專利名稱：用于高流速真空起泡器容器的防濺器的制作方法
用于高流速真空起泡器容器的防濺器相關申請的交叉引用本專利申請是2009年3月19日提交的美國專利申請序列號12/407，279的部分繼續(xù)申請。
背景技術：
電子制造業(yè)使用將液態(tài)化學品轉(zhuǎn)化成化學品蒸汽以便輸送給電子器件制造反應器(即，處理裝置)而用于實施化學氣相沉積(CVD)的化學前體貯存器(container)。CVD是一種用于在電子制造的構(gòu)造(例如，集成電路或計算機芯片)中形成層、薄膜以及其它沉積物的受歡迎的技術。因為大量化學前體的運輸和存儲效率問題，所以優(yōu)選液體或固體作為供應源，但是工業(yè)上常常優(yōu)選在處理裝置現(xiàn)場以蒸汽形式實際輸送化學前體，即CVD?？蛇x擇地，使用直接液體注射(DLI)來實施某些制造，但即使這樣，液體在輸送后也會在處理裝置內(nèi)蒸發(fā)。當為了 CVD而采用蒸汽輸送時，貯存器通常讓惰性載氣穿過該貯存器或者起泡(即，起泡器)，以便將攜帶在該惰性載氣中的化學前體蒸汽運送到處理裝置。起泡器通常具有下管(downtube)入口，載氣自該下管入口處在液態(tài)化學前體的表面下被引入到貯存器中，其中載氣向上鼓泡穿過該液態(tài) 化學前體，隨著載氣作為氣泡浮出液體表面并且通過設置在化學前體液面上方的出口排出貯存器或起泡器時而攜帶化學前體。使化學前體以液體形式(即使是作為小液滴)通過出口離開貯存器是人們不期望的。均質(zhì)蒸汽被優(yōu)選作為這種起泡器的分配產(chǎn)品。這避免了腐蝕、清理、不均勻流動以及氣溶膠滴(其在生產(chǎn)制造期間以及貯存器斷開期間可能會在出口管道內(nèi)積累并且形成顆粒)O工業(yè)上針對該問題嘗試了用于起泡器的各種形式的防濺器，例如在US2008/0143002、US6, 520，218、EP1329540、US2004/0013577、EP0420596、US5, 589，110、US7, 077，388、US2003/0042630、US5, 776，255 以及 US4, 450，118 中。這些提供防濺器功能的嘗試中的每一個的性能都比所期望的低，但是如下面所公開的那樣，本發(fā)明成功地提供了高水平的防濺器功能，同時仍然允許化學前體的高流速或者允許在高真空或高壓力差條件下的流動，如下文將要描述和說明的那樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種貯存器，其具有:終止在貯存器底部鄰近處的浸管入口 ；配置為淺的向下開口的圓錐體的至少一個擋盤，其定位在浸管出口和貯存器出口之間，被配置成在該擋盤和貯存器側(cè)壁內(nèi)表面之間提供狹窄的環(huán)狀空間；位于側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀偏轉(zhuǎn)突出部，其鄰近該擋盤；該擋盤和偏轉(zhuǎn)突出部能夠?qū)⑦M入貯存器出口的液滴減至最少；具有軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部的最內(nèi)邊緣下方的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀邊緣的肩部；以及終止在所述貯存器底部附近的液面?zhèn)鞲衅?，所述貯存器能夠具有高于液面探測末端(end of level sense)的液面水平。本發(fā)明還涉及一種從貯存器輸送化學前體蒸汽的方法，該方法包括:使載氣通過貯存器的浸管；將液態(tài)化學前體從該貯存器攜帶到該載氣中；使所攜帶的化學前體和該載氣在狹窄的環(huán)狀空間內(nèi)經(jīng)過側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部和至少一個擋盤，其中所述狹窄的環(huán)狀空間在該擋盤的最外緣和貯存器側(cè)壁內(nèi)表面之間。附圖簡沭

