特許 7402985 固体及び液体材料のための蒸気供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-13

(45)【発行日】2023-12-21

(54)【発明の名称】固体及び液体材料のための蒸気供給システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20231214BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 F

H01L21/205

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022535490

(86)(22)【出願日】2020-12-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-22

(86)【国際出願番号】 US2020065336

(87)【国際公開番号】W WO2021126996

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-07-08

(31)【優先権主張番号】16/718,321

(32)【優先日】2019-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591036572

【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(72)【発明者】

【氏名】リウ、ユイミン

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５２６１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１１３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３１５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３４８６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体又は液体前駆体を気化するための蒸気供給システムであって、
その中に内部容積を画定するハウジング本体と、
ガス入口及びガス出口を含むハウジング蓋と、
前記ガス入口に流体連結され、前記ガス入口からキャリアガスを受領し、前記内部容積内にガス分配線を生成するように構成されて適合された、複数の流れ抵抗体と、
前記内部容積の下部に含有され、その中に前記固体又は液体前駆体を有する少なくとも２つの区画又はチャネルであって、前記少なくとも２つの区画又はチャネルは、前記キャリアガスが前記ガス分配線に沿ってその上を通過することにより、その中で前記固体又は液体前駆体からの蒸気と混合することができるように構成されて適合される、少なくとも２つの区画又はチャネルと、
前記ハウジング蓋内で前記ガス出口に流体連結される、前記少なくとも２つの区画又はチャネルの下流のガス収集デバイスであって、
前記ガス収集デバイスは、前記システムから出た前記キャリアガスと前記固体又は液体前駆体からの前記蒸気の混合物を供給するように構成されて適合される、ガス収集デバイスと、
キャリアガス源に流体連結された流れ制御装置であって、前記流れ制御装置は、前記ガス入口を通って前記内部容積に入る前記キャリアガスの供給流量を制御するように構成されて適合される、流れ制御装置とを含み、
各ガス分配線に沿った前記キャリアガスのガス分配流量は、前記ガス入口の中に供給する前記キャリアガスの前記供給流量によって制御される、蒸気供給システム。

【請求項2】

前記ハウジング蓋の内側にバッフルを更に含み、前記バッフルは、前記キャリアガスと前記固体前駆体からの前記蒸気を効率的に混合させるために、乱流を生成するように構成されて適合され、前記バッフルは、前記キャリアガスの流れ方向に垂直な前記ハウジング蓋の内側の帯形状のバーから構成され、前記バッフルの側面図は、鋸歯形状、三角形状、正弦波形状、又は並んだ半円形状である、請求項１に記載の蒸気供給システム。

【請求項3】

前記内部容積を第１、第２及び第３の断面を含む少なくとも３つの断面に分離するように構成されて適合された、前記内部容積内に少なくとも２つの内壁を更に含み、前記第２の断面は前記第１の断面及び前記第３の断面に隣接し、前記第１の断面と前記第３の断面との間に置かれる、請求項１に記載の蒸気供給システム。

【請求項4】

各内壁は、前記内部容積の底部及び前記内部容積の側壁に固定され、前記内部容積の前記底部及び前記側壁の表面に垂直である、請求項３に記載の蒸気供給システム。

【請求項5】

前記２つの内壁の高さは、前記少なくとも３つの断面が、前記ガス分配線が通過する前記内部容積の上部に単一の連続した上部区画を形成する共通面積に開くように、前記内部容積の側壁の高さより低い、請求項３に記載の蒸気供給システム。

【請求項6】

前記複数の流れ抵抗体及び前記ガス収集デバイスは、それぞれが前記ガス入口から前記キャリアガスを受領し、前記内部容積内に前記ガス分配線を生成し、前記キャリアガスと前記固体又は液体前駆体からの前記蒸気の混合物を前記ガス出口に供給するために、前記第１及び前記第３の断面の一部である、請求項３に記載の蒸気供給システム。

【請求項7】

前記第２の断面を前記少なくとも２つの区画又はチャネルに分離する仕切りを更に含み、各仕切りは、前記少なくとも２つの内壁及び前記内部容積の底部に実質的に９０°の角度で連結される、請求項３に記載の蒸気供給システム。

【請求項8】

各仕切りの高さは、前記ハウジング本体と前記ハウジング蓋が一旦組み立てられると、各仕切りが前記ハウジング蓋の内側に形成された対応する構造と接触又は係合できるように、前記少なくとも２つの内壁の高さより高い、請求項７に記載の蒸気供給システム。

【請求項9】

前記流れ抵抗体は、多孔材料を充填された穴である、請求項１に記載の蒸気供給システム。

【請求項10】

前記穴の内部の前記多孔材料は、金属管、金属球、又は金属板から選択された金属要素に更に含有される、請求項９に記載の蒸気供給システム。

【請求項11】

前記流れ抵抗体は、約１ｍｍ～約１ｃｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１０に記載の蒸気供給システム。

【請求項12】

前記多孔材料内の孔は、約１マイクロメータ以下の平均孔サイズを有する、請求項１０に記載の蒸気供給システム。

【請求項13】

前記ガス分配線に沿った前記キャリアガスの前記ガス分配流量はほぼ同じである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の蒸気供給システム。

【請求項14】

前記少なくとも２つの区画又はチャネルの上面図は、線形状、Ｓ字形状又はジグザグ形状から選択された形状である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の蒸気供給システム。

【請求項15】

前記キャリアガスは、Ｎ_２、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の蒸気供給システム。

【請求項16】

前記少なくとも２つの区画又はチャネルの長さと直径（若しくは最大距離）のアスペクト比は、約１０対１であり、少なくとも２つの区画又はチャネルのそれぞれの直径は、１／２インチ～２インチの範囲又はそれ以上である、請求項１～１２のいずれか一項に記載
の蒸気供給システム。

【請求項17】

固体又は液体前駆体を気化して供給するための方法であって、
ハウジングによって画定された内部容積の底部に形成された、少なくとも２つの区画又はチャネル内に前記固体又は液体前駆体を置くステップと、
前記固体又は液体前駆体から蒸気を形成するために、前記固体又は液体前駆体を蒸発させるステップと、
前記内部容積内に置かれ、前記ハウジングのガス入口に流体連結された多孔デバイスを通って前記内部容積の中にキャリアガスを供給するステップであって、前記多孔デバイス内の孔は、ガス分配線を生成し、前記ガス分配線に沿って前記キャリアガスは流れ、ガス混合物を生成するために前記固体又は液体前駆体からの前記蒸気と混合する、供給するステップと、
各ガス分配線に沿って流れる前記キャリアガスの流れが、前記供給キャリアガスの前記流れによって制御されるように、前記内部容積に供給された前記キャリアガスの流量を調節するステップと、
前記ハウジングのガス出口に流体連結された前記内部容積内のガス収集デバイスを通って前記内部容積から出た、前記キャリアガスと前記固体又は液体前駆体からの前記蒸気の混合物を供給するステップとを含む、方法。

