專利名稱：蒸發(fā)器輸送安瓿的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)器，特別涉及一種蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)，其包括多個容器以增大用于蒸發(fā)液體和固體材料的表面積，該材料例如是在化學氣相沉積(CVD)、原子層化學氣相沉積(ALCVD)和離子注入方法中所用的液體和固體反應(yīng)物。
相關(guān)領(lǐng)域說明在半導體晶片處理中，化學氣相沉積(CVD)被廣泛用于制備薄膜和涂層。由于CVD例如具有可提供高保形和高質(zhì)量薄膜的能力，并且處理時間相對較高，所以在許多方面中其是有利的沉積方法。此外，CVD在涂覆不規(guī)則形狀基底中也是有利的，包括即使對于深接觸和其他開口時也可提供高保形薄膜。
一般地，CVD技術(shù)包括在有利于所需反應(yīng)的溫度和壓力條件下，將氣態(tài)反應(yīng)物輸送至發(fā)生化學反應(yīng)的基底表面上。可利用CVD形成的各層的類型和組分受將反應(yīng)物或反應(yīng)物前體輸送至基底表面上的能力的限制。通過在載氣中輸送液體反應(yīng)物可將各種液體反應(yīng)物和前體成功地用于CVD應(yīng)用中。在液體反應(yīng)物CVD系統(tǒng)中，通常以可控制的速率使載氣鼓泡通過液體反應(yīng)物容，從而用液體反應(yīng)物飽和載氣，然后將飽和的載氣輸送至反應(yīng)室。
對將固體反應(yīng)物輸送到CVD反應(yīng)室進行了相似的試驗，但成功更小。在CVD處理中使用升華器/起泡器方法輸送固體前體，其中前體通常置于升華器/起泡器存儲器中，然后將前體加熱至其升華溫度，從而使其轉(zhuǎn)變成可用載氣如氫、氦、氬或氮輸送至CVD反應(yīng)器的氣態(tài)化合物。然而，由于多種原因，這種過程在將固體前體輸送至反應(yīng)室時的可靠性和再現(xiàn)性方面沒有取得成功。這種方法的主要問題集中在不能以可控制的速率均勻地蒸發(fā)固體，以使蒸發(fā)的固體前體的可再現(xiàn)流被輸送到處理室。此外，由于固體前體在蒸發(fā)器系統(tǒng)中有限的暴露表面積及缺少均勻溫度以提供最大程度的升華，所以難于使快速流動的載氣流完全飽和。
在常規(guī)離子注入系統(tǒng)中固有存在相似的問題，該系統(tǒng)包括離子源，其中摻雜劑元素被離子化，隨后被加速，形成定向于被注入的工作表面的離子束。當使用固體摻雜劑材料，其通常置于待加熱的蒸發(fā)器內(nèi)，隨后形成的蒸氣被輸送到用于離子化的離子源的內(nèi)部，隨后形成離子束。
由于安全原因，固體離子源材料是極為優(yōu)選的，然而，固體半導體摻雜劑存在嚴重的技術(shù)和使用問題。例如，在蒸發(fā)器中使用固體前體材料會增長儀器的故障時間，產(chǎn)品質(zhì)量較差，蒸發(fā)器內(nèi)會積聚沉積物。
現(xiàn)有技術(shù)中的蒸發(fā)器系統(tǒng)有許多缺點，包括蒸發(fā)器內(nèi)冷凝材料的積聚，由于蒸發(fā)器中沒有均勻加熱在其內(nèi)部形成“冷點”。不需要的沉積物的積聚在蒸發(fā)器系統(tǒng)中加劇，其需要用以旋轉(zhuǎn)小瓶的內(nèi)部移動表面和/或源材料的壁。這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)會在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生額外的“冷點”，并使蒸發(fā)的材料進一步沉積。此外，由于沉積物在內(nèi)部移動結(jié)構(gòu)上的積聚，所以不能有效和可靠地操作這些蒸發(fā)器。對于在低蒸氣壓下溫度敏感性的固體源材料而言，現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā)器的缺點特別明顯。因此，難于以可控制的速率蒸發(fā)固體，以使蒸發(fā)的固體前體的可再現(xiàn)流被輸送到下流沉積系統(tǒng)。
