JPH10183352A

JPH10183352A - 蒸発器及び化学蒸着装置

Info

Publication number: JPH10183352A
Application number: JP9232426A
Authority: JP
Inventors: Wumao Kenny Ye; ウマオ・ケニー・イェ; Robert L Jackson; ロバート・エル・ジャクソン; Jeffery C Benzing; ジェフリー・シー・ベンジング; Edward J Mcinerney; エドワード・ジェイ・マキナニー; Michael N Susoeff; マイケル・エヌ・サソエフ
Original assignee: Novellus Systems Inc
Current assignee: Novellus Systems Inc
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1998-07-14
Also published as: KR19980024352A; EP0832992A1

Abstract

(57)【要約】【課題】質の高く商業的に実行可能なＣＶＤプロセ
スを保持するためにほぼ均質な分子組成を有する十分な
量のガス前駆物質を効率的に製造することを目的とす
る。【解決手段】蒸発器１００であって、蒸発器本体１
０２と、前記蒸発器本体内に配置された蒸発チャンバ３
０２であって、前記蒸発チャンバに隣接する前記蒸発器
本体の内側面に表面被覆が形成されており、前記表面被
覆は、ポリテトラフルオロエチレンと、ポリテトラフル
オロエチレンの共重合体と、窒化チタンとからなる集合
から選択された材料からなる、前記蒸発チャンバ３０２
と、キャリアガス入口５１０と、液体前駆物質入口５１
２と、前記蒸発チャンバに対する開口部４１２とを備え
た噴霧装置と、前記蒸発器本体を通して前記蒸発チャン
バから延在する蒸発出口１０８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、液相の物質の気相の物
質への変換に関し、より詳しくは、さまざまな用途に用
いるためのサイクロン蒸発器内での液相の物質の気相の
物質への変換に関する。

【０００２】

【従来の技術】気相の物質は、さまざまな用途に用いら
れている。そのような用途の１つとして、化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）反応炉チャンバ内でのウエハへの集積回路素子の
製造が挙げられる。ＣＶＤ反応炉チャンバ内のウエハに
物質を堆積するために、反応ガスとキャリアガスとの混
合物が、ＣＶＤ反応炉チャンバ内に導入される。この反
応ガスは化学的に反応し、集積回路の要素の形成を容易
にする。多くのＣＶＤプロセスのうちで、ＣＶＤ反応炉
チャンバ内に導入される反応ガスの供給源の一つとし
て、蒸発された液体の前駆物質がある。

【０００３】この液体の前駆物質は、有機化合物若しく
は無機化合物であり、その化学的な組成によって異なる
飽和蒸気圧を有する。ＣＶＤ反応炉チャンバ内で金属を
堆積する場合、金属・有機物の液体が、通常、液体前駆
物質として用いられる。この金属・有機物の液体からな
る前駆物質は、通常、室温で非常に低い飽和蒸気圧を有
し、非常に細かい分解点を有する。低い飽和蒸気圧を特
徴とするこの液体の前駆物質は、調節された経済的な量
の気相の前駆物質（ガス前駆物質）を生み出すようにす
るために、液体の前駆物質の蒸発速度を制御し、かつ分
解を防止しながら、この液体の前駆物質の飽和蒸気圧を
上昇するという重大な難題をもたらしてきた。

【０００４】液体の前駆物質を蒸発するために用いられ
ている通常の方法は、アメリカ合衆国カリフォルニア州
カールスバットの「ＳｃｈｕｍａｃｈｅｒＩｎｃ．」
によって製造されているようなバブラーを用いるもので
ある。このバブラーでは、液体の前駆物質は高い温度に
保たれ、キャリアガスが気泡にされてこの前駆物質を通
過する。このキャリアガスが気泡となって液体の前駆物
質を通過するとき、液体の前駆物質の一部分が、液相か
ら気相へ変化し、ガス前駆物質が形成される。このキャ
リアガスは、ガス前駆物質を連行し、ガス前駆物質をＣ
ＶＤ反応チャンバへ送る。

【０００５】このバブラーにはいくつかの欠点がある。
例えば、この液体の前駆物質の一部と接触する部分の近
傍の表面要素の温度を上昇することで、液体の前駆物質
が長い期間に亘って高い温度に保たれなければならない
ということである。高い温度の表面要素に接触する液体
の前駆物質は、不都合なことに、しばしば分解し、これ
によってこの液体の前駆物質の純度が低下することにな
る。更に、ガス前駆物質の流速は、液体の前駆物質の温
度と、液体の前駆物質の体積の影響を受けやすい関数と
なっている。従って、液体の前駆物質の体積がモニタリ
ングされなければならず、表面要素の温度が、ガス前駆
物質の一定の流速を保つように制御されなければならな
い。

【０００６】液体の前駆物質を蒸発させるための第２の
方法として、“「ＭＯＣＶＤｏｆＳｕｐｅｒｃｏｎｄ
ｕｃｔｉｎｇＹＢＣＯＦｉｌｍｓＵｓｉｎｇａ
ｎＡｅｒｏｓｏｌＦｅｅｄＳｙｓｔｅｍ」，Ｅｘｔ
ｅｎｄｅｄＡｂｓｔｒａｃｔｓ，Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥ
ｎｇｉｎｅｅｒｓ１９９４ＡｎｎｕａｌＭｅｅｔ
ｉｎｇ，Ｎｏｖ．１３−１８，１９９４，ｐ．１
６”にてＲｉｃｈａｒｄＵｌｒｉｃｈらによって説明
されているように、液体の前駆物質を霧状にして、この
小滴を高温ガスの流れとして蒸発する方法がある。しか
しながら、この方法は、低い飽和蒸気圧の液体の前駆物
質を用いるのには適していない。低い飽和蒸気圧の前駆
物質に用いた場合、初めの気化過程によって、小滴が、
その飽和蒸気圧が無視できる温度まで、冷却される（飽
和蒸気圧は温度に対して非線形的に変化する）。従っ
て、形成されたガス前駆物質は、不十分な量であり、Ｃ
ＶＤプロセスを効率よくかつ正確に保持するためには適
切でない非定常的なガス前駆物質の流れがもたらされ
る。

【０００７】液体の前駆物質を蒸発するための第３の方
法は、Ｋｉｒｌｉｎらによる米国特許第５，２０４，３
１４号に開示されている、高温度で蒸発マトリクス構造
で液体の前駆物質を急速に蒸発する方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
欠点を克服し、質の高く商業的に実行可能なＣＶＤプロ
セスを保持するためにほぼ均質な分子組成を有する十分
な量のガス前駆物質を効率的に製造することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、サイクロン蒸
発器に関し、このサイクロン蒸発器では、導入されたキ
ャリアガスに連行されている液体の前駆物質の小滴の蒸
発チャンバ内への導入が容易に行われる。サイクロン蒸
発器は、キャリアガスと連行された液体の前駆物質の流
れを方向づけて、液体の前駆物質を蒸発させる加熱され
た蒸発チャンバの壁に沿って、液体の前駆物質の薄い層
が制御可能に導入される。蒸発された前駆物質は、キャ
リアガスと共にサイクロン蒸発器から出る。

【００１０】ある実施例では、本発明は、キャリアガス
と前駆物質とを用いるＣＶＤ装置内の蒸発器からなる。
この蒸発器は、本体と、この本体の中に配置されたチャ
ンバと、キャリアガスの入り口と、液体の前駆物質の入
り口とを備えた噴霧装置とを含む（噴霧装置は更にチャ
ンバへの開口部と、チャンバから本体を通る蒸気出口と
を有する）。

【００１１】他の実施例では、本発明は、蒸発器を含
み、この蒸発器は、本体と、本体によって支持された蒸
発表面とを有する。この蒸発表面は、湾曲した形状を有
し、予め決められた断面積の第１の内包空間を画定する
第１セクションと、前記第１の内包空間よりも少ない予
め決められた断面積の第２の内包空間を画定する第２セ
クションとを含む。蒸発器は、更に、第１セクションの
蒸発器の表面に対して概ね直交する向きの第１ポート
と、第２の内包空間内に配置された第２ポートとを含
む。