【請求項18】

前記孔は、約１マイクロメータ以下の平均孔サイズを有する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記キャリアガスは、Ｎ_２、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅである、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記ガス混合物をＡＬＤ又はＣＶＤプロセス・チャンバに供給することを更に含む、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１２月１８日に出願された米国特許出願第１６／７１８，３２１号明細書の優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、固体及び液体材料を気化及び供給するための装置並びに方法に関する。詳細には、本発明は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）及び／又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスなどの、半導体製造プロセスのための固体前駆体又は固体源前駆体又は液体前駆体を気化及び供給するための装置並びに方法に関する。

【背景技術】

【0003】

固体前駆体を適用するＡＬＤ及びＣＶＤプロセスは、プロセスの経過中に固体前駆体の安定した蒸気圧を提供する、信頼できる固体前駆体供給システムを必要とする。既存の固体前駆体供給デバイス／容器では、キャリアガスは、固体の気化に貢献する条件で揮発性固体前駆体を含有する加熱コンテナを通過する。キャリアガスは揮発性固体と混合し、揮発性固体は真空環境内でコンテナから引き出され、キャリアガスと共に反応チャンバに運ばれる。固体前駆体供給手順は、固体前駆体を反応チャンバに確実に供給することが難しいことが公知である。例えば固体前駆体が気化される際に、蒸気の加熱により熱損失及び根底にある固体前駆体材料の温度降下が起きる。これは、根底にある固体前駆体の更なる気化を妨げ又は制限する傾向がある。

【0004】

Ｆｏｎｄｕｒｕｌｉａらによる米国特許第８，９８６，４５６号明細書及び米国特許第９，５９３，４１６号明細書は、固体から生成された蒸気を蒸着プロセスの経過中に一定の蒸気供給のために出口に運ぶために、固体がその中に搭載される蒸気供給キャニスタ内に蛇行グローブを有する単一チャネルにわたってキャリアガスが流れるデバイスを開示している。既存の蒸気供給システムの欠点は、ｉ）単一チャネルは固体材料によって詰まりやすく、ｉｉ）グローブの間にシールがないので、キャリアガスは、蒸気圧の安定性を変える蛇行グローブのパターンを通過するより、むしろ他の区画の中に流れ又は迂回することがあり、ｉｉｉ）その複雑な構造に起因して、固体材料をキャニスタの中に充填することが難しく、１回の作動当たりの固体材料の荷重容量が非常に限定されることを含むことがある。

【0005】

Ｓａｓａｇａｗａによる米国特許出願公開第２０１４／０１７４９５５号明細書は、複数のトレイの中に流れるために使用されるフローガスが制御されない処理システム内で、固相源からガスを供給するための高流量のＸＥＦ２のキャニスタを開示している。

【0006】

Ｒａｎｇａｒａｊａｎらに交付された米国特許第６４４４０３８号明細書は、フリット（多孔質ガラス）がバブラに使用されるが、流量を制御するために複数のチャネルの中にガス流を分配するのに使用されない、二重焼結バブラを開示している。

【0007】

Ｇａｒｅｎｎｅらによる欧州特許第０７１４９９９号明細書は、固体材料を昇華するための方法、及び多孔材料の２つの板が固体材料に適用されたが、ガス流を複数のチャネルの中に分配するのに使用されなかった方法を実装するためのデバイスを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って１回の作動当たりの材料の荷重容量を増加でき、既存の固体蒸気供給システムより単純で軽くコストが低い、新規の固体蒸気供給システムを設計する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

固体前駆体を気化するための蒸気供給システムが開示されている。開示された蒸気供給システムは、
その中に内部容積を画定するハウジング本体と、
ガス入口及びガス出口を含むハウジング蓋と、
ガス入口に流体連結され、ガス入口からキャリアガスを受領し、内部容積内にガス分配線を生成するように構成されて適合された、複数の流れ抵抗体と、
内部容積の下部に含有され、その中に固体若しくは液体前駆体を有する少なくとも２つの区画又はチャネルであって、少なくとも２つの区画又はチャネルは、キャリアガスがガス分配線に沿ってその上を通過することにより、その中で固体若しくは液体前駆体からの蒸気と混合することができるように構成されて適合される、少なくとも２つの区画又はチャネルと、
ハウジング蓋内でガス出口に流体連結される、少なくとも２つの区画又はチャネルの下流のガス収集デバイスであって、
ガス収集デバイスは、システムから出たキャリアガスと固体又は液体前駆体からの蒸気の混合物を供給するように構成されて適合される、ガス収集デバイスと、
キャリアガス源に流体連結された流れ制御装置であって、流れ制御装置は、ガス入口を通って内部容積に入るキャリアガスの供給流量を制御するように構成されて適合される、流れ制御装置とを含み、
各ガス分配線に沿ったキャリアガスのガス分配流量は、ガス入口の中に供給されるキャリアガスの供給流量によって制御される。

【0010】

一部の実施形態では、開示された蒸気供給システムは、ハウジング蓋の内側にバッフルを更に含み、バッフルは、キャリアガスと固体前駆体からの蒸気を効率的に混合させるために乱流を生成するように構成されて適合される。

【0011】

一部の実施形態では、バッフルは、キャリアガスの流れ方向に垂直なハウジング蓋の内側の帯形状のバーから構成される。

【0012】

一部の実施形態では、バッフルの側面図は、鋸歯形状、三角形状、正弦波形状、又は並んだ半円形状である。

【0013】

一部の実施形態では、開示された蒸気供給システムは、内部容積を第１、第２及び第３の断面を含む少なくとも３つの断面に分離するように構成されて適合された、内部容積内に少なくとも２つの内壁を更に含む。

【0014】

一部の実施形態では、各内壁は、内部容積の底部及び内部容積の側壁に固定され、内部容積の底部及び側壁の表面に垂直である。

【0015】

一部の実施形態では、少なくとも２つの内壁は互いに平行である。

【0016】

一部の実施形態では、少なくとも２つの内壁は、互いに平行及び／又は互いに垂直である。

【0017】

一部の実施形態では、少なくとも２つの内壁は、平坦な壁又は湾曲した壁である。

【0018】

一部の実施形態では、２つの内壁の高さは、内部容積の側壁の高さより低い。

【0019】

一部の実施形態では、少なくとも３つの断面は、ガス分配線が通過する内部容積の上部に単一の連続した上部区画を形成する共通面積に開く。

【0020】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体は、第１の断面内に置かれる。

【0021】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体は、ハウジング蓋内のガス入口から第１の断面内に垂れ下がる。

