JP2021011947A - 液体気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】反応器に反応物質蒸気を提供するように構成された、反応器および気化器を含む半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、反応器に反応物質蒸気を提供するように構成された、反応器および気化器を含む。装置は、気化器と反応器との間にプロセス制御チャンバーを含むことができる。装置は、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成された制御システムを含みうる。【選択図】図１

Description

本分野は、例えば、半導体加工装置用の液体気化器などの液体気化器に関する。

半導体加工中、さまざまな反応物質蒸気が反応チャンバーに供給される。いくつかの用途では、反応物質蒸気は反応物質源容器に気体の形態で保存される。このような用途では、反応物質蒸気は、周囲圧力および温度で気体状であることがよくある。しかしながら、一部の場合において、周囲圧力および温度で液体または固体である原料化学物質の蒸気が使用される。これらの物質を加熱して、蒸着などの反応プロセスに十分な量の蒸気を生成することができる。半導体産業用の化学蒸着（ＣＶＤ）は、反応物質蒸気の連続的な流れが必要になる場合があり、原子層堆積（ＡＬＤ）は、構成に応じて、連続的な流れまたはパルス供給を必要とする場合がある。両方の場合において、ドーズ量およびプロセスに対する影響を制御するために、単位時間当たりまたはパルスごとに供給される反応物質の量を一部正確に知ることが重要でありうる。

一部の固体物質および液体物質については、室温での蒸気圧が非常に低いため、十分な量の反応物質蒸気を生成するように加熱する、および／または非常に低い圧力に維持する必要がある。気化した後、反応チャンバー、ならびに弁、フィルター、導管、および気相反応物質の反応チャンバーへの供給に関連するその他の構成要素において、望ましくない凝縮を防ぐために、気相反応物質を処理システム全体にわたって蒸気形態に保持することが重要である。このような固体または液体の物質からの気相反応物質は、半導体産業（例えば、エッチング、ドーピングなど）の他のタイプの化学反応、および他のさまざまな産業に有用でありうるが、例えば、ＣＶＤまたはＡＬＤで用いられる金属および半導体前駆体にとっては特に懸念される。しかしながら、反応物質蒸気の形成および反応器への送達の改善に対する継続的な需要が残っている。

一実施形態では、半導体加工装置が開示される。装置は、反応器に反応物質蒸気を提供するように構成された、反応器および気化器を含むことができる。装置は、気化器と反応器との間にプロセス制御チャンバーを含むことができる。装置は、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成された制御システムを含みうる。

別の実施形態では、気化された反応物質を形成するための装置が開示される。装置は、反応物質源を反応物質蒸気に気化するように構成された気化器を含むことができ、気化器は、第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置される。装置は、気化器の下流にあるプロセス制御チャンバーを含むことができ、プロセス制御チャンバーは、第一の温度よりも高い第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置される。装置は、気化器内の第一の圧力を、第一の温度で反応物質蒸気の露点圧力以下に維持するように構成された制御システムを含むことができる。制御システムは、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成されうる。

別の実施形態では、気化された反応物質を形成する方法が開示される。方法は、反応物質源を気化器に供給することを含むことができ、気化器は第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置される。方法は、反応物質源を気化して反応物質蒸気を形成することを含みうる。方法は、気化器内の圧力を、第一の温度で反応物質蒸気の全蒸気圧以下に維持することを含むことができる。方法は、プロセス制御チャンバーに反応物質蒸気を移送することを含むことができ、プロセス制御チャンバーは、第一の温度よりも高い第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置される。方法は、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、プロセス制御チャンバー内の圧力を調節することを含みうる。

別の実施形態では、気化された反応物質を形成するための装置が開示される。装置は、液体反応物質から反応物質蒸気を形成するように構成された気化器を含むことができる。装置は、気化器の下流にプロセス制御チャンバーを含むことができる。装置は、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成された制御システムを含みうる。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点を、本発明を限定するのではなく例示することを意図する、いくつかの実施形態の図面を参照して説明する。

図１は、さまざまな実施形態による半導体加工装置の概略的なシステム図である。 図２は、液体反応物質源を含む、図１の半導体加工装置の概略的なシステム図である。 図３は、別の実施形態による、液体反応物質源および不活性ガス源を含む、半導体加工装置の概略的なシステム図である。 図４は、さまざまな実施形態による、半導体加工方法を示すフローチャートである。

