RU2384652C2 - Барботер для постоянной доставки пара твердого химиката - Google Patents
Барботер для постоянной доставки пара твердого химиката Download PDFInfo
- Publication number
- RU2384652C2 RU2384652C2 RU2006145280/02A RU2006145280A RU2384652C2 RU 2384652 C2 RU2384652 C2 RU 2384652C2 RU 2006145280/02 A RU2006145280/02 A RU 2006145280/02A RU 2006145280 A RU2006145280 A RU 2006145280A RU 2384652 C2 RU2384652 C2 RU 2384652C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bubbler
- chambers
- carrier gas
- compound
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
- C23C16/4482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material by bubbling of carrier gas through liquid source material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
Abstract
Изобретение относится к барботеру для обеспечения испаренного соединения в процесс химического осаждения из паровой фазы и может быть использовано при производстве полупроводников. Сборная конструкция камеры барботера содержит одну камеру или более камер, соединенных в ряды. Все камеры находятся по существу в вертикальной ориентации или под углом 45° от горизонтали. Твердый или жидкий источник соединения содержится в камере или камерах. Отношение между длиной камеры или объединенной длиной камер, соединенных в ряд, по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры и средним диаметром, эквивалентным поперечному разрезу камеры или камер по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры, составляет не менее чем приблизительно 6:1. В результате обеспечивается устойчивая и постоянная скорость доставки испаренного соединения при осаждении из паровой фазы. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Данное изобретение относится к обеспечению металлоорганического пара для производства полупроводников.
Для роста MOCVD металлоорганические соединения являются исходными веществами для отрасли полупроводниковых соединений. Металлоорганические соединения, которые типично применяются в качестве предшественников для химического осаждения из паровой фазы, включают триметилалюминий (TMAl), триметилгаллий (TMG), триэтилгаллий (TEG), триметилсурьму (TMSb), диметилгидразин (DMHy), триметилиндий (TMIn) и циклопентадиенилмагний (Cp2Mg).
Типично, летучее металлоорганическое соединение для осаждения из паровой фазы подают в барботер и подвергают воздействию постоянной температуры, где газ-носитель, такой как водород или азот, вводят для транспортировки соединения и доставки его в камеру осаждения из паровой фазы.
Хороший метод доставки металлоорганического предшественника обеспечивает поток газа с известным, постоянным, контролируемым количеством содержащегося металлоорганического вещества. Для жидких металлоорганических соединений этот метод является в целом простым упражнением, поскольку массопередача и кинетика испарения являются достаточно быстрыми для обеспечения концентраций, близких к насыщению при наиболее рациональных скоростях потока газа-носителя. Термин “барботер” применяют, в общем, в отрасли CVD для обозначения любого контейнера для предшественника, используемого для доставки газа-носителя, насыщаемого в вышеупомянутом предшественнике. В случае твердых металлоорганических веществ, особенно TMIn, получение последовательной доставки оказалось постоянной проблемой. В этом случае кинетика парообразования является более медленной и зависящей от таких факторов, как морфология продукта, температура, время контакта с газом и площадь поверхности. Мелко измельченный, неправильной формы материал с большой площадью поверхности будет испарять быстрее, чем однородный, плотный, более массивный материал. Массопередача является также более проблематичной. Является важным обеспечить достаточное время контакта для более медленного процесса испарения и важно удерживать газ-носитель в движении через все экспонированные поверхности при скоростях, достаточных для доставки соответствующего количества предшественника в CVD камеру. Образование каналов, например, снизит как время контакта, так и площадь, подвергающуюся воздействию текущего газа. Известно, что другие факторы, такие как изменения давления, по мере того, как газ-носитель протекает сквозь слой предшественника, вызывают переменчивые скорости доставки и изменения в степени насыщения газа-носителя.
Также очень желательным является обеспечение постоянной и устойчивой доставки пара от твердого металлоорганического предшественника при концентрации, близкой к насыщению, в производстве соединений для полупроводниковых устройств. На неустойчивые скорости доставки пара для металлоорганических предшественников оказывает воздействие ряд факторов:
- уменьшение общей площади поверхности твердого вещества происходит непрерывно вследствие истощения твердого предшественника. Небольшие, с большой площадью поверхности частицы испаряются предпочтительно, что вызывает быстрое уменьшение площади поверхности на ранней стадии периода годности слоя;
- образование каналов, которое может происходить вследствие эрозии слоя твердого предшественника;
- изменения давления внутри слоя во время работы;
- эффекты роста зерен вследствие процесса агломерации, которые происходят при испарении и сублимации твердого материала наряду с сопутствующим равновесием, при котором на поверхностях твердого предшественника происходит переосаждение. При насыщении газа переосаждение происходит при той же скорости, но морфология слоя изменяется для поддержки более низкой площади поверхности;
- газовые тракты становятся короче, и доступная площадь поверхности становится сниженной, по мере потребления твердого предшественника. Следовательно, насыщение газа-носителя паром металлоорганического предшественника становится все менее вероятным.