【0022】

一部の実施形態では、ガス収集デバイスは第３の断面内に置かれる。

【0023】

一部の実施形態では、ガス収集デバイスは、ハウジング蓋内のガス出口から第３の断面内に垂れ下がる。

【0024】

一部の実施形態では、開示された蒸気供給システムは、第２の断面を少なくとも２つの区画又はチャネルに分離する仕切りを更に含む。

【0025】

一部の実施形態では、各仕切りは、少なくとも２つの内壁の中に挿入され、内部容積の底部に固定される。

【0026】

一部の実施形態では、各仕切りは、少なくとも２つの内壁及び内部容積の底部に実質的に９０°の角度で連結される。

【0027】

一部の実施形態では、各仕切りの高さは、ハウジング本体とハウジング蓋が一旦組み立てられると、各仕切りがハウジング蓋の内側に形成された対応する構造と接触又は係合できるように、少なくとも２つの内壁の高さより高い。

【0028】

一部の実施形態では、少なくとも２つの区画又はチャネルの長さと直径（若しくは最大距離）のアスペクト比は、約１０対１である。

【0029】

一部の実施形態では、少なくとも２つの区画又はチャネルのそれぞれの直径は、１／２インチ～２インチの範囲又はそれ以上である。

【0030】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体及びガス収集デバイスは、それぞれがガス入口からキャリアガスを受領し、内部容積内にガス分配線を生成し、キャリアガスと固体又は液体前駆体からの蒸気の混合物をガス出口に供給するために、第１及び第３の断面の一部である。

【0031】

一部の実施形態では、ガス収集デバイスは、キャリアガス及び固体又は液体前駆体の蒸気を通過させ、固体粒子を遮断するフィルタを含む。

【0032】

一部の実施形態では、流れ抵抗体は多孔材料を充填された穴である。

【0033】

一部の実施形態では、穴の内部の多孔材料は、金属管、金属球、又は金属板から選択された金属要素に更に含有される。

【0034】

一部の実施形態では、流れ抵抗体は、約１ｍｍ～約１ｃｍの範囲の平均サイズを有する。

【0035】

一部の実施形態では、多孔材料内の孔は、約１マイクロメータ以下の平均孔サイズを有する。

【0036】

一部の実施形態では、ガス分配線に沿ったキャリアガスのガス分配流量はほぼ同じである。

【0037】

一部の実施形態では、内部容積内に形成された少なくとも２つの区画又はチャネルは、一方が他方の上に垂直に配置される。

【0038】

一部の実施形態では、少なくとも２つの区画又はチャネルの上面図は、平行な線形状、Ｓ字形状又はジグザグ形状から選択された形状である。

【0039】

一部の実施形態では、ガス出口は、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又は化学気相蒸着（ＣＶＤ）チャンバに流体連結される。

【0040】

一部の実施形態では、キャリアガスは、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ又はＮ_２である。

【0041】

一部の実施形態では、キャリアガスはＮ_２である。

【0042】

一部の実施形態では、キャリアガスはＡｒである。

【0043】

一部の実施形態では、流れ制御装置は質量流れ制御装置である。

【0044】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体は、ハウジング本体の内側に置かれる。

【0045】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体は、ハウジング本体の外側に置かれる。

【0046】

一部の実施形態では、複数の流れ抵抗体は、ハウジング蓋内に置かれる。

【0047】

固体前駆体を気化して供給するための方法が開示される。方法は、
ハウジングによって画定された内部容積の底部に形成された、少なくとも２つの区画又はチャネル内に固体又は液体前駆体を置くステップと、
固体又は液体前駆体から蒸気を形成するために、固体又は液体前駆体を蒸発させるステップと、
内部容積内に置かれ、ハウジングのガス入口に流体連結された多孔デバイスを通って内部容積の中にキャリアガスを供給するステップであって、多孔デバイス内の孔はガス分配線を生成し、ガス分配線に沿ってキャリアガスは流れ、ガス混合物を形成するために固体又は液体前駆体からの蒸気と混合する、供給するステップと、
各ガス分配線に沿って流れるキャリアガスの流れが、供給キャリアガスの流れによって制御されるように、内部容積に供給されたキャリアガスの流量を調節するステップと、
流体連結された内部容積内のガス収集デバイスを通って内部容積から出た、キャリアガスと固体又は液体前駆体からの蒸気の混合物をハウジングのガス出口に供給するステップとを含む。

【0048】

一部の実施形態では、方法は、キャリアガスと固体又は液体前駆体からの蒸気の混合物をＡＬＤ又はＣＶＤプロセス・チャンバに供給するステップを更に含む。

【0049】

本発明の性質及び目的を更に理解するために、同じ要素は同じ又は類似の参照番号が与えられる添付図面と併せて、以下の詳述を参照するべきである。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】入口に流体連結された多孔金属デバイス内に多孔材料から作成された流れ抵抗体の例のブロック図である。

【図2】開示された蒸気供給システム内のガス流及び分配線を示すブロック図である。

【図3】蒸気供給システム本体の例示的実施形態を上から見たブロック図である。

【図4】蒸気供給システム蓋の例示的実施形態を裏返して上から見たブロック図である。

【図5】図３に示されたＡＡ線に沿った、蒸気供給システムの例示的実施形態を断面から見たブロック図である。

【図6】図３に示されたＢＢ線に沿った、蒸気供給システムの例示的実施形態を断面から見たブロック図である。

【図7】蒸気供給システムの代替例示的実施形態を上から見たブロック図である。

【図8】蒸気供給システムの別の代替例示的実施形態を上から見たブロック図である。

【図9】蒸気供給システムの別の代替例示的実施形態を上から見たブロック図である。

【図10】図６のように断面から見た多孔金属デバイスの異なる構成を有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態のブロック図である。

【図11】図６のように断面から見た２層の区画／チャネルを有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態の略図である。

【図12】円筒形状の複数のチャネル及び複数の層を有する、蒸気供給システム本体の例示的実施形態を上から見たブロック図である。

【図13】２層の区画／チャネルを有する、図１１に示されたＣＣ線に沿った蒸気供給システム本体の例示的実施形態を断面から見たブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

化学気相蒸着（ＣＶＤ）及び／又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスなどの、半導体製造プロセスのために固体及び液体材料を気化及び供給するためのシステム並びに方法が開示される。具体的には、本開示は、半導体製造プロセスのために固体及び／若しくは液体前駆体又は固体源及び／若しくは液体源前駆体を気化及び供給するための装置並びに方法に関する。開示された蒸気供給システムは、蒸気圧を安定化し、蒸着プロセスの経過中に一定の蒸気供給を提供することができる。開示された蒸気供給システムは、システムの内部容積に均一の流量を有する複数のガス分配線を生成するために、流れ抵抗体として多孔材料を利用する。多孔材料は、金属中空管、又は球、又は板内の複数の孔を充填する。キャリアガスは、複数のガス分配線（すなわちキャリアガスの流れ）を得るために、各流れ抵抗体の複数の孔、開口、又は穴を通過する。孔のサイズは、流れ抵抗体を横切るキャリアガスのために設計された圧力降下を生成するように設計されることにより、全てのガス分配線に沿ったキャリアガスの流量は、ほぼ同じになり、又は異なるがほぼ安定した流量比になる。内部容積内の全てのガス分配線に沿ったキャリアガスの流量は、開示されたシステムの内部容積の中に供給されたキャリアガスの流量を調節することによって制御され得る。開示された蒸気供給システムは、複数のチャネルを含み、高流量を提供する。開示された蒸気供給システムは、市場に既存の蒸気供給システムに比べて単純化されており、固体材料の荷重を増加させ、コストを低減し得る。

