專利名稱：用于高真空、高流量起泡器器皿的防濺物和進(jìn)口擴(kuò)散器的制作方法
用于高真空、高流量起泡器器皿的防濺物和進(jìn)口擴(kuò)散器 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)要求2006年12月15日提交的US臨時(shí)專利申請(qǐng)60/875,200 和2007年3月27日提交的60/908,376的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
電子元件制作工業(yè)使用化學(xué)品前體容器，其將液體化學(xué)品轉(zhuǎn)化為化 學(xué)品蒸汽以輸送到電子元件制作反應(yīng)器，即工具，以進(jìn)行化學(xué)氣相沉積 ("CVD" )。 CVD是用于在諸如集成電路或計(jì)算機(jī)芯片的電子元件制 作構(gòu)造中形成層、膜或其他沉積物的有利的技術(shù)。由于大量化學(xué)品前體 的傳輸和存儲(chǔ)效率，液體或固體優(yōu)選為供應(yīng)源，但是工業(yè)通常實(shí)際上優(yōu) 選在工具現(xiàn)場(chǎng)以蒸汽形式輸送化學(xué)品前體，即CVD?？商鎿Q地， 一些制 作方法使用直接液體噴射("DLI")進(jìn)行，盡管那樣，輸送之后液體 在工具中汽化。
當(dāng)使用用于CVD的蒸汽輸送時(shí)，容器典型地使惰性載體氣體通過 它們或起泡，即起泡器，以將夾帶在惰性載體氣體中的化學(xué)品前體蒸汽 攜帶到工具。起泡器典型地具有下部管進(jìn)口，其中載體氣體在液體化學(xué) 品前體表面下被引導(dǎo)到容器中，其中栽體氣體通過液體化學(xué)品前體起 泡，將化學(xué)品前體夾帶為載體氣體表面液體為泡且通過設(shè)置在化學(xué)品前 體的液體水平之上的出口離開容器或起泡器。
不希望化學(xué)品前體以液體形式通過出口離開容器，即使作為小液 滴。均質(zhì)蒸汽優(yōu)選為這種起泡器的分配產(chǎn)物。這避免腐蝕、清洗和不均 勻的流動(dòng)，尤其是通過以精確計(jì)量方式控制化學(xué)品前體從起泡器流動(dòng)到 工具的質(zhì)量流量控制器。
工業(yè)已經(jīng)嘗試用于起泡器的不同形式的防濺物以解決該問題，例如 在US 6,520,218; EP 1 329 540; US 2004/0013577; EP 0 420 596; US 5,589,110; US 7,077,388; US 2003/0042630; US 5,776,255;和US 4,450,118中。提供防濺物功能的這些嘗試的每個(gè)具有不及的希望的性 能，但是以下披露的本發(fā)明成功地提供高水平的防濺物功能，同時(shí)還允 許化學(xué)品前體的高流量或在高真空或高壓差條件下的流動(dòng)，如在以下將描述和圖示的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是起泡器，其具有終止于泡尺寸減少出口中的浸漬管進(jìn)口和 定位在浸漬管出口和起泡器出口之間的至少一個(gè)擋板盤，其構(gòu)造為在擋 板盤和起泡器的內(nèi)側(cè)壁之間提供窄的環(huán)形空間，能夠防止液體液滴進(jìn)入 到起泡器的出口。泡尺寸減少出口是管狀多孔的擴(kuò)散器，其位于起泡器 容器的底面或底部中的貯槽中，其中貯槽成形為大約擴(kuò)散器的尺寸和形 狀，具有足夠的公差以允許泡逸出擴(kuò)散器且液體產(chǎn)品在貯槽中環(huán)繞擴(kuò)散 器。
本發(fā)明也是將化學(xué)品前體從起泡器器皿輸送的過程，其包括將載 體氣體通過起泡器的浸漬管且進(jìn)一步通過泡尺寸減少出口 ，例如貯槽中
的擴(kuò)散器；將液體化學(xué)品前體從起泡器夾帶到載體氣體中；將夾帶的化 學(xué)品前體和載體氣體在擋板盤的外部周邊和起泡器側(cè)壁的內(nèi)部表面之 間的窄環(huán)形空間中通過至少一個(gè)擋板盤。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意性側(cè)視圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意性側(cè)^L圖3是圖2的本發(fā)明第二實(shí)施例的詳細(xì)示意性側(cè)視圖4是圖3的本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視
圖5是圖2的本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視 圖，其顯示在構(gòu)造為大約擴(kuò)散器的形狀的貯槽中的擴(kuò)散器；
