CN112481603A - 一种液态源存储设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态源存储设备，应用于原子层沉积设备中，包括：存储罐体和压力检测装置，压力调节管的一端连接所述存储罐体，另一端连接尾气处理装置，流量阀设置于所述压力调节管上，所述流量阀根据所述气体压强对应的流量调节信息进行流量调节。本技术方案通过使用流量阀对于存储罐体中的气态前驱体材料的压强进行有效控制，使得存储罐体内中的气态前驱体材料的压强保持恒稳状态，进而使进入反应腔室内的单位前驱体材料量保持稳定，保证薄膜在生长制备过程中的厚度均匀相同；进一步的，该种液态源存储设备的设置还能够增大存储罐体内部可用液位的范围，进而减少了前驱体材料的填料次数。

Description

一种液态源存储设备
技术领域
本发明涉及半导体晶圆制备技术领域，尤其涉及一种液态源存储设备。
背景技术
现有技术中，常常将液态源前驱体加热使其气化，在惰性气体的推动下进入反应腔室，参与薄膜制备。
以原子层沉积(ALD)方法为例，普遍采用双(二甲基氨基)二乙基硅烷(C8H22N2Si，简称SAM24)作为前驱体材料以沉积含硅薄膜，由于SAM24的物理特性，其在温度低于30℃时处于液态状态，在温度高于50℃时将缓慢气化，原子层沉积设备在反应腔室导入前驱体材料时一般设计采用惰性气体作为载气引入气态SAM24。
前驱体材料在存储罐中由液态变为气态，并随载气进入反应腔室，由于存储罐中前驱体受外部温度的影响，气态前驱体材料的压强在各个阶段各有不同，由此进入反应腔室时，参与反应的气态前驱体并不稳定，由此造成制备的薄膜不均匀。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种液态源存储设备，具体技术方案如下所示：
一种液态源存储设备，应用于原子层沉积设备中，其特征在于，包括：
存储罐体，用于存储原子层沉积所需的液态的前驱体材料；
压力检测装置，设置于所述存储罐体上并连通所述存储罐体的内部，用于检测所述存储罐体内部的气体压强并显示；
压力调节管，所述压力调节管的一端连接所述存储罐体，另一端连接尾气处理装置；
流量阀，设置于所述压力调节管上，所述流量阀根据所述气体压强对应的流量调节信息进行流量调节。
优选的，该种液态源存储设备，其中液态源存储设备还包括；
第一单向管道，所述第一单向管道的一端连接一惰性气体源，另一端连接所述存储罐体，所述惰性气体源对应的惰性气体通过所述第一单向管道进入所述存储罐体；
第二单向管道，所述第二单向管道的一端连接所述存储罐体，另一端连接一反应腔室。
优选的，该种液态源存储设备，其中第一单向管道和第二单向管道分别包括一阻通阀。
优选的，该种液态源存储设备，其中流量阀为一蝶阀，包括：
阀体，阀体呈圆环形，与压力调节管同径设置并于压力调节管相匹配；
阀杆，沿压力调节管的径向设置，阀杆的一端可转动的连接阀体，另一端连接一驱动电机的输出轴并可随输出轴的转动而转动；
阀芯，连接阀杆，阀芯与阀体相匹配并可随阀杆的转动而转动。
优选的，该种液态源存储设备，其中驱动电机为步进电机。
优选的，该种液态源存储设备，其中阀杆的另一端通过一联轴器与驱动电机的输出轴相连接。
优选的，该种液态源存储设备，其中压力检测装置还用于将气体压强作为流量调节信号进行输出；
液态源存储设备还包括一控制器，控制器分别电连接压力检测装置和驱动电机，根据流量调节信号控制驱动电机的输出轴旋转相应的角度；
阀芯的开合角度与角度相对应。
优选的，该种液态源存储设备，其中开合角度的范围为[0°，90°]和/或[-90°，0°]。
优选的，该种液态源存储设备，其中前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
优选的，该种液态源存储设备，其中惰性气体包括氩气或氮气。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本技术方案使用流量阀对于存储罐体中的气态前驱体材料的压强进行有效控制，使得存储罐体内中的气态前驱体材料的压强保持恒稳定状态，进而使进入反应腔室内的单位前驱体材料量保持稳定，保证了每一片的薄膜在生长制备过程中的厚度均匀相同；进一步的，该种液态源存储设备的设置还能够增大存储罐体内部可用液位的范围，进而减少了前驱体材料的补充填料频率。
附图说明
图1为本发明一种液态源存储设备的结构示意图。
图2为本发明一种液态源存储设备中，蝶阀的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种液态源存储设备，具体技术方案如下所示：
一种液态源存储设备，应用于原子层沉积设备中，如图1所示，包括：
存储罐体1，用于存储原子层沉积所需的液态的前驱体材料；
压力检测装置21，设置于所述存储罐体上并连通所述存储罐体的内部，用于检测所述存储罐体内部的气体压强并显示；
