(57)【要約】  本発明は、化学的な前駆体を、上記前駆体が濃縮によって蒸着される基板へ搬送するための蒸発源であって、下方部に前駆体を格納するとともに加熱手段（８）を有するメインチューブ（１）によって形成される蒸発源を提示する。メインチューブ（１）の上方部には、搬送ガスの流入口（５）および流出口（６）が配置されており、流入口（５）と流出口（６）とは、メインチューブ（１）の側表面（７）に、互いに対向し、メインチューブ（１）の側表面（７）を横断する共通のラインに沿って一列に並んで位置されている。本発明はまた、化学的な前駆体を搬送するための蒸発方法を提示し、メインチューブ（１）からの搬送ガスの導入および抽出は、メインチューブ（１）の側表面（７）を横断する方向に一列に並んで行われる。
2016505719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的な前駆体を、上記前駆体が濃縮によって蒸着される基板へ搬送するための蒸発源であって、
上記蒸発源は、
下方および上方の脱着可能なキャップ（２）を備えて内部に上記前駆体を格納する、中空のメインチューブ（１）を有し、
上記メインチューブは、
上記前駆体が格納される下方部（３）と、
流入口（５）を通って搬送ガス流入口チューブ（９）が上記メインチューブ（１）の内部に接続されている流入口（５）と、流出口（６）を通って搬送ガス流出口チューブ（１０）が上記メインチューブ（１）の内部に接続されている流出口（６）とが配置された上方部（４）と、
上記メインチューブ（１）の側表面（７）に接続され、上記前駆体を蒸発させる加熱手段（８）とを有し、
上記流入口（５）と上記流出口（６）とが、上記メインチューブ（１）の側表面（７）に、上記メインチューブ（１）の側表面（７）を横断する共通のラインに沿って一列に並んで配置されている、蒸発源。
【請求項２】
上記流入口（５）と上記流出口（６）とが、上記メインチューブ（１）の側表面（７）に垂直な共通のラインに沿って、上記メインチューブ（１）の軸に関して正反対の位置に、一列に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
【請求項３】
上記メインチューブ（１）の上記流入口（５）と上記流出口（６）とが、一直線の接続チューブ（１１）によって、上記メインチューブ（１）の内部を通って接続され、
上記接続チューブ（１１）が、少なくとも１つの開口部（１２）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発源。
【請求項４】
蒸発源が、上記メインチューブ（１）の上方部（４）から下方部（３）を分離する、上記メインチューブ（１）の内部における少なくとも１つの分離素子（１３）を有し、
上記分離素子（１３）が、少なくとも１つの穴（１４）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項５】
上記メインチューブ（１）が、ステンレス鋼、銅、チタン、およびこれらの材料の組み合わせから選択される金属材料から出来ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項６】
上記メインチューブ（１）が、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、およびこれらの成分の組み合わせから選択される合金から出来ているコーティングを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項７】
上記加熱手段（８）が、上記メインチューブ（１）の周りに配置された抵抗器を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項８】
上記加熱手段（８）が、上記メインチューブ（１）の外部に配置された少なくとも１つの加熱ランプを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項９】
上記蒸発源が、温度を制御するための、上記メインチューブ（１）の内部、外部およびこれら両方の組み合わせから選択される位置に配置された熱電対を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の蒸発源を用いる、化学的な前駆体を搬送するための蒸発方法であって、
