緊密式安瓿熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在此提供用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，一種用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的設(shè)備可包括：主體，所述主體具有開口，所述開口依一定尺寸設(shè)計(jì)以接納儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器內(nèi)設(shè)置有液體或固體前驅(qū)物，所述主體由導(dǎo)熱材料制造；一或多個(gè)熱電裝置，所述一或多個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而耦接至所述主體；以及散熱體，所述散熱體耦接至所述一或多個(gè)熱電裝置。
【專利說明】緊密式安飯熱管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體基板處理。

【背景技術(shù)】
[0002] 固體與液體前驅(qū)物用于在許多半導(dǎo)體制造工藝中提供氣體，舉例而言，所述工藝 比如沉積材料于基板上。然而，發(fā)明人已經(jīng)觀察到通常用于控制固體或液體前驅(qū)物的溫度 的傳統(tǒng)方法有許多問題，這些傳統(tǒng)方法例如為水浴、水套（water jacket)、加熱套（heater jacket)或點(diǎn)火棒（fire rod)。例如，傳統(tǒng)的方法需要較大的空間與支持設(shè)備方能實(shí)施。此 夕卜，一些前驅(qū)物非常不穩(wěn)定或與水反應(yīng)，因而在關(guān)于傳統(tǒng)使用的設(shè)備方面會(huì)引起安全顧慮。
[0003] 因此，發(fā)明人已提供用于處理固體或液體前驅(qū)物的改良的熱管理系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在此提供用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的方法與設(shè)備。在一些實(shí)施方式 中，一種用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的設(shè)備可包括：主體，所述主體具有開口， 所述開口依一定尺寸設(shè)計(jì)以接納儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器內(nèi)設(shè)置有液體或固體前驅(qū)物，所 述主體由導(dǎo)熱材料制造；一或多個(gè)熱電裝置，所述一或多個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而耦接 至所述主體；以及散熱體，所述散熱體耦接至所述一或多個(gè)熱電裝置。
[0005] 在一些實(shí)施方式中，一種用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的設(shè)備可包括： 主體，所述主體由導(dǎo)熱材料制造，所述主體包含兩個(gè)能分離的部分（part)以及開口，所述 開口依一定尺寸設(shè)計(jì)以接納儲(chǔ)存容器，所述開口至少部分地形成于所述兩個(gè)能分離的部分 中的每一部分中，其中所述儲(chǔ)存容器被配置成容納液體或固體前驅(qū)物；一或多個(gè)熱電裝置， 所述一或多個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而耦接至所述主體；散熱體，所述散熱體耦接至所述 一或多個(gè)熱電裝置；以及導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板在所述主體的第一側(cè)與所述主體的第二側(cè)上 耦接至所述主體的所述兩個(gè)能分離的部分中的每一部分，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)。
[0006] 下文描述本發(fā)明的其他與進(jìn)一步的實(shí)施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 能通過參考附圖中繪示的本發(fā)明的說明性實(shí)施方式來(lái)理解上文簡(jiǎn)要概述的且下 文更加詳細(xì)論述的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而應(yīng)注意附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因 而不應(yīng)將這些附圖視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等同有效的實(shí)施方 式。
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備的示意 頂視圖。
