(57)【要約】本開示は、気化及びその後の基板上への薄膜蒸着用の液滴エアロゾルを形成する装置１０及び方法に関する。装置１０は、装置１０を通過する液体流量を制御する機構を有し、該機構は、前記液体流量を調整する圧電アクチュエーター２４０と、圧縮ガス源７０からガスを引き込む噴霧機構とを有する。ガス源が液体と結合すると、液体が噴霧され、ガス中に浮遊する液滴が形成され、結果、基板上への薄膜蒸着に適した液滴エアロゾルが形成される。本方法は、圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、液体源から液体を引き込むステップとを含む。液体とガスとは、同軸流関係、径流関係、及び、径流と同軸流との間の偏流関係のいずれかで結合して、ガスが液体と交わり、気化及びその後の基板上への薄膜蒸着に適した液滴が形成される。
2013518990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する装置であって、
前記装置を通過する液体流量を制御する機構を備え、
前記機構は、
前記液体流量を調整する圧電アクチュエーターと、
圧縮ガス源からガスを引き込み、液体源から引き込まれた液体を噴霧し、前記ガス中に浮遊する液滴を形成して気化及び基板上への薄膜蒸着用の液滴エアロゾルを形成する噴霧機構とを有する、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
ヒーター及び温度センサをさらに備え、前記圧電アクチュエーターの温度を所定の一定温度に制御する、
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
径流噴霧ヘッドを備え、
前記ガスが前記液体に作用して、前記液滴エアロゾルが生成される、
装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
軸流噴霧ヘッドをさらに備え、前記ガス流及び前記液体流が同軸方向に向く、
装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
偏流噴霧ヘッドをさらに有し、
前記ガスが、水平に対して略０度から１８０度の間の角度で、前記液体に作用する、
装置。
【請求項６】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する方法であって、
圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、
液体源から液体を引き込むステップとを有し、
前記液体及び前記ガスを、径流噴霧ヘッドにて結合し、
前記ガスを前記液体流に作用させ、気化及び基板上への薄膜蒸着用の液滴を形成する、
方法。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記ガス流は、音速の少なくとも略０．１の速度である、
装置。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記ガスが、実質的に垂直配向で前記流体と交わる、
方法。
【請求項９】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する方法であって、
圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、
液体源から液体を引き込むステップと、を有し、
前記液体及び前記ガスを、径流噴霧ヘッドにて結合し、
前記ガスを、水平に対して略０度から１８０度の間の偏流にて、前記液体に作用させる、
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記ガス流は、音速の少なくとも略０．１の速度である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
