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KR101264394B1 - 인도 장치 - Google Patents

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KR101264394B1
KR101264394B1 KR1020050120197A KR20050120197A KR101264394B1 KR 101264394 B1 KR101264394 B1 KR 101264394B1 KR 1020050120197 A KR1020050120197 A KR 1020050120197A KR 20050120197 A KR20050120197 A KR 20050120197A KR 101264394 B1 KR101264394 B1 KR 101264394B1
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KR
South Korea
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precursor compound
delivery device
inlet
carrier gas
chamber
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KR1020050120197A
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KR20060064556A (ko
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디오다타 비나약 쉐나이-카트케이트
마이클 엘. 티몬스
찰스 알. 마스맨
에그버트 보엘크
쥬니어 로날드 엘. 디카를로
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36000812&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101264394(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. filed Critical 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
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Abstract

기상에서 고상 전구체 화합물을 반응기로 인도하기 위한 장치가 제공된다. 이러한 장치들은 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물의 전구체 조성물을 포함한다. 또한, CVD 반응기로 인도하기 위한, 전구체 화합물로 포화된 캐리어 가스를 이송하기 위한 방법이 제공된다.
인도 장치, 전구체, 챔버, 증착

Description

인도 장치{Delivery Device}
도 1은 환형 및 원뿔형 하부를 갖고 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는, TMI와 같은 고상 전구체 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 인도 장치의 단면도이다.
도 2는 비환형 형상을 갖고 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물을 포함하는, 본 발명에 따른 인도 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3은 비동심 입구 및 출구 챔버를 갖고 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물을 포함하는, 본 발명에 따른 인도 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4는 비환형 형상 및 원뿔형 하부를 갖고 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물을 포함하는, 본 발명에 따른 인도 장치를 도시하는 단면도이다.
도 5는 고상 전구체 화합물 및 안정제를 포함하는 패킹 물질을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는 인도 장치의 단면도이다.
본 발명은 일반적으로 증기 증착 설비에 사용되기 위한 증기 생성 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기상 애피택시(epitaxy) 및 다른 화학적 기상 증착 설비의 요건을 위해 설계된 증기 생성 시스템에 관한 것이다.
다양한 조성물 및 1 마이크로미터의 부분들로부터 몇 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 다른 모노크리스탈라인층들을 포함하는 그룹 III-V 화합물 반도체 물질들이 많은 전자 장치 및 레이저, LEDS 및 포토디텍터와 같은 광전자 장치의 생산에 사용된다. 유기금속 화합물을 사용하는 화학적 기상 증착("CVD") 방법들은 일반적으로 그룹 III-V의 막과 같은, 금속 박막 또는 반도체 박막의 증착을 위하여 사용된다. 이러한 유기금속 화합물은 액체이거나 고체일 수 있다.
CVD 방법에서 반응 가스(reactive gas) 흐름은 일반적으로 원하는 막을 증착하기 위하여 반응기로 인도된다. 반응 가스 흐름은 일반적으로 전구체 화합물 증기로 포화된, 수소와 같은 캐리어 가스로 구성된다. 전구체 화합물이 액체일 때, 반응 가스 흐름은 일반적으로 캐리어 가스를 인도 장치(즉, 버블러) 내의 액상 전구체 화합물을 통해 통과시킴(즉, 버블링)으로서 얻어진다. 일반적으로 고상 전구체들은 실린더형 베셀 또는 컨테이너 내에 위치하고, 고상 전구체를 기화시키기 위하여 일정한 온도가 가해진다. 캐리어 가스는 기상 전구체 화합물을 담고 증착 시스템으로 이동시키기 위하여 사용된다. 대부분의 고상 전구체들은 종래의 버블러형 전구체 인도 베셀에서 사용될 때, 열악하고 변하기 쉬운 인도율을 보인다. 이러한 종래의 버블러 시스템은 특히 고상 유기금속 전구체 화합물이 사용될 때, 전구체 증기들의 불안정하고 불균일한 유동률을 유발시킬 수 있다. 불균일한 기상 유기금속 농도는 금속유기 기상 에피택시("MOVPE") 반응기에서 성장되는 막, 특히 반도체 막의 조성에 나쁜 효과를 미친다.
반응기로 고상 전구체 화합물을 인도하는 문제를 해결하려고 시도하는 인도 장치들이 개발되어 왔다. 이들 인도 장치들의 일부가 균일한 유동률을 제공하는 반면에, 이들은 전구체 물질의 일정한 고농도를 제공하는 것은 실패했다. 일정한 고농도로 고상 전구체들로부터의 주입 증기의 안정된 공급을 달성할 수 없음은 이러한 설비의 사용자들, 특히 반도체 장치 제조업자에게는 문제점이다. 불안정한 전구체 유동률은 증발이 발생하는 화학적인 전체 표면적의 급격한 감소, 고상 전구체 화합물을 통한 채널 및 캐리어 가스와의 효과적인 접촉이 어렵거나 불가능한 인도 시스템 부분들로의 전구체 고체 물질의 승화를 포함하는 다양한 요소들 때문일 수 있다. 채널(channel)이 고상 전구체 화합물의 층(bed)을 통해 진행될 때, 캐리어 가스는 캐리어 가스와 전구체 화합물의 감소된 접촉을 유발시키는 전구체 화합물의 층을 통해서보다는 우선적으로 이러한 채널을 통해 유동할 것이다. 이러한 채널은 고상 전구체 화합물의 기상 농도 감소를 유발시키고, 인도 장치에 남아 있는 미사용 고상 전구체 화합물을 유발시킨다.
더 높은 캐리어 가스 유동률은 전구체 화합물의 더 높은 운반율을 기상 반응기에 부여한다. 이러한 더 높은 유동률은 더 작은 시간에 더 두꺼운 막을 성장시키기 위해 요구된다. 예를 들어 어떠한 적용에서 성장률이 2.5 내지 10 ㎛/시간 으로 증가하고 있다. 일반적으로 고상 전구체 화합물을 갖는 더 높은 캐리어 가스 유동률의 사용은 안정된 기상 전구체 화합물의 농도를 유지하는데 해롭다. 따라서, 종래의 고상 전구체 인도 시스템에 의해 제공되는 것보다 기상에서 더 높은 유동률로 고상 전구체 화합물을 기상 반응기로 인도하기 위해 향상된 시스템에 대한 요구가 있다.
(Ube Industries에 부여된) 일본 특허 제06-020051 B호는 금속 필러를 실린더 내로 채우고 승화에 의해 금속 필러의 표면 상에 유기금속 화합물을 채움으로서 고상 유기금속 화합물을 위한 인도 실린더를 채우는 방법을 개시한다. 금속 필러의 다른 층은 유기 금속 화합물 상에 위치한다. 본 특허에 개시된 실린더들은 딥(dip) 튜브를 포함하고, 2개의 금속 필러층들 사이에 샌드위칭된 유기금속 화합물의 3층 시스템을 가지며, 딥-튜브는 상부 금속 필러층 및 유기금속 화합물층을 통과하고 금속 필러의 하부층에서 종료된다. 이러한 접근은 고반응성의 유기금속 화합물과 결합되어 사용되는 어떠한 금속 필러들이, 원하는 유기금속 화합물과 함께 기상에서 운반될 수 있는 해로운 금속 불순물을 제자리에서 생성하는 가능성을 증가시킴에 따른 문제점이 없는 것이 아니다. 니켈 및 크롬과 같은 어떠한 금속들은 그룹 III 유기금속 화합물의 분해를 향상시키는 것으로 알려져 있다.
고상 전구체 화합물을 기상에서 인도하려는 종래의 접근은 인도 장치로부터 고상 전구체 화합물의 소모 절차를 통해서 균일하고 고농도인 기상 전구체를 적절히 제공하지 않는다. 고상 전구체 화합물이 인도 장치로부터 소모되고, 고상 전구체 화합물의 기상 농도가 균일하게 충분히 고농도에서 유지되는, 향상된 인도 장치 및 기상의 고상 전구체 화합물의 인도 방법에 대한 요구가 존재한다.
고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상의 패킹 물질층을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는 기상 인도 장치가 이러한 패킹 물질을 가지지 않는 동일한 시스템과 비교할 때, 높은 유동률, 낮은 압력 또는 높은 유동률 및 낮은 압력의 조합에서조차 기상에서 더 일정하고 안정한 농도의 전구체 화합물을 제공한다는 것이 발견되어 왔다. 상부에 패킹 물질층을 가지는 고상 전구체 화합물을 포함하는 이러한 조성물은 특히 듀얼 챔버 인도 장치와 사용하는 것이 적절하다. 이러한 기상에서 일정하고 안정된 농도의 전구체는 그 분해 온도 또는 그 근처에서 고상 전구체 화합물을 가열할 필요없이 얻어질 수 있다.
본 발명은 고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상의 패킹 물질층을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는, 출구 챔버 및 입구 챔버를 포함하는, 고상 전구체 화합물을 위한 기상 인도 장치를 제공한다. 일 실시예에서 인도 장치는 딥-튜브를 포함하지 않는다. "딥-튜브"는 단일 챔버를 갖는 실린더에서 사용되고, 캐리어 가스를 전구체 화합물을 통과하도록 안내하고 캐리어 가스를 전구체 화합물의 하부로 인도하는 관이되, 그 후 캐리어 가스는 전구체 화합물을 통해 상부로 이동한다.
