TW201035367A - Reagent dispensing apparatuses and delivery methods - Google Patents

Description

201035367 六、發明說明 相關申請案 本案主張2 008年11月11日申請的美國臨時申請案 序號6 1 / 1 1 3,3 25的優先權；在此以引用方式將其全文倂 入本文。 【發明所屬之技術領域】 0 本發明係有關一種蒸氣相及液相試劑分配設備，其可 分別用於分配蒸氣相及液相試劑，如在製造半導體材料及 裝置時供材料沉積用的前驅物。 【先前技術】 用於半導體及醫藥產業的高純度化學藥品需要特殊包 裝以維持其於儲存時的純度。這對於與空氣及/或空氣中 的水分反應的化學藥品尤其如此。此等高純度化學藥品通 €) 常放在如起泡器或安瓿的容器中供應。 現代化學氣相沉積及原子層沉積機具利用起泡器或安 瓿遞送前驅物化學藥品至沉積室。這些起泡器或安瓿藉著 使載體氣體通過高純度液態前驅物化學藥品的容器及以該 氣體承載該前驅物蒸氣至該沉積室而運作。 由於積體電路的尺寸減小了，所以內部部件或特徵的 尺寸減小。當該等尺寸減小時，對於更純的化學藥品的需 求提高以使雜質的影響最小化。因此供應廠商不僅必須能 製造高純度化學藥品，而且也必須能在能維持高純度的容 -5- 201035367 器內遞送彼等。 建構這些容器的標準材料在1 990年代末期從易破的 石英容器變成不銹鋼。參見，例如，美國專利案第 5,60 7，002號。這些容器在此產業中習稱爲起泡器或安瓿 且現在常由不銹鋼，例如，3 1 6 S S所建構。參見，例如， 美國專利案第 3，930,591、6，029,717 及 7,077,388 號。 另外，在大部分案例中，必須藉一些手段加熱該安瓿 以提高該前驅物的蒸氣壓且由此提高該載體氣體中的化學 藥品量。重要的是監視該安瓿內部的液態前驅物化學藥品 溫度以控制該蒸氣壓。 知道該安瓿內的液態前驅物化學藥品何時接近耗盡以 便在化學氣相沉積程序或原子層沉積程序結束時更換也很 重要。若該安瓿萬一在程序中間用盡的話，整批晶圓將會 全毀，造成數百萬元的潛在損失。因此吾人所欲爲使該安 瓿內留下儘可能少的液態前驅物化學藥品以免浪費有價値 的液態前驅物化學藥品。由於化學藥品前驅物的成本提 高，浪費儘可能少的化學藥品變得更加重要。 此技藝中所欲爲提供易於清潔的蒸氣相或液相試劑分 配設備，該設備能維持該前驅物化學藥品的高純度且也提 高該前驅物化學藥品在該設備中的利用率，且對應地減少 其浪費。 亦欲提供簡化的蒸氣相或液相試劑分配設備設計，該 設計能減少該設備的機械加工及熔接作業，且賦予彈性使 得該設備可供需要不同安瓿入口至出口距離的不同客戶使 -6- 201035367 用。 【發明內容】 本發明有部分係關於一種蒸氣相試劑分配設備，其包 含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 〇 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試 劑的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； Ο 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過的開口； 該起泡器包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子’且載 體氣體可透過該管子通氣進入該來源化學藥品以引起至少 一部分來源化學藥品蒸氣被挾帶於該載體氣體內以產生流 至該塡滿液位上方之該內部氣體體積的蒸氣相試劑流’該 管子具有大體上垂直且從該第一埠部分外部設置的入口端 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端；及 201035367 該第一埠部分具有介於 隙縫空間，該蒸氣相試劑可 內部氣體體積分配。 本發明也有部分關於一 之方法，其包含： (a)提供蒸氣相試劑分 容器，其包含容器頂壁 壁組件，該等組件係經建構 多達到塡滿液位的來源化學 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能 劑的單一埠； 該單一埠具有分支構形 且從該頂壁組件外部延伸的 該第一埠部分外部延伸的第 第二埠部分外部延伸的第三 該第一埠部分具有埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過 該起泡器包含延伸穿過 及穿過該內部氣體體積進入 體氣體可透過該管子通氣進 一部分來源化學藥品蒸氣被 至該塡滿液位上方之該內部 管子具有大體上垂直且從該 該管子與該埠側壁組件之間的 透過該隙縫空間而從該容器的 種將蒸氣相試劑遞送至沉積室 配設備，其包含： 組件、容器側壁組件及容器底 以形成內部容器隔間以盛裝至 藥品並還界定出該塡滿液位上 接收載體氣體及分配蒸氣相試 ，該分支構形包含大體上垂直 第一埠部分、大體上水平且從 二埠部分及大體上垂直且從該 埠部分； 壁組件及埠側壁組件，該埠頂 的開口； 該第一埠部分的中央位置部分 該來源化學藥品之管子，且載 入該來源化學藥品以引起至少 挾帶於該載體氣體內以產生流 氣體體積的蒸氣相試劑流，該 第一埠部分外部設置的入口端 -8 - 201035367 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配； 該起泡器具有連接至該起泡器的載體氣體饋給入口接 頭； 載體氣體饋給管線，其從該起泡器向上且在外部從該 0 載體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器 的內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭，；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 〇 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥； (b) 將該來源化學藥品加至該蒸氣相試劑分配設備； (c) 將該蒸氣相試劑分配設備內的來源化學藥品加熱 至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度以提供蒸氣相試劑； (d) 透過該載體氣體饋給管線及該管子將載體氣體饋 入該蒸氣相試劑分配設備； (e) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸氣相試劑分配 設備抽出該蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (0將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 201035367 本發明另外有部分關於一種液相試劑分配設備，其包 含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體及分配液相試劑 的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埤部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件’該埠頂 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口； 該浸入管包含延伸穿過該第一掉部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子’且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配’該浸入管具有大體 上垂直且從該第一埠部分外部設置的出口端及大體上毗鄰 該容器底壁組件設置的入口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 加壓。 本發明另外有部分關於一種將蒸氣相試劑遞送至沉積 -10- 201035367 室之方法’其包含： (a)提供液相試劑分配設備’其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體及分配液相試劑 〇 的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口； 該浸入管包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 Ο 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配’該浸入管具有大體 上垂直且從該第一埠部分外部設置的出口端及大體上毗鄰 該容器底壁組件設置的入口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 加壓； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的惰性氣體饋 -11 - 201035367 給入口接頭； 惰性氣體饋給管線，其從該第三埠部分向上且在外部 從該惰性氣體饋給入口接頭延伸以供將惰性氣體遞送至該 容器的內部體積內，該惰性氣體饋給管線內含有用於控制 經過的惰性氣體流量之惰性氣體流量控制閥； 該浸入管具有連接至該浸入管的液相試劑出口接頭； 及 液相試劑排放管線，其從該第一埠部分向上且在外部 從該液相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移除 液相試劑’該液相試劑排放管線內選擇性含有用於控制經 過的液相試劑流量之液相試劑流量控制閥； (b) 將液相試劑加至該液相試劑分配設備； (c) 