多托盘压载抽蒸气系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于供应汽化前体到衬底处理工具的系统和方法。
【背景技术】
[0002]本文提供的【背景技术】描述的目的是总体上呈现本发明的上下文。在【背景技术】部分所描述的范围内的目前署名的发明人的工作，以及在提交时可能未以其它方式认定为现有技术的本说明书的各方面，既没有明示地也没有暗示地被承认构成本发明的现有技术。
[0003]衬底处理工具用于处理例如半导体晶片之类的衬底。处理通常涉及使处理室中的衬底暴露于汽化前体。仅作为实例来说，例如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强ALD(PEALD)和无氟钨(FFW)之类的处理使衬底当在衬底上沉积材料层时暴露于一种或多种汽化前体。
[0004]用于产生汽化前体的一种方法涉及使液态前体汽化。难以汽化低蒸气压(室温下一般小于I托)和高粘度(>5cP)的液体前体。低蒸气压和高粘度的液态前体容易再次凝结，并且由于高粘度液体不容易雾化，所以使用直接液体喷射无法汽化。另外，在远低于沸点的温度下分解的液态前体不适合用于汽化后雾化。用低至中等蒸汽压汽化前体的系统和方法通常包括抽蒸气、起泡器或者流过安瓿内侧的液体的单个表面。其它选择使用喷雾器和汽化器。然而，对于低至中等的前体流率，汽化器并不理想。
[0005]标准起泡器能用前体使载气饱和。然而，载气流率通常受限于飞溅的顾虑。载气流入安瓿但不流入液体中的单个表面流过系统能增大安瓿中的总压力，使得汽化的前体可以从安瓿流到处理室中。然而，载气并没有用蒸汽饱和并且能够输送到处理室的汽化前体的量较低。
【发明内容】
[0006]—种用于供应汽化前体的系统包括外壳，该外壳包括输出端。多个托盘以堆叠的间隔的配置被设置在所述外壳内侧。所述多个托盘被配置成容纳液态前体。第一导管使载气供应源流体地连接至所述外壳并且包括多个开口。第一阀门被沿着所述第一导管设置并且被配置成选择性地控制从所述载气供应源通过所述第一导管输送所述载气到所述第一导管的多个开口。所述多个开口被配置成分别引导所述载气经过所述多个托盘中的液态前体。所述外壳的输出端提供所述载气与所述汽化前体的混合物。
[0007]—种用于供应汽化前体的方法包括:在所述外壳内侧以堆叠的间隔配置设置多个托盘；用液态前体至少部分地填充所述多个托盘；使用第一导管以流体地连接载气供应源到所述外壳；控制从所述载气供应源通过所述第一导管输送所述载气到所述第一导管中的多个开口 ；分别配置所述第一导管中的所述多个开口以引导所述载气经过所述多个托盘中的液态前体；并且在所述外壳的输出端提供所述载气与所述汽化前体的混合物。
[0008]根据以下提供的【具体实施方式】、权利要求书和附图，本发明的适用范围的其它方面将变得明显。【具体实施方式】和特定实例仅仅旨在说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
【附图说明】
[0009]从详细描述和附图可以更为完全地理解本发明，其中:
[0010]图1A图示了根据本发明的多托盘压载抽蒸气系统的实例；
[0011]图1B图示了根据本发明的多托盘压载抽蒸气系统的一部分的实例；
[0012]图1C图示了根据本发明的多托盘压载抽蒸气系统的一部分的另一个实例；
[0013]图2A图示了根据本发明的多托盘压载抽蒸气系统的另一个实例；
[0014]图2B和图2C图示了根据本发明的多托盘压载抽蒸气系统的替代液体输送系统的实例；
[0015]图3图示了根据本发明的用于输送汽化前体到衬底处理系统的方法；
[0016]图4图示了根据本发明的包括向内凸起以引导载气到托盘上的喷嘴的圆环的实例；
[0017]图5A图示了根据本发明的包括设置在横杆上以引导托盘上的载气的喷嘴的圆环的另一个实例；
[0018]图5B是图5A的横杆之一上的喷嘴的放大仰视图；
[0019]图6图示了具有用于引导汽化前体和载气到处理室的开口的导管；并且