고상 전구체 화합물 및 패킹 물질을 포함하는 전구체 조성물을 포함하되, 패킹 물질이 안정제를 포함하는 인도 장치들이 제공된다. 일 실시예에서 고상 전구체 화합물은 유기금속 화합물이다.
또한, a) 위에서 설명된 기상 인도 장치를 제공하되, 인도 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구를 통해 인도 장치로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스를 패킹 물질 및 고상 전구체 화합물을 통하여 유동시켜 실질적으로 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; d) 전구체 화합물 포 화 캐리어 가스가 인도 장치로부터 가스 출구를 통해 나오는 단계; e) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스를 기판을 포함하는 반응 베셀로 인도하는 단계; 및 f) 기판에 막을 형성하기 위해 전구체 화합물을 분해하기에 충분한 조건을 전구체 화합물 포화 캐리어 가스에 가하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증착 방법이 본 발명에 의해 제공된다.
본 명세서 전체에서 사용된 바와 같이, 내용이 명확하게 다른 것을 나타내지 않는다면, 다음 약자들이 다음의 의미를 가질 것이다: ℃ = 섭씨 온도; sccm = 분당 표준 세제곱 센티미터; cm = 센티미터; mm = 밀리미터; ㎛ = 미크론 = 마이크로미터; g = 그램; kPa = 킬로파스칼; PTFE = 폴리테트라플루오로에틸렌; HDPE = 고밀도 폴리에틸렌; 및 TMI = 트리메틸 인듐.
부정관사 "a" 및 "an"은 단수 및 복수 모두를 포함한다. "할로겐"은 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 가리키고, "할로(halo)"는 불소(fluoro), 염소(chloro), 브롬(bromo)의 및 요오드(iodo)를 가리킨다. 유사하게, "할로겐화(halogenated)"는 불소화, 염소화, 브롬화 및 요오드화를 가리킨다. "알킬(Alkyl)"은 선형의 분화된 싸이클릭 알킬을 포함한다. 여기서 사용된 것처럼, "전구체 화합물" 용어는 기판 상에서 막 성장에 사용되는 요소의 기상 농도를 제공하는 어떠한 고상 화합물을 가리킨다. 모든 수치 범위는 이러한 수치 범위가 100%까지 합계가 되도록 한정되는 것이 명백한 경우를 제외하고는 어떠한 차수에서도 포괄적이고 결합 가능하다.
본 발명에 따른 증기 생성기 또는 인도 장치는 고상 전구체 화합물의 균일하 고 완전한 소모를 제공하지 못하는 것 뿐 아니라 공지된 설계에서 드러난 열악하고 변동이 심한 인도율을 제거하도록 설계된다. 다양한 범위의 인도 장치들이 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다. 인도 장치는 일반적으로 출구 챔버 및 입구 챔버를 포함하고, 입구 챔버는 고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상에 배열된 패킹 물질층을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는 듀얼 챔버 장치이다. 입구 챔버는 출구 챔버와 연결된다. 일 실시예에서 입구 챔버는 다공성 요소를 통해 출구 챔버와 연결된다. 다른 실시예에서 다공성 요소는 입구 챔버의 플로어 내에 위치한다.
유용한 인도 장치의 일 형태는 다공성 요소가 제 1 챔버(일반적으로 입구 챔버)와 제 2 챔버(일반적으로 출구 챔버 또는 출구관)를 분리하는 듀얼 챔버 구성을 갖는 것이다. 일 실시예에서 적절한 듀얼 챔버 인도 장치는 실린더 부분의 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면을 한정하는 내면을 갖는 길고 가는 실린더형 부분, 상부 폐쇄부, 하부 폐쇄부, 및 유체 연결되고 다공성 요소에 의해 분리된, 입구 및 출구 챔버를 포함하고, 상부 폐쇄부는 주입 플러그 및 가스 입구 개구를 가지고, 주입 플러그 및 가스 입구 개구는 입구 챔버와 연결되며, 출구 개구는 출구 챔버와 연결되고, 다공성 요소는 하부 폐쇄부로부터 이격되며, 다공성 요소는 입구 챔버의 플로어 내에 포함되는 것이다. 이러한 듀얼 챔버 베셀에서 전구체 조성물은 입구 챔버 내에 포함된다.
다른 실시예에서 입구 챔버는 다공성 요소를 포함하는 원뿔형 하부를 더 포함한다. 또 다른 실시예에서 원뿔형 하부는 다공성 요소를 향하여 단면이 감소된다. 또 다른 실시예에서는 다공성 요소는 원뿔형 하부의 플로어를 형성한다. 또 다른 실시예에서는 입구 챔버 및 출구 챔버는 동심이다. 입구 및 출구 챔버들이 동심일 때, 입구 챔버는 출구 챔버 내에 포함될 수 있고, 출구 챔버가 입구 챔버 내에 포함될 수도 있다. 또 다른 실시예에서 출구 챔버는 가스 출구 개구에 위치한 것과 같은 제 2 다공성 요소를 포함할 수 있고, 가스는 다공성 요소를 통과함으로서 베셀을 나온다. 또 다른 실시예에서 입구 챔버는 가스 입구 개구에 위치한 것과 같은 제 2 다공성 요소를 포함할 수 있고, 가스는 다공성 요소를 통과함으로서 입구 챔버로 들어간다. 다른 적절한 인도 장치들이 사용될 수 있는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.
이러한 인도 장치들(또는 실린더들)은 물질이 내부에 포함된 전구체 화합물에 불활성이고 사용중 온도 및 압력 조건을 견딜 수 있는 한, 유리, PTFE 및 금속과 같은 어떠한 적절한 물질로 구성될 수 있다. 일반적으로 실린더는 금속으로 구성된다. 대표적인 금속은 니켈 합금 및 스테인레스 스틸을 제한없이 포함한다. 적절한 스테인레스 스틸은 304, 304 L, 316, 316 L, 321, 347 및 430을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 대표적인 니켈 합금은 인코넬, 모넬 및 하스텔로이를 제한없이 포함한다. 물질들의 혼합이 이러한 실린더의 제조에 사용될 수 있는 것은 당업자에게 이해될 것이다.
다공성 요소는 일반적으로 제어된 구멍을 갖는 프리트이다. 넓은 범위의 다양한 구멍을 갖는 다공성 요소들이 본 발명에서 사용될 수 있다. 특정 구멍은 당업자의 능력 내에서 다양한 요소들에 좌우될 것이다. 일반적으로 다공성 요소는 1 내지 100㎛의 구멍 크기, 더 일반적으로는 1 내지 10㎛의 구멍 크기를 가진다. 그러나 어떠한 적용을 위해서는 100㎛ 보다 큰 구멍들을 가지는 다공성 요소들이 적절할 수 있다. 유사하게, 어떠한 적용을 위해서는 1㎛보다 작은 구멍들을 가지는 다공성 요소들이 적절할 수 있다. 만일 적용되는 조건 하에서 사용되는 유기금속 화합물에 불활성이고 원하는 구멍이 제어될 수 있다면 어떠한 물질도 다공성 요소를 구성하기 위하여 사용될 수 있다. 다공성 요소를 형성하기 위한 적절한 물질들은 유리, PTFE 및 스테인레스 스틸 및 니켈 합금과 같은 금속들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 위에 기재된 스테인레스 스틸 및 니켈 합금 중 어떠한 것도 적절하게 사용될 수 있다. 일반적으로 다공성 요소는 소결 금속이며, 더 일반적으로는 스테인레스 스틸이다. 입구 및 출구 챔버들을 분리하는 다공성 요소는 가스 입구 개구, 가스 출구 개구 또는 가스 입구 및 출구 개구 모두에 위치한 다른 다공성 요소와 동일하거나 다를 수 있는 것은 당업자에게 이해될 것이다. 유사하게, 다른 다공성 요소들은 동일하거나 다른 구멍 크기들을 가질 수 있다.
다공성 요소는 입구 챔버의 플로어의 일부 또는 전부를 구성할 수 있다. 입구 챔버가 원뿔형 하부를 더 포함할 때, 다공성 요소는 일반적으로 이러한 원뿔형 영역 내에 포함된다. 일반적으로 다공성 요소는 원뿔형 하부의 플로어를 형성한다.
다공성 요소는 패킹 물질 뿐 아니라 입구 챔버 내의 전구체 조성물을 보유한다. 일반적으로 원뿔형 영역을 갖는 입구 챔버를 갖는 실린더들에서 이러한 원뿔형 영역 및 다공성 요소의 조합은 가스 흐름에 대한 제한을 제공한다. 이러한 제한은 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질층을 통해 균일한 캐리어 가스 흐름을 산출할 수 있다. 원뿔형 영역은 실린더 내에서 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질층 조성물의 운동을 향상시키고 고상 전구체 화합물을 다공성 요소 표면 상으로 안내한다. 이것은 특히 실린더 수명의 종료에 대하여 중요하고 실린더로부터의 산출물(즉, 반응 챔버로 인도된 전구체 화합물의 양)을 향상시킨다. 일반적으로 입구 챔버의 하부의 원뿔형 영역은 입구 챔버의 플로어의 평면으로부터 측정되었을 때, 1 내지 89도와 같이 어떠한 각도일 수 있다. 일반적으로 원뿔형 영역은 20 내지 60도의 각도를 가진다.
