[發明專利]用于將氣相反應物分配至反應腔室的設備和相關方法

在審

• 申請號: 201811091186.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109545708A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: L·吉迪拉;H·特霍斯特;辻直人;須佐吉雄
• 申請（專利權）人: ASMIP控股有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 丁曉峰

本發明公開一種用于將氣相反應物分配至反應腔室的設備。所述設備可包含：被配置成以第一料位容納源化學品的第一腔室；和第二腔室，其被配置成以第二料位容納所述源化學品且通過低于所述第一和第二料位的流體通道與所述第一腔室流體連通。所述設備還可包含：與載氣進料管線流體連通的第一腔室入口開口，所述載氣進料管線被配置成使載氣流至所述第一腔室中，以使得所述源化學品的蒸氣變得夾帶于所述載氣中以產生所述氣相反應物；第一腔室出口開口，其與氣體出口管線流體連通且被配置成用于從所述第一腔室分配所述氣相反應物；以及與配備有流量控制器的加壓氣體進料管線流體連通的第二腔室入口開口，所述流量控制器被配置成用于控制所述第二腔室中的加壓氣體的流動以控制所述第一腔室中的所述第一料位。還提供用于分配氣相反應物的方法。

技術領域

本公開大體上涉及一種用于將氣相反應物分配至反應腔室的設備和用于持續延長時段將高度穩定的氣相反應物流分配至反應腔室的特定設備。本公開還包含將氣相反應物分配至反應腔室的方法。

背景技術

半導體處理設備通常使用一種或多種氣相反應物(即前體)作為執行半導體襯底方法，例如沉積方法、清潔方法和蝕刻方法的源化學品。氣相反應物一般儲存在化學瓶(通常也被稱為化學安瓿)中。

高容量半導體制造設施可利用大容量的氣相反應物，導致需要定期用額外前體再裝填化學安瓿，或者頻繁地用排空的化學安瓿更換裝滿的化學安瓿。

但是，一些形式的前體不易于適用于化學安瓿再裝填，例如特定前體可容易地降解或特定前體可在再裝填過程中變得強力附接至化學安瓿的內表面。另外，用排空的化學安瓿更換裝滿的化學安瓿可能對于半導體處理設備產生非所需的停工時間并且還可能使安全儲存大量的化學安瓿成為必需。因此，需要限制化學安瓿更換或化學安瓿再裝填的頻率。

降低化學安瓿更換或化學安瓿再裝填的頻率的一種基本方法為增加化學安瓿的尺寸，進而允許化學安瓿儲存更多源化學品。但是，化學安瓿通常經加熱以使源化學品達到操作溫度，且穩定、可重復的半導體加工性能使跨越化學安瓿中所儲存的前體的最小化溫度梯度成為必要。舉例來說，化學安瓿可由稱為帶式加熱器的一種形式的加熱器加熱，其中帶式加熱器環繞在化學安瓿的外表面周圍且包封化學安瓿的外表面。但是，隨著化學安瓿的尺寸增加，可在化學安瓿的外表面不合需要地吸收增加比例的由帶式加熱器提供的熱量，進而產生跨越化學安瓿的非所需熱梯度和隨之發生的半導體制造過程的劣化。

除了與加熱較大化學安瓿相關的問題外，化學安瓿尺寸擴大可導致額外的處理問題。舉例來說，沉積方法，例如原子層沉積方法可利用一個或多個化學安瓿作為沉積材料的化學品源?？赡苄枰谶\行產物基質之前進行穩定化過程以使化學安瓿內部的前體的蒸氣壓穩定。此穩定化過程可能花費寶貴的處理時間且可稱為“虛擬時間(dummy time)”。已發現隨著化學安瓿的體積增加，使化學安瓿內部的前體的蒸氣壓穩定所需的“虛擬時間”也明顯地增加，進而浪費高成本的處理時間并且耗費寶貴的前體。

化學安瓿可連接至一種或多種載氣的來源。載氣被引入至化學安瓿中且在保持于化學安瓿內的源化學品(即前體)的暴露表面上方抽吸。所引起的源化學品蒸發使得源化學品的蒸氣變得夾帶于載氣中，進而產生可分配至反應腔室的氣相反應物。已發現源化學品的最大蒸發速率直接出現于載氣入口以下，即載氣流最接近于源化學品處。還發現隨著源化學品被耗盡，源化學品的料位降低，增加載氣入口與源化學品的暴露表面之間的距離。載氣入口與源化學品的暴露表面之間的距離的增加可導致從化學安瓿流出至反應腔室的氣相反應物的非所要變化。舉例來說，隨著源化學品被耗盡且載氣入口與源化學品的表面之間的距離增加，氣相反應物從化學安瓿向反應腔室的流動可減少，導致半導體加工條件的非所需變化。

因此，需要持續延長時段將高度穩定的氣相反應物流從高容量化學安瓿分配至反應腔室的設備和方法。

發明內容