【００１２】更に他の実施例では、本発明は、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮ）で被覆された蒸発
器の内部表面を含む。これによって、反応ガスがこの蒸
発器の内部表面に接触した時に分解及び固化することが
防止される。分解された反応ガスは、フレークとして蒸
発器の表面からはがれ落ちて、ガスの流れと共に反応チ
ャンバ内に運ばれ、ウェハ若しくはその他の処理されて
いる基板を汚染する可能性がある。

【００１３】更に他の実施例では、本発明は、液体を蒸
発する過程を含む。この過程は、蒸発器へ液体の前駆物
質を導入する過程と、蒸発器へキャリアガスを導入する
過程と、少なくとも液体の前駆物質の一部をキャリアガ
ス内に連行する過程と、連行された液体の前駆物質を、
蒸発器の表面の少なくとも一部分に堆積する過程と、蒸
発器の表面を加熱して堆積された液体の前駆物質を蒸発
させる過程とを含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に関する説明は、例示を意
図するものであって限定を意図するものではない。

【００１５】図１は、１つの例としてのサイクロン蒸発
器１００を表している。特徴として、このサイクロン蒸
発器１００は調節可能にかつ迅速に、液体の前駆物質を
分解することなく液体の前駆物質を蒸発する。サイクロ
ン蒸発器１００は、ＣＶＤプロセスを効率よく保持する
ための十分な量で低い飽和蒸気圧の液体前駆物質を蒸発
させることができる。更に、サイクロン蒸発器１００
は、液体の前駆物質がサイクロン蒸発器１００から同時
に出ることを防止しながらガス前駆物質をサイクロン蒸
発器から出してＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６（図７）
へ供給することができる。ＣＶＤプロセス及びＣＶＤ反
応炉アセンブリ７０６（図７）に関してサイクロン蒸発
器１００が説明されるが、他の装置のＣＶＤ反応炉アセ
ンブリ７０６（図７）に加えて、若しくはＣＶＤ反応炉
アセンブリ７０６（図７）の代わりに、サイクロン蒸発
器１００に取り付けられてもよく、また他のプロセスに
このサイクロン蒸発器１００を用いてもよい。しかしな
がら、例示を目的として、ＣＶＤ反応炉アセンブリ７０
６（図７）とＣＶＤプロセスが、サイクロン蒸発器１０
０と共に以下に説明される。

【００１６】図１は、サイクロン蒸発器の実施例を表し
ている。図１は、サイクロン蒸発器１００の側面を表し
ており、蒸発器本体１０２と、キャリアガスチャネル１
０４とを表している。蒸発器本体１０２は、カバー１０
６と噛み合ってカバー１０６を支持するフランジ１１０
を備えた上部面１２８を含む。図１及び図３では、上部
面１２８がフランジ１１０を有するものとして例示され
ているが、サイクロン蒸発器１００の他の実施例では、
フランジ１１０を有しないものであってもよい。蒸発器
本体１０２は好ましくは、ほぼ均一の熱伝導特性を有す
る高い熱伝導率の材料から製造されている。更に、蒸発
器本体１０２は、サイクロン蒸発器１００に用いられて
いる物質に対して非反応性のものであることが好まし
い。アルミニウムは、蒸発器本体１０２を製造するため
の適した物質である。ステンレス鋼も用いることができ
る。

【００１７】フランジ１１０の下の蒸発器本体１０２の
形状は、概ね真円の円筒形である。蒸発器本体１０２
の、カバー１０６の上面から蒸発器本体１０２の底面ま
での高さは、１５．６ｃｍ（６．１２５インチ）であ
り、フランジ１１０の下の蒸発器本体１０２の直径は
８．２６ｃｍ（３．２５インチ）である。フランジ１１
０の高さは０．９４ｃｍ（０．３７インチ）であり、カ
バー１０６の高さは０．５６ｃｍ（０．２２０インチ）
である。公称の直径が０．６４ｃｍ（０．２５インチ）
の肉盛り部１１４が、蒸発ポート１０８とカバー１０６
の移行部分に設けられている。１．２７ｃｍ（０．５イ
ンチ）のＶＣＲ（登録商標）金属ガスケット面シール取
付部品に接続された１．２７ｃｍ（０．５インチ）の
外径の管（ステンレス鋼）が、サイクロン蒸発器１００
をＣＶＤ反応炉７０６（図７）に連結するために用いら
れている。

【００１８】図１は、キャリアガスチャネル１０４の軸
線方向から見た図である。キャリアガスチャネル１０４
は、サイクロン蒸発器１００へキャリアガス装置１０４
（図７）を接続するための入り口部分と、以下に説明さ
れるようにキャリアガスを蒸発チャンバ３０２（図３）
へ導入するための出口部分とを有する。図１に例示され
た実施例では、キャリアガスチャネル１０４は、キャリ
アガス導管１１８と、タップ１２０と、カウンタボア１
２２とを含んでいる。

【００１９】キャリアガス導管１１８は、０．６９ｃｍ
（０．２７０インチ）の直径を有する。図１から分かる
ように、キャリアガス導管１１８の中心は、サイクロン
蒸発器１００の中心から１．５７ｃｍ（０．６２イン
チ）変位しており、かつカバー１０６の底面から１．３
５ｃｍ（０．５３インチ）下に配置されている。キャリ
アガス導管１１８は、蒸発器本体１０２の外側面１１７
から延在し、蒸発チャンバ１０３に向けて開いている
（図３）。キャリアガス導管１１８によって、キャリア
ガスが直接蒸発チャンバ１０３（図３）へ導入される。
キャリアガス導管１１８は、キャリアガスを蒸発チャン
バ３０２（図３）へ導入するキャリアガス分配装置７１
０（図７）が挿入されるようになっている。

【００２０】カウンタボア１２２は、直径２．５４ｃｍ
（１．００インチ）の孔を深さ１．０４ｃｍ（０．４１
インチ）だけ穿孔することによって設けられる。タップ
１２０は、直径１．１１ｃｍ（７／１６インチ）の孔
を、カウンタボア１２２の底面から測って１．０４ｃｍ
（０．４１インチ）の深さまで穴あけ加工することによ
って設けられている。タップ１２０は、キャリアガス分
配装置７１０（図７）に接続された取付部品（図示され
ていない）を取り付けるように２．５４ｃｍ（１イン
チ）当たり２０のピッチの山が設けられている。キャリ
アガス導管１１８、タップ１２０、及びカウンタボア１
２２は、図１に例示されているように、同一の長手方向
の軸を有する。

【００２１】キャリアガスの供給源７０４（図７）は、
適切な取付部品及びラインを介してキャリアガスチャネ
ル１０４に接続されている。例えば、面シール取付部品
が用いられて、ステンレス鋼製の管がキャリアガスチャ
ネル１０４に取り付けられている。適切な取付部品は、
Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ（登録商標）のＯシール直線ねじ切
り型メールコネクタ、型番号ＳＳ−４００−１−ＯＲ
（アメリカ合衆国オハイオ州ソロンのＳｗａｇｅｌｏｃ
ｋＣｏ．によって製造されている）がある。取付部品
（図示されていない）と分配装置７１０（図７）は、キ
ャリアガスソース７０４（図７）からサイクロン蒸発器
１００へキャリアガスを運搬するが、好ましくはこのキ
ャリアガスと反応しないものからなる。

【００２２】特定の寸法及び位置に関して説明された
が、当業者には、この明細書の説明を読んだ後に、キャ
リアガスチャネル１０４が様々な寸法で様々な方法によ
って製造されて、以下に説明されるよう蒸発チャンバ３
０２（図３）へのキャリアガスの導入を容易にするもの
であることが分かるであろう。

【００２３】図１は、更に加熱要素１２４をも例示して
いる。加熱要素１２４の１つの実施例は、アメリカ合衆
国ミズーリ州セントルイスのＷａｌｔｏｗＥｌｅｃｔ
ｒｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ
によって製造された型番号ＳＴＢ３Ｂ３Ｅ１Ｊ１のＷａ
ｔｌｏｗ２０８Ｖクランプオン抵抗加熱器などの加熱器
からなる。加熱要素１２４は、０．３２ｃｍ（０．１２
５インチ）の厚みと、３．８１ｃｍ（１．５０インチ）
の高さとを有する。