半導体デバイスの製造や他の用途に用いられる、基板上への薄膜蒸着は、膜の形成に必要な前躯体蒸気を含むガス／蒸気混合物を用いる気相法により行われることが多い。混合物は、通常、基板に薄膜を形成するのに適した温度及び圧力条件の下で、蒸着室に導入される。液状の前躯体の場合、好適な高温度までその液体が加熱されることで、前躯体蒸気が生成される。そして、キャリアガスが、液体を介してバブリングされ（ｂｕｂｂｌｅｄ）、そのガスが蒸気で飽和状態となり所望のガス／蒸気混合物を形成することができる。もしくは、液体が気化し蒸気が生成されるように、その液体を高温の金属表面に直接注入することによって、蒸気を生成することができる。それと同時に、キャリアガスも注入され、蒸気を運び出してガス／蒸気混合物が形成される。近年、液体の直接注入を介した液体気化、及び液滴気化がますます普及している。この処理では、前躯体液体が、キャリアガスとともに噴霧器に注入され、ガス中に浮遊する微小な液滴からなる液滴エアロゾルが形成される。その後、加熱された気化室において、液滴エアロゾルが加熱されてガス／蒸気混合物が形成される。
【０００２】
噴霧により前躯体が気化することに続いてキャリアガスにて液滴が気化することは、液滴がガス中で浮遊しながら気化するという利点を有する。気化のために、熱が、加熱された気化室壁から、キャリアガスを介して間接的に、浮遊している液滴へ伝導する。液体と高温の金属表面との間の直接の接触は回避され得る。前躯体液体と高温の金属表面との接触は、前躯体の熱分解によって望ましくない副産物が生成される原因となり得る。液滴気化は、熱分解を大幅に軽減でき、高純度のガス／蒸気混合物を形成して半導体デバイスの製造において薄膜を形成する。さらに、蒸発冷却効果により、気化する液滴の表面温度が低いままとなり、液層において十分に高い温度で生じ得る熱分解がさらに低減される。
【０００３】
半導体デバイスの製造において前躯体化学物質を気化させるために、液滴気化が成功的に使用されている一方、最新の前躯体化学物質の多くは、気化し難い。液体噴霧器における設計上の欠陥の結果として、熱分解、及び副産物の生成といった問題が依然残る。これは、低蒸気圧の高分子量前躯体に特に当てはまる。そのような低蒸気圧前躯体は、一般的には、およそ３００を超える分子量を有する。よって、これらを気化するには、比較的高い気化温度が必要である。さらに、これら前躯体化学物質は、安定性が低く熱分解しやすい。熱分解では、製造される半導体デバイスに害を及ぼす副産物が生成され得る。
【０００４】
液体が、噴霧器を介して、加熱された気化室へ運ばれる際、通常、液体の小さい流路は、その液体流路自体が加熱される高温域を通過しなければならない。この場合、小さく、加熱された流路にて、分解生成物が徐々に生成されて堆積し、流路の詰まりが生じてしまう。液体流路に堆積した分解物質はそこからまた移動する可能性があり、ガス／蒸気混合物内にて、ガスで運ばれた（ｇａｓ−ｂｏｒｎｅ）不純物として出現する。これら不純物は、ガス／蒸気混合物により蒸着室へ運ばれ、基板表面に堆積し、基板を汚染する。結果、ウェハー製品の上の表面粒子数及びデバイスにおける欠陥が増加し、生産歩留まりが低下する。
［開示の要約］
本開示は、気化及びその後の基板上への薄膜蒸着用の液滴エアロゾルを形成する装置及び方法に関係する。本装置は、該装置を通過する液体流量を制御する機構を有し、その機構は、前記液体流量を調整する圧電アクチュエーターと、圧縮ガス源からガスを引き込む噴霧機構とを有する。ガス源が液体と結合すると、液体が噴霧され、ガス中に浮遊する液滴が形成され、基板上への薄膜蒸着に適した液滴エアロゾルが形成される。
【０００５】
本方法は、圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、液体源から液体を引き込むステップとを有する。液体とガスとは、同軸流関係、径流関係、及び径流と同軸流との間の偏流関係のいずれかで結合して、ガスが液体と交わり、気化及びその後の基板上への薄膜蒸着に適した液滴が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態の噴霧器の概略図である。
【図２】本開示の噴霧器の他の実施形態の概略図である。
【図３】本開示の装置の噴霧器の更なる他の実施形態の概略図である。
【図４】好ましい実施形態の噴霧器及び液体流の概略図である。
【図５】好ましい実施形態の本発明の噴霧ヘッドを示す径流噴霧ヘッドである。
【図６】偏流噴霧ヘッドである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［例示的実施形態の説明］