다공성 요소의 크기는 중요하지 않다. 일반적으로 입구 챔버의 플로어 내의 다공성 요소는 입구 챔버의 직경까지 적절한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어 다공성 요소는 1 cm (0.4 인치) 이상 예를 들어 1.25 cm (0.5 인치) , 1.9 cm (0.75 인치), 2.54 cm (1 인치), 3.8 cm (1.5 인치), 5 cm (2 인치) 이상의 직경을 갖는 디스크일 수 있다. 다공성 요소는 0.3 cm (0.125 인치) 이상, 0.6 cm (0.25 인치), 1.25 cm (0.5 인치) 이상과 같은 다양한 두께를 가질 수 있다. 이러한 다공성 요소의 크기는 당업자의 능력 범위 내이다. 다른 실시예에서 다공성 요소는 외경과 동심인 내부관을 가질 수 있다.
인도 장치(실린더)의 단면 크기는 넓은 범위에 대하여 변경될 수 있다. 그러나, 단면 크기는 일반적으로 주어진 적용에 대한 실린더의 성능에 있어서 중요하고, 반면에 실린더의 크기는 중요하지 않고, 이는 다른 것들 중에서 캐리어 가스 흐름, 사용되는 고상 전구체 화합물 및 사용되는 특정의 화학적 기상 증착 시스템에 달려있다. 단면 크기는 열 전달에 영향을 미치고, 주어진 압력 및 유동률에서 실린더 내의 가스 선형 속도를 결정하며, 이는 고상 전구체 화합물 및 캐리어 가스 사이의 접촉 시간 및 이에 따른 캐리어 가스의 포화를 순서대로 제어한다. 일반적으로 실린더는 5 cm (2 인치) 내지 15 cm (6 인치), 그리고 더 일반적으로는 5 cm, 7.5 cm (3 인치) 또는 10 cm (4 인치)의 단면 크기(직경)를 가진다. 특정한 실린더의 다른 직경은 당업자의 능력 범위 내이다. 롬 앤 하스 일렉트로닉 머티리얼스 LLC (말보로, 메사츄세츠)에 의해 적절한 실린더가 판매된다.
고상 전구체 화합물은 상기 입구 챔버 내에 포함된다. 이러한 고상 전구체 화합물은 기상 전구체 화합물의 소스이다. 증기 인도 시스템들에서 사용하기에 적절한 어떤 고상 전구체 화합물도 본 발명에서 사용될 수 있다. 적절한 전구체 화합물들은 인듐 화합물들, 아연 화합물들, 마그네슘 화합물들, 알루미늄 화합물들 및 갈륨 화합물들을 제한없이 포함한다. 예를 들어, 전구체 화합물들은 트리메틸 인듐 및 트리티셔리부틸 인듐(tritertiarybutyl indium)과 같은 트리알킬 인듐 화합물들(trialkyl indium compounds); 트리알킬 인듐-아민 부가물들; 디메틸 클로로인듐(dimethyl chloroindium)과 같은 디알킬 할로인듐 화합물들(dialkyl haloindium compounds); 메틸 디클로로인듐과 같은 알킬디할로인듐 화합물들; 싸이클로펜타디에닐 인듐(cyclopentadienyl indium); 트리메틸 인듐-트리메틸 아르신 부가물과 같은 트리알킬 인듐-트리알킬 아르신 부가물들(trialkyl indium-trialkyl-arsine adducts); 트리메틸인듐-트리메틸 포스핀 부가물들과 같은 트리알킬 인듐-트리알킬 포스핀 부가물들(trialkyl indium-trialkyl phosphine adducts); 에틸 아연 요오드화물(ethyl zinc iodide)과 같은 알킬 아연 할로겐 화합물(alkyl zinc halides);싸이클로펜타디에닐 아연(cyclopentadienyl zinc); 에틸싸이클로펜타디에닐 아연(ethylcyclopentadienyl zinc); 알레인-아민 부가물들(alane-amine adducts); 메틸 디클로로알루미늄(methyl dichloroaluminum)과 같은 알킬 디할로알루미늄 화합물들(alkyl dihaloaluminum compounds); 메틸 디클로로갈륨과 같은 알킬 디할로갈륨 화합물들; 디메틸 클로로갈륨 및 디메틸 브로모갈륨(dimethyl bromogallium)과 같은 디알킬 할로갈륨 화합물들; 비스싸이클로펜타디에닐 마그네슘(biscyclopentadienyl magnusium, "Cp2Mg"); 카본 테트라브로마이드(carbon tetrabromide); 하프늄(hafnium), 지르코늄(zirconium), 탄타륨(tantalum) 및 타이타늄(titanium)의 베타-디케토네이트들(beta-diketonates)과 같은 금속 베타-디케토네이트; 테트라키스(디메틸아미노) 하프늄(tetrakis (dimethylamino) hafnium)과 같은 금속 디알킬아미도 화합물들; 실리콘 화합물들 및 비스(비스(트리메틸실릴) 아미노) 게르마늄(bis(bis(trimethylsilyl) amino) germanium)과 같은 게르마늄 화합물들을 포함한다. 상기 전구체 화합물들에서, 용어 "알킬"은 (C1-C6)알킬을 의미한다. 전구체 화합물들의 혼합물들이 본 발명의 인도 장치들에 사용될 수 있다.
선택적으로, 상기 고상 전구체 화합물은 프리트화될(fritted) 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "프리팅(fritting)"은 상기 고상 전구체 화합물을 융합시키는 것을 의미한다. 실린더에서 고상 전구체 화합물의 프리트(frit)는 상기 기상(vapor phase)에서 좀 더 일정하고 안정적인 전구체 화합물의 농도를 가능하게 하며, 종래 기술들에 비하여 상기 실린더로부터 상기 고상 전구체 화합물을 더 많이 소모하게 한다. "고상 전구체 화합물 프리트"는 실질적으로 평탄한 상부 표면(level top surface) 및 캐리어 가스의 흐름을 가능하게 하는 충분한 다공성(porosity)을 가지는 고상 전구체 화합물의 융합된 케이크를 의미한다. 일반적으로, 고상 전구체 화합물의 프리트가 처음 형성될 때에는, 그것은 상기 실린더의 내부 치수들과 일치한다. 즉, 상기 프리트는 상기 입구 챔버의 내부 치수와 실질적으로 동일한 폭을 가진다. 상기 프리트의 높이는 사용된 고상 전구체 화합물의 양에 따라 달라질 것이다.
프리팅(fritting)은 일반적으로 실질적으로 평탄한 표면을 가지는 상기 고상 전구체 화합물의 프리트를 제공하는 조건에 상기 고상 전구체 화합물을 가함으로써 얻어질 수 있다. 일반적으로, 상기 고상 전구체 화합물이 우선 상기 실린더(예를 들어, 상기 입구 챔버)에 부가되고, 상기 실린더는 상기 고상 전구체 화합물이 실질적으로 평탄한 표면을 가지도록 교반되며, 그런 후 상기 고상 전구체 화합물은 상기 고상 전구체 화합물의 프리트를 형성하도록 프리트화된다. 그러한 프리팅 단계는 선택적으로 가열(heating)과 함께 수행될 수 있고, 바람직하게는 가열과 함께 수행된다. 다른 실시예에서, 상기 교반 단계(agitation step)는 가열과 함께 수행될 수 있다. 교반은 상기 전구체 화합물의 평탄한 상부 표면을 제공하도록 태핑(tapping), 진동(vibrating), 회전(rotating), 진동(oscillating), 록킹(rocking), 젓기(stirring), 가압(pressurizing), 일렉티브스트릭티브 또는 마그네틱스트릭티브 변환기들(electrostrictive or magnetostrictive transducers)에 의한 진동(vibrating), 또는 상기 실린더를 흔들기(shaking)와 같은, 그러나 제한은 없는 어떤 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 이러한 교반 방법들의 조합들이 사용될 수 있다.
상기 가열 단계는 상기 고상 전구체 화합물의 분해 온도 이하의 온도에서 실행된다. 전형적으로, 상기 가열 단계는 상기 고상 전구체 화합물의 분해 온도 아래로 5℃까지의 온도, 좀 더 일반적으로는 상기 고상 전구체 화합물의 분해 온도 아래로 10℃까지의 온도에서 실행된다. 예를 들어, TMI는 35-50℃ 온도에서 프리트화될 수 있다. 이러한 제어된 가열은 수조(water bath), 오일 배쓰(oil bath), 더운 공기, 가열 맨틀(heating mantle) 등을 이용함에 의해 실행될 수 있다. 상기 프리팅 단계는 상기 고상 전구체 화합물을 프리트로 융합시키기에 충분한 기간 동안 실행된다. 상기 프리팅 단계를 위해 사용되는 시간은 사용되는 특정 고상 전구체 화합물, 상기 고상 전구체 화합물의 양 및 사용되는 특별한 온도 등에 따라 달라진다. 대안적으로, 상기 프리팅 단계는 감소된 압력하에서 실행될 수 있다.
