具有流量分配器的递送容器制造技术

本文描述的是用于在沉积工艺的容器中提供前体利用率的改进的递送容器、系统和其使用方法，以及容器的清洁和再填充。所述容器设计有允许载气从流量分配器递送的结构。所述流量分配器包括多个小开口(喷口)，载气通过其进入前体腔室并冲击在所述化学前体表面上以产生蒸气。

【技术实现步骤摘要】
具有流量分配器的递送容器相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2016年5月12日提交的美国临时专利申请序列号62/335,396的权益。
技术介绍
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加工腔室。一种工艺将液体前体以液体形式供应到加工腔室，通过液体质量流量控制器(LMFC)控制流速，然后前体在使用时通过气化器蒸发。第二种工艺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加工设备处。本文描述的是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，本文描述的是包含具有流量分配器(例如多个小孔或喷口)的容器(器皿或安瓿)；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。通过升华从固体前体递送化学蒸气是本专利技术的主题之一。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，因而有必要进一步提高前体利用率。一些现有技术提供了其中进口管定位于前体表面上方的设计，但没有为载气提供足够的动量来在低容器填充水平或在低负载水平下扰动前体表面。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。一些现有技术也提供了其中进口管定位于前体表面以下的设计。将前体(液体或固体)供应在起泡器中。当使用时，载气鼓泡通过并经由浸渍管线变成用前体饱和的，如US8313804B2、US6,698,728和US6033479A所公开的。然而，这些设计经常存在由于固体堵塞进口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的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，该领域存在着对于目的是克服上述缺点的、用于将前体递送至沉积或加工位点的系统和方法的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于将化学前体递送至沉积或加工位点的容器、系统和方法并克服上述缺点。当容器中的前体负载水平降低时，前体的升华速率降低<25％，优选<5％，更优选<3％，或甚至提高。一方面，本专利技术是将化学前体递送至加工设备的容器，所述容器包括：侧壁；基底；具有平坦表面的盖；进口管；流量分配器，其包含作为喷口的多个小开口；和穿过所述盖的出口；其中所述进口管穿过所述盖且延伸到所述流量分配器中，并与所述流量分配器流体连通，所述喷口以与所述盖成60-90度的角度面对基底，且各喷口的当量直径(equivalentdiameter)范围为0.01英寸(0.025cm)-0.25英寸(0.64cm)。另一方面，本专利技术是将化学前体递送至加工设备的系统，所述系统包括：化学前体，其选自：金属卤化物、金属β-二酮化物(β-diketonates)、金属β-二酮酯化物(β-diketoesterates)、金属β-酮亚胺化物(β-ketoiminates)、金属β-二亚胺化物(β-diiminates)、金属烷基化物(alkyls)、金属羰基化物(carbonyls)、烷基金属羰基化物、金属环戊二烯基化物(cyclopentadienyls)、金属环戊二烯基羰基化物(cyclopentadienylscarbonyls)、金属吡咯基化物(pyrrolyls)、金属咪唑基化物(imidazolyls)、金属脒基化物(amidinates)、金属烷氧基化物及其组合；其中配体选自与金属原子络合的单齿、二齿和多齿配体，以及所述金属选自：Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Sm、Tb、Er、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Fe、Co、Ni、Ru、Ir、Rh、Cu、Al、Sn、Pb、Sb、Bi、Te、Cr、Mo、Ta和W；容纳所述化学前体的容器，所述容器包括：侧壁；基底；具有平坦表面的盖；进口管；流量分配器，其包含作为喷口的多个小开口；和穿过所述盖的出口；其中所述进口管穿过所述盖且延伸到所述流量分配器中，且与所述流量分配器流体连通，所述喷口以与所述盖成60-90度的角度面对基底，各喷口的末端位于距喷口所面对的化学前体大于或等于0.5英寸的距离处，和各喷口的当量直径范围为0.01英寸(0.025cm)-0.25英寸(0.64cm)。在又另一方面，本专利技术是用于将化学前体递送到加工设备的方法，所述方法包括：提供所述化学前体，其选自：金属卤化物、金属β-二酮化物、金属β-二酮酯化物、金属β-酮亚胺化物、金属β-二亚胺化物、金属烷基化物、金属羰基化物、烷基金属羰基化物、金属环戊二烯基化物、金属环戊二烯基羰基化物、金属吡咯基化物、金属咪唑基化物、金属脒基化物、金属烷氧基化物及其组合；其中配体选自与金属原子络合的单齿、二齿和多齿配体，和所述金属选自：Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Sm、Tb、Er、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Fe、Co、Ni、Ru、Ir、Rh、Cu、Al、Sn、Pb、Sb、Bi、Te、Cr、Mo、Ta和W；提供容纳所述化学前体的容器，所述容器包括：侧壁；基底；具有平坦表面的盖；进口管；流量分配器，其包含作为喷口的多个小开口；和穿过所述盖的出口；其中所述进口管穿过所述盖且延伸到所述流量分配器中，并与所述流量分配器流体连通，所述喷口以与所述盖成60-90度的角度面对基底，各喷口的末端位于距喷口所面对的化学前体大于或等于0.5英寸的距离处，和各喷口的当量直径范围为0.01英寸(0.025cm)-0.25英寸(0.64cm)；使载气穿过所述喷口且冲击在所述化学前体的表面上以产生与所述载气混合的所述化学前体的蒸气或小滴，以形成负载前体的流体流；并且使所述负载前体的流体流穿过容器的出口到达所述加工设备；其中当容器中的前体负载水平从最初填充高度降低到最初填充高度的20％时，升华速率降低<25％，优选<10％，更优选<5％，和最优选<3％，或升华速率提高。所述容器可以具有任何形状。形状包括但不限于圆筒形、矩形立方体、正立方体、矩形盒、矩形六面体、正矩形棱柱体或矩形平行六面体；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.将化学前体递送至加工设备的容器，所述容器包括：侧壁；基底；具有平坦表面的盖；进口管；流量分配器，其包含作为喷口的多个小开口；和穿过所述盖的出口；其中所述进口管穿过所述盖且延伸进入所述流量分配器中，且与所述流量分配器流体连通，所述喷口开口以与所述盖成60‑90度的角度面对基底，和各喷口开口的当量直径范围为0.01英寸(0.025cm)‑0.25英寸(0.64cm)。

