(57)【要約】分子線エピタキシーシステム等の超高真空システムに用いられるフェイズセパレータである。真空チャンバ内には極低温パネルが配置されており、この極低温パネルには極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域とが含まれている。液体窒素はインレットラインを介して極低温パネルに導入される。液体窒素の温度が上昇し、蒸発すると、窒素蒸気がシュラウド内の上部へ移動する。極低温パネルのフェイズセパレータ領域においては、略大気圧蒸気層が液体窒素の上にあり、その結果、窒素蒸気は、ガスバーストを形成することなくパネルからスムーズに排出される。また、液体窒素レベルの変化による極低温シュラウド表面の温度変化を防ぐため、フェイズセパレータ領域は真空ジャケットされ、これにより極低温シュラウドのポンプ安定性が高められる。分子線エピタキシーシステム（ＭＢＥ）で用いられる一実施例では、極低温パネルを第一と第二の冷却室に分割している。第一の冷却室は液体窒素を含み、被膜される基板を取り囲む。第二の冷却室は水のような異なる流体を含み、エフュージョンセルを取り囲むことによって、エフュージョンセルの動作中に発生される熱を散逸させる。
2006501639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を堆積させる超高真空システム用の統合型フェイズセパレータ装置であって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置される、第一冷却室及び第二冷却室に分割される極低温パネルとからなり、
前記第一冷却室は液体窒素インプットポート及び窒素蒸気アウトレットポートを備え、前記極低温パネルでは液体窒素の上に略大気圧蒸気層が形成されており、窒素蒸気は前記アウトレットポートを経てスムーズに排出され、
前記第二冷却室は熱を吸収できる流体を循環させる貯留手段を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記貯留手段に流体を導入するインレットポートと、前記貯留手段から流体を除去する排水ポートとを備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記インレットポートに接続される複数のカーブ型チャネルを備え、これらのチャネルの終点は前記貯留手段内に位置するスプレーノズルとなっていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、貯留手段により多くの流体を導入するため、前記インレットポートに接続されるリング状チャネルに沿って、放射状に配置される一連の流体放出ホールを備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記循環する流体は水であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第一冷却室は、前記真空チャンバにおいて被膜される基板を少なくとも部分的に取り囲み、前記第二冷却室は、前記基板上に堆積される物質の供給源を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第一冷却室は、極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域を含み、極低温シュラウド領域は前記基板を取り囲み、前記略大気圧蒸気層は前記フェイズセパレータ領域内に位置することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第二冷却室は、前記基板上に堆積される物質の供給源を入れる開口部を有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記貯留手段に流体を導入するインレットポートと、このインレットポートに接続される複数のカーブ型チャネルを備え、これらのチャネルの終点は前記貯留手段内に位置するスプレーノズルであり、これらのノズルのそれぞれが第二冷却室の開口部の一つに向かって流体をスプレーするように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記インレットポートに接続されるリング状チャネルを備え、このリング状チャネルは、貯留手段により多くの流体を導入するため、放射状に配置される一連の流体放出ホールを備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記極低温パネルの少なくとも一部分を取り囲む真空ジャケットを備えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記ジャケット内に真空状態を作り出すため、前記ジャケット内に極低温で活性である収着物質を備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記真空チャンバは、分子線エピタキシーシステムの反応チャンバであることを特徴とする装置。