選擇性將該液相試劑分配設備內的固態來源化學 藥品加熱至足以使該固態來源化學藥品熔融的溫度以提供 液相試劑； (d) 透過該惰性氣體饋給管線將惰性氣體饋入該液相 試劑分配設備； (e) 透過該管子及該液相試劑排放管線從該液相試劑 分配設備抽出該液相試劑； (f) 提供蒸發設備，其包含： 容器’其係建構以形成內部容器隔間以使該液相試劑 蒸發； 該液相試劑排放管線將該液相試劑分配設備連接至該 蒸發設備； -12- 201035367 具有載體氣體饋給入口開口的蒸發設備部分，載體氣 體可透過該載體氣體饋給入口開口饋入該蒸發設備內以引 起該液相試劑的蒸氣被挾帶於該載體氣體內以製造蒸氣相 試劑； 具有蒸氣相試劑出口開口的蒸發設備部分，該蒸氣相 試劑可透過該蒸氣相試劑出口開口而從該蒸發設備分配； 載體氣體饋給管線，其從該蒸發設備外部從該載體氣 0 體饋給入口開口延伸以供將載體氣體遞送至該蒸發設備 內，該載體氣體饋給管線內含有一或更多個用於控制經過 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該蒸發設備外部從該蒸氣 相試劑出口開口延伸以供移除來自該蒸發設備的蒸氣相試 劑至該沉積室，該蒸氣相試劑排放管線內選擇性含有一或 更多個用於控制經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量 控制閥； Ο (g)將該液相試劑饋入該蒸發設備； (h) 將該蒸發設備內的液相試劑加熱至足以使該液相 試劑蒸發的溫度以提供該蒸氣相試劑； (i) 透過該載體氣體饋給管線將載體氣體饋入該蒸發 設備； (j) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸發設備抽出該 蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (k) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 本發明也有部分關於一種蒸氣相試劑分配設備，其包 -13- 201035367 含： 容器’其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件’該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試劑的 單一埠； 該單一埠具有分支構形’該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該淳頂 壁組件具有管子延伸穿過的開口； 該管子延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分進入該 內部氣體體積’且載體氣體可透過該管子饋入該塡滿液位 上方之該內部氣體體積以引起該來源化學藥品蒸氣被挾帶 於該載體氣體內以產生蒸氣相試劑’該管子具有大體上垂 直且從該第一埠部分外部設置的入口端及設置於該內部氣 體體積中的出口端；及 該第一淳部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配° 本發明另外有部分關於一種將蒸氣相試劑遞送至沉積 室之方法，其包含： -14- 201035367 (a)提供蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試劑的 單一埠； 0 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有管子延伸穿過的開口； 該管子延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分進入該 內部氣體體積，且載體氣體可透過該管子饋入該塡滿 '液位 〇 上方之該內部氣體體積以引起該來源化學藥品蒸氣被挾帶 於該載體氣體內以產生蒸氣相試劑’該管子具有大體上垂 直且從該第一 ί阜部分外部設置的入口端及設置於該內部氣 體體積中的出口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配； 該管子具有連接至該管子的載體氣體饋給入口接頭； 載體氣體饋給管線’其從該管子向上且在外部從該載 -15- 201035367 體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器的 內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過的 載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥： (b) 將該來源化學藥品加至該蒸氣相試劑分配設備； (c) 將該蒸氣相試劑分配設備內的來源化學藥品加熱 至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度以提供蒸氣相試劑； (d) 透過該載體氣體饋給管線及該管子將載體氣體饋 入該蒸氣相試劑分配設備； (e) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸氣相試劑分配 設備抽出該蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (f) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 本發明的蒸氣相試劑分配設備或裝配可用於各式各樣 的程序系統中，包括例如化學氣相沉積系統，其中使來自 該供應容器的蒸氣相試劑通往化學氣相沉積室以供從該來 源蒸氣將材料層沉積在基材上。 本發明的蒸氣相試劑分配設備或裝配易於清潔，維持 該前驅物化學藥品的純度，提高該液態或固態前驅物化學 藥品的利用率，且藉以減少浪費。 -16- 201035367 本發明的其他方面、特徵及具體實施例從後續揭示內 容及隨附申請專利範圍將更完全顯而易見。 【實施方式】 根據本發明，將安瓿開發成具有一個合倂的入口及出 口埠，代替先前技藝中所揭示的二或更多個獨立埠。該單 一埠減少安瓿所涉及的機械加工及熔接作業。本發明也提 〇 供一種經設計的安瓿使其可使用單一標準蓋並具有能供需 要不同安瓿入口至出口距離的不同客戶使用之彈性。本發 明的目標朝向把使能造成該安瓿與該化學遞送歧管之間的 流體連通之二埠合倂成一個。該安瓿可選擇性具有單獨塡 充埠或液位感測器埠或熱電耦埠，或這些埠也可合倂成該 單一埠。 在此起泡器構形中，該單一埠安瓿設計係顯示於第1 圖中。此安瓿使用單一埠把該載體氣體（CG)引進該安瓿起 Ο 泡器管並移除包括該有機金屬前驅物化合物（MO)的蒸氣 流。在此案例中，可裝配具有單一饋通埠的單一蓋以容納 介於該入口與出口之間的中央-至-中央距離（C-C)及垂直 偏移距離（V)。該中央-至-中央距離可藉由改變管子長度 (HT)而加以調整，而該入口至出口垂直偏移量可藉由改變 管子高度（VT)而加以調整。在此案例中，可使用供指定安 瓿直徑用的單一蓋子設計以便能加強部件及備品減量。附 帶地，改變管子長度可在該安瓿本體本身裝配之後進行， 這讓人能備置安瓿本體或在現有的安瓿上改變該C-C距 -17- 201035367 離。本發明的安瓿可使用標準閥並可接到現有的歧管。 第2圖中顯示習用2-埠起泡器的構形。如第2圖所 描述之具有起泡器的習用2-埠蒸氣相試劑分配設備係以 斷面方式顯示。該C-C距離取決於該頂壁組件的機械加 工。該起泡器也可顛倒使用使推進氣體通過該出口閥進入 以迫使液體向上並離開該管子並到達蒸發器。 本發明所提供之一優點爲，與傳統2-埠起泡器構形 比較，該安瓿少一個埠產生洩漏。僅有一個能造成該安瓿 與該蓋子中的歧管之間的流體連通之埠產生洩漏，而非利 用習用安瓿的兩個埠。在習用安瓿上的這些埠由於突出該 等安瓿頂部之上的閥組合件之高度而具有更多洩漏的風 險。該單一埠溶液更耐運送，其中1)該單一埤經常爲熔 接於洞孔內的較大直徑管，2)熔接側支撐部以支撐一個能 另外具有其本身的單獨埠之閥，及3)有關特定的管子尺 寸及下落期間的衝擊，具有2埠的安瓿與具有一個埠及側 支撐部（blind support)的安瓿相比具有2倍產生洩漏的機 率。 本發明所提供的另一個優點爲以預製部件滿足客戶連 接尺寸時的快速處理時間。 又另一個優點關於部件強化及機械加工步驟減少。如 前所述’本發明能使用具有一個同時供入口及出口用的洞 孔而非兩個洞孔（一個供入口用及一個供出口用）之蓋子。 此設計裝配店能備置一個蓋子及一個浸入管組合件，並接 著把該浸入管組合件的水平零件切成最後裝配之前的長 -18- 201035367 度。此環形浸入管組合件上的閥之間的水平距離之製造涉 及剪切及熔接管材。藉由在未加工的蓋子（blank lid)中機 械加工出兩個埠改變距離涉及碾磨穿過較厚的（經常1/4 至1"厚）不銹鋼板，及最終拋光。 快速裝配時間的優點爲儘管難以用銷售圖形的方式定 量，然而半導體產業的客戶期待供應者的快速回應。提供 給客戶安瓿上的入口至出口距離之實用性在經濟上能由比 〇 競爭者快的回應時間所獲得的市場顯露出來。 在第5圖所例示的本發明具體實施例中，該安瓿由包 含基座、壁及蓋子的本體（2 00)構成，該基座、壁及蓋子 可全部熔接在一起或有時按習慣將多個零件栓在一起。加 入該安瓿的單一埠（2 02)由浸入管（2 01)及環形饋給管（2 31) 構成。該環形管（2 50)直接與該頭部空間及推進氣閥（V4) 流通，並經由接頭（241)連接至推進氣體來源。在此具體 實施例中，閥（V4)爲手動閥，但是其可輕易自動化（液壓 Ο 或電氣制動）。該單一埠安瓿的浸入管（201)與閥（VI)流 通’其使得液體能於接頭（204)處流至該出口。在此案例 中’閥（VI)爲手動閥，但是這也可爲利用液壓或電動制動 器的自動閥。