因此，本領(lǐng)域中需要可有效地蒸發(fā)固體和/或液體化學物質(zhì)而不會出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點的蒸發(fā)器系統(tǒng)，如源材料的熱分離，由于蒸發(fā)器內(nèi)沉積物的積聚而不可操作內(nèi)部移動組件，由于蒸發(fā)器內(nèi)的“冷點”低蒸氣壓化合物的冷凝，和/或不均勻的蒸氣流至下流沉積系統(tǒng)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種特別適用于半導體制造應(yīng)用的用于蒸發(fā)固體和液體化學物質(zhì)的蒸發(fā)器系統(tǒng)和方法。
在一個方面中，本發(fā)明涉及一種用于蒸發(fā)和輸送源材料的蒸氣輸送系統(tǒng)，其可提供充足的表面積及均勻的載氣流動，從而滿足通常沉積應(yīng)用所需的流速，其包括a)至少一個用于容納可蒸發(fā)的源材料的容器；b)位于該容器中的多個通風突起物，其中該通風突起物包括用于使該可蒸發(fā)的源材料通過的通道；及c)用于使載氣流通過該容器的載氣管道。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于蒸發(fā)和輸送前體的蒸氣輸送系統(tǒng)，其包括a)安瓿，其包括安瓿底部、側(cè)壁和可拆卸的頂部，以形成內(nèi)部安瓿室；b)與該安瓿連接的氣體進口和氣體出口；c)位于該內(nèi)部安瓿室中的至少一個容器，其中該容器包括容器底部和側(cè)壁，以形成容器腔；及d)至少位于容器底部上的多個通風突起物，以提供通過其中的通道，其中該通風突起物延伸進該容器腔。
如下文更充分說明的那樣，該前體可以包括固體或液體源材料。優(yōu)選地，該前體是固體前體，包括但不限于癸硼烷、硼、磷、鎵、銦、銅、銻、四氯化鉿、四氯化鋯、砷、三氯化銦、金屬有機β-二酮酸酯配合物、環(huán)戊二烯基環(huán)庚三烯基鈦(CpTiCht)、三氯化鋁、碘化鈦、環(huán)辛四烯基環(huán)戊二烯基鈦、雙環(huán)戊二烯基鈦二疊氮化物及羰基鎢。
在另一方面中，本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)器單元，其可在使處理工具改變最小的情況下插進常規(guī)安瓿中，其包括a)多個垂直堆疊的容器，其中每個容器包括用于容納源材料的腔；b)位于每個垂直堆疊的容器中并延伸進每個各自的腔中的多個通風突起物，其中該通風突起物在相鄰的垂直堆疊的容器間形成用于使載氣通過的通道；及c)與多個垂直堆疊的容器接觸并延伸通過每個垂直堆疊的容器的腔的載氣管道。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種蒸發(fā)器，其包括a)安瓿，其包括安瓿底部和安瓿側(cè)壁，以形成內(nèi)室；b)封閉該內(nèi)室的安瓿頂部；c)與該安瓿頂部連接的氣體進口和出口；d)位于該內(nèi)室中多個垂直堆疊的接觸容器，其中每個容器包括容器底部和容器側(cè)壁，以形成用于容納固體前體材料的容器腔，及其中每個容器側(cè)壁與該安瓿側(cè)壁接觸；e)位于每個容器底部上的多個通風突起物，以在相鄰的垂直堆疊的接觸容器間提供通道，其中該通風突起物延伸進容器腔；f)位于該內(nèi)室中并與該氣體進口連接用于將載氣輸送至該垂直堆疊的接觸容器下面的載氣汲取管；及g)用于加熱該安瓿的裝置。
在另一方面中，本發(fā)明涉及一種容器，其包括隨著錐形突起物延伸進該容器腔而縮窄的圓錐形孔。這種突起物結(jié)構(gòu)基本上可使載氣單向通過位于該安瓿中的多個垂直堆疊的容器。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種將源材料蒸發(fā)和輸送至下流處理室的方法，該方法包括
