここでは、シリコン基板）５５を保持するヒータ付きのホルダ５３と、反応性ガスを供給するシャワーヘッド５２と、排気口５４を備えている。この薄膜形成装置２において所定の条件下で成膜を行うと、シリコン基板５５の上にＰｂ（ＤＰＭ）２の酸化膜の薄膜が均一の厚さで形成され、パーティクル汚染などもない。
【００５７】
本例で使用した溶媒除去室２０の内部にはガス化溶液Ｓの残留がなく、さらには固体昇華室３０や原料セル１１には原料固体の微小な粒子が残存していないので、それらの処理室のクリーニングを行わないかもしくは簡単なクリーニング作業の後、次の原料固体のガス化プロセス、薄膜形成プロセスに移行することができる。原料セル１１も、なんらのクリーニング処理を行うことなく、処理準備室１０に戻すことができる。
【００５８】
図３は、本発明によるガス化装置のもう１つの好ましい実施形態である溶剤除去兼固体昇華室の使用の実際を順を追って示した断面図である。溶媒除去兼固体昇華室４０は、ステンレス鋼製の密閉タンクからなり、その内壁にはメタルスポンジ（ステンレス焼結体）のライニング４１が内張りされている。ライニング４１の厚さは、約２０ｍｍである。溶媒除去兼固体昇華室４０には、図示されるように、バルブ４３を備えた第１の導管４２、バルブ４６を備えた第２の導管４５、そしてバルブ４７及び流量計（ＭＦＣ）４４を備えた第３の導管５１が配管されている。第１の導管４２は、その先端が溶媒除去兼固体昇華室４０の上部で終端しており、噴霧ノズル４９が取り付けられている。
【００５９】
図示の溶媒除去兼固体昇華室４０を使用して、次のような手順で原料固体をガス化することができる。
【００６０】
まず、図３（Ａ）に示すように、溶媒除去兼固体昇華室４０のバルブ４７を閉鎖した後、第１の導管４２から成膜に必要な適量のガス化溶液Ｓを溶媒除去兼固体昇華室４０に装入する。ガス化溶液Ｓは、原料固体（本発明でいう第１の固体材料）であるＰｂ（ＤＰＭ）２を０．３モル％の濃度でＴＨＦに溶解したものである。ガス化溶液Ｓは、噴霧ノズル４９によって溶媒除去兼固体昇華室４０の内部に分散せしめられ、ライニング４１に均一に吸収される。余分なガスの排気は、開放されたバルブ４６を介して第２の導管４５で行われる。
【００６１】
ライニング４１にガス化溶液を吸収させた後、図３（Ｂ）に示すように、バルブ４３及び４７を閉塞した状態で溶媒の除去を行う。付属のヒータ（抵抗加熱ヒータ、図示せず）によって溶媒除去兼固体昇華室４０を約９０℃で加熱してガス化溶液Ｓの溶媒のみを気化させる。ライニング４１から溶媒が除去されたので、原料固体（本発明でいう第２の固体材料）が微小な固体粒子Ｓ１としてライニング４１の表面に析出する。なお、ここで行われた加熱は、溶媒の気化に必要な加熱であるため、原料固体の分解等は起こらず、パーティクルの原因とされる分解生成物は形成されない。気化した溶媒は、バルブ４６が開放されているので、第２の導管４５から系外に排出される。
【００６２】
原料固体の析出が完了した後、図３（Ｃ）に示すようにバルブ４３、４６及び４７を閉塞し、溶媒除去兼固体昇華室４０を密閉する。この密閉状態を維持しながら、付属のヒータ（前記溶媒除去と共用の抵抗加熱ヒータ）によって溶媒除去兼固体昇華室４０を約２６０℃で加熱する。ライニング４１に付着していた原料固体が昇華せしめられ、そのガス（本発明でいう反応性ガス）Ｓ２が室内に充満する。
【００６３】
引き続いて、図３（Ｄ）に示すように、生成した反応性ガスＳ２の排出を行う。バルブ４６を閉じたまま、バルブ４３及び４７を開放する。第１の導管からキャリヤガス（ここでは、窒素ガス）Ｇを溶媒除去兼固体昇華室４０に装入すると、反応性ガスＳ２がキャリヤガスＧに押出された、バルブ４７、流量計（ＭＦＣ）４４、そして第３の導管５１を経て排出され、導管５１が接続された薄膜形成装置（図示せず）に送られる。
【００６４】
以上の処理工程を経た後の溶媒除去兼固体昇華室４０は、その内部にガス化溶液も原料固体の微小な粒子も残存していないので、内部のクリーニングを行わないかもしくは簡単なクリーニング作業の後、次の原料固体のガス化プロセスに移行することができる。
【００６５】
以上、本発明をその好ましい実施の形態について詳細に説明した。以下に記載のものに限定されるわけではないけれども、これらの実施の形態をまとめて付記すると、次のようになる。
（付記１）固体材料をガス化する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化方法。
（付記２）前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を互いに独立した処理室内で順次に実施することを特徴とする付記１に記載の固体材料のガス化方法。
（付記３）前記溶媒除去工程の処理室とそれに後続する前記固体昇華工程の処理室を開閉可能な隔壁を隔てて配置することを特徴とする付記２に記載の固体材料のガス化方法。
（付記４）前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を１つの処理室内で順次に実施することを特徴とする付記１に記載の固体材料のガス化方法。
（付記５）前記処理室が、閉じられた空間からなることを特徴とする付記２〜４のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記６）前記溶媒除去工程において、前記ガス化溶液を処理室内に微細な液滴の形で装入し、該処理室内で前記溶媒を除去することを特徴とする付記２〜５のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記７）前記溶媒除去工程において、前記第２の固体材料を固体担体に微小固体粉末の形で付着させることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記８）前記固体担体が、前記処理室内に配置された多孔性の部材であることを特徴とする付記７に記載の固体材料のガス化方法。