該入口（241)與該出口（2 04)之間的水平距離 可藉由變化該水平環形管（250)的長度而加以調整。 藉由該出口組合件’接頭（222)可被連接至洗淨氣 體、真空、溶劑或所有三種能用以洗淨或清潔來自該等管 線的前驅物者之組合。閥（V2)使（2〇4)與（222)能透過（230) 流通。閥（V2)較佳爲以液壓制動的自動閥，然而其可爲電 -19- 201035367 動或手動閥。閥（VI)及（V2)可爲2個單獨閥，或較佳單一 本體、雙對立制動器的多埠阻斷閥（203 )，其通常由如 Swagelok、AP Tech及Fujikin等的閥製造廠商製造。例 示閥在美國專利案第6,9 6 6,34 8號中有詳細說明。 接頭（204)、（222)及（241)可爲由如 Swagelok (其 VCR 管線）或Fujikin (其UJR端面密封型或低死角型UPG接頭） 的公司所製造的端面密封型（face-seal type)。閥（VI)、 (V2)及（V4)適用於半導體產業或通常具有像是由如 Swagelok、Fujikin、AP Tech 及 Parker 等的公司所製造之 膜片、皮腔及球等之類的公司所製造的樣式。 該安瓿可依據其內所含有的化學藥品前驅物之蒸氣壓 予以加熱或冷卻。由於該單一埠設計，對於該水平管（2 50) 的加熱之照料應該要特別留神以確保足部中沒前驅物先凝 結。假使該安瓿被顛倒過來當作起泡器且以（2 04)當作該 載體氣體入口及（241)當作該載體氣體/前驅物出口的話， 這將特別重要。每當需要加熱或冷卻時，重要的是從該等 閥而下維持相當均勻的溫度以免可能導致分解的熱點或可 能導致凝結及後續阻塞的冷點。 除了上文第1圖中的模式之外還有多種可實行這件事 的模式。例如，第6圖爲具有浸入管的液相試劑分配設備 之示意圖’其係以斷面顯示。該推進氣體從該外部管進入 該安瓿頭部空間，迫使該液態有機金屬前驅物升上該浸入 管且離開該安瓿。第7圖爲具有管子的蒸氣相試劑分配設 備之示意圖’其係以斷面顯示。用單一埠將載體氣體引進 -20- 201035367 該安瓿頭部空間的一端以完全清除該液體表面上方的區域 並透過該埠的環形空間將有機金屬前驅物攜離該安瓿。 本發明中也可使用不同的安飯構形。例如，第8圖爲 具有管子的蒸氣相試劑分配設備之示意圖’其係以斷面顯 示。該等閥位於該容器的側面。第9圖爲具有浸入管的液 相試劑分配設備之示意圖’其係以斷面顯示。該安瓿位於 其側面。第1 〇圖爲具有浸入管的液相試劑分配設備之示 〇 意圖，其係以斷面顯示。該設備係處於垂直液體遞送模 式。該浸入管引進載體氣體以將液體推出安瓿。這能給予 高液體利用率。液位感測器可從頂部或底部安裝或安裝在 液體離開管線上。 除了上文的不同作業模式之外，本發明的安瓿提供容 器外形的彈性，例如，圓柱形、立方體及矩形稜柱等。在 所有作業模式中，液位感測器，無論是連續式或不連續 式，均可安裝於該容器內的適合位置以感測液位。本發明 〇 的安瓿，除了分配化學藥品以外，可依相反模式用於收集 化學藥品。實例包括當作廢料集中槽、溢流貯槽、機具上 或工廠的再塡滿程序。 第11圖顯示這些其中之一被塡滿的實例。第11圖爲 具有管子的蒸氣相試劑分配設備之示意圖，其係以斷面顯 示。該安瓿設計爲塡充模式。用單一埠將該液體引進該安 瓿同時使該頭部空間通氣以免累積過度的頭部壓力。 第12圖顯示另一個能實行的替代方式。第12圖爲具 有起泡器的蒸氣相試劑分配設備之示意圖，其係以斷面顯 -21 - 201035367 示。此單一埠安瓿設計經由具有90°延伸的浸入管將該載 體氣體引進該液體。該浸入管的彎曲使該載體氣體能於遠 離該單一埠入口 /出口之處遞送’造成該載體氣體流經該 液體然後橫越該頭部空間以獲得最大的飽和度。延伸該浸 入管的末端以達到跨越該安瓿’爲該載體氣體在其離開的 途中提供經過該前驅物的較長流徑。此單一埠安瓿也可用 於固體來源安瓿設計’其中氣體必須能遞送至如美國專利 案第7,300,038號所揭示的一堆塔板之底部或透過多孔性 熔塊或噴灑頭分配。 此外，第13圖以一般建構的方式顯示單一淖安親。 第13圖爲入口及出口具有多個閥的蒸氣相或液相試劑分 配設備之示意圖，其係以斷面顯示。在此第13圖中，該 安瓿由包含基座、壁及蓋子的本體（2 0 0)構成，該基座、 壁及蓋子可全部熔接在一起或有時按習慣將多個零件栓在 一起。加入該安瓿的單一埠（202)由浸入管（201)及環形饋 給管（2 3 1)構成。該環形管（2 50)直接與該頭部空間及雙重 制動器阻斷閥（240)流通。據示該入口及出口各自具有兩 個制動器，其可任意爲獨立閥或單一本體的雙重制動器阻 斷閥’並使該入口（241)或出口（204)透過管子（23 0)與洗淨 /真空/溶劑沖洗/再塡滿管線（222)流通。較佳地，其爲單 一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥（2〇3)及（24〇)。若不 需要第三埠（222)的話，這些阻斷閥（2〇3)(包括閥（VI)及 (V2))及（240)(包括閥（V3)及（V4))可藉由標準單一制動器 一埠閥予以取代。 -22- 201035367 本發明所述的單一埠安瓿可接到如第1 4圖所示的複 雜化學遞送歧管。第14圖爲連接至普通化學遞送歧管的 蒸氣相或液相試劑分配設備之示意圖，其係以斷面顯示。 在第14圖中，數對閥可結合下列單一本體雙重對立制動 器多埠阻斷閥：包括閥（VI)及（V2)的（203);包括閥（V5)及 (V6)的（205);包括閥（V9)及（V10)的（207);包括閥（V13) 及（V14)的（209);包括閥（V3)及（V4)的（24〇);包括閥（V7) 〇 及（V8)的（242);包括閥（VI 1)及（V12)的（244);及包括閥 (V15)及（V16)的（246)。如此第14圖所描述的歧管係揭示 於，例如，美國專利案第6,648,034號中。當使用液體遞 送模式的容器（200)時，來自導管（243)的推進氣體可透過 阻斷膜片閥組合件（242)及（240)遞送，經過管子（250)並到 達單一埠（202)的環形入口（231)以對該頭部空間加壓及推 進液態化學藥品升上浸入管（2〇1)(單一埠（2〇2)的內管）經 過阻斷膜片閥組合件203，經過低死角連接器（2〇4) ’經過 Ο 阻斷膜片閥組合件（205)並到達化學藥品分配導管（2〇6)。 在起泡器模式中，載體氣體係經過導管（206)，經過阻斷 膜片閥組合件（205)及（203)，經過該單一埠（2 02)的內部浸 入管（201)遞送，其中氣體經過該容器（200)中的化學藥品 起泡而使該化學藥品以蒸氣的形式經過該單一淳（202)的 環形出口（231)及經過阻斷膜片閥組合件（24〇)、低死角連 接器（241)、阻斷膜片閥組合件（242)被移除並達到導管 (243卜 依據第1 4圖所示的歧管之所欲的功能性’其可具有 -23- 201035367 比所示更多或更少的阻斷膜片閥組合件。例如，導管 (21 1)、（210)及（208)可分別以接至廢料管線的導管（2 20)及 接至液體蒸發器的導管（206)連接至洗淨氣體、溶劑及大 宗再塡充物。爲了清除供替換用的歧管，該洗淨氣體及溶 劑能分別透過閥（VI 4)及（VI 3)得到並可經過低死角連接器 (222)、止回閥（221)沖洗（V2)並離開到廢料（220)處。洗淨 氣體清除之後接著溶劑沖洗及洗淨氣體乾燥或許是一個清 潔循環的實例。前驅物再塡充可藉由導管（208)從大宗系 統遞送前驅物，經過閥（V9)、阻斷膜片閥組合件（205)及 (2 03)並經由該單一埠（2 02)中的浸入管（201)進入容器（200) 而達成。 在該安瓿的非浸入管側上的導管（248)、（247)及（245) 及閥組合件（24 6)及（244)可依據所欲的功能性具有洗淨、 真空、溶劑沖洗的類似功能性。 本發明的不同修飾及變化包括以不同的構形材料用於 該等安瓿及接受器（例如，銅、不銹鋼、鋁、鎳、鐵氟龍 等等）；以不同方法用以接合接頭及閥（例如’熔接、機械 加工、收縮配合等等）；使用不同閥樣式（例如，平的或波 形）及製造廠商（例如，Parker、Hy-Tech、Swagelok、 Fujikin等等）；使用不同尺寸的閥及管子（例如，1/8吋、 1 /4吋、1 /2吋等等）；該管的長度可加以變化；該管子可 選擇性具有沿著該長度的洞孔；及該管子可沿著其長度修 飾（即’非均勻斷面）。 如上所示並參照第1、5、12、13及14圖’本發明有 -24- 201035367 部分係關於一種蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試 劑的單一埠； Ο 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁與件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過的開口； 該起泡器包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且載 〇 體氣體可透過該管子通氣進入該來源化學藥品以引起至少 一部分來源化學藥品蒸氣被挾帶於該載體氣體內以產生流 至該塡滿液位上方之該內部氣體體積的蒸氣相試劑流，該 管子具有大體上垂直且從該第一埠部分外部設置的入口端 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配。 該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該起泡器具有連接 -25- 201035367 至該起泡器的載體氣體饋給入口接頭；及載體氣體饋給管 線，其從該起泡器向上且在外部從該載體氣體饋給入口接 頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器的內部體積內’該載 體氣體饋給管線內含有用於控制經過的載體氣體流量之載 體氣體流量控制閥。