a)提供多個相互連接的垂直堆疊的容器，其中含有可蒸發(fā)的源材料，其中每個相互連接的垂直堆疊的容器包括多個帶通道的突起物；b)將該相互連接的垂直堆疊的容器置于可密封的安瓿內(nèi)；c)加熱該可密封的安瓿，熱量足以蒸發(fā)其中的源材料；及d)使載氣通過該可密封的安瓿，以使該蒸發(fā)的源材料通過該可密封的安瓿進入該處理室。
從下面的說明書和所附的權(quán)利要求書中，可以更清楚本發(fā)明的其他各方面和特征。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明一個實施方案的蒸發(fā)器的立體圖。
圖2是本發(fā)明位于安瓿中的容器中的多個通風突起物的俯視圖。
圖3是容器的側(cè)視圖，表明本發(fā)明的多個圓柱形突起物。
圖4是容器的側(cè)視圖，表明多個本發(fā)明的圓錐形突起物。
圖5是本發(fā)明多個垂直堆疊的容器的側(cè)視圖。
圖6是本發(fā)明蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)的簡化示意圖。
圖7是曲線圖，表明當載氣流過本發(fā)明的安瓿時，加熱安瓿和感測容器單元內(nèi)的溫度的結(jié)果。
圖8是曲線圖，表明加熱安瓿和感測容器單元內(nèi)和本發(fā)明安瓿內(nèi)的突起物的溫度的結(jié)果。
圖9是容器的側(cè)視圖，表明多個包括側(cè)面通風孔的圓錐形突起物。
圖10表明本發(fā)明可選擇的實施方案。
發(fā)明詳細說明及其優(yōu)選實施方案本發(fā)明是基于下述的觀察在蒸發(fā)器系統(tǒng)中所用的某些源材料不能以足量被充分蒸發(fā)以滿足的通常沉積應(yīng)用所需的流速。在某些情況下，為實現(xiàn)所需的流速，超過200℃的高溫已被用來提供升華速率，這會導致源材料分解。
本發(fā)明一個實施方案的蒸發(fā)器如圖1所示，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中的蒸發(fā)器的缺陷。蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)10包括由適合的導熱材料制成的安瓿12，例如銀、銀合金、銅、銅合金、鋁、鋁合金、鉛、包鎳、不銹鋼、石墨和/或陶瓷材料。安瓿包括底部14和側(cè)壁16，從而形成內(nèi)室。安瓿可以是有助于載氣通過安瓿均勻流動的任何形狀，如所示的圓柱形。安瓿基座優(yōu)選的形狀是制成極精確公差的圓柱形，從而僅允許精密制造的容器具有1/1000th～3/1000th英寸的間隙。容器安裝需要各壁及為平行以確保容器側(cè)壁與安瓿基座內(nèi)壁有良好的熱接觸?？梢岳斫?，需要封閉公差確保容器與安瓿內(nèi)壁均勻接觸，容器單元的安裝和取出過程可能分別需要加熱和/或冷卻基座和容器，以便容易安裝。
載氣進口20優(yōu)選位于安瓿頂部18上，并與安瓿連接以將載氣輸送到安瓿。
多個垂直堆疊的容器22位于安瓿內(nèi)室中。堆疊的容器彼此分開，并可從安瓿中取出，以便于清洗和再充填。內(nèi)部載氣組件23位于安瓿內(nèi)，其與氣體進口20連接(焊接)，并將載氣輸送到內(nèi)室底部和垂直堆疊的容器的最低容器下面。在圖1中，內(nèi)部載氣組件23通過每個容器腔27(圖3所示)和容器底部24。然而，應(yīng)該理解為確保在內(nèi)部載氣組件與容器底部交叉的位置防漏密封，密封O-環(huán)38(如圖5所示)可位于各容器之間，特別是在源材料是液體時。也可在每個容器(塔板)側(cè)壁的上表面上提供外部o-環(huán)以在各容器間密封。
此外，如果使用固體前體，需要阻止載氣流中夾帶固體。高純的不銹玻璃料(孔尺寸可能為1～100微米)可加到載氣流中的任何位置。玻璃料可設(shè)置在每個突起物的“進口”，較大的圓盤玻璃料可加到上面塔板上，并通過在安瓿上安裝的蓋子產(chǎn)生的壓力來密封，或加到出口氣體通道上。