压力调节管2，所述压力调节管2的一端连接所述存储罐体1，另一端连接尾气处理装置01；
流量阀22，设置于所述压力调节管上，所述流量阀根据所述气体压强对应的流量调节信息进行流量调节。
在本发明的一较佳实施例中，通过在存储罐体1上增设一压力调节管2进行相应的压力调节控制，通过流量阀22的流量调节，可以在存储罐体内部压强过大时进行有效泄压保障气态前驱体材料压强的稳定；区别于阻通阀的仅具有开启和关闭两个状态，采用流量阀22进行流量调节可以通过自身的无极调节更为精准地对泄压流量进行控制，更好地实现存储罐体1内部压强稳定的设计目的。
于上述较佳实施例中，压力检测装置21可以是一个压力计，该种压力计包括一检测端、一弹簧管和一示数指针，其中检测端可以为一弹性薄膜，弹簧管和检测端一体连接并填充有一定的工作液，当存储罐体1的内部产生压强时，弹性薄膜发生形变挤压工作液的存储空间进而导致弹簧管产生伸缩形变，弹簧管的伸缩形变通过一机械传导结构带动示数指针进行偏移和旋转，通过指针的转动结合刻度盘实现气体压强的检测和显示，方便运维人员进行查看。
于上述较佳实施例中，由于采用了使用流量阀的设计，基于当前存储罐体1内部的实时压强进行适应性的流量调节，使得存储罐体1内中的气态前驱体材料的压强保持恒稳定状态，进而使进入反应腔室内的单位前驱体材料量保持稳定，保证了每一片的薄膜在生长制备过程中的厚度均匀相同；此外，由于压力调节管2具有一定的泄压作用，使得存储罐体1中的可存储前驱体材料的容积进一步提升，对于前驱体材料的补充可以不再局限于60％液位高度的条件限制，进而减少了对于前驱体材料的补充填料频率。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中液态源存储设备还包括；
第一单向管道11，第一单向管道11的一端连接一惰性气体源02，另一端连接存储罐体1，惰性气体源02对应的惰性气体通过第一单向管道进入存储罐体；
第二单向管道12，第二单向管道12的一端连接存储罐体1，另一端连接一反应腔室03。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中第一单向管道和第二单向管道分别包括一阻通阀。
在本发明的另一较佳实施例中，如图1所示，于第一单向管道11和第二单向管道12中分别设置有一第一阻通阀和一第二阻通阀，能够根据外部的控制指令控制第一单向管道11和第二单向管道12的导通状态，进而控制惰性气体以及气化前驱体材料对反应腔室03的注入。
作为优选的实施方式，该种液态源存储系统，其中第一单向管道11通过第三单向管道(图中未示出)连通第二单向管道12；
第三单向管道的一端设置于第一阻通阀和惰性气体源02之间，第三单向管道的另一端设置于第二阻通阀和反应腔室01之间；
第三单向管道包括第三阻通阀。
在本发明的另一较佳实施例中，当第一阻通阀和第二阻通阀均处于关闭状态时，惰性气体源02对应的惰性气体可以直接通过第一单向管道11、第二单向管道12和第三单向管道直接进入反应腔室01用作保护气体；于上述较佳实施例中，于第三单向管道中还设置有第三阻通阀进行导通控制，当需要惰性气体作为载气携带气态前驱体材料进入反应腔室01时，第一阻通阀和第二阻通阀处于打开状态，第三阻通阀正处于关闭状态。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，如图2所示，其中流量阀22为一蝶阀，包括：
阀体221，阀体221呈圆环形，与压力调节管2同径设置并于压力调节管2相匹配；
阀杆222，沿压力调节管2的径向设置，阀杆222的一端可转动的连接阀体221，另一端连接一驱动电机的输出轴并可随输出轴的转动而转动；
阀芯223，连接阀杆222，阀芯223与阀体221相匹配并可随阀杆222的转动而转动。
在本发明的另一较佳实施例中，流量阀22采用蝶阀，蝶阀的阀杆222受驱动电机的驱动进行旋转进而带动阀芯223进行旋转以调整蝶阀的开合角度，开合角度的大小将决定流经压力调节管2的气体流量进而起到对存储罐体1内部气体压强的调节作用。
于上述较佳实施例中，该种蝶阀还设置有一电机设置座224，用于设置驱动电机。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中驱动电机为步进电机。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中阀杆222的另一端通过一联轴器与驱动电机的输出轴相连接。
在本发明的另一较佳实施例中，阀杆222通过一联轴器和驱动电机的输出轴进行连接，能够保证阀芯223开合角度的稳定，不受压力调节管2内气体流量的影响导致阀芯223产生控制外的偏移。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中压力检测装置21还用于将气体压强作为流量调节信号进行输出；