상기 전구체 화합물 프리트의 구체적인 다공도(particular porosity)는 다른 요소들 중에서 사용되는 프리팅 온도, 사용되는 특별한 전구체 화합물 및 상기 전구체 화합물의 출발 입자크기(starting particle size) 등에 따라 달라진다. 고상 전구체 화합물의 더 작은 입자들은 동일한 고상 전구체 화합물의 더 큰 입자들로부터 형성되는 프리트에 비하여 더 작은 포어들(pores)을 가지는 프리트를 일반적으로 제공할 것이다. 여기에서 이용되는 "포어(pore)"는 융합된 고상 전구체 화합물의 입자들 사이의 공간을 의미한다.
상기 고상 전구체 화합물의 원하는 입자 크기는 결정화(crystallization), 연마(grinding) 및 씨이빙(sieving)과 같은, 그러나 제한이 없는 다양한 방법들에 의해 획득될 수 있다. 상기 고상 전구체 화합물은 원하는 입자들을 제공하도록 용매(solvent)에서 용해되어 냉각, 비용매의 부가 또는 둘 모두에 의해 결정화될 수 있다. 연마는 분쇄기와 유봉(pestle)을 가지고, 또는 연마 제분기(grinding mill)를 이용하는 것과 같은 기계들에 의해 수동적으로 실행될 수 있다. 상기 고상 전구체 화합물의 입자들은 실제적으로 균일한 입자 크기를 가지는 고상 전구체 화합물을 제공하도록 걸러질 수 있다. 그러한 방법들의 조합들은 상기 원하는 입자 크기의 전구체 화합물을 얻을 수 있도록 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 분자 크기들을 가지는 입자들을 가지는 고상 전구체 화합물이 사용될 수 있다. 그러한 다른 입자 크기들의 이용은 변하는 구멍 크기들을 가지는 상기 고상 전구체 화합물의 프리트를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 고상 전구체 화합물의 프리트는 다공도 구배(porosity gradient), 즉 포어(pore) 크기들의 구배를 포함할 수 있다. 그러한 포어 크기 구배는 변하는 크기를 가지는 소정 구배의 상기 고상 전구체 화합물의 입자들을 프리팅함에 의해 얻어질 수 있다. 그러한 구배는 연속적으로 상기 실린더에 증가하는(또는 감소하는) 크기의 분자들을 부가하고; 평탄한 표면을 가지는 상기 고상 전구체 화합물을 제공하도록 상기 실린더를 교반하고; 상기 고상 전구체 화합물을 프리팅함에 의해 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 고상 전구체 화합물의 프리트는 서로 다른 포어 크기들의 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 프리트는 상대적으로 큰 포어 크기, 예를 들어 5㎛를 가지는 영역 및 상대적으로 작은 포어 크기, 예를 들어 2㎛를 가지는 영역을 포함할 수 있다. 거기에는 하나 이상의 각 영역이 있을 수 있다. 거기에 하나 이상의 각 영역이 있을 때, 그러한 영역들은 교체될 수 있다. 부가적으로, 거기에는 다른 구멍 크기들을 가지는 하나 이상의 다른 영역들이 있을 수 있다.
또한, 상기 고상 전구체 화합물의 프리트에서의 구멍 크기들은 유기 용매들 또는 다른 제거 가능한 작용제와 같은 하나 이상이 어떤 다공성 형성 조력물들(porosity forming aids)을 이용함에 의해 제어될 수 있다. 상기 전구체 화합물과 반응하지 않는 어떤 유기 용매가 사용될 수 있다. 전형적인 유기 용매들은 제한 없이, 지방족 하이드로카본들(aliphatic hydrocarons), 아로마틱 하이드로카본들(aromtic hydrocarbons), 아민들(amines), 에스테르들, 아미드들 및 알콜들을 포함한다. 그러한 유기 용매들은 상기 고상 전구체 화합물을 용해시킬 필요는 없으나, 용해시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 상기 전구체 화합물 및 용매의 슬러리(slurry)는 실린더에 부가된다. 상기 슬러리의 실질적으로 평탄한 표면이 형성된다. 그런 후, 상기 용매는 제거되고, 상기 고상 전구체 화합물이 프리트화된다. 당업자는 상기 용매는 상기 프리팅 단계 전, 상기 프리팅 단계에서 또는 상기 프리팅 단계 후 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
다양한 패킹 물질들(필러)(packing materials(filler))은, 만일 이들이 사용 조건들 하에서 상기 고상 전구체 화합물 및 상기 실린더에 불활성적이라면, 본 발명에 사용될 수 있다. 전형적으로, 상기 패킹 물질은 유동 가능하다. 예를 들어, 상기 전구체 화합물이 상기 실린더로부터 소모될 때, 상기 실린더 내의 전구체 화합물의 평탄도는 감소될 것이며, 상기 패킹 물질이 상기 전구체 화합물층의 표면에서 어떤 함몰을 메우도록 흐를 필요가 있다. 적절한 패킹 물질들은 제한 없이 세라믹들, 유리들, 점토들 및 유기 폴리머들(organic polymers)을 포함한다. 예를 들어, 패킹 물질들은 알루미나(alumina), 실리카(silica), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride), 보로실리케이트(borosilicates) 및 알루미나 실리케이트(alumina silicates)를 포함한다. 또한, 다른 패킹 물질들의 혼합물이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 패킹 물질은 니켈과 같은 기초 금속 또는 스테인리스 강과 같은 금속 합금은 아니다. 패킹 물질들은 전구체 화합물들 및 비금속 원소가 혼합된 금속들을 포함하는 다른 물질들을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 패킹 물질로서 이용되는 유기금속 화합물은 상기 전구체 화합물과 동일한 것일 수 있다. 예를 들어, 파우더인 고상 전구체 화합물은 펠릿들(pellets)을 형성하도록 압착될 수 있다. 상기 펠릿화된 전구체 화합물은 (즉 펠릿화된 형상이 아닌) 동일한 전구체 화합물층 위에서 상기 패킹 물질로서 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 안정제들(stabilizing agents)과 같은 부가적인 이득들을 제공하는 패킹 물질들은, 만일 이들이 사용 조건하에서 상기 기상 전구체 화합물 및 상기 실린더에 불활성이라면, 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 안정제들은 제한 없이, 산소 포집제들(oxygen scavengers) (게터들;getter), 열 안정제들, 산화 방지제들(antioxidants), 비스태틱 작용제들(anti-static agents), 프리-레디컬 포집제들(free-radical scavengers) 및 태깅 (마킹) 작용제들(tagging (marking) agents)을 포함한다. 적절한 게터 물질은 제한 없이, 화합물들 및 소듐(sodium), 포타슘(potassium), 리듐(lithium), 알루미늄, 인듐, 갈륨, 망간, 코발트, 구리, 바륨(barium), 칼슘, 란타늄(lanthanum), 소륨(thorium), 마그네슘, 크로뮴(chromium) 및 지르코늄(zirconium)과 같은 산소 반응 금속들의 화합물들을 포함하는 포뮬레이션들(formulations)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 안정제는 올가노알루미늄들(organoaluminums)과 혼합된 테트라올가닐암모늄 화합물(tetraorganylammonium compound)과 같은 비극성 및 비휘발성인 이온성 염들(ionic salts); 알루미늄, 인듐 및 갈륨의 염들; 올가노리듐들(organolithiums); 마그네슘, 지르코늄 및 란타늄의 메탈로센들(metallocenes); 알루미늄, 인듐, 갈륨, 바륨, 스트론튬(strontium) 및 구리의 디피발로일메타나토(dipivaloylmethanato, "dpm") 혼합물들 및 알루미늄, 인듐, 갈륨, 바륨, 스트로튬 및 구리의 헥사플로로아세틸아세토나토 혼합물들(hexafluoroacetylacetonato compoundes,"hfac" compoundes)을 포함하는 금속 베타-디케토네이츠들(metal beta-diketonates)의 클래스 중 하나이다. 상기 패킹 물질은 안정제를 포함할 수도 있고 그 자체로 안정제일 수 있다.
상기 패킹 물질은 비드들, 로드들, 튜브들, 말굽들, 링들, 안장들, 디스크들, 받침 접시들 또는 바늘 모양, 십자형 및 나선형(코일들 및 나선들)과 같은 어떤 다른 적절한 형상과 같은 다양한 형상들 중 하나일 수 있다. 패킹 물질들은 일반적으로 다양한 소스들로부터 상업적으로 허용 가능하다. 비록 상기 패킹 물질이 있는 그대로 이용될지라도, 전형적으로 이용되기 전에 세정된다.