本明細書に開示された実施形態は、半導体加工装置で使用するための反応物質液体を気化するための、改善された液体気化器（例えば、直接液体注入気化器）に関する。本明細書に開示される実施形態は、原子層堆積（ＡＬＤ）装置、化学蒸着（ＣＶＤ）装置、有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）装置、物理蒸着装置（ＰＶＤ）などを含む、任意の好適なタイプの半導体加工装置と併せて使用することができる。

例えば、ＡＬＤは、基材上に非常に均一な薄膜を成長させるための方法である。時間分割ＡＬＤ反応器では、基材は不純物のない反応空間内に置かれ、少なくとも二つの異なる前駆体（反応物質蒸気）が気相で交互にかつ反復的に反応空間内に注入される。反応物質蒸気はしたがって、一つまたは複数の前駆体および一つまたは複数の溶媒を含む、蒸気を含むことができる。膜の成長が、基材の表面上で発生する交互の表面反応に基づいて、原子または分子の固体層を形成するのは、反応物質および基材の温度が、交互に注入された気相前駆体の分子が、基材上でのみその表面層と反応するように選択されるからである。反応物質は、各注入サイクル中に表面が実際に飽和するのに十分高いドーズ量で注入される。したがって、プロセスは、出発物質の濃度に依存せず、高度に自己調節的であり、それによって、極めて高い膜均一性および単一の原子または分子層の厚さ精度を達成することが可能である。同様の結果が空間分割ＡＬＤ反応器で得られ、基材は異なる反応物質に交互に曝露されるゾーンに移動される。反応物質は、成長する膜（前駆体）に寄与し、および／または前駆体の吸着種からリガンドを除去して、後続の反応物質の反応または吸着を促進するなどの他の機能を果たすことができる。

ＡＬＤ方法は、元素薄膜および化合物薄膜の両方の成長に使用することができる。ＡＬＤは、サイクルで繰り返される代替の二つ以上の反応物質を含むことができ、異なるサイクルは、異なる数の反応物質を有することができる。純粋なＡＬＤ反応は、サイクルごとに単層よりも少なく生成する傾向があるが、ＡＬＤの変形はサイクルごとに単層以上を堆積しうる。

ＡＬＤ法を用いて膜を成長させることは、そのステップごとの（層ごとの）性質のため、プロセスが遅くなる可能性がある。少なくとも二つのガスパルスを交互にして、所望の材料の一つの層を形成し、パルスは、膜の制御されていない成長およびＡＬＤ反応器の汚染を防止するために、相互に分離されたままである。各パルスの後、薄膜成長プロセスの気体反応生成物ならびに気相の過剰反応物質は、反応空間から除去されるか、または基材がそれを含むゾーンから除去される。時間分割された例では、これは、反応空間をポンプダウンすることによって、連続するパルス間の不活性ガス流で反応空間をパージすることによって、またはその両方によって達成されうる。パージは、反応物質パルス間の導管内に不活性ガスのカラムを用いる。パージは、その効率および連続パルス間に効果的な拡散バリアを形成するその能力のために、生産規模で広く用いられる。通常、不活性パージガスは反応物質パルス中にキャリアガスとしても使用され、反応空間内に供給される前に反応物質蒸気を希釈する。

ＡＬＤプロセスを成功させるには、十分な基材の曝露および反応空間の良好なパージが望ましい。すなわち、パルスは、基材が実際に飽和するのに十分な強さであるべきであり（飽和漸近曲線の平坦部分で）、パージは、反応器からすべての前駆体残留物および望ましくない反応生成物を、実際に除去するのに十分に効率的であるべきである。パージ時間は、前駆体曝露時間に対して比較的長くすることができる。

上述のように、液体前駆体（または前駆体溶媒混合物）を、液体注入気化器などの気化器内で蒸発させて、反応器または反応チャンバーに送達される反応物質蒸気を形成することができる。しかし、一部の装置では、気化器と反応チャンバーとの間のシステムの部分で、圧力および温度は変化しうる。プロセス制御チャンバー内の温度および／または圧力（または気化器と反応チャンバーとの間の経路に沿った他のそのような変動）の変動により、気化された反応物質が凝縮して液体の小滴になる場合がある。反応チャンバー上流の反応物質蒸気の凝縮により、反応チャンバー内に液滴が存在する場合があり、これは処理された基材に欠陥を引き起こし（例えば、処理されたウエハ）、処理の歩留まりを低下させる可能性がある。