Идеальная конструкция барботера должна решать вышеупомянутые проблемы и осуществлять следующие задачи:
- обеспечение устойчивой, постоянной скорости доставки пара до тех пор, пока в барботере не наступит по существу полный расход твердого металлоорганического вещества;
- обеспечение концентрации насыщения или близкой к насыщению при наиболее общепринятых рациональных рабочих параметрах, таких как температура, давление, тип газа-носителя (N2, H2 и т.д.) и скорость потока газа-носителя;
- обеспечение быстрого отклика и быстрого повторного установления устойчивой, постоянной скорости доставки пара, когда рабочие параметры изменяются.
Известны общие подходы к доставке паров от твердых металлоорганических веществ:
1) Раствор TMIn: Недостатки, отмеченные в данной отрасли при использовании “раствора TMIn”, включают унос аэрозолей растворителя и непостоянные и изменяющиеся скорости доставки для общего индия при использовании TMIn/TEIn.
а) Патент США 5232869 (1993): Как практически применяется Epichem. В этом случае применяется суспендированная жидкость для преодоления кинетики и массопередачи. Твердый предшественник растворяется в растворителе по мере его расходования посредством испарения для поддержания условий равновесия и постоянных скоростей доставки.
b) Патент США 5502227 (1996): TMIn растворяют в R3In, таком как триэтилиндий (TEIn).
2) Еще один общий подход, улучшающий однородность потока и контакт твердое вещество-газ в барботере. Стратегии, которые использовались до настоящего времени, включают:
а) Патент США 4916828 (1990): Применение TMIn, смешанного или диспергированного при “набивке”.
b) Патент США 4734999 (1987): Применение барботера, включающего в себя погружную трубку, снабженную фриттованным распределителем на конце трубки и уменьшенным диаметром барботера на дне по сравнению с верхней частью.
с) Патент США 5019423 (1991): В данной конструкции используется газ-носитель, протекающий вверх через набивной слой твердого металлорганического материала на верхней части перегородки, содержащей множественные поры.
d) Патент США 4947790 (1990): Газ-носитель течет по направлению силы тяжести в следующей последовательности: через толстую пластину ввода газа, твердый слой порошка и тонкую пластину вывода газа.
е) Опубликованный патент РСТ WO 99/28532 (1999): применяют ультразвуковой испаритель.
f) Патент США 5603169 (1997): Описано применение барботера, содержащего откачную трубку, сжимающую пластину и пару пористых тонких пластин.
g) Опубликованная патентная заявка США 2002/0078894 А1 (2002): данный барботер содержит фильтр из плавленого металла в большей степени, чем общепринятую погружную трубку.
h) Патент США 5552395 (1996): В этом патенте описано применение барботера в форме конуса (конического).
i) Опубликованная патентная заявка Японии 2003/303772). Этот барботер представляет собой контейнер для упаковки твердого металлоорганического соединения, имеющий трубопровод переключения направления потока, пересекающий распределяющую пластину, которая вертикально разделяет контейнер.
К сожалению, ни одна из ранее описанных конструкций барботера не решает все проблемы доставки металлорганического твердого вещества. Ни одна из вышеупомянутых конструкций барботера не способна обеспечить однородную скорость доставки с максимальным подъемом материала предшественника до тех пор, пока не произойдет по существу полное расходование источника пара в широком рабочем интервале. Каждая конструкция барботера имеет ограниченный интервал параметров, в котором она работает наиболее эффективно. Прорыв ненасыщенного газа-носителя происходит преждевременно или постепенно, по мере расхода твердого субстрата. Преждевременный прорыв приводит к низкой эффективности доставки и потере ценного металлоорганического продукта вследствие раннего удаления и замены на новый барботер. Медленное падение процента насыщения газа-носителя может приводить к получению субстандартных слоев осаждения, если его не определяют во время процесса осаждения.
Настоящее изобретение решает вышеуказанные проблемы.
В своем первичном варианте осуществления настоящее изобретение включает в себя барботер для обеспечения испаренного соединения в процесс химического осаждения из паровой фазы, содержащий: (а) сборную конструкцию барботера, имеющую ввод и вывод; (b) средство для обеспечения инертного газа-носителя, соединенное с вводом; (с) средство для удаления испаренного соединения и газа-носителя из сборной конструкции камеры и передачи соединения в процесс химического осаждения из паровой фазы, соединенное с выводом, и (d) средство температурного контроля, в которое помещена сборная конструкция камеры барботера, которая вызывает испарение соединения в газ-носитель.
Сборная конструкция камеры барботера содержит одну камеру или две или более камер, соединенных в ряд, причем все камеры находятся в по существу вертикальной ориентации. Камера или камеры содержат твердый или жидкий источник соединения. Отношение между длиной камеры или объединенной длиной камер, соединенных в ряд, по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры и средним диаметром, эквивалентным поперечному разрезу камеры или камер по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры, составляет не менее чем приблизительно 6:1.
Другие варианты осуществления изобретения охватывают детали, включающие длину, диаметр и ориентацию камер, композицию соединения и газа-носителя, все из которых подробно описаны далее в данном документе.
