CN116240524A - 用于气相沉积反应器的远程固体源反应物输送系统 - Google Patents

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Abstract

本文公开了与使用固体源化学大容量填充容器的远程输送系统相关的系统和方法。该输送系统可以包括气相沉积反应器、远离气相沉积反应器的两个或更多个大容量填充容器、互连管线、管线加热器以及包括一个或多个阀的气体面板。每个大容量填充容器配置为在其中容纳固体源化学反应物。大容量填充容器可各自包括流体出口。互连管线可以将气相沉积反应器与每个大容量填充容器流体连接。管线加热器可以将互连管线的至少一部分加热到至少最小管线温度。气体面板的一个或多个阀可以将通过互连管线的蒸发化学反应物的流动从一个流体出口切换到另一个流体出口。

Description

用于气相沉积反应器的远程固体源反应物输送系统
技术领域
本申请总体涉及有关半导体处理设备的系统和方法，具体地涉及用于气相沉积反应器的固体源反应物输送系统。
背景技术
固体源反应物输送系统将反应物蒸汽输送到气相沉积反应器，其包括气相沉积反应室。该容器可以包括待蒸发的化学反应物。固体源反应物被蒸发并由载气携带，或者单独作为蒸汽被吸入反应室，在那里反应物沉积在衬底上。当反应物蒸发时，它可能被耗尽并需要重新填充或补充。然而，在减少气相沉积反应器的停工时间的同时，固体源反应物可以多快和多有效地被补充，目前存在一定的限制。
发明内容
公开了用于气相沉积反应器的远程固体源反应物输送系统和方法。在一些实施例中，一种固体源反应物输送系统包括远离气相沉积反应器的第一大容量填充容器。第一大容量填充容器可以配置为在其中容纳第一固体源化学反应物。第一大容量填充容器可以包括第一流体出口，其配置为将第一蒸发化学反应物排出第一容器主体。输送系统还可以包括远离气相沉积反应器的第二大容量填充容器，其配置为在其中容纳第二固体源化学反应物。第二大容量填充容器可以包括第二流体出口，其配置为将第二蒸发化学反应物排出第二容器主体。输送系统可以包括互连管线，其将气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器中的每个流体连接。气相沉积反应器可以与第一和第二大容量填充容器分开至少最小距离。输送系统还可以包括管线加热器，其配置为将互连管线的至少一部分加热到至少最小管线温度。输送系统可以包括气体面板，其包括阀。气体面板可以设置在互连管线与第一和第二大容量填充容器中的每个之间。阀可以配置成选择性地使来自第一流体出口的第一蒸发化学反应物和来自第二流体出口的第二蒸发化学反应物流过互连管线。
这仅仅是作为示例提供的，并且不应被视为以任何方式限制本公开。下面结合相关附图描述其他实施例。
附图说明
鉴于本文的描述、所附权利要求以及附图，本公开的这些和其他方面对于本领域技术人员来说将是显而易见的，这些描述和附图旨在说明而非限制本发明，其中：
图1示意性地示出了根据一些配置的示例远程固体源反应物输送系统。
图2示意性地示出了根据一些配置的另一示例远程固体源反应物输送系统。
图3示出了根据一些配置的用于将蒸发化学反应物输送到气相沉积反应器的示例方法。
具体实施方式
这里提供的标题(如果有的话)仅是为了方便，并不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。本文描述了用于在高容量沉积模块中输送气相反应物的系统及相关方法。
以下详细说明描述了某些特定实施例，以帮助理解权利要求。然而，如权利要求所定义和覆盖的，可以在多种不同的实施例和方法中实践本发明。
反应过程可以包括各种过程，包括气相沉积过程，例如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)、气相蚀刻过程和半导体工业中用于在衬底例如硅晶片上形成和图案化材料薄膜的其他过程。在气相沉积过程中，不同反应物化学物质的反应物蒸汽(包括“前体气体”)被输送到反应室中的一个或多个衬底。在一些情况下，反应室仅包括支撑在衬底支架(例如基座)上的单个衬底，衬底和衬底支架保持在期望的过程温度。在其他情况下，反应室可以容纳两个、三个或更多个待处理的衬底。
在典型的CVD过程中，相互反应的反应物蒸汽相互反应，在衬底上形成薄膜，生长速率与温度和反应物气体的量有关。在一些变型中，驱动沉积反应物的能量全部或部分由等离子体提供。该生产可以包括多个反应物步骤，其中将气相反应物提供给反应室，例如一个或多个步骤，其中在气相沉积过程和/或一个或多个蚀刻步骤中提供前体。
在反应物步骤中，蒸发的(例如气态的)反应物被输送到气相沉积反应器的气相沉积反应室中。反应物可以是在被导入反应室之前在升华器例如固体源升华器中蒸发的固体源。升华器可以将固体源反应物加热到高于最小升华温度，该最小升华温度配置成蒸发固体源反应物。最小升华温度可能取决于固体源反应物的类型。
在衬底上形成薄膜的另一种已知过程是ALD。在许多应用中，ALD使用如本文所述的固体和/或液体源化学物质。ALD是一种气相沉积，其中通过循环进行的自饱和反应来形成膜。膜的厚度由进行的循环次数决定。在ALD过程中，气态反应物交替和/或重复地供应到衬底或晶片，以在晶片上形成材料薄膜。一种反应物在自限制过程中吸附在晶片上。不同的、随后脉冲的反应物与吸附的材料反应，以形成所需材料的单分子层。分解可以通过被吸附的物质之间的相互反应以及与适当选择的试剂发生，例如在配体交换或吸杂反应中。在一些ALD反应中，每个循环只形成分子单层。通过重复的生长循环产生更厚的膜，直到达到目标厚度。