如圖3所示，每個容器22包括底部24和側(cè)壁26，從而形成容納優(yōu)選的源材料28的容器腔27。容器優(yōu)選由非反應(yīng)性的導熱材料制成，例如銀、銀合金、銅、銅合金、鋁、鋁合金、鉛、包鎳、不銹鋼、石墨和/或陶瓷材料。
每個容器還包括多個突起物30，其中每個突起物包括用以使載氣通過突起物的通道32。突起物的形狀可以是能夠使氣體容易流過其中的任何構(gòu)形。優(yōu)選地，突起物是如圖3和圖4所示的圓柱或圓錐形。
圖4表明具有普通漏斗狀構(gòu)形的突起物30，其包括隨著錐形突起物延伸進容器腔27而縮窄的圓錐形孔。這種圓錐形孔可使載氣從相鄰的低容器通過較大的孔開口34進入容器腔(較小孔36)，同時減小載氣回流進較低的相鄰容器。重要的是，保持以多種半導體處理系統(tǒng)所需的流速單向流過堆疊的容器，可提高用蒸發(fā)的源材料飽和的載氣的流動。隨著含有蒸發(fā)的源材料的載氣從安瓿底部向上流過錐形突起物，當氣體分子壓向突起物壁時，產(chǎn)生渦流作用。這種渦流作用使載氣快速通過突起物，從而使蒸發(fā)的源材料與錐形突起物的加熱的壁接觸。因此，蒸發(fā)的源材料與加熱的容器保持接觸，并減小蒸發(fā)的材料的沉積和/或阻塞突起物中的通道。
可以延長突起物，使其與容器表面連接，如商業(yè)上可得到的通風不銹鋼螺孔，這樣可最優(yōu)化處理或升華速率?？蛇x擇地，突起物形成作為容器底部的一部分，這樣對突起物的熱傳遞最大。優(yōu)選地，每個突起物的高度約與容器側(cè)壁相同高度或更小。更優(yōu)選地，每個突起物的高度小于容器側(cè)壁的高度，從而在突起物未端上方提供用于在各容器內(nèi)氣體分散和循環(huán)的頂部空間?？蛇x擇地，容器和突起物可在每個容器中形成流化床。載氣流可以進入固體表面之下的容器，可以理解如圖10所示每個容器中的孔尺寸足以容納固體前體。另一個實施方案涉及如圖9所示的突起物，其側(cè)壁包括用以使載氣通過固體前體的通風孔，用以將其流化。
突起物其高度應(yīng)可提供容納足量源材料的防漏區(qū)，而不論是液體或固體，從而提供所需的蒸發(fā)的材料，而不會通過突起物的開孔32泄漏進下面的容器。優(yōu)選地，每個突起物從容器底部垂直延伸約0mm～約5mm，更優(yōu)選約為1.5mm～3.0mm。
如圖1所示，每個容器中突起物的配置與相鄰容器中的突起物略微偏移，從而使載氣在容器內(nèi)循環(huán)，以在蒸發(fā)的源材料通過突起物被輸送至下一級容器之前與其接觸。有利的是，由于蒸發(fā)器系統(tǒng)中源材料的量得以提高，所以載氣的多級接觸使載氣的飽和速率提高。
取決于輸送至下流CVD裝置或離子注入系統(tǒng)的蒸發(fā)的氣體的量，蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)10的尺寸不同。蒸發(fā)器其尺寸通常與內(nèi)徑約為3～6英寸、優(yōu)選約為3.75英寸的圓柱體相應(yīng)。包括堆疊容器的容器數(shù)量由蒸發(fā)器尺寸來確定，優(yōu)選在安瓿中帶有3～5個容器。
根據(jù)源材料的種類和所供應(yīng)的量、蒸發(fā)的氣體的濃度及其他操作條件，本發(fā)明包括多個內(nèi)部容器的安瓿可被加熱并保持在所需的溫度。可以使用環(huán)繞蒸發(fā)器的條帶式加熱器、具有包圍蒸發(fā)器形狀的塊狀加熱器、或循環(huán)熱空氣、或液體加熱介質(zhì)進行加熱。對加熱方法沒有特別限制，只要蒸發(fā)器能被加熱并能精確地保持在所需的溫度。需要從側(cè)壁和底部加熱安瓿，以減小較低容器在高溫升華并形成冷卻的頂部容器，而在冷卻容器中可能冷凝引起阻塞。優(yōu)選的熱傳遞是從安瓿側(cè)壁到容器側(cè)壁。取決于加熱方法、加熱的載氣進口管的長度及載氣流速，也可能需要預(yù)加熱載氣。
