集成的多头雾化器与蒸发系统及方法技术方案

公开的实施例包括集成的多头雾化器与蒸发系统以及方法。公开的实施例提供一种用于产生蒸气的新颖方法。作为例子，公开的实施例包括可操作地接收同时一种或多种气体和一种或多种液体以产生液体与气体之间的期望比率的蒸气的仪器。此外，公开的实施例包括一种系统，其包括单套电子设备，该单套电子设备可操作地控制蒸发系统的所有方面。其他实施例、优势、以及新颖特征在详细的说明中阐述。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用 本申请要求以下美国临时专利申请的优先权：2011年10月17日申请的，序列号为 61/547, 814,题为集成的多头蒸发器（INTEGRATED MULTI-HEADED-VAPORIZATION) ;2011 年 10月17日申请的，序列号为61/547, 811，题为集成的直接液体喷射的喷雾器（INTEGRATED DIRECT-LIQUID-INJECTION VAPORIZER) ;2011 年 10 月 17 日申请的，序列号为 61/547, 813， 题为集成的歧管流量比控制器（INTEGRATED MANIFOLDED FLOW-RATIO-CONTROLLER)，其全 部教导均合并在此。
本专利技术通常涉及雾化器与蒸气输送系统。尤其，本专利技术的实施例涉及集成的多头 雾化器与蒸发系统及方法。
技术介绍
对于很多应用，期望对不同类型的液体的蒸气进行输送。在半导体加工中，例如， 可能需要将光化学物，例如光致抗蚀剂化学制品，以蒸气形式输送至处理室，以控制数量与 速度，这些光化学物以该数量与速度作为涂层被涂覆至半导体晶圆。在工业涂层的应用中， 又例如，蒸发液体甲基三氯苯胺硅烷（SiC13 (CH3))，并且在工件表面反应，以便产生非常硬 的碳化硅涂层（SiC，排放残余的3个HC1分子）早已相当普遍。为了这个目的，已经设计并 使用了很多类型的系统来以精确控制的流速与压力在各种应用中输送单种气化的液体。然 而，存在很多新兴的应用，例如在掺杂硼和/或磷的氧化硅玻璃（BPSG)的产生过程中， 其中，必须在相同的源位置产生气化的液体的混合物，由于所产生的涂层的化学计量学 的变化，在这样的源位置，必须精确控制蒸气的各成分的比。
技术实现思路
公开的实施例包括用于产生蒸气的仪器。在一个实施例中，该仪器包括被构造成 能够接收气体的气体入口、被构造成能够接收第一液体的第一液体入口、以及被构造成能 够接收第二液体的第二液体入口。该仪器还包括被构造成能够使第一液体从第一入口流入 雾化室的第一液体路径以及被构造成能够使第二液体从第二入口流入雾化室的第二液体 路径。该仪器具有第一孔，所述第一孔被构造成能够使气体从气体入口前行至雾化室，以通 过气体雾化第一液体与第二液体以产生雾化的气溶胶。该仪器包括用于将雾化的气溶胶蒸 发为蒸气的热交换器。 另一公开的实施例包括用于产生蒸气的系统。该系统利用如前段所述的仪器的实 施例。在一个实施例中，该系统还包括被构造成将气体、第一液体、以及第二液体提供至该 仪器的单个装置。在可替换的实施例中，该系统可以包括多个被构造成将一种或多种气体 与液体提供至蒸发仪器的装置（例如，流量控制器）。该系统进一步包括被构造成控制单个 装置或多个装置，以产生一种或多种气体与一种或多种液体的所期望的流速的单套电子设 备。在某些实施例中，该单套电子控制器还监控与控制蒸发器的所有操作。 另外的实施例、优势、以及新颖性特征在详细的说明中陈述。 【附图说明】 参照附图在以下详细说明本专利技术示例的实施例，附图通过引用合并在此，并且其 中： 图1为示例了现有蒸发器的例子的图； 图2为示例了根据一个实施例的蒸发器的图； 图3为示例了根据第二实施例的蒸发器的图； 图4为示例了根据第三实施例的蒸发器的图； 图5为示例了根据第四实施例的蒸发器的图； 图6为示例了根据公开的实施例的多头蒸发器的正面透视图的图；以及 图7为示例了根据公开的实施例的一套常见电子控制器的方框图。 