圖1是以局部剖面形式示出的本發(fā)明一個實施方式的示意性側(cè)視圖；圖2是以剖面圖形式示出的本發(fā)明一個實施方式的示意性局部側(cè)視圖；圖3是以剖面圖形式示出的本發(fā)明第二實施方式的示意性局部側(cè)視圖；圖4是以剖面圖形式示出的本發(fā)明第三實施方式的示意性局部側(cè)視圖；圖5是以剖面圖形式示出的本發(fā)明第四實施方式的示意性局部側(cè)視圖。發(fā)明詳沭本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)生起泡器貯存器，其被設計用在高真空或高流率條件下。該設計防止了飛濺，并且還防止了將氣溶膠滴輸送到出口輸送管線中，這兩者都會導致不穩(wěn)定的化學品質(zhì)量流輸送。半導體制造商致力于使用越來越難以傳送以便沉積在真空腔室或處理裝置中的晶片上的高價值化學物質(zhì)。本發(fā)明的起泡器貯存器允許液態(tài)化學物質(zhì)在高真空條件下從貯存器作為蒸汽進行輸送，而沒有飛濺，也不會在貯存器出口內(nèi)形成氣溶膠滴，這兩者都會導致不穩(wěn)定的化學品質(zhì)量輸送率。本發(fā)明具有一種下表面(lower surface)設計，其能夠?qū)崿F(xiàn)載氣的化學品蒸汽恒定飽和直到剩余化學物質(zhì)的非常低的水平。而且，本發(fā)明防止了飛濺和進入到貯存器出口內(nèi)的氣溶膠滴的形成(即使貯存器內(nèi)的化學品水平很高)，而這兩者都會導致不穩(wěn)定的化學品質(zhì)量輸送率。以前，用于高真空使用或高流率使用的貯存器必須在僅部分化學品裝料的情況下使用(即，50%的裝滿程度)。這就需要半導體制造商更加頻繁地更換貯存器(拆卸處理裝置)，并且因為增加了貯存器的處理費用而增加了化學品的成本。本發(fā)明使得能夠從裝滿的液態(tài)化學品水平直至非常低的水平來使用貯存器，并且減少了半導體處理裝置停機的時間。同樣，由于在出口內(nèi)能夠?qū)瘜W品氣溶膠顆粒有效地進行限制，所以本發(fā)明能夠減少顆粒生成，該顆粒生成可能來自于沉積在出口內(nèi)以及到處理腔室或處理裝置的所有輸送管道內(nèi)的氣溶膠滴的降解。在本說明書中，優(yōu)選具有圓筒形狀的貯存器，使得圓筒的軸位于豎直平面內(nèi)。因此，對軸向和徑向的描述都是相對于該類型的貯存器形狀和取向。本發(fā)明將位于貯存器側(cè)壁內(nèi)表面上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部與位于該貯存器上部的一個或多個擋盤結(jié)合起來使用，該貯存器要求攜帶有化學前體的載氣通過在狹窄的環(huán)狀空間內(nèi)曲折地流到偏轉(zhuǎn)突出部的徑向最內(nèi)邊緣和擋盤的外側(cè)而間接地流到該貯存器的出口，其中該狹窄環(huán)狀空間位于起泡器內(nèi)表面?zhèn)缺诘膬?nèi)徑和擋盤的最外直徑或者外周或周向邊緣之間。將參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對此進行說明。圖1示出了本發(fā)明的起泡器貯存器10，其具有圓筒形的起泡器側(cè)壁12，浸管14在其入口端處終止于液態(tài)化學前體的液面之下(該液面大致以線15表示)，但位于貯存器底部13上方。防濺器包括:(I)擋盤24;和⑵位于側(cè)壁12的內(nèi)表面23上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部22，其中擋盤24具有最外的周向邊緣形狀，優(yōu)選為圓形，并且向下凹(例如，淺的向下開口的圓錐形)；該擋盤24 和偏轉(zhuǎn)突出部22協(xié)同起作用以便形成用于化學前體離開貯存器10的曲折流動路徑。擋盤24向下凹，以便進一步阻撓化學前體到出口 16的直接流動并且收集凝結(jié)的化學前體以便通過合并的小液滴落回到所存儲的化學前體(未示出)中而返回。擋盤24的直徑比貯存器10的側(cè)壁12的圓筒狀內(nèi)表面23的內(nèi)徑稍小一些。擋盤24的周向最外邊緣和貯存器10的側(cè)壁12的內(nèi)表面23之間的空間足以使氣體以最小的壓降通過該空間，但是該空間也足夠狹窄以便使可能在通過浸管的載氣的高流率下或大的壓力波動下從起泡器的液體內(nèi)容物中噴出的液體的通過最小化。貯存器10具有上部17和下部11以及示例性的液面水平15，液面水平15基于填充的程度和分配的持續(xù)時間而發(fā)生改變，但是通常都在偏轉(zhuǎn)突出部22和擋盤24之下并且在入口 14和液面?zhèn)鞲衅?8的末端(分別為27a和27b)上方。