圖6是圖5的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視圖，顯示可替換的彎 管出口 34;
圖7是圖5的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視圖，顯示可替換的 "T"形出口 36;
圖8是圖4的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視圖，顯示可替換的實(shí) 施例，其中擋板盤22具有穿孔38;
圖9是圖4的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的詳細(xì)示意性側(cè)視圖，顯示可替換的實(shí) 施例，其中擋板盤24由多孔金屬燒結(jié)料(frit)材料構(gòu)建。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是設(shè)計(jì)用于高真空或高流量條件中的蒸汽產(chǎn)生起泡器。本設(shè) 計(jì)防止將導(dǎo)致不正確的化學(xué)品質(zhì)量流輸送的噴賊和懸浮液滴傳輸?shù)匠?口輸送管線內(nèi)。
半導(dǎo)體制造商轉(zhuǎn)向于使用高價(jià)值化學(xué)品，其愈加難以傳輸以沉積在 真空室或工具中的晶片上。本發(fā)明的器皿或起泡器允許液體化學(xué)品從高 真空容器或起泡器作為蒸汽被輸送，而在器皿或起泡器的出口中沒有導(dǎo) 致不正確的化學(xué)品質(zhì)量輸送率的噴賊和懸浮液滴的形成。本發(fā)明具有下 部表面設(shè)計(jì)，其使得栽體氣體與化學(xué)品蒸汽的恒定飽和能下降到殘余化 學(xué)品的非常低的水平。本發(fā)明還防止在起泡器的出口中噴濺以及懸浮液 滴的形成，其將導(dǎo)致不正確的化學(xué)品質(zhì)量輸送率，即使當(dāng)容器中化學(xué)品 水平高時(shí)。以前，用于高真空使用或高流量使用的起泡器不得不與僅部
分裝載的化學(xué)品(即50%滿)使用。這要求半導(dǎo)體制造商更頻繁地更換 器皿或起泡器(取下工具)，且由于增加的容器處理費(fèi)增加到化學(xué)品的 成本。本發(fā)明允許起泡器從滿的液體化學(xué)品水平到非常低的水平的使用 且減少半導(dǎo)體工具的停機(jī)時(shí)間。同樣，由于在出口中限制化學(xué)品懸浮顆 粒是有效的，它能夠減少可能由于沉積在出口和所有到處理室或工具的 輸送管道中的懸浮液滴的降解導(dǎo)致的顆粒產(chǎn)生。
以前的起泡器設(shè)計(jì)通過在浸漬管底部安裝垂直于浸漬管的管道解 決噴濺問題，管道沿它的長(zhǎng)度鉆孔。這導(dǎo)致在起泡器較大區(qū)域上產(chǎn)生的 較小的泡，其導(dǎo)致較少的湍流起泡作用，且因此，較少的噴濺，但這些 發(fā)明不可能有效地清洗以被化學(xué)品供應(yīng)者再使用。
本發(fā)明在進(jìn)口浸漬管的出口處使用多孔物質(zhì)材料，例如多孔金屬燒 結(jié)料以破壞進(jìn)入液體化學(xué)品前體的惰性載體氣體的泡尺寸，結(jié)合在器皿 或起泡器的上部的一個(gè)或更多擋板盤，其要求夾帶有化學(xué)品前體的載體 氣體通過在起泡器內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)徑和擋板盤的外徑或周向或周邊邊緣之 間的窄環(huán)形空間中曲折地流動(dòng)到擋板盤的外側(cè)間接地通到容器或起泡 器的出口。這將參見本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例說明。
圖1顯示具有圓柱形起泡器側(cè)壁12的本發(fā)明的起泡器10,浸漬管 進(jìn)口 14在它的進(jìn)口端用多孔物質(zhì)或塊出口終止，例如不銹鋼燒結(jié)料 18,其操作為氣體擴(kuò)散器以在液體化學(xué)品前體表面下產(chǎn)生惰性栽體氣體
的小的微泡(未示出)。這減少起泡器的頂部空間或干舷上液體猛烈起
泡或噴、;賤的機(jī)會(huì)。起泡器浸漬管進(jìn)口 14的出口 18鄰近在5!i槽21中的 起泡器的底面，如圖5中所示。
此外，浸漬管14具有擋板盤20，具有圓形和向下凹的構(gòu)造，類似 于淺的圓錐形向下開口，其附接到浸漬管14上端，如通過焊接，以進(jìn) 一步避免液體噴濺或流動(dòng)到出口 16的載體氣體的大規(guī)模的液體夾帶， 其是不希望的，但在高流量或高真空條件下其具有更高的可能性。