図１は、第一実施形態の噴霧器の概略図である。図面全体を通して、類似の要素には類似の参照番号が使用される。噴霧器は概して符号１０で示される。噴霧器１０は、気化対象の前躯体化学物質を有する液体源８０と、液体を噴霧して気化のための液滴エアロゾルを形成するために使用されるキャリアガスを有する圧縮ガス源７０とを備える。噴霧器１０は加熱された気化室９０に連通し、気化室９０では、噴霧器１０により生成された液滴エアロゾル５１が気化され、ガス／蒸気混合物が形成される。形成されたガス／蒸気混合物は、排出口９５を介して気化室から蒸着室（図示なし）へ流出して、薄膜蒸着及び／又は半導体デバイスの製造に用いられる。
【０００８】
噴霧器１０は、ヘッダー２０を備え、ヘッダー２０は、前躯体液体がソース８０から入り込むための液体注入口２２と、キャリアガスがガス源７０から入り込むためのガス注入口２４とを有する。液体は、液体注入口２２に流れ込むと、小型の金属製毛細管６０を下方向へ流れ、その毛細管の反対側の開口した他端から流出する。同時に、ソース７０からのキャリアガスも、注入口２４を介して噴霧器に入る。ガスは、内側管状部材５０の開口２６と外側管状部材４０の開口２７とを介して流れ、２つの別々の流れが形成される。一方の流れは、外側管状部材４０と内側管状部材５０の間に形成されたガス流路２８を下方向へ進み、他方の流れは、内側管状部材５０と毛細管６０の間に形成されたガス流路３２を下方向へ進む。それらのガスの流れは、各ガス流路の開いた下側端部に到達すると混合され、１つの流れとなる。次に、このガスの流れは、小さなオリフィス３４を通過し、高速ガスジェットとなる。この高速ガスジェットにより、金属製毛細管の端から流出する液体が霧化され、噴霧器の底部フランジ３０に取り付けられた加熱された気化室９０内にて微細な液滴５１のスプレーが生成される。
【０００９】
噴霧器１０は真空状態にて作動するように設計されており、上部に位置するヘッダー２０と、底部に位置するフランジ３０と、側方の管状部材４０とを含む、システムの外側被覆部を形成する全部材が、リークを回避できるように構成されている。ヘッダー２０、フランジ３０、及び管状部材４０は、単一の金属固体材料から加工されてもよいし、または、別体にて製造され、ガス及び液体の流れ並びに噴霧に対して、全体的にリークが無い被覆部を形成するように互いに溶接されてもよい。同様に、底部フランジ３０は、漏れ防止シールを介して気化室９０にも取り付けられる。ヘッダー２０、フランジ３０、管状部材４０、管状部材５０、及び毛細管６０を含む、システムの全部材は、ステンレス鋼や他の腐食しない金属で通常作られるので、腐食や浸食による被害を回避し得る。
【００１０】
噴霧器１０は、加熱された気化室と共に作動するように設計されている。高分子前躯体の気化温度は、通常、およそ摂氏１００度よりも大きい。前躯体の中には、特に室内温度で固体である前躯体においては、およそ摂氏３５０度以上の気化温度が必要であろう。そのような固体の前躯体に関しては、固体前躯体及び溶媒の両方を気化できるように、固体を溶媒中で溶解した後に噴霧して、液滴を形成するようにしなければならない。
【００１１】
前躯体が、噴霧器１０の金属製毛細管６０のような液体流路中を流れる際、金属製毛細管の中を流れる際に前躯体液体が熱分解しないように、液体流路の温度を綿密に制御して低温に維持することが重要である。溶媒系固体前躯体の場合、加熱された液体流路内にて先に溶媒が蒸発してしまい、固体前躯体が小さな流路内に堆積して詰まりが生じる可能性がある。金属製毛細管６０の温度が噴霧器１０にていかに制御されるかについて、以下に記載する。
【００１２】
噴霧器１０の全部材が通常ステンレス鋼のような金属から構成されており、その装置は底部フランジ３０を介して加熱された気化室９０に取り付けられているので、装置１０は、通常、気化室９０と熱的に良好に接触している。噴霧器１０により生成された前躯体液滴を気化するために、例えば摂氏１３０度にて気化室９０が作動される場合、図１に示される設計と同様に設計されて以下に記載の特別な設計検討はされていない噴霧器１０も、気化室の温度、つまり摂氏１３０度に近い温度である。噴霧器は、無菌室の通常の温度である摂氏２０度より幾分温かい温度である周囲環境に置かれるので、装置１０のヘッダー２０の温度は、気化室の温度である摂氏１３０度より幾分低い温度であろう。よって、ヘッダー２０と熱的に良好に接触している金属製毛細管６０も、気化室の温度より幾分低い温度であろう。
【００１３】