圖2示出了本實施方式的貯存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的隔離圖，其中沒有示出浸管14。液面?zhèn)鞲衅?8被示出為位于該貯存器中間以便監(jiān)測液態(tài)化學品的液位。液面?zhèn)鞲衅鹘K止在貯存器10的底部13附近。閥30控制將推動氣或者載氣通過入口 14引入到貯存器的下部，在該貯存器的下部載氣向上鼓泡穿過液態(tài)化學品，并且在載氣的氣泡中攜帶化學品的蒸汽。當載氣離開入口浸管14的下端時，該載氣的鼓泡作用會產(chǎn)生液態(tài)化學品的強烈攪動。當閥26打開時，出口 16上的高真空也可能導致液態(tài)化學品的強烈或劇烈的攪動。這些作用中任一種都可能導致液態(tài)化學品朝向出口 16起泡或飛濺。與貯存器或起泡器10的側(cè)壁12相關聯(lián)的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部22用來使任何起泡或飛濺的液態(tài)化學品偏轉(zhuǎn)，以免靠近擋盤24的最外邊緣，從而保護出口 16的入口端32以免攝入所設計的攜帶在載氣內(nèi)的化學品蒸汽之外的液態(tài)化學品。擋盤24和偏轉(zhuǎn)突出部22形成用于化學前體離開貯存器10的曲折流動路徑38。在一個優(yōu)選實施方式中，偏轉(zhuǎn)突出部22在從不銹鋼坯料的實心件銑削成貯存器或起泡器10期間由側(cè)壁12的一部分形成。偏轉(zhuǎn)突出部22可具有錐形形狀的截面構(gòu)造，使其最內(nèi)邊緣34終止在擋盤24的最外邊緣36的徑向內(nèi)側(cè)。偏轉(zhuǎn)突出部可以是完全圍繞側(cè)壁12內(nèi)表面23形成的環(huán)狀緣。擋盤24和偏轉(zhuǎn)突出部22的組合形成了用于載氣和其所攜帶的化學品蒸汽的曲折流動路徑38，這樣的路徑對于液相化學品而言是非常難以通過的。優(yōu)選地，擋盤24軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部22的上方以提供極狹窄的流動路徑(足以允許蒸汽流動，但是很難讓液體流動)，也就是說，擋盤24和偏轉(zhuǎn)突出部22之間是彼此接近的?？蛇x地，擋盤24可以軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部22的下方。而且，可選地，本發(fā)明還可提供多個擋盤，例如軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部上方的擋盤24以及軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部下方的擋盤24a，圖3 ;軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部上方的兩個擋盤24和24b，圖5 ;軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部下方的兩個擋盤24c和24d，圖4 ;在各擋盤上方和下方軸向間隔地設置的偏轉(zhuǎn)突出部；以及多個擋盤和偏轉(zhuǎn)突出部；所有這些都優(yōu)選如上文所限定的那樣彼此鄰近。
經(jīng)驗表明，氣泡能夠從入口浸管14的末端沿貯存器或起泡器10的側(cè)壁12上行，在相鄰于貯存器10側(cè)壁12的內(nèi)表面23處產(chǎn)生最大可能的液體飛濺流。因而，在一個實施方式中，偏轉(zhuǎn)突出部包括肩部21，其形成為軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部22的最內(nèi)邊緣34下方的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀邊緣。偏轉(zhuǎn)突出部22和肩部21之間的比例被設置成使得偏轉(zhuǎn)突出部22徑向向內(nèi)伸出超過肩部21的徑向向內(nèi)的伸出部。