さらに、さまざまな半導体加工装置では、気化器は、不活性ガスをサイクル間の気化器に供給することによって、反応物質ガスをパージする。一部の装置では、気化器は大容量を有する場合があり、そのような大容量をパージする時間は、スループットを大幅に低下させる可能性がある。一部の加工装置では、パルス当たりの不適切な流量制御から生じる大きな圧力変動により、過剰粒子が反応チャンバー内に作成されうる。さらに、反応器の上流にフィルターを配置することが難しい場合があり、これは反応チャンバーおよび基材への液滴の移動につながりうる。

図１は、さまざまな実施形態による半導体加工装置１の概略的なシステム図である。図２は、液体反応物質を液体気化器１０に供給する液体反応物質源３を含む、図１の半導体加工装置の概略的なシステム図である。液体気化器１０は、気化された反応物質をプロセス制御チャンバー２０に供給することができ、これは、反応物質アセンブリ、または反応器２１への供給のために反応物質が蒸気形態のままであることを確実にするように構成される。液体反応物質は、液体前駆体、または液体前駆体（例えば、ジルコニウム有機金属、またはジルコニウムアミノアルコキシドなどのＺｒ ＭＯ、例えば、ｄｍａｅがジメチルアミノエトキシド［ＯＣＨ▼２▽ＣＨ▼２▽Ｎ（ＣＨ▼３▽）▼２▽］である、Ｚｒ（ｄｍａｅ）▼４▽、Ｚｒ（ｄｍａｅ）▼２▽（ＯｔＢｕ）▼２▽、およびＺｒ（ｄｍａｅ）▼２▽（ＯｉＰｒ）▼２▽）と溶媒（例えば、オクタン）との混合物を含みうる。液体反応物質源３は、液体反応物質を液体入ライン７に沿って気化器１０に供給することができる。液体マスフローコントローラ（液体ＭＦＣ）２は、液体注入ライン７に沿った液体反応物質の流れを制御または計量するために提供されうる。第一の弁１１は、液体反応物質の気化器１０への流れ（例えば、圧力および／または流量）を調節することができる。第一の弁１１は、任意の適切なタイプの弁を備えることができる。例えば、さまざまな実施形態では、第一の弁１１は、液体注入ライン７を通る流量を調節するための複数の流れコンダクタンス設定を有する調節可能な弁を備えることができる。

アトマイザーまたはインジェクター５を液体注入ライン７に沿って提供し、液体反応物質を高速スプレーに霧化して、気化器１０に送達することができる。本明細書で説明したように、気化器１０の圧力および温度は、注入された液体反応物質が反応物質蒸気に蒸発するように制御されうる。反応物質蒸気を、第一の反応物質蒸気供給ライン８に沿ってフィルター４に供給することができる。フィルターは、気化または凝縮が不完全なために存在する液滴を捕捉および蒸発させるように構成されうる。

さまざまな実施形態では、本明細書に開示されるように、反応物質と気化した溶媒との混合物でありうる反応物質蒸気は、別個の不活性キャリアガス供給を使用することなく、第一の供給ライン８に沿って供給されうる。別個の不活性ガス源を省略して、反応物質蒸気を第一の供給ライン８を通して運ぶことで、装置１に関連する費用および複雑さを有益に低減することができる。さらに、上述のように、気化器１０の容積は大きくてもよく、その結果、気化器１０の繰り返しのパージはスループットを減少させる。例示された実施形態では、液体反応物質と共に供給される溶媒蒸気は、反応物質を運び、気化器１０から反応物質蒸気の一部を形成するように機能することができ、それにより、気化器１０への別個のキャリアガス供給の必要性をなくすことができる。

プロセス制御チャンバー２０は、気化器１０と反応器２１との間に配置されうる。プロセス制御チャンバー２０は、第二の反応物質蒸気供給ライン９に沿って反応器２１に供給される、反応物質蒸気の量を計量または制御することができる。したがって、プロセス制御チャンバー２０は、反応器２１へのパルス送達のパルス幅およびタイミングを制御するように構成されうる。