[0009] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備的透視 圖。
[0010] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備的示意 頂視圖。 toon] 為了幫助理解，已盡可能使用相同的標(biāo)記數(shù)字來(lái)表示各圖共用的相同元件。這些 附圖并未按照比例繪制，且可為了清楚而被簡(jiǎn)化。應(yīng)考慮到一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征可 有利地并入其他實(shí)施方式，而無(wú)需進(jìn)一步詳述。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 在此提供用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備的實(shí)施方式。在至少一些實(shí)施方式 中，本發(fā)明的設(shè)備有利地有助于控制用于儲(chǔ)存固體或液體前驅(qū)物的單個(gè)安瓿的溫度（例如 加熱和/或冷卻）。此外，在至少一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的設(shè)備有助于控制安瓿的溫度而 無(wú)需使用流體，從而減少關(guān)于水暴露至某些前驅(qū)物的顧慮（例如污染或不穩(wěn)定）。再者，在 至少一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的設(shè)備有利地限制可用于加熱前驅(qū)物的總功率，以降低或防 止過度加熱前驅(qū)物材料的可能性。此外，在至少一些實(shí)施方式中，相較于傳統(tǒng)使用的設(shè)備， 本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)一步有利地使用較少的空間。
[0013] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備100的示 意頂視圖。在一些實(shí)施方式中，設(shè)備100可大體上包括主體102,所述主體具有開口 104,開 口 104依一定尺寸設(shè)計(jì)以接納儲(chǔ)存容器122,儲(chǔ)存容器122用于容納和配送液體或固體形式 的前驅(qū)物，舉例而言，儲(chǔ)存容器122比如為安瓿。本發(fā)明的設(shè)備不受連同設(shè)備使用的前驅(qū)物 的本質(zhì)所限制。例如，一些應(yīng)用可使用水，一些III / V族材料應(yīng)用可使用三甲基鎵（TMGa)、 三甲基銦（TMIn)、三甲基鋁（TMAl)、叔丁基砷化氫（TBA)、叔丁基磷化氫（TBP)等。其他化 學(xué)物質(zhì)可用于IV族材料和原子層沉積（ALD)應(yīng)用。
[0014] 主體102可由適合且有助于控制前驅(qū)物溫度的任何材料制造。在一些實(shí)施方式 中，主體102可至少部分由具有高熱導(dǎo)率的材料制造。例如，在一些實(shí)施方式中，主體102 可由諸如鋁、銅、黃銅或類似的金屬制造。
[0015] 開口 104可具有適合允許所述開口接納儲(chǔ)存容器122 (例如安瓿）和/或提供通 向儲(chǔ)存容器122的通道（access)的任何尺寸。例如，在一些實(shí)施方式中，開口 104可依一 定尺寸設(shè)計(jì)以使得儲(chǔ)存容器122緊貼地配適于開口 104內(nèi)?；蛘撸谝恍?shí)施方式中，開口 104可依一定尺寸設(shè)計(jì)以使得儲(chǔ)存容器122寬松地配適于開口 104內(nèi)，且在開口 104內(nèi)在儲(chǔ) 存容器122與主體102的表面之間有空隙。在這樣的實(shí)施方式中，可于儲(chǔ)存容器122與主 體102之間在主體102頂部附近設(shè)置密封件118,以密封開口 104內(nèi)的空間（volume)。替 代地或相互結(jié)合地，在一些實(shí)施方式中，開口 104可填有導(dǎo)熱化合物（比如導(dǎo)熱膏）以維持 儲(chǔ)存容器122與主體之間的穩(wěn)固熱接觸。
[0016] 在一些實(shí)施方式中，主體102可被配置成將儲(chǔ)存容器122夾在開口 104內(nèi)，以提供 與儲(chǔ)存容器122的穩(wěn)固熱接觸。通過提供穩(wěn)固熱接觸，可通過儲(chǔ)存容器122與主體之間的 熱傳遞而控制儲(chǔ)存容器122的溫度，從而容許在不使用流體（例如熱控流體）的情況下控 制溫度。無(wú)需流體而控制儲(chǔ)存容器122的溫度消除例如前驅(qū)物污染或不穩(wěn)定的潛在顧慮， 否則，這些潛在顧慮可能會(huì)由流體與前驅(qū)物之間的偶然接觸而造成。此外，無(wú)需使用流體而 控制溫度消除了對(duì)主體102與儲(chǔ)存容器122之間的空間或?qū)Ч艿男枨?，因而相較于傳統(tǒng)使 用的設(shè)備使用較少的總體空間。