【請求項１４】
分子線エピタキシーシステム用の統合型フェイズセパレータ装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に配置される、第一冷却室及び第二冷却室に分割される極低温パネルと、
液体窒素を断続的に前記極低温パネルの前記第一冷却室に導入する手段と、
窒素蒸気を前記極低温パネルの前記第一冷却室から排出する排出口と、
前記極低温パネルの前記第二冷却室に冷却用流体を導入するインレットポート、
前記第二冷却室から熱せられた冷却用流体を除去する排水ポート、
とからなることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第一冷却室は、極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域を含み、フェイズセパレータ領域は、前記極低温パネルの断面積と実質的に等しい表面積の蒸気／液体界面を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記蒸気／液体界面を含むフェイズセパレータ領域を取り囲む真空ジャケットを備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記ジャケット内に真空状態を作り出すため、前記ジャケット内に極低温で活性である収着物質を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１４記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記インレットポートに接続される複数のカーブ型チャネルを備え、これらのチャネルの終点は前記第二冷却室内に位置するスプレーノズルであることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記冷却用流体は水であることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１４記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第一冷却室は、前記反応チャンバにおいて被膜される基板を少なくとも部分的に取り囲み、前記第二冷却室は、前記基板上に堆積される物質を蒸発させるエフュージョン源を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第一冷却室は、極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域を含み、極低温シュラウド領域は前記基板を取り囲み、前記略大気圧蒸気層は前記フェイズセパレータ領域内に位置することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２０記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、前記第二冷却室は、複数のエフュージョン源を入れる複数の開口部を有することを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の統合型フェイズセパレータ装置であって、この装置は、さらに、前記インレットポートに接続されるリング状チャネルを備え、このリング状チャネルは、放射状に配置され、複数のカーブ型チャネルに接続される、一連の流体放出ホールを備え、前記カーブ型チャネルの終点は前記第二冷却室内に位置するスプレーノズルであり、これらのノズルのそれぞれが第二冷却室の開口部の一つに向かって流体をスプレーするように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）システム等の超高真空システムに用いられるフェイズセパレータ、特に、ＭＢＥシステム内の極低温チャンバに統合されて、液体窒素をシステム内に、気体窒素をシステム外にスムーズに流入・流出させるフェイズセパレータに関する。
【背景技術】  超高真空システムは、多くの製造過程、科学その他の応用分野において用いられている。本願において、超高真空（ＵＨＶ）システムとは、そのベースとなるシステム圧として、約１０−８Ｔｏｒｒ以下を用いるものをさす。ＵＨＶを用いたシステムの一例としては、エピタキシャル結晶成長がある。
【発明の開示】