第二の弁１２は、プロセス制御チャンバー２０の上流に配置することができる。図示した実施形態では、第二の弁１２は、フィルター４とプロセス制御チャンバー２０との間に配置されうる。その他の実施形態では、第二の弁１２は、フィルター４と気化器１０との間に配置されうる。第二の弁１２は、気化された反応物質の流れコンダクタンスを制御する調節可能な弁を備えうる。第三の弁１３は、例えば、プロセス制御チャンバー２０と反応器２１との間など、プロセス制御チャンバー２０の下流に配置されてもよい。第三の弁１３は、一部の実施形態では、流れコンダクタンスを制御するための調節可能な弁を備えることができる。他の実施形態では、他のタイプの弁が適している場合がある。

第二の反応物質蒸気供給ライン９は、反応物質蒸気を反応器２１の吸気マニホールド１８に供給することができる。吸気マニホールド１８は、反応器２１の反応チャンバー３０に反応物質蒸気を供給することができる。示されるようなシャワーヘッドなどの分散装置３５、または他の実施形態での水平注入装置は、複数の開口部１９と流体連通するプレナム３２を含みうる。反応物質蒸気は開口部１９を通過し、反応チャンバー３０内に供給されうる。基材支持体２２は、反応チャンバー３０内のウエハなどの基材３６を支持するように、構成されても、またはサイズ設定および形作られてもよい。分散反応物質蒸気は基材に接触し、反応して、基材上に層（例えば、単層など）を形成することができる。分散装置３５は、基材上に均一な層を形成するように、反応物質蒸気を分散させうる。

排気ライン２３は、反応チャンバー３０と流体連通することができる。真空ポンプ２４は、排気ライン２３に吸引を適用して、反応チャンバー３０から蒸気および過剰材料を排出することができる。反応器２１は、原子層堆積（ＡＬＤ）装置、化学蒸着（ＣＶＤ）装置などの任意の好適なタイプの半導体反応器を備えることができる。

図１および図２の実施形態では、第一の圧力変換器１４は、第一の変換器ライン１５によって気化器１０内の圧力を監視できる。第二の圧力変換器１６は、第二の変換器ライン１７によってプロセス制御チャンバー２０内の圧力を監視できる。第一のフィードバック回路２５は、第一の圧力変換器１４を第一の弁１１と電気的に接続することができる。第二のフィードバック回路２６は、第二の変換器１６を第二の弁１２と電気的に接続することができる。制御システム３４は、装置１のさまざまな構成要素の動作を制御することができる。制御システム３４は、第一の弁１１、第二の弁１２、第一の圧力変換器１４、第二の変換器１６、第三の弁１３、反応器２１（その中のさまざまな構成要素）、および真空ポンプ２４のうちの一つまたは複数の動作を制御するように構成された処理電子機器を備えることができる。

図２に単一構造として図示されているが、制御システム３４は、装置１のさまざまな構成要素の動作を制御する、プロセッサ、メモリ装置、およびその他の電子部品を有する、複数のコントローラまたはサブシステムを含みうることが理解されるべきである。制御システム（またはコントローラ）という用語は、他の装置（弁、センサなど）と統合または接続されうる、個々のコントローラ装置および処理電子機器の任意の組み合わせを含む。したがって、いくつかの実施形態では、制御システム３４は、複数（またはすべて）のシステム構成要素の動作を制御する、集中コントローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御システム３４は、一つまたは複数のシステム構成要素の動作を制御する、複数の分散コントローラを備えることができる。

上述のように、不十分な気化または凝縮は、反応チャンバー３０内の膜成長に変形をもたらす可能性があり、これは歩留まりを低下させうる。さらに、いくつかの加工装置は、反応チャンバー３０への液体の送達につながりうる、介在するプロセス制御チャンバーまたは弁配置なしに、気化器から反応器へ反応物質蒸気を送達することができる。有益なことに、図１および図２の実施形態は、気化器１０内およびプロセス制御チャンバー２０内の測定された圧力のフィードバック制御を含みうる。