【００２４】図２には、サイクロン蒸発器１００の上面
図が描かれている。カバー１０６を通過しフランジ１１
０（図３）内に達する孔２０２ａ−２０２ｆは、ねじが
挿入されるようにねじ切りされている。ねじ（図示され
ていない）が、孔２０２ａ−２０２ｆに挿入されて、カ
バー１０６を取り外し可能にフランジ１１０へ固定す
る。

【００２５】図３は、サイクロン蒸発器１００の側断面
図が表されている。蒸発器本体１０２の内側は、穿たれ
ていて、蒸発器チャンバ３０２を画定する壁が設けられ
ている。蒸発器チャンバ１０２は、キャリアガスと、液
体の前駆物質と、ガス前駆物質との流れを、蒸発器チャ
ンバ３０２内の渦状の流れとして方向づけることを容易
とするように、物理的な形状が与えられている。蒸発器
チャンバ３０２の上側部分３１４は、直径３．８１ｃｍ
（１．５０インチ）の円筒形の形状であり、側壁３０４
を含む。蒸発器チャンバ３０２の下側部分３１６は、下
部に行くに従って先細りとなる側壁３０６を含む。側壁
３０４は、サイクロン蒸発器１００の長手方向の軸と平
行であり、カバー１０６の底面から側壁のスロープの移
行部分３１８まで５．０８ｃｍ（２．０インチ）の直径
を有する。側壁スロープの移行部３１８では、側壁３０
６が１５度の角度で蒸発器チャンバ３０２の底面３２０
へ向けて先細りとなっている。このスロープの移行部分
についてはその目的が以下に説明される。側壁３０４と
３０６は、蒸発器チャンバ３０２内で物質の流れが乱流
となることを最小とするように滑らかであることが好ま
しい。底面３２０から蒸発器チャンバ３０２の上面（カ
バー１０６の底面）までの長手方向の距離は、１２．７
ｃｍ（５．０インチ）である。側壁３０４及び３０６を
も含む蒸発器チャンバ３０２の形状は、比較的少ない量
の空間を占有しながら、大きな表面積を有するものとな
っている。

【００２６】理想的には、蒸発器チャンバ３０２の直径
は、蒸発器チャンバ３０２の側壁に沿って液体前駆物質
の均一な薄い膜が形成されるような関数に従って低減さ
れ。製造効率及び経済性のために、この理想的な条件
は、側壁のスロープの移行部分３１８から始まる下側部
分３１６のみの蒸発器チャンバの直径を直線的に低減さ
せることによって、十分満足に近似され、直線的に先細
り形状が与えられた側壁３０６が形成される。蒸発チャ
ンバ３０２の直径は、側壁のスロープの移行部分３１８
で３．８１ｃｍ（１．５０インチ）から、底面３２０で
の２．５４ｃｍ（１．００インチ）へ低減されている。
蒸発チャンバ３０２の形状は、垂直方向に延在する円筒
形の上部部分３１４と、頭部が切り取られた倒立された
円錐形の下側部分３１６として表されてもよい。

【００２７】特定の形状の蒸発器チャンバ３０２につい
て説明されたが、当業者には本明細書の記載から、蒸発
器チャンバ３０２が、液体前駆物質のキャリアガスから
の以下の説明される慣性分離を容易にする任意の形状で
あってよいことが分かる。

【００２８】図３は更に出口管３０８の断面をも表して
いる。出口管３０８は好ましくはカバー１０６と一体的
に形成されている。出口管３０８は内径１．９１ｃｍ
（０．７５インチ）、外径２．５４ｃｍ（１．００イン
チ）、及び、長さ７．６２ｃｍ（３．００インチ）の円
筒形の形状を有する。蒸発器チャンバ３０２は、出口管
３０８を介して蒸発ポート１０８と連通している。

【００２９】図３は更に環状溝３１０の断面をも表して
いる。環状溝３１０は、Ｏリング（図示されていない）
を収容し、蒸発チャンバ３０２を蒸発器本体１０２の周
囲環境から効果的に絶縁している。Ｏリング（図示され
ていない）は好ましくは、例えばＶｉｔｏｎ（登録商
標）共重合体のような、適切な非反応性シーリング材料
から製造されており、蒸発器チャンバ３０２と蒸発器本
体１０２の周囲環境との間を絶縁する。

【００３０】図４は、サイクロン蒸発器１００の上断面
図を表している。孔４０２ａ及び４０２ｂは同一の形状
であり、直径０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）、深さ
１．７８ｃｍ（０．７インチ）である。孔４０２ａ及び
４０２ｂは、熱電対（図示されていない）を収容し、こ
の熱電対が蒸発器本体１０２の温度をモニタリングし
て、加熱器１２４に接続された温度制御装置（図示され
ていない）へフィードバック信号を供給する。

【００３１】図４には、液体前駆物質チャネル４０４が
上断面図で例示されている。液体前駆物質チャネル４０
４は、液体前駆物質の供給源７０２（図７）へのサイク
ロン蒸発器１００の接続を行うための入り口部分と、以
下に説明される液体前駆物質の蒸発器チャンバ３０２へ
の導入を行うための出口部分とを有する。液体前駆物質
チャネル４０４は、液体前駆物質チャネル４０４へ挿入
された液体前駆物質管４０６と、液体前駆物質管の導管
４０７と、タップ４０８と、カウンタボア４１０とを含
む。

【００３２】液体前駆物質管の導管４０７の製造工程に
は、直径０．１７ｃｍ（０．０６８インチ）の孔をドリ
ル加工する工程が含まれている。その軸線方向に沿って
見ると（図示されていない）、液体前駆物質管の導管４
０７の中心は、サイクロン蒸発器１００の中心から０．
６４ｃｍ（０．２５インチ）変位されており、かつカバ
ー１０６の底面の下１．３５ｃｍ（０．５３インチ）に
配置されている。液体前駆物質管の導管４０７は、タッ
プ４０８から延在しており、かつ蒸発器チャンバ３０２
へ向けて開いている。液体前駆物質管の導管４０７によ
って、液体前駆物質を蒸発器チャンバ３０２へ導入する
液体前駆物質管４０６の挿入が可能となる。

【００３３】カウンタボア４１０は、深さ０．４８ｃｍ
（０．１９インチ）まで直径２．５４ｃｍ（１．００イ
ンチ）の孔を穿孔することによって製造されている。タ
ップ４０８は、カウンタボア４１０の底面から深さ０．
８６ｃｍ（０．３４インチ）まで直径０．７９ｃｍ（５
／１６インチ）の孔をドリル加工することによって製造
されている。タップ４０８は、２．５４ｃｍ（１イン
チ）当たり２４のピッチのネジ孔が設けられており、液
体前駆物質管４０６に接続された取付部品（図示されて
いない）を固定するようになっている。液体前駆物質管
４０６、液体前駆物質管の導管４０７、タップ４０８、
及びカウンタボア４１０は、同じ中心軸を有する。

【００３４】液体前駆物質管４０６は好ましくはステン
レス鋼若しくはその他の不活性材料から製造され、かつ
液体前駆物質の供給源７０２（図７）から液体前駆物質
を受け取るための端部と、液体前駆物質を蒸発器チャン
バ３０２内へ分配するための好ましくは蒸発器チャンバ
３０２内に延在するもう１つの端部と、液体前駆物質管
の導管４０７内に配置された本体とを有する。液体前駆
物質管４０６は、内径０．００４１ｃｍ（０．０４０イ
ンチ）と、外径０．１６ｃｍ（０．０６３インチ）とを
有する。

