[发明专利]固体和液体材料的蒸气输送系统

说明书

披露了蒸气输送系统，其包括：壳体本体，该壳体本体在其中限定了内部容积；多个阻流器，该多个阻流器用于接收载气，以在该内部容积中产生气体分配管线；至少两个表面，该固体或液体前体施加到该至少两个表面，以允许该载气沿这些气体分配管线在该至少两个表面上经过以与固体或液体前体蒸气混合；气体收集装置，该气体收集装置在这些气体分配管线的下游、用于将该载气和该固体或液体前体蒸气的混合物输送出系统；以及流量控制器，该流量控制器被流体地连接至载气源，以控制进给至该内部容积中的载气的进给流率。沿每个气体分配管线的气体分配流率由进给至该内部容积中的载气的进给流率控制。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月18日提交的美国专利申请号16/718,321的优先权，该专利申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及用于对固体和液体材料进行汽化和输送的设备和方法。特别地，本发明涉及用于对固体前体或固体源前体或液体前体进行汽化和输送以用于比如化学气相沉积(CVD)和/或原子层沉积(ALD)工艺等半导体制造工艺的设备和方法。

背景技术

应用固体前体的ALD和CVD工艺需要可靠的固体前体输送系统，这些固体前体输送系统在这些工艺过程期间为固体前体提供稳定的蒸气压力。在现有的固体前体输送装置/器皿中，载气在有利于固体汽化的条件下穿过包含(多个)挥发性固体前体的受热容器。载气与经汽化的固体混合，并且经汽化的固体在真空环境中从容器中抽出并且随载气被运送至反应腔室。已知固体前体输送过程对于将固体前体可靠地输送至反应腔室具有挑战性。例如，当固体前体被汽化时，汽化热量导致热损失和下面的固体前体材料的温度下降。这倾向于阻止或限制下面的固体前体的进一步汽化。

Fondurulia等人的US 8,986,456和US 9,593,416披露了一种装置，其中载气在其中装载有固体的蒸气输送罐中具有蛇形路径(grove)的单个通道上流动，以在沉积工艺的过程期间将由固体产生的蒸气带到出口以便进行恒定的蒸气输送。现有的蒸气输送系统的缺点可能包括：i)单个通道容易被固体材料堵塞；ii)在这些路径之间没有密封，从而载气可能流入或旁通进入其他隔间，而不是通过蛇形路径图案，这改变蒸气压力的稳定性；iii)由于其复杂的结构，难以将固体材料填充到罐中，并且每次运行的固体材料装载能力太有限。

Sasagawa的US 2014/0174955披露了一种高流量XEF2罐，用于从处理系统中的固相源进行气体输送，其中用于流入多个托盘中的流动气体不受控制。

授予Rangarajan等人的US 6444038披露了一种双重烧结鼓泡器，其中烧料(多孔玻璃)在鼓泡器中使用，但是并不用于将气体流分配到多个通道中以控制流率。

Garenne等人的EP 0714999披露了一种用于使固体材料升华的方法和一种实施该方法的装置，其中两个多孔材料板被施加到固体材料，但是并不用于将气体流分配到多个通道中。

因此，仍然需要设计新颖的固体蒸气输送系统，这些固体蒸气输送系统可以增加每次运行的材料装载能力，并且比现有的固体蒸气输送系统更简单、更轻并且成本更低。

发明内容

披露了一种用于使固体前体汽化的蒸气输送系统。所披露的蒸气输送系统包括：

壳体本体，该壳体本体在其中限定了内部容积；

壳体盖，该壳体盖包括气体入口和气体出口；

多个阻流器，该多个阻流器被流体地连接至该气体入口、并且被配置为并且适于接收来自该气体入口的载气并且在该内部容积中产生气体分配管线；

至少两个隔间或通道，该至少两个隔间或通道被包含在该内部容积的下部部分中并且在其中具有该固体或液体前体，该至少两个隔间或通道被配置为并且适于允许该载气沿这些气体分配管线在该至少两个隔间或通道上经过，以与来自其中的该固体或液体前体的蒸气混合；