図１に示すように、装置１は、第一の温度で維持される第一の熱ゾーン２７および第二の温度で維持される第二の熱ゾーン２８を含みうる。さまざまな実施形態では、第二の熱ゾーン２８の第二の温度は、第一の熱ゾーン２７の第一の温度よりも高くてもよい。さまざまな実施形態では、例えば、第二の温度は、５°Ｃ〜５０°Ｃの範囲、５°Ｃ〜３５°Ｃの範囲、または１０°Ｃ〜２５°Ｃの範囲の温度差で、第一の温度よりも高くてもよい。第一の熱ゾーン２７は気化器１０を含むことができる。第二の熱ゾーン２８は、第二の熱ゾーン２８内の構成要素を接続する供給ラインと共に、フィルター４、第二の弁１２、プロセス制御チャンバー２０、および第三の弁９を備えることができる。熱ゾーン２７、２８が分離されている場合、ゾーン間の供給ライン８の部分にヒータージャケットを提供して、第一の熱ゾーン２７の温度以上に線を維持することができる。

加熱された第二の熱ゾーン２８内にフィルター４を配置することで、フィルター４を通して送達されうる、液滴の捕捉および蒸発を有益に向上させることができる。高温フィルター４は、別個の液滴サイズ制御機構（例えば、高流動不活性ガス注入）またはフラッシュ非接触注入の使用をなくすことができる。さらに、異なる温度にある加熱ゾーンに気化器１０およびプロセス制御チャンバー２０を配置することで、装置１が反応器プロセスパラメータを微調整できるようになる。例えば、第一および第二の弁１１、１２は、所望の処理反応器パラメータを得るために、反応器への溶媒および前駆体の流量を増加または減少させるように、制御システム３４によって調整されうる。

例えば、気化器１０の第一の圧力設定値は、特定の反応物質−溶媒の混合物、第一の熱ゾーン２７の温度、気化器１０の容積、気化器１０を通る流量、および気化器１０の温度での反応物質の露点圧力（例えば、本明細書で使用される場合、反応物質が蒸気形態で残る概算最大圧力）に少なくとも部分的に基づいて計算することができる。計算された第一の圧力設定値は、気化器１０内の圧力の上限を設定することができ、制御システム３４に入力することができる。第一の圧力変換器１４は、気化器１０内の圧力を監視することができ、測定された圧力を第一のフィードバック回路２５および／または制御システム３４に沿って第一の弁１１に返還することができる。フィードバック回路２５および／または制御システム３４は、任意の適切な閉ループ制御技術を使用して、気化器１０内の圧力を第一の圧力設定値以下に維持することができる。例えば、制御システム３４は、測定された圧力と第一の圧力設定値との差を計算できる。計算された差異に基づいて、制御システム３４は、制御信号を第一の弁１１に送信して、弁１１の流れコンダクタンス設定を調整し、気化器１０の圧力を調整して、圧力を第一の温度で反応物質露点圧力以下に維持することができる。

弁１１（または弁１２）に対する圧力設定値を決定する一例として、反応物質と溶媒の混合物の比重を計算することができる。第一の例では、５０％のジルコニウム有機金属（ＺｒＭＯ）（例えば、ジルコニウムアミノアルコキシド）を反応物質として、および５０％のオクタンを溶媒として利用する混合物の場合、比重は約０．９６１とすることができる。この例では、混合物の流量は約０．００１３３ｇ−液体／ミリ秒とすることができる。第一の熱ゾーン２７における設定温度が１５０℃の場合、ＺｒＭＯの対応する蒸気圧は、約４５トールでありうる。０．５Ｌの容積を有する気化器１０の対応する総蒸気圧は約１５９トールであり、これは第一の弁１１の第一の圧力設定値でありうる。圧力設定値は、混合物の組成およびプロセスパラメータによって、勿論変化する。第一の例と同様に、プロセスパラメータを有する第二の例として、２０％のＺｒＭＯ反応物質と８０％のオクタン溶媒との混合物は、約５００トールの総蒸気圧を有する。