【００３５】液体前駆物質の供給源７０２（図７）は、
適切な取付部品（図示されていない）と分配装置７０８
（図７）とを介して液体前駆物質チャネル４０４へ接続
されている。例えば、面シール取付部品が用いられて、
ステンレス鋼製の管が液体前駆物質チャネル４０４へ接
続されている。適切な取付部品は、Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ
Ｃｏ．によって製造された型番号ＳＳ−４００−１−
ＯＲのＳｗａｇｅｌｏｃｋ（登録商標）Ｏシール直線ね
じ切りメールコネクタであってよい。取付部品（図示さ
れていない）及び分配装置７０８（図７）は、液体前駆
物質を、液体前駆物質ソース７０２（図７）からサイク
ロン蒸発器１００へ運搬するが、液体前駆物質と反応し
ないものであることが好ましい。

【００３６】液体前駆物質管４０６は、液体前駆物質溝
４０４を通って、サイクロン蒸発器１００の水平面と平
行に蒸発器チャンバ３０２内へ延在している。液体前駆
物質管４０６は好ましくは分配装置７０８（図７）を介
して液体前駆物質の供給源７０２（図７）と直接接続さ
れている。噴霧装置のノズル４１２が、液体前駆物質管
４０６の分配端部で一体的に形成されている。代わり
に、噴霧装置のノズル４１２は、液体前駆物質管４０６
と別個に形成されて、適切な手段、例えば噴霧装置のノ
ズル４１２と液体前駆物質管４０６とが互いに補完的に
ねじ切りされ、噴霧器のノズル４１２を液体前駆物質の
管４０６と螺合させることによって、液体前駆物質管４
０６に取り付けられてもよい。噴霧装置のノズル４１２
の分配開口部は、好ましくは角度４５°で面取りされて
いる。噴霧装置のノズル４１２のこの分配開口部は、キ
ャリアガスチャネル１０４に対して距離をおいて面して
いる。動作中に、噴霧器のノズル４１２は好ましくはキ
ャリアガスチャネル１０４から直接流れ出るキャリアガ
スの流れの中心に位置されている。ノズルの中心への配
置は、Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ（登録商標）コネクタを用い
て行われ、これにより更に動作中に液体前駆物質管４０
６と噴霧器のノズル４１２の変位が防止される。

【００３７】図４は、キャリアガスチャネル１０４と液
体前駆物質チャネル４０４の長手方向の中心軸が描かれ
ており、この２つの中心軸は以下に説明する理由によっ
て互いに直交するように配置されている。液体前駆物質
チャネル４０４は、キャリアガスチャネル１０４が蒸発
チャンバ３０２に向かって開いている位置とほぼ隣接す
るように、蒸発器チャンバ３０２に向けて開いている。
液体前駆物質チャネル４０４と液体前駆物質管４０６と
が具体的に説明されているが、液体前駆物質チャネルと
液体前駆物質管は以下に説明されるように、液体前駆物
質への蒸発チャンバ３０２内への導入を容易としかつ細
かい霧状の液体前駆物質の小滴を生み出すためのもので
あることが、以下の説明から当業者に明らかとなる。

【００３８】動作中、液体前駆物質は液体前駆物質チャ
ネル４０４を通して蒸発チャンバ３０２へ導入される。
キャリアガスもまたキャリアガスチャネル１０４を通し
て、導入された液体前駆物質と交差する向きで蒸発チャ
ンバ３０２内へ導入される。キャリアガスは、液体前駆
物質を連行し、液体前駆物質を蒸発チャンバ内へ分配す
る。連行された液体前駆物質と、キャリアガスと、気相
の前駆物質（ガス前駆物質）とが、サイクロン蒸発器内
を円を描くように、かつ底面３２０に向けて、即ち螺旋
状に流れる。蒸発チャンバ３０２の形状によって、連行
された液体前駆物質の向きが急速に変化し、液体前駆物
質の運動量が液体前駆物質を側壁３０４及び３０６へ向
けて運ぶ。こうして液体前駆物質は側壁３０４と３０６
に堆積され、薄い膜として拡がる。この薄い膜は、側壁
３０４及び３０６の領域を湿らせ、以下この領域を「湿
った領域」と呼ぶ。加熱器１２４が、側壁３０４及び３
０６を加熱して、側壁３０４及び３０６の液体前駆物質
の薄い膜を蒸発させ、気相の液体前駆物質（ガス前駆物
質）を形成する。

【００３９】図１、図３、及び図４には、キャリアガス
が、好ましくは、側壁３０４に対して接線方向に、かつ
サイクロン蒸発器１００の水平面と平行に導入されるこ
とが表されている。キャリアガスを接線方向に導入する
ことによって、キャリアガスの流れを側壁３０４の形状
に一致させることによって、蒸発チャンバ３０２内での
螺旋形のガスの流れの乱れを最小にすることができる。
キャリアガスは好ましくは不活性ガス、即ち蒸発器チャ
ンバ３０２内に存在する任意のその他の物質と反応しな
いキャリアガスであることが好ましい。例えば、適切な
キャリアガスとして、窒素（Ｎ2）、及びアルゴン（Ａ
ｒ）がある。

【００４０】液体の前駆物質が加圧された状態で、液体
前駆物質管４０６を通して蒸発チャンバ３０２内へ導入
される。好ましくは、ごくわずかな霧状にされた液体の
前駆物質の小滴が蒸発チャンバ３０２内へ導入される。
キャリアガスの速度と、液体前駆物質の流速は、キャリ
アガスに連行されないだけの十分な質量の比較的大型の
液体前駆物質の小滴が形成されないように、その割合が
調節されている。蒸発チャンバ３０２の底部部分は、底
面３２０と、側壁３０６の連続的な下側部分とを有し、
この２つの部分は連続した表面で接しており、動作中に
蒸発ポート１０８を通して液体がサイクロン蒸発器１０
０から外へ出ることを防ぐための液体前駆物質トラップ
として働く。比較的大型の前駆物質の小滴が蒸発チャン
バ３０２内へ導入されることを防ぐように、液体前駆物
質管４０６が液体前駆物質小滴からなる細かい霧を生み
出す。液体前駆物質管４０６の直径が小さいこと及びベ
ンチュリ効果によって、液体前駆物質の小滴からなる細
かい霧の形成が助けられる。加えて、キャリアガスチャ
ネル１０４と液体前駆物質チャネル４０４の方向が直交
していることによって、更に、液体前駆物質の霧状の小
滴の寸法が低減される。キャリアガスは、液体前駆物質
管４０６から液体前駆物質の小滴が出る時にこの液体前
駆物質を剪断することによってキャリアガスの小滴を霧
状にする。

【００４１】ベンチュリ効果を起こすために、液体前駆
物質管４０６は、キャリアガスチャネル１０４を出るキ
ャリアガスの流れの中に直接配置されている。噴霧装置
のノズル４１２の分配端部は、キャリアガスの下流側で
開いている。噴霧装置のノズル４１２の面取りされた開
口部によって、液体前駆物質の小滴が液体前駆物質管４
０６の分配端部に粘りつくことが防止される。キャリア
ガスの流れが液体前駆物質管４０６を通過する時、低圧
領域が、噴霧装置のノズル４１２の面取りされた開口部
の近くに形成される。この低圧領域によって、噴霧器の
ノズル４１２から出る液体前駆物質が低圧領域へ流れ込
むことになる。液体の前駆物質が低圧領域内へ流れ出る
ので、細かい霧が形成され、この細かい霧が液体前駆物
質管４０６を流れるキャリアガスへ連行される。キャリ
アガスを接線方向へ導入することにより、キャリアガス
と、ガス前駆物質と、連行された液体前駆物質とが、側
壁３０４及び３０６の形状に従って、円形の流れとな
る。ＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６（図７）が分配装置
７１２を介して蒸発ポート１０８に接続されている。Ｃ
ＶＤ反応炉アセンブリ７０６（図７）は蒸発チャンバ３
０２内の圧力よりも低い圧力であり、これにより蒸発チ
ャンバ３０２の上側部分３１４と下側部分３１６との間
の圧力差が形成される。蒸発チャンバ３０２とＣＶＤ反
応炉アセンブリ７０６のＣＶＤチャンバとの間の圧力差
は分配装置７１２に応じて変化する。管の直径、曲げ加
工された部分の個数、及び使用された取付部品の変化に
よって、圧力差が大きく異なることになる。更に、ＣＶ
Ｄチャンバの絶対圧力と、内部のガスの流速とが圧力差
に影響する。Ｎ2の一分当たり６標準リットルの流れ
（ＳＬＮ）とＣＶＤチャンバの圧力が１０トルである特
定の配管構成に対しては、圧力差は、テトラジエチルア
ミノチタニウム（ＴＤＥＡＴ）の蒸発の間で２０トルで
あることが測定された。ＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６
（図７）が、蒸発チャンバ３０２内の圧力よりも低い圧
力の時、出口管３０８と入り口３１２の近くの下側部分
３１６との圧力は、上側部分３１４の圧力よりも低い。
蒸発チャンバ３０２の上側部分３１４と下側部分３１６
との間の圧力勾配は、キャリアガスと連行された液体前
駆物質との長手方向の軸に沿った向きに影響を及ぼし、
かつキャリアガスと、ガス前駆物質と、連行された液体
の前駆物質とを、下側部分３１６と入り口３１７とに向
かう下向きの流れとして吸引する。円形の流れと下向き
の流れは２つの流れの成分であり、この２つの成分が組
み合わされて、キャリアガスと、ガス前駆物質と、連行
された液体の前駆物質との螺旋形の流れが形成される。
キャリアガスとガス前駆物質とは、入り口３１２を通し
て出口管３０８内へ流れ込み、蒸気ポート３１８の外へ
出る。この蒸発器１００は任意の所望の姿勢で適切に機
能するが、直立位置が好ましい。

