泻流单元和含有泻流单元的沉积系统以及相关方法技术方案

一种泻流单元，包括：熔罐，用来容纳蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐；及至少一个加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外。所述泻流单元被配置为所述熔罐可填充有蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。半导体基片处理系统可包括所述泻流单元。

Sedimentary Systems and Relevant Methods of Drainage Units and Drainage Units

A drain unit includes: a molten tank for containing evaporated or sublimated materials; a conveyor pipe configured to convey evaporated or sublimated materials from the molten tank outside the drain unit and into the chamber; a supply pipe extended from the molten tank, the supply pipe is positioned and configured to capture condensate from the evaporated or sublimated material and to trap the condensate. Return to the melting pot; and at least one heating assembly positioned and configured to heat the material contained in the melting pot so that the material evaporates or sublimates, and the evaporated or sublimated material flows through the conveyor pipe outside the drain unit. The drain unit is configured that the molten tank can be filled with evaporating or sublimating materials without removing the drain unit from the process vacuum chamber. The semiconductor substrate processing system may include the drain unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】泻流单元和含有泻流单元的沉积系统以及相关方法
本专利技术涉及一种与物理气相沉积系统一起使用的泻流源，特别是涉及一种含有所述泻流源的物理气相沉积系统，以及制备所述泻流源和物理气相沉积系统的方法。
技术介绍
物理气相沉积是众所周知的沉积过程，其中，将被沉积在沉积室内的基片上的元素或分子，通过蒸发或升华过程被提供。然而物理上不同的过程中“蒸发”和“升华”这两个词在此被交替使用，并取决于将被沉积的材料。沉积室是封闭的且通常在真空下。也就是说，至少一些可测量的气体从沉积室中被移除。沉积室通常由钢，铝，其他金属或玻璃形成，并且在外部区域(通常为空气)与内部区域(气体被部分移除)之间定义物理边界。当气体位于绝对零度以上温度时，气体的各分子或原子具有定义为1/2mv2的特定动能，其中m是气体粒子的质量(原子或分子)，且v是粒子的速度。当这些高能粒子与室壁发生碰撞时会在室壁上产生力。施加于室壁上的所述力作为压力被示出并通常以psi(poundspersquareinch)的单位被说明，其他单位通常是本领域技术人员已知的pascals或torr。施加的力的大小取决于室的面积，发生的碰撞数，以及气体的密度和动能。当考虑一种系统，其中室外的压力与真空室内的压力不同，净力作用于室壁上。当室外的压力小于室内的压力时，则施加力使室膨胀或甚至破裂。在这种情况下，此室被称为压力室。当室内的压力小于室外的压力，则施加净力使室压缩或甚至破碎。在这种情况下，此室通常被称为真空室，必须坚固地制成以承受施加于其上的力。为了方便起见，所述“室”涉及“真空室”或“室”。在许多应用中，如半导体、光学涂层、工具涂层以及各种生物医学应用，制品处理包括薄膜沉积、蚀刻和退火，但并不局限于此。因此不仅需要将室排空，还需要将控制的已知气体流引入至真空室。所述气体可提供沉积、蚀刻、退火中使用的制品，或一般用于处理真空环境中所生成的制品。真空可以提供一种除了真空做不到的处理方法，例如等离子体处理，或者仅仅是提供压力差，从而使气体流动并由此被传送至正在处理的制品。或者，真空可以提供一种减少不需要的背景杂质浓度以防止制品污染或防止不良化学反应或热反应的方法。本
中的技术人员应理解，的使用真空来处理制品的多种原因，在此所提到的仅为示例且并未详尽。由于通常不能除去室中所有的气体粒子，存在一些可测量的残余气体，定义真空室压力，通常相对于海平面的大气压力(1大气压相当于760torr)被测量。当气体被除去，压力约为～<760torr至～1×10-3torr时，真空被称为“中真空”。当压力进一步降低到约～1×10-3torr至～1×10-8torr的范围时，真空被称为“高真空”或“高压(HV)”，当压力进一步降低到约～1×10-8torr以下时，真空被称为“超高真空”或“超高压(UHV)”。不管室是否为真空室、管、孔或任何其他封闭的容积，室的几何形状定义气体流动并穿过系统的一些关键特征。因此，所有封闭的容积都简单地被称为“室”，当气体处于足够低的压力时，粒子不会频繁地互相碰撞。粒子互相碰撞之前移动的平均距离通常被本领域的技术人员称为“平均自由程”(碰撞之间)。当室壁以小于平均自由程(λ)的距离被隔开时，与室壁的碰撞支配粒子间的碰撞，来决定经动量传输的以及来自气体和室壁的气流的阻力。所述气流的模式被称为“分子流”。当气体的平均自由程小于室壁的尺寸时，粒子间的碰撞支配经动量从粒子传输至粒子的气流的阻力。所述气流模式被称为“黏性流”，并示出类似流体，其中粒子作用减缓并从室壁中散射具较小阻抗效应的其他粒子。当气体移动穿过真空系统时，可以从一种流动模式转变为另一种模式。例如，气体可在较小的管(真空室的一种形式)中被传送，其中，其压力和管的尺寸将其定义为黏性流模式。气体随后可被注入到较大的室，其中，其压力和室的尺寸将气体定义为分子流模式。