多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于供應(yīng)汽化前體到襯底處理工具的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本文提供的【背景技術(shù)】描述的目的是總體上呈現(xiàn)本發(fā)明的上下文。在【背景技術(shù)】部分所描述的范圍內(nèi)的目前署名的發(fā)明人的工作，以及在提交時(shí)可能未以其它方式認(rèn)定為現(xiàn)有技術(shù)的本說(shuō)明書的各方面，既沒(méi)有明示地也沒(méi)有暗示地被承認(rèn)構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]襯底處理工具用于處理例如半導(dǎo)體晶片之類的襯底。處理通常涉及使處理室中的襯底暴露于汽化前體。僅作為實(shí)例來(lái)說(shuō)，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、原子層沉積(ALD)、等離子體增強(qiáng)ALD(PEALD)和無(wú)氟鎢(FFW)之類的處理使襯底當(dāng)在襯底上沉積材料層時(shí)暴露于一種或多種汽化前體。
[0004]用于產(chǎn)生汽化前體的一種方法涉及使液態(tài)前體汽化。難以汽化低蒸氣壓(室溫下一般小于I托)和高粘度(>5cP)的液體前體。低蒸氣壓和高粘度的液態(tài)前體容易再次凝結(jié)，并且由于高粘度液體不容易霧化，所以使用直接液體噴射無(wú)法汽化。另外，在遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)的溫度下分解的液態(tài)前體不適合用于汽化后霧化。用低至中等蒸汽壓汽化前體的系統(tǒng)和方法通常包括抽蒸氣、起泡器或者流過(guò)安瓿內(nèi)側(cè)的液體的單個(gè)表面。其它選擇使用噴霧器和汽化器。然而，對(duì)于低至中等的前體流率，汽化器并不理想。
[0005]標(biāo)準(zhǔn)起泡器能用前體使載氣飽和。然而，載氣流率通常受限于飛濺的顧慮。載氣流入安瓿但不流入液體中的單個(gè)表面流過(guò)系統(tǒng)能增大安瓿中的總壓力，使得汽化的前體可以從安瓿流到處理室中。然而，載氣并沒(méi)有用蒸汽飽和并且能夠輸送到處理室的汽化前體的量較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種用于供應(yīng)汽化前體的系統(tǒng)包括外殼，該外殼包括輸出端。多個(gè)托盤以堆疊的間隔的配置被設(shè)置在所述外殼內(nèi)側(cè)。所述多個(gè)托盤被配置成容納液態(tài)前體。第一導(dǎo)管使載氣供應(yīng)源流體地連接至所述外殼并且包括多個(gè)開(kāi)口。第一閥門被沿著所述第一導(dǎo)管設(shè)置并且被配置成選擇性地控制從所述載氣供應(yīng)源通過(guò)所述第一導(dǎo)管輸送所述載氣到所述第一導(dǎo)管的多個(gè)開(kāi)口。所述多個(gè)開(kāi)口被配置成分別引導(dǎo)所述載氣經(jīng)過(guò)所述多個(gè)托盤中的液態(tài)前體。所述外殼的輸出端提供所述載氣與所述汽化前體的混合物。
[0007]—種用于供應(yīng)汽化前體的方法包括:在所述外殼內(nèi)側(cè)以堆疊的間隔配置設(shè)置多個(gè)托盤；用液態(tài)前體至少部分地填充所述多個(gè)托盤；使用第一導(dǎo)管以流體地連接載氣供應(yīng)源到所述外殼；控制從所述載氣供應(yīng)源通過(guò)所述第一導(dǎo)管輸送所述載氣到所述第一導(dǎo)管中的多個(gè)開(kāi)口 ；分別配置所述第一導(dǎo)管中的所述多個(gè)開(kāi)口以引導(dǎo)所述載氣經(jīng)過(guò)所述多個(gè)托盤中的液態(tài)前體；并且在所述外殼的輸出端提供所述載氣與所述汽化前體的混合物。
[0008]根據(jù)以下提供的【具體實(shí)施方式】、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的適用范圍的其它方面將變得明顯。【具體實(shí)施方式】和特定實(shí)例僅僅旨在說(shuō)明的目的，而并不旨在限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0009]從詳細(xì)描述和附圖可以更為完全地理解本發(fā)明，其中:
[0010]圖1A圖示了根據(jù)本發(fā)明的多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的實(shí)例；
[0011]圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明的多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的一部分的實(shí)例；
[0012]圖1C圖示了根據(jù)本發(fā)明的多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的一部分的另一個(gè)實(shí)例；
[0013]圖2A圖示了根據(jù)本發(fā)明的多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例；
[0014]圖2B和圖2C圖示了根據(jù)本發(fā)明的多托盤壓載抽蒸氣系統(tǒng)的替代液體輸送系統(tǒng)的實(shí)例；
[0015]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于輸送汽化前體到襯底處理系統(tǒng)的方法；
[0016]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括向內(nèi)凸起以引導(dǎo)載氣到托盤上的噴嘴的圓環(huán)的實(shí)例；
[0017]圖5A圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括設(shè)置在橫桿上以引導(dǎo)托盤上的載氣的噴嘴的圓環(huán)的另一個(gè)實(shí)例；