液态源存储设备还包括一控制器，控制器分别电连接压力检测装置21和驱动电机，根据流量调节信号控制驱动电机的输出轴旋转相应的角度；
阀芯223的开合角度与角度相对应。
在本发明的另一较佳实施例中，压力检测装置21除了对内部的气体压强进行检测和展示外，还能够根据气体压强生成相应的电信号并发送给与之电连接的控制器，控制器根据获得的流量调节信号控制驱动电机的输出端执行相应的调控动作以实现对于存储罐体1内部气体压强的调节。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中开合角度的范围为[0°，90°]和/或[-90°，0°]。
在本发明的另一较佳实施例中，阀芯223的开合角度能够在驱动电机的作用下稳定于顺时针方向及逆时针方向上的0°～90°这一取值范围中的任意一个角度值中，实现对于存储罐体1内压强的精准化准确调控。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中存储罐体1的底部连通一加料通道，用于补充前驱体材料。
在本发明的另一较佳实施例中，存储罐体1的底部设置有一加料通道，能够当存储罐体1内存储的前驱体材料不足时进行及时补充，该加料通道同样具有一阻通阀进行开合控制；进一步的，于存储罐体1中还设置有至少一个液位传感器，能够在液位低于一第一预设阈值时对前驱体材料进行补充并到液位达到一第二预设阈值时停止补充动作。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
在本发明的另一较佳实施例中，前驱体材料可以采用双(二甲基氨基)二乙基硅烷(简称SAM24)或正硅酸乙酯(TEOS)，本领域技术人员能够根据二氧化硅薄膜的制备需要选择合适的前驱体材料，在此不做限定。
作为优选的实施方式，该种液态源存储设备，其中惰性气体包括氩气或氮气。
综上所述，本技术方案使用流量阀对于存储罐体中的气态前驱体材料的压强进行有效控制，使得存储罐体内中的气态前驱体材料的压强保持恒稳状态，进而使进入反应腔室内的单位前驱体材料量保持稳定，保证了每一片的薄膜在生长制备过程中的厚度均匀相同；进一步的，该种液态源存储设备的设置还能够增大存储罐体内部可用液位的范围，进而减少了前驱体材料的补充填料频率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液态源存储设备，应用于原子层沉积设备中，其特征在于，包括：
存储罐体，用于存储原子层沉积所需的液态的前驱体材料；
压力检测装置，设置于所述存储罐体上并连通所述存储罐体内部，用于检测所述存储罐体内部的气体压强并显示；
压力调节管，所述压力调节管的一端连接所述存储罐体，另一端连接尾气处理装置；
流量阀，设置于所述压力调节管上，所述流量阀根据所述气体压强对应的流量调节信息进行流量调节。
2.如权利要求1所述的液态源存储设备，其特征在于，所述液态源存储设备还包括；
第一单向管道，所述第一单向管道的一端连接一惰性气体源，另一端连接所述存储罐体，所述惰性气体源对应的惰性气体通过所述第一单向管道进入所述存储罐体；
第二单向管道，所述第二单向管道的一端连接所述存储罐体，另一端连接一反应腔室。
3.如权利要求2所述的液态源存储设备，其特征在于，所述第一单向管道和所述第二单向管道分别包括一阻通阀。
4.如权利要求1所述的液态源存储设备，其特征在于，所述流量阀为一蝶阀，包括：
阀体，所述阀体呈圆环形，与所述压力调节管同径设置并与所述压力调节管相匹配；
阀杆，沿所述压力调节管的径向设置，所述阀杆的一端可转动的连接所述阀体，另一端连接一驱动电机的输出轴并可随所述输出轴的转动而转动；
阀芯，连接所述阀杆，所述阀芯与所述阀体相匹配并可随所述阀杆的转动而转动。
5.如权利要求4所述的液态源存储设备，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。
6.如权利要求4所述的液态源存储设备，其特征在于，所述阀杆的另一端通过一联轴器与所述驱动电机的输出轴相连接。
7.如权利要求4所述的液态源存储设备，其特征在于，所述压力检测装置还用于将所述气体压强作为流量调节信号进行输出；
所述液态源存储设备还包括一控制器，所述控制器分别电连接所述压力检测装置和所述驱动电机，根据所述流量调节信号控制所述驱动电机的输出轴旋转相应的角度；
所述阀芯的开合角度与所述角度相对应。
8.如权利要求7所述的液态源存储设备，其特征在于，所述开合角度的范围为[0°，90°]和/或[-90°，0°]。
9.如权利要求1所述的液态源存储设备，其特征在于，所述前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
10.如权利要求2所述的液态源存储设备，其特征在于，所述惰性气体包括氩气或氮气。
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