На чертежах представлено:
Фигура 1А - основная идея течения газа-носителя через длинную узкую колонну, набитую твердым материалом, подвергаемым воздействию.
Фигура 1В - диаграмма потока газа для двух камер в ряду.
Фигура 1С - диаграмма потока газа для четырех камер в ряду.
Фигура 2 - конструкция барботера с тремя камерами с различными размерами диаметров и формами: две камеры ввода и вывода меньшего диаметра и одна камера в виде U-трубки с большим диаметром. Все камеры соединены в ряд через понижающие трубки.
Фигура 3 - барботер с тремя 180о возвратно-изогнутыми радиусными коленами.
Фигура 4 - многокамерный барботер с тремя 90о угловыми коленами.
Фигура 5 - барботер с тремя камерами с трубками одного диаметра: две камеры с прямым вводом и выводом через трубки и одна камера в виде U-трубки. Все камеры соединены в ряд через понижающие трубки.
Фигура 6 - четырехкамерный барботер с прокладкой на дне каждой камеры.
Фигура 7 - четырехкамерный барботер с газораспределительной трубкой на дне каждой камеры.
Фигура 8 - спиральный цилиндр, в котором газ проходит вниз через одну сторону спирали, соединяется со второй стороной спирали на дне барботера и перемещается вверх к выходу. Эффективная длина спирали равна или больше чем в 6 раз среднего поперечного разреза одной из спиральных камер.
Фигура 9 - профиль Эписона, связанный с примером 1.
Фигура 10 - профиль Эписона, связанный с примером 2.
Фигура 11 - профиль Эписона, связанный с примером 3.
Подробное описание изобретения
Было обнаружено, что прохождение газа-носителя через барботер, как в обобщенном виде описано выше, загруженный триметилиндием (TMIn), обеспечивает устойчивый поток газа, который насыщают паром TMIn до тех пор, пока не израсходуется большая часть TMIn, загруженного в колонну (см. фиг.1А). На основании данного наблюдения настоящее изобретение предоставляет улучшенное устройство доставки для системы с твердым источником (MOCVD).
Концепция конструкции барботера включает конструкцию узкого, длинного уникального цилиндра, которая обеспечивает концентрацию насыщения или близкую к насыщению пара предшественника в газе-носителе. Эта конструкция узкого, длинного цилиндра позволяет решить ранее описанные проблемы тепло- и массопередачи, поскольку она обеспечивает максимальный контакт газа-носителя с твердым веществом посредством минимизации образования каналов газа через соединение и способствует максимальной теплопередаче через стенку камеры к соединению. Следовательно, барботер может применяться при более низких давлениях и более высоких скоростях потока газа-носителя по сравнению с общепринятыми барботерами.
Давление пара химиката непосредственно связано с температурой. Для поддержания постоянного давления паров используемые барботеры либо погружают в ванну с постоянной температурой (термостат) или оборудуют рубашкой изготовленного на заказ внешнего теплообменника. Большинство установок MOCVD оборудовано первым вариантом. Конфигурации таких барботеров ограничены размерами термостата. Следовательно, вместо использования единственной длинной прямой трубки барботер может быть изготовлен с единственной или множественными гнутыми трубками, или с пучком труб, соединенных вместе в ряд, или с концентрическими трубками.
Конструкция барботера настоящего изобретения предоставляет непрерывные, устойчивые скорости доставки материала твердого источника до расходования большей части материала источника. Такие барботеры могут включать некоторые или все признаки, описанные ниже.
- Конструкционный материал: любой подходящий материал, такой как стекло, пластик или металл, который является инертным по отношению к твердому источнику, содержащемуся в нем. Нержавеющая сталь является предпочтительной, поскольку входит в стандартную спецификацию в отрасли MOCVD.
- Барботер имеет отверстие ввода для впуска газа-носителя, выпускное отверстие вывода для выхода газа-носителя, насыщенного паром после контакта с твердым источником, и одно или более отверстий заполнения для загрузки источника соединения.
- Отверстия ввода и вывода барботера могут быть установлены либо с прокладкой или без нее.
- Барботер может содержать либо единственную камеру или множество камер.
- Внутренние диаметры камер могут быть одинаковыми или различными по всей их длине.
- Диаметры или средний диаметр, эквивалентные камерам, находятся в интервале от приблизительно 1,3 см до приблизительно 7,6 см.
- Камеры не ограничены круговой формой в их поперечных разрезах. Они могут быть округлыми, овальными, прямоугольными, спиральными или какими-либо другими, известными специалисту в данной области.
- Камеры могут быть оборудованы внутренними перегородками или рифлениями для увеличения эффективной длины пути.
- Камеры соединены в ряд и находятся по существу в вертикальном положении, но предпочтительно расположены под углом, равным, по меньшей мере, приблизительно 45°С от горизонтали. Однако они также могут быть соединены по схеме зигзага под углом, равным, по меньшей мере, приблизительно 45°С от горизонтали.
- Камеры могут сообщаться с использованием узлов соединения, которые имеют одинаковые или меньшие диаметры в поперечном разрезе, чем диаметры камер.