同様に、プロセス制御チャンバー２０の第二の圧力設定値は、反応物質−溶媒の混合物、第二の熱ゾーン２８の温度、プロセス制御チャンバー２０の容積、プロセス制御チャンバー２０を通る流量、およびプロセス制御チャンバー２０の温度での反応物質の公知の露点圧力に少なくとも部分的に基づいて計算することができる。計算された第二の圧力設定値は、プロセス制御チャンバー２０内の圧力の上限を設定することができ、制御システム３４に入力することができる。第二の圧力変換器１６は、プロセス制御チャンバー２０内の圧力を監視することができ、測定された圧力を第二のフィードバック回路２６および／または制御システム３４に沿って第二の弁１２に返還することができる。第二のフィードバック回路２６および／または制御システム３４は、任意の適切な閉ループ制御技術を使用して、プロセス制御チャンバー２０内の圧力を第二の圧力設定値以下に維持することができる。例えば、制御システム３４は、測定された圧力と第二の圧力設定値との差を計算できる。計算された差異に基づいて、制御システム３４は、制御信号を第二の弁１２に送信して、弁１２の流れコンダクタンス設定を調整し、プロセス制御チャンバー２０の圧力を調整して、圧力を第二の温度で反応物質露点圧力以下に維持することができる。

したがって、弁１１、１２、圧力変換器１４、１６、およびフィードバック回路２５、２６は、気化器１０およびプロセス制御チャンバー２０のそれぞれの圧力を正確に制御して、凝縮および不適切な気化を防止できる。さらに、二つのフィードバック回路２５、２６は、異なる温度で維持された二つの熱ゾーン２７、２８に対して提供されているため、装置１は反応器処理パラメータおよび反応物質の流量を微調整することができる。例えば、いくつかの実施形態では、制御システム３４は、プロセス制御チャンバー２０の上流の反応物質蒸気の圧力を下げるように構成されうる。第二の熱ゾーン２８の第二の温度は、第一の熱ゾーン２７の第一の温度よりも高くてもよいため、反応物質蒸気は低圧でも凝縮しない一方、圧力を下げると反応器への反応物質ガスのドーズ量の調整を助け、反応プロセスを安定化させることができる。他の実施形態では、制御システム３４は、反応処理パラメータを調整するために、プロセス制御チャンバー２０の上流の圧力を上げるか、さもなければ調整するように構成されうる。

図３は、液体反応物質源３および不活性ガス源２９を含む、図１の半導体加工装置の概略的なシステム図である。特に記載がない限り、図３の構成要素は、図１および図２の同様の番号付き構成要素と一般的に類似していてもよい。反応物質源３のみが存在する図１および図２の実施形態とは異なり、図３では、装置１は、不活性ガスライン３３に沿って気化器１０のインジェクター５に不活性キャリアガスを供給することができる。示されるように、ガスマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６は、不活性ガスライン３３に沿ったガスの供給を計量できる。第四の弁３１は、不活性ガスライン３３に沿って設けられ、不活性ガスの気化器１０への流れを調整しうる。第四の弁３１は、いくつかの実施形態では、複数の流れコンダクタンス設定を有する調節可能な弁を備えることができる。他の実施形態では、第四の弁３１は、弁３１が不活性ガス線３３に沿った不活性ガスの流れを許可または遮断する、バイナリーのオン／オフ弁を含むことができる。図３の実施形態では、不活性ガスは、反応物質蒸気を反応器２１に供給するのを支援することができる。例えば、不活性ガスは、インジェクター５内の反応物質液体を霧化するのを助けることができ、これは気化の効率を改善する。

図４は、さまざまな実施形態による、半導体加工方法４０を示すフローチャートである。方法４０は、液体反応物質が気化器に供給されるブロック４１で開始することができる。気化器は、第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置されうる。ブロック４２を回転させることで、反応物質を気化器内で気化して、反応物質蒸気を形成することができる。図示した直接液体注入の実施形態の場合、気化は霧化ならびに加熱を含みうる。例えば、霧化は、高速の不活性ガス流と混合しながら霧化する非接触インジェクターを介してもよく、一方で霧化またはエアロゾル化された反応物質の気化は、気化器に熱エネルギーを加えてその温度を上昇させる、一つまたは複数のヒーター（例えば、放射ヒーター）によって援助されうる。

ブロック４３では、気化器内の圧力を、第一の温度で、反応物質蒸気（任意の溶媒を含む）の露点圧力以下に維持することができる。本明細書で説明したように、さまざまな実施形態では、第一の弁は気化器の上流に配置されうる。第一の圧力変換器は、気化器と流体連通することができる。第一のフィードバック制御回路は、第一の圧力変換器および第一の弁を電気的に接続することができる。第一のフィードバック制御回路は、凝縮および不完全な気化を防止するために、圧力が圧力設定値より低いことを確実にすることができる。

