[发明专利]多安瓿输送系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成的蒸气和液体相反应剂分配设备，该设备具 有多个容器和多个载体或惰性气体供应/蒸气或液体相反应剂输送歧 管，以用于连续分配例如前体的蒸气或液体相反应剂，从而在半导体 材料和器件的制造中沉积材料。

背景技术

用于半导体和制药工业的高纯度化学品需要特殊包装以便在保存 过程中保持其纯度。与空气和/或空气中的湿气进行反应的化学品尤 其如此。这种高纯度化学品通常在例如发泡器或安瓿的容器中供应。

现代化学蒸气沉积和原子层沉积工具利用发泡器(bubbler)或安 瓿来将前体化学品输送到沉积腔室。这些发泡器或安瓿通过将载体气 体经过高纯度前体化学品的容器并将前体蒸气和气体一起承载到沉 积腔室来操作。

集成电路具有减小的尺寸，内部部件或结构的尺寸也是如此。在 尺寸减小时，对于更纯化学品的需要相应地增加以便减小杂质对薄膜 质量和器件性能的影响。因此供应商必须能够不仅制造高纯度化学 品，而且还必须能够使其在保持高纯度的容器内输送。

前体化学品以及安瓿和阀构造材料的物理性能决定可使用的最大 许可输送温度。使其难以处理和输送的某些前体化学品性能包括例如 其与空气中的湿气和氧的放热反应性能。在大量溢出的情况下，这会 造成可燃烧副产品和火焰的产生，并且在输送管线内残留空气的情况 下，造成会污染输送管线并在接着处理过程中输送到晶片表面、损坏 电子器件的颗粒。前体化学品的有限的热稳定性在被加热安瓿中造成 杂质在安瓿(根部)中逐渐积累，减小了蒸气压力和/或污染该过程， 并且前体化学品输送歧管的气体管线和阀中的分解造成污染该过程 的颗粒。

同样重要的是知道安瓿中的前体化学品何时接近用完，使其在下 一个化学蒸气沉积或原子层沉积循环之前更换。如果安瓿将要在循环 中间变干，整个批次的晶片将被损坏，造成可能几百万美元的损失。 因此希望在安瓿内留有尽可能少的前体化学品以避免浪费有价值的 液体前体化学品。由于化学品前体的成本增加，浪费尽可能少的化学 品变得更加重要。

沉积过程的消耗速度以及安瓿尺寸是更换安瓿频率的决定因素。 更换步骤非常费时，并且包括(i)在足以去除残留前体化学品的温 度下，闭合安瓿，并循环地吹扫管线；(ii)将安瓿冷却到室温，取 出使用后的安瓿并且用新的安瓿将其更换；(iii)在室温下循环地吹 扫系统以便去除连接支管(leg)内的残留空气；(iv)将安瓿(及其 阀)缓慢加热到所需温度(缓慢加热对于避免材料分解十分重要)； 安瓿被刚好加热到前体化学品熔点之上；安瓿从熔点温度缓慢降低到 操作温度；并且新材料鉴定。

在具有低热稳定性和/或在室温下是固体性能的前体化学品的情 况下，采用大规模输送系统是具有挑战性和不实际的。例如，这种挑 战包括必须在储槽内加热和熔化大量材料，并且对前体化学品分配管 线的很大长度进行热追踪，以确保前体化学品保持液体；由于在填充 -填充过程中在容器内集中的杂质，杂质在安瓿中积累；以及空闲、 被加热分配管线中前体化学品的热分解。

本领域希望的是提供一种蒸气或液体相反应剂分配设备，能够在 与更换安瓿相关的停机时间最小的情况下操作。本领域希望的是提供 一种蒸气或液体相反应剂分配设备，能够保持高纯度前体化学品，并 还增加前体化学品在设备中的使用，并相应减小其浪费。

同样，本领域希望的是提供一种蒸气或液体相反应剂分配设备， 对于与该设备相关的处理工具是透明的。换言之，工具操作者不必须 对用于蒸气或液体相反应剂分配设备的工具进行调整以便适当操作。

发明内容

本发明部分涉及一种集成的蒸气相反应剂分配设备，包括：

多个容器，每个容器包括构造成形成内部容器隔室的顶壁构件、 侧壁构件和底壁构件，以便保持源化学品高达填充高度，并且另外限 定填充高度以上的内部气体容积；顶壁构件的一部分具有载体气体供 应入口开口，载体气体可经由其中供应到填充高度以上的所述内部气 体容积，以便造成所述源化学品的蒸气变得携带在所述载体气体内， 从而产生蒸气相反应剂；以及顶壁构件的一部分具有蒸气相反应剂出 口开口，所述蒸气相反应剂可经由其中从所述容器分配；