上記蒸発源のメインチューブ（１）の下方部（３）に上記前駆体を配置するステップと、
上記メインチューブ（１）の加熱手段（８）によって、上記前駆体を加熱して上記前駆体を蒸発させるステップと、
上記メインチューブ（１）の流入口（５）に接続された流入口チューブ（９）によって、上記メインチューブ（１）の内部に搬送ガスを導入するステップと、
上記メインチューブ（１）の流出口（６）に接続された流出口チューブ（１０）によって、上記メインチューブ（１）の内部から、蒸発した前駆体と共に上記搬送ガスを抽出するステップとを有し、
上記搬送ガスの導入および上記メインチューブ（１）からの抽出は、上記メインチューブ（１）の側表面（７）を横断する方向に一列に並んで行われる、方法。
【請求項１１】
上記搬送ガスの導入および上記メインチューブ（１）からの抽出は、上記メインチューブ（１）の側表面（７）に垂直な方向に、上記メインチューブ（１）の軸に関して正反対の位置で、一列に並んで行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記メインチューブ（１）に導入される上記搬送ガスは、アルゴン、窒素、酸素、任意の希ガス、水素、フッ素、塩素、およびこれらのガスの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記蒸発源の上記メインチューブ（１）の下方部（３）に配置される上記前駆体は、ハロゲン化物であることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、基板上への化学的な前駆体の蒸着の技術分野に属し、特に、例えばコーティングの生成に用いられる、または、光電池の製造に用いられる、蒸発した前駆体を搬送ガスによって基板の方へ搬送すること（ＶＴＤ、蒸気搬送蒸着）(Vapor Transport Deposition)による蒸着の技術に属している。本発明は、特に、化学的な前駆体を基板へ搬送するための蒸発源、および、上記蒸発源を用いる、これらの化学的な前駆体を搬送するための蒸発方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
現在、蒸発した前駆体を、または、蒸着される素子を、それらが濃縮によって蒸着される基板へ搬送することを用いて、コーティングや、光電池の製造などの、多くの応用に用いられる種々の蒸着技術がある。
【０００３】
ＣＳＳ(Close Space Sublimation)は、前駆体を加熱して蒸発させて、蒸発器の最上部に直接配置された基板にこれらを濃縮することに基づく蒸発技術である。したがって、この技術は、ガス状態の蒸発した前駆体をある点から他の点へ搬送するための混入ガス(entrainment gas)や搬送ガスを用いない。
【０００４】
しかしながら、蒸発した前駆体を搬送ガスによって搬送する技術（ＶＴＤ、Vapor Transport Deposition）は、ＣＳＳに類似した蒸発技術であるが、蒸発した前駆体を、蒸発源から、決定された距離で固定位置に位置する基板へ搬送するのに、混入ガスや搬送ガスを用いるという、独自の特徴を有する。この技術は、蒸発源から非常に離れた位置に配置された基板上の前駆体の蒸着を可能にする。
【０００５】
このＶＴＤ技術では、蒸発源でのガスの流入口や流出口の通常の設計は、前駆体が位置している表面に垂直に、蒸発源の上方部を介して行われる。一般に、前駆体は、中空のメインチューブの下方部に位置し、搬送ガスの流入口チューブと流出口チューブとはチューブの上方部に位置し、前駆体の方を向いている、すなわち、チューブの長手方向に平行な方向を向いている。この設計は、搬送ガスが基板に直接衝突したときに、搬送ガスが基板に実際に衝撃を与え、乱流を生成し、最後には、固体の蒸発していない物質が前駆体から混入(entrainment)してしまう結果になるという問題を有している。したがって、基板上への蒸着は、量、質の点で、期待されたものにはならないであろうし、さらに、搬送ガスが搬送することができるこの固体の物質は、最後には、搬送ガスのための搬送チューブを塞ぎ、機器を損傷し、その機能に影響を与えてしまう結果になる。
【０００６】