[0017] 例如，如虛線110所繪，在一些實(shí)施方式中，主體102可分成兩個(gè)能分離的部分 (圖示第一部分124與第二部分126)，使得開口 104至少部分地形成在每個(gè)部分124、126 中，以致主體102的兩個(gè)部分可拴在一起或以其他方式固定在一起，以將儲(chǔ)存容器122夾在 開口 104內(nèi)。在此類實(shí)施方式中，間隙可存在于主體102的兩個(gè)部分124U26之間，所述間 隙可阻礙鄰近間隙的區(qū)域中儲(chǔ)存容器122與主體102之間的熱傳遞。就此而言，在一些實(shí) 施方式中，可提供導(dǎo)熱板112以促進(jìn)主體102的兩個(gè)部分之間的熱傳遞。在這樣的實(shí)施方 式中，導(dǎo)熱板112可于主體102的第一側(cè)128或第二側(cè)131的至少一側(cè)上耦接至主體102 的每個(gè)部分124、126,第二側(cè)131與第一側(cè)128相對(duì)。
[0018] 在一些實(shí)施方式中，絕熱材料114可設(shè)置在導(dǎo)熱板112的外表面上，且選擇性地設(shè) 置在主體102的一或多個(gè)外表面上，絕熱材料114比如為硅樹脂泡沫（silicone foam)或 Teflon? (例如聚四氟乙烯或PTFE)。絕熱材料114可增加對(duì)進(jìn)入與離開主體102的熱傳 導(dǎo)路徑（當(dāng)儲(chǔ)存容器122設(shè)置于開口 104中時(shí)，所述熱傳導(dǎo)路徑最終到達(dá)儲(chǔ)存容器122)的 額外水平的控制。此外，絕熱材料114可有助于提供較冷的表面，以當(dāng)散熱體108處于高溫 時(shí)處理（handle)設(shè)備100。
[0019] 一或多個(gè)熱電裝置106 (比如珀?duì)柼≒eltier)裝置）可鄰近開口 104而耦接至 主體102。一或多個(gè)熱電裝置106進(jìn)行操作以通過主體102提供熱至儲(chǔ)存容器122,或通過 主體102從儲(chǔ)存容器122移除熱。一或多個(gè)熱電裝置106可用適合促進(jìn)通過主體102來(lái)提 供期望量的熱至儲(chǔ)存容器122或從儲(chǔ)存容器122提供期望量的熱的任何配置設(shè)置為鄰近開 口 104。例如，在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)熱電裝置106鄰近開口 104而設(shè)置在主體102 的相對(duì)側(cè)上。在一些實(shí)施方式中，提供給一或多個(gè)熱電裝置106的總功率可通過例如控制 器、軟件、機(jī)械開關(guān)或類似物控制。通過控制總功率，可用于加熱前驅(qū)物的總功率可受到限 制，從而減少或防止過度加熱前驅(qū)物材料的可能性。在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)熱電裝置 106包含至少兩個(gè)熱電裝置106。
[0020] 在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)熱電裝置106可于操作期間提供遍及主體102的熱 梯度，從而從主體102的較冷側(cè)傳遞熱至主體102的較熱側(cè)。在這樣的實(shí)施方式中，可通過 改變一或多個(gè)熱電裝置106的配置而控制熱梯度。例如，在一些實(shí)施方式中，可通過將至少 兩個(gè)熱電裝置106堆疊在一起（以虛線130示出）而使得他們各自的熱梯度是相加的來(lái)增 加熱梯度。例如，在一些實(shí)施方式中，熱電裝置106可具有約50攝氏度至約60攝氏度的梯 度。在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)熱電裝置106可具有冷側(cè)上約-10攝氏度至熱側(cè)上約50 攝氏度的操作范圍。
[0021] 在一些實(shí)施方式中，散熱體108耦接至每個(gè)熱電裝置106,以當(dāng)一或多個(gè)熱電裝置 106以冷卻模式操作（即冷卻儲(chǔ)存容器122)時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)從主體102移除熱。在一些實(shí) 施方式中，散熱體108可跨越主體102的整個(gè)寬度。在一些實(shí)施方式中，可在散熱體108與 主體102之間于多個(gè)部分設(shè)置絕熱材料132(例如硅樹脂泡沫、Teflon? (例如聚四氟乙烯 或PTFE)或類似材料），絕熱材料132圍繞一或多個(gè)熱電裝置106,使得僅一或多個(gè)熱電裝 置106與散熱體108穩(wěn)固地?zé)峤佑|。這樣的配置有利地促進(jìn)從主體102的主要僅通過一或 多個(gè)熱電裝置106的熱傳遞，且實(shí)質(zhì)上防止從散熱體108回到主體102中的熱傳遞。
[0022] 在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)選擇性的風(fēng)扇（圖示兩個(gè)風(fēng)扇116)可鄰近散熱體 108設(shè)置。當(dāng)選擇性的風(fēng)扇存在時(shí)，這些風(fēng)扇可增加到達(dá)散熱體108的空氣流，從而有助于 將熱從主體移除。在一些實(shí)施方式中，風(fēng)扇116可耦接至每一散熱體108的背面120,如圖 1中所示。