0.05㎜ 이상과 같은, 최대 5㎜ 까지 또는 더 큰 크기와 같은 다양한 크기들을 가지는 패킹 물질들이 사용될 수 있다. 상기 패킹 물질을 위한 적절한 크기 범위는 0.1㎜로부터 5㎜까지이다. 상기 패킹 물질은 균일한 크기일 수도 있고 혼합된 크기일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 패킹 물질의 크기는 상기 전구체 화합물의 입자 크기와 실질적으로 동일하도록 선택되며, 즉 상기 패킹 물질의 평균 크기는 상기 전구체 화합물의 평균 입자 크기의 25% 범위 내이다. 전형적으로, 상기 패킹 물질의 평균 크기는 상기 전구체 화합물의 입자 크기의 20% 범위 내이며, 더 일반적으로는 15% 범위 내이고, 좀 더 일반적으로는 10% 범위 내이다.
상기 전구체 화합물은 일반적으로 상기 고상 전구체 화합물층을 상기 인도 장치에 도입하고, 그 후 상기 고상 전구체 화합물층의 표면 위에 상기 패킹 물질층을 증착함에 의해 만들어진다. 상기 고상 전구체 물질은 어떤 적절한 수단에 의해 상기 인도 장치에 부가될 수 있다. 마찬가지로, 상기 패킹 물질은 어떤 적절한 수단에 의해 상기 고상 전구체 화합물 위에 적층될 수 있다. 상기 고상 전구체 화합물이 프리트화될 때, 상기 패킹 물질은 상기 프리팅 단계 전, 상기 프리팅 단계 동안 또는 상기 프리팅 단계 후에 부가될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 전구체 화합물은 상기 고상 전구체 화합물과 상기 패킹 물질 모두를 상기 인도 장치에 도입하고, 그 후 고상 전구체 화합물의 바닥층 및 패킹 물질의 상부층을 제공하는 조건들에 상기 인도 장치를 가함으로써 만들어진다. "상부층"은 상기 캐리어 가스가 우선 통과해야 하는 물질층을 의미한다.
고상 전구체 화합물 대 패킹 물질의 체적 비율은 10:1로부터 1:10까지 다양 한 범위에서 변화될 수 있다. 전형적으로는, 상기 체적 비율은 1:4로부터 4:1까지 범위이다.
어떤 적절한 캐리어 가스는 그것이 상기 전구체 화합물과 반응하지 않는 한 본 발명의 실린더들과 함께 사용될 수 있다. 특정 캐리어 가스의 선택은 사용되는 상기 전구체 화합물 및 사용되는 특정 화학 증기 증착 시스템 등과 같은 다양한 요소들에 따라 달라진다. 적절한 캐리어 가스들은 하이드로겐(hydrogen), 니트로겐(nitrogen), 아르곤, 헬륨 등을 제한됨이 없이 포함한다. 상기 캐리어 가스는 넓은 범위의 유동율들(flow rates)에서 본 발명의 실린더들과 함께 사용될 수 있다. 그러한 유동율들은 실린더 단면 치수 및 압력의 함수이다. 더 큰 단면 치수들은 주어진 압력에서 더 많은 캐리어 가스 흐름 즉, 선형 속도를 허용한다. 예를 들어, 상기 실린더가 5㎝ 단면 치수를 가질 때, 500 sccm 이상까지의 캐리어 가스 유동율들이 사용될 수 있다. 상기 실린더에 유입(entering)하고, 상기 실린더로부터 배출(exiting)되며, 삽입 및 배출 모두를 하는 상기 캐리어 가스 흐름은 제어 수단에 의해 조절될 수 있다. 수동으로 작동되는 제어 밸브들 또는 컴퓨터로 작동되는 제어 밸브들과 같은 어떤 종래의 제어 수단이 사용될 수 있다.
상기 인도 장치는 다양한 온도에서 사용될 수 있다. 특정 온도는 사용되는 특정 전구체 화합물 및 원하는 적용에 따라 달라질 것이다. 상기 온도는 상기 전구체 화합물의 증기압을 제어하며, 특정 성장율을 위해 필요한 물질 또는 합금 화합물들의 유량(flux)을 제어한다. 그러한 온도는 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 전구체 화합물이 트레메틸 인듐인 때, 상기 실린더의 온도는 10℃와 60℃ 사이이다. 다른 적절한 온도 범위는 35℃와 55℃ 사이, 및 35℃와 50℃ 사이를 포함한다. 본 발명의 실린더들은 자동 온도 조절 배쓰 내에 상기 실린더를 위치시키는 것, 가열된 오일 배쓰에 상기 실린더를 직접 담그는 것, 또는 상기 실런더 주변에서 구리 튜브와 같은 금속 튜브를 통하여 흐르는 할로카본 오일(halocarbon oil)을 이용하는 것과 같은 다양한 가열 수단들에 의해 가열된다.
상기 캐리어 가스는 전형적으로 상기 실린더의 상부에 있는 상기 가스 입구 개구를 통하여 상기 실린더에 들어간다. 상기 캐리어 가스는 상기 입구 챔버에 들어가고 상기 패킹 물질층을 통과하여 흐르며, 그런 후 상기 고상 전구체 화합물층을 통과하여 흐르고, 기체화된 전구체 화합물들을 들어올려 캐리어 가스와 혼합된 기체화된 전구체 화합물을 포함하는 가스 스트림(gas stream)을 형성한다. 상기 캐리어 가스에 의해 들어 올려진 기체화된 화합물의 양은 제어될 수 있다. 바람직하게는, 상기 캐리어 가스는 기체화된 전구체 화합물로 포화된다. 상기 캐리어 가스는 상기 가스 입구 개구를 통하여 상기 인도 장치를 배출하며, 화학 증기 증착 시스템에 인도(direct)된다. 듀얼 챔버의 인도 장치의 경우, 전구체 화합물로 포화된 상기 캐리어 가스는 다공성 요소를 통하여 흐름에 의해서와 같이 상기 입구 챔버로부터 상기 출구 챔버로 흐르며, 그런 후 상기 가스 출구 개구를 통하여 상기 실린더로부터 배출된다. 예를 들어, 상기 가스 출구는 상부 폐쇄 부분 내에 있다. 본 발명의 상기 인도 장치들은 어떤 적절한 화학 증기 증착 시스템과 함께 사용될 수 있다.
상기 고상 전구체 화합물이 상기 실린더로부터 소모된 후, 상기 패킹 물질은 실런더에 남는다. 그러한 패킹 물질은 재생처리되며 재활용된다. 상기 패킹 물질이 산소 포집제와 같은 안정제를 포함할 때, 그러한 패킹 물질은 재생처리되며 적용가능하다면 재활용 전에 재생될 수 있다. 전형적으로, 모든 패킹 물질은 재활용되기 전에 세정될 것이다.
도면을 참조하면, 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도 1 내지 도 5는 듀얼 챔버 실린더를 도시한다. 도 1은 환형 및 원뿔형 하부를 갖고 고상 전구체 화합물 및 상기 고상 전구체 화합물 상의 패킹 물질층을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는, 본 발명에 따른 듀얼 챔버 인도 장치의 단면도를 도시한다. 본 실시예에서, 실린더(10)의 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면을 한정하는 내면(11)을 갖는 길고 가는 실린더형 컨테이너(10), 상부 폐쇄부(15), 및 평평한 내부 하부(17)를 갖는 하부 폐쇄부(16)를 포함한다. 상부 폐쇄부(15)는 주입 포트(18), 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)를 갖는다. 입구관(12) 및 출구관(13)은 실린더의 상부 폐쇄부(15)에서 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)와 각각 연결된다. 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV1)에 의해 조정된다. 출구관(13)을 통해 컨테이너로부터 나오는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV2)에 의해 조정된다. 입구 개구(19)의 하부 종단은 원뿔형 하부(21)를 갖는 입구 챔버(25)와 직접 연결된다. 입구 챔버(25) 및 출구 챔버(30)는 동심(同心)이며, 입구 챔버(25)는 출구 챔버(30) 내에 위치하며 다공성 요소(14)에 의해 유체 연결된다. 다공성 요소(14)는 입구 챔버의 원뿔부(21)의 꼭대기 또는 하부에 위치한다. 출구 개구(20)는 출구 챔버(30)와 직접 연결된다. TMI와 같은 고상 전구체 화합물(27) 및 실리카, 붕규산염 유리 또는 알루미나와 같은, 고상 유기금속 화합물(27) 상의 패킹 물질층(26)을 포함하는 전구체 조성물은 입구 챔버(25) 내에 위치하고, 전구체 조성물은 다공성 요소(14) 상에 배열된다.
캐리어 가스는 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가서 고상 전구체 화합물/패킹 물질 조성물을 포함하는 입구 챔버(25)로 들어간다. 캐리어 가스는 패킹 물질층(26)을 통과하고, 그 후 고상 전구체 화합물(27)을 통과하고, 기화된 전구체 화합물을 담아 가스 흐름을 형성한다. 가스 흐름은 입구 챔버(25)로부터 다공성 요소(14)를 통하여 나와 출구 챔버(30)으로 들어간다. 그 후 가스 흐름은 출구 챔버(30)로부터 나와 출구 개구(20)를 통해 출구관(13)으로 들어가고, 그 후 화학적 기상 증착 시스템으로 향한다.