圖2顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中類似的部件具有類似的部件標(biāo) 記。這里防'踐物包括兩個(gè)擋板盤，下部擋板盤22和上部擋板盤24,其 具有圓形外部邊緣形狀且向下凹，例如淺的向下開口的圓錐形，其合作 以為離開起泡器10的化學(xué)品前體制造甚至更曲折的路徑。擋板盤是向 下凹的，以進(jìn)一步阻撓化學(xué)品前體的直接流動(dòng)到出口 l6且收集凝結(jié)的 化學(xué)品前體以通過聚結(jié)的液滴落回到存儲(chǔ)的化學(xué)品前體(未示出)中返 回。擋板盤具有稍微小于起泡器圓柱形內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)徑的直徑。擋板盤的 周向或周邊邊緣和起泡器的內(nèi)側(cè)壁之間的空間足以允許氣體以最小的 壓降通過空間，但足夠窄以最小化在通過浸漬管的載體氣體的高流量下 可能從起泡器的液體內(nèi)含物排出的液體通過或顯著的壓力波動(dòng)。
圖3顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的更詳細(xì)的示意圖。起泡器10以切面 形式顯示，成角度的浸漬管14終止于不銹鋼燒結(jié)料出口 18中，例如 Mott多孔不銹鋼杯系列1200,目錄編號(hào)1200-A-B-L-Media級(jí)。兩個(gè)擋 板盤22和24在容器側(cè)壁12中占據(jù)不同的內(nèi)徑位置，使得下部擋板盤 22允許距起泡器側(cè)壁12的圓柱形內(nèi)側(cè)表面更大的環(huán)形空間，以便載體 氣體和化學(xué)品前體通向出口，而上部擋板盤24提供更小的環(huán)形空間， 以進(jìn)一步避免在出口和從出口的下游管道中液體夾帶。
圖4顯示第二實(shí)施例的起泡器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的隔離圖，側(cè)壁12未顯 示。圖4中，浸漬管進(jìn)口 14和它的出口燒結(jié)料18容易地被看見且包括 擋板盤22和24的防賊物也容易地看到，具有它們的向下凹的形狀。
圖5顯示圖2的第二實(shí)施例的具體構(gòu)造，其中氣體擴(kuò)散器出口 18 顯示為具有中空氣體通路內(nèi)部和多孔金屬燒結(jié)料外殼的水平布置的延 長(zhǎng)的圓柱形多孔金屬燒結(jié)料，例如那些由Mott Corporation, Farmington， CT 06032, USA制造的。優(yōu)選地，多孔金屬燒結(jié)料氣體擴(kuò)散器出口 18具 有中間級(jí)(media grade)等級(jí)，以過濾出1 ^鼓米或更大的顆粒，優(yōu)選地過濾出1微米或更大的顆粒的至少90%。
圖5的氣體擴(kuò)散器出口 18位于起泡器容器12的基部、底面或底部 中的貯槽21中。優(yōu)選擴(kuò)散器18為水平布置的延長(zhǎng)的圓柱形且貯槽因而 為部分延長(zhǎng)的圓柱形，在它的上側(cè)開口到起泡器的內(nèi)側(cè)且具有稍微大于 擴(kuò)散器出口 18的延長(zhǎng)的圓柱形的尺度，足以允許載體氣體的氣體泡逸 出擴(kuò)散器出口 18的外側(cè)且允許存儲(chǔ)在起泡器或器皿10中的液體化學(xué)品 前體駐留在大致或完全環(huán)繞擴(kuò)散器出口 18的貯槽21中。優(yōu)選地，擴(kuò)散 器出口 18完全駐留在貯槽21，使得擴(kuò)散器的上表面僅僅與貯槽壁的上 邊緣齊平。水平傳感器28測(cè)量液體產(chǎn)品水平。進(jìn)口 14由進(jìn)口閥30控 制，且出口16由閥26控制。圖5的目的在于提供足夠的氣體流以夾帶 液體產(chǎn)品而不生成具有生成到達(dá)起泡器出口和下游的液體的噴濺或猛 烈飛濺的尺寸的泡。這可能污染出口或在任何下游質(zhì)量流量控制器中生 成流動(dòng)問題。為了進(jìn)一步避免液體從起泡器逸出，金屬燒結(jié)料32可以 定位在到出口 16的進(jìn)口處。
圖6顯示圖5的實(shí)施例，其中到出口 16的進(jìn)口的彎管構(gòu)造或形狀 34用于代替金屬燒結(jié)料32。彎管34的端遠(yuǎn)離擋板盤22和24的外部周 向或周邊邊緣徑向向內(nèi)且向由器皿或起泡器IO的側(cè)壁12形成的圓柱形 的軸向中心指向，以最小化可能的液體引入到出口 16內(nèi)。
類似地，圖7顯示圖6的替換方案，其中彎管出口 34用到出口的 "T"形或構(gòu)造的進(jìn)口 36替換，再次最小化可能的液體從擋板盤22和 24與器皿或起泡器10的側(cè)壁12的內(nèi)側(cè)壁之間的環(huán)形空間引入到出口 16。