ヘッダー２０の温度や、ヘッダーに取り付けられヘッダーと熱的に良好に接触している毛細管６０の温度を下げるために、装置１０は、長尺の薄壁管状部材４０から構成されている。管の壁は、加熱された気化室９０から比較的温度の低いヘッダー２０へ熱が伝導される際に少なくとも摂氏３０度程度は温度が降下できるのに足りる長さと厚さとを有する。毛細管はヒーター２０と熱的に良好に接しているので、毛細管の温度も、ヘッダー２０の温度よりおよそ摂氏３０度以上低い温度となるであろう。
【００１４】
管状形成部材の壁を介した、一端から他端への熱伝導は、熱伝導のフーリエ法則によって支配される。
【００１５】
【数１】
2013518990.tif 000003
【００１６】
ここで、Ｑは、管の温端から冷端への熱伝導速度であり、ｋは、管の熱伝導率であり、Ａは、管の断面積であり、Ｌは、管の長さであり、ΔＴは、管の温端から冷端への温度降下である。直径Ｄ及び壁厚ｔを有する薄壁管において、断面積Ａは、以下である。
【００１７】
【数２】
2013518990.tif 000004
【００１８】
よって、熱伝導速度は、以下である。
【００１９】
【数３】
2013518990.tif 000005
【００２０】
式（３）は、管状部材４０を介しての熱伝導速度が管の厚さｔに正比例し、かつその長さに反比例していることを示す。管の厚さを薄くしたり長さを長くしたりすると、管を介しての熱伝導が悪化する。管の冷端はヘッダー２０につながっており、ヘッダー２０と実質的に同じ温度あるので、管の温端から冷端への熱伝導で伝わる熱は、ヘッダーを介しての自然対流や自然放射により周囲に散逸するはずである。よって、冷端への熱伝導速度を低下させると、ヘッダー２０と周囲環境の温度との温度差が減少し、ヘッダーの温度が周辺室内温度により近づく。従って、ヘッダーの温度が下がる。
【００２１】
上記分析によると、ヘッダー２０、及びそれに取り付けられた毛細管の温度を下げる簡単で効果的な方法は、管の壁厚ｔを薄くするか、管の長さＬを長くするか、もしくは、これら両方を行うかである。さらに、キャリアガスは、ガス注入口２４に入ってガス流路２８、３２を通る際、２つの冷たいシース流（ｓｈｅａｔｈ  ｆｌｏｗ）を形成する。一方の流れは、流路３２を通過し、ヘッダーより下のセクションにおいて金属製毛細管６０の冷却を助ける。他方の流れは、流路２８を通過し、管からヘッダーへ他の方法で伝わってしまう追加的な熱を運び出すことで、管状ハウジング４０の冷却を助ける。これにより、液体を噴霧して液滴エアロゾルを形成するために用いられるキャリアガスは、ヘッダーと、毛細管が取り付けられるヘッダーの下の、毛細管のセクションとを冷却するためにも追加的に用いられることとなる。
【００２２】
実験では、上記方法によると、管状の壁を薄くしすぎたり、又は長くししぎたりすることなく、フランジ３０からヘッダー２０及び金属製毛細管６０までの間の温度降下を摂氏９０度くらいまで増加させることが可能であるということが示されている。管状ハウジング４０の壁は、運転圧力が大気圧より低いことに基いて薄くされるのみでもよい。管状ハウジングの厚みは、真空に耐え得る厚みでなければならない。一方で、管状ハウジングを薄くするほど、気化室からの熱伝導速度が低下する。さらには、管状ハウジングを長くするほど、同じく、熱伝導速度が低下する。しかし、管状ハウジング４０は、装置の使い勝手が悪くなるほど長くあってはならない。当然のことながら、毛細管６０と内側管状部材５０との長さは、それぞれ、管状ハウジング４０の長さに対応していなければならない。
【００２３】
図２は、本発明の装置の他の実施形態を示す。システムの全部品は、拡張表面熱交換器１４０が追加された点を除いては、全て図１の部品と同一である。熱交換器１４０は、ヘッダー２０と熱的に良好に接触して配置され、熱が自然対流により効果的に放熱可能なように拡張表面を有する。放熱用に追加領域を提供する熱交換器１４０を追加することで、ヘッダー２０の温度をさらに低下させることができ、装置の周りの周辺温度により近づけることができる。
【００２４】