[0020]图7A和图7B图示了根据本发明的开口环的实例。
[0021]在附图中，附图标记可以重复用于标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方式】
[0022]本发明涉及通过使用载气与液态前体之间增大的表面界面面积来增加流过压载或载气型系统中的前体蒸发的系统和方法。在一个实例中，通过存放液态前体的多个托盘提供增大的表面积。多个气流出口增加载气/前体的交互作用。所述系统和方法还提供从加热器到液体/蒸气界面的改善的传热。例如，加热器可以设置在处理室中的中央支撑构件中。
[0023]所述系统和方法包括用于再填充多个托盘的系统。仅作为实例，多个托盘中液体前体的液面可以通过使用一个或多个液面传感器均衡多个托盘中的每一个中的液体填充速率来进行管理。例如，所述系统和方法可以用作高表面积抽蒸气系统，用于在使用或不使用载气的情况下增加中等蒸气压前体的蒸气流率。
[0024]现在参见图1A和图1B，汽化前体输送系统100供应汽化前体到处理室104，该处理器用于处理例如半导体晶片之类的衬底。在一些实例中，例如阀门、限流孔或质量流控制器之类的流量控制装置106可以用于控制供应至处理室104的汽化前体。
[0025]汽化前体输送系统100包括外壳108和设置在外壳108中的托盘组件110。托盘组件110包括多个托盘112-1、112-2...和112-N (统称为托盘112)。每个托盘112可以包括开口 114-1、114-2...和114-N(统称为开口 114)以便提供用于连接至支撑构件120的安装位置。可替代地，支撑构件可以被省略并且可以使用替代的支撑机构。例如，托盘可以由外壳侧边(例如，使用狭槽或凸起)支撑，或者可以使用托盘边缘之间的间隔物。托盘112的侧边是开放的以允许载气在其间自由流动。例如，托盘112可以具有圆形、方形、矩形、统一的、不统一的或其他形状的截面。托盘112可以设置成堆叠的均匀间隔的布置以允许载气自由地流过液态前体。每个托盘112限定用于接收并存放液态前体的体积。在一些实例中，支撑构件120和托盘112可以是由导热材料制成的，导热材料如，不锈钢、铝或能进行传热的其它材料。
[0026]液态前体存储槽130经由阀门134和一个或多个导管140供应液态前体到托盘112。重力、泵或例如氦气之类的惰性推动气体可以用于增加管线气压。导管140可以穿过每个托盘112中的开口。导管140中的开口 142-1、142-2...和142-N被设置成供应液态前体到每个托盘112-1、112-2...和112-N。
[0027]在其他实例中，导管140被沿着托盘112的一侧设置并且包括从导管140横向延伸的延伸体250-1、250-2...和250-N(统称为延伸体250)，如图1B所示。图1B中的延伸体250向内地(或者向内地并向下地)延伸以输送液体前体到托盘112。
[0028]液态前体存储槽130可以使用阀门152和导管154通过大容量存储槽150周期性地填充。载气160可以通过在164标识的一个或多个阀门和/或质量流控制器(MFC)以及导管166供应。导管166包括被设置成引导载气穿过每个托盘112的一个或多个限流孔或者成组的限流孔。成组的限流孔中的每一组可以包括在多个方向提供载气流的多个开口。导管166中的开口 170-1、170-2...和170-N输送载气流经过托盘112。
[0029]在一些实例中，加热器180可以用于间接地加热支撑构件120，该支撑构件传递热量到托盘112和托盘112中的液态前体。可替代地，加热器可以设置在支撑构件内侧。在一些实例中，一个或多个振动装置184可以用于给支撑构件120 (如图所示)传递振动或者单独给托盘112传递振动。
[0030]控制器200可以用于控制汽化前体输送系统100中的一个或多个阀门。例如，控制器200可以控制流量控制装置106以调节输送到处理室104的汽化前体的量。控制器200可以连接至一个或多个液面传感器204以感测一个或多个托盘112中液态前体的液面。