為了避免液體引入到出口 16內(nèi)，進(jìn)一步可能改變擋板盤的結(jié)構(gòu)。 圖8顯示具有多個(gè)穿孔38的下部擋板盤22,以捕獲擋板盤22和M之 間的液體飛濺且將它返回到器皿的貯槽。圖9顯示上部擋板盤24由多 孔金屬燒結(jié)料材料制作，以再次最小化液體引入到出口 16內(nèi)。
本發(fā)明提供在連接到電子元件制作系統(tǒng)的CVD工具的起泡器的出 口和下游管道中的液滴的液體夾帶的優(yōu)越的最小化。使用單個(gè)擋板盤或 多個(gè)擋板盤，單獨(dú)使用或與在到浸漬管進(jìn)口的出口處的擴(kuò)散器或燒結(jié)料 組合，提供起泡器出口 16中的液體液滴夾帶的希望的最小化。
盡管擋板盤已經(jīng)顯示為凹的圓盤，其中盤稍微小于圓柱形器亞或起 泡器側(cè)壁的內(nèi)徑，應(yīng)當(dāng)理解的是，僅提供在器皿或起泡器內(nèi)部側(cè)壁處的
窄環(huán)形空間的任何形狀的任何擋板在本發(fā)明的范圍內(nèi)。同樣，具有小的
通路陣列的設(shè)備的任何形式能夠用作本發(fā)明的浸漬管的燒結(jié)料或出 D 。
盡管，優(yōu)選為使用不銹鋼，可以想象，剛性形式的任何惰性材料可 以用于防濺物或燒結(jié)料。塑料、金屬合金、粉末金屬、織物、紡織品和 陶瓷都是預(yù)期的。
與上述蒸汽輸送對(duì)比，器皿10也可以用于相對(duì)方向的產(chǎn)品流動(dòng)， 其中出口 16起加壓氣體進(jìn)口的作用，以在包含在器亞10中的液體上形 成壓頭且促使液體以液體形式通過燒結(jié)料18且通出浸漬管14，以用于 使用加壓氣體從器皿的液體輸送。
權(quán)利要求
1.一種起泡器，其具有終止于接近起泡器底面的泡尺寸減少出口中的浸漬管進(jìn)口和定位在浸漬管出口和起泡器出口之間的至少一個(gè)擋板盤，其構(gòu)造為在擋板盤和起泡器的內(nèi)側(cè)壁之間提供窄的環(huán)形空間，能夠最小化液體液滴進(jìn)入到起泡器的出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其中終止于泡尺寸減少出口的浸漬管是延長(zhǎng)的圓柱形擴(kuò)散器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的起泡器，其中擴(kuò)散器由多孔金屬燒結(jié)料 構(gòu)建。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的起泡器，其中多孔金屬燒結(jié)料具有多孔 性以過濾出l微米或更大的顆粒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的起泡器，其中多孔金屬燒結(jié)料具有多孔 性以過濾出大于90%的l微米或更大的顆粒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的起泡器，其中擴(kuò)散器位于起泡器底面中 的貯槽中，該貯槽具有大于擴(kuò)散器外側(cè)尺度的構(gòu)造，足以允許氣體泡逸 出擴(kuò)散器外側(cè)且允許液體駐留在環(huán)繞擴(kuò)散器的貯槽中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的起泡器，其中貯槽是大于擴(kuò)散器的部分 延長(zhǎng)的圓柱形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的進(jìn)口具 有多孔燒結(jié)料，以最小化液體進(jìn)入起泡器的出口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的進(jìn)口具 有彎管構(gòu)造，以最小化液體進(jìn)入起泡器的出口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的進(jìn)口具 有"T，，形構(gòu)造，以最小化液體進(jìn)入起泡器的出口。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其具有包括上部擋板盤和下部 擋板盤的至少兩個(gè)擋板盤，且下部擋板盤在其中具有穿孔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其具有包括上部擋板盤和下部 擋板盤的至少兩個(gè)擋板盤，且上部擋板盤由多孔金屬燒結(jié)料制作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起泡器，其中起泡器具有圓柱形形狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的起泡器，其中擋板盤具有圓形和向下 凹的形狀。