該肩部可以是整個偏轉(zhuǎn)突出部22的整體部分，并且能夠由單塊不銹鋼或其它金屬坯料與偏轉(zhuǎn)突出部同時機械加工形成。肩部21具有兩個功能。肩部21與內(nèi)表面23之間形成銳角，因而將沿著內(nèi)表面向上流動的液體重新引導到貯存器10的內(nèi)部并遠離由擋盤24和偏轉(zhuǎn)突出部22的相應邊緣形成的曲折路徑38。另外，在偏轉(zhuǎn)突出部22上收集的任何液體會引流到肩部21，然后落回到容納在貯存器或起泡器10的下部中的液態(tài)化學品中。擋盤24和偏轉(zhuǎn)突出部22被示出為優(yōu)選在貯存器的上部區(qū)域17，但可理解的是，也可設想其它的定位，只要它們都位于該貯存器內(nèi)裝填的化學品的標準上限或頂部空間或自由空間(freeboard)(如本領域技術人員所描述的)之上的位置，但至少在液位15之上。盡管在本實施方式中偏轉(zhuǎn)突出部22和肩部21被示出為相對于彼此和側(cè)壁是一體的，但是可以設想偏轉(zhuǎn)突出部22和肩部21可以是例如通過焊接、摩擦配合或機械緊固(例如，螺栓、螺釘和類似緊固件)被附接到側(cè)壁12上的分離部件。即使是作為分離部件，偏轉(zhuǎn)突出部22和肩部21也可以彼此是一體的，或者相對于彼此是分離部件。
偏轉(zhuǎn)突出部22、肩部21和擋盤24協(xié)作以形成用于將化學品通過出口 16進行分配的曲折流動路徑38。在某些情況中，在高真空和高流率下，液體傾向于在液體表面15之上形成泡沫以進入貯存器10的上部區(qū)域17內(nèi)的頂部空間中。由偏轉(zhuǎn)突出部22、肩部21和擋盤24形成的曲折流動路徑38基本防止了這種泡沫到達出口 16。盡管相對于特定實施方式提到了不銹鋼，但是可以理解的是，本發(fā)明能夠用在不同的金屬、玻璃和塑料上，包括低碳鋼、蒙乃爾合金、哈司特鎳合金、鎳合金以及具有本領域技術人員已知構(gòu)造的類似材料。本發(fā)明在連接到電子器件制造系統(tǒng)的CVD處理裝置上的貯存器的出口和下游管道內(nèi)優(yōu)異地使液滴的液體攜帶最小化。使用單個擋盤或多個擋盤與偏轉(zhuǎn)突出部結(jié)合，在起泡器出口 16內(nèi)提供了期望的液體液滴攜帶的最小化。盡管擋盤已經(jīng)被顯示為帶有凹部的圓形盤，其中該盤的直徑比圓筒狀容器或起泡器側(cè)壁的內(nèi)徑稍小一些，但可以理解的是，在貯存器內(nèi)部側(cè)壁處僅提供狹窄環(huán)狀空間的任意形狀的任意擋板都是在本發(fā)明范圍之內(nèi)。同樣的，具有平滑的徑向向內(nèi)伸出邊緣或者與平滑環(huán)狀曲線有些偏差的邊緣的任意形式的偏轉(zhuǎn)突出部都被認為是本發(fā)明的一部分。盡管優(yōu)選使用不銹鋼，但是可以設想，任意剛性形式的惰性材料可以用于防濺器。塑料、金屬合金、粉末金屬、編織品、織物以及陶瓷都是可以設想的。容器10還能夠被用于沿相反方向的產(chǎn)品流動，其中出口 16作為加壓氣體入口起作用以便形成在容納于容器10內(nèi)的液體上的壓頭，并迫使液體(以液相形式)排出浸管14以便與上述蒸汽輸送相反地使用加壓氣體進行從貯存器的液體輸送。
權利要求
1.一種貯存器，具有:終止在所述貯存器底部鄰近處的浸管入口 ；配置為淺的向下開口的圓錐體的至少一個擋盤，其定位在所述浸管的出口和所述貯存器的出口之間，被配置成在所述擋盤和所述貯存器側(cè)壁的內(nèi)表面之間提供狹窄的環(huán)狀空間；在所述側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部，其鄰近所述擋盤；所述擋盤和所述偏轉(zhuǎn)突出部能夠使液滴進入貯存器出口減至最少；具有軸向間隔地設置在所述偏轉(zhuǎn)突出部的最內(nèi)邊緣下方的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀邊緣的肩部；以及終止在所述貯存器底部附近的液面?zhèn)鞲衅?，所述貯存器能夠具有高于液面探測末端的液面水平。
2.如權利要求1所述的貯存器，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)突出部具有最內(nèi)邊緣，所述最內(nèi)邊緣位于所述至少一個擋盤的最外邊緣的徑向內(nèi)側(cè)。