したがって、スムーズな制御された混入を提供し、できるだけ層流となる方式で、前駆体から固体の蒸発していない粒子の前駆体からの混入を防ぎ、従来技術のシステムに存在する欠点を防ぎ、搬送ガスの蒸発した前駆体の濃度を適切に制御し、搬送ガスの消費を減少させる、化学的な前駆体を搬送する蒸発システムが望ましくなってきている。
【０００７】
〔発明の概要〕
本発明は、化学的な前駆体を、これらの前駆体が濃縮によって蒸着される基板へ搬送するための蒸発源によって、従来技術の問題を解決する。蒸発源は、その内部の全ての部分へのアクセスを容易にするための、下方および上方の脱着可能なキャップを備えた、メインチューブによって形成される。蒸発源は、温度および腐食への良好な耐性を提供するためにある種の合金でコーティングされたまたはコーティングされていない、ステンレス鋼、銅、チタン等で作ることができる。このコーティングは、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、および他の材料の混合物とすることができる。チューブは、直径が、１０ないし１００ミリメートルの寸法を有することができ、または、場合によっては、前駆体の量や、必要な蒸着速度に応じて、直径が１０００ミリメートルまでとすることさえできる。チューブの高さは、搬送ガスの流入口の構成に応じて、また、蒸発すべき前駆体の量に応じて、変化することができる；それは、１０ないし１００ミリメートル、または、必要ならばもっと大きくすることもできる。
【０００８】
チューブは、その内部に、蒸発して混入ガスや搬送ガスによって搬送される前駆体を格納する。
【０００９】
用いることができる前駆体は、用いられる道具を通じて前駆体が到達できる物理的限界を考えて、前駆体が蒸発するのに適切な化学的特性を有さねばならない。前駆体の例は、銅、ガリウム、セレン、インジウム、亜鉛の、塩化物またはフッ化物などのハロゲン化物や、硫酸マグネシウム、硫酸カドミウム、硫酸テルルなどとすることができる。蒸発する前駆体材料の選択は、搬送される前駆体を濃縮するときに基板上に形成される材料に依存するであろう。
【００１０】
具体的には、これらの前駆体は、チューブの下方部に格納され、一方、チューブの上方部では、流入口が配置され、それを通って搬送ガス流入口チューブがメインチューブの内部に接続され、また、流出口が配置され、それを通って搬送ガス流出口チューブがメインチューブの内部に接続され；蒸発した前駆体をすでに有する搬送ガスが、基板に搬送されるこのチューブを通じて循環する。
【００１１】
メインチューブに対するガス流入口チューブおよびガス流出口チューブは、慣習的なやり方で、温度および腐食への良好な耐性を提供するためにある種の合金でコーティングされたまたはコーティングされていない、ステンレス鋼、銅、チタン等で作ることができる。このコーティングは、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、および他の材料の混合物とすることができる。これらの流入口チューブおよび流出口チューブは、直径が、１ないし１０ミリメートルの寸法を有することができ、または、場合や要件によっては、前駆体の量や、得ることを望まれている蒸着速度に応じて、直径が１００ミリメートルまでとすることさえできる。このチューブの長さは、搬送すべき、蒸発した前駆体の距離に依存する。
【００１２】
ガス流入口チューブおよびガス流出口チューブは、メインチューブに接続されて、この目的のためにメインチューブに作られた開口部に直接入ることができ、または、ネジ、溶接などの、種々の手段によって、または、メインチューブに作られた開口部にあらかじめ結合された中間コネクタを用いて、メインチューブに結合されることができる。
【００１３】
慣習的に、混入システムは、ガスがチューブを流れやすくするための真空システムを有することができる。すなわち、混入システムは、もっぱらガスによって形成されるように使用することができ、それによって、ガスは、ガス流入口チューブの一端を通って注入され、一方、その抽出は、ガス流出口の後端を通って行われ、または、ガスが注入されるのと同時にその抽出が流出口チューブを通って補助されるデュアルシステムが用いられうる。選択されるシステムに応じて、狙いの達成を促進するまたは遅延させる、１つまたは別の処理圧を有することができる。
【００１４】
