[发明专利]试剂分配装置及输送方法

说明书

技术领域

本发明涉及可分别用于分配气相和液相试剂的气相和液相试剂分配装置，所述试剂例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。

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/或空气中湿气发生反应的化学品来说尤其如此。这样的高纯度化学品通常是装在容器例如鼓泡器或安瓿内提供。

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。这些鼓泡器或安瓿通过使载气经过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至沉积室中而工作。

随着集成电路的尺寸减小，其内部元件或部件的尺寸也减小。随着尺寸减小，对更高纯度化学品的要求也相应增加，以使杂质的影响最小化。因此供应商不仅必须能够制造高纯度化学品，而且还必须能够把它们输送到可以保持高纯度的容器中。

在二十世纪九十年代后期，用于构建这些容器的标准材料从易碎的石英容器转变为不锈钢。例如可参见第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构成。例如参见第3930591号、第6029717号和第7077388号美国专利。

进一步，在绝大多数情况下，为了增加前驱体的蒸气压并由此增加载气中化学品的量，必须通过某些方式加热安瓿。监控安瓿内液态前驱体化学品的温度以控制蒸气压是很重要的。

获知安瓿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽也很重要，以便在化学气相沉积或原子层沉积过程的末期可以对安瓿进行更换。如果安瓿在过程中途耗尽，那么整批晶片都会损坏，从而导致数以百万计美元的潜在损失。因此希望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。

在本领域中，希望提供一种易于清洁的气相或液相试剂分配装置，能够保持前驱体化学品的高纯度、并且还能够提高对装置内前驱体化学品的利用以及相应地减少其浪费。

还希望提供一种简化的气相或液相试剂分配装置的设计方案，能够减少装置的机械加工和焊接操作，并且赋予灵活性以使装置能够被用于需要安瓿入口到出口的距离有所不同的各种客户。

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，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积；

所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口；

所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；

所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从中延伸穿过的开口；

所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位的部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送至灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；以及

所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。

本发明还部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括：

(a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括：

器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积；

所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口；

所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；

所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从中延伸穿过的开口；