図３は、本発明の装置の更なる他の実施形態を示す。システムの全部品は、熱電冷却部材１５０及び付属の自然対流空冷フィン１５５から構成される熱電モジュールが追加された点を除いては、全て図１の部品と同一である。熱電冷却器は、従来型であり、直流電流が冷却器へ供給されることで冷却効果がもたらされる。取り除かれた熱は、熱電冷却器が取り付けられた空冷フィンによって放熱される。熱電冷却効果をもたらすための所望の直流電流を生成するのに必要な、関連の電気・電子回路は、熱電冷却効果を有する冷却システムの設計分野の当業者には周知であるので、図示されていない。熱電冷却器を追加することで、ヘッダー温度を周囲室内温度付近または周囲温度未満に保つことができ、結果、液体前躯体を室内温度以下で噴霧することができる。この低温噴霧器は、高い気化温度が必要な低蒸気圧前躯体や、溶液噴霧過程において溶媒で溶解した固体前躯体を気化するのに有用である。加熱された毛細管中に溶液を流すと、溶媒が溶液から蒸発してしまい、残った固体前躯体により液体流路が詰まる可能性がある。
【００２５】
本開示で述べられていない他の冷却方法も同様に使用できる。例えば、冷却水、冷却ガス、またはファンなどを用いた放熱など、これら方法は、冷暖装置の設計分野の当業者には周知であるので、ここでは記載されない。
【００２６】
図４は、液体流量を制御し液滴エアロゾルを生成する、好ましい実施形態における本発明の装置を示す。この装置は、噴霧及び液体流制御装置２００を備える。装置２００は、一定速度で液体を送り、その送られた液体を噴霧することで、液滴エアロゾルを形成する。その後、液滴エアロゾルは、基板上への薄膜蒸着用のガス／蒸気混合物を形成するために、加熱された気化室（図示なし）へ入る。ソース８０内の前躯体液体が加圧され、液体流センサ８５を介して液体注入口２１０へ流入する。薄い金属製のダイアフラム２５０は、金属製毛細管２６０の注入開口２６４付近に配置され、ダイアフラム２５０と金属製毛細管２６０の液体注入開口２６４との間に、小さな間隙２３５が形成される。間隙２３５は、圧電アクチュエーター２４０により調節可能である。
【００２７】
圧電アクチュエーター２４０は、圧電材料で作られる。圧電材料は、電圧源２８０からの直流電圧に応じて、膨張または収縮が可能である。ソース２８０からの電圧は、一対の電線２８２、２８４を介して圧電アクチュエーター２４０に供給される。圧電アクチュエーターの下端部は、湾曲表面２４５を有し、湾曲表面２４５は、金属製ダイアフラム２５０にしっかりと押し付けられ、ダイアフラムとハウジング２３０との間で堅持される。この湾曲表面２４５は、通常、金属製であり、非常に硬い。電圧源２８０から供給される特定の極性と大きさを有する直流電圧によって、圧電アクチュエーターは膨張または収縮することで、自身の長さ、及び、ダイアグラム２３５と液体注入開口２６４の間の間隙２３５を変えることができる。結果、システムを流れる液体流量も、電圧源２８０によって圧電アクチュエーターに供給される極性及び電圧に応じて変動する。大きな間隙は液体流量の増加をもたらす一方、小さい間隙は液体流量の減少をもたらす。フィードバック電子制御により、ソース８０からの液体流量を、液体流センサ８５の電気出力と電圧源２８０から供給される直流電圧の極性及び大きさに基づいて、ある特定の値に制御し得る。
【００２８】
液体流量の制御において、ハウジング２３０の熱膨張や熱収縮が圧電アクチュエーターの動作に影響することを防ぐ目的で、ハウジングの温度を周囲より高い特定値に制御するために、温度センサ２９０及びヒーター２９５が備えられ、結果、周辺温度の変化がハウジングの長さや圧電アクチュエーターの作動に影響しないようにし得る。
【００２９】
液体は、毛細管注入口２６４に入ると、金属製毛細管２６０内の液体流路２６２中を流れ、金属製毛細管の出口端にある排出開口２６８から流出する。同時に、ソース７０からのキャリアガスは、ガス流センサ７５を介してガス流路の端部の注入口へ流入する。ガス流路は、水平部分２７４と、通常は筒型である噴霧部２７０内にある、垂直部分２７５とからなる。その後、ガス流は、筒型形状の金属製毛細管２６０と、同じく筒型形状の出口オリフィス２７８との間にある環状空間２７６を介して、噴霧部２７０から排出され、高速ガスジェットが生成される。この高速ガスジェットは、その後、金属製毛細管排出口２６８から流出する液体を霧化し、これにより、液滴エアロゾルが形成される。液滴エアロゾルは、その後、基板上への薄膜蒸着用のガス／蒸気混合物を形成するために、加熱された気化室（図示なし）を流れる。
【００３０】
