具有过滤器的容器制造技术

一种容器，用于从所述容器内含有的前体材料中传输含前体流体流，所述容器包括：由顶、一个或多个侧壁及底限定的内部体积；和至少一个用于气化的前体的流体出口，和至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个三维过滤器。本发明专利技术还公开了使用该设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
具有过滤器的容器本案是本申请人于2013年5月27日提交的申请号为201310399699.9、题为“具有过滤器的容器”的专利申请的分案申请，该母案的全部内容通过引用并入本分案。相关申请的交叉引用本申请要求2012年5月27日提交的美国临时系列号61/652236，以及2013年2月14日提交的美国临时系列号61/764851的优先权和权益，所述文献以其全部通过引用并入本文。专利技术背景沉积方法例如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)方法用于半导体器件制造过程的一个或多个步骤中，从而在基体的表面形成一个或多个薄膜或涂层。在典型的CVD或ALD方法中，将可以以固相和/或液相存在的前体源输送到反应室中，该反应室具有包含于其中的一个或多个基体，其中所述前体在特定条件如温度或压力下反应从而在基体表面形成涂层或薄膜。当固体前体用于CVD或ALD方法中时，前体材料通常会在单独的腔室，例如炉中被加热到足以形成气体的温度，然后所述气体通常与载气结合，被输送到反应腔中。在一些情况中，所述固体前体材料被加热到其气相，而不形成中间的液相。固体前体材料蒸发的困难在于产生和运送含前体的蒸气至反应室。通常遇到的困难包括但不局限于，在容器、蒸发器和/或传输线路中的沉积累积；在容器、蒸发器和/或传输线路中的液相或固相材料的凝结；在容器内部形成“冷点”；以及与下游反应室不一致的蒸气流。这些困难可能导致生产设备“停机时间”延长，以去除液体或颗粒物，以及可能生产出质量相对较差的沉积薄膜。
技术实现思路
本文描述了一种容器，用于从所述容器内含有的前体材料传输含前体的流体流，所述容器包括：由顶、一个或多个侧壁及底限定的内部体积；和至少一个用于气化的前体的流体出口，和至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个三维过滤器。在一个实施方式中，上述容器进一步包括至少一个颗粒限制空间，其与所述至少一个出口流体连通，并且与部分内部体积以颗粒限定的流体连通，所述部分内部体积不包括与所述至少一个出口流体连通的所述至少一个颗粒限制空间。另一个实施方式是上述实施方式中任一个所述的容器，其进一步包括至少一个入口，所述入口将至少一种载气导入容器的内部体积。进一步的实施方式为上述实施方式中的任一个所述的容器，其中所述至少一个颗粒限制空间与所述至少一个入口流体连通，并且所述至少一个颗粒限制空间与部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括与所述至少一个入口流体连通的所述至少一个颗粒限制空间。另一个实施方式是上述实施方式中的任一个所述的容器，其中所述至少一个颗粒限制空间包括至少一个第一颗粒限制空间和至少一个第二颗粒限制空间，所述至少一个第一和至少一个第二颗粒限制空间的每一个都包括至少一个过滤器，其中所述至少一个第一颗粒限制空间与所述至少一个流体出口流体连通，且所述至少一个第二颗粒限制空间与所述至少一个流体入口流体连通，和所述至少一个第一和第二颗粒限制空间与所述部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括所述至少一个第一和第二颗粒限制空间。在前述实施方式的任一个或可替代的实施方式中，第二颗粒屏障可以包括至少一个二维过滤器或至少一个三维过滤器。在任一实施方式中，所述至少一个颗粒屏障可以与以下的一个或多个连接：延伸进入内部体积的入口管、延伸进入内部体积的出口管、一个或多个侧壁、顶或底。在任一实施方式中，顶可以为盖，且至少一个入口和至少一个出口可以穿过所述盖。在任一实施方式中，过滤器具有选自以下的形状：管状、杯状、波纹管状(bellows)、立方体状、圆锥体、曲棍球形(hockeypuck)和环管形。在本文所述的任一实施方式中，所述至少一个过滤器可以具有大于20平方英寸或本文另外描述的表面积，和/或大于或等于0.25英寸-1或本文另外描述的体积设计因子(VolumeDesignFactor)，和/或在容器中的至少一个过滤器具有大于0.8英寸或本文另外描述的表面积设计因子(SurfaceAreaDesignFactor)。进一步在任一实施方式中，所述容器可能包括多个所述入口和/或出口，所述入口和/或出口的每一个可以具有在其上的颗粒屏障。在任一所述容器中的至少一个颗粒屏障可以进一步包括一个或多个支撑物(例如在一个或多个用于构造颗粒屏障的过滤器之间)以及任选的附接部件，例如支架、扣件、螺钉、螺栓，和/或焊接点。还在另一实施方式中，本文描述了一种从容器分散含前体流体流的方法，所述含前体流体流包含前体的气相，所述方法包括：提供包括由顶、一个或多个侧壁，和底限定的内部体积的容器；所述容器具有在所述内部体积中的前体，和至少一个用于气化的前体的流体出口，所述容器具有至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个三维过滤器；蒸发所述前体从而形成所述流体流，其中所述至少一个颗粒屏障阻止在所述流体流中的颗粒进入所述至少一个颗粒限制空间。