ＵＨＶを用いたエピタキシャル結晶成長の応用として、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）がある。ＭＢＥにおいては、分子又は原子のビームを基板に向けることによって、原料の薄膜が基板上に堆積される。堆積した分子又は原子は、加熱された基板上で、エネルギー的により好ましい格子ポジションへと移動し、高結晶質及び高純度、さらに最適で均一な厚さの膜が得られる。ＭＢＥは、複合的な半導体研究及び半導体装置作製業界において、半導体、金属、絶縁層の薄膜堆積に広く用いられている。
成膜の純度は、成膜チャンバの動作圧及び残留ガスの組成によって決定される。例えば、半導体業界によって要求されるような高レベルの純度を達成するためには、ＭＢＥ成膜チャンバのベース圧が、超高真空（ＵＨＶ）の範囲内、典型的には約１０−１０Ｔｏｒｒ以下であることが必須である。
更に、成膜レート、膜組成、膜のドーピングレベルは、成膜システムに多数含まれる、例えばソースセル、基板キャリア等の重要な構成要素の動作温度によって決定される。この目的のため、ＭＢＥ成膜チャンバでは、液体窒素で満たして極低温に冷却された覆い（クライオシュラウドｃｒｙｏ−ｓｈｒｏｕｄ）を用い、内部構成要素を取り囲み、成膜に使用されている領域を取り囲むことがよく行われる。この極低温シュラウドは以下、複数の目的のために使用される。
・  除去されなかった、あるいは真空ポンプシステムによってトラップされた、残留の揮発性物質を凝縮（ｃｏｎｄｅｎｓｅ）することによって、ＵＨＶチャンバの真空レベルを高めるため。
・  成膜反応にとって重要な構成要素の熱安定性及び温度制御を高めるため。
・  エフュージョンセルから生ぜしめられ、成膜には用いられないソース物質を凝縮（ｃｏｎｄｅｎｓｅ）してトラップするため。
ＵＨＶシステムにおいて液体窒素で満たした極低温シュラウドを実施するためには、極低温シュラウドが熱を吸収するにつれて、液体窒素が蒸発して発生される気体窒素を排出するためのフェイズセパレータが必要となる。また、フェイズセパレータを用いることで、液体窒素を極低温シュラウドに補充し、好適な動作温度を維持することが可能となる。図１に、従来から使用されている外付けのフェイズセパレータを示す。
図１に示されているように、真空チャンバ１００には、液体窒素インレット１１２及び液体窒素アウトレット１１４を有する極低温シュラウド１１０が設けられている。フェイズセパレータ１２０は、それぞれポート１３２、１３４、ライン１２２、１２４を介して、インレット１１２、アウトレット１１４に接続されている。大気中での沸点が７７．５°Ｋ（−１９５．５°Ｃ）以下である液体窒素が、インレット１４２を介してフェイズセパレータ１２０に導入され、次いでポート１３２及びライン１２２を通過し、インレット１１２を介して極低温シュラウド１１０に入る。真空チャンバ１００から吸収された熱により、極低温シュラウド１１０内の窒素が沸点まで熱せられるにつれて、液体内に蒸気が形成され、重力によってバブルが極低温シュラウドの最上部に上昇し、最終的にはアウトレット１１４、排出ライン１２４、ポート１３４を介して、気体窒素として排出口１４４を経て排出される。このように、蒸気のバブルが形成されて流れることにより、通常、沸騰作用にともなって、乱流が発生し、液体状態の窒素と混ぜ合わさって、より低温の、より濃度の高い液体が極低温シュラウドの下部へと沈殿する自然傾向を妨害することになる。
このような従来例のフェイズセパレータにはいくつかの問題点がともなう。第一に、排出ラインの断面積が小さいことから、蒸気バブルの流れが制限されて、極低温パネルの上部に「泡立った」沸騰領域が形成される。この領域の温度は液体窒素の沸点以上に上昇されて、極低温シュラウド表面からの熱吸収を低下させる。第二に、大きなガスポケットが、解き放たれて排出ラインに流れ込む前に、極低温シュラウド内に蓄積され、ガスポケットがトラップされている箇所では、局所的、一時的に極低温シュラウドの昇温が引き起こされる。第三に、従来例ではその構成により、極低温シュラウド内の動作圧は、大気圧よりもかなり大きいものとなる。その結果、液体窒素の沸点が高められ、極低温シュラウドの動作温度を全体的に上昇させる。温度上昇が数度であっても、極低温シュラウドの極低温ポンプ効率は著しく低下する。例えば、二酸化炭素の蒸気圧は、７２．１°Ｋで１０−９Ｔｏｒｒから、８０．６°Ｋで１０−７Ｔｏｒｒへと急激に上昇する。排出ラインにおいて、気体／液体の界面の表面積が制限されることによって、このような問題が顕著となるのである。