混入ガスや搬送ガスについて、これらは、慣習的に、アルゴン、窒素、酸素、任意の希ガス、水素、フッ素、塩素、およびこれらのガスの組み合わせとすることができる。用いられるガス流量は、１ないし２００ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）とすることができ、または、必要ならば１０００ｓｃｃｍとすることさえできる。
【００１５】
前駆体をうまく蒸発させるために、本発明の対象である蒸発源は、メインチューブの側表面に接続された加熱手段を備え、この加熱手段は、メインチューブの周りに巻かれたあるいはメインチューブに挿入された抵抗器からなるか、または、チューブの外部に配置された１つまたは多くの加熱ランプからなることができる。
【００１６】
これらの加熱手段は、好ましくは、選択された温度での変動を避けるための例えばセラミック材料などの、断熱および非導電性の材料でコーティングすることができる。
【００１７】
メインチューブの内部および外部の温度を制御するための、メインチューブの中および／または外に温度ゲージ（熱電対、ＰＴ１０００など）が設けられている。これらのゲージは、好ましくは、腐食に対し抵抗性である。
【００１８】
具体的には、流入口と流出口とは、メインチューブの側表面に、互いに対向し、メインチューブの側表面を横断する共通のラインに沿って一列に並んで配置されている。好ましくは、流入口と流出口とは、メインチューブの側表面に垂直な共通のラインに沿って一列に並んでいる。流入口チューブと流出口チューブとが、好ましくはメインチューブと直角を成すように配置されている場合、搬送ガスの循環は、前駆体が配置される表面に実質的に平行であり、また、前駆体から非常に離れている。
【００１９】
好ましくは、流入口と流出口とは、メインチューブの側表面に垂直な共通のラインに沿って、メインチューブの軸に関して正反対の位置に、一列に並んで配置されているが、流入口と流出口とは、少し角度がずれてもよい。
【００２０】
このように、搬送ガスは、前駆体に衝撃を与えずにメインチューブに入り、前駆体からある距離離れている。さらに、ガスは、蒸発する前駆体の表面に平行な方向に入る。それゆえ、蒸発した材料は、メインチューブを通って上昇して搬送ガスの流れと出会い、搬送ガスは、蒸発した前駆体のみを収集し、層流方式を維持し、またはそれに出来るだけ近い形を維持し、メインチューブの流出口を通って出て行き、蒸着が濃縮によって行われる基板へ搬送される。
【００２１】
したがって、本発明の対象である蒸発源は、その構成によって、搬送ガスが、固体の蒸発していない物質の前駆体からの移動や混入を行わない、という利点を有する。したがって、蒸発源は、基板への前駆体の蒸着を変更しかねない、固体粒子が搬送ガスによって基板の方へ混入することを防ぐ。さらに、蒸発源は、従来技術の装置で起こるような、遮断および損傷となる、混入した固体粒子の一部がパイプを塞ぐことを防ぐ。
【００２２】
流入口と流出口との間の搬送ガスの通行には、種々の代替物がある。
【００２３】
代案の一つによれば、ガス流入口チューブは、メインチューブの流入口に接続され、ガス流出口チューブは、メインチューブの流出口に接続され、メインチューブの内部では、流入口と流出口との間の物理的な連絡がなく、ガスは、流入口から流出口へ、チューブの内部を直接通る。したがって、ガス流入口チューブおよびガス流出口チューブが、メインチューブの外部面に固定され、メインチューブの内部は中空である。
【００２４】
あるいは、メインチューブの流入口と流出口とは、一直線のスルー接続チューブによって、メインチューブの内部を通って接続され、このスルー接続チューブが、メインチューブとの間で共有された領域において少なくとも１つの開口部または種々の湾入を有しているようにすることができる。このようにして、流れは、できるだけ層流であり続け、できるだけ大量の、蒸発した前駆体を混入することを試みる。
【００２５】
別の代替物によれば、蒸発源は、メインチューブの上方部から下方部を分離する、板形状またはシート形状の、メインチューブの内部における１つまたは複数の分離素子を有する。この分離素子は、湾入または穴を有する。したがって、メインチューブの上方部には、ガス流入口チューブおよびガス流出口チューブがこのメインチューブの外部面に固定されるように配置される、孤立領域がある。蒸発した前駆体は、分離素子の湾入または穴を通り、混入流に到達する。