在一些ALD反应中，相互反应的反应物在气相中保持分离，在衬底暴露于不同反应物之间插入去除过程。例如，在时分ALD过程中，反应物以脉冲形式提供给静止的衬底，通常通过吹扫或抽空阶段分离；在空分ALD过程中，衬底移动通过具有不同反应物的区域；并且在一些过程中，空分和时分ALD的各方面可被组合。本领域技术人员将理解，通过选择正常ALD参数窗口之外的沉积条件和/或通过在暴露于衬底期间允许相互反应的反应物之间的一定量的重叠，一些变体或混合过程允许一定量的类CVD反应。
蒸发固体源反应物从升华器输送到气相沉积反应室可以由输送反应物蒸汽的输送机构来控制。在一些实施例中，升华器可以设置在气相沉积反应器内，例如靠近一个或多个气相沉积反应室。这可以更迅速地将反应物蒸汽输送到反应室。然而，当升华器重新填充有固体源反应物时，这种布置可能需要反应器有相当长的停机时间。
为了解决这个问题，在一些实施例中，升华器可以远离气相沉积反应器设置。这种远离或分离可以在空间方面提供更大的灵活性，因此可以减少空间限制。此外，使用如本文所述的远程输送系统可以允许重新填充升华器，而不必中断半导体处理。替代地，升华器可以在反应器操作期间被重新填充，并且这种重新填充不会显著影响衬底的处理。因此，远程输送系统可以提高半导体处理的产量。
升华器通常可以指蒸发反应物例如固体源反应物的任何容器或器皿。升华器可以包括容纳固体源反应物的壳体或主体。升华器可以包括一个或多个大容量填充容器。例如，远程升华器可以包括设置在壳体内的多个大容量填充容器。其他布置也是可能的。
固体源反应物输送系统可以包括一个或多个固体和/或液体填充容器(或源容器)和加热器(例如辐射热灯、电阻加热器等)。例如，填充容器可以在真空外壳中被加热，例如用电阻电缆和/或棒加热器。填充容器可以包括化学反应物(也可以称为“化学前体”或“源前体”)，并且可以是固体(例如粉末形式)或液体。加热器加热容器以促进容器中反应物的蒸发和/或升华。
该容器可以具有用于载气流过容器的入口和出口，载气例如是惰性气体(例如N2,Ar,He等)。通常，载气将反应物蒸汽(例如蒸发或升华的化学反应物)与其一起输送通过容器出口并最终到达反应室。容器通常包括隔离阀，用于将容器的内容物与容器外部流体隔离。隔离阀可以设置在填充容器的盖上或附近。
一些实施例的填充容器包括、基本由或者由升华器构成。同样地，无论在哪里提到“源容器”或“填充容器”，升华器(例如“固体源化学升华器”)也是明确考虑的。
在一些应用中，反应物气体以气态形式储存在反应物填充容器中。在这种应用中，反应物在标准压力和约1个大气压和室温的温度下通常是气态的。这种气体的示例包括氮气、氧气、氢气和氨气。然而，在一些情况下，使用在标准压力和温度下为固态的化学反应物(“前体”)的蒸汽(例如氯化铪、氧化铪、二氧化锆等)。对于一些化学反应物，室温下的蒸汽压力很低，使得它们通常被加热和/或保持在非常低的压力下，以产生足够量的反应物蒸汽用于反应过程。一旦蒸发(例如升华或蒸发)，通过处理系统将气相反应物保持在蒸发温度或高于蒸发温度可以防止阀、过滤器、导管和与将气相反应物输送到反应室相关的其他部件中的不期望的冷凝。来自这种天然固体或液体物质的气相反应物可用于各种其他工业中的化学反应。
反应物填充容器配备有从入口和出口延伸的气体管线、管线上的隔离阀以及阀上的配件，配件配置为连接到通向反应器的气体流动管线。例如，互连管线可以将升华器和/或输送系统的一些其他部分与反应器连接。通常希望提供许多附加的加热器，用于加热反应物填充容器或升华器和反应器之间的各种阀和气体流动管线，以防止反应物蒸汽冷凝并沉积在这些部件上。因此，填充容器和反应室之间的气体输送部件有时被称为“热区”，其中温度保持在反应物的蒸发/冷凝/升华温度以上。蒸发反应物所需的温度可能不同于避免管线、阀等内冷凝所需的温度。因此，升华器内的可接受温度范围可能不同于气体管线(例如互连管线)内或另一元件内的可接受温度范围，如下面更详细描述。
远程填充容器可以将蒸发反应物直接输送到反应室。然而，在一些实施例中，远程填充容器可以配置成用本文所述的化学反应物填充反应器内的反应物填充容器。该容器可包括“中间填充”容器、“中转填充”容器或“大容量”容器等(为简明起见，中间填充容器或中转填充容器在本文中可简称为“填充容器”)。在2020年9月3日提交的题为“FILL VESSELSAND CONNECTORS FOR CHEMICAL SUBLIMATORS”的美国专利申请公开号2021/0071301中公开了一些中转填充容器的示例，该专利申请通过引用整体结合于此。
当化学反应物耗尽并需要更换时，通常用一个装满化学反应物的新容器来更换整个填充容器。更换填充容器需要关闭相关的阀，断开并物理移除填充容器，将新的填充容器放置在适当位置，并将新的填充容器的配件连接到剩余的衬底处理设备。通常，这一过程还包括拆卸各种热电偶、管线加热器、夹具等。这些过程可能有些费力和耗时。