有利的是，本發(fā)明的蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)可提供一系列加熱的容器，其還提供用于提高加熱的表面積的多個加熱的突起物，從而由于熱量分布被提高而使固體源材料升華。優(yōu)選的是安瓿具有較大的熱質(zhì)，從而在處理過程中保持更均勻的溫度。由于較大熱質(zhì)可使固體源材料保持從固體態(tài)至蒸氣態(tài)的升華，所以本發(fā)明被設(shè)計成具有較大的熱質(zhì)。在給定溫度下，固體的蒸氣壓是界面處的材料的分壓，即在給定時間時，在固體表面冷凝的多個分子與從表面升華的分子數(shù)量相同。如果通過載氣從固體/氣體界面除去氣態(tài)分子，那么平衡被破壞。如果在足夠熱量供應(yīng)至固體表面以補充升華所需的潛在熱量，那么升華以較高速率發(fā)生以恢復平衡。通過提供多個加熱的突起物，全部導熱的容器用作加熱的表面，從而提高升華速率，使飽和載氣的流速增加，并降低蒸發(fā)的源材料沉積而阻塞帶通道的突起物。
取決于下流CVD裝置或離子注入系統(tǒng)的操作條件、蒸氣壓和源材料的量，蒸發(fā)器的溫度不同。溫度通常約為40～300℃。
本發(fā)明的蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)還可以包括用以供應(yīng)載氣和輸送蒸發(fā)的氣體并與蒸發(fā)器連接的管道；及用于測量壓力和溫度的調(diào)節(jié)閥?？梢蕴峁┘訜崞饕员３謿怏w供應(yīng)管道和將蒸發(fā)的材料輸送至下流半導體制造處理室的管道中的溫度。優(yōu)選下流管道比安瓿熱5-10℃，以防止在管道中冷凝。
本發(fā)明蒸發(fā)器系統(tǒng)的方法包括在安瓿內(nèi)堆疊容器前將源材料加到容器中。源材料可以是固體、液體或溶解在溶劑中的固體。此外，可利用任何方法以薄膜形式將源材料涂覆在容器和容器腔內(nèi)突起物的表面，包括通過加熱熔融金屬配合物、將熔融的金屬配合物涂覆至支撐物上、然后冷卻的方法。此外，金屬配合物可被溶解在溶劑中，并涂覆到容器和突起物的表面，然后減壓下除去溶劑。如果在下流處理系統(tǒng)中使用不同的源材料，那么本發(fā)明具有將不同源材料加到垂直堆疊的容器中的不同容器中的能力。
如圖5所示，蒸發(fā)器單元44包括與內(nèi)部氣體輸送組件23接觸的多個垂直堆疊的容器，并置于安瓿中。安瓿頂部蓋子18(如圖1和圖2所示)位于所示導熱安瓿的頂部，并通過如o-環(huán)組件(o-環(huán)可由聚四氟乙烯、彈性體或金屬密封件制成)和/或機械扣件如螺絲與其密封。安裝加熱安瓿的裝置，提高安瓿和接觸容器內(nèi)的內(nèi)溫至足以蒸發(fā)所含的源材料的溫度。由于純載體進入塔板，而部分或完全飽和的載氣進入其上的容器，所以在第一或最低容器上升華速率最大。同樣，需要在底部容器上加載更多的前體和/或提高容器的高度尺寸，以使處理工具中的安瓿具有更均勻的表面積。
用作源材料的固體通過升華過程被蒸發(fā)，這通過加熱導熱安瓿的壁來實現(xiàn)，其優(yōu)選與由導熱材料制成的多個垂直堆疊的容器接觸。升華過程使固體例如癸硼烷從固態(tài)轉(zhuǎn)變到蒸氣態(tài)而沒有經(jīng)過中間的液態(tài)。本發(fā)明對于適用的固體源材料是有效的，例如升華溫度約為20℃～約300℃、蒸氣壓約為10-2約103Torr的固體材料。
可通過設(shè)置可控制溫度操作的任何熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制蒸發(fā)器內(nèi)的溫度，包括但不限于電熱絲式加熱器、輻射加熱器、加熱套、循環(huán)流體加熱器、電阻加熱系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)等。此外，可通過設(shè)置與導熱安瓿和/或容器表面接觸的熱電偶、熱敏電阻或任何其他適合的溫度感測接頭或裝置來感測安瓿內(nèi)的溫度。
