CN211412037U - 一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化学气相沉积设备技术领域，公开一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置。包括液体前体补充容器、第一液体前体消耗容器、第二液体前体消耗容器；液体前体补充容器和第二液体前体消耗容器分别位于第一液体前体消耗容器的左侧和右侧；液体前体补充容器、第一液体前体消耗容器、第二液体前体消耗容器之间通过载体管道串连，液体前体补充容器的液面上放置有长条形漂浮体，漂浮体的左端贴合液体前体补充容器的左内壁、右端连接有长方体形玻璃磨块，玻璃磨块的右端贴合液体前体补充容器的右内壁。本实用新型可以实现化学沉积过程中气体的稳定可控。

Description

一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置

技术领域

本实用新型属于化学气相沉积设备技术领域，具体涉及一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置。

背景技术

化学气相沉积（CVD）是半导体产业中用于在诸如晶片、石墨基座等衬底上形成材料薄膜的已知工艺。在CVD中，反应物的反应气体被输送给反应腔室中的一个或多个衬底。一般情况下，反应腔室仅包括被支撑在衬底支架上的单个衬底，其中衬底和衬底支架被维持在期望的工艺温度。反应物气体彼此反应形成衬底上的薄膜或涂层，其成长率由温度或反应气体的量来控制。

在一些应用中，将反应物气体以气体形式存储在反应物源器具中。在这些应用中，反应物蒸汽在环境压力和环境温度下经常为气态。这些气体的示例包括氮气、氧气、氢气和氨气等。然而，在一些情况下，需要使用在环境压力和环境温度下为液体或固体的源化学物质（“前体”）的蒸汽。这些源化学物质必须被加热以产生足够数量的蒸汽以用于反应过程。对与一些室温下为液体的源化学物质，需要将对其进行控温加压，以形成蒸汽，通过载气系统送达反应物基座。一般常用的主要有三种方法来输送液体前体：方法一，不通过载气直接蒸发前体液体；方法二，通过载气吹扫液体表面传输蒸汽；方法三，载气通过液体并利用鼓泡法传输蒸汽。鼓泡方法是优选的并且通常使用的方法，因为它是一种容易和可靠的方法，可以立即获得均匀的气体混合物。但是为了提高前体气流的稳定性，必须精确地控制液体前体的温度和水平高度，因为载气的吸收率随这些参数的变化而发生一定的变化，影响前体蒸汽进入沉积室的流量，进而影响涂层的效果。因此，需要设计一种稳定控制前体蒸汽流量的装置，以此保证化学气相沉积过程的稳定可控。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置，包括液体前体补充容器、第一液体前体消耗容器、第二液体前体消耗容器、控温槽、第一控压装置和第二控压装置，液体前体补充容器为敞口容器，第一液体前体消耗容器和第二液体前体消耗容器均为密闭容器；液体前体补充容器和第二液体前体消耗容器分别位于第一液体前体消耗容器的左侧和右侧，并且第二液体前体消耗容器内置于控温槽中，第一控压装置和第二控压装置分别连接至第一液体前体消耗容器和第二液体前体消耗容器；

液体前体补充容器由上下两个长方体对接一体成型，上长方体没有顶面和底面，下长方体没有顶面，其中上长方体的左右两底边的边长=下长方体的左右两底边的边长、上长方体的前后两底边长的边长＞下长方体的前后两底边的边长，上长方体的左侧壁、前侧壁、后侧壁分别和下长方体的左侧壁、前侧壁和后侧壁对齐，下长方体的右侧壁位于上长方体的右侧壁的左侧；液体前体补充容器通过连接方管连通第一液体前体消耗容器，并且连接方管左端的顶边与上长方体的右侧壁相交、底边与下长方体的右侧壁相交，连接方管右端连至第一液体前体消耗容器；液体前体补充容器的液面上放置有长条形漂浮体，漂浮体的左端贴合液体前体补充容器的左内壁、右端连接有长方体形玻璃磨块，玻璃磨块的右端贴合液体前体补充容器的右内壁，玻璃磨块的大小保证其能完全堵住连接方管；

第一液体前体消耗容器的左侧和右侧分别连接有第一载气管道和第二载气管道，第一载气管道的左端口连接至载气罐、右端口伸入到第一液体前体消耗容器的内部并位于第一液体前体消耗容器的液面以下，第二载气管道的左端口伸入到第一液体前体消耗容器的内部并位于第一液体前体消耗容器的液面以上、右端口伸入到第二液体前体消耗容器的内部并位于第二液体前体消耗容器的液面以下，第二液体前体消耗容器的右侧连接有第三载气管道，第三载气管道的左端口伸入到第二液体前体消耗容器的内部并位于第二液体前体消耗容器的液面以上、右端口连接至化学气相沉积室的进气口。