所述方法中可以进一步为：其中所述至少一个颗粒限制空间与所述至少一个出口流体连通，并且所述至少一个颗粒限制空间与所述内部体积的剩余部分以颗粒限制的流体连通，和所述方法进一步在所述蒸发步骤之后还包括以下步骤：使所述流体流从所述内部体积穿过所述至少一个颗粒屏障进入所述至少一个颗粒限制空间；和所述流体流通过所述至少一个出口离开所述容器。本方法的任一实施方式都可以进一步包括将至少一种载气通过至少一个入口引入容器，其中至少一种载气和所述前体的气相结合从而形成所述流体流。另外，在本方法的任一实施方式中，所述方法可以进一步包括将所述至少一种载气流过至少一个第二颗粒限制空间的步骤，所述至少一个第二颗粒限制空间与所述至少一个入口流体连通，所述第二颗粒限制空间包括位于所述容器的内部体积中的至少一个颗粒屏障，和/或所述前体可以位于所述容器的底或位于所述容器的底附近，和/或所述载气可以从穿过所述盖的至少一个入口流向所述容器的底。另外，本方法的任一实施方式可以在所述蒸发步骤之前进一步包括在容器中通过如下制备固体前体的步骤：(a)在将松散的前体颗粒烧结成固体的条件下加热所述前体；(b)在使所述固体前体熔化的条件下加热所述前体并将所述前体冷却到低于所述前体的熔点从而形成固体；或(c)将溶解于溶剂中的前体引入到所述容器中；并在足以去除残余溶液的条件下加热所述前体从而形成固体。本文描述的容器和方法提供了一种或多种如下的益处，其一是在本专利技术之前使用的过滤器的表面积对于穿过其中的预期流率而言过小，造成前体在过滤器表面的传输和夹带，导致(穿过过滤器)压降增加以及最终造成经常的不期望的过滤器阻塞。用于本专利技术的三维过滤器的高表面积提供了穿过过滤器的相对较低的压降，并减少了阻塞。本专利技术还包括下列项目：1.一种容器，用于从所述容器内含有的前体材料中传输含前体的流体流，所述容器包括：由顶、一个或多个侧壁及底限定的内部体积；和至少一个用于气化的前体的流体出口，和至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个三维过滤器。2.根据项目1所述的容器，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种容器，用于从所述容器内含有的前体材料中传输含前体的流体流，所述容器包括：由顶、一个或多个侧壁及底限定的内部体积；和至少一个用于气化的前体的流体出口，和至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个管状或杯状的三维过滤器，所述三维过滤器的长度、宽度和高度和/或直径和长度各自大于过滤材料的厚度；其中所述至少一个颗粒限制空间与所述至少一个出口流体连通，并且所述至少一个颗粒限制空间与部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括与所述至少一个出口流体连通的所述至少一个颗粒限制空间。

【技术特征摘要】
2012.05.27 US 61/652,236;2013.02.14 US 61/764,851;1.一种容器，用于从所述容器内含有的前体材料中传输含前体的流体流，所述容器包括：由顶、一个或多个侧壁及底限定的内部体积；和至少一个用于气化的前体的流体出口，和至少一个颗粒屏障，所述至少一个颗粒屏障限定了在内部体积中的至少一个颗粒限制空间的至少部分，其中所述至少一个颗粒屏障包括至少一个管状或杯状的三维过滤器，所述三维过滤器的长度、宽度和高度和/或直径和长度各自大于过滤材料的厚度；其中所述至少一个颗粒限制空间与所述至少一个出口流体连通，并且所述至少一个颗粒限制空间与部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括与所述至少一个出口流体连通的所述至少一个颗粒限制空间。2.根据权利要求1所述的容器，其进一步包括至少一个入口，所述入口将至少一种载气导入至所述容器的内部体积中。3.根据权利要求2所述的容器，其中所述至少一个颗粒限制空间与所述至少一个入口流体连通，并且所述至少一个颗粒限制空间与部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括与所述至少一个入口流体连通的所述至少一个颗粒限制空间。4.根据前述权利要求任一项所述的容器，进一步地，其中所述至少一个颗粒限制空间包括至少一个第一颗粒限制空间和至少一个第二颗粒限制空间，所述至少一个第一和至少一个第二颗粒限制空间的每个都包括至少一个过滤器，其中所述至少一个第一颗粒限制空间与所述至少一个流体出口流体连通，且所述至少一个第二颗粒限制空间与所述至少一个流体入口流体连通，和所述至少一个第一和第二颗粒限制空间与所述部分内部体积以颗粒限制的流体连通，所述部分内部体积不包括所述至少一个第一和第二颗粒限制空间。5.根据权利要求4所述的容器，其中所述第二颗粒屏障包括至少一个二维过滤器。6.根据权利要求4所述的容器，其中所述第二颗粒屏障包括所述至少一个三维过滤器。7.根据前述权利要求任一项所述的容器，其中所述颗粒屏障与以下的一个或多个连接：延伸进入内部体积的入口管、延伸进入内部体积的出口管、所述一个或多个侧壁、所述顶或所述底。8.根据前述任一权利要求任一项所述的容器，进一步地，其中所述顶是盖，并且进一步包括至少一个流体入口和穿过所述盖的所述至少一个流体出口，所述至少一个流体入口穿过所述盖并将至少一种载气导入所述容器内部体积中。9.根据权利要求1所述的容器，其中所述至少一个三维过滤器包括选自单个杯或多个杯的杯，优选单个杯。10.根据权利要求9所述的容器，其中所述杯进一步包括在杯中的管。11.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·伯特彻，T·A·斯特德尔，雷新建，S·V·伊瓦诺夫，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US