15. —種圓柱形蒸汽產(chǎn)生起泡器器皿，其具有用于將載體氣體輸送到起泡器器皿中的終止于多孔金屬燒結(jié)料的泡尺寸減少擴(kuò)散器出口中 的浸漬管進(jìn)口和具有圓形和向下凹的形狀的兩個(gè)擋板盤，包括上部擋板 盤和下部擋板盤，定位在到浸漬管進(jìn)口的出口和起泡器器皿的出口之 間，其構(gòu)造為在擋板盤的外部周向周邊邊緣和起泡器器皿的內(nèi)側(cè)壁之間 提供窄的環(huán)形空間，當(dāng)載體氣體通過起泡器器皿的液體內(nèi)含物起泡以將 液體作為蒸汽從起泡器器皿分配時(shí)，能夠最小化液體液滴進(jìn)入起泡器器皿的出口，和具有從包括彎管和"T，，形的組選擇的構(gòu)造的到起泡器器 亞的出口的進(jìn)口 。
16. —種液體分配器皿，其具有帶有多孔金屬燒結(jié)料進(jìn)口端的浸漬 管出口和在器皿中的液體化學(xué)品前體的液體水平之上的到器皿的進(jìn) o 。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的液體分配器皿，其包括定位在到浸漬 管出口的進(jìn)口端和液體分配器皿的進(jìn)口之間的至少一個(gè)擋板盤，其構(gòu)造 為在擋板盤和起泡器的內(nèi)側(cè)壁之間提供窄的環(huán)形空間，能夠最小化液體 液滴進(jìn)入到液體分配器皿的進(jìn)口 。
18. —種將化學(xué)品前體蒸汽從起泡器輸送的過程，其包括將載體 氣體通過起泡器的浸漬管且進(jìn)一步通過泡尺寸減少出口；將液體化學(xué)品 前體從起泡器夾帶到載體氣體中；將夾帶的化學(xué)品前體和載體氣體在擋 板盤的外部周邊和起泡器側(cè)壁的內(nèi)部表面之間的窄環(huán)形空間中通過至 少一個(gè)擋板盤。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程，其中載體氣體通過作為泡尺寸 減少出口的延長(zhǎng)的圓柱形構(gòu)造的多孔金屬燒結(jié)料擴(kuò)散器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的過程，其中擴(kuò)散器位于起泡器基部中 的貯槽中。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程，其中帶有夾帶液體化學(xué)品前體 的載體氣體在具有彎管構(gòu)造的出口中從起泡器輸送。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程，其中帶有夾帶液體化學(xué)品前體 的載體氣體在具有"T"形構(gòu)造的出口中從起泡器輸送。
23. —種將液體化學(xué)品前體從器皿輸送的過程，其包括將加壓氣 體引導(dǎo)到在器皿中液體化學(xué)品前體的液體水平之上的到器皿的進(jìn)口 內(nèi)，以促使液體化學(xué)品前體通過作為到器皿的浸漬管出口的進(jìn)口的金屬 燒結(jié)料過濾器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的過程，其中加壓氣體在擋板盤的外部周邊和器皿側(cè)壁的內(nèi)部表面之間的窄環(huán)形空間中通過至少 一個(gè)擋板盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高真空、高流量起泡器器皿的防濺物和進(jìn)口擴(kuò)散器。本發(fā)明是起泡器，其具有終止于泡尺寸減少出口中的浸漬管進(jìn)口和定位在浸漬管出口和起泡器出口之間的至少一個(gè)擋板盤，其構(gòu)造為在擋板盤和起泡器的內(nèi)側(cè)壁之間提供窄的環(huán)形空間，以防止液體液滴進(jìn)入到起泡器的出口。泡尺寸減少出口是延長(zhǎng)的圓柱形多孔金屬燒結(jié)料，其位于具有大約相同尺度的貯槽中。金屬燒結(jié)料安放在起泡器的出口的進(jìn)口處。本發(fā)明也是將化學(xué)品前體從具有上述結(jié)構(gòu)的起泡器器皿輸送的過程。
文檔編號(hào)C23C16/44GK101205604SQ20071030093
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者C·M·伯特徹, T·A·斯泰德爾, 雷新建 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司