本文描述的具有填充容器的输送系统可以有利地减少更换或重新填充反应器内升华器的需要。相反，填充容器可用于自动和/或连续地向反应器系统供应化学反应物。该流动可以另外或可替代地是脉冲式的。填充室系统可以包括一个或多个填充容器。此外，根据本文实施例的填充容器可以设置在反应器附近、邻近或内部。如上所述，因为填充容器不需要从反应器系统中移除以进行再填充，所以填充容器可以实现设置在反应器系统附近或内部的优点(例如相对短的流动路径)，而没有与再填充相关的劳动和停工时间。本文参考各种配置描述了附加特征。
图1示意性地示出了根据一些配置的示例远程固体源反应物输送系统100。远程固体源反应物输送系统100可以包括气相沉积反应器102、多个大容量填充容器108、112以及将多个大容量填充容器108、112与气相沉积反应器102流体连接的互连管线140。
气相沉积反应器102可以包括一个或多个气相沉积反应室104。每个气相沉积反应室104可以包括一个或多个衬底支撑件106。如上所述，衬底支撑件106可以配置为在其中接收衬底，并允许反应物气体在其上通过。
大容量填充容器108、112中的每个可以包括相应的容器主体116、120、容器盖124、128和流体出口126、130，流体出口126、130配置为将蒸发化学反应物排出相应的容器主体116、120并朝向互连管线140。大容量填充容器108、112可以各自配置为在其中容纳固体源化学物质。在一些实施例中，第一大容量填充容器108可以配置为容纳与第二大容量填充容器112相同的化学反应物。然而，在一些实施例中，每个可以容纳不同的化学反应物。
通常，每个大容量填充容器108、112包含固体化学反应物，但液体化学反应物也是可能的。鉴于本公开，术语“固体源前体”和“固体源化学反应物”通常可以互换使用，并且具有它们在本领域中的习惯和普通含义。这些术语指的是在标准条件下(即室温和大气压)为固体的源化学物质。
容器盖124、128中的每个适于机械地附接到相应容器主体116、120的顶部。这可以使用一个或多个附接装置(例如螺栓、螺钉等)来完成。在某些实施例中，容器盖124、128和容器主体116、120以气密方式机械地附接。容器主体116、120可被成形为减小占地面积并在其中容纳大量化学反应物(见下文)。
大容量填充容器108、112中的每个可以包括相应的容器加热器132、136，其配置为加热相应的大容量填充容器108、112。第一容器加热器132和第二容器加热器136可以彼此独立地操作。这可以允许容器加热器132、136之一的操作，而另一个暂时关闭，同时另一个相应的大容量填充容器108、112被替换或重新填充。容器加热器132、136可以设置在相应的大容量填充容器108、112下方，如图1所示。然而，其他配置也是可能的。例如，容器加热器132、136可以设置在相应的容器主体116、120内。加热器可以包括加热垫、加热棒、加热套、加热片、加热灯或其他加热器。
一个或多个大容量填充容器108、112可以至少部分地容纳在壳体152内。壳体152可以包括金属壳体。壳体152可以是绝缘的，以防止或减少热量流出壳体。这可以降低在远程固体源反应物输送系统100的一个或多个管线或阀内形成冷凝物的可能性。壳体152可以用作容纳化学反应物的中央储存库和获取和重新填充化学反应物的直观中心点。
壳体或机柜152的内部可以保持在降低的压力下(例如1毫托至10托，并且通常约为500毫托)。该降低的压力可以促进壳体152内的大容量填充容器108、112的辐射加热和/或使它们彼此热隔离，以促进更均匀的温度场。在其他变型中，壳体152不被抽空，并且包括对流增强装置(例如风扇、横流等)。可以提供反射片，其可以配置为围绕壳体152内的部件，以将加热装置132、156产生的辐射热反射到位于壳体152内的部件。反射片可以设置在壳体152的内壁上，也可以设置在壳体的天花板和地板上。
远程固体源反应物输送系统100可以包括气体面板148，该气体面板包括一个或多个阀，用于控制蒸汽通过其中和/或在大容量填充容器108、112与气相沉积反应器102之间的流动。气体面板148可以设置在互连管线140和每个大容量填充容器108、112之间。另外或可替代地，气相沉积反应器102可以包括反应器气体面板172，该反应器气体面板包括一个或多个对应的阀，该阀配置为控制进入气相沉积反应室104的气体流量。反应器气体面板172可以将蒸发的反应物流引导至气相沉积反应器102的一个或多个气相沉积反应室。
经由互连管线140从大容量填充容器108、112到气相沉积反应器102的流动可以不同时来自大容量填充容器108、112中的每个，而是可以切换的，使得到气相沉积反应器120的流动可以从仅第一大容量填充容器108切换到仅第二大容量填充容器112，反之亦然。气体面板148的一个或多个阀中的每个可以配置为将通过互连管线140的蒸发化学反应物流从离开第一流体出口126切换到离开第二流体出口130。可切换性可以允许气相沉积反应器102接收不间断的反应物流。因此，当第一大容量填充容器108需要重新填充化学反应物时，气体面板148(例如经由一个或多个阀)可以无缝地切换来自第二大容量填充容器112的流动。这种无缝转换可被称为气流的“热交换”。