经平均自由程与室主要尺寸的比率定义的无量纲量，对本领域的技术人员来说为已知技术，称为“Knudsonnumber”(“K”)，定义气体的模式。当Knudsonnumber约大于1时，气体倾向于分子流，且当Knudsonnumber约小于1时，气体趋向于黏性流。本领域的技术人员应理解，不存在明显的界限来定义黏性流与分子流，因此，当Knudsonnumber约为1时，通常将定义为“混流”的区域用来定义流特性的转变。通常情况下，真空工具的处理速度部分地取决于“气体吞吐量”(“Q”)，其涉及到分子通量J。吞吐量用于测量流动并穿过系统的总质量。因此，较高的质量流相当于更多的气态物种进入室中。在沉积系统中，较高的Q或J是可取的，从而增加沉积率，并由此处理吞吐量。本领域的技术人员应理解，吞吐量Q的常用单位为每秒torr-liters，每秒标准(大气压)cm3，每秒标准升或其他单位。分子通量J的单位为原子数/(cm2-second)或克/(cm2-second)中的任何一个。在一些情况下，吞吐量以将被运作的室中的设定压力被定义，且在其他情况下，其对于大气压(标准压力)被定义。室的压力和气体吞吐量与室的热导C相关。室、管或孔的热导用来测量气体流动的逆电阻，且通常是以升/秒(L/S)的单位被测量。因此，当为分子流状态时，热导仅由室的尺寸被定义，其用来限制气流，且粒子间的碰撞对于限制气流的影响不大。同样地，黏性流状态的室中的热导取决于气体的压力，设定的气体压力决定碰撞数，以及气流的阻抗。一般情况下，Q，C以及压力P之间的关系为方程式1)Q＝CP，其中，分子流时，C为常数，取决于的室的尺寸，且黏性流时，C为变量，取决于室的尺寸和压力两者。以下考虑到取决于热导的压力示出有关黏性流的更准确方程式方程式2)Q＝F(P2up-P2down)，其中Pup是上游气流中的压力(气流来源)且Pdown是气流的下游中的压力(真空室中或在将真空供应至室的泵中)。上游和下游压力之间的差异往往足够大使下游压力可被忽略。因此，通过C＝F/(2×Paverage)～F/(2×Pup)，方程式2)可被缩减至方程式1)。真空需要某种形式的泵将气体从真空室中去除来生成真空。除非真空泵连续地排出气体，否则气体流动进入室中会导致压力增加。因此，每一个真空系统至少包含一个或有时更多真空泵。真空泵的性能由已知的泵速S的值示出，并且具有与室热导相同的单位。因此，泵的泵速取决于黏性流状态下的压力，并与分子流状态下的压力无关。由于泵速与室热导有相同的单位，可以通过有效热导Ceff更换方程式1)和2)中的热导C在说明各组合效应，方程式3)1/Ceff＝1/C+1/S。同样地，当大的以及小的N个室，以及泵以一系列气流配置被连接时，有效热导如以下被示出方程式4)1/Ceff＝1/C1+1/C2+…1/Cn+1/S。当具有较高泵速的泵以一系列各种尺寸的室连接时，最低的热导室，即，具有最小特征尺寸的一个，将决定整体热导，并由此决定系统的吞吐量和压力。因此，当高速泵通过小的开口(有限热导)被连接至真空室，所述开口限制整体热导，且吞吐量以及可达到的压力。在此根据本专利技术的实施例示出此特征的重要性，并可忽略方程式3)和方程式4)中的泵速S，从而系统通量吞吐量由传送系统的源和组合热导的压力决定(即在此所述的泻流单元)。在分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泻流单元，其特征在于，包括：熔罐，被配置为容纳所述泻流单元内蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将所述蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐；以及至少一个加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料在所述熔罐中蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有所述被蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 US 62/327,323;2016.06.13 US 62/349,4991.一种泻流单元，其特征在于，包括：熔罐，被配置为容纳所述泻流单元内蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将所述蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐；以及至少一个加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料在所述熔罐中蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有所述被蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。2.根据权利要求1所述的泻流单元，其特征在于，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有蒸发或升华的所述材料，且无需中断实施所述室中的真空释放且所述蒸发或升华的材料从所述熔罐通过所述输送管被输送至所述泻流单元之外的处理操作。3.根据权利要求1所述的泻流单元，其特征在于，所述至少一个加热组件包括射频加热组件。4.根据权利要求1所述的泻流单元，其特征在于，所述熔罐包括一个或多个壁，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.036英寸，即0.091cm的平均壁厚。5.根据权利要求4所述的泻流单元，其特征在于，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.25英寸，即0.635cm的平均壁厚。6.根据权利要求5所述的泻流单元，其特征在于，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.50英寸，即1.27cm的平均壁厚。7.根据权利要求1所述的泻流单元，其特征在于，所述熔罐具有包含材料的内层，所述材料从由碳化钽(TaC)、石墨碳、碳化硅、氮化硅、碳化硼和氮化铝构成的组中被选出。8.根据权利要求1所述的泻流单元，其特征在于，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的垂直轴成角度地被定向。9.根据权利要求9所述的泻流单元，其特征在于，所述输送管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·亚伦·杜丽德，
申请(专利权)人：创新先进材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US