- Сборная конструкция барботера может содержать две или более камер в ряду с узлами соединения между камерами в примыкающей последовательности, содержащей трубки, находящиеся в по существу горизонтальной ориентации, имеющие средние диаметры от приблизительно 1,3 см до приблизительно 7,6 см, соединенные по каждому концу с камерами в примыкающей последовательности, соединение между камерами примыкающей последовательности и трубками узлов соединения может представлять собой угловые или округлые фитинги.
- Камеры могут быть соединены таким образом, что указанный газ-носитель проходит из одной трубки к следующей по ряду для поддержания условий насыщения газа-носителя в месте вывода сборной конструкции трубок барботера в течение настолько долгого времени, насколько возможно, в то время как металлоорганическое соединение находится в сборной конструкции барботера. Например, как иллюстрировано в примере 1, барботер в соответствии с изобретением, набитый триметилиндием с контролируемой температурой, равной 17°С, достигает подачи насыщенного газа-носителя в течение 95% времени нахождения триметилиндия в барботере.
- Барботер может быть снабжен газораспределительным устройством на дне каждой камеры или не иметь его. Газораспределительное устройство может представлять собой пористый элемент, такой как фритта, имеющая контролируемую пористость (см. фиг.6), или газораспределительную трубку (см. фиг.7).
- Общая длина камеры или соединенных камер должна быть достаточной для газа-носителя, чтобы быть насыщенным на >90% соединением на выводе сборной конструкции камеры барботера.
- Сборная конструкция камеры барботера может содержать две или более камеры в ряду с узлами соединения между камерами в примыкающей последовательности, содержащей трубки, находящиеся в по существу горизонтальной ориентации, имеющие средние диаметры от приблизительно 1,3 см до приблизительно 7,6 см, соединенные по концу с камерами в примыкающей последовательности, причем соединение между камерами примыкающей последовательности и трубками узлов соединения может представлять собой угловые или округлые фитинги.
- Камеры могут быть соединены таким образом, что указанный газ-носитель проходит из одной трубки к следующей по ряду для поддержания условий насыщения газа-носителя на выводе сборной конструкции трубок барботера настолько долго, насколько возможно, в то время как металлоорганическое соединение находится в сборной конструкции барботера. Например, как иллюстрировано в примере 1, барботер изобретения, набитый триметилиндием, с контролируемой температурой 17°С достигает подачи насыщенного газа-носителя в течение 95% времени нахождения триметилиндия в барботере.
- Барботер может быть снабжен или не снабжен газораспределительным устройством на дне каждой камеры. Газораспределительное устройство может представлять собой пористый элемент, такой как фритта, имеющая контролируемую пористость (см. фиг.6), или газораспределительную трубку (см. фиг.7).
- Общая длина камеры или соединенных камер должна быть достаточной, чтобы газ-носитель был насыщен >90% соединением на выводе сборной конструкции барботера.
- Сборная конструкция барботера может содержать две или более камеры, соединенные в ряд с, по меньшей мере, одной из камер, содержащей кольцевое пространство из концентрических камер.
- К барботеру может быть присоединен наружный контейнер, оборудованный отверстиями ввода и вывода для циркуляции текучей среды с постоянной температурой.
- Индивидуальные камеры барботера могут быть снабжены рубашкой теплообменника.
- Барботер можно использовать с любым соединением, жидким или твердым, металлоорганическим или неметаллоорганическим, постольку, поскольку соединение способно к испарению в практических условиях. Возможные соединения включают вышеупомянутые металлоорганические соединения, а также неметаллоорганические соединения, включающие одно или более из: триметилалюминия (TMAl), триметилгаллия (TMG), триэтилгаллия (TEG), триметилсурьмы (TMSb), диметилгидразина (DMHy), триметилиндия (TMIn) и циклопентадиенилмагния (Cp2Mg), тетрабромида углерода (CBr4), тетрахлорида гафния (HfCl4).
- Когда соединение представляет собой жидкость, поток газа-носителя будет направлен только вверх через камеру или камеры.
- Когда соединение представляет собой твердое вещество, оно может содержать частицы любого размера и формы, поскольку частицы могут быть загружены общепринятым способом и набиты в камеру или камеры барботера через отверстия, предоставленные для этого.
- Газ-носитель может быть выбран из группы газов, состоящей из водорода, азота и инертных газов (примерами являются: аргон, гелий). Водород является предпочтительным газом-носителем.
- Внутренние стенки указанных камеры или камер могут быть рифлеными или содержат перегородки, причем рифления или перегородки по существу выровнены перпендикулярно направлению потока указанного газа-носителя.
- Соединение, подлежащее испарению, содержит частицы твердого вещества, смешанного с набивкой. Набивка может содержать по существу сферические частицы или другие формы, инертные к указанным соединению и газу-носителю. Набивка может содержать шарики из нержавеющей стали и/или стекла или другие формы.
Следующие примеры приводятся для иллюстрации изобретения.