蒸发反应物需要保持在阈值温度以上，以避免反应物在容器、阀、管线等内冷凝。因此，将蒸发反应物供给到气相沉积反应器102的管线通常被加热。为了执行上述热交换，每个大容量填充容器108、112可能需要被加热到至少最小容器温度，以便蒸发化学反应物。在一些实施例中，每个大容量填充容器108、112内的温度大致相同。最小容器温度可取决于容纳在相应大容量填充容器108、112内的化学物质和相关压力。另外或可替代地，最小容器温度可以至少部分地取决于蒸汽流出大容量填充容器108、112的流量。例如，最小容器温度可以是约85℃、约90℃、约95℃、约100℃、约110℃、约115℃、约120℃、约125℃、约130℃、约135℃、约140℃、约145℃、约150℃、约155℃、约160℃、约170℃、约180℃、其间的任何值，或者落入具有其中端点的任何范围内。例如，在约150托的蒸汽压力和约100sccm的流量下，最小容器温度可以在约105℃和约155℃之间，并且在一些示例中是约135℃。利用这里公开的硬件设计可以实现其他温度和压力。介于约135℃和约150℃之间的容器温度似乎是有效的范围，该范围通常将蒸发化学反应物保持在标准压力和流量下，而不会消耗过多的能量。
互连管线140可以由远程固体源反应物输送系统100的管线加热器144加热。管线加热器144可以是本领域已知的任何种类的加热器，例如至少部分地围绕管线加热器144的加热套。管线加热器144可以配置为将互连管线140的至少一部分加热到至少最小管线温度。管线加热器144可以配置为一旦达到高于最小管线温度的温度，就将互连管线140的一部分与温度变化隔离。最小管线温度通常可以高于最小容器温度，并且可以取决于容纳在相应大容量填充容器108、112内的化学物质、互连管线140内的相关压力和/或流出大容量填充容器108、112的蒸汽流量。例如，最小管线温度可以是约115℃、约120℃、约125℃、约130℃、约135℃、约140℃、约145℃、约150℃、约155℃、约160℃、约170℃、约175℃、约180℃、约185℃、约190℃、约195℃、约200℃、约205℃、约210℃、约210℃、其间的任何值，或者落入具有其中端点的任何范围内。例如，在约120托的蒸汽压力和100sccm的流量下，最小管线温度可以在约140℃和约190℃之间，并且在一些示例中是约155℃。介于约140℃和约190℃之间的管线温度似乎是有效的范围，该范围通常将蒸发化学反应物保持在标准压力和流量下，而不会消耗过多的能量。
在一些实施例中，壳体152包括壳体加热器156。壳体加热器156可以设置在壳体152附近、邻近和/或内部。壳体加热器156可以配置为将壳体152加热到至少最小壳体温度。最小壳体温度可能低于最小容器温度和/或最小管线温度。
在一些实施例中，远程固体源反应物输送系统100包括流动控制器160或流量计，其配置为改变通过互连管线140的蒸发化学反应物的流量。流动控制器160可以与互连管线140流体连通，和/或流动控制器160可以监测通过互连管线140的蒸汽流量。流动控制器160可以测量蒸汽的流量。该监测可被重复更新(例如有规律地)，例如以有规律的间隔。流动控制器160可以耦合到流量控制阀(例如针阀、计量阀等)，其可以控制蒸发化学反应物通过互连管线140的流量。流动控制器160可以接收信号(例如来自互连管线140内的流量控制传感器),表明通过互连管线160的流量太高或太低。流动控制器160然后可以向流量控制阀发送信号，以减少或增加通过互连管线160的蒸汽流量。
远程固体源反应物输送系统100可以包括容器控制器164，其配置为跟踪大容量填充容器108、112内的化学反应物的量。容器控制器164可以包括一个或多个传感器，其配置为识别每个大容量填充容器108、112中的反应物的量。另外或可替代地，容器控制器164可以配置为接收当一个或多个大容量填充容器108、112容纳的化学物质的量超出反应物的阈值量时的指示。例如，容器控制器164可以从一个或多个传感器获得指示第一大容量填充容器108内的固体源化学反应物的体积低于最小阈值量的信号。响应于该信号，容器控制器164可以指示气体面板148的一个或多个阀将通过互连管线的蒸发化学反应物的流动从来自第一流体出口切换到来自第二流体出口。
在一些实施例中，容器控制器164可以向用户界面发送通知：一个或多个大容量填充容器108、112中的化学物质的量在阈值量之外。阈值量可以是最大阈值(例如当量超过最大阈值时产生信号)或最小阈值(例如当量低于最小阈值时产生信号)。容器控制器164可以通过容器控制器连接168与壳体152和/或其中的任何元件通信。容器控制器连接168可以是有线或无线连接。
壳体152和/或一个或多个大容量填充容器108、112可以远离气相沉积反应器102设置。远程能力可以在放置大容量填充容器108、112的地方提供额外的灵活性。另外或可替代地，这可以允许大容量填充容器108、112中的至少一个在其中具有足够的化学反应物，以便减少在壳体152内重新填充化学反应物的量以输送到气相沉积反应器102所需的时间量。在一些实施例中，互连管线140将气相沉积反应器102与壳体152和/或大容量填充容器108、112隔开最小距离。最小距离可以部分地由互连管线140内的化学反应物、流量和/或压力来确定。最小距离可以是约3m、约5m、约8m、约10m、约15m、约18m、约20m、约25m、约30m、约35m、约40m、其间的任何值，或者落在具有其中端点的任何范围内。例如，在一些实施例中，最小距离约为15m。在一些实施例中，总分离距离约为30m。