該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該 第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑出口接 頭；及蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在 外部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體 積移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控 制經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥。 該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該蒸氣相試劑分配 管線與蒸氣相遞送沉積系統以蒸氣相試劑流通，該沉積室 選自化學氣相沉積室及原子層沉積室。 如上所示並參照第5、6、9、10、13及14圖，本發 明有部分係關於一種液相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體及分配液相試劑 的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 -26- 201035367 第二璋部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件’該埠頂 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口’ 該浸入管包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子’且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配’該浸入管具有大體 上垂直且從該第一埠部分外部設置的出口端及大體上毗鄰 0 該容器底壁組件設置的入口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 力口壓。 該液相試劑分配設備另外包含：該第三埠部分具有連 接至該第三埠部分的惰性氣體饋給入口接頭；及惰性氣體 饋給管線，其從該第二i阜部分向上且在外部從該惰性氣體 〇 饋給入口接頭延伸以供將惰性氣體遞送至該容器的內部體 積內’該惰性氣體饋給管線內含有用於控制經過的惰性氣 體k量之丨、胃性氣體流量控制閥。該液相試劑分配設備另外 包a .該浸入管具有連接至該浸入管的液相試劑出口接 頭；及液相試劑排放管線，其從該第—埠部分向上且在外 部從該液相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移 除液相試劑，該液相試劑排放管線內選擇性含有用於控制 經過的液相試劑流量之液相試劑流量控制閥。 該液相試劑分配設備另外包含：該液相試劑分配管線 -27- 201035367 與氣化設備以液相試劑流通，該氣化設備與蒸氣相遞送沉 積系統以蒸氣相試劑流通，該沉積室選自化學氣相沉積室 及原子層沉積室。 如上所示並參照第7及8圖，本發明有部分係關於一 種蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試劑的 單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有管子延伸穿過的開口； 該管子延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分進入該 內部氣體體積，且載體氣體可透過該管子饋入該塡滿液位 上方之該內部氣體體積以引起該來源化學藥品蒸氣被挾帶 於該載體氣體內以產生蒸氣相試劑，該管子具有大體上垂 直且從該第一璋部分外部設置的入口端及設置於該內部氣 體體積中的出口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 -28- 201035367 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配。 該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該管子具有連接至 該管子的載體氣體饋給入口接頭；及載體氣體饋給管線， 其從該管子向上且在外部從該載體氣體饋給入口接頭延伸 以供將載體氣體遞送至該容器的內部體積內，該載體氣體 饋給管線內含有用於控制經過的載體氣體流量之載體氣體 0 流量控制閥。該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該第三埠 部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑出口接頭；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外部從 該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移除 蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制經過 的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥。 該蒸氣相試劑分配設備另外包含：該蒸氣相試劑分配 管線與蒸氣相遞送沉積系統以蒸氣相試劑流通，該沉積室 Ο 選自化學氣相沉積室及原子層沉積室。 該容器或安瓿通常由不銹鋼（例如，316L)機械加工， 及電解拋光以便易於清潔及預防污染該前驅物液態或固態 來源化學藥品。該蓋子或頂壁組件可選擇性移除以促進清 潔及再利用。該容器可包含形成圓柱形形狀的側壁組件或 界定出非圓柱形的側壁組件。 用拴扣裝置穿過相對表面將該等接頭固定於該單一埠 開口。適合的拴扣裝置包括，例如，螺帽或六角本體與螺 母的咬合。 • 29 - 201035367 該等容器必須利用不會與該前驅物反應的材料製造。 如上所示，不銹鋼通常被選做用於建構該前驅物容器的材 料。該管子能由類似的材料（例如，不銹鋼或鎳）所組成。 該安瓿可包括入口閥及出口閥以使該等化學藥品能被 遞送至終端使用設備。選擇性安瓿設備包括塡充埠及來源 化學藥品液位感測器以測定該安瓿何時近乎淨空。該容器 中的材料係於真空之下被遞送，對於低蒸氣壓化學藥品， 或利用惰性氣體將該等蒸氣清除掉。該材料可選擇性地以 液態的形式經過浸入管被遞送至該終端使用設備，該材料 可在其中被蒸發或視需要分配。 該安瓿內較佳包括溫度感測器以確保均勻熱傳導。該 安瓿內較佳包括來源化學藥品液位感測器以確保該來源化 學藥品的有效利用。該等閥及來源化學藥品液位感測器係 經由端面密封連接件接附以確保乾淨無洩漏的密封。一旦 裝配於無塵室，就調節該安瓿以移除所吸附的水分及以氦 洩漏偵測器檢查洩漏。該安瓿係經設計而能用於數托耳至 稍高於環境的壓力。 在本發明的具體實施例中，該溫度感測器從該容器的 上端外側延伸經過該頂壁組件的一部分及大體上垂直向下 進入該容器的內部體積，且該溫度感測器的下端位於不會 干擾該底壁表面的近端。該來源化學藥品液位感測器從該 容器的上端外側延伸經過該頂壁組件的一部分及大體上垂 直向下進入該容器的內部體積，且該來源化學藥品液位感 測器的下端位於不會干擾該底壁表面的近端。該溫度感測 -30- 201035367 器係以運轉的方式被設置於該容器中以測定該容器中的來 源化學藥品之溫度，該來源化學藥品液位感測器係以運轉 的方式設置於該容器中以測定該容器中的來源化學藥品之 液位，該溫度感測器及來源化學藥品液位感測器係位於該 容器中不會相互干擾的近端，且該溫度感測器的下端相較 於該來源化學藥品液位感測器的下端位於該容器表面的相 等或更近處，且該溫度感測器及來源化學藥品液位感測器 〇 在該容器中以來源化學藥品流通。該來源化學藥品液位感 測器係選自超音波感測器、光學感測器、電容式感測器及 浮標型感測器，且該溫度感測器包含熱套管（thermowell) 及熱電耦。 在本發明的具體實施例中，該底壁組件提供集液槽 (sump cavity)，溫度感測器、來源化學藥品液位感測器、 浸入管及/或起泡器管的下端可被配置於該集液槽中。此 構形可使選擇性分配該來源化學藥品的應用中能利用到高 〇 體積百分比（例如，95%或更高，較佳98%或更高）之原先 供給的液態或固態來源化學藥品。此構形也會改善該來源 化學藥品供應分配系統及運用該經分配的來源化學藥品之 方法的經濟。 當該來源化學藥品液位感測器發出內容物終結的信號 時，本發明能使最小量的半導體前驅物化學藥品留在該安 瓿或起泡器中。當半導體前驅物的複雜度及成本提高時這 非常重要。爲了使成本減至最少，半導體製造廠商便會想 浪費儘可能少的前驅物。此外，本發明把該溫度感測器與 -31 - 201035367 該來源化學藥品液位感測器放在同一下凹的集液 要該來源化學藥品液位感測器指示前驅物存在， 能讀到該來源化學藥品半導體前驅物的真實溫度 的觀點來看這個是重要的。若該溫度感測器位於 前驅物的外側，其將傳送錯誤的低溫信號給加熱 可能導致過多的熱施於該安瓿，其會引起該半導 的不安全狀態及分解。 再提及該容器或安瓿，該容器可裝配來源化 位感測器，其從該容器的上部外面，向下經過該 壁組件之非中央位置部分，到達該最層組件的下 位置，非常接近該容器的集液槽表面以便當該容 來源化學藥品試劑時能達到至少95 %的利用率。 學藥品液位感測器的上部可藉由來源化學藥品液 號傳輸線連至中央處理單元，以供於該系統運作 該來源化學藥品液位感測器傳輸所感測的來源化 位信號至該中央處理單元。 以類似的方式，該容器可裝配溫度感測器， 管及熱電耦，其從該容器的上部外面，向下經過 頂壁組件之非中央位置部分，到達該最層組件的 央位置，非常接近該容器的集液槽表面。