（付記９）前記多孔性の部材を、前記処理室内を前記処理工程の進行にあわせて移動させることを特徴とする付記８に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１０）前記固体担体が、前記処理室の多孔性の内壁であることを特徴とする付記８に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１１）前記固体担体が、多孔性の金属材料からなることを特徴とする付記７〜１０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１２）前記固体担体が、多孔性のセラミック材料からなることを特徴とする付記７〜１０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１３）前記ガス化溶液を前記溶媒の気化に必要な温度まで加熱して前記溶媒を選択的に除去することを特徴とする付記１〜１２のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１４）前記第２の固体材料をその昇華温度まで加熱して昇華させることを特徴とする付記１〜１３のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１５）前記第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを不活性なキャリヤガスと一緒に次の処理工程に移送することを特徴とする付記１〜１４のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１６）前記第１の固体材料が少なくとも１種類の有機金属化合物からなることを特徴とする付記１〜１５のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１７）前記有機金属化合物が、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４及びＢｉ（ＤＰＭ）３からなる群から選ばれることを特徴とする付記１６に記載の固体材料のガス化方法。
（付記１８）固体材料をガス化する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化装置。
（付記１９）前記溶媒除去室とそれに後続する前記固体昇華室とが開閉可能な隔壁を隔てて配置されていることを特徴とする付記１８に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２０）前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させ、かつ前記第２の固体材料を昇華させてガス化するために加熱温度を調整可能な加熱装置を備えていることを特徴とする付記１８に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２１）前記溶媒除去室及び前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、それぞれ、閉じられた空間からなることを特徴とする付記１８〜２０のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２２）前記溶媒除去室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記ガス化溶液を微細な液滴の形で装入する噴霧手段を備えていることを特徴とする付記１８〜２１のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２３）前記溶媒除去室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記第２の固体材料を微小固体粉末の形で付着させる固体担体をさらに有していることを特徴とする付記１８〜２２のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２４）前記固体担体が、前記溶媒除去室に配置された多孔性の部材であることを特徴とする付記２３に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２５）前記多孔性の部材を前記溶媒除去室から前記固体昇華室に移動させる搬送手段をさらに有していることを特徴とする付記２４に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２６）前記固体担体が、前記溶媒除去兼固体昇華室の多孔性の内壁であることを特徴とする付記２３に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２７）前記固体担体が、多孔性の金属材料からなることを特徴とする付記２３〜２６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２８）前記固体担体が、多孔性のセラミック材料からなることを特徴とする付記２３〜２６のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記２９）前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室が、前記第２の固体材料の昇華により生成した反応性ガスを後続の処理室に移送するための不活性なキャリヤガスの装入口をさらに備えていることを特徴とする付記１８〜２８のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３０）前記第１の固体材料が少なくとも１種類の有機金属化合物からなることを特徴とする付記１８〜２９のいずれか１項に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３１）前記有機金属化合物が、Ｐｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（（ＤＰＭ）４、Ｔｉ（ｉＰｒО）２（ＤＰＭ）２、Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｔａ（О−Ｅｔ）４及びＢｉ（ＤＰＭ）３からなる群から選ばれることを特徴とする付記３０に記載の固体材料のガス化装置。