较好地，漂浮体与玻璃磨块之间为嵌套连接，即玻璃磨块上开设有与漂浮体相适配的凹槽，漂浮体的右端直接嵌套进玻璃磨块的凹槽内部。玻璃磨块主要起对漂浮体的位置起固定作用，保证漂浮体下降到一定程度后不能再下降。

较好地，所述漂浮体为树脂基泡沫。

较好地，第二液体前体消耗容器为高径比在0.8~1.2的圆柱体，进一步降低第二液体前体消耗容器中液面高度的微小变化，同时使载气携带前体蒸汽进入第二液体前体消耗容器的前体溶液时有足够的时间进行降温。

有益效果：本实用新型中，第一液体前体消耗容器作为消耗液，温度为环境温度，控制压力恒定为环境温度对应的液体前提的饱和蒸汽压，第二液体前体消耗容器通过设置控温槽，保持前体溶液温度和压力不变，在使用过程中可固定设置，不对其进行其他操作，液体前体补充容器作为补充液；在化学气相沉积过程中，第一液体前体消耗容器中的液体前体通过载气将前体蒸汽输送进入第二液体前体消耗容器中，需要定期进行补充，但是当前体溶液蒸汽进入第二液体前体消耗容器时由于第二液体前体消耗容器的温度和压力恒定，故能够保证蒸汽流速的稳定性，同时第二液体前体消耗容器的前体液体的液面不会发生明显的变化，从而实现第二液体前体消耗容器中液面高度的稳定性。通过液体前体补充容器的设置，可以简单方便地观察第一液体前体消耗容器的液面，同时保证了第一液体前体消耗容器的最低液面，使前体溶液的补充方便快捷，进而实现化学沉积过程中气体的稳定可控。

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图；

图中：1-液体前体补充容器，2-第一液体前体消耗容器，3-第二液体前体消耗容器；4-控温槽，5-漂浮体，6-玻璃磨块，7-连接方管，81-第一载气管道，82-第二载气管道，83-第三载气管道。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置，包括液体前体补充容器1、第一液体前体消耗容器2、第二液体前体消耗容器3、控温槽4、第一控压装置（未示出）和第二控压装置（未示出），液体前体补充容器1为敞口容器，第一液体前体消耗容器2和第二液体前体消耗容器3均为密闭容器；液体前体补充容器1和第二液体前体消耗容器3分别位于第一液体前体消耗容器2的左侧和右侧，并且第二液体前体消耗容器3内置于控温槽4中，第一控压装置和第二控压装置分别连接至第一液体前体消耗容器2和第二液体前体消耗容器3；液体前体补充容器1由上下两个长方体对接一体成型，上长方体没有顶面和底面，下长方体没有顶面，其中上长方体的左右两底边的边长=下长方体的左右两底边的边长、上长方体的前后两底边长的边长＞下长方体的前后两底边的边长，上长方体的左侧壁、前侧壁、后侧壁分别和下长方体的左侧壁、前侧壁和后侧壁对齐，下长方体的右侧壁位于上长方体的右侧壁的左侧；液体前体补充容器1通过连接方管7连通第一液体前体消耗容器2，并且连接方管7左端的顶边与上长方体的右侧壁相交、底边与下长方体的右侧壁相交，连接方管7右端连至第一液体前体消耗容器2；液体前体补充容器1的液面上放置有长条形漂浮体5，漂浮体5的左端贴合液体前体补充容器1的左内壁、右端连接有长方体形玻璃磨块6，玻璃磨块6的右端贴合液体前体补充容器1的右内壁，玻璃磨块6的大小保证其能完全堵住连接方管7；第一液体前体消耗容器2的左侧和右侧分别连接有第一载气管道81和第二载气管道82，第一载气管道81的左端口连接至载气罐、右端口伸入到第一液体前体消耗容器2的内部并位于第一液体前体消耗容器2的液面以下，第二载气管道82的左端口伸入到第一液体前体消耗容器2的内部并位于第一液体前体消耗容器2的液面以上、右端口伸入到第二液体前体消耗容器3的内部并位于第二液体前体消耗容器3的液面以下，第二液体前体消耗容器3的右侧连接有第三载气管道83，第三载气管道83的左端口伸入到第二液体前体消耗容器3的内部并位于第二液体前体消耗容器3的液面以上、右端口连接至化学气相沉积室的进气口。

其中，漂浮体5与玻璃磨块6之间为嵌套连接，即玻璃磨块6上开设有与漂浮体5相适配的凹槽，漂浮体5的右端直接嵌套进玻璃磨块6的凹槽内部；所述漂浮体5为环氧树脂泡沫；所述控温槽4为水浴槽；所述第二液体前体消耗容器3为高径比0.8的圆柱体。