【００２６】
さらに、本発明は、既述の蒸発源を用いる化学的な前駆体を搬送するための蒸発方法に関する。この方法では、前駆体は、メインチューブの下方部に配置され、前駆体の加熱は、メインチューブの加熱手段によって、前駆体が蒸発するまで行われる。さらに、メインチューブの流入口に接続された流入口チューブによって搬送ガスが導入され、搬送ガスは、メインチューブの流出口に接続された流出口チューブによって、蒸発した前駆体と共に抽出される。メインチューブからのこの搬送ガスの導入および抽出は、メインチューブの側表面を横断する方向に一列に並んで行われ、好ましくは、メインチューブの側表面に垂直な方向に行われる。
【００２７】
したがって、本発明の対象であるこの方法によって、搬送ガスによって前駆体の固体粒子が基板に混入して基板上の前駆体の蒸着を変更することが防がれ、さらに、従来技術の方法で起こるような、搬送ガスによって固体粒子がパイプを塞ぐことやパイプを損傷することや蒸着に影響を及ぼすことが防がれる。さらに、この流入口チューブと流出口チューブとの配置では、ベンチュリー効果によって生まれる圧力差によって、前駆体の蒸発が促進される。
【００２８】
本発明の蒸発源および方法によって、固体状態の前駆体の搬送がほぼ完全に消失するときに蒸発した前駆体の搬送した総量が高く、ほぼ１００％であることが立証され、これによって、本発明の効率が確認される。
【００２９】
〔図面の簡単な説明〕
本発明をより容易に理解できるようにするため、一連の図面を参照して、説明的で非限定的な様態で以下に本発明の実施形態を記載する。
【００３０】
図１ａは、従来技術にある、化学的な前駆体を搬送するための蒸発源の斜視図である。図１ｂは、図１ａの蒸発源の平面図である。図１ｃは、図１ａおよび図１ｂの蒸発源の正面図である。
【００３１】
図２ａは、本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための一実施形態の蒸発源の斜視図である。図２ｂは、図２ａの蒸発源の平面図である。図２ｃは、図２ａおよび図２ｂの蒸発源の正面図である。
【００３２】
図３ａは、本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための代替物の他の実施形態の蒸発源の斜視図である。図３ｂは、断面の平面図である。図３ｃは、図３ａおよび図３ｂの蒸発源の横断立面図である。
【００３３】
図４ａは、本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための他の異なる実施形態の蒸発源の斜視図である。図４ｂは、断面の平面図である。図４ｃは、図４ａおよび図４ｂの蒸発源の断面図である。
【００３４】
これらの図面では、以下の要素のグループを参照する：
１．  メインチューブ
２．  メインチューブのキャップ
３．  メインチューブの下方部
４．  メインチューブの上方部
５．  メインチューブの流入口
６．  メインチューブの流出口
７．  メインチューブの側表面
８．  加熱手段
９．  搬送ガス流入口チューブ
１０．  搬送ガス流出口チューブ
１１．  メインチューブの流入口および流出口の接続チューブ
１２．  接続チューブの開口部
１３．  メインチューブの分離素子
１４．  分離素子の湾入または穴。
【００３５】
〔発明の詳細な実施形態〕
本発明の対象は、化学的な前駆体を、化学的な前駆体が濃縮によって蒸着される基板へ搬送するための蒸発源である。
【００３６】
図面から分かるように、本発明の対象である蒸発源は、その内部へのアクセスを提供する下方および上方の脱着可能なキャップ２を備えて前駆体を格納する、中空のメインチューブ１によって形成されている。
【００３７】
特に、メインチューブ１は、ステンレス鋼、銅、チタン、およびこれらのうちのいくつかのものの組み合わせとすることができる金属材料から出来ている。さらに、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、およびこれらの組み合わせのような素子の合金から出来ているコーティングが存在していてもよい。
【００３８】
メインチューブは、前駆体が格納される下方部３と、上方部４とに分けられる。
