[发明专利]具有流量分配器的蒸气递送容器

说明书

本发明公开了化学前体容器。所述容器包括器皿和限定内部容积的盖、进口导管、出口导管和定位在器皿内部并与进口导管流体流连通的流量分配器。所述流量分配器具有环形形状且包括分配器底板，所述分配器底板具有在其中形成的、用于经过其排出载气的多个孔。所述流量分配器包括内环形壁，所述内环形壁限定所述流量分配器中的通道口，所述通道口允许流体从所述器皿的所述内部容积通过所述流量分配器流到所述出口导管。

相关专利申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2018年7月13日提交的较早美国专利申请序列号62/697,658的优先权权益，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

电子器件制造工业需要各种化学物质作为原材料或前体来制造集成电路和其他电子器件。沉积工艺如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)工艺用于半导体器件制造过程中的一个或多个步骤以在衬底表面上形成一个或多个膜或涂层。在典型的CVD或ALD工艺中，将可能为固相和/或液相的前体源输送到具有包含于其中的一个或多个衬底的反应室，在其中前体在一定条件(如温度或压力)下反应以在衬底表面上形成涂层或膜。

存在若干被接受的技术以将前体蒸气供应到加工室。一种方法将液体前体以液体形式供应到加工室，其中通过液体质量流量控制器(LMFC)控制流速，然后前体在使用点通过气化器蒸发。第二种方法包括通过加热蒸发液体前体且产生的蒸气以通过质量流量控制器(MFC)控制的流速供应到腔室。第三种方法包括将载气向上鼓泡通过液体前体。第四种方法包括使载气能够流过容纳于罐中的前体的表面并将前体蒸气带出该罐和随后带到加工设备处。

本文描述的是用于将高纯度的工艺化学前体递送至用于制造半导体装置的加工设备的容器、系统和其使用方法。更具体地，本文描述的是包括具有流量分配器(例如多个小孔或喷口)的容器(container)(器皿(vessel)或安瓿(ampoule))；和用于加工设备例如化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺中的沉积反应器的化学前体的系统。

通过升华递送来自固体前体的化学物质蒸气是本发明的主题之一。

与通过升华递送来自固体前体的化学物质蒸气的常规容器相关的一个挑战是难以获得前体的高利用率。当将容器停止使用以清洁和再填充时，难以最小化遗留在容器中的前体量。该问题的一个原因是，在常规的固体源容器中，前体表面与用于循环载气的进口和出口之间的距离以及载气在其中与前体蒸气接触的区域的体积随着前体的耗尽而增大。

已尝试提高前体利用率，包括更均匀地加热前体腔室和改进载气循环。虽然这些努力已经导致前体利用率的改进，但实现这些改进所需的结构可使得容器更难以清洁，且存在着进一步提高前体利用率的需要。

一些现有技术设计将进口导管定位于前体表面上方，但在低容器填充水平或在低负载水平下没有为载气提供足够的动量来扰动前体表面。因此，现有技术的设计在低容器填充水平(或在低负载水平)下的前体递送速率通常显著低于在高容器填充水平(或在高负载水平)下的前体递送速率。

现有解决方案包括其中进口导管定位于前体表面下方的容器设计。将前体(液体或固体)在起泡器中供应。当使用时，载气经由浸渍管鼓泡经过前体且变成被前体饱和。这样的设计在美国专利No.8,313,804B2、6,698,728和6,033,479中公开，其公开内容通过引用整体并入本文。然而，这些设计经常带来由于进口被固体堵塞而导致的固体前体递送的问题，由于载气在固体周围形成通道而导致的不均匀递送速率的问题，和容器利用期间递送速率变化的问题。

因此，需要一种将前体递送到沉积或加工位置的克服了上述缺点的系统。

发明内容