도 2는 비환형의 형상을 갖고, 그 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물을 포함하는, 본 발명에 따른 인도 장치의 단면도를 도시한다. 본 실시예에서, 실린더(10)의 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면을 한정하는 내면(11)을 갖는 길고 가는 실린더형 컨테이너(10), 상부 폐쇄부(15), 및 평평한 내부 하부(17)를 갖는 하부 폐쇄부(16)를 포함한다. 상부 폐쇄부(15)는 주입 포트(18), 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)를 갖는다. 입구관(12) 및 출구관(13)은 컨테이너의 폐쇄부(15)에서 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)와 각각 연결된다. 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV1)에 의해 조정된다. 출구관(13)을 통해 컨테이너로부터 나오는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV2)에 의해 조정된다. 입구 개구(19)의 하부 종단은 그 외경과 동심인 중앙관(31) 및 원뿔형 하부(21)를 갖는 입구 챔버(25)와 직접 연결된다. 입구 챔버(25) 및 출구 챔버(30)는 다공성 요소(14)에 의해 유체 연결된다. 다공성 요소(14)는 입구 챔버의 원뿔부(21)의 꼭대기 또는 하부에 위치한다. 출구 개구(20)는 중앙관(31)에 의하여 출구 챔버(30)와 연결된다. 상부에 배열된 알루미나 비드 또는 실리카 비드와 같은 패킹 물질층(26)을 갖는, TMI와 같은 고상 전구체 화합물(27)의 전구체 조성물은 입구 챔버(25) 내에 위치하고, 다공성 요소(14) 상에 배열된다.
캐리어 가스는 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가서 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질 조성물을 포함하는 입구 챔버(25)로 들어간다. 캐리어 가스는 먼저 패킹 물질층(26)을 통과하고, 그 후 고상 전구체 화합물(27)을 통과하고, 기화된 전구체 화합물을 담아 가스 흐름을 형성한다. 가스 흐름은 입구 챔버(25)로부터 다공성 요소(14)를 통하여 나와 출구 챔버(30)로 들어간다. 그 후 가스 흐름은 중앙관(31)을 통과하고, 출구 챔버(30)로부터 나와 출구 개구(20)를 통해 출구관(13)으로 들어가고, 그 후 화학적 기상 증착 시스템으로 향한다.
다른 실시예는 비동심 입구 및 출구 챔버를 갖고, 상부에 배열된 패킹 물질층을 갖는 고상 전구체 화합물을 포함하는, 본 발명에 따른 인도 장치의 단면도인 도 3에 도시된다. 본 실시예에서, 실린더(10)의 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면을 한정하는 내면을 갖는 길고 가는 실린더형 컨테이너(10), 상부 폐쇄부(15), 및 평평한 내부 하부를 갖는 하부 폐쇄부(16)를 포함한다. 상부 폐쇄부(15)는 주입 포트(18), 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)를 갖는다. 입구관(12) 및 출구관(13)은 컨테이너의 폐쇄부(15)에서 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)와 각각 연결된다. 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가서 출구관(13)을 통해 컨테이너를 나오는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브에 의해 조정된다. 화살표는 가스 흐름의 방향을 가리킨다. 입구 개구(19)의 하부 종단은 입구 챔버(25)와 직접 연결된다. 입구 챔버(25) 및 출구 챔버(30)는 입구 챔버 플로어(9)에 위치한 다공성 요소(14)에 의해 유체 연결된다. 출구 개구(20)는 출구 챔버(30)와 연결된다. 제 2 다공성 요소(33)는 출구 개구(20)에 위치한다. 실리카, 붕규산염 유리 또는 알루미나와 같은 패킹 물질층(26)을 갖는, 사이클로펜타디에닐 마그네슘(cyclopentadienyl magnesium)과 같은 고상 전구체 화합물(27)를 포함하는 전구체 조성물은 입구 챔버(25) 내에 위치하고, 다공성 요소(14) 상에 배열된다.
캐리어 가스는 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가서 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질 조성물을 포함하는 입구 챔버(25)로 들어간다. 캐리어 가스는 먼저 패킹 물질층(26)을 통과하고, 그 후 고상 전구체 화합물(27)을 통과하고, 기화된 전구체 화합물을 담아 가스 흐름을 형성한다. 가스 흐름은 입구 챔버(25)로부터 다공성 요소(14)를 통하여 나와 출구 챔버(30)으로 들어간다. 그 후 가스 흐름은 제 2 다공성 요소(33)을 통과하고, 출구 챔버(30)로부터 나와 출구 개구(20)를 통해 출구관(13)으로 들어가고, 그 후 화학적 기상 증착 시스템으로 향한다.
다른 실시예는 원뿔형 하부를 갖고, 고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상의 패킹 물질층을 포함하는 전구체 조성물을 포함하는, 본 발명에 따른 듀얼 챔버 인도 장치의 단면도를 도시하는 도 4에 도시된다. 본 실시예에서, 길고 가는 실린더형 컨테이너(10)는 상부 폐쇄부(15) 및 평평한 내부 하부(17)를 갖는 하부 폐쇄부(16)를 갖는다. 상부 폐쇄부(15)는 주입 포트(18), 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)를 갖는다. 입구관(12) 및 출구관(13)은 입구 개구(19) 및 출구 개구(20)와 각각 연결된다. 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV1)에 의해 조정된다. 출구관(13)을 통해 컨테이너로부터 나오는 캐리어 가스 흐름은 제어 밸브(CV2)에 의해 조정된다. 입구 개구(19)의 하부 종단은 입구 다공성 요소(9)를 포함하고, 원뿔형 하부(21)를 갖는 입구 챔버(25)와 직접 연결된다. 입구 챔버(25) 및 출구 챔버(30)는 다공성 요소(14)에 의해 유체 연결된다. 다공성 요소(14)는 입구 챔버의 원뿔부(21)의 꼭대기 또는 하부에 위치한다. 출구 개구(20)는 출구 챔버(30)와 직접 연결된다. TMI와 같은 고상 전구체 화합물(27) 및 실리카, 붕규산염 유리 또는 알루미나와 같은, 고상 전구체 화합물(27) 상의 패킹 물질층(26)을 포함하는 전구체 조성물은 입구 챔버(25) 내에 위치한다.
캐리어 가스는 입구관(12)을 통해 컨테이너로 들어가서, 입구 다공성 요소(9)를 통과하여 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질 조성물을 포함하는 입구 챔버(25)로 들어간다. 캐리어 가스는 패킹 물질층(26)을 통과하고, 그 후 고상 전구체 화합물(27)을 통과하고, 기화된 전구체 화합물을 담아 가스 흐름을 형성한다. 가스 흐름은 입구 챔버(25)로부터 다공성 요소(14)를 통하여 나와 출구 챔버(30)로 들어간다. 그 후 가스 흐름은 출구 챔버(30)로부터 나와 출구 개구(20)를 통해 출구관(13)으로 들어가고, 그 후 화학적 기상 증착 시스템으로 향한다.
대안적인 실시예에서, 패킹 물질은 산소 담체와 같은 안정제를 포함한다. 패 킹 물질이 안정제일 때, 캐리어 가스가 고상 전구체 화합물와 접촉하기 전에 패킹 물질층은 캐리어 가스를 건조 및/또는 정제(예를 들어 산소를 제거)할 수 있다. 패킹 물질과 고상 전구체 화합물의 혼합으로부터 추가적인 이점들을 얻을 수 있다. 예를 들어 고상 전구체 화합물와 산소 배기 패킹 물질의 혼합은 전구체 화합물로부터 산소를 제거하는(scavenge) 패킹 물질의 능력을 증가시키는, 증기/가스 흐름과 패킹 물질 사이의 증가된 접촉을 제공한다. 도 5는 고상 전구체 화합물(28) 및 안정제 패킹 물질(29)을 포함하는 혼합된 조성물을 포함하는 인도 장치의 일 실시예를 도시한다. 도 5의 나머지 참조 부호들은 도 1에서와 동일한 구성 요소를 나타낸다.
따라서, 본 발명은 a) 위에 기재된 인도 장치를 제공하되, 인도 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구를 통해 인도 장치로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스를 패킹 물질 및 고상 전구체 화합물을 통하여 유동시켜 실질적으로 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; 및 d) 화합물 포화 캐리어 가스가 인도 장치로부터 가스 출구를 통해 나오는 단계를 포함하는, 전구체 화합물로 포화된 캐리어 가스로 구성된 유체 가스 흐름을 화학적 기상 증착 시스템으로 공급하는 방법을 제공한다. 일반적으로 캐리어 가스는 패킹 물질 및 전구체 화합물을 통과하기에 충분한 유동률(flow rate)이어서 캐리어 가스는 CVD 반응기 내의 막 성장에 사용되기 위해 기체 상태에서 충분한 양의 전구체 화합물, 즉 실질적으로 포화된 상태로 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 a) 위에 기재된 인도 장치를 제공하되, 인도 장 치는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구 개구를 통해 입구 챔버로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스를 패킹 물질층을 통하여 유동시키고 고상 전구체 화합물을 접촉시켜 실질적으로 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; d) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스가 입구 챔버로부터 입구 챔버의 플로어 내의 다공성 요소를 통해 나와 출구 챔버로 들어가는 단계; 및 e) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스를 인도하여 출구 개구를 통해 출구 챔버를 나오도록 하는 단계를 포함하는, 전구체 화합물로 포화된 캐리어 가스로 구성된 유체 가스 흐름을 화학적 기상 증착 시스템으로 공급하는 방법을 제공한다.