每个大容量填充容器108、112的高度与其宽度/直径的比率可以使得远5程固体源反应物输送系统100的占地面积减小。高度与宽度的比率可以大于
约1、大于约1.5、大于约2、大于约3、大于约4、大于约5、大于约6、大于其间的任何值，或者落在具有其中端点的任何范围内。例如，在一些实施例中，高度与宽度之比约为1.54。在一些实施例中，大容量填充容器108、
112的高度约为85厘米，宽度约为55厘米。每个大容量填充容器108、1120可以配置为容纳大量的固体源化学反应物。这种容纳如此多的化学反应物的能力可以减少重新填充每个大容量填充容器的需要，从而减少重新填充中出错的机会并减少人为干预。每个大容量填充容器108、112可以配置为在其中容纳约16L的化学反应物。基于化学物质，每个大容量填充容器108、112
可以容纳至少18千克的化学反应物。将大容量填充容器108、112所需的体5积或占地面积最小化可能是有利的，例如使得它可以根据需要放置在更多的位置。紧凑的容器组件可以减少这种占地面积。在某些实施例中，每个大容量填充容器108、112可以具有在约2000cm2和约3500cm2之间的面积(例如相应的大容量填充容器108、112放置在其上)。
每个容器盖124、128可以包括相应的载气入口(未示出),其可以允许载0气流过。载气入口可以包括相应的阀，该阀可以包括在气体面板148中。载
气可以与在大容量填充容器108、112内升华或蒸发的化学物质耦合。来自大容量填充容器108、112的流出物然后包括从大容量填充容器108、112的内部内蒸发的载气和反应物气体。在一些实施例中，大容量填充容器108、
112的内部配置为在填充化学反应物后包含顶部空间。顶部空间可以与相应5的载气入口和/或流体出口126、130流体连通，并且可以配置用于通过顶部
空间中的流体(例如载气)升华化学反应物。
如上所述，非活性或惰性气体优选用作蒸发化学反应物的载气。惰性气体(例如氮气、氩气、氦气等)可以通过相应的载气入口被送入大容量填充容
器108、112。应当理解，可以包括未示出的附加阀和/或其他流体控制元件。0流出物(例如载气加上蒸发化学物质)可以穿过流体出口126、130，穿过
气体面板148和互连管线140，并且到达气相沉积反应器102。在一些实施例中，每个流体出口126、130包括相应的过滤器(图1中未示出),该过滤器构造成防止颗粒物质通过。过滤器可以帮助确保没有颗粒物质进入气相沉积反应器102(例如进入气相沉积反应室104)。在一些实施例中，互连管线140直接连接到气相沉积反应室104。关于示例固体源化学升华器和/或其流体的附加信息可以在2012年3月20日授权的题为“PRECURSOR DELIVERYSYSTEM”的美国专利第8137462号中找到，该专利通过引用整体结合于此。应当理解，可以包括未示出的附加阀和/或其他流体元件。大容量填充容器108、112可以具有例如在2016年9月30日提交的题为“REACTANT VAPORIZER AND RELATED SYSTEMS AND METHODS”的美国专利第10876205号中公开的附加或替代特征，该专利通过引用整体结合于此。
图2示意性地示出了根据一实施例的另一示例远程固体源反应物输送系统200。远程固体源反应物输送系统200可以包括壳体252内的多个大容量填充容器208、212，以及气相沉积反应器202。气相沉积反应器202可以包括衬底处理室210和一个或多个壳体模块204a、204b、204c、204d。如图所示，互连管线240可以直接连接壳体252(或其中的任何元件)和一个或多个壳体模块204a、204b、204c、204d。在一些实施例中，互连管线240可以通过中间固体源升华器(未示出)间接连接壳体模块204a、204b、204c、204d。另外或可替代地，气相沉积反应器202上的反应器气体面板(未示出)可以将气体流从互连管线240引导至一个或多个壳体模块204a、204b、204c、204d。因此，大容量填充容器208、212可以通过互连管线240向多个壳体模块204a、204b、204c、204d供给从远处的壳体252接收的蒸发化学反应物。如图所示，每个壳体模块204a、204b、204c、204d可以包括一个或多个气相沉积反应器206a、206b。尽管互连管线240被示为仅连接壳体模块204a、204b、204c、204d中的一个，但壳体模块204a、204b、204c、204d的任何组合都可以通过反应器气体面板接收蒸发反应物。
远程固体源反应物输送系统200可以包括上述远程固体源反应物输送系统100的一个或多个特征。不过这里不再赘述细节，以免不必要的重复。例如，大容量填充容器208、212可以包括上述大容量填充容器108、112的一个或多个特征。