為在容器缺少源材料時進行測定，發(fā)明人設(shè)計了傳感監(jiān)測系統(tǒng)以測定頂部塔板和/或底部塔板中的固體或液體量，如在容器底部表面上與反射表面連接的光學傳感器，從而當容器接近空或空的時信號發(fā)生變化。
圖6表明用于將載氣供應(yīng)至蒸發(fā)器10的簡化蒸發(fā)輸送系統(tǒng)66。載氣源64與蒸發(fā)器10連接，從而載氣。在加入源材料的可選擇的方式中，液體源材料可從液體源容器67加入。通過設(shè)置在載氣輸送管道和用于將蒸發(fā)的源材料輸送到處理室70的管道中的流量計68可以監(jiān)測和控制載氣流速。氣體輸送管道優(yōu)選由低摩擦系數(shù)的材料制成，如聚合物，從而具有較高流速。優(yōu)選地，蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)由導熱材料制成，從而輸送與蒸發(fā)器單元10連接的至少一個加熱裝置72產(chǎn)生的熱能。
完全蒸發(fā)所需的能量是源材料和載氣、混合物流速的函數(shù)。在本發(fā)明中，輸送至蒸發(fā)器的熱能約為100W～3000W，從而提供最優(yōu)化的等溫溫度。按這種方式，流動混合物吸收的熱能是可用熱能的一小部分。因此，氣體蒸氣所吸收的能量相對于可用的熱能沒有明顯變化，從而使導熱表面基本上保持在理想的等溫溫度。
操作時，前體源材料優(yōu)選在干燥箱或手套箱中加到容器單元內(nèi)，以避免當安瓿打開時前體與氧或水份反應(yīng)。從氣體源64來的載氣被輸送到蒸發(fā)器單元的氣體進口20，氣體流速約為1sccm～500sccm。以可使載氣穩(wěn)定流動的壓力將載氣輸送到蒸發(fā)器中，然后載氣通過垂直堆疊的容器的突起物。隨著載氣向上通過不同級的垂直堆疊的容器，載氣被蒸發(fā)的源材料所飽和，并從蒸發(fā)器單元經(jīng)氣體出口閥40輸送至處理室70。
結(jié)合下面的實施例可以更充分理解本發(fā)明的優(yōu)點。
實施例I如圖1所示，本發(fā)明的蒸發(fā)器包括在本發(fā)明的安瓿內(nèi)具有5個堆疊的容器的容器單元，測試來確定從安瓿到容器的熱導效率。安瓿由高級不銹鋼制成，并與環(huán)繞在安瓿外圍的塊狀加熱器連接。加熱器與變壓器連接，其是AC變壓源，用以控制加熱程度。位于安瓿內(nèi)的各容器(容器1和容器5)與溫度傳感器連接，以測定加熱均勻度及從安瓿到容器的熱傳遞功效。安瓿與載氣源連接，用于將載氣以約500sccm的速率輸送到安瓿并通過容器單元。如圖7所示，隨著與安瓿連接的加熱器溫度的提高，容器中感測的內(nèi)溫也提高，這反應(yīng)出熱導功效。將容器1和容器5中感測的溫度與安瓿的溫度相比，表明全部堆疊的容器中的加熱均勻性。因此，各容器都可提供均勻加熱以蒸發(fā)前體材料的額外表面積。
圖8表明熱量從安瓿到容器5中的突起物的分布。在蒸發(fā)1小時后，溫度升至130℃，安瓿內(nèi)的熱量分布接近恒定。由于多個容器使容納前體材料的面積增大，所以不需再充填安瓿就可制備更多的產(chǎn)物，從而降低了裝置的不工作時間。
權(quán)利要求
1.一種用于蒸發(fā)和輸送源材料的蒸氣輸送系統(tǒng)，其包括a)安瓿，其包括安瓿底部、側(cè)壁和可拆卸的頂部，以形成內(nèi)部安瓿室；b)與所述安瓿連通的氣體進口和氣體出口；c)位于所述內(nèi)部安瓿室中的至少一個源材料容器，其中所述容器包括容器底部和側(cè)壁，以形成容器腔；及d)至少位于容器底部上的多個通風突起物，以提供通過其中的通道，其中所述通風突起物延伸進入所述容器腔。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，還包括位于所述內(nèi)室中的內(nèi)部氣體載帶組件，其延伸通過所述容器底部并與所述氣體進口連通。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部氣體載帶組件延伸通過所述容器底部的中心。