該溫度 上部可藉由溫度感測信號傳輸線連至中央處理單 於該系統運作的期間從該溫度感測器傳輸所感測 號至該中央處理單元。 該中央處理單元，其可包含適合的微處理器 槽中。只 适將確保 。從安全 該半導體 設備。這 體前驅物 學藥品液 容器的頂 端非中央 器中含有 該來源化 位感測信 的期間從 學藥品液 即，熱套 該容器的 下端非中 感測器的 元，以供 的溫度信 、電腦或 -32- 201035367 其他適當控制裝置，也可藉由控制信號傳輸線接合於流量 控制閥（例如，經由適合的閥制動器元件）以選擇性調節流 量控制閥及控制往該閥的載體氣體流量。該中央處理單元 也可藉由控制信號傳輸線接合於第二流量控制閥（例如， 經由適合的閥制動器元件）以選擇性調節流量控制閥及控 制該容器的蒸氣相或液相試劑排放。爲達本發明的目的， 流量控制閥將包括獨立閥及計量閥等。 〇 本發明使半導體製造廠商能使用最大量的前驅物同時 在變遷-離開該安瓿之前浪費非常少。這使浪費最少化並 使半導體前驅物及特定應用中的投資之報酬最大化。 可用於本發明的來源化學藥品可在廣大的範圍中變化 並包括，例如，選自下列金屬的液態或固態前驅物：週期 表的2族、3族、4族、5族、6族、7族、8族、9族、 10族、Η族、12族、13族、14族、15族' 16族及鑭 系。例示性來源化學藥品包括，例如，選自下列金屬的液 〇 態或固態前驅物：釕、鈴'钽、鉬、鉑、金、鈦、鉛、 鈀、銷、鉍、緦 '鋇、鈣、銻及鉈，或選自下列類金屬的 前驅物：矽、鍺及碲。較佳的有機金屬前驅物化合物包括 含釕、含給、含鉅及/或含鉬的有機金屬前驅物化合物。 本發明中可使用會昇華的固態來源化學藥品及加熱時 會熔融的固態來源化學藥品。例如，會昇華的固態來源化 學藥品可用於第1圖所示的蒸氣相試劑分配設備。加熱時 會熔融的固態來源化學藥品可用於第1圖所示的蒸氣相試 劑分配設備及第1圖所示的液相試劑分配設備。同樣地， -33- 201035367 液態來源化學藥品可用於第1圖所示的蒸氣相試劑分配設 備及第1圖所示的液相試劑分配設備。當使用會昇華的固 態來源化學藥品時，可能需要運用灰塵捕集設備。 可用於本發明的蒸氣相或液相試劑可在廣大的範圍中 變化並包括，例如，選自下列金屬的液態或固態前驅物： 週期表的2族、3族、4族、5族、6族、7族、8族、9 族、1 〇族、1 1族、12族、1 3族、14族、1 5族、1 6族及 鑭系。例示性前驅物包括，例如，選自下列金屬的前驅 物：釕、鈴、鉅、鉬、鈾、金、鈦、鉛、鈀、銷、鉍、 緦、鋇、鈣、銻及鉈，或選自下列類金屬的前驅物：矽、 鍺及碲。較佳的有機金屬前驅物化合物包括含釕、含給、 含鉬及/或含鉬的有機金屬前驅物化合物。 該蒸氣相試劑分配設備可另外包含連接至該載體氣體 饋給管線的載體氣體來源。同樣地，該液相試劑分配設備 可另外包含連接至該惰性氣體饋給管線的惰性氣體來源。 參照第1、5、1 2、1 3及14圖，該蒸氣相試劑分配設 備可另外包含： 沉積室，其係選自化學氣相沉積室或原子層沉積室； 該蒸氣相試劑排放管線將該蒸氣相試劑分配設備連接 至該沉積室； 選擇性之可加熱的接受器，其係內含於該沉積室內且 對於該蒸氣相試劑排放管線呈接收關係設置；及 流出物排放管線，其係連接至該沉積室； 使得蒸氣相試劑通過該蒸氣相試劑排放管線及進入該 -34- 201035367 沉積室，以供與選擇性在該可加熱的接受器上之基材接 觸，及透過該流出物排放管線將任何剩餘的流出物排出。 該基材包含選自金屬、金屬矽化物、金屬碳化物、金 屬氮化物、半導體、絕緣體及阻障材料。該基材較佳爲圖 案化晶圓。 參照第5、6、9、1 0、1 3及14圖，該液相試劑分配 設備可另外包含= 〇 沉積室，其係選自化學氣相沉積室或原子層沉積室； 該液相試劑排放管線將該液相試劑分配設備連接至蒸 發設備； 具有載體氣體饋給入口開口的蒸發設備部分，載體氣 體可透過該載體氣體饋給入口開口饋入該蒸發設備內以引 起該液相試劑的蒸氣被挾帶於該載體氣體內以製造蒸氣相 試劑； 具有蒸氣相試劑出口開口的蒸發設備部分，該蒸氣相 Ο 試劑可透過該蒸氣相試劑出口開口而從該蒸發設備分配； 載體氣體饋給管線，其從該蒸發設備外部從該載體氣 體饋給入口開口延伸以供將載體氣體遞送至該蒸發設備 內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過的載體氣體 流量之載體氣體流量控制閥； 蒸氣相試劑排放管線，其從該蒸發設備外部從該蒸氣 相試劑出口開口延伸以供移除來自該蒸發設備的蒸氣相試 劑至該沉積室，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制經 過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥； -35- 201035367 選擇性之可加熱的接受器，其係內含於該沉積室內且 對於該蒸發設備呈接收關係設置；及 流出物排放管線，其係連接至該沉積室； 使得蒸氣相試劑通過該蒸氣相試劑排放管線及進入該 沉積室，以供與選擇性在該可加熱的接受器上之基材接 觸，及透過該流出物排放管線將任何剩餘的流出物排出。 該基材包含選自金屬、金屬矽化物、金屬碳化物、金 屬氮化物、半導體、絕緣體及阻障材料。該基材較佳爲圖 案化晶圓。 參照第7及8圖，該蒸氣相試劑分配設備可另外包 含： 沉積室，其係選自化學氣相沉積室或原子層沉積室； 該蒸氣相試劑排放管線將該蒸氣相試劑分配設備連接 至該沉積室； 選擇性之可加熱的接受器，其係內含於該沉積室內且 對於該蒸氣相試劑排放管線呈接收關係設置；及 流出物排放管線，其係連接至該沉積室； 使得蒸氣相試劑通過該蒸氣相試劑排放管線及進入該 沉積室，以供與選擇性在該可加熱的接受器上之基材接 觸，及透過該流出物排放管線將任何剩餘的流出物排出。 該基材包含選自金屬、金屬矽化物、金屬碳化物、金 屬氮化物、半導體、絕緣體及阻障材料。該基材較佳爲圖 案化晶圓。 如上所示，本發明係關於一種將蒸氣相試劑遞送至沉 -36- 201035367 積室之方法，其包含： (a)提供蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試 〇 劑的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過的開口； 該起泡器包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 ❹ 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且載 體氣體可透過該管子通氣進入該來源化學藥品以引起至少 一部分來源化學藥品蒸氣被挾帶於該載體氣體內以產生流 至該塡滿液位上方之該內部氣體體積的蒸氣相試劑流，該 管子具有大體上垂直且從該第一埠部分外部設置的入口端 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配； -37- 201035367 該起泡器具有連接至該起泡器的載體氣體饋給入口接 頭； 載體氣體饋給管線，其從該起泡器向上且在外部從該 載體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器 的內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥； (b) 將該來源化學藥品加至該蒸氣相試劑分配設備； (c) 將該蒸氣相試劑分配設備內的來源化學藥品加熱 至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度以提供蒸氣相試劑； (d) 透過該載體氣體饋給管線及該管子將載體氣體饋 入該蒸氣相試劑分配設備； (e) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸氣相試劑分配 設備抽出該蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (f) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 該方法可另外包含： (g) 在該沉積室內使該蒸氣相試劑與選擇性在可加熱 的接受器上之基材接觸；及 (h) 透過連接至該沉積室的流出物排放管線將任何剩 -38- 201035367 餘的流出物排出。該沉積室可選自化學氣相沉積室及原子 層沉積室。 在操作上述系統時，將該來源化學藥品放在該容器中 並加熱至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度。使載體氣體 流經該載體氣體饋給管線至該載體氣體饋給入口開口及流 經該載體氣體產生氣泡至該來源化學藥品內的起泡器管。 載體氣體流量控制閥控制排至該來源化學藥品內的載體氣 0 體流量。來自該來源化學藥品的蒸氣被挾帶於該載體氣體 內以產生蒸氣相試劑。 該蒸氣相試劑從該內部氣體體積排出經過該蒸氣相試 劑出口開口及該蒸氣相試劑排放管線。使該蒸氣相試劑流 入該蒸氣相試劑排放管線至該沉積室。蒸氣相試劑流量控 制閥控制流至該沉積室的蒸氣相試劑流量。在該沉積室 中，使該蒸氣相試劑沉積在該晶圓或其他被裝設於可加熱 的基材或其他裝設構造上之基材元件上。使來自該沉積室 Ο 的流出物蒸氣排放至流出物排放管線。該流出物可通往再 循環、回收、廢料處理、處置或其他沉積裝置。 於此操作的期間，藉由來源化學藥品液位感測器偵測 該容器中的來源化學藥品塡滿液位。知道該容器內的液態 前驅物化學藥品何時接近耗盡以便於化學氣相沉積程序或 原子層沉積程序結束時更換是重要的事。該來源化學藥品 液位逐漸下沉且最終降至該集液槽內至最少量液體頭 (liquid head)(該集液槽中的液體高度），迄時該中央處理 單元藉由來源化學藥品液位感測信號傳輸線接收到對應之 -39 - 201035367 感測到的來源化學藥品液位信號。