图3示出了根据一些配置的用于将蒸发化学反应物输送到气相沉积反应器(例如气相沉积反应器102、气相沉积反应器202)的示例方法300。在框304，方法300包括将固体源化学反应物储存在相应的第一和第二大容量填充容器(例如大容量填充容器108、112，大容量填充容器208、212)的第一和第二容器主体(例如容器主体116、120)内。在框308，方法300包括将第一和第二容器主体中的每个加热到至少最小容器温度。最小容器温度配置为在大容量填充容器内将固体源化学反应物蒸发成蒸发化学反应物。如上所述，最小容器温度可以至少部分基于固体源化学物质和大容量填充容器内的压力。在框312，互连管线(例如互连管线140、互连管线240)可被加热。互连管线可以将气相沉积反应器与第一和第二容器主体中的每个流体连接。在框316，方法300可以包括将蒸发化学反应物从第一容器主体经由互连管线传送到气相沉积反应器。在一些实施例中，方法300包括将阀从第一方位切换到第二方位。这种切换可以改变蒸发化学反应物流的来源。例如，在第一方位，第一容器主体可以与气相沉积反应器流体连通，而在第二方位，第二容器主体可以与气相沉积反应器流体连通。每个大容量填充容器可被加热到至少最小容器温度，以便蒸发化学反应物。因此，容器可以配置为执行上述热交换。容器控制器(例如容器控制器164)可以配置成实现切换和/或保持通向气相沉积反应器的反应物的连续流动。在框320，蒸发化学反应物可以通过互连管线从第二容器主体传送到气相沉积反应器。这种可切换性和/或两个大容量填充容器的使用可以允许减少蒸发化学反应物从一个容器到气相沉积反应器的流动中断，从而改善衬底沉积和/或提高产量。
说明性示例
下面是上述实施例的一组非限制性示例。
在第1示例中，一种用于气相沉积反应器的远程固体源反应物输送系统，该输送系统包括：第一大容量填充容器，其远离气相沉积反应器并配置为在其中容纳第一固体源化学反应物，其中，第一大容量填充容器包括第一流体出口，其配置为将第一蒸发化学反应物排出第一容器主体；第二大容量填充容器，其远离气相沉积反应器并配置为在其中容纳第二固体源化学反应物，其中，第二大容量填充容器包括第二流体出口，其配置为将第二蒸发化学反应物排出第二容器主体；互连管线，其将气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器中的每个流体连接，其中，气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器都分开至少最小距离；管线加热器，其配置为将互连管线的至少一部分加热到至少最小管线温度；以及包括阀的气体面板，该气体面板设置在互连管线与第一和第二大容量填充容器中的每个之间，该阀配置成选择性地使来自第一流体出口的第一蒸发化学反应物和来自第二流体出口的第二蒸发化学反应物流过互连管线。
在第2示例中，示例1的输送系统，其中阀配置为使第一蒸发化学反应物或第二蒸发化学反应物中的至少一种通过互连管线连续流动和/或脉冲流动至气相沉积反应器。
在第3示例中，示例2的输送系统，其中最小管线温度在约140℃和约190℃之间。
在第4示例中，示例1-3中任一个的输送系统，其中管线加热器包括加热夹套，其配置成至少部分地围绕互连管线的一部分。
在第5示例中，示例1-4中任一个的输送系统，其中第一和第二大容量填充容器中的每个包括相应的容器加热器，其配置为将相应的第一和第二大容量填充容器的内部加热到至少最小容器温度。
在第6示例中，示例5的输送系统，其中最小容器温度在约105℃和约155℃之间。
在第7示例中，示例1-6中任一个的输送系统，其中互连管线将气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器中的每个流体连接。
在第8示例中，示例1-7中任一个的输送系统，还包括包含第一和第二大容量填充容器的壳体。
在第9示例中，示例1-8中任一个的输送系统，其中第一和第二大容量填充容器中的每个配置为分别容纳至少15千克的第一和第二固体源化学反应物。
在第10示例中，示例1-9中任一个的输送系统，还包括与互连管线流体连通的流动控制器，其配置为改变通过互连管线的蒸发化学反应物的流量。
在第11示例中，示例1-10中任一个的输送系统，还包括容器控制器，其配置为：接收指示第一大容量填充容器内的固体源化学反应物的体积低于最小阈值量的信号；并且指示阀停止第一蒸发化学反应物流过互连管线，并开始第二化学反应物流过互连管线。
在第12示例中，示例1-11中任一个的输送系统，其中第一和第二流体出口中的每个包括相应的阀，该阀配置为控制通过其中的气体流量。
在第13示例中，示例1-12中任一个的输送系统，其中最小距离为约15m。
在第14示例中，一种输送系统，包括：多个大容量填充容器，每个包括：容器主体，其配置为在其中容纳第一固体源化学反应物；包括第一流体出口的盖，第一流体出口配置为将第一蒸发化学反应物排出第一容器主体；和容器加热器，其配置为将容器主体的内部加热到约105℃和约155℃之间的至少容器温度；互连管线，其将气相沉积反应器与每个大容量填充容器流体连接，其中，气相沉积反应器与每个大容量填充容器分开至少5m的至少最小距离；以及管线加热器，其配置为将互连管线的至少一部分加热到约140℃和约190℃之间的至少管线温度。
在第15示例中，示例14的输送系统，还包括第二大容量填充容器，其包括：第二容器主体，其配置为在其中容纳第二固体源化学反应物；以及包括第二流体出口的第二盖，其配置成将第二蒸发化学反应物排出第二容器主体。
在第16示例中，示例14-15中任一个的输送系统，还包括第二大容量填充容器，其包括设置在互连管线与第一和第二大容量填充容器中的每个之间的阀，该阀配置成选择性地使第一蒸发化学反应物和第二蒸发化学反应物流过互连管线。