4.如權(quán)利要求2所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述容器側(cè)壁足夠高以在其中容納固體前體。
5.如權(quán)利要求2所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述多個通風突起物位于所述容器側(cè)壁上。
6.如權(quán)利要求1所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述容器底部、側(cè)壁和多個通風突起物的表面積約等于所述安瓿的內(nèi)室的表面積。
7.如權(quán)利要求5所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，包括位于所述內(nèi)室中的多個垂直堆疊的容器。
8.如權(quán)利要求7所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中每個容器側(cè)壁足夠高以接觸其上面垂直相鄰的容器，從而于其間形成容納氣體的空間。
9.如權(quán)利要求8所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述通風突起物的高度低于所述容器側(cè)壁的高度。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸氣輸送系統(tǒng)其中所述內(nèi)部氣體載帶組件延伸通過所述多個垂直堆疊的容器。
11.如權(quán)利要求10所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中多個垂直堆疊的容器的每個容器的側(cè)壁與所述安瓿側(cè)壁接觸。
12.如權(quán)利要求11所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，還包括位于所述內(nèi)部氣體載帶組件和延伸通過多個垂直堆疊容器每一個點之間的密封o-環(huán)。
13.如權(quán)利要求12所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述氣體進口和氣體出口位于所述安瓿頂部。
14.如權(quán)利要求13所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述氣體進口約位于所述安瓿頂部的中心。
15.如權(quán)利要求14所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部氣體載帶組件是載氣汲取管。
16.如權(quán)利要求15所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述載氣汲取管通過多個垂直堆疊的容器延伸到所述內(nèi)室的底部。
17.如權(quán)利要求15所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述通風突起物是漏斗形狀，其第一端比第二端的直徑小。
18.如權(quán)利要求17所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述直徑較小的第一端延伸進入所述容器腔，從而將載氣輸導向所述氣體出口并減小載氣回流。
19.如權(quán)利要求15所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，其中所述安瓿和多個垂直堆疊的容器由導熱材料制成。
20.如權(quán)利要求1所述的蒸氣輸送系統(tǒng)，還包括用于加熱所述安瓿的裝置。