本発明は上記の問題を克服するためになされたものであり、真空チャンバ内でフェイズセパレータと極低温パネルを統合することによって、真空チャンバを外付けフェイズセパレータに接続する場合の、ラインの径が小さいという問題を解決するものである。本発明によれば、例えばＭＢＥ反応チャンバ等の真空チャンバ内に配置される極低温パネルには、極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域とが含まれている。液体窒素は、インレットラインを介して極低温パネルに導入される。液体窒素の温度が上昇し、蒸発すると、窒素蒸気がシュラウド内の上部へ移動する。極低温パネルのフェイズセパレータ領域には、蒸気／液体の界面が大面積で設けられ、大気圧付近に保たれている。その結果、窒素蒸気は、ガスバーストを形成することなくパネルからスムーズに排出され、液体窒素部分において乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）その他の乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）を最小限に抑えることができる。
極低温パネルの、フェイズセパレータ領域を含む上端部は、真空ジャケットされていることが好ましい。液体窒素の供給メカニズムは、液体／蒸気の界面を常に真空ジャケットで取り囲まれる領域内に保持できるように、構成されている。これにより、極低温シュラウドの外部側表面は、内側にある液体窒素の名目温度７７．４°Ｋから大きく変化することがないようにされ、その効率及び熱安定性が最適化される。
フェイズセパレータ内に配置されるレベルセンサ及び注入メカニズムによりゲートコントロールすることによって、液体窒素の極低温パネルへの流入は断続的なものとされる。流入のない時間が長くなると、供給ラインがかなり温かくなり、液体窒素がバルクサプライタンクから極低温パネルに流入する際、蒸発することにつながる。これにより、供給ラインが十分に冷却されるまで、フェイズセパレータ領域に向かって高速のガスインジェクションが発生し、蒸気と液体の界面は混合されることになる。液体窒素が通常どおりシステムに流入する場合にも、それほど大きくはないが、同様の結果が得られる。また、インレットラインの終点を「シャワーヘッド」構成とし、そこから気体又は液体の流れが分散されて、ほぼ水平方向へ向けられることによって、液体窒素部分における乱流及び蒸気／液体の界面の乱れを最小とすることができる。
必要に応じて、より高い熱負荷を許容するために、極低温パネルの一部を、例えば水等のより熱吸収性能の高い第二の流体で満たすことも可能である。好ましい実施の一態様においては、極低温シュラウドを上部と下部に分割することでこれを達成しており、液体窒素を含む上部はフェイズセパレータ領域を取り囲み、水で冷却される下部は、ＭＢＥシステムの動作中に発生する熱を最適に散逸させる役割を果たす。また、複数の薄いカーブ型給水ヘッドと、主供給リングに放射状に配置される複数のホールとが、閉じられた下部領域に連続的あるいは断続的に水を噴霧する。当業者であれば、ここに開示されている本発明の概念を変えることなく、追加の冷却流体の使用が可能であることが理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明に係るＵＨＶシステム用の統合型フェイズセパレータが図２〜図７に示されている。図中、同一の構成要素には同一の符号が付されている。
図２に示されているように、ＵＨＶシステムには真空チャンバ１０が含まれており、このチャンバ内には極低温パネル２０が配置されている。極低温パネル２０には、極低温シュラウド領域２２とフェイズセパレータ領域２４とがある。沸点７７°Ｋ又はそれ以下の温度である液体窒素が、インプットポート２６及び注入ヘッド２７を経て、極低温パネルに導入される。なお、インプットポート２６は、液体窒素供給源（不図示）及び注入メカニズム（不図示）に接続されている。
液体窒素が極低温シュラウド領域２２で温められ、蒸発するにつれて、気体となった窒素はフェイズセパレータ領域２４へと上昇する。フェイズセパレータ領域２４には、蒸気／液体界面層Ｉが存在し、大気圧付近に保たれている。界面Ｉは、極低温パネル２０の断面積と実質的に等しい大きな断面積を有している。界面Ｉの蒸気側Ｖは排出口２８にほぼ直接連結されている。界面Ｉにより、窒素蒸気はアウトレットポート２８を介してスムーズにパネルから排出され、従来技術による外付けのフェイズセパレータの場合に発生するような、乱流は最小限にされ、ガスバーストや泡立ちは形成されない。
また、極低温パネルの液体窒素を好適なレベルに維持するのを容易にするために、レベルセンサ３０を設けることが好ましい。レベルセンサ３０は、界面Ｉの液体側Ｌに連結可能なようにされており、界面Ｉの現在レベルを示す測定可能シグナルを発生させる。
真空ジャケット３２は、極低温パネル２０の上端部を取り囲んで配置され、少なくともフェイズセパレータ領域２４、とりわけ界面Ｉを覆うようにしている。真空ポート３４は真空ポンプ（不図示）に接続されている。真空ジャケット３２の内側に真空状態を作り出すその他の方法として、液体窒素が極低温シュラウド領域に導入される前に、ジャケット内に極低温で活性である収着物質を入れて、ポート３４をシールする方法がある。収着物質が冷却されるにつれて、それはガス分子を吸収し、外部ポンプの使用を必要とせずに真空状態を作り出すことができる。ポンプ機能を果たすものとして、活性炭又はアルミノケイ酸ナトリウム等の収着物質を使用することは、従来から知られている。