該中央 應於控制信號傳輸線中傳輸控制信號至該 制閥以關閉該閥並中止往該容器的載體氣 時於控制信號傳輸線中傳輸控制信號以關 流量控制閥，以中止來自該容器的蒸氣相 而且，於此操作的期間，藉由溫度感 的來源化學藥品之溫度。監測該容器內的 藥品之溫度以控制蒸氣壓是重要的事。若 化學藥品之溫度變得太高或太低，該中央 度感測信號傳輸線接收到對應之感測到的 央處理單元立即反應於控制信號傳輸線中 加熱裝置以視需要降低或提高溫度。 本發明的蒸氣相試劑分配設備（例如 液體及固態材料（例如，用於化學氣相沉 及植入方法的液態及固態來源試劑）的蒸 專利案第7,077,388 B2號。 如上所示，本發明有部分係關於一種 送至沉積室之方法，其包含： (a)提供液相試劑分配設備，其包含 容器，其包含容器頂壁組件、容器側 壁組件’該等組件係經建構以形成內部容 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體 處理單元立即反 載體氣體流量控 體流量，且也同 閉該蒸氣相試劑 試劑流量。 測器偵測容器中 液態前驅物化學 該容器中的來源 處理單元藉由溫 溫度信號。該中 傳輸控制信號至 ，起泡器）可用於 積、原子層沉積 發。參見，美國 將蒸氣相試劑遞 壁組件及容器底 器隔間以盛裝至 出該塡滿液位上 及分配液相試劑 -40- 201035367 的單一埠； 該單一埠具有分支構形’該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一璋部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一痺部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口； 0 該浸入管包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子’且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配’該浸入管具有大體 上垂直且從該第一埠部分外部設置的出口端及大體上毗鄰 該容器底壁組件設置的入口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 Ο 加壓； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的惰性氣體饋 給入口接頭； 惰性氣體饋給管線，其從該第三埠部分向上且在外部 從該惰性氣體饋給入口接頭延伸以供將惰性氣體遞送至該 容器的內部體積內，該惰性氣體饋給管線內含有用於控制 經過的惰性氣體流量之惰性氣體流量控制閥； 該浸入管具有連接至該浸入管的液相試劑出口接頭； 及 -41 - 201035367 液相試劑排放管線，其從該第一埠部分向上且在外部 從該液相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移除 液相試劑，該液相試劑排放管線內選擇性含有用於控制經 過的液相試劑流量之液相試劑流量控制閥； (b) 將液相試劑加至該液相試劑分配設備； (c) 選擇性將該液相試劑分配設備內的固態來源化學 藥品加熱至足以使該固態來源化學藥品熔融的溫度以提供 液相試劑； (d) 透過該惰性氣體饋給管線將惰性氣體饋入該液相 試劑分配設備； (e) 透過該管子及該液相試劑排放管線從該液相試劑 分配設備抽出該液相試劑； (f) 提供蒸發設備，其包含： 容器，其係建構以形成內部容器隔間以使該液相試劑 蒸發； 該液相試劑排放管線將該液相試劑分配設備連接至該 蒸發設備； 具有載體氣體饋給入口開口的蒸發設備部分，載體氣 體可透過該載體氣體饋給入口開口饋入該蒸發設備內以引 起該液相試劑的蒸氣被挾帶於該載體氣體內以製造蒸氣相 試劑； 具有蒸氣相試劑出口開口的蒸發設備部分，該蒸氣相 試劑可透過該蒸氣相試劑出口開口而從該蒸發設備分配； 載體氣體饋給管線，其從該蒸發設備外部從該載體氣 -42- 201035367 體饋給入口開口延伸以供將載體氣體遞送至該蒸發設備 內，該載體氣體饋給管線內含有一或更多個用於控制經過 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該蒸發設備外部從該蒸氣 相試劑出口開口延伸以供移除來自該蒸發設備的蒸氣相試 劑至該沉積室，該蒸氣相試劑排放管線內選擇性含有一或 更多個用於控制經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量 〇 控制閥； (g) 將該液相試劑饋入該蒸發設備； (h) 將該蒸發設備內的液相試劑加熱至足以使該液相 試劑蒸發的溫度以提供該蒸氣相試劑； (i) 透過該載體氣體饋給管線將載體氣體饋入該蒸發 設備； (j) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸發設備抽出該 蒸氣相試劑及載體氣體；以及 O (k)將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 該方法可另外包含： (l) 在該沉積室內使該蒸氣相試劑與選擇性在可加熱 的接受器上之基材接觸；及 (m) 透過連接至該沉積室的流出物排放管線將任何剩 餘的流出物排出。該沉積室可選自化學氣相沉積室及原子 層沉積室。 在操作上述系統時，將該來源化學藥品放在該容器中 及使惰性氣體流經該惰性氣體饋給管線至該該惰性氣體饋 -43- 201035367 給入口開口並進入該塡滿液位上方的內部氣體體積以對該 塡滿液位上方的內部氣體體積加壓。惰性氣體流量控制閥 控制排至該塡滿液位上方的內部氣體體積內的惰性氣體流 量。 該液相試劑從該容器排出經過液相試劑出口開口（例 如，浸入管）及該液相試劑排放管線。使該液相試劑流入 該液相試劑排放管線至該蒸發設備。液相試劑流量控制閥 控制流至該蒸發設備的液相試劑流量。 在蒸發設備中，使該液相試劑蒸發以形成供後續蒸氣 沉積操作用的來源蒸氣。該蒸發設備也可接收載體氣體以 便結合或籠罩該液相試劑蒸發所產生的來源蒸氣。也可 以，該來源蒸氣可以單純形態通往下游的蒸氣沉積室。無 論如何，使來自蒸發設備的來源蒸氣流經蒸氣相試劑排放 管線至沉積室。在該沉積室中，使該蒸氣相試劑沉積在該 晶圓或其他被裝設於可加熱的基材或其他裝設構造上之基 材元件上。使來自該沉積室的流出物蒸氣排放至流出物排 放管線。該流出物可通往再循環、回收、廢料處理、處置 或其他沉積裝置。 於此操作的期間，藉由來源化學藥品液位感測器偵測 該容器中的來源化學藥品塡滿液位。知道該容器內的液態 前驅物化學藥品何時接近耗盡以便於化學氣相沉積程序或 原子層沉積程序結束時更換是重要的事。 該來源化學藥品液位逐漸下沉且最終降至該集液槽內 至最少量液體頭（該集液槽中的液體高度），迄時該中央處 -44 - 201035367 理單元藉由來源化學藥品液位感測信號傳輸線接收到對應 之感測到的來源化學藥品液位信號。該中央處理單元立即 反應於控制信號傳輸線中傳輸控制信號至該載體氣體流量 控制閥以關閉該閥並中止往該容器的載體氣體流量，且也 同時於控制信號傳輸線中傳輸控制信號以關閉該液相試劑 流量控制閥，以中止來自該容器的液相試劑流量。 而且，於此操作的期間，藉由溫度感測器偵測容器中 〇 的來源化學藥品之溫度。監測該容器內的液態前驅物化學 藥品之溫度以控制蒸氣壓是重要的事。若該容器中的來源 化學藥品之溫度變得太高或太低，該中央處理單元藉由溫 度感測信號傳輸線接收到對應之感測到的溫度信號。該中 央處理單元立即反應於控制信號傳輸線中傳輸控制信號至 加熱裝置以視需要降低或提高溫度。 本發明的液相試劑分配設備可用於分配試劑（例如， 用於化學氣相沉積、原子層沉積及植入方法中的前驅 〇 物），且可接收大量自該容器抽出的液態試劑。參見，美 國專利案第6,077,356號。 在另一個具體實施例中，本發明有部分係關於一種將 蒸氣相試劑遞送至沉積室之方法，其包含： U)提供蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； -45- 201035367 該頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試劑的 單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有管子延伸穿過的開口； 該管子延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分進入該 內部氣體體積，且載體氣體可透過該管子饋入該塡滿液位 上方之該內部氣體體積以引起該來源化學藥品蒸氣被挾帶 於該載體氣體內以產生蒸氣相試劑，該管子具有大體上垂 直且從該第一埠部分外部設置的入口端及設置於該內部氣 體體積中的出口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配； 該管子具有連接至該管子的載體氣體饋給入口接頭； 載體氣體饋給管線，其從該管子向上且在外部從該載 體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器的 內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過的 載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭；及 -46- 201035367 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥； (b)將該來源化學藥品加至該蒸氣相試劑分配設備； (〇)將該蒸氣相試劑分配設備內的來源化學藥品加熱 至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度以提供蒸氣相試劑； 〇 (d)透過該載體氣體饋給管線及該管子將載體氣體饋 入該蒸氣相試劑分配設備； (e) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸氣相試劑分配 設備抽出該蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (f) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 該方法可另外包含： (g) 在該沉積室內使該蒸氣相試劑與選擇性在可加熱 的接受器上之基材接觸；及 O (h)透過連接至該沉積室的流出物排放管線將任何剩 餘的流出物排出。