3.如權利要求1或2所述的貯存器，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)突出部在其最內(nèi)邊緣下方具有肩部，所述肩部從所述貯存器側(cè)壁內(nèi)表面徑向向內(nèi)伸出，且在徑向上達不到所述偏轉(zhuǎn)突出部的最內(nèi)邊緣。
4.如權利要求3所述的貯存器，其特征在于，所述至少一個擋盤、所述偏轉(zhuǎn)突出部以及所述肩部都處于所述貯存器的上部。
5.如權利要求1-4中任一項所述的貯存器，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)突出部被軸向間隔地設置在上擋盤和下?lián)醣P之間，或所述偏轉(zhuǎn)突出部被軸向間隔地設置在兩個擋盤的下方。
6.如權利要求1-5中任一項所述的貯存器，其特征在于，通向貯存器出口的入口具有能使進入貯存器出口的液體減至最少的肘狀構(gòu)造。
7.如權利要求1-5中任一項所述的貯存器，其特征在于，通向貯存器出口的入口具有能使進入貯存器出口的液體減至最少的T形構(gòu)造。
8.如權利要求1-7中任一項所述的貯存器，其特征在于，所述貯存器具有圓筒形狀。
9.一種圓筒形蒸汽發(fā)生貯存器，具有:能夠?qū)⑤d氣輸送到所述貯存器中的浸管入口 ；具有圓形且向下凹的形狀的擋盤，其定位在所述浸管入口的出口端和所述貯存器的出口之間，配置成在所述擋盤的最外周向邊緣和所述貯存器的側(cè)壁的內(nèi)表面之間提供狹窄的環(huán)狀空間；在所述側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀偏轉(zhuǎn)突出部，其鄰近所述擋盤，其中所述偏轉(zhuǎn)突出部具有處于所述擋盤的最外周向邊緣的徑向內(nèi)側(cè)的最內(nèi)邊緣；當所述載氣鼓泡穿過所述貯存器中的液體內(nèi)容物以便從所述貯存器將所述液體作為蒸汽進行分配時，能夠使進入貯存器出口的液滴減至最少；具有軸向間隔地設置在所述偏轉(zhuǎn)突出部的最內(nèi)邊緣下方的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀邊緣的肩部；以及終止在所述貯存器底部附近的液面?zhèn)鞲衅?，所述貯存器能夠具有高于液面探測末端的液面水平。
10.一種液體分配貯存器，具有:至少一個擋盤，所述至少一個擋盤配置為淺的向下開口的圓錐體，定位在所述浸管出口的入口端和所述液體分配貯存器的入口之間，并且被配置成在所述擋盤和所述貯存器側(cè)壁內(nèi)表面之間提供狹窄的環(huán)狀空間；在所述側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部，其鄰近所述擋盤；其中，所述偏轉(zhuǎn)突出部具有處于所述擋盤的最外邊緣的徑向內(nèi)側(cè)的最內(nèi)邊緣，能夠使進入液體分配貯存器入口的液滴減至最少；具有軸向間隔地設置在偏轉(zhuǎn)突出部的最內(nèi)邊緣下方的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀邊緣的肩部；以及終止在所述貯存器底部附近的液面?zhèn)鞲衅?，所述貯存器能夠具有高于液面探測末端的液面水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種貯存器，其具有浸管入口；至少一個擋盤，其定位在該浸管的出口和該貯存器的出口之間以便在該擋盤和該貯存器側(cè)壁之間提供狹窄的環(huán)狀空間，以防止液滴進入該貯存器的出口和其側(cè)壁的內(nèi)表面；以及在該側(cè)壁上的徑向向內(nèi)伸出的環(huán)狀的偏轉(zhuǎn)突出部，其鄰近所述擋盤。本發(fā)明還涉及一種從具有上述結(jié)構(gòu)的貯存器輸送化學前體的方法。本發(fā)明設想液體輸送和蒸汽輸送。
文檔編號C23C16/448GK103205732SQ20131002526
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月16日
發(fā)明者C·M·伯特徹, T·A·斯特德爾 申請人:氣體產(chǎn)品與化學公司