【0052】

開示された蒸気供給システムは、複数の区画／チャネルを含むキャニスタであってもよい。区画／チャネルの数は、半導体製造プロセスの特定の要件に応じて異なってもよい。より詳細には、開示された蒸気供給システムは、複数の小さい区画／チャネルを含有し、各区画／チャネルの長さと直径のアスペクト比は約１０対１の割合であり、各区画／チャネル／シリンダの直径は、１／２インチ～２インチの範囲又はそれ以上であってもよい。

【0053】

開示された蒸気供給システムは、キャリアガスの圧力降下を生成するため、及びキャニスタ内にガス分配線又は流路を生成するために、流れ抵抗体として多孔材料を利用し、それによってほぼ安定した流量比、及び好ましくはキャニスタ内のガス分配線に沿ってキャリアガスのほぼ均一の流量を生成する。多孔材料は、好ましくは約１マイクロメータ以下の孔径を有する孔を有する。約１マイクロメータから数ミリメートルのオリフィス径を有するオリフィス（例えば校正されたオリフィス、制限流れオリフィス）、又は約数ミリメートル以下の管径を有する毛細管は、同様の圧力降下を提供することができる。多孔材料は、金属管、球、板、又はキャニスタ内に置くのに適切なあらゆる形状の穴を充填する。このようにして、複数のガス分配線に沿ったキャリアガスの流量は、システムの中に供給されたキャリアガスの流量を制御することによって調節されてもよい。質量流れ制御装置（ＭＦＣ）などの１つの流れ制御装置が、供給されたキャリアガスの流量を調節するために使用されてもよい。こうして唯一のＭＦＣが、キャニスタ内の全てのガス分配線に沿ったキャリアガスの流量を制御するために使用されてもよい。

【0054】

開示された蒸気供給システムは、蒸気供給システムの本体に取り付けられたガス分配キャップ又は蓋を含む。実施形態の特定の群では、ガス分配蓋は入口を含み、入口の端部に、キャニスタの幅とほぼ同じ長さ及び約１～５ｍｍの直径を有する、入口に垂直に連結される管がある。この入口管は、流れ抵抗体として機能する。管は、その上に穴を有する異なる金属又は合金から作成されてもよい。多孔材料は、キャリアガスを孔から流出することができる穴を充填する。孔のサイズは、約数ナノメートルから数ミリメートルの範囲であってもよく、各孔のサイズはほぼ均等で同一である。好ましくは、平均孔サイズは約１マイクロメータ以下である。

【0055】

図１は、入口に流体連結された多孔金属デバイス内に多孔材料から作成された複数の流れ抵抗体の例の略図である。示されたように、流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆは、多孔材料１４を充填された多孔金属デバイス１０内の穴である。多孔金属デバイス１０内に形成された流れ抵抗体の数は異なる。多孔金属デバイス１０内に形成された流れ抵抗体の数は、１以上、好ましくは２以上である。ステンレス鋼又は同種のものから作成された多孔金属デバイス１０は、入口１６に流体連結される。穴又は流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆは、同じ形状及びサイズを有し、閉囲された中空の多孔金属デバイス１０上に均等に分配される。流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆのサイズは、１ミリメートル～１センチメートルの範囲であってもよい。多孔金属デバイス１０は、入口１６に流体連結するために入口を有する閉囲された中空金属管である。金属管は、数センチメートルの長さ及び直径を有してもよい。こうしてキャリアガスは、入口１６から多孔金属デバイス１０内に入り、その中に多孔材料１４を有する流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを通って多孔金属デバイス１０から出る。Ｐ_１は、入口１６の中に進むキャリアガスの圧力であり、Ｐ_２は、流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆに達するキャリアガスの圧力であり、Ｐ_３は、流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆから流出するキャリアガスの圧力である。Ｐ_４は、半導体製造プロセス（図示せず）に供給されるキャリアガスと固体前駆体からの蒸気の混合物（図示せず）の圧力である。多孔材料１４内の孔のサイズは、好ましくは実質的に同じであり、より好ましくは約１マイクロメータ以下である。流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆのサイズは、好ましくは実質的に同じであり、より好ましくは約１ｍｍ～約１ｃｍの直径又は最大対角長である。この構成は、キャリアガスが流れ抵抗体を通過する時に圧力降下を生成する。従ってＰ_２－Ｐ_３＞＞Ｐ_３－Ｐ_４である。多孔材料１４と同じサイズの孔及び同じサイズの流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆを備えた実施形態では、流れ抵抗体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆによって形成された全てのガス分配線／流れは、同じ圧力降下を有し、従って１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆから出る同じガス流量を有することになる。

【0056】

図２は、開示された蒸気供給システム又はキャニスタのガス流及び分配線の略図である。開示された蒸気供給システムに供給されたキャリアガスの流れは、質量流れ制御装置（ＭＦＣ）２０によって制御される。キャリアガスは、図１に示されたように多孔材料を充填された複数の流れ抵抗体２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆを有する金属管の中に入れられる。６つの流れ抵抗体が実証のために示されている。複数の流れ抵抗体は、孔のサイズに対する金属管のサイズ及び金属管内の穴のサイズを考慮した、流れ抵抗体のあらゆる実行可能な量であってもよい。ここでは流れ抵抗体２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆは、圧力降下が発生する多孔材料の孔によるものであり、好ましくは同じサイズの孔を備え、流れ抵抗体２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆから流出する各キャリアガスの流れは、固体前駆体材料が気化されるガス分配及び気化帯内でガス分配線２４に沿って同じガス流量を有する。Ｐ_１は、キャニスタの入口に入るキャリアガスの圧力であり、Ｐ_２ａは、流れ抵抗体２２ａに到達するキャリアガスの圧力であり、Ｐ_３ａは、流れ抵抗体２２ａから流出するキャリアガスの圧力である。示されていないが同様に、Ｐ_２ｂは、流れ抵抗体２２ｂに到達するキャリアガスの圧力であり、Ｐ_３ｂは、流れ抵抗体２２ｂから流出するキャリアガスの圧力であり、以下同様である。Ｐ_４は、半導体製造反応器に供給されたキャリアガスと固体前駆体の蒸気の混合物の圧力である。同じ孔サイズを備えた開示された蒸気供給システム又はキャニスタは、等しい圧力降下を生成し、すなわちＰ_２ａ－Ｐ_３ａ＝Ｐ_２ｂ－Ｐ_３ｂ＝Ｐ_２ｃ－Ｐ_３ｃ、その他、Ｐ_２ａ－Ｐ_３ａ＞＞Ｐ_３ａ－Ｐ_４、及びＰ_２ａ－Ｐ_３ａ＞＞Ｐ_１－Ｐ_２ａであり、それによって各流れ抵抗体から等しい流量を生成する。デバイスのガス流路における他の圧力降下は、好ましくはＰ_２－Ｐ_３（すなわちＰ_２ａ－Ｐ_３ａ、Ｐ_２ｂ－Ｐ_３ｂ、以下同様）の圧力降下に比べて些細である。以降、流れ抵抗体を通過するキャリアガスは、ガス分配及び気化帯内で固体前駆体の蒸気と混合され、キャリアガスと固体前駆体の蒸気の混合物が収集され、半導体製造プロセスに供給される。それ故に、開示された固体蒸気供給システム内の全てのガス分配線の流量を制御するために必要なＭＦＣは１つのみである。ここでは、ガス分配線は、一旦流れ抵抗体から出ると、キャリアガスがガス分配及び気化帯に流れる経路を指す。本明細書では、流れ抵抗体は、以下の実施形態及び図から示されたように蒸気供給キャニスタの内側に置かれるが、これに限定されない。流れ抵抗体は、一部の実施形態では、蒸気供給キャニスタの外側に置かれてもよい。流れ抵抗体は、一部の実施形態では、蒸気供給キャニスタのハウジング蓋又はシステム蓋内に置かれてもよい。

