[发明专利]试剂分配装置及输送方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于分配气相或液相试剂(reagent)的气相或液相试剂 分配装置，该试剂诸如是用于在半导体材料和器件的制造中沉积材料的前驱体 (precursor)。

背景技术

在半导体和制药工业中使用的高纯度化学品需要专门的封装以在储存中保 持其纯度。这对于与空气和/或空气中水蒸气发生反应的化学品尤其如此。通常， 这些高纯度化学品以在容器(如鼓泡器或安瓿中)中的方式来提供。

现代化学气相沉积和原子层沉积工具利用鼓泡器或安瓿将前驱体化学品输 送到沉积室中。这些鼓泡器或安瓿借助于使载气经过含有高纯度液态前驱体化 学品的容器并将前驱体蒸气随同载气一起运送到沉积室中而工作。

典型地，该容器可以制作成单部件式容器(即顶盖或盖子不可从基部上取 下)或两部件式容器(即顶盖或盖子可从基部上取下，并且可以通过栓附接到 该基部)。单部件式容器具有高度的完整性，但是与两部件式容器相比难于清 洁。由于顶盖或盖子可以从基部取下，所以两部件式容器更易于清洁但难于密 封和重复使用。更易于清洁的特点允许两部件式容器在重复使用方面优于利用 单部件式容器所能达到的程度。容器的重复使用对于最小化成本和环境问题是 重要的。

随着集成电路的尺寸减小，其内部元件或特征部的尺寸也在减小。随着尺 寸减小，对更高纯度化学品的要求也相应增加，以使杂质产生的影响最小化。 因而供应商不仅必须能够制造高纯度化学品，而且必须能够在保持高纯度的容 器中输送它们。

在二十世纪九十年代后期，构建这些容器的标准材料从易碎的石英转变为 不锈钢。例如，参见第5607002号美国专利。在工业中这些容器公知为鼓泡器 或者安瓿，并且目前通常由不锈钢(例如，316SS)进行构建。例如，参见第 3930591号、第6029717号和第7077388号美国专利。

进一步，在多数情况下，为了增加前驱体的蒸气压力，并因而增加载气中 化学品的量，必须通过某些方式加热安瓿。监控安瓿内的液态前驱体化学品的 温度从而控制蒸气压力是重要的。

知道安瓿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽也是重要的，以便在一个 化学气相沉积或原子层沉积循环的末期可以对安瓿进行更换。如果安瓿在一个 循环周期的中途耗尽(run dry)，整批晶片将会损坏从而导致数百万美元的潜 在损失。因此，理想的做法是在安瓿内残留尽可能少的液态前驱体化学品，以 避免浪费宝贵的液态前驱体化学品。随着化学品前驱体成本的提高，尽可能少 地浪费化学品变得更加重要。

为了使两部件式高纯度化学品容器获得商业上的认可，有必要开发出更加 可靠的密封(方式)。第6905125号美国专利涉及一种金属垫圈(例如C形环垫 圈)，以防止流体从半导体制造装置中泄漏。用于电子工业中的高纯度化学品 要求能承受高真空的不泄漏容器。

在本领域中，理想的是提供一种能保持前驱体化学品的高纯度、且还能增 加装置中前驱体化学品的利用、并相应地减少前驱体化学品浪费的、易于清洁 的两部件式气相或液相试剂分配装置。

发明内容

本发明部分地涉及一种气相试剂分配装置，包括：

器皿(vessel)，其包括顶壁部件、侧壁部件和底壁部件，其构造成形成内 部器皿室以保持高至灌装线(fill level)的源化学品，并额外限定出灌装线之上 的内部气体空间；

所述顶壁部件具有第一面密封端口开口、第二面密封端口开口、以及任选 的一个或多个其他面密封端口开口；

所述第一面密封端口开口具有连接于其上的载气供应入口接头(fitting)；

连接器(adapter)，其包括连接至导管的金属面密封垫圈，该导管延伸通过所 述第一面密封端口开口以及所述内部气体空间而进入源化学品，并且载气可以 通过该导管鼓入源化学品中以促使源化学品蒸气的至少一部分被带入至所述载 气中，从而产生到灌装线之上的所述内部气体空间的气相试剂流，所述导管具 有邻近所述第一面密封端口开口的入口端和邻近所述底壁部件的出口端；

所述第一面密封端口开口和所述载气供应入口接头具有相对的表面，其中 所述相对的表面彼此不接触；

所述金属面密封垫圈与所述第一面密封端口开口和所述载气供应入口接头 的所述相对的表面对准并接触；