真空ジャケット３２内に界面Ｉを取り囲むことによって、極低温シュラウド領域２２の外側表面が、内側にある液体窒素の名目温度７７°Ｋから大きく変化することがないようにされ、熱安定性及び効率が最適化される。真空ジャケット３２はいくつかのピースからなるものであってもよいが、この場合、溶接ロッドのようなスタビライザを組み込んでおくことが望ましい。これにより、通常の使用中に発生する、冷却及びそれに続く周囲温度への復帰という急激な温度変化にもかかわらず、構造的な強度を維持することができる。
本発明に係る更なる実施の形態が図３〜図５に示されている。この実施例においては、液体窒素注入ヘッド２７の代わりに、液体窒素「シャワー」注入ヘッド３６が用いられている。特に図４に示されるように、シャワー注入ヘッド３６は、複数の流体排出口３８を備えており、そこから液体窒素が極低温パネル２０へと導入される。このような構成とすることで、図５に示すように液体窒素はほぼ水平な方向に分散され、界面Ｉの乱れを最小とし、液体窒素部分（すなわち界面Ｉの液体側Ｌ）の乱流を最小とすることができる。
本発明に係る更なる実施の形態が図６及び７に示されている。本実施例と上述した実施例との主な相違点は、本実施例においては、極低温パネルを二つの部分に分割し、パネル冷却用に二つの異なる流体を用いることができるようにした点である。
図６は、ＭＢＥシステムで用いられる「分割型パネル」の断面図である。図６に示されているように、極低温パネル２００は、第一極低温パネル部分２２４と第二極低温パネル部分２５０とに分割されている。第一極低温パネル部分２２４は、被膜される基板を保持する基板保持部２２５を取り囲んでいる。第一極低温パネル部分２２４は、上述の実施例と同様に、極低温シュラウド領域２３４とフェイズセパレータ領域２３６とを有している。少なくともフェイズセパレータ領域２３６は真空ジャケット２３２によって囲まれていることが好ましい。第二極低温パネル部分２５０は、複数の開口部２５１を含み、そこに基板上に物質を堆積させるために用いられるエフュージョンセル（不図示）を入れることができる。
本実施例においては、第一極低温パネル部分２２４に液体窒素を、第二極低温パネル部分２５０に水を満たすことが望ましい。沸点７７°Ｋ又はそれ以下の温度である液体窒素を、インプットポート２２６を経て、第一極低温パネル部分に導入し、蒸発した窒素を排出口２２８から排出する。冷水は、インレットポート２５３を経て、第二極低温パネル部分に導入し、排水ポート２５２を経て本システムから排出する。水が第二極低温パネル部分に導入される様子を図示するために、図７は第二極低温パネル部分の内壁部を切り離した図としている。図７からわかるように、インレットポート２５３はリング２５６に接続されており、リング２５６は複数のカーブ型給水ヘッド２５４に順に接続されている。また、複数の放水ホール２５７が、リングに沿って放射状に配置されている。水は、給水ヘッド２５４の最上部付近で小さなホール（不図示）を介して、また、リングに沿って放射状に配置されているホール２５７を介して、放出される。このような構成によって、第二極低温パネル部分で水を循環させている。
このような図６及び７に示される実施例の主な利点は、極低温パネルが、必要とされる領域において、より高い熱負荷を処理できるものとすることであり、また、液体窒素は高価なものであり、本システムで消費される液体窒素を相当量低減することができる。エフュージョンセルは相当量の熱を発生させ、それにより極低温パネルを大幅に温めてしまう。上述の実施例においては、このような高い熱負荷は、液体窒素を非常に急速に蒸発させ、極低温パネル全体の効率を低下させるとともに、相当量の液体窒素を消費する。一方、図６及び７に示される実施例によれば、第二極低温パネル部分の水により、エフュージョンセルからの熱負荷をより吸収することができ、液体窒素の使用を、最も必要とされる領域すなわち基板を取り囲む領域のみに限定することができる。
【産業の利用可能性】
上述したように、本発明が特に有用となるＵＨＶシステムの一例として、分子線エピタキシーがあげられる。この場合、真空チャンバ１０はＭＢＥシステム反応チャンバとなる。本発明に係る統合型フェイズセパレータが用いられるその他の例としては、サンプル表面のコンタミネーションを最小とするためにＵＨＶが必要とされる、オージェ電子分光計（ＡＥＳ）、動的二次イオン質量分析計（ＤＳＩＭＳ）、及び低エネルギー電子線回折（ＬＥＥＤ）顕微鏡等の表面分析器具があげられる。当然のことながら、これらの実施例は例示的なものにすぎず、他のシステム及び環境においても本発明の使用が有益となる可能性もある。