【0057】

図３は、半導体製造プロセスのために、固体前駆体又は固体源前駆体を気化及び供給するための蒸気供給システム本体の例示的実施形態を上から見たブロック図である。蒸気供給システム本体の例示的実施形態は、半導体製造プロセスのために液体前駆体又は液体源前駆体を気化して供給するためにも使用されてもよい。蒸気供給システムは、キャニスタ形状又は容器形状であってもよく、蒸気供給システム本体１００及び以下に図４で触れる蒸気供給システム蓋２００を含んでもよい。図３に示されたように、システム本体１００は、その中に内部容積１２０を画定するハウジング１０２で閉囲される。ハウジング１０２は、ステンレス鋼又は同種のものから作成されてもよい。システム本体１００は、蒸気供給システムを形成するために、ハウジング１０２内の貫通穴１０４を通ってシステム蓋２００と一緒に固定又はネジ留めされる。ガスケット又はシール１０６は、システム本体１００とシステム蓋２００との間に追加される。シール１０６は、蒸気供給システムの内側に置かれた固体前駆体又は固体源前駆体と接触しない。内部容積１２０内で、２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂは、内部容積１２０を３つの区画に分離する。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂのそれぞれは、内部容積１２０の底部及び内部容積１２０の側壁に、実質的には内部容積の底部及び内部容積の側壁の表面に垂直に固定される。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂは、図３に示されたように互いに平行であってもよいが、これに限定されない。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂは平坦な壁であってもよい。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂは、図１２に示されたように円筒形状のキャニスタ内の湾曲した壁であってもよい。内壁の数は、内部容積１２０内に３以上あってもよく、これらは図８及び図９に示されたように互いに平行及び／又は垂直であってもよい。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂの高さは、内部容積１２０の側壁の高さより低い。３つの得られる区画は、第１の区画１１０、第２の区画１１２及び第３の区画１１４を含む。２つの内壁１０８ａ及び１０８ｂの高さは、内部容積１２０の側壁より低いので、３つの区画１１０、１１２及び１１４の上部は、単一の連続した上部区画又は帯を形成する共通面積の中に開く。

【0058】

第１の区画１１０は、１つの内壁１０８ａ、内部容積１２０の底部及び内部容積１２０の側壁で形成される。第１の区画１１０は、ガス入口管１１８上に装着され、キャリアガスを内部容積１２０の中に供給するために第１の区画１１０内に垂れ下がる、多孔金属デバイス１１６を含む。こうしてガス入口管１１８の一端は、多孔金属デバイス１１６に流体連結され、キャリアガスは多孔金属デバイス１１６を通って内部容積１２０の中に注入されることができ、それによって複数のガス分配線をその中に形成する。多孔金属デバイス１１６は、図１に示されたような流れ抵抗体を含む。ガス入口管１１８は、以下で図４に示されたシステム蓋２００内に設置される。多孔金属デバイス１１６内の各孔は、流れ抵抗体を形成し、流れ抵抗体を通るキャリアガスの圧力は、キャリアガスがそれを通る際に降下するので、好ましくはキャリアガスの実質的に同じ又は同一の流れが、内部容積１２０内で複数のガス分配線１１７に沿って獲得され得る。多孔金属デバイス１１６は、金属管、球、板又は同種のものであってもよく、多孔材料は金属管内に形成された穴を充填する。多孔金属デバイス１１６は、第１の区画１１０内に垂れ下がり、開示されたシステムが組み立てられる時に、ガス入口管１１８を通ってシステム蓋２００上に固定される。キャリアガス源は、キャリアガスを内部容積１２０の中に供給するために、ガス入口に流体連結されてもよい。多孔金属デバイス１１６は、金属又は合金又は同種のものから作成されてもよい。多孔金属デバイス１１６の孔サイズは、圧力降下の要件に依存して異なってもよい。一実施形態では、多孔金属デバイス１１６は、平均孔サイズが１マイクロメータ以下のステンレス鋼又は他の金属又は合金から作成される。小さい孔サイズを有する孔は、ガスが通過する時により大きい圧力降下を生成する。多孔金属デバイス１１６内の孔を実質的に同じサイズ及び形状に保つと、全てのガス分配線１１７は、ほぼ同じ圧力降下を有し、それによってほぼ同じガス流量を有する。キャリアガスは、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ又はＮ_２など、好ましくはＮ_２又はＡｒの不活性ガスであってもよい。Ｎ_２を以下に例として取り上げる。キャリアガスＮ_２は、ガス入口管１１８を通って多孔金属デバイス１１６の中に入り、上述のように内部容積１２０内のガス分配線１１７に沿って流れるＮ_２の均一な分配を有して、多孔金属デバイス１１６の孔又は流れ抵抗体から流出する。このようにして、入ったＮ_２の流量を調節することにより、内部容積１２０内でガス分配線１１７を通過する均一又はほぼ均一なＮ_２は、それに応じて変更される。入ったＮ_２の流量は、図２に示されたようにＭＦＣで調節されてもよい。従って１つの流れ制御装置を使用することにより、内部容積１２０内に流れるＮ_２の実質的に均一にされた分配が獲得される。内部容積１２０内に流れるＮ_２の分配は、内部容積１２０内の気化された固体の蒸気圧を安定化し、次いで関連した半導体製造プロセスの過程中に一定の蒸気供給を提供する。