ブロック４４を回転させることにより、反応物質蒸気を、気化器の下流のプロセス制御チャンバーに移送することができる。プロセス制御チャンバーは、第一の温度よりも高い第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置されうる。プロセス制御チャンバーは、プロセス制御チャンバーの下流に配置することができる、反応器への反応物質蒸気の供給（またはパルス）を計量することができる。

ブロック４５では、プロセス制御チャンバー内の圧力は、プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、調節されうる。反応物質蒸気の蒸気状態を維持するために、プロセス制御チャンバー内の圧力を、第二の温度で反応物質蒸気（任意の溶媒を含む）の最大圧力以下に維持することができる。本明細書で説明したように、さまざまな実施形態では、第二の弁はプロセス制御チャンバーの上流に配置されうる。第二の圧力変換器は、プロセス制御チャンバーと流体連通することができる。第二のフィードバック制御回路は、第二の圧力変換器および第二の弁を電気的に接続することができる。第二のフィードバック制御回路は、凝縮および不完全な気化を防止するために、圧力が圧力設定値より低いことを確実にすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、プロセス制御チャンバーの上流の圧力設定値は、反応器プロセスのプロセスパラメータを調整するために、気化器から降圧することができる。

明確化および理解の目的のために図示および実施例によって詳細に前述されているが、特定の変更および修正を実施することができることは当業者には明らかである。したがって、説明および実施例は、本発明の範囲を本明細書に記載される特定の実施形態および実施例に限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ開示された実施形態の真の範囲および精神を備えたすべての修正および代替物も包含するものである。さらに、本明細書で上述した特徴、態様および利点のすべてが、本実施形態を実施するために必ずしも必要とされるわけではない。

Claims (34)