Пример 1
Триметилиндий (320 г) загружают в барботер (фиг.2), и в качестве газа-носителя используют водород. Условия данного эксперимента составляют: скорость потока водорода 300 см3/мин, контролируемое нисходящее давление 225 Торр и постоянная температура 17°С. Для регистрации концентраций TMIn в водороде применяют инструмент Эписона. Как показано на профиле Эписона (фиг.9), скорость доставки TMIn является постоянной до, по меньшей мере, 95% расхода загрузки TMIn.
Детали эксперимента
Барботер (фиг.2)
Масса заполнения: 320 г TMIn
Длина к эквивалентному диаметру: 20
Общее число камер: 3
Условия тестирования:
Р=225 Торр (300 мбар)
Т=17°С
Поток H2=300 см3/мин
Пример 2
Триметилиндий (320 г) загружают в барботер (фиг.2), и в качестве газа-носителя используют водород. Условия для данного ряда экспериментов составляют: скорость потока водорода 600, 700 и 100 см3/мин, контролируемое нисходящее давление 180 Торр и постоянная температура 17°С. Для регистрации концентраций TMIn в водороде применяют инструмент Эписона. Как показано на профиле Эписона (фиг.10), скорость доставки TMIn является постоянной до, по меньшей мере, 92% расхода загрузки TMIn.
Детали эксперимента
Барботер (фиг.2)
Масса заполнения: 320 г TMIn
Длина к эквивалентному диаметру: 20
Общее число камер: 3
Условия тестирования:
Р=180 Торр (240 мбар)
Т=17°С
Поток H2=600, 750, 1000 см3/мин
Пример 3
Триметилиндий (100 г) загружают в барботер с единственной камерой и в качестве газа-носителя используют азот. Условия данного эксперимента составляют: скорость потока азота 250 см3/мин, контролируемое нисходящее давление 360 Торр и постоянная температура 25°С. Для регистрации концентраций TMIn в азоте применяют инструмент Эписона. Как показано на профиле Эписона (фиг.11), скорость доставки TMIn падает значительно при расходе, равном приблизительно 30% загрузки TMIn.
Детали эксперимента
Барботер (фиг.11) (Общепринятый цилиндр)
Масса заполнения: 100 г TMIn
Длина к эквивалентному диаметру: 2,125
Общее число камер: 1
Условия тестирования:
Р=360 Торр (480 мбар)
Т=25°С
Поток N2=250 см3/мин
Вышеприведенные эксперименты убедительно иллюстрируют, что барботер, имеющий отношение между длиной камеры или объединенной длиной камер, соединенных в ряд, по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры и средним диаметром, эквивалентным поперечному разрезу камеры или камер по отношению к направлению потока газа-носителя через камеру или камеры, не менее чем приблизительно 6:1, достигает скорости доставки испаренного соединения, которая является постоянной в той степени, которая невозможна, когда данное отношение составляет менее чем приблизительно 6:1.
Claims (19)
1. Барботер для обеспечения испаренного соединения в процесс химического осаждения из паровой фазы, содержащий: (а) сборную конструкцию барботера, имеющую ввод и вывод; (b) средство для обеспечения инертного газа-носителя к соединению, соединенное с вводом; (с) средство для удаления испаренного соединения и газа-носителя из сборной конструкции камеры и транспортировки соединения в процесс химического осаждения из паровой фазы, соединенное с выводом; и (d) средство температурного контроля, в котором размещена сборная конструкция камеры барботера и которое вызывает испарение указанного соединения в газ-носитель; при этом сборная конструкция камеры барботера содержит две или более камер, соединенных в ряд с потоком испаренного соединения и газа-носителя, меняющимся между потоком вверх и потоком вниз между примыкающими камерами в указанном ряду, причем все камеры расположены по существу в вертикальной ориентации или под углом, равным, по меньшей мере, приблизительно 45°С от горизонтали, в которой камеры содержат твердый источник указанного соединения, при этом отношение между объединенной длиной камер, соединенных в ряд, по отношению к направлению потока газа-носителя через камеры и средним диаметром, эквивалентным поперечному разрезу камер по отношению к направлению потока газа-носителя через камеры составляет не менее чем приблизительно 6:1.
2. Барботер по п.1, в котором общая длина камер является достаточной для насыщения или состояния близкого к насыщению газа-носителя испаряемым соединением.
3. Барботер по п.1 или 2, в котором камеры сборной конструкции барботера имеют средние внутренние диаметры, равные от приблизительно 1,3 см до приблизительно 7,6 см.
4. Барботер по п.1 или 2, в котором камеры сборной конструкции барботера имеют одинаковые или различные внутренние диаметры по всей их длине.
5. Барботер по п.1 или 2, в котором сборная конструкция барботера содержит две или более камер в рядах с узлами соединения между камерами, обеспечивающими последовательное прохождение газа через камеры, причем узлы соединений содержат трубки, имеющие угловые фитинги.
6. Барботер по п.1 или 2, в котором сборная конструкция барботера содержит две или более камер в рядах с узлами соединения между камерами, обеспечивающими последовательное прохождение газа через камеры, причем узлы соединений содержат трубки, имеющие округлые фитинги.