上述した内容は例示的なものであり、本発明の、特にサイズ、形状、構成要素の配置に変更を加えたものも、添付の請求項に記載されている発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型のフェイズセパレータを示す、ＵＨＶシステムの断面図である。
【図２】統合型のフェイズセパレータを備えたＵＨＶシステムを示す、本発明の第一好適実施例の断面図である。
【図３】「シャワーヘッド」を示す、本発明の別好適実施例の断面図である。
【図４】「シャワーヘッド」を示す、図３の一部分の断面図である。
【図５】図３の実施例の平面図である。
【図６】「分割型パネル」を示す、本発明の別好適実施例の断面図である。
【図７】複数の給水ヘッドを示す、図６の一部分を斜め上方から見た図である。
【図１】
2006501639.tif 000003
【図２】
2006501639.tif 000004
2006501639.tif 000005
【図５】
2006501639.tif 000006
【図６】
2006501639.tif 000007
【図７】
2006501639.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月24日(2004.9.24)
【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】
活性成長領域に配置される基板上に物質を薄膜状に堆積させるように構成された超高真空システム用の冷却システムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置される、極低温流体インプットポートと蒸気アウトレットポートを有する第一冷却パネルであって、少なくとも部分的に前記基板を取り囲むように構成される極低温シュラウド領域と、極低温流体の上に略大気圧蒸気層を形成し、極低温流体からの蒸気が前記蒸気アウトレットポートを経てスムーズに排出されるように構成されるフェイズセパレータ領域とを含むものと、
前記真空チャンバ内に配置される第二冷却パネルであって、前記膜物質のソースからの熱を吸収するように構成され、貯留手段に向かって開口するインレットポート及び排水ポートを備え、かつ非極低温の熱吸収流体を前記インレットポートから排水ポートへと貯留手段内を循環させるように構成されるものとからなることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記極低温流体は液体窒素からなることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記非極低温の流体は水からなることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記貯留手段はカーブ型チャンバからなることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記第二冷却パネルは前記膜物質のソースを少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記第二冷却パネルは、前記膜物質がそのソースから基板へと移動するときに通過する開口を少なくとも一つ含んでいることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１記載の冷却用システムであって、このシステムは、さらに、前記貯留手段インレットポートにおいて前記非極低温の流体を収容し、この流体を前記貯留手段内で循環せしめるように構成された流体デリバリーシステムを備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７記載の冷却用システムであって、前記流体デリバリーシステムは、前記貯留手段インレットポートに接続される、少なくとも一つのカーブ型チャネルを備えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８記載の冷却用システムであって、前記少なくとも一つのカーブ型チャネルの終点はスプレーノズルであることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１記載の冷却用システムであって、このシステムは、さらに、前記貯留手段インレットポートにおいて前記非極低温の流体を収容するように構成された流体デリバリーシステムを備え、この流体デリバリーシステムは、前記非極低温流体を前記貯留手段へ導入するための複数の放出ホールを有する導管部材を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