該沉積室可選自化學氣相沉積室及原子 層沉積室。 在操作上述系統時，將該來源化學藥品放在該容器中 並加熱至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度。使載體氣體 流經該載體氣體饋給管線至該載體氣體饋給入口開口及流 經該載體氣體產生氣泡至該來源化學藥品內的起泡器管。 載體氣體流量控制閥控制排至該來源化學藥品內的載體氣 體流量。來自該來源化學藥品的蒸氣被挾帶於該載體氣體 -47- 201035367 內以產生蒸氣相試劑。 該蒸氣相試劑從該內部氣體體積排出經過該蒸氣相試 劑出口開口及該蒸氣相試劑排放管線。 使該蒸氣相試劑流入該蒸氣相試劑排放管線至該沉積 室。蒸氣相試劑流量控制閥控制流至該沉積室的蒸氣相試 劑流量。在該沉積室中，使該蒸氣相試劑沉積在該晶圓或 其他被裝設於可加熱的基材或其他裝設構造上之基材元件 上。使來自該沉積室的流出物蒸氣排放至流出物排放管 線。該流出物可通往再循環、回收、廢料處理、處置或其 他沉積裝置。 於此操作的期間，藉由來源化學藥品液位感測器偵測 該容器中的來源化學藥品塡滿液位。知道該容器內的液態 前驅物化學藥品何時接近耗盡以便於化學氣相沉積程序或 原子層沉積程序結束時更換是重要的事。該來源化學藥品 液位逐漸下沉且最終降至該集液槽內至最少量液體頭（該 集液槽中的液體高度），迄時該中央處理單元藉由來源化 學藥品液位感測信號傳輸線接收到對應之感測到的來源化 學藥品液位信號。該中央處理單元立即反應於控制信號傳 輸線中傳輸控制信號至該載體氣體流量控制閥以關閉該閥 並中止往該容器的載體氣體流量，且也同時於控制信號傳 輸線中傳輸控制信號以關閉該蒸氣相試劑流量控制閥，以 中止來自該容器的蒸氣相試劑流量。 而且，於此操作的期間，藉由溫度感測器偵測容器中 的來源化學藥品之溫度。監測該容器內的液態前驅物化學 -48- 201035367 藥品之溫度以控制蒸氣壓是重要的事。若該容器中的來源 化學藥品之溫度變得太高或太低，該中央處理單元藉由溫 度感測信號傳輸線接收到對應之感測到的溫度信號。該中 央處理單元立即反應於控制信號傳輸線中傳輸控制信號至 加熱裝置以視需要降低或提高溫度。 本發明的蒸氣相試劑分配設備（例如，起泡器）可用於 液體及固態材料（例如，用於化學氣相沉積、原子層沉積 〇 及植入方法的液態及固態來源試劑）的蒸發。參見，美國 專利案第7,077,388 B2號。 在本發明之一具體實施例中，有機金屬化合物係用於 形成粉末、膜或塗層的蒸氣相沉積技術中。該化合物可當 作單一來源前驅物運用或可與一或更多種其他前驅物，例 如，與加熱至少一種其他有機金屬化合物或金屬錯合物所 產生的蒸氣一起使用。 沉積可在其他蒸氣相成分存在之下進行。在本發明之 〇 —具體實施例中，在至少一種非反應性載體氣體存在之下 進行膜沉積。非反應性氣體的實例包括惰性氣體（例如， 氮、氬、氮以其他不會在加工條件之下與該有機金屬化合 物前驅物反應的氣體）。在其他具體實施例中，膜沉積係 於至少一種反應性氣體存在之下進行。一些可運用的反應 性氣體包括但不限於肼、氧、氫、空氣、富含氧的空氣、 臭氧（〇3)、一氧化二氮（N2o)、水蒸氣、有機蒸氣及氨 等。如此技藝中習知的，氧化性氣體，像是’例如，空 氣、氧、富含氧的空氣、〇3、n2o或氧化性有機化合物的 -49- 201035367 蒸氣，偏好形成金屬氧化物膜。 在此所述的沉積方法可被進行以形成包括單一金屬的 膜、粉末或塗層，或包括單一金屬氧化物的膜、粉末或塗 層。混合膜、粉末或塗層也可被沉積，例如混合金屬氧化 物膜。混合金屬氧化物膜可，例如，藉由運用數種有機金 屬前驅物，其至少其一係選自上述的有機金屬前驅物化合 物，予以形成。 蒸氣相膜沉積可被進行以形成所欲厚度的膜層，例 如，在小於1 nm至超過1 mm的範圍。在此所述的前驅 物特別能用於製造薄膜，例如，具有在約1 nm至約100 nm的範圍之厚度的膜。 本發明的膜，例如，被考慮用於製造金屬電極，特別 是當作邏輯線路中的η-通道金屬電極，當作DRAM應用 的電容器電極及當作介電材料。 該沉積方法也適用於製備成層的膜，其中該等層之至 少其二的相或組成不同。成層的膜之實例包括金屬-絕緣 體-半導體，及金屬-絕緣體-金屬。 該等有機金屬化合物前驅物可用於原子層沉積室、化 學氣相沉積或，更明確地說，此技藝中習知的金屬有機化 學氣相沉積法。例如，上述的有機金屬化合物前驅物可用 於大氣壓力及低壓的化學氣相沉積法中。該等化合物可用 於熱壁化學氣相沉積法（將整個反應室加熱的方法）以及冷 或暖壁型化學氣相沉積法（只加熱基材的技術）中。 上述的有機金屬化合物前驅物也可用於電漿或光輔助 -50- 201035367 化學氣相沉積法，其中分別用電漿或電磁能的能量將該化 學氣相沉積前驅物活化。該等化合物也可用於離子束、電 子束輔助化學氣相沉積法中，其中離子束或電子束分別朝 該基材供應能量以使化學氣相沉積前驅物活化。雷射輔助 化學氣相沉積法（其中雷射光朝向該基材以引起該化學氣 相沉積前驅物的光解反應）也可使用。 該沉積方法可在此技藝中習知的不同化學氣相沉積反 0 應器中進行，像是，例如，熱或冷壁反應器、電漿輔助、 束輔助或雷射輔助的反應器。 可用於該沉積室中的例示性基材包括，例如，選自金 屬、金屬矽化物、半導體、絕緣體及阻障材料的材料。較 佳的基材爲圖案化晶圓。可運用該沉積方法塗佈的基材之 實例包括固態基材，如金屬基材，例如，A1、Ni、Ti、 Co、Pt、Ta ;金屬矽化物，例如，TiSi2、CoSi2、NiSi2 ; 半導體材料，例如，Si、SiGe、GaAs、InP、鑽石、 〇 GaN、Sic ;絕緣體，例如 ’ Si〇2、si3N4、Hf〇2、Ta2〇5、 Al2〇3、鈦酸鋇緦（B ST);阻障材料，例如TiN、TaN ;或 包括材料組合的基材。此外’膜或塗層可被形成在玻璃、 陶瓷、塑膠、熱固性聚合材料及其他塗層或膜層上。在較 佳的具體實施例中’膜沉積在用於電子零件的製造或加工 之基材上進行。在其他具體實施例中，基材係用於支撐於 高溫時在氧化劑存在之下安定的低電阻率導體沉積物或光 學透射膜。 該沉積方法可被進行以將膜沉積在具有光滑的平面之 -51 - 201035367 基材上。有一個具體實施例中，該方法係被進行以將膜沉 積在用於晶圓製造或加工的基材上。例如，該方法可被進 行以將膜沉積在包括溝槽、洞孔或通孔的特徵之圖案化基 材上。再者，該沉積方法也可整合其他晶圓製造或加工的 步驟，例如，遮罩及蝕刻等。 化學氣相沉積膜可被沉積至所欲的厚度。例如，所形 成的膜可爲小於1微米厚，較佳小於500奈米且更佳小於 200奈米厚。也可製造出小於50奈米厚的膜，例如，具 有介於約0.1與約20奈米之間的厚度之膜。 上述的有機金屬化合物前驅物也可被用於本發明的方 法中以藉由原子層沉積或原子層成核技術形成膜，期間使 基材暴露於前驅物、氧化劑及惰性氣體流的交替脈衝。連 續層沉積技術係於，例如，美國專利案第6,287,965號及 美國專利案第6,3 42,277號中說明。在此以引用方式將該 二專利的揭示內容的全文倂入本文。 例如，在一個原子層沉積循環中，以逐步的方式使基 材暴露於：a)惰性氣體；b)承載前驅物蒸氣的惰性氣體； c)惰性氣體；及d)氧化劑（單獨或與惰性氣體一起）。一 般，各步驟可短到該設備所允許（例如，數毫秒）及長到該 程序所需（例如，數秒或數分鐘）。一個循環的期間可短到 數毫秒及長到數分鐘。重複進行此循環經過可介於數分鐘 至數小時的時期。所產生的膜可爲數奈米薄或更厚，例 如，1毫米（mm)。 因此在提供用於供應及分配蒸氣相或液相試劑的系統 -52- 201035367 之下，該系統能使95至98 %原先供給的來源化學藥品的 體積被利用於選擇性分配該蒸氣相或液相試劑的應用中， 本發明的裝置及方法將達到此技藝的實質進展。二埠安瓿 的輕易清潔性使這些安瓿能的再利用性超越一埠安瓿可達 到的再利用性。 同樣地，在如製造半導體及超導體產物的操作中，可 利用本發明的裝置及方法降低來源化學藥品的浪費至低達 0 原先裝塡至該分配容器中的體積之2至5%的程度，及再 多利用該等安瓿許多次。 因此，本發明的實行顯著改善來源化學藥品供應或蒸 氣相或液相試劑分配系統的經濟性，且分配蒸氣相或液相 試劑的方法係被運用。有些例子中本發明可以成本有效的 方式利用來源化學藥品，其係將先前實務經驗的浪費液位 特徵排除在外的實用方式。 本發明的不同修飾及變化對於熟於此藝之士將顯而易 〇 見，且咸了解此等修飾及變化均涵括於本案的權利範圍及 申請專利範圍的精神與範疇以內。 【圖式簡單說明】 第1圖爲具有起泡器的蒸氣相試劑分配設備之示意 圖，其係以斷面顯示。C - C距離取決於該頂壁組件的機械 加工。 第2圖爲具有起泡器的傳統2-埠蒸氣相試劑分配設 備之示意圖’其係以斷面顯示。C-C距離取決於該頂壁組 -53- 201035367 件的機械加工。 第3圖爲具有起泡器的傳統2_埠蒸氣相試劑分配設 備之示意圖’其係以斷面顯示。該設備接到化學遞送歧 管。在此案例中’該等旁分及自動控制閥爲該歧管的一部 分。 第4圖爲具有起泡器的傳統2 -埠蒸氣相試劑分配設 備之示意圖，其係以斷面顯示。該設備接到化學遞送歧 管。