화학적 기상 증착 시스템은, 일반적으로 가열되는 베셀(vessel)인 증착 챔버를 포함하고, 가열되는 베셀 내에서는 적어도 하나, 그리고 가능하게는 많은 기판들이 배열된다. 증착 챔버는, 챔버로부터 부산물을 끌어내고 적절한 감소된 압력을 제공하기 위하여 일반적으로 진공 펌프에 연결된 출구를 갖는다. MOCVD는 대기압 또는 감소된 압력에서 수행될 수 있다. 증착 챔버는 기화된 전구체 화합물의 증착을 유발하기에 충분히 높은 온도에서 유지된다. 일반적인 증착 챔버 온도는 300 내지 1000℃이고, 선택되는 정확한 온도는 효율적인 증착을 제공하기 위해 최적화된다. 선택적으로는 , 만일 기판이 상승된 온도에서 유지된다면 또는 무선 주파수("RF") 에너지와 같은 다른 에너지가 RF 소스에 의해 생성된다면, 증착 챔버 내의 온도는 전반적으로 감소될 수 있다.
전자 장치 제조의 경우에 증착을 위한 대표적인 기판들은 실리콘, 갈륨 비화물 및 인듐 인화물일 수 있다. 다른 물질들을 포함하는 기판들도 또한 적절히 사용 될 수 있다. 이러한 기판들은 집적 회로의 제조에서 특히 유용하다.
증착은 원하는 특성을 갖는 금속막을 생산하기 위하여 원하는 만큼 동안 계속된다. 일반적으로 증착이 중지될 때 막 두께는 몇 백 내지 몇 천 옹스트롬 또는 그 이상일 것이다.
또한, 본 발명에 의해 a) 위에 기재된 인도 장치를 제공하되, 인도 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구를 통해 인도 장치로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스를 패킹 물질 및 고상 전구체 화합물을 통하여 유동시켜 실질적으로 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; d) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스가 인도 장치로부터 가스 출구를 통해 나오는 단계; e) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스를 기판을 포함하는 반응 베셀로 인도하는 단계; 및 f) 기판에 막을 형성하기 위해 전구체 화합물을 분해하기에 충분한 조건을 전구체 화합물 포화 캐리어 가스에 가하는 단계들을 포함하는 막 증착 방법이 제공된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 a) 길고 가는 실린더형 부분, 상부 폐쇄부, 하부 폐쇄부, 및 유체 연결되고 입구 챔버의 플로어 내의 다공성 요소에 의해 분리된 입구 및 출구 챔버를 갖되, 상부 폐쇄부는 주입 플러그 및 가스 입구 개구를 가지고, 주입 플러그 및 가스 입구 개구는 입구 챔버와 연결되며, 출구 개구는 출구 챔버와 연결되고, 다공성 요소는 하부 폐쇄부로부터 이격되며, 입구 챔버는 플로어를 구비하고, 전구체 조성물은 입구 챔버 내에 포함되고, 전구체 조성물은 고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상에 배열된 패킹 물질층을 포함하는 듀얼 챔버 베셀을 제공하는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구 개구를 통해 입구 챔버로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스를 패킹 물질층을 통하여 유동시키고 고상 전구체 화합물을 접촉시켜 실질적으로 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; d) 화합물 포화 캐리어 가스가 입구 챔버로부터 입구 챔버의 플로어 내의 다공성 요소를 통해 나와 출구 챔버로 들어가는 단계; e) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스가 출구 개구를 통해 출구 챔버를 나오도록 인도하는 단계; 및 f) 기판을 포함하는 반응 베셀로 전구체 화합물 포화 캐리어 가스를 인도하는 단계; 및 g) 기판에 막을 형성하기 위해 전구체 화합물을 분해하기에 충분한 조건을 전구체 화합물 포화 캐리어 가스에 가하는 단계들을 포함하는, 막을 증착하는 방법을 제공한다.
본 발명은 다양한 시스템 압력에서 사용될 수 있는 동시에, 본 발명의 이점은 더 높은 유동률, 더 높은 온도, 더 낮은 압력 또는 더 높은 유동률과 더 낮은 압력의 조합이, 특히 10cm 이하의 직경을 갖는 실린더에 대하여 사용될 수 있는 데 있다. 본 발명의 인도 장치는 패킹된 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질층 조성물을 통해 유동하는, 변함없는 최대 포화를 갖는 균일한 캐리어 가스를 제공하는 추가적인 이점을 갖는다.
다음 예들이 본 발명의 다양한 양상들은 더 도시할 것으로 예상된다.
비교예
도 1에 도시된 바와 같은 5cm (2인치) 직경의 실린더는 175 g의 TMI로 충전되었다. 패킹 물질은 실린더에 추가되지 않았다. 실린더는 시간 함수로서 가스 흐름 내의 물질의 농도를 측정하는 Epison III 장치(Thomas Swan으로부터 이용 가능) 에 부착되었다. 실린더는 30℃의 온도, 80 kPa(600 mm Hg)의 압력 및 400 sccm의 캐리어 가스(수소) 유동률에서 유지되었다. 유체 흐름 내의 TMI의 농도는 2분 간격으로 140 시간 기간에 대하여 측정되었다. 유동률 및 압력 모두 평가동안 일정했다. 기상의 TMI의 농도는 약 140시간 후에 포화 레벨 아래로 떨어지기 시작했고, 그 때에 약 60% 소모에 해당하는, 약 70 g의 TMI가 실린더에 남았다.
실험예 1
TMI(100 g)는 5 cm(2 인치) Uni-FloTM 실린더 (롬 앤 하스 일렉트로닉 머티리얼스 LLC)에 추가되었다. TMI는 실린더에 추가되기에 앞서 미세한 분말로 그라인딩되었다. 실린더는 실온에서 단단한 표면 상에 실린더를 부드럽게 태핑함(tapping)으로서 교반되어서 실질적으로 평탄한 표면을 제공하였다. 그 후 TMI는 실린더를 30℃의 일정한 온도의 배쓰에 하룻밤(약 12시간)동안 놓아둠으로서 프리트화되었다. 새로 세척된 건조 석영 필러(0.3 mm 직경, 145g)가 프리트화된 TMI 상에 상부층으로서 위치하였다.
질량 유동 제어기, 압력 제어기, EpisonTM 초음파 모듈, 일정한 온도 배쓰, 진공 펌프 및 관련 밸브 및 파이프로 구성된 테스트 장치가 유동 안정성 및 포화 증기 흐름을 측정하도록 구성되었다. 실린더는 시스템에 설치되었다. 일정한 온도 배쓰는 30℃로 유지되었고, 시스템 압력은 80 kPa(600 mm Hg)로 유지되었고, 수소 캐리어 가스 흐름은 400 sccm로 유지되었다. 유동률 및 압력 모두 측정동안 일정하였다. 초음파 모니터로 측정되었을 때, 수소 내의 TMI 증기의 안정한 농도는 120 시간 이상동안 유지되었다. 120 시간 후에 88% 소모에 해당하는, 12 g 의 TMI가 실린더 내에 남았다.
실험예 2
TMI가 먼저 그라인딩되어 실질적으로 3-4 mm의 크기로 일정하게 하는 것을 제외하고는 실험예 1의 절차가 반복된다. 일정한 입자 크기는 TMI 분말을 정밀한 체에 통과시킴으로서 보장된다. #5 체를 통과하지만 #7 체에는 남겨지는 물질이 실린더로 이동된다. 실린더는 약 45℃까지 가열되어 TMI의 고체 프리트(frit)를 형성한다. 실험예 1의 유사한 조건을 사용하여 유사한 결과가 얻어질 것으로 예상된다.
실험예 3
2개의 입자 크기들이 실린더로 안내되는 것을 제외하고 실험예 1의 절차는 반복된다. #8 및 #10 체들이 2 - 2.4mm의 크기 범위의 입자들을 모으기 위해 사용된다. #45 및 #70 체들이 0.2 - 0.4mm의 입자 크기들을 모으기 위해 사용된다. 동일한 양의 각 입자 크기는 실험예 1에 기재된 바와 같은 시스템에 부착된 실린더 내로 안내되기에 앞서 혼합된다. 그 후 실린더 및 그 내용물은 실험예 1에 사용된 조건이 가해지고 유사한 결과들이 예상된다.