7. Барботер по п.1 или 2, в котором сборная конструкция барботера содержит две или более камер, соединенных в ряд с, по меньшей мере, одной из камер, содержащей кольцевое пространство из концентрических камер.
8. Барботер по п.1 или 2, который обеспечивает непрерывные, устойчивые скорости доставки испаренного соединения до расходования большей части материала твердого источника.
9. Барботер по п.1 или 2, в котором указанное соединение содержит металлорганическое соединение.
10. Барботер по п.9, в котором металлоорганическое соединение выбирают из группы: триметилалюминия, триметилгаллия, триэтилгаллия, триметилсурьмы, диметилгидразина, триметилиндия и циклопентадиенилмагния.
11. Барботер по п.10, в котором металлоорганическое соединение содержит триметилиндий и/или циклопентадиенилмагний.
12. Барботер по п.1 или 2, в котором указанное соединение содержит твердое вещество.
13. Барботер по п.12, в котором указанное соединение содержит тетрабромид и/или тетрахлорид гафния.
14. Барботер по п.1 или 2, в котором газ-носитель выбирают из группы, состоящей из водорода, азота и инертных газов.
15. Барботер по п.14, в котором газ-носитель содержит водород.
16. Барботер по п.1 или 2, в котором внутренние стенки указанных камеры или камер являются рифлеными или содержат перегородки, причем рифления или перегородки по существу выровнены перпендикулярно направлению потока газа-носителя.
17. Барботер по п.1 или 2, в котором указанное соединение содержит частицы твердого вещества, смешанного с наполнителем.
18. Барботер по п.17, в котором набивка содержит по существу сферические частицы или другие формы, инертные к соединению и газу-носителю.
19. Барботер по п.18, в котором сферические частицы или другие формы содержат шарики/другие формы из нержавеющей стали и/или стекла.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US57268704P | 2004-05-20 | 2004-05-20 | |
| US60/572,687 | 2004-05-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006145280A RU2006145280A (ru) | 2008-07-10 |
| RU2384652C2 true RU2384652C2 (ru) | 2010-03-20 |
Family
ID=34968166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006145280/02A RU2384652C2 (ru) | 2004-05-20 | 2005-05-17 | Барботер для постоянной доставки пара твердого химиката |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8170404B2 (ru) |
| EP (1) | EP1747302B1 (ru) |
| JP (2) | JP5383038B2 (ru) |
| CN (2) | CN1954094A (ru) |
| AU (1) | AU2005245634B2 (ru) |
| CA (1) | CA2566944C (ru) |
| HK (1) | HK1200196A1 (ru) |
| IL (1) | IL179354A (ru) |
| IN (1) | IN266811B (ru) |
| PL (1) | PL1747302T3 (ru) |
| RU (1) | RU2384652C2 (ru) |
| TW (1) | TWI402372B (ru) |
| UA (1) | UA86810C2 (ru) |
| WO (1) | WO2005113857A1 (ru) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7547363B2 (en) * | 2003-07-08 | 2009-06-16 | Tosoh Finechem Corporation | Solid organometallic compound-filled container and filling method thereof |
| US20060121192A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Jurcik Benjamin J | Liquid precursor refill system |
| GB2432371B (en) * | 2005-11-17 | 2011-06-15 | Epichem Ltd | Improved bubbler for the transportation of substances by a carrier gas |
| US20070254100A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Applied Materials, Inc. | MOCVD reactor without metalorganic-source temperature control |
| US20070254093A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Applied Materials, Inc. | MOCVD reactor with concentration-monitor feedback |
| TWI400370B (zh) * | 2006-05-30 | 2013-07-01 | Ube Industries | 有機金屬化合物之供給裝置 |
| GB2444143B (en) * | 2006-11-27 | 2009-10-28 | Sumitomo Chemical Co | Apparatus of supplying organometallic compound |
| JP5262083B2 (ja) * | 2007-11-26 | 2013-08-14 | 宇部興産株式会社 | 固体有機金属化合物の供給装置 |
| US9034105B2 (en) | 2008-01-10 | 2015-05-19 | American Air Liquide, Inc. | Solid precursor sublimator |
| JP5898624B2 (ja) | 2009-11-02 | 2016-04-06 | シグマ−アルドリッチ・カンパニー、エルエルシー | 蒸発器 |
| JP2013115208A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Tokyo Electron Ltd | 気化原料供給装置、これを備える基板処理装置、及び気化原料供給方法 |
| DE102012021527A1 (de) | 2012-10-31 | 2014-04-30 | Dockweiler Ag | Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasgemisches |
| US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