１記載の冷却用システムであって、このシステムは、さらに、前記第一冷却パネルの少なくとも一部分を取り囲む真空ジャケットを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載の冷却用システムであって、このシステムは、さらに、前記ジャケット内に真空状態を作り出すため、前記ジャケット内に極低温で活性である収着物質を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１記載の冷却用システムであって、前記真空チャンバは、分子線エピタキシーシステムの反応チャンバであることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
デポジション領域に配置される少なくとも一つの基板上に物質を薄膜状に蒸着させるように構成された超高真空システムの真空チャンバに用いられる冷却システムであって、
・少なくとも部分的に前記デポジション領域を取り囲む極低温シュラウド領域であって、極低温流体を収容するのに適したもの、
・極低温流体を極低温シュラウド領域に収容するのに適した極低温流体インプットポート、
・極低温シュラウド領域からの極低温流体が熱せられて発生する蒸気を取り除くように構成される蒸気アウトレットポート、及び
・前記極低温シュラウド領域に接続されるフェイズセパレータ領域であって、極低温流体の上に略大気圧蒸気層を形成し、極低温流体からの蒸気が前記蒸気アウトレットポートを経てスムーズに排出されるようにしたフェイズセパレータ領域、
を備える第一冷却部と、
・非極低温流体を循環させる貯留手段、
・非極低温流体を貯留手段に収容するように構成されるインレットポート、及び
・前記貯留手段から非極低温流体を取り除くように構成される排水ポート、
を備える第二冷却部であって、蒸発してデポジション領域に到達するソース物質がとる少なくとも一つの経路によって形成される加熱ソース領域を、少なくとも部分的に取り囲む第二冷却部とからなることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載の冷却用システムであって、前記非極低温流体は水からなることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項４記載の冷却用システムであって、前記第二冷却部は、さらに、前記非極低温流体を前記貯留手段内に循環せしめるように構成される流体分散装置を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
分子線エピタキシーシステム用の冷却装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に配置され、前記反応チャンバの一部を極低温に冷却するための第一冷却室と、
極低温流体を断続的に前記第一冷却室に導入するように接続される極低温源と、
前記極低温流体からの蒸気を前記第一冷却室から排出する排出口と、
前記反応チャンバ内に配置され、非極低温流体を収容するのに適した第二冷却室と、
前記第二冷却室に非極低温流体を導入するように構成されたインレットポートと、
前記第二冷却室から非極低温流体を取り除くように構成された排水ポートと、
前記インレットポートに接続され、前記第二冷却室内に非極低温流体を循環せしめるように構成された、少なくとも一つの循環チャネル、
とからなることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の冷却装置であって、前記第一冷却室は、極低温シュラウド領域とフェイズセパレータ領域を含み、フェイズセパレータ領域は、冷却装置の断面積と実質的に等しい表面積の蒸気／液体界面を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の冷却装置であって、略大気圧蒸気層が前記フェイズセパレータ領域内に配置されることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の冷却装置であって、前記第二冷却室は、少なくとも一つのエフュージョン源を入れる少なくとも一つ開口部を形成していることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１７記載の冷却装置であって、前記第一冷却室は、前記反応チャンバにおいて被膜される基板を少なくとも部分的に取り囲み、前記第二冷却室は、前記基板上に堆積される物質を蒸発させるエフュージョン源を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2006501639.tif 000009
2006501639.tif 000010
2006501639.tif 000011