실험예 4
2개의 입자 크기들이 교차층(alternating layers) 내에서 실린더로 안내되는 것을 제외하고 실험예 1의 절차는 반복된다. #8 및 #10 체들이 2 - 2.4mm의 크기 범위의 입자들을 모으기 위해 사용된다. #45 및 #70 체들이 0.2 - 0.4mm의 입자 크기들을 모으기 위해 사용된다. 그 후 동일한 양의 각 입자 크기는 교차층 내에서 실린더 내로 안내된다. 실험예 1에 기재된 바와 같은 시스템에 부착된 실린더 및 TMI 증기의 안정된 농도가 예상된다.
실험예 5
비스 (싸이클로펜타디에닐) 마그네슘(bis(cyclopentadienyl)magnesium)이 고상 전구체 화합물 프리트로서 사용되는 것을 제외하고는 실험예 4의 절차는 반복된다. 비스 (싸이클로펜타디에닐) 마그네슘 증기의 안정된 농도가 기상에서 예상된다.
실험예 6
카본 테트라브로마이드(carbon tetrabromide)가 고상 전구체 화합물로서 사용되는 것을 제외하고는 실험예 4의 절차는 반복된다. 카본 테트라브로마이드 증기의 안정된 농도는 25℃에서 기대된다.
실험예 7
일정한 온도 배쓰는 17℃로 유지되고, 시스템 압력은 40 kPa(300 mm Hg)로 유지되고, 수소 캐리어 가스 흐름은 600 sccm로 유지되는 것을 제외하고 실험예 1의 절차가 반복된다. 초음파 모니터에 의해 측정될 때, 수소 내의 TMI 증기의 안정 된 농도가 유지될 것으로 예상된다.
실험예 8 - 25
다음의 고상 전구체 화합물("PC") 및 패킹 물질 ("PM")이 사용되는 것을 제외하고는 실험예 1의 절차는 반복된다. 고상 유기금속 화합물이 프리트화되는지 여부는 다음의 표에서 "Y"는 "예", "N"은 "아니오"로 나타난다.
실험예 전구체 화합물 프리트화된 PC 패킹 물질 (입자 크기) PC:PM의 부피비
8 TMI Y 실리카 (0.25 mm) 1:1
9 TMI N 실리카 (0.75 mm) 1:1.1
10 TMI Y 알루미나 비드(beads) (0.5 mm) 1.2:1
11 TMI N 실리카 비드 (1 mm) 1.5:1
12 TMI Y PTFE 비드 (0.75 mm) 1.3:1
13 Cp2Mg Y HDPE 새들 (saddles) (0.75 mm) 1:1.1
14 Cp2Mg Y PYREXTM 링 (1.25 mm) 1.25:1
15 Cp2Mg N PYREXTM 코일 (1.5 mm) 2:1
16 디메틸 클로로인듐 Y 알루미나 비드 (0.5 mm) 1.1:1
17 디메틸 클로로인듐 N 실리카 링 (1 mm) 1.2:1
18 싸이클로펜타디에닐 인듐 N PTFE 비드 (0.6 mm) 1:1
19 싸이클로펜타디에닐 인듐 Y 알루미나 관 (1.2 mm) 1.2:1
20 싸이클로펜타디에닐 아연 N 실리카 관 (0.4 mm) 1:1.1
21 테트라키스(디메틸라미노)하프늄 Y 보로실리케이트 링 (0.5 mm) 1.3:1
22 TMI - 트리메틸 아르신 부가물 N 알루미나 로드 (1 mm) 1:1.2
23 TMI - 트리메틸 포스핀 부가물 N PTFE 디스크 (0.8 mm) 1.3:1
24 카본 테트라브로마이드 Y 보로실리케이트 비드 (0.5 mm) 1.3:1
25 알레인-트리메틸 아민 부가물 N 글래스 비드 (0.75 mm) 1:1
표의 조성물들은 패킹 물질이 사용되는 시스템과 비교할 때, 연장된 기간에 대하여 전구체 화합물의 일정하고 안정된 기상 농도를 제공할 것으로 예상된다.
실험예 26
실험예 1의 절차는 TMI의 소모시 패킹 물질층의 효과를 결정하기 위해 반복되었다. 다음 표에 보고된 바와 같이 각 실린더는 TMI로 채워졌다. 석영 패킹 물질의 상부층을 포함하지 않는 실린더들(테스트 I-IV)은 비교 테스트들이었다. 테스트 V-VII에 사용되는 실린더들 각각은 고상 유기금속 화합물 표면 상에 석영 패킹 물질층을 포함하였다. 각 실린더는 30℃의 일정한 일정한 온도 및 80 kPa의 시스템 압력에서 유지되었다. 결과는 아래의 표에 보고되고, 패킹 물질의 상부층의 부가와 함께 TMI의 소모에 상당한 향상을 보인다.
테스트 번호 유동률 (sccm) 소모 시간 (Hrs) TMI 초기 하중 (g) 석영 패킹 물질층 소모된 TMI양 (g) % 소모
I* 400 164 175 아니오 119 68
II* 400 140 175 아니오 100 57
III* 400 70 90 아니오 47 52
IV* 400 175 175 아니오 122 70
V 400 122 100 예 92 92
VI 800 120 200 예 194 97
VII 800 140 250 예 222 89
* = 비교
본 발명은 다양한 시스템 압력에서 사용될 수 있는 동시에, 본 발명의 이점은 더 높은 유동률, 더 높은 온도, 더 낮은 압력 또는 더 높은 유동률과 더 낮은 압력의 조합이, 특히 10cm 이하의 직경을 갖는 실린더에 대하여 사용될 수 있는 데 있다. 본 발명의 인도 장치는 패킹된 고상 전구체 화합물 / 패킹 물질층 조성물을 통해 유동하는, 변함없는 최대 포화를 갖는 균일한 캐리어 가스를 제공하는 추가적인 이점을 갖는다.

Claims (8)

  1. 출구 챔버, 및 고상 전구체 화합물 및 고상 전구체 화합물 상에 위치된 유동 가능한 패킹 물질층으로 이루어진 전구체 조성물을 포함하는 입구 챔버를 포함하는, 고상 전구체 화합물을 위한 기상 인도 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 고상 전구체 화합물은 트리알킬 인듐 화합물; 트리알킬 인듐-아민 부가물; 디알킬 할로인듐 화합물; 알킬 디할로인듐 화합물; 싸이클로펜타디에닐 인듐; 트리알킬 인듐-트리알킬 아르신 부가물; 트리알킬 인듐-트리알킬-포스핀 부가물; 알킬 아연 할라이드; 싸이클로펜타디에닐 아연; 에틸싸이클로펜타디에닐 아연; 알킬 디할로알루미늄 화합물; 알레인-아민 부가물; 알킬 디할로갈륨 화합물; 디알킬 할로갈륨 화합물; 비스싸이클로펜타디에닐 마그네슘; 실리콘 화합물; 게르마늄 화합물; 카본 테트라브로마이드; 메탈 디알킬아미드; 및 메탈 베타-디케토네이트;로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기상 인도 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 패킹 물질은 세라믹, 유리, 점토 및 유기 폴리머로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기상 인도 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인도 장치는 길고 가는 실린더형 부분, 상부 폐쇄부, 하부 폐쇄부 및 유체 연결되고 다공성 요소에 의해 분리된 입구 및 출구 챔버를 포함하되, 상부 폐쇄부는 주입 플러그 및 가스 입구 개구를 가지고, 주입 플러그 및 가스 입구 개구는 입구 챔버와 연결되며, 출구 개구는 출구 챔버와 연결되고, 다공성 요소는 하부 폐쇄부로부터 이격되며, 다공성 요소는 입구 챔버의 플로어에 포함되고, 전구체 조성물은 입구 챔버 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 기상 인도 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 고상 전구체 화합물은 프리트화된(fritted) 것을 특징으로 하는 기상 인도 장치.
  6. a) 제 1 항의 기상 인도 장치를 제공하되, 인도 장치는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 단계; b) 캐리어 가스를 가스 입구를 통해 인도 장치로 안내하는 단계; c) 캐리어 가스가 유동 가능한 패킹 물질층을 통과하고, 이어서 고상 전구체 화합물을 통과하도록 캐리어 가스를 유동시켜 캐리어 가스를 전구체 화합물로 포화시키는 단계; d) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스가 인도 장치로부터 가스 출구를 통해 나오는 단계; e) 전구체 화합물 포화 캐리어 가스를 기판을 포함하는 반응 베셀로 인도하는 단계; 및 f) 기판에 막을 형성하기 위해 전구체 화합물을 분해하기에 충분한 조건을 전구체 화합물 포화 캐리어 가스에 가하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증착 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 인도 장치는 길고 가는 실린더형 부분, 상부 폐쇄부, 하부 폐쇄부 및 유체 연결되고 다공성 요소에 의해 분리된 입구 및 출구 챔버를 더 포함하며, 상부 폐쇄부는 주입 플러그 및 가스 입구 개구를 가지고, 주입 플러그 및 가스 입구 개구는 입구 챔버와 연결되며, 출구 개구는 출구 챔버와 연결되고, 다공성 요소는 하부 폐쇄부로부터 이격되며, 다공성 요소는 입구 챔버의 플로어에 포함되고, 전구체 조성물은 입구 챔버 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 막 증착 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기상 인도 장치는 딥 튜브를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 기상 인도 장치.
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