【００３９】
上方部４において、流入口５が配置され、それを通って搬送ガス流入口チューブ９がメインチューブ１の内部に接続され、流出口６が配置され、それを通って搬送ガス流出口チューブ１０がメインチューブ１の内部に接続されている。特に、ガス流入口チューブ９およびガス流出口チューブ１０は、メインチューブ１に、そしてそれぞれ流入口５および流出口６に、直接接続されることができ、または、ネジ、溶接などの、種々の手段によって、または、メインチューブ１の流入口５および流出口６にあらかじめ結合された中間コネクタを用いて、メインチューブ１に結合されることができる。
【００４０】
加熱手段８が、メインチューブ１の側表面７に接続され、前駆体を蒸発させる。
【００４１】
特に、すでに示したように、加熱手段８は、メインチューブ１の周りにすでに巻かれたあるいはメインチューブに挿入された抵抗器によって形成されることができる。あるいは、加熱手段８は、メインチューブ１の外部に配置された１つ以上の加熱ランプからなることができる。
【００４２】
メインチューブ１の内部および外部の温度を制御するために、メインチューブ１の内部および外部の両方に、ゲージ（例えば熱電対）を用いることができる。
【００４３】
本発明では、メインチューブ１の流入口５と流出口６とは、メインチューブ１の側表面に、互いに対向し、メインチューブ１の側表面を横断する共通のラインに沿って一列に並んで配置されている。好ましくは、流入口５と流出口６とは、メインチューブ１の側表面７に垂直に配置された共通のラインに沿って、一列に並んで配置されている。
【００４４】
既述の通り、流入口５と流出口６との間の搬送ガスの接続には、種々の代替物がある。
【００４５】
代替物の一つによれば、ガス流入口チューブ９は、メインチューブ１の流入口５に接続され、ガス流出口チューブ１０は、メインチューブ１の流出口６に接続され、メインチューブ１の内部では、流入口５と流出口６同士の物理的な連絡はなく、ガスは、流入口５から流出口６へ、メインチューブ１の内部を直接通る。したがって、ガス流入口チューブ９およびガス流出口チューブ１０はメインチューブ１の外部面に固定され、メインチューブ１の内部は中空である。この実施形態を、図２ａ、図２ｂおよび図２ｃに示す。
【００４６】
あるいは、メインチューブ１の流入口５と流出口６とは、一直線のスルー接続チューブ１１によって、メインチューブの内部を通って接続され、このスルー接続チューブ１１が、メインチューブとの間で共有された領域において少なくとも１つの開口部１２または種々の湾入を有しているようにすることができる。このようにして、流れは、できるだけ層流であり続け、できるだけ大量の、蒸発した前駆体を混入する。この実施形態を、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示す。
【００４７】
別の代替物によれば、蒸発源は、メインチューブ１の上方部４から下方部３を分離する、板形状またはシート形状の、メインチューブの内部における分離素子１３を有する。この分離素子１３は、湾入または穴１４を有する。したがって、メインチューブ１の上方部４には、ガス流入口チューブ９およびガス流出口チューブ１０がこのメインチューブ１の外部面に固定されるように配置される、孤立領域が出来る。蒸発した前駆体は、分離素子１３の湾入または穴１４を通り、混入流に到達する。
【００４８】
前駆体材料の一部が蒸発しないときに固体状態で残り、搬送ガスによって生成した流れがこの固体状態の前駆体を混入する可能性があるが、この固体状態の前駆体が、安全素子として働く分離素子１３によって保持されることが、分離素子１３を使用する利点である。さらに、この分離素子１３は、搬送ガスの流れが層流方式であり乱流でないことを保証し、したがって、熱と搬送のロスが少ない。したがって、加熱処理と混入処理とがより効率的になる。
【００４９】
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、少なくとも１つの開口部１２を備えた一直線のスルー接続チューブ１１と、メインチューブの内部の分離素子１３と、の両方を有する、本発明の蒸発源の一実施形態を示す。
【００５０】
本発明の対象である蒸発源の好ましい実施形態を以下に詳細に記載する。
【００５１】