工作过程：

工作期间，第一液体前体消耗容器2的温度不用控制（相当于环境温度）、压力通过第一控压装置恒定为环境温度下液体前体对应的饱和蒸汽压压力；第二液体前体消耗容器3的温度和压力通过控温槽4和第二控压装置保持恒定，并且通过控制温度和压力的恒定数值可以调节前体蒸汽进入化学气相沉积室的流速。

工作时，载气罐中的载气经第一载气管道81通入第一液体前体消耗容器2中，通过鼓泡方法携带前体蒸汽经第二载气管道82进入第二液体前体消耗容器3中，在此过程中随着沉积反应的进行，第一液体前体消耗容器2中前体液面的高度逐渐降低，通过液体前体补充容器1定期对第一液体前体消耗容器2的液体前体进行补充；载气携带前体蒸汽进入第二液体前体消耗容器3中时，由于第二液体前体消耗容器3内的温度和压力是稳定的，因此通过第二液体前体消耗容器3通入化学气相沉积室的前体蒸汽流速是稳定的，在化学气相沉积的同时对第二液体前体消耗容器3中前体液体的液面影响很小，高度几乎保持不变，因此使在整个前体蒸汽运输过程中保证第二液体前体消耗容器3中液面高度稳定，同时蒸汽流速不受温度变化的影响，实现化学气相沉积过程中前体蒸汽的稳定可控；本实用新型在液体前体补充容器1中设置漂浮体5，通过漂浮体5的位置对第一液体前体消耗容器2进行补给，当漂浮体5到达液体前体补充容器1中的连接方管7时，及时进行液体前体的补给，玻璃磨块6堵住连连接方管7的端口保证了第一液体前体消耗容器2内最低的液面，液体前体补给后，液体前体补充容器1的液面上升，带动漂浮体5上升，玻璃磨块6离开连接方管7，液体前体补充容器1继续对第一液体前体消耗容器2的液体前体进行补充。

Claims (4)

1.一种适用于化学气相沉积法的前体运输装置，其特征在于：包括液体前体补充容器、第一液体前体消耗容器、第二液体前体消耗容器、控温槽、第一控压装置和第二控压装置，液体前体补充容器为敞口容器，第一液体前体消耗容器和第二液体前体消耗容器均为密闭容器；液体前体补充容器和第二液体前体消耗容器分别位于第一液体前体消耗容器的左侧和右侧，并且第二液体前体消耗容器内置于控温槽中，第一控压装置和第二控压装置分别连接至第一液体前体消耗容器和第二液体前体消耗容器；

液体前体补充容器由上下两个长方体对接一体成型，上长方体没有顶面和底面，下长方体没有顶面，其中上长方体的左右两底边的边长=下长方体的左右两底边的边长、上长方体的前后两底边长的边长＞下长方体的前后两底边的边长，上长方体的左侧壁、前侧壁、后侧壁分别和下长方体的左侧壁、前侧壁和后侧壁对齐，下长方体的右侧壁位于上长方体的右侧壁的左侧；液体前体补充容器通过连接方管连通第一液体前体消耗容器，并且连接方管左端的顶边与上长方体的右侧壁相交、底边与下长方体的右侧壁相交，连接方管右端连至第一液体前体消耗容器；液体前体补充容器的液面上放置有长条形漂浮体，漂浮体的左端贴合液体前体补充容器的左内壁、右端连接有长方体形玻璃磨块，玻璃磨块的右端贴合液体前体补充容器的右内壁，玻璃磨块的大小保证其能完全堵住连接方管；

第一液体前体消耗容器的左侧和右侧分别连接有第一载气管道和第二载气管道，第一载气管道的左端口连接至载气罐、右端口伸入到第一液体前体消耗容器的内部并位于第一液体前体消耗容器的液面以下，第二载气管道的左端口伸入到第一液体前体消耗容器的内部并位于第一液体前体消耗容器的液面以上、右端口伸入到第二液体前体消耗容器的内部并位于第二液体前体消耗容器的液面以下，第二液体前体消耗容器的右侧连接有第三载气管道，第三载气管道的左端口伸入到第二液体前体消耗容器的内部并位于第二液体前体消耗容器的液面以上、右端口连接至化学气相沉积室的进气口。

2.如权利要求1所述的适用于化学气相沉积法的前体运输装置，其特征在于：漂浮体与玻璃磨块之间为嵌套连接，即玻璃磨块上开设有与漂浮体相适配的凹槽，漂浮体的右端直接嵌套进玻璃磨块的凹槽内部。

3.如权利要求1或2所述的适用于化学气相沉积法的前体运输装置，其特征在于：所述漂浮体为树脂基泡沫。

4.如权利要求1所述的适用于化学气相沉积法的前体运输装置，其特征在于：第二液体前体消耗容器为高径比在0.8~1.2的圆柱体。

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