[0018]圖5B是圖5A的橫桿之一上的噴嘴的放大仰視圖；
[0019]圖6圖示了具有用于引導(dǎo)汽化前體和載氣到處理室的開(kāi)口的導(dǎo)管；并且
[0020]圖7A和圖7B圖示了根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)口環(huán)的實(shí)例。
[0021]在附圖中，附圖標(biāo)記可以重復(fù)用于標(biāo)識(shí)相似和/或相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明涉及通過(guò)使用載氣與液態(tài)前體之間增大的表面界面面積來(lái)增加流過(guò)壓載或載氣型系統(tǒng)中的前體蒸發(fā)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)例中，通過(guò)存放液態(tài)前體的多個(gè)托盤提供增大的表面積。多個(gè)氣流出口增加載氣/前體的交互作用。所述系統(tǒng)和方法還提供從加熱器到液體/蒸氣界面的改善的傳熱。例如，加熱器可以設(shè)置在處理室中的中央支撐構(gòu)件中。
[0023]所述系統(tǒng)和方法包括用于再填充多個(gè)托盤的系統(tǒng)。僅作為實(shí)例，多個(gè)托盤中液體前體的液面可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)液面?zhèn)鞲衅骶舛鄠€(gè)托盤中的每一個(gè)中的液體填充速率來(lái)進(jìn)行管理。例如，所述系統(tǒng)和方法可以用作高表面積抽蒸氣系統(tǒng)，用于在使用或不使用載氣的情況下增加中等蒸氣壓前體的蒸氣流率。
[0024]現(xiàn)在參見(jiàn)圖1A和圖1B，汽化前體輸送系統(tǒng)100供應(yīng)汽化前體到處理室104，該處理器用于處理例如半導(dǎo)體晶片之類的襯底。在一些實(shí)例中，例如閥門、限流孔或質(zhì)量流控制器之類的流量控制裝置106可以用于控制供應(yīng)至處理室104的汽化前體。
[0025]汽化前體輸送系統(tǒng)100包括外殼108和設(shè)置在外殼108中的托盤組件110。托盤組件110包括多個(gè)托盤112-1、112-2...和112-N (統(tǒng)稱為托盤112)。每個(gè)托盤112可以包括開(kāi)口 114-1、114-2...和114-N(統(tǒng)稱為開(kāi)口 114)以便提供用于連接至支撐構(gòu)件120的安裝位置?？商娲兀螛?gòu)件可以被省略并且可以使用替代的支撐機(jī)構(gòu)。例如，托盤可以由外殼側(cè)邊(例如，使用狹槽或凸起)支撐，或者可以使用托盤邊緣之間的間隔物。托盤112的側(cè)邊是開(kāi)放的以允許載氣在其間自由流動(dòng)。例如，托盤112可以具有圓形、方形、矩形、統(tǒng)一的、不統(tǒng)一的或其他形狀的截面。托盤112可以設(shè)置成堆疊的均勻間隔的布置以允許載氣自由地流過(guò)液態(tài)前體。每個(gè)托盤112限定用于接收并存放液態(tài)前體的體積。在一些實(shí)例中，支撐構(gòu)件120和托盤112可以是由導(dǎo)熱材料制成的，導(dǎo)熱材料如，不銹鋼、鋁或能進(jìn)行傳熱的其它材料。
[0026]液態(tài)前體存儲(chǔ)槽130經(jīng)由閥門134和一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管140供應(yīng)液態(tài)前體到托盤112。重力、泵或例如氦氣之類的惰性推動(dòng)氣體可以用于增加管線氣壓。導(dǎo)管140可以穿過(guò)每個(gè)托盤112中的開(kāi)口。導(dǎo)管140中的開(kāi)口 142-1、142-2...和142-N被設(shè)置成供應(yīng)液態(tài)前體到每個(gè)托盤112-1、112-2...和112-N。
[0027]在其他實(shí)例中，導(dǎo)管140被沿著托盤112的一側(cè)設(shè)置并且包括從導(dǎo)管140橫向延伸的延伸體250-1、250-2...和250-N(統(tǒng)稱為延伸體250)，如圖1B所示。圖1B中的延伸體250向內(nèi)地(或者向內(nèi)地并向下地)延伸以輸送液體前體到托盤112。
[0028]液態(tài)前體存儲(chǔ)槽130可以使用閥門152和導(dǎo)管154通過(guò)大容量存儲(chǔ)槽150周期性地填充。載氣160可以通過(guò)在164標(biāo)識(shí)的一個(gè)或多個(gè)閥門和/或質(zhì)量流控制器(MFC)以及導(dǎo)管166供應(yīng)。導(dǎo)管166包括被設(shè)置成引導(dǎo)載氣穿過(guò)每個(gè)托盤112的一個(gè)或多個(gè)限流孔或者成組的限流孔。成組的限流孔中的每一組可以包括在多個(gè)方向提供載氣流的多個(gè)開(kāi)口。導(dǎo)管166中的開(kāi)口 170-1、170-2...和170-N輸送載氣流經(jīng)過(guò)托盤112。
[0029]在一些實(shí)例中，加熱器180可以用于間接地加熱支撐構(gòu)件120，該支撐構(gòu)件傳遞熱量到托盤112和托盤112中的液態(tài)前體。可替代地，加熱器可以設(shè)置在支撐構(gòu)件內(nèi)側(cè)。在一些實(shí)例中，一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)裝置184可以用于給支撐構(gòu)件120 (如圖所示)傳遞振動(dòng)或者單獨(dú)給托盤112傳遞振動(dòng)。
[0030]控制器200可以用于控制汽化前體輸送系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)閥門。例如，控制器200可以控制流量控制裝置106以調(diào)節(jié)輸送到處理室104的汽化前體的量?？刂破?00可以連接至一個(gè)或多個(gè)液面?zhèn)鞲衅?04以感測(cè)一個(gè)或多個(gè)托盤112中液態(tài)前體的液面。