【具体实施方式】 参照在附图中示例的以及在以下说明中详细说明的非限制性实施例更加全面地 说明本专利技术及其各种特征与优势细节。省略对众所周知的原始材料、加工技术、元件及装备 的说明，以避免产生对本专利技术细节上的不必要的难以理解。然而，应该理解的是，仅通过示 例但不是限制来给出详细的说明与特定例子，同时，指示本专利技术的特别实施例。从本公开 中，在潜在的专利技术构思的精神和/或范围中的各种代替物、修改、附加物、和/或重新布置对 本领域技术人员而言将变得显而易见。 一旦审查以下附图与详细说明，则公开的实施例的其他特征与优势对本领域技术 人员而言将变得显而易见。预期的是，所有这些额外特征与优势将包括在公开的实施例的 范围内。进一步，示例的附图仅是示例，并不旨在主张或暗示对可以实施不同实施例的环 境、结构、设计、或过程的限制。 以图1开始，公开了示例现有蒸发器100的例子的图。蒸发器100包括分别接收 气体与液体的气体入口 110与液体入口 120。如此处提及的，气体为类似空气的物质，其自 由膨胀，以填充任意可使用的空间，而与其量无关。可以根据公开的实施例使用的气体的例 子包括，但并不限于氮气、氧气、氩气、以及氦气。如此处提及的，液体为类似水的物质，具有 确定的体积，但无固定的形状。可以根据公开的实施例使用的液体的例子包括，但并不限于 水与各种化合物。例如，在某些实施例中，分解为硅酸盐的化学制品、分解为磷酸盐的化学 制品、和/或分解为硼酸盐的化学制品可以作为液体剂使用。 在公开的实施例中，进入气体入口 110的气体经过孔130,并且进入雾化室140,在 雾化室140中，气体与来自液体入口 120的液体相结合，用于雾化液体，以形成用于蒸发的 小滴气溶胶142。孔130的用途在于增加进入并通过口 110的气体的速度。增加的速度提 供能量，以将进入并通过液体入口 120的液体剪切成细滴用于蒸发。例如，小孔可以用于低 速气流，而需要较大的孔用以高速通过高速气流。 雾化室140经由密封物145连接并且密封至热交换器150。在雾化室140中产生 的小滴气溶胶142被推动通过热交换器150,并且气化该小滴气溶胶142,以形成气体/蒸 气混合物。精确设计热交换器150的尺寸，以提供所需的能量和液体的汽化焓该所需的能 量和液体的汽化焓是将形成的蒸气/气体混合物的温度提升至终端用户对于涂层应用的 反应室要求所需的温度所要求的。形成的气体/蒸气混合物随后通过出口 160流出热交换 器150,进入顾客生产过程170 (例如，用于薄膜沉积和/或半导体装置加工）。 为了以固定的或可变的流速（例如，化学计量）蒸发多种液体，图2至5(以及以 下它们的文字描述）提供关于将多种物理构造的雾化器构造到常见的热交换器中的信息。 考虑到应用的的细节，做出对于这些物理构造之一的选择。这些问题包括：a)多种液体组 分的相对流速范围，b)液体组分之间反应的可能性，以及c)多种运载气体与液体反应的可 能性。 首先，图2描绘了根据一个实施例的多头蒸发器200。在描绘的实施例中，多头蒸 发器200包括两个液体入口，液体入口 220a与液体入口 220b，以及单个气体入口 210与单 个孔230。液体入口 220a与液体入口 220b使得多头蒸发器200同时接收两种液体用于和 一种常见气体一起蒸发。例如，多头蒸发器200可以包括单套电子设备，用于控制通过液体 入口 220a接收的第一液体与气体的精确比率以及通过液体入口 220b接收的第二液体与气 体的比率，从而产生包含两种液体的期望比率的蒸气。