【0059】

一旦キャリアガスＮ_２が多孔金属バー１１６から出ると、キャリアガスＮ_２は、次いで第１の内壁１０８ａを超え、上部区画を通って第２の区画１１２の中に流れる。第２の区画１１２は、２つの内壁１０８ａ、１０８ｂ、内部容積１２０の底部及び内部容積１２０の２つの側壁内に形成される。固体前駆体材料１２２は、第２の区画１１２内に置かれる。固体前駆体１２２は、ハロゲン化金属、金属オキシハライド、金属アミド、金属カルボニル、金属塩化物、又は同種のものであってもよい。ここでは金属は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、その他から選択されてもよい。仕切り１２４は、第２の区画１１２を複数の平行な副区画又はチャネル、例えば１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、及び１１２ｆに分離する。好ましくは、仕切り１２４は、第２の区画１１２を少なくとも２つの平行な副区画又はチャネル、恐らく７つ以上のこのような副区画に分離する。各仕切り１２４は、２つの内壁１０８ａ、１０８ｂと、内部容積１２０の底部との間に固定される。好ましい実施形態では、仕切り１２４の各端部は、２つの内壁１０８ａ、１０８ｂそれぞれに実質的に９０°の角度で連結される。各仕切り１２４の高さは、各仕切り１２４が、一旦システム本体１００及びシステム蓋２００が組み立てられると、以下に図４で触れるシステム蓋２００の内側に形成された対応する仕切り２０８に接触できるように、２つの内壁１０８ａ、１０８ｂの高さより高い。このようにして、この好ましい実施形態では、副区画又はチャネル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、及び１１２ｆは、仕切り１２４により上から見て長方形形状又は平行な線形状に形成される。副区画又はチャネル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、及び１１２ｆは、キャリアガスＮ_２が、チャネルに沿って固体前駆体材料１２２の上を通過し、上部区画に均一に混合されたガス流１２６を形成するために、固体前駆体材料１２２の蒸気と混合する限り、Ｓ字形状又はジグザグ形状などの上から見て異なる形状であってもよい。仕切り１２４は、その代わりに蓋内の補完溝の中に挿入してもよい。蓋から底部に実質的に連続した仕切り１２４を生成するあらゆる構成が許容可能である。各副区画／チャネルの長さと直径のアスペクト比は、ほぼ１０対１の割合であり、各副区画／チャネルの直径（若しくは最大距離）は、１／２インチ～２インチの範囲又はそれ以上であってもよい。

【0060】

固体前駆体材料の蒸気と混合したキャリアガスＮ_２は、次いで第２の内壁１０８ｂを越えて第３の区画１１４の中に流れる。第３の区画１１４は、ガス出口１３０に垂直に装着されたガス収集デバイス又はガス再分配デバイス１２８を含む。内部容積１２０の中に流れるためにＮ_２の実質的に均一な分配を生成するための多孔金属デバイス１１６と同様に、ガス収集デバイス１２８は、ここでは混合したガス流１２６を収集し、ガス出口１３０を通って蒸気供給システムから出た混合したガスをアプリケーション反応器などの半導体プロセスに供給する。ガス出口１３０は、システム蓋２００にも設置される。またガス収集デバイス１２８も、管、球、板形状又は同種のものであってもよい。ガス収集デバイス１２８は、混合したガスがガス出口管１３０の中に再分配される限り、あらゆる形状であってもよい。ガス収集デバイス１２８は、その上に穴を有する金属又は金属合金から作成されてもよい。ガス収集デバイス１２８内の穴のサイズは、１ミリメートル～１センチメートル又は同種のものの範囲であってもよい。またガス収集デバイス１２８は、ガスが通過することができるメッシュ材料からも作成されてもよい。メッシュ材料は、１ミリメートル～１センチメートル又は同種のものの範囲のメッシュサイズを有してもよい。フィルタ（図示せず）は、ガス収集デバイス１２８の外側に追加されてもよい。

【0061】

この実施形態では、キャリアガスＮ_２は、ガス入口管１１８に入るＮ_２ガスを制御するために、ＭＦＣなどの１つの流れ制御装置を使用することにより、ガス分配線１１７に沿って内部容積１２０内のチャネル１１２ａ～ｆを越えて均一に分配されてもよい。内部容積１２０の中に流れる均一のＮ_２を形成するために、ＭＦＣを追加する必要はない。１つのＭＦＣを使用する利点は、ｉ）全てのガス分配線に沿って実質的に均一のＮ_２の流量を発生すること、及びｉｉ）容易に制御され操作される全てのガス分配線内にＮ_２の均一な流量を有することである。

【0062】

半導体アプリケーション・プロセス（例えば蒸着プロセス）は真空条件下で又は気圧より低い圧力下で通常作動されるので、開示された蒸気供給システムは、システムがこのような半導体アプリケーションに適用される時に、真空条件下で又は気圧より低い圧力下で作動されてもよい。この真空引きは、ガス分配線に沿って又は多孔金属デバイス１１６からガス収集デバイス１２８へのキャリアガスの流れを高める。

【0063】

図４は、半導体製造プロセスのために、固体前駆体又は固体源前駆体を気化及び供給するための蒸気供給システム蓋の例示的実施形態の裏返して見たブロック図である。システム蓋２００の縁部２０２は、蒸気供給システム本体１００を蒸気供給システム蓋２００と一緒に装着するために、図３に示された貫通穴１０４と合わせる複数の貫通穴２０４を含む。シール２０６は、図３に示されたシール１０６を補完する。システム本体１００及びシステム蓋２００を一緒に装着すると、シール２０６（又は１０６）は、好ましくはガス漏れ又は気圧の浸透を制限し又は防ぐように、十分なガス密である蒸気供給システムをもたらす。図３に示されたシステム本体１００内の仕切り１２４は、システム蓋２００内に対応する仕切部２０８を有し、それぞれは、システム本体１００上にシステム蓋２００が一緒に装着される時に１つの仕切り１２４に接触する。ここでは、仕切り１２４と仕切部２０８の各セットは、副区画１１２ａ～ｆの間のガス漏れを制限し又は防ぐように十分なガス密であってもよい。対応する仕切部２０８の間に複数のバッフル２１０があり、バッフル２１０は、キャリアガスと固体前駆体からの蒸気をより良好にガス混合するために、ガスの乱流を高めるように構成される。ガス入口穴２１２及びガス出口穴２１４は、システム蓋２００内の貫通穴であり、そこを図３に示されたガス入口１１８及びガス出口１３０が通過し、その中に（好ましくはガス密シール又は接続具で）装着される。蒸気供給システムの形状は、図１及び図２に実証された形状に限定されない。蒸気供給システムの形状は、立方体キャニスタ、直方体キャニスタ、円筒形キャニスタ、又は同種のものであってもよい。

【0064】

図５は、図３に示されたＡＡ線に沿った蒸気供給システムの例示的実施形態の断側面図である。システム蓋３０２及びシステム本体３０８は、一緒に装着され又は締結される。システム蓋３０２は、そこでシステム蓋３０２の内側に装着された対応する仕切部３０４及びバッフル３０６を含む。システム本体３０８は、仕切り３１０及び固体前駆体材料３１２を含む内部容積を画定する。仕切り３１０及び内壁（図示せず）は、内部容積をそれぞれが固体前駆体材料３１２を含有する副区画／チャネルに分離する。システム蓋３０２上の対応する仕切部３０４及び仕切り３１０は、一旦システム蓋３０２及びシステム本体３０８が一緒に装着されると、一緒に接触される。対応する仕切部３０４と仕切り３１０の連結は、ガス密であってもなくてもよい。