[0023] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于熱管理基板處理前驅(qū)物的示例性設(shè)備 200的透視圖。為了解釋上的清楚，已將一個(gè)散熱體108從前表面移除，以能觀看設(shè)備200 的其他部件。
[0024] 如圖2所示，設(shè)備200包括主體102,主體102分成圍繞開口 104的兩半部。開口 104保持圓柱狀儲(chǔ)存容器122 (例如安瓿），以容納及配送液體或固體前驅(qū)物。主體102的 兩個(gè)半部可用任何適合的方式固定在一起，所述方式比如為通過夾住、拴住或類似方式。例 如，如圖2所繪，主體102的兩個(gè)半部被拴在一起。導(dǎo)熱板102例如通過螺栓連接而于主體 102的相對(duì)側(cè)上固定至主體102的每一半部。
[0025] 在一些實(shí)施方式中，四個(gè)熱電裝置106設(shè)置于主體102的每一側(cè)上。在這樣的實(shí) 施方式中，熱電裝置106可通過截?cái)嗖糠郑╟ut-〇ut)210而部分地安裝至主體102中。將熱 電裝置106部分地安裝至主體中可有助于保持熱電裝置106及將熱電裝置106定位得更靠 近開口 104,而因此更靠近保持在開口 104中的儲(chǔ)存容器122。在一些實(shí)施方式中，凹部208 可形成于主體中，并且被配置成用于拉設(shè)（route)供熱電裝置106操作使用的電纜。
[0026] 在一些實(shí)施方式中，可提供一或多個(gè)熱電偶（圖示一個(gè)熱電偶204)以測(cè)量?jī)?chǔ)存容 器122的溫度或儲(chǔ)存容器122的內(nèi)容物（例如容納在儲(chǔ)存容器122中的液體或固體前驅(qū)物） 的溫度。例如，如圖2所示，熱電偶204可耦接至主體102以測(cè)量?jī)?chǔ)存容器122的溫度?？?例如通過容器122中的開口（通常是指配管206,于下文中論述）提供其他熱電偶，以幫助 測(cè)量?jī)?chǔ)存容器122的溫度或儲(chǔ)存容器122的內(nèi)容物的溫度。
[0027] 在一些實(shí)施方式中，可例如通過將主體104的半部拴在一起而將儲(chǔ)存容器122牢 固地保持在開口 104中，以有助于儲(chǔ)存容器122的實(shí)質(zhì)上整個(gè)側(cè)周邊與主體102之間的穩(wěn) 固熱接觸，例如如上文所述。
[0028] 在一些實(shí)施方式中，儲(chǔ)存容器122包括配管206,配管206例如用于將載氣導(dǎo)入儲(chǔ) 存容器122及將載氣/前驅(qū)物混合物從儲(chǔ)存容器122引出，所述配管206例如為導(dǎo)管，圖中 顯示導(dǎo)管有附接的閥。配管206可因此耦接至氣源和一或多個(gè)氣體傳送區(qū)塊，比如用于處 理基板的工藝腔室的一或多個(gè)區(qū)塊以及用于將載氣/前驅(qū)物混合物轉(zhuǎn)移至排放系統(tǒng)的腔 室前級(jí)管線（foreline)。其他配管可包括：導(dǎo)管和/或通口（port)以適當(dāng)?shù)刂匦绿畛鋬?chǔ) 存容器122,而不需要從設(shè)備200移出或置換儲(chǔ)存容器122 ;用于提供通向儲(chǔ)存容器的內(nèi)部 的通道的通口，以便為下述裝置提供通道：用于如以上所論述的那樣測(cè)量安瓿的內(nèi)容物的 溫度的熱電偶、液位傳感器或類似裝置。
[0029] 雖然以某些配置描述以上實(shí)施方式，但應(yīng)考慮到其他變化也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。 例如，在一些實(shí)施方式中，可在主體的多個(gè)開口中提供多個(gè)儲(chǔ)存容器。此外，開口可被成形 而與儲(chǔ)存容器的形狀對(duì)應(yīng)，所述形狀不必然需要為圓柱狀。此外，雖然圖示主體102為箱式 結(jié)構(gòu)，但主體102可具有適合如以上所述的那樣幫助控制安瓿的溫度的任何形狀。例如，參 考圖3,在一些實(shí)施方式中，主體102可具有實(shí)質(zhì)上六邊形的形狀。在這樣的實(shí)施方式中， 熱電裝置106、散熱體108和選擇性的風(fēng)扇116可被設(shè)置在主體102的每一半部的相對(duì)側(cè) 302、306、304、308 上。
[0030] 因此，已在此提供用于熱管理基板處理前驅(qū)物的設(shè)備的實(shí)施方式。在至少一些實(shí) 施方式中，本發(fā)明的設(shè)備有利地幫助控制用于儲(chǔ)存液體或固體前驅(qū)物的單個(gè)安瓿的溫度 (例如加熱和/或冷卻），而無(wú)需使用流體，從而減少關(guān)于水暴露至某些前驅(qū)物的顧慮（例 如污染或不穩(wěn)定）。