噴霧及び液体流制御装置２００内にて、参照符号２９８にて示される噴霧ヘッドの設計は、同軸流設計に基づく。この設計においては、液体排出口２６８及び環状ガス排出口２７６を流れる液体流とガス流とは、金属製毛細管２６０の軸（図示なし）に沿って同軸方向にそれぞれ移動する。この噴霧ヘッドの設計は、概して、多くの用途に適している。要求がより厳しい用途では、本装置が許容されるものとするためには、より微細な液滴が望まれる。
【００３１】
図５は、本開示に記載された噴霧ヘッドの他の実施形態を示す。この設計において、噴霧ヘッド３００内の矢印３２０及び３２２にて示されるように、ガス流は、最初、軸方向略下方に流れる。その後、ガス流は、噴霧ヘッドの管状噴霧部３１０内のガス流路３１２の外側壁３１５と、金属製毛細管３７０の底部の近くのヘッドピース３１４の外側面との間に形成された環状空間３１４を流れる。環状ガス流路３１４内のガス流は、下面３４０及び上面３５０により囲まれたガス流路３６０の水平部分にて、矢印３２４及び２３６にて示されるように、９０度曲げられる。
【００３２】
ガス流路３６０の幅は、明確にするために、かなり幅広に図示されているが、実際には、ガス流路の境界面を形成する下面３４０及び上面３５０間の間隔Ｓは、極めて小さい。間隔Ｓは、通常、１．０ｍｍ未満であるが、所与の容積流量または質量流量でのガス流速が速まるようにさらに小さくてもよい。この高速ガス流が、液体流路３４２を介して金属製毛細管から流出する液体流３３５に作用すると、液体流が圧縮され、半径が小さくなる。この半径が小さくなった液体流は、その後霧化され、微細な液滴スプレーが生成される。その後、この微細な液滴スプレーは、キャリアガスと混合し、気化されるように微細な液滴エアロゾルが形成されてガス／蒸気混合物が形成される。
【００３３】
非常に小さいサイズの液滴を生成するために、理想的には、ガス流が小さなガス流路３６０を音速で流れることが好ましい。実際には、ガス流速は、音速の１０分の１、つまり音速の０．１という低速であってもよく、この流速でも、様々な用途に合った十分に小さい直径の液滴エアロゾルスプレーが依然として非常に適切に生成される。標準温度や標準圧力条件の下での窒素中の音速は、略３４０ｍ／ｓであり、所望の半径を有する液滴を生成するのに用いる噴霧ガス速度は、３４ｍ／ｓから３４０ｍ／ｓの範囲内とされ得る。
【００３４】
図４及び図５に示す噴霧ヘッドの設計は、それぞれ、軸流噴霧器及び径流噴霧器と称されることができる。図４の軸流設計では、ガス流は金属製毛細管３７０の縦軸に沿って流れる。図５の径流設計では、ガス流は径方向、つまり、金属製毛細管の軸に対して垂直方向に流れる。よって、液体流方向に対しても垂直である。軸流設計と比較して、径流設計は、微細な液滴エアロゾルを形成するのに、より多く噴霧できることが明らかになっている。
【００３５】
図６は、噴霧ヘッドの更に他の設計を示す。この設計では、ガス流が、矢印４７０及び４７５にて示される方向に沿って、２つの円錐面４８０、４９０の間で閉じ込められる。よって、ガス流は液体流に対して角度を有しており、ガス流と液体流との間の角度θは、０度から１８０度の間で変動し得る。この特有な設計は偏流噴霧器と称されることができる。よって、角度θが０度で設計される軸流噴霧器、及び角度θが９０度で設計される径流噴霧器は、偏流噴霧器の特別なケースと思われる。
本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されるが、当業者は、その精神及び範囲を
逸脱することなく、形態や詳細の変更がなされてもよいことを認識するであろう。
【図１】
2013518990.tif 000006
【図２】
2013518990.tif 000007
【図３】
2013518990.tif 000008
【図４】
2013518990.tif 000009
【図５】
2013518990.tif 000010
【図６】
2013518990.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月5日(2013.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する装置であって、
前記装置を通過する液体流量を制御する機構を備え、
前記機構は、
前記液体流量を調整する圧電アクチュエーターと、
圧縮ガス源からガスを引き込み、液体源から引き込まれた液体を噴霧し、前記ガス中に浮遊する液滴を形成して気化及び基板上への薄膜蒸着用の液滴エアロゾルを形成する噴霧機構とを有する、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