【００４２】反応チャンバ３０２内の液体前駆物質の霧
状の小滴には、サイクロン蒸発器１００の動作中に様々
な力が加えられる。液体前駆物質の霧状の小滴に加えら
れる力によって、液体前駆物質の霧状の小滴が側壁３０
４及び３０６の上に堆積され、側壁３０４と３０６の上
に薄い膜の液体前駆物質が形成されることが援助され
る。この薄い膜が形成されることによって、液体前駆物
質が蒸発され、ガス前駆物質が形成される。

【００４３】螺旋形に流れる領域では、キャリアガスと
連行された液体の前駆物質の霧状の小滴とが、キャリア
ガスの流れの向きが常に変化することによって、角加速
度に連続的にさらされることになる。液体前駆物質の霧
状の小滴の慣性が、この角加速度に対抗する。１つの液
体の前駆物質の霧状の小滴の角加速度に対する対抗力が
連行する力よりも大きい場合、液体前駆物質の霧状の小
滴がキャリアガスの流れから分離し、言い換えれば、こ
の液体の前駆物質の霧状の小滴が「慣性分離」を起こ
す。慣性力は、質量に比例するので、そして角加速と
は、キャリアガスの速度に比例するので、大型の連行さ
れた液体の霧状の小滴は、より低いキャリアガスの速度
において慣性分離を起こすことになる。

【００４４】上述されたように、キャリアガスと連行さ
れた液体前駆物質の霧状の小滴の流れは、底面３２０へ
向かって進む。キャリアガスと連行された液体の前駆物
質の速度は、上側部分３１４におけるよりも下側部分３
１６において高い。下側部分３１６では、蒸発チャンバ
３０２の直径が低減されている（先細り状に低減されて
いる）。蒸発チャンバ３０２の直径が側壁スロープの移
行部分３１８から低減し始めるので、キャリアガスと残
りの連行された液体前駆物質の小滴の流速が増加する。
キャリアガスの速度が増加するとき、角加速度もまた増
加し、上側部分３１４では慣性分離を起こすためには不
十分な質量であった液体前駆物質の小滴が、下側部分３
１６では慣性分離を起こす。従って、非常に小さい液体
前駆物質の小滴がキャリアガスの流れに連行されたまま
液体として蒸発器１００の外にでるのではなく、側壁３
０６へ衝突することになる。

【００４５】液体の前駆物質の霧状の小滴が、キャリア
ガスの流れから慣性分離を起こす時、これらの小滴は慣
性分離の発生した位置に近い蒸発チャンバ３０２の側壁
の部分に衝突する。この衝突によって、液体の前駆物質
は蒸発チャンバ３０２の側壁に沿って拡がることにな
る。側壁３０４と３０６に存在する液体前駆物質にも、
側壁３０４と３０６に存在する液体前駆物質に対するキ
ャリアガスの剪断力が加えられる。その剪断力によっ
て、液体の前駆物質が接触する方向と直角の向きに加速
され、液体前駆物質が更に拡がって側壁３０４及び３０
６に沿った薄い膜となり、より広い湿った領域が形成さ
れる。

【００４６】蒸発器本体１０２の熱伝導性が、加熱器１
２４によって発生された熱を、側壁３０４と３０６とを
含む蒸発器チャンバ３０２の表面へ伝達する。側壁３０
４と３０６は、熱エネルギを、側壁３０４と３０６に存
在する液体前駆物質の薄い膜へ熱エネルギを伝える。こ
うして薄い膜が蒸発して、ガス前駆物質が形成される。
薄い膜の厚さはぼほ均一なので、サイクロン蒸発器１０
０の動作パラメータは、蒸発を制御し、液体前駆物質の
分解を防ぎ、かつ均一な組成のガス前駆物質を生み出す
ように調節することができる。ガス前駆物質はキャリア
ガスの螺旋形の流れに合流し、底面３２０へ向かって進
む。蒸発することにより、ガス前駆物質の熱エネルギー
が、側壁３０４及び３０６へ再び吸収される確率を低減
する。その結果、ガス前駆物質はキャリアガスの流れ内
に残る。出口管３０８内の低い圧力が、ガス前駆物質を
入り口３１２へ引き込み、出口管３０８へ導く。取り付
けられたＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６（図７）の低い
圧力が、ガス前駆物質を、出口管３０８を介して蒸発ポ
ート１０８へ引き込む。こうして、ガス前駆物質は蒸発
ポート１０８を通してサイクロン蒸発器１００から外へ
出て、ＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６（図７）へ向かっ
て進む。

【００４７】ＣＶＤプロセスの所望の反応に対してガス
前駆物質の流速を調節することが望まれている。幾つか
の変数を制御することにより、ＣＶＤプロセスを効率良
くかつ正確に保持するための、所望のガス前駆物質の流
速が達成される。幾つかの変数が、ＣＶＤ反応炉アセン
ブリ７０６（図７）内へのガス前駆物質の流速に影響を
及ぼす。例えば、蒸発チャンバ３０２への導入時のキャ
リアガスと液体前駆物質との温度と、側壁３０４と３０
６を含む蒸発チャンバ３０２の表面の温度と、蒸発チャ
ンバ３０２の表面の面積と、蒸発チャンバ３０２の形状
と、キャリアガスの速度と、液体前駆物質の流速と、キ
ャリアガスの組成と、液体前駆物質の組成と、蒸発チャ
ンバ３０２の圧力とが、全てガス前駆物質の生成及び流
速に影響を及ぼす。例えば、低い飽和蒸気圧と低い分解
点の液体前駆物質であるＴＤＥＡＴを窒素キャリアガス
を用いてサイクロン蒸発器１００内で蒸発させる場合、
液体前駆物質は温度２７℃で導入され、キャリアガスは
１２０℃で導入され、蒸発チャンバ３０２の表面は１２
０℃に加熱され、キャリアガスの流速は６ｓｌｍとさ
れ、液体前駆物質の流速は０．２ｍｌ／分とされ、その
結果ＴＤＥＡＴのガス前駆物質の蒸発ポート１０８から
流れ出る流速は、一分間当たり１５標準立方センチメー
トル（ｓｃｃｍ）となる。ＴＤＥＡＴ液体前駆物質の
流速は任意の適切な値とすることができ、流速は好まし
くは０ｍｌ／分から０．５ｍｌ／分である。蒸発は、高
い温度、高いキャリアガスの流速、広い湿った領域、低
い蒸発チャンバ３０２の圧力、及び低い液体前駆物質の
流速によって促進される。サイクロン蒸発器１００は、
その他の任意の液体前駆物質を蒸発するために用いるこ
とができ、特に銅Ｉ（ヘキサフルオロアセチルアセトネ
ート）トリメチルビニルシラン（Ｃｕ（ｈｆａｃ）（Ｔ
ＭＶＳ））、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢ
Ａ）、及びテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）
などの低い飽和蒸気圧の液体が用いられる。