| US20150079283A1 (en) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | LGS Innovations LLC | Apparatus and method to deposit doped films |
| WO2016025367A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-18 | Veeco Instruments Inc. | Enhanced enclosures for acoustical gas concentration sensing and flow control |
| DE102015108430A1 (de) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Dockweiler Ag | Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases mit einer ringzylindrischen Reaktionskammer |
| CN105063570A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 清远先导材料有限公司 | 一种提高三甲基铟利用率的方法 |
| US11926894B2 (en) | 2016-09-30 | 2024-03-12 | Asm Ip Holding B.V. | Reactant vaporizer and related systems and methods |
| US10876205B2 (en) | 2016-09-30 | 2020-12-29 | Asm Ip Holding B.V. | Reactant vaporizer and related systems and methods |
| US11168394B2 (en) | 2018-03-14 | 2021-11-09 | CeeVeeTech, LLC | Method and apparatus for making a vapor of precise concentration by sublimation |
| KR20200020608A (ko) * | 2018-08-16 | 2020-02-26 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 고체 소스 승화기 |
| US11624113B2 (en) | 2019-09-13 | 2023-04-11 | Asm Ip Holding B.V. | Heating zone separation for reactant evaporation system |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB404005A (en) | 1932-06-30 | 1934-01-01 | Holmes W C & Co Ltd | New or improved process for bringing mutually immiscible liquids of different specific gravity into intimate contact |
| US4506815A (en) * | 1982-12-09 | 1985-03-26 | Thiokol Corporation | Bubbler cylinder and dip tube device |
| FR2569207B1 (fr) * | 1984-08-14 | 1986-11-14 | Mellet Robert | Procede et dispositif d'obtention d'un courant gazeux contenant un compose a l'etat de vapeur, utilisable notamment pour introduire ce compose dans un reacteur d'epitaxie |
| JPS61183195A (ja) | 1985-02-07 | 1986-08-15 | Nec Corp | 液体原料容器 |
| JPS6211536A (ja) | 1985-07-09 | 1987-01-20 | Nec Corp | 有機金属バブラ−容器 |
| JPS6311598A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-19 | Toyo Sutoufuaa Chem:Kk | 有機金属気相成長用シリンダ− |
| JPS6425523A (en) | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Container of organic metal compound |
| JPS6464314A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Sublimator |
| JPH01168331A (ja) * | 1987-12-24 | 1989-07-03 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 有機金属化合物の飽和方法 |
| DE3801147A1 (de) * | 1988-01-16 | 1989-07-27 | Philips Patentverwaltung | Vorrichtung zum erzeugen eines mit dem dampf eines wenig fluechtigen stoffes angereicherten gasstroms |
| JPH0269389A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-08 | Toyo Stauffer Chem Co | 有機金属気相成長法における固体有機金属化合物の飽和蒸気生成方法 |
| GB2223509B (en) * | 1988-10-04 | 1992-08-05 | Stc Plc | Vapour phase processing |
| SG45405A1 (en) * | 1989-09-26 | 1998-01-16 | Canon Kk | Gas feeding device and deposition film forming apparatus employing the same |
| JPH03181123A (ja) | 1989-12-11 | 1991-08-07 | Ricoh Co Ltd | 気相成長法 |
| JP2943076B2 (ja) | 1990-06-07 | 1999-08-30 | アネルバ株式会社 | バブリング機構とこれを含む表面処理装置 |
| JPH0499312A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 有機金属気相成長装置 |
| JPH04187232A (ja) * | 1990-11-17 | 1992-07-03 | Fujikura Ltd | 原料供給装置 |
| GB9116381D0 (en) * | 1991-07-30 | 1991-09-11 | Shell Int Research | Method for deposition of a metal |
| JPH05251348A (ja) | 1992-03-05 | 1993-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | バブラおよびガス供給装置 |
| GB9206552D0 (en) | 1992-03-26 | 1992-05-06 | Epichem Ltd | Bubblers |
| JPH06151311A (ja) | 1992-10-30 | 1994-05-31 | Tosoh Akzo Corp | 有機金属気相成長法における固体有機金属化合物供給装置 |
| JPH06196415A (ja) | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Kawasaki Steel Corp | 気相成長用ガス供給方法及びその装置 |
| US5502227A (en) * | 1993-07-27 | 1996-03-26 | Cvd, Incorporated | Liquid indium source |
| KR960010901A (ko) * | 1994-09-30 | 1996-04-20 | 김광호 | 고체 유기화합물 전용 버블러 장치 |
| US5553395A (en) * | 1995-05-31 | 1996-09-10 | Hughes Aircraft Company | Bubbler for solid metal organic source material and method of producing saturated carrying gas |
| TW322602B (ru) * | 1996-04-05 | 1997-12-11 | Ehara Seisakusho Kk | |