【0065】

図６は、図３に示されたＢＢ線に沿った蒸気供給システムの例示的実施形態の断側面図である。システム蓋４０２及びシステム本体４１０は、一緒に装着される。図３に示されたＢＢ線に沿った断側面から見て並んだ三角形状である複数のバッフル４０４は、システム蓋４０２の内側に取り付けられる。バッフル４０４、固体前駆体４０８の表面及び内壁（図示せず）は、上部区画４２０を形成し、そこにキャリアガスＮ_２が通過し、固体前駆体４０８の蒸気を運ぶ。バッフル４０４は、キャリアガスと固体前駆体の蒸気の乱流を生成してもよく、キャリアガスと固体前駆体の蒸気を効率的に混合させる。バッフル４０４は、それぞれがキャリアガス又はガス分配線の流れ方向に垂直に裏返しに見たシステム蓋４０２の内側に帯形状で存在する。ここに示されたバッフル４０４の側面図は、並んだ三角形状であるが、それに限定されない。バッフル４０４の側面図は、並んだ規則的な正三角形又は直角三角形状であってもよい。バッフル４０４の側面図は、キャリアガスＮ_２のための乱流を提供するあらゆる形状、例えば鋸歯形状、三角形から正弦波形状、並んだ半円形状、又は同種のものであってもよい。キャリアガスＮ_２は、ガス入口管４１２の中に入れられ、次いで上記のようなガス分配線に沿って多孔金属デバイス４１４を通る実質的に均一な流量を備えた、システムの内部容積４２２の中に分配される。キャリアガスＮ_２は、内部容積４２２の上部区画４２０を通って進む。固体前駆体の蒸気に遭遇する間に、キャリアガスＮ_２は、固体前駆体の蒸気と混合される。キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物は、次いで流れ続け、図３に示されたような第３の区画に到着し、そこで中に置かれたガス収集デバイス４１６は、キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物を収集し、混合物をガス出口４１８の中に前進させる。このようにして、キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物は、（例えば）半導体製造アプリケーションの反応器に供給される。入ったキャリアガスＮ_２の流量は、システムの外側でＮ_２ガス源に流体連結されたＭＦＣなどの流れ制御装置によって制御される。入ったキャリアガスＮ_２の流量を調節することにより、内部容積４２２内の多孔金属デバイス４１４によってガス分配線の中に分配されたキャリアガスＮ_２の流量は、制御されてもよい。このようにして、入ったキャリアガスＮ_２の流れを制御するのに必要なＭＦＣは１つのみであり、これは、正確に効率的に内部容積４２２内にキャリアガスの均一な流量を獲得する操作を可能にする。

【0066】

開示された蒸気供給システムは、異なるガス分配線を有する様々な実施形態を含む。

【0067】

図７は、複数のチャネルを有する、開示された蒸気供給システムの代替例示的実施形態である。キャリアガスＮ_２は、ガス入口５０２及び多孔ガスデバイス５１０を通ってシステムの内部容積５０８の中に流れ、次いで固体前駆体材料５１４が置かれている複数の平行な区画５１２の上を流れる。キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物は、次いでガス収集デバイス５０４によって収集され、ガス出口５０６を通ってシステムから流出する。

【0068】

図８は、２つのチャネルを有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態である。キャリアガスＮ_２は、ガス入口６０２及び多孔ガスデバイス６１０を通ってシステムの内部容積６０８の中に流れ、次いで固体前駆体材料６１４が置かれている複数の平行な区画６１２に流れる。キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物は、次いでガス収集デバイス６０４によって方向付けられ、ガス出口６０６を通ってシステムから流出する。この実施形態では、２つのＳ字形状チャネルが含まれる。より多くの多孔ガスデバイス６１０及びより多くのガス収集デバイス６０４が追加される場合は、より多くのチャネルが含まれてもよい。

【0069】

図９は、２つのチャネルを有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態である。キャリアガスＮ_２は、ガス入口７０２及び多孔ガスデバイス７１０を通ってシステムの内部容積７０８の中に流れ、次いで固体前駆体材料７１４が置かれている複数の平行な区画７１２に流れる。キャリアガスＮ_２と固体前駆体の蒸気の混合物は、次いでガス収集デバイス７０４によって収集され、ガス出口７０６を通ってシステムから流出する。この実施形態では、２つのＳ字形状チャネルが含まれる。同様に、より多くの多孔ガスデバイス７１０及びより多くのガス収集デバイス７０４が追加される場合は、より多くのチャネルが含まれてもよい。

【0070】

図１０は、図６のように断面から見た多孔金属バーの異なる構成を有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態である。図１０と図６の違いは、図６の多孔金属デバイス４１４が多孔金属デバイス８１４に置換され、ガス収集デバイス４１６が図１０ではガス収集デバイス８１６に置換されていることである。多孔金属デバイス８１４及びガス収集デバイス８１６は、キャリアガス及び前駆体の蒸気を通すが、固体粒子は通さないフィルタとして使用される板である。多孔金属デバイス８１４及びガス収集デバイス８１６は、２つの内壁８０８ａ及び８０８ｂのそれぞれの上に置かれる。多孔金属デバイス８１４はガス分配線を生成し、ガス収集デバイス８１６は、キャリアガスと固体前駆体の蒸気の混合物を収集する。

【0071】

図１１は、図６のように断面から見た２層の副区画／チャネルを有する、開示された蒸気供給システムの別の例示的実施形態である。図１１と図１０の違いは、図１０に示された類似区画が、図１１に示された他の区画の上に形成されることである。多孔金属デバイス及びガス収集デバイスの配置は、図１０に示された配置に類似している。多孔金属デバイス９１４及び９１４’は、２つの内壁９０８ａ及び９０８ａ’のそれぞれの上に置かれる。ガス収集デバイス９１６及び９１６’は、他方の２つの内壁９０８ｂ及び９０８ｂ’のそれぞれの上に置かれる。同様に、多孔金属デバイス９１４及び９１４’はガス分配線を生成し、ガス収集デバイス９１６及び９１６’は、キャリアガスと固体前駆体の蒸気の混合物を収集する。

【0072】

開示された蒸気供給システムの形状は異なる。開示された蒸気供給システムは、円筒形状であってもよい。図１２に示されたように（壁の厚さは示されていない）、入口３２は、円筒の中空中心軸にある。内壁３８は、円筒の内部容積を固体前駆体材料３６が置かれている複数のチャネルに分割する。出口３４は、内部容積と円筒の外壁との間に置かれる。複数のチャネルは、少なくとも２層を有してもよい。図１３は（壁の厚さは示されていない）、２層の区画／チャネルを有する、図１２に示されたＣＣ線に沿った蒸気供給システム本体の例示的実施形態を断面から見たブロック図である。図１３は、図１２とそのカイラル対称の組み合わせである。