21.一種蒸發(fā)器，其包括a)安瓿，其包括安瓿底部和安瓿側(cè)壁，以形成內(nèi)室；b)封閉所述內(nèi)室的安瓿頂部；c)與所述安瓿頂部連通的氣體進口和氣體出口；d)位于所述內(nèi)室中多個垂直堆疊的接觸容器，其中每個容器包括容器底部和容器側(cè)壁，以形成用于容納固體前體材料的容器腔，及其中每個容器側(cè)壁與所述安瓿側(cè)壁接觸；e)位于每個容器底部上的多個通風突起物，以在相鄰的垂直堆疊的接觸容器之間提供通道，其中所述通風突起物延伸進入容器腔；f)位于所述內(nèi)室中并與所述氣體進口連通用于將載氣導入至所述垂直堆疊的接觸容器下面的載氣汲取管；及g)用于加熱所述安瓿的裝置。
22.一種蒸發(fā)器單元，其包括a)多個垂直堆疊的容器，其中每個容器包括用于容納源材料的腔；b)位于每個垂直堆疊的容器中并延伸進入每個各自的腔中的多個通風突起物，其中所述通風突起物在相鄰的垂直堆疊的容器之間形成用于使載氣通過的通道；及c)與多個垂直堆疊的容器接觸并延伸通過每個垂直堆疊容器的腔的載氣管道。
23.如權(quán)利要求22所述的蒸發(fā)器單元，其中每個垂直堆疊的容器與至少一個相鄰的容器接觸。
24.如權(quán)利要求22所述的蒸發(fā)器單元，其中所述突起物是漏斗狀，并且隨延伸進入所述容器腔而變窄。
25.如權(quán)利要求22所述的蒸發(fā)器單元，其中所述源材料是固體前體。
26.如權(quán)利要求25所述的蒸發(fā)器單元，其中所述突起物的側(cè)壁包括其中的用以使載氣通過固體前體的通風孔，用以將其流化。
27.一種蒸發(fā)器單元，其包括a)至少一個用于容納可蒸發(fā)的源材料的容器；b)位于所述容器中的多個通風突起物，其中所述通風突起物提供用于使所述可蒸發(fā)的源材料通過的通道；及c)用于引入載氣流以通過所述容器的載氣管道。
28.一種將蒸發(fā)的源材料輸送至下流處理室的方法，所述方法包括a)提供多個相互連接的垂直堆疊的容器，其中含有可蒸發(fā)的源材料，其中每個相互連接的垂直堆疊的容器包括多個帶通道的突起物；b)將所述相互連接的垂直堆疊的容器置于可密封的安瓿內(nèi)；c)給所述可密封的安瓿施加足夠量的熱以蒸發(fā)其中的源材料；及d)將載氣引入所述可密封的安瓿，以使所述蒸發(fā)的源材料通過所述可密封的安瓿進入所述處理室。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述通風容器包括多個通風突起物以在相鄰的垂直堆疊的容器之間形成通道。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中每個垂直堆疊的容器與至少一個相鄰的容器接觸。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述源材料是固體前體。
32.一種蒸發(fā)器，其包括a)安瓿，其包括安瓿底部和安瓿側(cè)壁，以形成內(nèi)室；b)封閉所述內(nèi)室的安瓿頂部；c)與所述安瓿頂部連通的氣體進口和氣體出口；d)位于所述內(nèi)室中多個垂直堆疊的接觸容器，其中每個容器包括容器底部和容器側(cè)壁，以形成用于容納固體前體材料的容器腔，及其中每個容器側(cè)壁與所述安瓿側(cè)壁接觸；e)位于每個容器底部上的多個通風突起物，以在相鄰的垂直堆疊的接觸容器間提供通道；f)位于所述內(nèi)室中并與所述氣體進口連通用于將載氣導入至所述垂直堆疊的接觸容器下面的載氣汲取管；及g)用于加熱所述安瓿的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導體制造過程中所用的蒸發(fā)器輸送系統(tǒng)(10)，其包括用于容納可蒸發(fā)的源材料的多個垂直堆疊的容器(22)。每個垂直堆疊的容器包括延伸進入每個堆疊容器(22)內(nèi)部(27)中的多個通風突起物(30)，從而提供用于使載氣在相鄰的垂直堆疊容器(22)之間通過的通道。
文檔編號C23C16/448GK1671466SQ03817716
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者約翰·格雷格, 斯科特·巴特勒, 杰弗里·I·邦東, 多恩·納伊托, 瑪麗安娜·富耶雷爾 申請人:高級技術(shù)材料公司