1. 半導体加工装置であって、
   反応器と、
   前記反応器に反応物質蒸気を提供するように構成された気化器と、
   前記気化器と前記反応器との間のプロセス制御チャンバーと、
   前記プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成された制御システムと、を備える、半導体加工装置。
2. 前記制御システムは、前記気化器内の圧力を、前記反応物質蒸気の露点圧力以下に維持するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記気化器と流体連通する第一の圧力変換器をさらに備え、前記制御システムが、前記第一の圧力変換器によって得られた一つまたは複数の圧力測定値からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記気化器内の前記圧力を維持するように構成された処理電子機器を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記気化器の上流にあり、前記第一の圧力変換器と電気通信する第一の弁をさらに備え、前記第一の弁が前記気化器内の前記圧力を調節するように構成される、請求項３に記載の装置。
5. 前記反応物質蒸気が気化した溶媒を含む、請求項２に記載の装置。
6. 前記プロセス制御チャンバーと流体連通する第二の圧力変換器をさらに備え、前記制御システムが、前記プロセス制御チャンバー内の前記圧力を調節し、前記反応物質蒸気の露点圧力以下で前記プロセス制御チャンバー内に前記圧力を維持するように構成された処理電子機器を備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記制御システムが、前記第二の圧力変換器によって得られた一つまたは複数の圧力測定値からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記プロセス制御チャンバーの上流に第二の弁をさらに備え、前記第二の弁が前記プロセス制御チャンバーの前記圧力を調節するように構成される、請求項７に記載の装置。
9. 第二の弁の上流にフィルターをさらに備える、請求項１に記載の装置。
10. 前記気化器が、第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置され、前記プロセス制御チャンバーが第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置され、前記第二の温度が前記第一の温度よりも高い、請求項１に記載の装置。
11. 前記プロセス制御チャンバーと前記反応器との間に第三の弁をさらに備え、前記第三の弁が前記反応器への前記反応物質蒸気の流れを調節するよう構成される、請求項１に記載の装置。
12. 前記気化器が、不活性ガス供給ラインに接続されていない、請求項１に記載の装置。
13. 液体反応物質を前記気化器に運ぶ、液体反応物質源をさらに含む、請求項１に記載の装置。
14. 前記気化器の上流にアトマイザーをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記気化器への前記液体反応物質の流れを計量する液体マスフローコントローラ（ＭＦＣ）をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
16. 気化された反応物質を形成するための装置であって、
    反応物質源を反応物質蒸気に気化するように構成された気化器であって、第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置される、気化器と、
    前記気化器の下流にあるプロセス制御チャンバーであって、前記第一の温度よりも高い第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置される、プロセス制御チャンバーと、
    制御システムであって、
    前記気化器内の第一の圧力を、前記第一の温度で前記反応物質蒸気の露点圧力以下に維持するように、
    前記プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように、構成された制御システムと、を備える、気化した反応物質を形成するための装置。
17. 前記プロセス制御チャンバーの下流に反応器をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
18. 前記反応物質源が、前記プロセス制御チャンバーに液体反応物質を運ぶ、液体反応物質源を備える、請求項１６に記載の装置。
19. 前記制御システムは、前記第二の温度で、前記プロセス制御チャンバー内の前記圧力を、前記反応物質蒸気の露点圧力以下に維持するように構成される、請求項１６に記載の装置。
20. 前記気化器の上流の第一の弁、前記気化器と流体連通する第一の圧力変換器、および前記第一の圧力変換器および前記第一の弁と電気通信する第一のフィードバック回路をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
21. 前記プロセス制御チャンバーの上流に第二の弁、前記プロセス制御チャンバーと流体連通する第二の圧力変換器、および前記第二の圧力変換器および前記第二の弁と電気通信する第二のフィードバック回路をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
22. 前記プロセス制御チャンバーの上流にフィルターをさらに備え、前記フィルターが前記第二の熱ゾーン内に配置される、請求項１６に記載の装置。
23. 前記気化器の上流にアトマイザーをさらに備える、請求項１６に記載の装置。
24. 前記気化器への液体反応物質の流れを計量する液体マスフローコントローラ（ＭＦＣ）をさらに備える、請求項２３に記載の装置。
25. 気化された反応物質を形成する方法であって、
    反応物質源を気化器に供給することであって、前記気化器が第一の温度で第一の熱ゾーン内に配置される、供給することと、
    前記反応物質源を気化して反応物質蒸気を形成することと、
    前記気化器内の圧力を、前記第一の温度で前記反応物質蒸気の全蒸気圧以下に維持することと、
    プロセス制御チャンバーに前記反応物質蒸気を移送することであって、前記プロセス制御チャンバーは、前記第一の温度よりも高い第二の温度で第二の熱ゾーン内に配置される、移送することと、
    前記プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節することと、を含む、気化された反応物質を形成する方法。
26. 前記第二の温度で、前記プロセス制御チャンバー内の前記圧力を、前記反応物質蒸気の露点圧力以下に維持することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記反応物質蒸気を前記プロセス制御チャンバーから半導体加工チャンバーにパルスすることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
28. 気化された反応物質を形成するための装置であって、
    液体反応物質から反応物質蒸気を形成するように構成された気化器と、
    前記気化器の下流にプロセス制御チャンバーと、
    前記プロセス制御チャンバー内の測定された圧力のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成された制御システムと、を備える、気化した反応物質を形成するための装置。
29. 前記制御システムは、前記気化器内の圧力を、前記反応物質蒸気の露点圧力以下に維持するように構成される、請求項２８に記載の装置。
30. 前記気化器と流体連通する第一の圧力変換器をさらに備え、前記制御システムが、前記第一の圧力変換器によって得られた一つまたは複数の圧力測定値からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記気化器内の前記圧力を維持するように構成された処理電子機器を備える、請求項２９に記載の装置。
31. 前記気化器の上流にあり、前記第一の圧力変換器と電気通信する第一の弁をさらに備え、前記第一の弁が前記気化器内の前記圧力を調節するように構成される、請求項３０に記載の装置。
32. 前記プロセス制御チャンバーと流体連通する第二の圧力変換器をさらに備え、前記制御システムが、前記プロセス制御チャンバー内の前記圧力を調節し、前記反応物質蒸気の露点圧力以下で前記プロセス制御チャンバー内に前記圧力を維持するように構成された処理電子機器を備える、請求項２８に記載の装置。
33. 前記制御システムが、前記第二の圧力変換器によって得られた一つまたは複数の圧力測定値からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、前記プロセス制御チャンバー内の圧力を調節するように構成される、請求項３２に記載の装置。
34. 前記プロセス制御チャンバーの上流に第二の弁をさらに備え、前記第二の弁が前記プロセス制御チャンバーの前記圧力を調節するように構成される、請求項３３に記載の装置。