可替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生蒸气的仪器，所述仪器包括：气体入口，其被构造成能够接收第一气体；第一液体入口，其被构造成能够接收第一液体；第一液体路径，其被构造成能够使得所述第一液体从所述第一入口流入雾化室；第二液体入口，其被构造成能够接收第二液体；第二液体路径，其被构造成能够使得所述第二液体从所述第二入口流入雾化室；第一孔，其被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前行至所述雾化室，以使用所述第一气体雾化所述第一液体与所述第二液体以产生雾化的气溶胶；以及热交换器，其用于将所述雾化的气溶胶蒸发为蒸气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.17 US 61/547,811;2011.10.17 US 61/547,813;1. 一种用于产生蒸气的仪器，所述仪器包括： 气体入口，其被构造成能够接收第一气体； 第一液体入口，其被构造成能够接收第一液体； 第一液体路径，其被构造成能够使得所述第一液体从所述第一入口流入雾化室； 第二液体入口，其被构造成能够接收第二液体； 第二液体路径，其被构造成能够使得所述第二液体从所述第二入口流入雾化室； 第一孔，其被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前行至所述雾化室，以使用 所述第一气体雾化所述第一液体与所述第二液体以产生雾化的气溶胶；以及 热交换器，其用于将所述雾化的气溶胶蒸发为蒸气。2. 根据权利要求1所述的仪器，进一步包括至少一个液体隔离阀，其可操作来限制所 述第一液体路径中的所述第一液体与所述第二液体路径中的所述第二液体中的至少一个 的流动。3. 根据权利要求1所述的仪器，其中，所述雾化室包括第一雾化室与第二雾化室，并且 进一步包括： 第二孔，其被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前行至所述第二雾化室，并 且其中，所述第一孔被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前行至所述第一雾化 室。4. 根据权利要求3所述的仪器，其中，所述第一孔与所述第二孔的尺寸不同。5. 根据权利要求3所述的仪器，其中，所述第一雾化室与所述第二雾化室的尺寸不同。6. 根据权利要求3所述的仪器，进一步包括至少一个气体隔离阀，其可操作来限制所 述气体流入所述第一雾化室与所述第二雾化室中的至少一个。7. 根据权利要求1所述的仪器，其中，所述雾化室包括第一雾化室与第二雾化室，并且 进一步包括： 第二气体入口，其被构造成能够接收第二气体； 第二孔，其被构造成能够使所述第二气体从所述第二气体入口前行至所述第二雾化 室，并且其中，所述第一孔被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前行至所述第一 雾化室。8. 根据权利要求1所述的仪器，进一步包括： η个额外数量的液体入口，用于接收η种额外数量的液体，其中，η为正数。9. 根据权利要求8所述的仪器，进一步包括： η+2个数量的液体隔离阀，每个均可操作来限制液体的流动。10. 根据权利要求1所述的仪器，进一步包括： 单套电子设备，其可操作来控制所述第一液体与所述第一气体的比率，以及所述第二 液体与所述第一气体的比率。11. 一种用于产生蒸气的系统，所述系统包括： 仪器，其包括： 气体入口，其被构造成能够接收第一气体； 第一液体入口，其被构造成能够接收第一液体； 第一液体路径，其被构造成能够使得所述第一液体从所述第一入口流入雾化室； 第二液体入口，其被构造成能够接收第二液体； 第二液体路径，其被构造成能够使得所述第二液体从所述第二入口流入雾化室； 第一孔，其被构造成能够使所述第一气体从所述气体入口前...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·P·格洛德尔，爱德华·T·费希尔，
申请(专利权)人：布鲁克斯仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US