【技术特征摘要】
2016.05.12 US 62/335,396;2017.05.04 US 15/587,0951.将化学前体递送至加工设备的容器，所述容器包括：侧壁；基底；具有平坦表面的盖；进口管；流量分配器，其包含作为喷口的多个小开口；和穿过所述盖的出口；其中所述进口管穿过所述盖且延伸进入所述流量分配器中，且与所述流量分配器流体连通，所述喷口开口以与所述盖成60-90度的角度面对基底，和各喷口开口的当量直径范围为0.01英寸(0.025cm)-0.25英寸(0.64cm)。2.根据权利要求1所述的容器，其中所述容器具有选自以下的形状：圆筒形、矩形立方体、正立方体、矩形盒、矩形六面体、正矩形棱柱体、矩形平行六面体及其组合；和/或所述流量分配器具有选自以下的横截面形状：管形、圆形、正方形、长方形及其组合。3.根据权利要求1或2所述的容器，其中所述流量分配器具有选自以下的结构：连接的中空条，其优选与所述盖平行地延伸，中空淋喷头及其组合。4.根据权利要求3所述的容器，其中所述流量分配器具有由连接的中空条组成的结构，且其中所述中空条的内当量直径范围为1/8英寸(0.32cm)-1英寸(2.5cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·伯特彻，J·P·内尔森，S·V·伊万诺夫，T·A·斯泰德尔，K·康，W·H·贝利三世，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US