【００４８】加熱器１２４の故障若しくはキャリアガス
及び液体前駆物質分配装置の故障が生じた時、液体前駆
物質は底面３２０に堆積されることがある。液体前駆物
質の制御不可能な蒸発が生じる前に故障を検出するため
に、液体検出センサ（図示されていない）例えば光セン
サが、蒸発器本体１０２内に組み込まれてもよい。液体
検出センサ（図示されていない）は、液体の堆積された
液体の存在を検出し、故障信号をオペレータ若しくは制
御装置へ伝達する。次に、故障が診断され、適切な回復
処置が、液体前駆物質の制御不可能な蒸発が起こる前に
施される。

【００４９】サイクロン蒸発器１００の他の実施例で
は、液体前駆物質チャネル４０４が形成されず、または
代わりに液体前駆物質チャネル４０４が密閉される。こ
の他の実施例では、液体前駆物質及びキャリアガスは両
方とも蒸発器チャンバ３０２の壁に概ね接線方向のかつ
サイクロン蒸発器１００の水平面と平行なキャリアガス
チャネル１０４を通して分配される。更に、この他の実
施例では、液体前駆物質とキャリアガスは図５Ａ及び図
５Ｃに例示された液体前駆物質及びキャリアガス分配ア
センブリ５００を通して分配される。

【００５０】図５Ａには、液体前駆物質及びキャリアガ
ス分配アセンブリ５００が例示されており、この分配ア
センブリ５００は液体前駆物質／キャリアガス導管５０
２を含む。液体前駆物質／キャリアガス導管５０２は好
ましくは、０．６４ｃｍ（０．２５インチ）の外径の円
筒形形状を有し、同軸ノズル５１４の面取りされた端部
を備えた一体形成された環状キャリアガス管５０６を含
む。複数ポートの溶接加工されたＴ型鋼５０８は、複数
の取り付け箇所を含む。Ｔ型鋼５０８の第１のポート
は、同軸ノズル５１４と反対側の液体前駆物質／キャリ
アガス導管５０２に取り付けられている。０．６４ｃｍ
（０．２５インチ）の外径を有するキャリアガス入り
口管５１０は、第２の第２のポートに取り付けられて
いる。０．１６ｃｍ（０．０６２インチ）の外径と、
０．０５１ｃｍ（０．０２０インチ）の内径とを有する
液体前駆物質入り口管５１２が、Ｔ型鋼５０８を通って
キャリアガス管５０６内に挿入されている。液体前駆物
質入り口管５１２は好ましくはキャリアガス管５０６と
同中心となるように配置されている。液体前駆物質及び
キャリアガス分配アセンブリ５００は好ましくはステン
レス鋼によって形成されているが、他の不活性材料を用
いることもできる。

【００５１】図５Ｂには、同軸ノズル５１４の拡大図が
表されている。液体前駆物質入り口管５１２は、液体前
駆物質分配開口部６０２で終息し、キャリアガス管５０
６は、キャリアガス分配開口部６０４で終息している。
液体前駆物質入り口管５１２とキャリアガス管５０６の
開口部６０２と６０４は各々、距離ｘだけ互いに隔てら
れて配置されていることが好ましく、この距離ｘの値
は、液体前駆物質としてＴＤＥＡＤが用いられている場
合には０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）であること
が適切である。他の実施例では、この距離は異なるもの
であってよく、かつ幾つかの実施例では、液体前駆物質
入り口管の開口部６０２は、キャリアガス管５０６の開
口部６０４に対して後退していてもよい。液体前駆物質
入り口管５１２は、上流の箇所が溶接されていて、開口
部６０２と６０４との間の距離が固定されていてもよ
い。

【００５２】図５Ａ及び図５Ｂから明らかなように、キ
ャリアガス管５０６の一方の端部は、開口部６０４を導
く面取りされた面５０７を有する。図５Ｃに表されてい
るように（この図は図５Ｂの左側から見たノズル５１４
の拡大図である）、液体前駆物質入り口管５１２は、４
個のガイド６０５によって開口部６０４の中心に配置さ
れていて、この４個のガイド６０５は、ある実施例では
開口部６０４の中心に向けて０．００７６ｃｍ（０．０
０３インチ）突出している。開口部６０４の直径は０．
０８ｃｍ（０．０７０インチ）である。液体前駆物質入
り口管５１２の外径は、０．１６ｃｍ（０．０６２イン
チ）であり、従ってガイド６０５と、液体前駆物質入り
口管５１２の外側面との間には、０．００２５ｃｍ
（０．００１インチ）の公差があることになる。図５Ｂ
に表されているようにガイド６０５は開口部６０４の長
手方向の軸に沿って全体的に延在するものではなく、あ
る実施例ではガイド６０５は開口部６０４から０．０６
４ｃｍ（０．０２５インチ）の距離だけ後退して設けら
れている。即ち、キャリアガスの流れは、この開口部６
０４を出る時に妨げられることはない。キャリアガス管
５０６の内径は、流速及びキャリアガスの速度の所望の
値に応じて変更される。キャリアガス管５０６の面取り
された端部は、キャリアガスの流れに対する制限要素と
して働く。

【００５３】図６は、図４に例示されたものと同様の、
カウンタボア１２２に取り付けられた液体前駆物質及び
キャリアガス分配アセンブリ５００を備えたサイクロン
蒸発器１００の上断面図である。図示されているよう
に、ノズル５１４は、液体前駆物質とキャリアガスとの
流れが蒸発器本体１０２の壁に対してほぼ接線方向とな
るように方向付けられている。Ｏリング６１０は、アセ
ンブリ５００と蒸発器本体１０２との間のシールを形成
する。アセンブリ５００の半径方向の変位は、ノズル５
１４が、蒸発器チャンバ３０２内へ、側壁３０４から
１．０９ｃｍ（０．４３インチ）の距離だけ延在するよ
うに、設定されている。

【００５４】図５Ａから図５Ｃ及び図６には、動作中
に、キャリアガスがキャリアガス入り口管５１０に入
り、液体前駆物質が液体前駆物質入り口管５１２に入る
ことが表されている。キャリアガス及び液体前駆物質
は、複数のポートを有する溶接加工されたＴ型鋼５０８
と、液体前駆物質／キャリアガス導管５０２と、同軸ノ
ズル５１４との中で、互いに分離されている。液体前駆
物質入り口管５１２の外側の壁と、キャリアガス管５０
６との間の環状部内のキャリアガスは、液体前駆物質入
り口管５１２内を流れる液体前駆物質と平行に流れる。
液体前駆物質と、キャリアガスとは、各々、液体前駆物
質分配開口部６０２と、キャリアガス分配開口部６０４
とを通して、液体前駆物質／キャリアガス導管５０２か
ら流れ出る。キャリアガス分配開口部６０４を出るキャ
リアガスは、非常に速い速度で流れ出る。この速い速度
のキャリアガスは、液体前駆物質分配開口部６０２から
液体前駆物質が出る時に、この液体前駆物質に大きな剪
断力を加える。この剪断力によって、液体前駆物質は、
キャリアガスの流れに連行される大きさの、かつキャリ
アガスからの慣性分離を起こして上述されたように側壁
（蒸発器チャンバ３０２（図３及び図４））に薄い膜を
形成するような大きさの、質量を有する液体の霧状の小
滴となる。同軸のノズルは、液体前駆物質管４０６とキ
ャリアガス溝１０４の横方向の整合に関しては上述され
たように働き、一方液体前駆物質の噴霧装置のノズル４
１２の中心への位置決めを不必要とする。