メインチューブ１として、中空のステンレス鋼チューブが用いられ、高さが１００ミリメートルで、両端にＤＮ２５直径のキャップ２を有する。
【００５２】
メインチューブ１の周りには、熱を供給するために、巻かれた抵抗器が配置されている。１．５ｋＷ／ｍの抵抗器が用いられ、これは、７００℃を超える最大温度に達することが可能である。
【００５３】
メインチューブ１は、好ましくは、温度変動を避けるために断熱材料によって断熱されるが、断熱材は無くてもよい。断熱材料は、アルミニウムのスリーブによって囲まれたセラミックファイバーベースの材料で構成されるか、メインチューブ１に対して低放射の材料で構成されて、真空を使用したスリーブによって囲まれて、熱伝導によるロスを防ぐようにすることや、または、耐火性のセラミック材料で構成されることができる。
【００５４】
メインチューブ１の上方部４には、流入口５および流出口６が、両方とも一線に配置され、この線は、メインチューブ１を横断し、メインチューブ１と、ある角度、好ましくは直角、を成す。
【００５５】
慣習的に、流入口５には、搬送ガス流入口チューブ９が接続され、流出口６には、搬送ガス流出口チューブ１０が接続される。チューブ９およびチューブ１０はいずれも、磨かれたステンレス鋼で出来ており、３／８インチの直径を有するが、他の直径または構成も使用できる。慣習的に、チューブ９およびチューブ１０の周りには、熱を供給するために、巻かれた抵抗器が配置されている。１．５ｋＷ／ｍの抵抗器が用いられ、これは、７００℃を超える最大温度に達することが可能である。
【００５６】
チューブ９およびチューブ１０の周りに断熱材を置くことによって、温度変動が防止される。この断熱材は、アルミニウムのスリーブによって囲まれたセラミックファイバーで構成することができる。
【００５７】
また、常に温度を制御するために、チューブ９およびチューブ１０の内部および外部同様、垂直なチューブの内部および外部にも、ゲージ（例えば熱電対）を配置することができる。
【００５８】
本発明の他の対象は、既述の蒸発源を用いる化学的な前駆体を搬送するための蒸発方法である。
【００５９】
この方法を行うために、まず、蒸発させる前駆体を蒸発源のメインチューブ１の下方部３に配置し、この前駆体を、メインチューブ１の加熱手段８を用いて加熱し、うまく蒸発させる。
【００６０】
搬送ガスが、チューブ１の流入口５に接続された流入口チューブ９によってメインチューブ１の内部に導入され、流出口６に接続された流出口チューブ１０によってメインチューブ１の内部から、蒸発した前駆体と共に抽出される。
【００６１】
メインチューブ１からのガスの導入および抽出は、メインチューブ１の側表面７を横断する方向に一列に並んで行われ、好ましくは、メインチューブ１の側表面に垂直な方向に行われる。このように、搬送ガスは、前駆体に衝撃を与えずにメインチューブ１に入り、前駆体からある距離離れている。さらに、ガスは、蒸発する前駆体の表面に平行な方向に入る。それゆえ、蒸発した材料は、メインチューブ１を通って上昇して搬送ガスの流れと出会い、搬送ガスは、蒸発した前駆体のみを収集し、層流方式を維持し、または層流方式に出来るだけ近い形を維持し、メインチューブの流出口６を通って出て行き、蒸着が濃縮によって行われる基板へ搬送される。
【００６２】
本発明の対象である方法の好ましい実施形態を以下に詳細に記載する。
【００６３】
巻かれた１．５ｋＷ／ｍの抵抗器８がメインチューブ１に接続され、メインチューブ１に４５０℃の温度を提供する。
【００６４】
メインチューブの内部に５グラムの固体のＣｕＣｌ前駆体を送り込み、これは、９８．９９９ｇ／モルのモル質量であり、この前駆体の０．０５モルを意味する。
【００６５】
混入ガス流入口チューブ９に、混入ガスのバルブおよび源と共に、流量制御システムが配置されている。
【００６６】
ガス流出口チューブ１０の後ろには、ガス流出口チューブ１０と直列にプロセスチャンバが配置されており、そこでは、サンプルホルダが配置され、そこで、蒸発した前駆体が蒸着される。プロセスチャンバの後ろには、１０００  ｌ／ｓのターボ分子ポンプが配置されており、これは、このポンプを停止または起動するバルブ、および、必要ならばギロチンバルブを有する。次に、このポンプの後ろには、１００ｍ３／ｈの回転部が配置されている。この構成によって、１×１０−５Ｐａより少ないベース真空圧に到達することができる。
