用于输送前体材料的容器和方法技术

本文公开了一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体流。所述容器限定分段为上空间和下空间的内部空间，所述上空间与所述下空间流体连通，所述下空间包含基本上所有所述前体材料并通过分隔体与所述上空间分隔开。所述容器包括从入口端口延伸通过所述分隔体、具有远端并且沿所述容器的底部内壁延伸的扩散管，所述远端具有多个形成于其中的开口。

【技术实现步骤摘要】
相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2015年4月18日提交的美国临时专利申请序列号62/149548的权益。专利技术背景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中以在衬底表面上形成一个或多个薄膜或涂层。在典型的CVD或ALD工艺中，将可能为固相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腔室，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薄膜。存在若干公认的技术以将前体蒸气供应到处理腔室。一种工艺将液体前体以液体形式供应到处理腔室，通过液体质量流量控制器(LMFC)控制流速，然后前体在使用位点处通过气化器蒸发。第二种工艺包括通过加热蒸发液体前体和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。第三种工艺包括将载气向上鼓泡通过液体前体。第四种工艺包括使载气能够在包含于罐中的前体的表面上流过并将前体蒸气带出该罐和随后带到处理设备处。这第三种工艺(通过升华输送来自固体前体的化学物质蒸气)是本专利技术的主题。与通过升华输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。换句话说，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
气的入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，包括更均一地加热前体腔室和改善载气循环。虽然这些努力已经导致前体利用率的改善，但实现这些改善所需的结构可使得容器更难以清洁，因而有必要进一步提高前体的利用。专利技术概述本概述被提供以引入简化形式的精选要点，其在下文具体实施方式中进一步描述。本概述不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所描述的实施方式，如下文描述并且由随附的权利要求所限定的，包括对在用于将含有前体的流体流输送到沉积工艺的容器中前体利用率的改善，以及简化该容器的清洁和再填充。公开的实施方式通过提供一种构造来满足本领域的需要，该构造允许载气在容器底部附近输送，向上流动通过前体材料，并且在输送到容器外之前穿过过滤盘(filter disk)。另外，所述容器包括使供应(装料)端口能够绕过(bypass)所述过滤盘的肩部分(shoulder portion)。此外，本专利技术的系统和方法的若干具体方面概述如下。方面1：一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体流，所述容器包含：分段为上空间和下空间的内部空间(interior volume)，所述下空间包含基本上所有所述前体材料；限定所述上空间的至少一部分的盖子；具有上端的侧壁，该上端包含上边缘(upper lip)和上开口，其中所述上边缘的至少一部分接触所述盖子；限定所述下空间的一部分的基部(base)，所述基部包括限定所述下空间的下端的内部底表面，所述内部底表面具有内部底表面形状；位于所述侧壁的上端处的分隔体，所述分隔体插置于所述盖子和所述侧壁之间并且跨越所述上开口，所述分隔体由多孔材料形成并且具有形成于其中的第一孔隙(aperture)；入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述入口具有从所述盖子延伸至所述分隔体的体部，所述体部、所述分隔体和所述盖子限定在所述体部之外、所述盖子之内以及所述分隔体之上的出口腔室；扩散管(diffuser tube)，其具有与所述入口流体连通的近端以及位于所述下空间内的远端，所述远端包含喷嘴部分，所述喷嘴部分具有多个形成于其中的开口以及具有喷嘴部分形状；以及出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个开口，所述至少一个开口各自位于所述出口腔室内；其中所述分隔体和入口在操作上配置为防止除通过所述分隔体之外的、从所述下空间到所述出口腔室的流连通。方面2：方面1的容器，其中所述分隔体的多孔材料对于粒径为至少0.7μm的颗粒的过滤效率至少为90％。方面3：方面1-2任一项的容器，其中所述分隔体的多孔材料对于粒径为至少0.7μm的颗粒的过滤效率至少为99.9％。方面4：方面1-3任一项的容器，其还包含装料端口(fill port)，所述装料端口穿过所述盖子并终止于在所述下空间内沿所述侧壁定位的溜槽(chute)，所述装料端口与所述内部空间流体连通并且绕过所述分隔体。方面5：方面4的容器，其中所述下空间的下部半径(lower radius)大于所述侧壁的上边缘的上部半径(upper radius)，从而限定所述侧壁的肩部分。方面6：方面5的容器，其中所述下部半径比所述上部半径大至少20％。方面7：方面5-6任一项的容器，其中所述溜槽位于肩部分中。方面8：方面1-7任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状与所述
内部底表面形状基本上相同。方面9：方面1-8任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状和所述内部底表面形状都是凹面的。方面10：方面1-9任一项的容器，其中所述第一孔隙与所述分隔体的中心线重叠。方面11：方面1-10任一项的容器，其中所述入口还包含位于所述分隔体下方的连接器，所述扩散管附接于所述连接器并且可从所述连接器脱离。方面12：方面1-11任一项的容器，其中所述体部还包含法兰，所述法兰的尺寸和位置使得在所述法兰和所述分隔体之间形成密封，从而防止从所述下空间通过所述第一孔隙到所述出口腔室的流连通。方面13：一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的固体前体材料输送含有前体的流体流，所述容器包含：盖子、具有与所述盖子接触的上端的侧壁、以及包括内部底表面的基部，所述盖子、侧壁和基部限定内部空间，所述内部底表面具有凹面形状；装料端口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通；入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通；扩散管，其与所述入口流体连通并位于所述内部空间中，所述扩散管具有近端和远端，所述远端包含具有多个形成于其中的开口的喷嘴部分，所述喷嘴部分具有非线性的喷嘴部分形状；以及出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个其上具有过滤器的开口。方面14：方面13的容器，其中所述内部底表面具有部分椭球形形状。方面15：方面13-14任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状与位于所述远端下方的内部底表面的一部分在形状上互补(complimentary)。方面16：方面13-15任一项的容器，其中所述内部底表面和所述侧壁在下肩部(lower shoulder)会合，并且所述喷嘴部分位于所述下肩部以下。方面17：方面13-16任一项的容器，其中所述入口还包括连接器，所述连接器位于所述内部空间内并且附接于所述扩散管的近端。方面18：一种方法，其包括：(a)提供方面1的容器；(b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间；(c)通过在步骤(c)开始时浸没在所述前体材料中的喷嘴供应载气；以及(d)将含有前体的流体流从所述出口移除。方面19：方面18的方法，其还包括：(e)在进行步骤(b)至(d)的任一步骤之前，组装所述盖子、侧壁和基部；其中步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体流，所述容器包含：分段为上空间和下空间的内部空间，所述下空间包含基本上所有所述前体材料；限定所述上空间的至少一部分的盖子；具有上端的侧壁，该上端包含上边缘和上开口，其中所述上边缘的至少一部分接触所述盖子；限定所述下空间的一部分的基部，所述基部包括内部底表面，所述内部底表面限定所述下空间的下端，所述内部底表面具有内部底表面形状；位于所述侧壁的上端处的分隔体，所述分隔体插置于所述盖子和所述侧壁之间并且跨越所述上开口，所述分隔体由多孔材料形成并且具有形成于其中的第一孔隙；入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述入口具有从所述盖子延伸至所述分隔体的体部，所述体部、所述分隔体和所述盖子限定在所述体部之外、所述盖子之内以及所述分隔体之上的出口腔室；扩散管，其具有与所述入口流体连通的近端以及位于所述下空间内的远端，所述远端包含喷嘴部分，所述喷嘴部分具有多个形成于其中的开口以及具有喷嘴部分形状；以及出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个开口，所述至少一个开口各自位于所述出口腔室内；其中所述分隔体和入口在操作上配置为防止除通过所述分隔体之外的从所述下空间到所述出口腔室中的流连通。...