| US6180190B1 (en) | 1997-12-01 | 2001-01-30 | President And Fellows Of Harvard College | Vapor source for chemical vapor deposition |
| JP3998309B2 (ja) | 1997-12-26 | 2007-10-24 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | Ｃｖｄ法における有機アルカリ土類金属錯体の気化方法 |
| US6444038B1 (en) * | 1999-12-27 | 2002-09-03 | Morton International, Inc. | Dual fritted bubbler |
| DE10005820C1 (de) * | 2000-02-10 | 2001-08-02 | Schott Glas | Gasversorungsvorrichtung für Precursoren geringen Dampfdrucks |
| EP1283819A1 (en) * | 2000-05-25 | 2003-02-19 | Corning Incorporated | Method of making a titania-doped fused silica preform |
| EP1160355B1 (en) * | 2000-05-31 | 2004-10-27 | Shipley Company LLC | Bubbler |
| KR101050377B1 (ko) * | 2001-02-12 | 2011-07-20 | 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 | 반도체 박막 증착을 위한 개선된 공정 |
| JP3909022B2 (ja) | 2002-02-08 | 2007-04-25 | 東ソー・ファインケム株式会社 | 固体有機金属化合物用充填容器 |
| US7031600B2 (en) * | 2003-04-07 | 2006-04-18 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for silicon oxide deposition on large area substrates |
| US6909839B2 (en) * | 2003-07-23 | 2005-06-21 | Advanced Technology Materials, Inc. | Delivery systems for efficient vaporization of precursor source material |
| US7258892B2 (en) * | 2003-12-10 | 2007-08-21 | Micron Technology, Inc. | Methods and systems for controlling temperature during microfeature workpiece processing, e.g., CVD deposition |
-
2005
- 2005-05-17 UA UAA200613504A patent/UA86810C2/ru unknown
- 2005-05-17 CN CNA2005800159337A patent/CN1954094A/zh active Pending
- 2005-05-17 AU AU2005245634A patent/AU2005245634B2/en not_active Ceased
- 2005-05-17 WO PCT/EP2005/052247 patent/WO2005113857A1/en active Application Filing
- 2005-05-17 CN CN201410384907.2A patent/CN104152870A/zh active Pending
- 2005-05-17 PL PL05749586T patent/PL1747302T3/pl unknown
- 2005-05-17 IN IN3807KON2006 patent/IN266811B/en unknown
- 2005-05-17 US US11/579,889 patent/US8170404B2/en active Active
- 2005-05-17 RU RU2006145280/02A patent/RU2384652C2/ru active
- 2005-05-17 CA CA2566944A patent/CA2566944C/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-05-17 JP JP2007517248A patent/JP5383038B2/ja active Active
- 2005-05-17 EP EP05749586A patent/EP1747302B1/en active Active
- 2005-05-20 TW TW094116492A patent/TWI402372B/zh active
-
2006
- 2006-11-16 IL IL179354A patent/IL179354A/en active IP Right Grant
-
2013
- 2013-02-21 JP JP2013032199A patent/JP5645985B2/ja active Active
-
2015
- 2015-01-21 HK HK15100671.9A patent/HK1200196A1/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007538393A (ja) | 2007-12-27 |
| CA2566944C (en) | 2016-10-11 |
| US8170404B2 (en) | 2012-05-01 |
| CA2566944A1 (en) | 2005-12-01 |
| PL1747302T3 (pl) | 2013-05-31 |
| JP5645985B2 (ja) | 2014-12-24 |
| US20070221127A1 (en) | 2007-09-27 |
| JP5383038B2 (ja) | 2014-01-08 |
| IL179354A0 (en) | 2007-03-08 |
| IN266811B (ru) | 2015-06-03 |
| TW200604373A (en) | 2006-02-01 |
| HK1200196A1 (en) | 2015-07-31 |
| IL179354A (en) | 2013-03-24 |
| CN104152870A (zh) | 2014-11-19 |
| TWI402372B (zh) | 2013-07-21 |
| EP1747302B1 (en) | 2012-12-26 |
| RU2006145280A (ru) | 2008-07-10 |
| WO2005113857A1 (en) | 2005-12-01 |
| JP2013138238A (ja) | 2013-07-11 |
| AU2005245634A1 (en) | 2005-12-01 |
| UA86810C2 (ru) | 2009-05-25 |
| AU2005245634B2 (en) | 2010-07-01 |
| EP1747302A1 (en) | 2007-01-31 |
| CN1954094A (zh) | 2007-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2384652C2 (ru) | Барботер для постоянной доставки пара твердого химиката | |
| JP4789126B2 (ja) | 気化した有機金属化合物を化学蒸着系に提供する装置 | |
| US10392700B2 (en) | Solid vaporizer | |
| US8343583B2 (en) | Method for vaporizing non-gaseous precursor in a fluidized bed | |
| JP5878706B2 (ja) | 送達装置およびその使用方法 | |
| CN106048558A (zh) | 用于输送前体材料的容器和方法 | |
| CN1160482C (zh) | 双烧结扩散器 | |
| US7584942B2 (en) | Ampoules for producing a reaction gas and systems for depositing materials onto microfeature workpieces in reaction chambers | |
| US20220195595A1 (en) | Precursor capsule, a vessel and a method | |
| JP4571787B2 (ja) | 固体有機金属化合物用充填容器およびその充填方法 | |
| KR20070015955A (ko) | 고체 화학물질의 지속적인 증기 운반 용 버블러 | |
| JP3909022B2 (ja) | 固体有機金属化合物用充填容器 | |
| JP2012146923A (ja) | 成膜装置 | |
| KR101001369B1 (ko) | 고체화합물의 기화용 가열장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180314 |