在第17示例中，一种用于向气相沉积反应器输送蒸发化学反应物的方法，该方法包括：将固体源化学反应物储存在相应的第一和第二大容量填充容器的第一和第二容器主体内；将第一和第二容器主体中的每个加热到至少最小容器温度，在该温度下固体源化学反应物被蒸发；将互连管线流体加热到至少最小管线温度，互连管线将气相沉积反应器与第一和第二容器主体中的每个连接；通过互连管线将蒸发化学反应物从第一容器主体传送到气相沉积反应器；以及通过互连管线将蒸发化学反应物从第二容器主体传送到气相沉积反应器。
在第18示例中，示例17的方法，还包括：将阀从第一方位切换到第二方位，其中在第一方位，第一容器主体与气相沉积反应器流体连通，并且其中在第二方位，第二容器主体与气相沉积反应器流体连通。
在第19示例中，根据示例17-18中任一个的方法，其中最小容器温度在约105℃和约155℃之间。
在第20示例中，根据示例17-19中任一个的方法，其中最小管线温度在约140℃和约190℃之间。
其他考虑
在前述说明书中，已经参照本发明的具体实施例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。
实际上，应当理解，本公开的系统和方法每个都具有多个创新方面，其中没有一个单独负责或要求本文公开的期望属性。这里描述的各种特征和过程可以彼此独立地使用，或者可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合都旨在落入本公开的范围内。
本说明书中在独立实施例的情况下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的情况下描述的各种特征也可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可能在本文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初如此要求保护，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。没有一个特征或一组特征对于每个实施例是必要的或不可或缺的。
应当理解，这里使用的条件语言，例如“可以”、“可能”、“会”、“例如”等，除非特别声明，或者在使用的上下文中理解，通常意在传达某些实施例包括，而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或步骤是否被包括在任何特定实施例中或将在任何特定实施例中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且以开放的方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包含的意义(而非其排他的意义)使用，因此当用于例如连接一系列元素时，术语“或”表示列表中的一个、一些或所有元素。此外，除非另有说明，本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”、“一个”和“该”应被解释为表示“一个或多个”或“至少一个”。类似地，虽然在附图中以特定的顺序描述了操作，但应该认识到，这些操作不需要以所示的特定顺序或次序来执行，或者不需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。此外，附图可以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其他操作可以并入示意性示出的示例方法和过程中。例如，可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，在其他实施例中，操作可被重新排列或重新排序。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，在此描述的实施例中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这样的分离，并且应该理解的是，所描述的部件和系统通常可以一起集成在单个产品中或者封装到多个产品中。此外，其他实施例也在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以不同的顺序执行，并且仍可以获得期望的结果。
因此，权利要求不旨在限于本文所示的实施例，而是符合与本公开、本文公开的原理和特征一致的最宽范围。例如，尽管在本公开中提供了许多关于从固体源供应蒸汽以供给用于半导体制造的沉积室的示例，但在此描述的某些实施例可被实施用于各种其他应用和/或在许多其他环境中。

Claims (20)

1.一种用于气相沉积反应器的远程固体源反应物输送系统，该输送系统包括：
第一大容量填充容器，其远离气相沉积反应器并配置为在其中容纳第一固体源化学反应物，其中，第一大容量填充容器包括第一流体出口，其配置为将第一蒸发化学反应物排出第一容器主体；
第二大容量填充容器，其远离气相沉积反应器并配置为在其中容纳第二固体源化学反应物，其中，第二大容量填充容器包括第二流体出口，其配置为将第二蒸发化学反应物排出第二容器主体；