【技术特征摘要】
2015.04.18 US 62/149,548;2016.04.08 US 15/094,5511.一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体流，所述容器包含：分段为上空间和下空间的内部空间，所述下空间包含基本上所有所述前体材料；限定所述上空间的至少一部分的盖子；具有上端的侧壁，该上端包含上边缘和上开口，其中所述上边缘的至少一部分接触所述盖子；限定所述下空间的一部分的基部，所述基部包括内部底表面，所述内部底表面限定所述下空间的下端，所述内部底表面具有内部底表面形状；位于所述侧壁的上端处的分隔体，所述分隔体插置于所述盖子和所述侧壁之间并且跨越所述上开口，所述分隔体由多孔材料形成并且具有形成于其中的第一孔隙；入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述入口具有从所述盖子延伸至所述分隔体的体部，所述体部、所述分隔体和所述盖子限定在所述体部之外、所述盖子之内以及所述分隔体之上的出口腔室；扩散管，其具有与所述入口流体连通的近端以及位于所述下空间内的远端，所述远端包含喷嘴部分，所述喷嘴部分具有多个形成于其中的开口以及具有喷嘴部分形状；以及出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个开口，所述至少一个开口各自位于所述出口腔室内；其中所述分隔体和入口在操作上配置为防止除通过所述分隔体之外的从所述下空间到所述出口腔室中的流连通。2.根据权利要求1所述的容器，其中所述分隔体的多孔材料的过滤效率对于粒径为至少0.7μm的颗粒至少为90％。3.根据权利要求1或2所述的容器，其还包含装料端口，所述
\t装料端口穿过所述盖子并终止于所述下空间内沿所述侧壁定位的溜槽，所述装料端口与所述内部空间流体连通并且绕过所述分隔体。4.根据权利要求3所述的容器，其中所述下空间的下部半径大于所述侧壁的上边缘的上部半径，从而限定所述侧壁的肩部分。5.根据权利要求4所述的容器，其中所述下部半径比所述上部半径大至少20％。6.根据权利要求4所述的容器，其中所述溜槽位于所述肩部分中。7.根据权利要求1-6任一项所述的容器，其中所述喷嘴部分形状与所述内部底表面形状基本上相同。8.根据权利要求1-7任一项所述的容器，其中所述喷嘴部分形状和所述内部底表面形状都是凹面的。9.根据权利要求1-8任一项所述的容器，其中所述入口还包含位于所述分隔体下方的连接器，所述扩散管附接于所述连接器并且可从所述连接器脱离。10.根据权利要求1-9任一项所述的容器，其中所述体部还包含法兰，所述法兰的尺寸和位置使得在所述法兰和所述分隔体之间形成密封，从而防止从所述下空间通过所述第一孔隙到所述出口腔室的流连通。11.一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的固体前体材料输送含有前体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·伯特彻，T·A·斯泰德尔，S·V·伊万诺夫，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US