【００６７】
混入ガスまたは搬送ガスは、不活性ガスであり、このケースではアルゴンである。ガス流量は、１×１０−１Ｐａの圧力で稼働することを要するものである。２００ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）の流量が見積もられ、システムがこの圧力となるようにターボ分子ポンプが制限される。
【００６８】
所定の温度と前駆体の化学的特性を知ることで、１２０．６３Ｐａの蒸気圧が達成される。
【００６９】
２００ｓｃｃｍの流量、１×１０−１Ｐａのプロセス圧力、および、４５０℃のガスと前駆体との温度を用いて、チューブ１０に沿ったおよびメインチューブ１に沿った潜在的な濃縮は無視して、流出口チューブ１０の流出口での前駆体の量はほぼ１．４３×１０−２ｇ／ｓである。
【００７０】
前述のもの、および、
原子量：  ９８．９９９ｇ／ｍｏｌ
密度：  １５．０ｇ／ｃｍ３
前駆体半径：  １０ｍｍ
蒸発器半径：  ３０ｍｍ
ガイド／蒸発源距離：  ５０ｍｍ
ガイド半径：  ８ｍｍ
蒸発器高さ：  １００ｍｍ
固体前駆体：  ５０％
との想定に従って、蒸発した前駆体の全てが搬送される。
【００７１】
基板上に、７．１７×１０−２ｇ／ｓの蒸着速度で、銅原子が蒸着される。塩素原子は、自己同士間で、より大きな親和性を有しており、一旦結合が形成されると、塩素原子はガスの形態になり、ポンプシステムによってプロセスチャンバから抽出される。
【００７２】
種々の温度について、ｇ／ｓ単位で、ＣｕＣｌの理論的な蒸発速度を以下に示し、温度と共に変化する蒸気圧以外は、既述のパラメータを一定値に維持する。プロセス圧力より小さい蒸気圧に対しては蒸発が起きないことに留意されたい。
【００７３】
温度      蒸気圧            蒸発速度
（℃）    （Ｐａ）          （ｇ／ｓ）
１００    ３．２Ｅ−０９    −
１２５    ７．５Ｅ−０８    −
１５０    １．２Ｅ−０６    −
１７５    １．４Ｅ−０５    −
２００    １．３Ｅ−０４    −
２２５    ９．７Ｅ−０４    −
２５０    ５．９Ｅ−０３    −
２７５    ３．０Ｅ−０２    −
３００    １．３Ｅ−０１    ４．６５Ｅ−０６
３２５    ５．３Ｅ−０１    ５．６３Ｅ−０５
３５０    １．９Ｅ−００    ２．２７Ｅ−０４
３７５    ６．０Ｅ−００    ７．３８Ｅ−０４
４００    １．８Ｅ＋０１    ２．１５Ｅ−０３
４２５    ４．８Ｅ＋０１    ５．７５Ｅ−０３
４５０    １．２Ｅ＋０２    １．４３Ｅ−０２。
【００７４】
本発明について明確に記述したが、本発明の基本原理および本質が変わらない限り、上記特定の実施形態の詳細は変更することができる点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１ａ】従来技術にある、化学的な前駆体を搬送するための蒸発源の斜視図である。
【図１ｂ】図１ａの蒸発源の平面図である。
【図１ｃ】図１ａおよび図１ｂの蒸発源の正面図である。
【図２ａ】本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための一実施形態の蒸発源の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａの蒸発源の平面図である。
【図２ｃ】図２ａおよび図２ｂの蒸発源の正面図である。
【図３ａ】本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための代替物の他の実施形態の蒸発源の斜視図である。
【図３ｂ】断面の平面図である。
【図３ｃ】図３ａおよび図３ｂの蒸発源の横断立面図である。
【図４ａ】本発明の対象である、化学的な前駆体を搬送するための他の異なる実施形態の蒸発源の斜視図である。
【図４ｂ】断面の平面図である。
【図４ｃ】図４ａおよび図４ｂの蒸発源の断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【国際調査報告】
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