【００５５】蒸発器の動作中に、液体前駆物質の流れ
は、堆積サイクルの間のある期間にわたって遮断され、
液体前駆物質入り口管５１２は、流速が例えば２００か
ら１０００ＳＣＣＭの窒素ガスで洗浄される。この窒素
ガスの流れによって、管５１２内の残留物が除去され
る。堆積サイクルの間に液体前駆物質入り口管５１２を
流れる窒素ガスを連続させ、窒素ガスと液体前駆物質の
管５１２内での混合物を形成することによって、液体前
駆物質の蒸発が援助されるということが見いだされてい
る。

【００５６】サイクロン蒸発器１００は、任意の液体前
駆物質を分配するために、液体前駆物質及びキャリアガ
ス分配アセンブリ５００と共に用いられてもよい。例え
ば、液体前駆物質及びキャリアガス分配アセンブリ５０
０と共にサイクロン蒸発器１００が、上述されたように
ＴＤＥＡＴを蒸発するために用いられる。

【００５７】他の実施例では、蒸発チャンバ３０２の湿
った領域を増加するために、蒸発チャンバ３０２の表面
積が増加され、かつ蒸発チャンバ３０２内のキャリアガ
スの流れが蒸発器チャンバ３０２内の構造上の特徴を用
いて予測できる。例えば、側壁３０４及び３０６は、滑
らかなものではなく、線紋が形成されていてもよい。こ
の線紋は、細かいピッチのねじ状の溝であり、カバー１
０６の底部付近から始まる。この螺旋形の線紋は底面３
０２へ向かって下降し、底面３２０で終息する。この線
紋は、機械的な方向性をキャリアガスと、連行された液
体前駆物質と、ガス前駆物質との流れに与え、側壁３０
４と３０６に堆積された液体前駆物質にも機械的な方向
性を与える。線紋によって、側壁３０４と３０６の表面
積が増加し、より広い湿った領域が形成される。

【００５８】あるの種類の反応ガスは、蒸発器の内側面
で分解する傾向を有する。これは、液体前駆物質が低い
飽和蒸気圧を有し、即ち適切な蒸発を行うために蒸発器
の温度を上昇させなければならないときに特に起こりや
すい。例えば、テトラジエチルアミノチタニウム（ＴＤ
ＥＡＴ）はＮＨ₃と反応してＴＩＮの膜を形成する。Ｔ
ＤＥＡＴは、低い飽和蒸気圧の液体であり、ＣＶＤチャ
ンバ内に導入する前に蒸発させる必要がある。完全に蒸
発させるために、蒸発器は通常約１２０℃の温度に上昇
されなければならない。アルミニウムによって作られた
蒸発器では、ＴＤＥＡＴはこの温度で分解し、残留物質
が形成されて、この残留物質が蒸発器の表面からはがれ
落ち、キャリアガスの流れによってＣＶＤ反応チャンバ
に運ばれ、この残留物質が処理されているシリコンウェ
ハを汚染する。ＴＤＥＡＴの分解のメカニズムはよく
知られてはいないが、アルミニウムの表面、若しくは表
面に張り付いた種が、ＴＤＥＡＴ分子の熱的な分解に
対して触媒作用を及ぼすように働くと考えられている。

【００５９】この問題は、蒸発器の内側面をポリテトラ
フルオロエチレン（ＴＥＳＬＯＮ）でコーティングする
ことによって大きく改善されてきた。ある実施例では、
蒸発器の内側面は厚さ０．００２５ｃｍ（０．００１イ
ンチ）のポリイミドの接着層と、ポリビニルエーテルと
テトラフルオロエチレン（パーフルオロアルコキシ若し
くはＰＦＡ）との共重合体からなる厚さ０．０１３ｃｍ
（０．００５インチ）の層とで覆われている。この２つ
の層の両方が、通常の方法によって、側壁３０４及び３
０６と、カバー１０６の底面と、底面３２０と、出口管
３０８の内側面及び外側面と、蒸発ポート１０８の内側
面とを含む図３に示された蒸発器チャンバ３０２の全て
の内側面に形成されている。

【００６０】ＴＥＦＬＯＮコーティングを加えた結果、
蒸発器チャンバの内側の壁でＴＤＥＡＴが分解すること
が、大きく低減され、シリコンウエハの粒子による汚染
のレベルが、数百分の１若しくはそれ以上に低減され
る。ＴＥＦＬＯＮは化学的に不活性なために、アルミ
ニウム及びステンレス鋼とは対照的に、ＴＤＥＡＴの
熱分解に対して触媒作用を及ぼさないと考えられてい
る。更に、分解によって生成物が生成されたとしても、
この生成物は、接着性の膜のとして蒸発器の内側面に形
成され、ガスの流れに連行されることになる粒子の形を
なすものではない。即ち、分解による生成物は、ＣＶＤ
反応チャンバへは運ばれない。ＴＤＥＡＴの分解の割
合が非常に低減された結果、蒸発器の内側面の温度を１
２０℃から１４５℃の範囲まで上昇させることができ
る。この温度範囲では、液体前駆物質の蒸発速度、従っ
てガス前駆物質の生成速度が十分な値となる。ＴＥＦ
ＬＯＮコーティングを用いない場合、アルミニウム若し
くはステンレス鋼の蒸発器は９０℃を越えた時に粒子の
堆積物を生成し、一方９０℃以下では液体前駆物質が蒸
発しない。

【００６１】ＴＥＦＬＯＮコーティングの代わりに窒化
チタンのコーティングを用いることによっても粒子によ
る汚染を低減できると考えられている。

【００６２】図７には、化学蒸着装置７００のブロック
図が描かれている。液体前駆物質の供給源７０２と、キ
ャリアガスの供給源７０４がサイクロン蒸発器１００に
接続されて描かれている。サイクロン蒸発器１００はＣ
ＶＤ反応炉アセンブリ７０６に接続されている。液体前
駆物質分配システム７０８は、液体前駆物質の供給源７
０２からサイクロン蒸発器１００へ液体前駆物質を供給
し、好ましくはステンレス鋼製の管からなる。キャリア
ガス分配システム７１０は、キャリアガスの供給源７０
４からサイクロン蒸発器１００へキャリアガスを供給
し、好ましくはステンレス鋼製の管からなる。ガス前駆
物質分配システム７１２は、サイクロン蒸発器１００か
らＣＶＤ反応炉アセンブリ７０６へガス前駆物質を供給
し、好ましくはステンレス鋼製の管からなる。液体前駆
物質分配システム７０８と、キャリアガス分配システム
７１０と、ガス前駆物質分配システム７１２の矢印は、
流体の流れの向きを表している。ＣＶＤ反応炉アセンブ
リ７０６は、任意の適切なＣＶＤ反応炉アセンブリ、例
えば、熱ＣＶＤ反応炉アセンブリ若しくはプラズマエン
ハンストＣＶＤ反応炉アセンブリであってよい。液体前
駆物質の供給源７０２は、加圧された瓶、若しくはその
他の適切な液体の前駆物質を含む供給源であってよい。
キャリアガスの供給源７０４は、キャリアガスを収容し
ている加圧された瓶若しくはその他の適切なキャリアガ
スの供給源であってよい。本明細書の説明から、ＣＶＤ
反応炉アセンブリ７０６は、用いられている特定のガス
前駆物質若しくは複数のガス前駆物質を調節するために
制御された動作パラメータを有する任意のＣＶＤ反応炉
アセンブリであってよいことは当業者には容易に理解さ
れる。