【0073】

本開示は、ＡＬＤ及び／又はＣＶＤプロセスに適用した蒸気供給システムを使用する方法も含む。方法は、ハウジングによって画定された内部容積の底部に形成された少なくとも２つの区画に固体前駆体を置くステップと、固体前駆体から蒸気を形成するために固体前駆体を蒸発させるステップと、内部容積に置かれ、ハウジングのガス入口に流体連結された多孔金属デバイスを通って、内部容積の中にキャリアガスを供給するステップであって、多孔金属デバイス内の孔はガス分配線を生成し、ガス分配線に沿ってキャリアガスが流れ、固体前駆体からの蒸気と混合する、供給するステップと、各ガス分配線に沿って流れるキャリアガスの流れが、供給キャリアガスの流れによって制御されるように、ガス入口に供給されたキャリアガスの流量を調節するステップと、ハウジングのガス出口に流体連結された内部容積内のガス収集デバイスを通って、ＡＬＤ及び／又はＣＶＤプロセス・チャンバの中にキャリアガスと固体前駆体の蒸気の混合物を供給するステップとを含む。

【0074】

開示された蒸気供給システムは、固体前駆体の気化を高め、システム全体の凝縮を防ぐために加熱されてもよい。開示された蒸気供給システムは、室温に維持されてもよく、又は固体前駆体を気化するために固体前駆体の昇華温度若しくはそれ以上に加熱されてもよい。

【0075】

キャリアガスは、不活性ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ_２であってもよい。好ましくは、キャリアガスはＮ_２又はＡｒである。

【0076】

開示された蒸気供給システムの配向は、上に蓋を備えて垂直に置かれてもよく、又は側面に蓋を備えて水平に置かれてもよい。水平に置かれた場合、区画／チャネルの上部は、固体材料が流出するのを防ぐために、区画を覆う板が必要である。別法として、開示された蒸気供給システムは、固体前駆体材料を荷重するために垂直に置かれ、蒸気をアプリケーション反応器に供給するために水平に置かれてもよい。液体前駆体については、開示された蒸気供給システムは、液体蒸気をアプリケーション反応器に供給するために垂直に置かれてもよい。

【0077】

開示された蒸気供給システムの利点は、以下ことを含んでもよいが、これに限定されない。開示された蒸気供給システムは、固体前駆体を気化し、チャネル間で接触せず、チャネル間を迂回せず、各チャネル内が詰まらないために、複数のチャネル又は少なくとも２つのチャネルを提供する。流れ抵抗体として孔材料を使用して、開示された蒸気供給システムは、均一な高流量のガス流を提供し得る。

【0078】

本明細書における「ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」又は「ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」の言及は、実施形態に関連して記載された具体的な特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれてもよいことを意味する。本明細書の様々な所に語句「一実施形態では」が出現すると、必ずしも全てが同じ実施形態を指すのではなく、又は別個の若しくは代替実施形態が必ずしも他の実施形態を互いに除外するのでもない。同じことは用語「実装形態」に当てはまる。

【0079】

本出願で使用する場合、単語「例示的」は、例、事例、又は図版として役立つ意味で本明細書に使用される。「例示的」と本明細書で記載されたあらゆる態様又は設計は、必ずしも他の態様又は設計にわたって好ましい又は好都合だと解釈されるべきではない。むしろ単語の例示的の使用は、具体的な方法で概念を表すことが意図される。

【0080】

追加として、用語「又は」は、排他的な「又は」より、むしろ包括的な「又は」を意味することが意図される。すなわち、別段の定めがない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ＸはＡ又はＢを用いる」は、あらゆる自然な包含的置換を意味することが意図される。すなわち、ＸがＡを用い、ＸがＢを用い、又はＸがＡ及びＢの両方を用いる場合、「ＸはＡ又はＢを用いる」はあらゆる前述の事例の下で満たされる。加えて本出願及び添付の特許請求の範囲で使用する場合、冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、別段の定めがない限り、又は単数形を指すと文脈から明らかでない限り、概して「１つ又は複数」を意味すると解釈されるべきである。

【0081】

単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうではないと規定しない限り複数指示語を含む。

【0082】

本文中又は特許請求の範囲内で、「ａｂｏｕｔ（約）」又は「ａｒｏｕｎｄ（約）」又は「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（約）」は、記載された値の±１０％を意味する。

【0083】

本明細書で使用する場合、本文中又は特許請求の範囲内で、「室温」は約２０℃～約２５℃を意味する。

【0084】

本明細書では、用語「前駆体」及び「堆積化合物」及び「堆積ガス」は、前駆体が室温及び大気圧でガス状である時に、相互に交換可能に使用されてもよいことに留意されたい。前駆体は、堆積化合物若しくは堆積ガスに対応し又は関連してもよく、堆積化合物又は堆積ガスは、前駆体を指してもよいことを理解されたい。

【0085】

本明細書では、用語「チャンバ」及び「反応器」は、相互に交換可能に使用されてもよいことに留意されたい。チャンバは、反応器に対応し又は関連してもよく、反応器はチャンバを指してもよいことを理解されたい。

【0086】

特許請求の範囲では、「含む」は、その後同定された特許請求の範囲の要素が、非排他的列挙であり、すなわち、何であろうと追加として含まれ、「含む」範囲内に留まってもよいことを意味する、開放型移行用語である。「含む」は、本明細書では、より限定された移行用語「から基本的になる」及び「からなる」を必然的に包含すると定義され、「含む」は従って「から基本的になる」又は「からなる」に置換され、「含む」を明らかに画定して範囲内に留まってもよい。

【0087】

範囲は、本明細書では、ほぼ１つの特定値から、及び／又はほぼ別の特定値までと表されてもよい。そのような範囲が表される時、別の実施形態は、前記範囲内の全ての組み合わせと共に、一方の特定値から及び／又は他方の特定値までであると理解されたい。

【0088】

本発明の本質を説明するために、本明細書に記載され示された部分の詳細、材料、ステップ及び配置の多くの追加の変更は、添付の特許請求の範囲に表したように、本発明の原理及び範囲内で当業者によって行われてもよいことが理解されよう。従って本発明は、上記及び／又は添付図面に与えられた例における特定の実施形態に限定されることを意図しない。

【0089】

本発明の実施形態が示され記載されたが、その修正は、本発明の精神又は教示から逸脱することなく、当業者によってなされてもよい。本明細書に記載された実施形態は、例示に過ぎず限定ではない。組成物及び方法の多くの変形及び修正が可能であり、本発明の範囲に収まる。従って保護の範囲は、本明細書に記載された実施形態に限定されるのではなく、以下の特許請求の範囲のみによって限定され、その範囲は、特許請求の範囲の主題の全ての等価物を含むものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】