ヒーター及び温度センサをさらに備え、前記圧電アクチュエーターの温度を所定の一定温度に制御する、
装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
径流噴霧ヘッドを備え、
前記ガスが前記液体に作用して、前記液滴エアロゾルが生成される、
装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
軸流噴霧ヘッドをさらに備え、前記ガス流及び前記液体流が同軸方向に向く、
装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
偏流噴霧ヘッドをさらに有し、
前記ガスが、水平に対して略０度から１８０度の間の角度で、前記液体に作用する、
装置。
【請求項６】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する方法であって、
圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、
液体源から液体を引き込むステップとを有し、
前記液体及び前記ガスを、径流噴霧ヘッドにて結合し、
前記ガスを前記液体流に作用させ、気化及び基板上への薄膜蒸着用の液滴を形成する、
方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記ガス流は、音速の少なくとも略０．１の速度である、
方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記ガスが、実質的に垂直配向で前記流体と交わる、
方法。
【請求項９】
ガス中に前躯体液体を噴霧し、液滴エアロゾルを形成する方法であって、
圧縮ガス源からガスを引き込むステップと、
液体源から液体を引き込むステップと、を有し、
前記液体及び前記ガスを、径流噴霧ヘッドにて結合し、
前記ガスを、水平に対して略０度から１８０度の間の偏流にて、前記液体に作用させる、
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記ガス流は、音速の少なくとも略０．１の速度である、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ヘッダー２０の温度や、ヘッダーに取り付けられヘッダーと熱的に良好に接触している毛細管６０の温度を下げるために、装置１０は、長尺の薄壁管状部材４０から構成されている。管の壁は、加熱された気化室９０から比較的温度の低いヘッダー２０へ熱が伝導される際に少なくとも摂氏３０度程度は温度が降下できるのに足りる長さと厚さとを有する。毛細管はヘッダー２０と熱的に良好に接しているので、毛細管の温度も、ヘッダー２０の温度よりおよそ摂氏３０度以上低い温度となるであろう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
圧電アクチュエーター２４０は、圧電材料で作られる。圧電材料は、電圧源２８０からの直流電圧に応じて、膨張または収縮が可能である。ソース２８０からの電圧は、一対の電線２８２、２８４を介して圧電アクチュエーター２４０に供給される。圧電アクチュエーターの下端部は、湾曲表面２４５を有し、湾曲表面２４５は、金属製ダイアフラム２５０にしっかりと押し付けられ、ダイアフラムとハウジング２３０との間で堅持される。この湾曲表面２４５は、通常、金属製であり、非常に硬い。電圧源２８０から供給される特定の極性と大きさを有する直流電圧によって、圧電アクチュエーターは膨張または収縮することで、自身の長さ、及び、ダイアフラム２５０と液体注入開口２６４の間の間隙２３５を変えることができる。結果、システムを流れる液体流量も、電圧源２８０によって圧電アクチュエーターに供給される極性及び電圧に応じて変動する。大きな間隙は液体流量の増加をもたらす一方、小さい間隙は液体流量の減少をもたらす。フィードバック電子制御により、ソース８０からの液体流量を、液体流センサ８５の電気出力と電圧源２８０から供給される直流電圧の極性及び大きさに基づいて、ある特定の値に制御し得る。
【国際調査報告】
2013518990.tif 000012
2013518990.tif 000013