【００６３】上述された実施例に対して変形及び変更が
可能なことは明らかである。例えば、カバー１０６と蒸
発器本体１０２とが一体的に形成され、過熱器１２４が
蒸発器本体１０２から分離されて、１つの一体形成され
たサイクロン蒸発器を形成できる。更に、液体前駆物質
チャネル４０４とキャリアガスチャネル１０４の角度及
び向きを変更することも可能であり、液体前駆物質のチ
ャネル４０４の向きを、液体前駆物質が側壁３０４と直
角に導入されるようにすることもできる。更に、液体前
駆物質管４０６を分配端部を４５度以外の角度、例え
ば、９０度で切断することによって変形することができ
る。更に、液体前駆物質管４０６を、キャリアガスの流
れに向けて更に延出するように、または蒸発器本体１０
２に向けて若しくは蒸発器本体１０２の中へ向けて変位
させるように異なる位置に配置することもできる。ま
た、蒸発器本体１０２を通って底面３２０へ達する溝を
設けて、任意の堆積された液体前駆物質を排出させても
よい。更に、蒸発器チャンバ３０２内でキャリアガスの
流れの向きを急速に変えることを容易にするために、湾
曲した側面３０４及び３０６以外の構造が用いられても
よい。例えば、側壁３０４は、複数の切子面から、若し
くは切子面と曲面との組み合わせから構成されていても
よい。更に、特定の直径及び距離が記載されたが、当業
者には、本明細書の説明から、サイクロン蒸発器１００
などのサイクロン蒸発器を製造するために様々な直径及
び距離が用いられることは明らかである。従って、これ
までに説明されなかった他の実施例及び変形及び改良
は、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の
技術的視点を逸脱するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】サイクロン蒸発器の側面図。

【図２】図１のサイクロン蒸発器の上面図。

【図３】図１及び図２のサイクロン蒸発器の、図２の線
Ｆ．３−Ｆ．３に沿った断面図。

【図４】図１及び図２のサイクロン蒸発器の、図１の線
Ｆ．４−Ｆ．４に沿った断面図。

【図５】Ａ、Ｂ、及びＣからなり、Ａは同軸の液体の前
駆物質及びキャリアガス分配アセンブリの断面図、Ｂは
同軸の液体の前駆物質及びキャリアガス分配アセンブリ
のノズルの拡大断面図、Ｃは同軸の液体の前駆物質及び
キャリアガス分配アセンブリのノズルの拡大図。

【図６】同軸の液体の前駆物質及びキャリアガス分配ア
センブリが蒸発器に取り付けられた様子を表す上断面
図。

【図７】化学蒸着装置のブロック図。

【符号の説明】

１００サイクロン蒸発器１０２蒸発器本体１０４キャリアガスチャネル１０６カバー１０８蒸発ポート１１０フランジ１１４肉盛り部１１７蒸発器本体の外側面１１８キャリアガス導管１２０タップ１２２カウンタボア１２４加熱要素１２８上部面２０２ａ−２０２ｆ孔３０２蒸発チャンバ３０６側壁３０８出口管３１０環状溝３１２入り口３１４蒸発器チャンバの上側部分３１６蒸発器チャンバの下側部分３１８側壁のスロープの移行部分３２０蒸発器チャンバ３０２の底面４０２ａ孔４０２ｂ孔４０４液体前駆物質チャネル４０６液体前駆物質管４０７液体前駆物質管の導管４１２噴霧装置のノズル５００分配アセンブリ５０２液体前駆物質／キャリアガス導管５０６環状キャリアガス管５０７面取りされた面５０８Ｔ型鋼５１０キャリアガス入り口管５１２液体前駆物質入り口管５１４同軸ノズル６０２液体前駆物質分配開口部６０４キャリアガス分配開口部６０５ガイド６１０Ｏリング７０２液体前駆物質の供給源７０４キャリアガスの供給源７０６ＣＶＤ反応炉アセンブリ７０８分配装置７１０キャリアガス分配装置７１２ガス前駆物質分配システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバート・エル・ジャクソンアメリカ合衆国オレゴン州97034・レイクオスエゴ・トールキンレイン 2737 (72)発明者ジェフリー・シー・ベンジングアメリカ合衆国カリフォルニア州95070・サラトガ・マイケルズドライブ 21107 (72)発明者エドワード・ジェイ・マキナニーアメリカ合衆国カリフォルニア州95132・サンノゼ・トリーウッドレイン 2131 (72)発明者マイケル・エヌ・サソエフアメリカ合衆国カリフォルニア州95127・サンノゼ・マコビーレイン 352

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器であって、蒸発器本体と、前記蒸発器本体内に配置された蒸発チャンバであって、
前記蒸発チャンバに隣接する前記蒸発器本体の内側面に
表面被覆が形成されており、前記表面被覆は、ポリテト
ラフルオロエチレンと、ポリテトラフルオロエチレンの
共重合体と、窒化チタンとからなる集合から選択された
材料からなる、前記蒸発チャンバと、キャリアガス入口と、液体前駆物質入口と、前記蒸発チ
ャンバに対する開口部とを備えた噴霧装置と、前記蒸発器本体を通して前記蒸発チャンバから延在する
蒸発出口とを有することを特徴とする蒸発器。
【請求項２】前記表面被覆が、プロピルビニルエー
テルとテトラフルオロエチレンとの共重合体からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
【請求項３】前記表面被覆が、ポリイミドからなる
接着層を有することを特徴とする請求項２に記載の蒸発
器。
【請求項４】前記蒸発チャンバが少なくとも部分的
に壁によって画定されており、前記蒸発器が、前記壁と熱的に接続された加熱要素を更
に有することを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
【請求項５】前記壁が、前記蒸発チャンバの上側部分の円筒形の壁と、前記蒸発チャンバの下側部分での頭部が切断された円錐
形の壁とを有することを特徴とする請求項４に記載の蒸
発器。
【請求項６】前記蒸発器本体が、アルミニウムから
なることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
【請求項７】前記蒸発チャンバが、少なくとも部分
的に蒸発面によって画定されており、前記蒸発面が、湾曲した形状を有し、かつ予め決められ
た断面積の第１の内包空間を画定する第１の部分と、前
記第１の内包空間の前記断面積よりも小さい予め決めら
れた断面積を有する第２の内包空間を画定する第２の部
分とを有することを特徴とする請求項１に記載の蒸発
器。
【請求項８】前記蒸発器の表面の前記第１の部分に
対して概ね接線方向に方向付けられた第１のポートを更
に有することを特徴とする請求項７に記載の蒸発器。
【請求項９】前記第２の内包空間内に配置された第
２のポートを更に有することを特徴とする請求項８に記
載の蒸発器。
【請求項１０】前記第１の部分が、軸を中心とする
第１の直径の湾曲した形状を有し、前記第２の部分が、軸を中心とする前記第１の直径より
も小さい第２の直径の湾曲した形状を有することを特徴
とする請求項９に記載の蒸発器。
【請求項１１】前記第１の部分が、円筒形であり、
前記第２の部分が頭部が切断された円錐形であることを
特徴とする請求項１０に記載の蒸発器。
【請求項１２】化学蒸着装置であって、蒸発器であって、蒸発器本体と、前記蒸発器本体内に配置された蒸発チャンバであって、
前記蒸発チャンバに隣接する前記蒸発器本体の内側面に
表面被覆が形成されており、前記表面被覆は、ポリテト
ラフルオロエチレンと、ポリテトラフルオロエチレンの
共重合体と、窒化チタンとからなる集合から選択された
材料からなる、前記蒸発チャンバと、キャリアガス入口
と、液体前駆物質入口と、前記蒸発チャンバに対する開
口部とを備えた噴霧装置と、前記蒸発器本体を通して前記蒸発チャンバから延在する
蒸発出口とを有する、前記蒸発器と、液体前駆物質の供給源と、キャリアガスの供給源と、ガス前駆物質の入口を備えた化学蒸着反応炉アセンブリ
と、前記液体前駆物質の供給源と前記液体前駆物質の入口と
の間に接続された液体前駆物質分配装置と、前記キャリアガスの供給源と、前記キャリアガスの入口
との間に接続されたキャリアガス分配装置と、前記蒸発出口と前記ガス前駆物質入口との間に接続され
たガス前駆物質分配装置とを有することを特徴とする化
学蒸着装置。
【請求項１３】前記液体前駆物質の供給源が、テト
ラジエチルアミノチタニウムを有することを特徴とする
請求項１２に記載の化学蒸着装置。
【請求項１４】前記キャリアガスの供給源が、アル
ゴンと窒素とからなる集合から選択されたガスを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の化学蒸着装置。