[0031] 雖然前述內(nèi)容針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，但在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下可 設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他及進(jìn)一步的實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于熱管理在基板處理中使用的前驅(qū)物的設(shè)備，包括： 主體，所述主體具有開口，所述開口依一定尺寸設(shè)計(jì)以接納儲(chǔ)存容器，所述儲(chǔ)存容器內(nèi) 設(shè)置有液體或固體前驅(qū)物，所述主體由導(dǎo)熱材料制造； 一或多個(gè)熱電裝置，所述一或多個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而耦接至所述主體；以及 一或多個(gè)散熱體，所述一或多個(gè)散熱體耦接至所述一或多個(gè)熱電裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述主體由鋁、銅或黃銅制成。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 絕熱材料，所述絕熱材料設(shè)置在所述主體的一或多個(gè)外表面上。
4. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述主體包含兩個(gè)能分離的部分，其中 所述開口至少部分地形成在所述兩個(gè)能分離的部分的每一部分中。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板在所述主體的第一側(cè)或所述主體的第二側(cè)的至少一側(cè)上耦接至所 述主體的每一部分，所述第一側(cè)與所述第二側(cè)相對(duì)。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 絕熱材料，所述絕熱材料設(shè)置在所述導(dǎo)熱板的外表面上。
7. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述一或多個(gè)熱電裝置包含至少兩個(gè) 熱電裝置，其中至少一個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而設(shè)置在所述主體的相對(duì)側(cè)上。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述至少兩個(gè)熱電裝置包含四個(gè)熱電裝置，所述四 個(gè)熱電裝置鄰近所述開口而設(shè)置在所述主體的相對(duì)側(cè)上。
9. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述一或多個(gè)熱電裝置包含至少兩個(gè) 彼此堆疊在一起的熱電裝置，以提供遍及所述主體的熱梯度。
10. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述儲(chǔ)存容器包含一或多個(gè)通口，所 述一或多個(gè)通口被配置成耦接至導(dǎo)管，以將固體或液體前驅(qū)物提供至所述儲(chǔ)存容器。
11. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 絕熱材料，所述絕熱材料設(shè)置在所述一或多個(gè)散熱體與所述主體之間，使得每一散熱 體實(shí)質(zhì)上僅熱耦接至所述一或多個(gè)熱電裝置。
12. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述一或多個(gè)熱電裝置至少部分地安 裝至所述主體中。
13. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述主體進(jìn)一步包含一或多個(gè)凹部， 所述一或多個(gè)凹部形成于所述主體中且被配置以拉設(shè)供所述一或多個(gè)熱電裝置操作用的 電纜。
14. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 熱電偶，所述熱電偶耦接至所述主體，以測(cè)量所述儲(chǔ)存容器的溫度。
15. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含： 一或多個(gè)風(fēng)扇，所述一或多個(gè)風(fēng)扇鄰近所述一或多個(gè)散熱體的背面設(shè)置，以提供空氣 流至所述一或多個(gè)散熱體。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104335326SQ201380029684
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】戴維·K·卡爾森, 埃羅爾·安東尼奧·C·桑切斯, 肯里克·喬伊, 瑪塞勒·E·約瑟夫森, 丹尼斯·德馬斯, 埃姆雷·庫(kù)瓦利奇, 穆罕默德·圖格魯利·薩姆特 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司