互连管线，其将气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器中的每个流体连接，其中，气相沉积反应器与第一和第二大容量填充容器都分开至少最小距离；
管线加热器，其配置为将互连管线的至少一部分加热到至少最小管线温度；以及
包括阀的气体面板，该气体面板设置在互连管线与第一和第二大容量填充容器中的每个之间，该阀配置成选择性地使来自第一流体出口的第一蒸发化学反应物和来自第二流体出口的第二蒸发化学反应物流过互连管线。
2.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述阀配置成使所述第一蒸发化学反应物或所述第二蒸发化学反应物中的至少一种通过所述互连管线连续流动和/或脉冲流动至所述气相沉积反应器。
3.根据权利要求2所述的输送系统，其中，所述最小管线温度在约140℃和约190℃之间。
4.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述管线加热器包括加热套，其配置为至少部分地围绕所述互连管线的所述部分。
5.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述第一和第二大容量填充容器中的每个包括相应的容器加热器，其配置为将相应的第一和第二大容量填充容器的内部加热到至少最小容器温度。
6.根据权利要求5所述的输送系统，其中，所述最小容器温度在约105℃和约155℃之间。
7.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述互连管线将所述气相沉积反应器与所述第一和第二大容量填充容器中的每个流体连接。
8.根据权利要求1所述的输送系统，还包括包含所述第一和第二大容量填充容器的壳体。
9.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述第一和第二大容量填充容器中的每个配置为分别容纳至少15千克的所述第一和第二固体源化学反应物。
10.根据权利要求1所述的输送系统，还包括与所述互连管线流体连通的流动控制器，该流动控制器配置为改变通过互连管线的蒸发化学反应物的流量。
11.根据权利要求1所述的输送系统，还包括容器控制器，其配置成：
接收指示所述第一大容量填充容器内的固体源化学反应物的体积低于最小阈值量的信号；并且
指示所述阀停止所述第一蒸发化学反应物流过所述互连管线，并开始所述第二化学反应物流过互连管线。
12.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述第一和第二流体出口中的每个包括相应的阀，该阀配置为控制通过其中的气体流量。
13.根据权利要求1所述的输送系统，其中，所述最小距离为约15m。
14.一种输送系统，包括：
多个大容量填充容器，每个包括：
容器主体，其配置为在其中容纳第一固体源化学反应物；
包括第一流体出口的盖，第一流体出口配置为将第一蒸发化学反应物排出第一容器主体；和
容器加热器，其配置为将容器主体的内部加热到约105℃和约155℃之间的至少容器温度；
互连管线，其将气相沉积反应器与每个大容量填充容器流体连接，其中，气相沉积反应器与每个大容量填充容器分开至少5m的至少最小距离；以及
管线加热器，其配置为将互连管线的至少一部分加热到约140℃和约190℃之间的至少管线温度。
15.根据权利要求14所述的输送系统，还包括第二大容量填充容器，其包括：
第二容器主体，其配置为在其中容纳第二固体源化学反应物；以及
包括第二流体出口的第二盖，第二流体出口配置为将第二蒸发化学反应物排出第二容器主体。
16.根据权利要求14所述的输送系统，还包括第二大容量填充容器，其包括设置在所述互连管线与所述第一和第二大容量填充容器中的每个之间的阀，该阀配置为选择性地使所述第一蒸发化学反应物和所述第二蒸发化学反应物流过互连管线。
17.一种用于向气相沉积反应器输送蒸发化学反应物的方法，该方法包括：
将固体源化学反应物储存在相应的第一和第二大容量填充容器的第一和第二容器主体内；
将第一和第二容器主体中的每个加热到至少最小容器温度，在该温度下固体源化学反应物被蒸发；
将互连管线流体加热到至少最小管线温度，互连管线将气相沉积反应器与第一和第二容器主体中的每个连接；
通过互连管线将蒸发化学反应物从第一容器主体传送到气相沉积反应器；以及
通过互连管线将蒸发化学反应物从第二容器主体传送到气相沉积反应器。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
将阀从第一方位切换到第二方位，其中在第一方位，所述第一容器主体与所述气相沉积反应器流体连通，并且其中在第二方位，所述第二容器主体与气相沉积反应器流体连通。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述最小容器温度在约105℃和约155℃之间。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述最小管线温度在约140℃和约190℃之间。
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