（付記３２）固体材料から薄膜を形成する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、
前記第２の固体材料を昇華させて反応性ガスを生成させる固体昇華工程、そして
前記反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
を含んでなることを特徴とする薄膜形成方法。
（付記３３）前記反応性ガスを、付記２〜１７のいずれか１項に記載のガス化方法によって生成させることを特徴とする付記３２に記載の薄膜形成方法。
（付記３４）固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置。
（付記３５）付記１９〜３１のいずれか１項に記載のガス化装置を備えることを特徴とする付記３４に記載の薄膜形成装置。
【００６６】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明のガス化方法及び装置によれば、固体材料を安定にかつ簡単にガス化することができ、また、生成した反応性ガスを後段の薄膜形成工程に有利に使用することができる。
【００６７】
また、本発明の薄膜形成方法及び装置によれば、薄膜形成時に組成や特性の劣化、あるいは残渣やパーティクルの発生を伴わず、しかも簡単かつ安定に薄膜を成膜することができる。
【００６８】
さらに、形成される薄膜に欠陥が含まれないので、本発明を使用すると、高性能な半導体装置やその他の電子装置を歩留まりよく製造することができる。
【００６９】
さらにまた、本発明によれば、成膜に必要な一定量の原料溶液を用意して、これに対して溶媒除去、固体原料の昇華を経てガス化を行うことにより、原料の分解生成物の形成を抑えることができ、また、必要量の原料のみをガス化させるため、原料ガスの変質を防ぐことができ、かつ原料ガスを安定供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜形成装置の好ましい１実施形態を模式的に示した流れ図である。
【図２】本発明によるガス化装置の好ましい１実施形態を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明によるガス化装置のもう１つの好ましい実施形態を順を追って示した断面図である。
【符号の説明】
１…ガス化装置
２…薄膜形成装置
１０…処理準備室
１１…原料セル
２０…溶媒除去室
３０…固体昇華室
４０…溶媒除去兼固体昇華室
４１…多孔性ライニング
５０…反応室
５５…被処理基板
Claims (10)
- 固体材料をガス化する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、そして
前記第２の固体材料を昇華させてガス化する固体昇華工程
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化方法。 - 前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を互いに独立した処理室内で順次に実施することを特徴とする請求項１に記載の固体材料のガス化方法。
- 前記溶媒除去工程及び前記固体昇華工程を１つの処理室内で順次に実施することを特徴とする請求項１に記載の固体材料のガス化方法。
- 前記溶媒除去工程において、前記第２の固体材料を固体担体に微小固体粉末の形で付着させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体材料のガス化方法。
- 前記固体担体が、前記処理室内に配置された多孔性の部材であることを特徴とする請求項４に記載の固体材料のガス化方法。
- 前記多孔性の部材を、前記処理室内を前記処理工程の進行にあわせて移動させることを特徴とする請求項５に記載の固体材料のガス化方法。
- 前記固体担体が、前記処理室の多孔性の内壁であることを特徴とする請求項５に記載の固体材料のガス化方法。
- 固体材料をガス化する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、及び
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室
を含んでなることを特徴とする固体材料のガス化装置。 - 固体材料から薄膜を形成する方法であって、
第１の固体材料を溶媒に溶解してガス化溶液を調製する溶液調製工程、
前記ガス化溶液からその調製に使用した溶媒を除去して第２の固体材料を分離する溶媒除去工程、
前記第２の固体材料を昇華させて反応性ガスを生成させる固体昇華工程、そして
前記反応性ガスを原料に前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜工程
を含んでなることを特徴とする薄膜形成方法。 - 固体材料から薄膜を形成する装置であって、
第１の固体材料とそれを溶解した溶媒とを含むガス化溶液の装入口と、前記ガス化溶液を加熱してその調製に使用した溶媒を気化させる加熱装置と、前記溶媒の気化生成物を除去する排気口とを備えた溶媒除去室、
前記溶媒除去室が兼用されるか、もしくはそれに隣接して連通可能に配置されたものであって、前記溶媒の除去によって分離された第２の固体材料を昇華させてガス化する加熱装置を備えた固体昇華室、そして
前記固体昇華室又は前記溶媒除去兼固体昇華室において前記第２の固体材料から生成した反応性ガスを原料に、前記薄膜を被処理基板上に堆積させる成膜室
を含んでなることを特徴とする薄膜形成装置。
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