在此案例中’該等旁分及自動控制閥爲該可移除的起 泡器之一部分。 第5圖爲入口及出口具有多個閥的蒸氣相或液相試劑 分配設備之示意圖，其係以斷面顯示。 第6圖爲具有浸入管的液相試劑分配設備之示意圖， 其係以斷面顯示。該推進氣體從該外部管進入該安瓿頭部 空間，迫使該液態有機金屬前驅物升上該浸入管且離開該 安瓿。 第7圖爲具有管子的蒸氣相試劑分配設備之示意圖， 其係以斷面顯示。用單一埠將載體氣體引進該安瓿頭部空 間的一端以完全清除該液體表面上方的區域並透過該埠的 環形空間將有機金屬前驅物攜離該安瓿。 第8圖爲具有管子的蒸氣相試劑分配設備之示意圖， 其係以斷面顯示。該等閥位於該容器的側面。 第9圖爲具有浸入管的液相試劑分配設備之示意圖’ 其係以斷面顯示。該安瓿位於其側面。 第1 0圖爲具有浸入管的液相試劑分配設備之示意 -54- 201035367 圖，其係以斷面顯示。該設備係處於垂直液體遞送模式。 該浸入管引進載體氣體以將液體推出安瓿。這能給予高液 體利用率。液位感測器可從頂部或底部安裝或安裝在液體 離開管線上。 第11圖爲具有管子的蒸氣相試劑分配設備之示意 圖，其係以斷面顯示。該安瓿設計爲塡充模式。用單一埠 將該液體引進該安瓿同時使該頭部空間通氣以免累積過度 0 的頭部壓力。 第1 2圖爲具有起泡器的蒸氣相試劑分配設備之示意 圖，其係以斷面顯示。此單一埠安瓿設計經由具有90°延 伸的浸入管將該載體氣體引進該液體。該浸入管的彎曲使 該載體氣體能於遠離該單一埠入口 /出口之處遞送，造成 該載體氣體流經該液體然後橫越該頭部空間以獲得最大的 飽和度。 第13圖爲入口及出口具有多個閥的蒸氣相或液相試 〇 劑分配設備之示意圖，其係以斷面顯示。 第14圖爲連接至普通化學遞送歧管的蒸氣相或液相 試劑分配設備之示意圖，其係以斷面顯示。 【主要元件符號說明】 C-C:中央-至-中央距離 CG :載體氣體 Μ Ο :有機金屬前驅物化合物 ΗΤ :管子長度 -55- 201035367 V :垂直偏移距離 VT :管子高度 VI :閥 V2 :閥 V3 :閥 V4 :推進氣閥 V5 :閥 V6 :閥 V7 :閥 V8 :閥 V9 :閥 V10 :閥 V 1 1 :閥 V12 :閥 V 1 3 :閥 V14 :閥 VI 5 :閥 VI 6 :閥 200 :本體 2 0 1 :浸入管 2 02 :單一埠 203 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 204 :出口 2 05 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 -56- 201035367 206 :化學藥品分配導管 2 07 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 208 :導管 2 09 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 210 :導管 21 1 :導管 220 :導管 〇 221 :止回閥 222 :再塡滿管線 230 :管子 231 :環形饋給管 240 :雙重制動器阻斷閥 241 :入口 242 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 243 :導管 Ο 244 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 245 :導管 246 :單一本體的雙重對立制動器多埠阻斷閥 247 :導管 248 :導管 250 :環形管 -57-

Claims (1)

1. 201035367 七、申請專利範圍 1 · 一種蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試 劑的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有璋頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過的開口； 該起泡器包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且載 體氣體可透過該管子通氣進入該來源化學藥品以引起至少 一部分來源化學藥品蒸氣被挾帶於該載體氣體內以產生流 至該塡滿液位上方之該內部氣體體積的蒸氣相試劑流’該 管子具有大體上垂直且從該第一埠部分外部設置的入口端 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配° -58- 201035367 2 .如申請專利範圍第1項之蒸氣相試劑分配設備， 其另外包含： 該起泡器具有連接至該起泡器的載體氣體饋給入口接 頭； 載體氣體饋給管線，其從該起泡器向上且在外部從該 載體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器 的內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過 〇 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭，及 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥。 3. 如申請專利範圍第1項之蒸氣相試劑分配設備， 〇 其中該容器底壁組件內具有從該容器底壁組件表面向下延 伸的集液槽。 4. 如申請專利範圍第1項之蒸氣相試劑分配設備， 其另外包含連接至該載體氣體饋給管線的載體氣體源。 5 .如申請專利範圍第1項之蒸氣相試劑分配設備， 其另外包含： 沉積室，其係選自化學氣相沉積室或原子層沉積室； 該蒸氣相試劑排放管線將該蒸氣相試劑分配設備連接 至該沉積室； -59- 201035367 選擇性之可加熱的接受器，其係內含於該沉積室內且 對於該蒸氣相試劑排放管線呈接收關係設置；及 流出物排放管線，其係連接至該沉積室； 使得蒸氣相試劑通過該蒸氣相試劑排放管線及進入該 沉積室，以供與選擇性在該可加熱的接受器上之基材接 觸，及透過該流出物排放管線將任何剩餘的流出物排出。 6. 一種將蒸氣相試劑遞送至沉積室之方法，其包 含： (a)提供蒸氣相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收載體氣體及分配蒸氣相試 劑的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 壁組件具有起泡器延伸穿過的開口； 該起泡器包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且載 體氣體可透過該管子通氣進入該來源化學藥品以引起至少 -60- 201035367 一部分來源化學藥品蒸氣被挾帶於該載體氣體內以產生流 至該塡滿液位上方之該內部氣體體積的蒸氣相試劑流，該 管子具有大體上垂直且從該第一埠部分外部設置的入口端 及大體上毗鄰該容器底壁組件設置的出口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該蒸氣相試劑可透過該隙縫空間而從該容器的 內部氣體體積分配； 〇 該起泡器具有連接至該起泡器的載體氣體饋給入口接 頭； 載體氣體饋給管線，其從該起泡器向上且在外部從該 載體氣體饋給入口接頭延伸以供將載體氣體遞送至該容器 的內部體積內，該載體氣體饋給管線內含有用於控制經過 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的蒸氣相試劑 出口接頭；及 Ο 蒸氣相試劑排放管線，其從該第三埠部分向上且在外 部從該蒸氣相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積 移除蒸氣相試劑，該蒸氣相試劑排放管線內含有用於控制 經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量控制閥； (b) 將該來源化學藥品加至該蒸氣相試劑分配設備； (c) 將該蒸氣相試劑分配設備內的來源化學藥品加熱 至足以使該來源化學藥品蒸發的溫度以提供蒸氣相試劑； (d) 透過該載體氣體饋給管線及該管子將載體氣體饋 入該蒸氣相試劑分配設備； -61 - 201035367 (e) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸氣相試劑分配 設備抽出該蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (f) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其另外包含： (g) 在該沉積室內使該蒸氣相試劑與選擇性在可加熱 的接受器上之基材接觸；及 (h) 透過連接至該沉積室的流出物排放管線將任何剩 餘的流出物排出。 8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中在該蒸氣相 試劑分配設備中該容器底壁組件內具有從該容器底壁組件 表面向下延伸的集液槽。 9. 如申請專利範圍第6項之方法’其中在該蒸氣相 試劑分配設備中該來源化學藥品包含液態或固態材料。 1 0.如申請專利範圍第6項之方法’其中在該蒸氣相 試劑分配設備中該來源化學樂品包含選自下列金屬的前驅 物：週期表的2族、3族、4族、5族、6族、7族、8 族、9族、族、Η族、12族、Π族、14族、15族、 16族及鑭系。 11.如申請專利範圍第6項之方法，其中在該蒸氣相 試劑分配設備中該來源化學藥品包含選自下列金屬的前驅 物：釕、鈴、钽、鉬、纟自、金、駄、給、紀、锆、鉍、 緦、鋇、鈣、銻及鉈’或選自下列類金屬的前驅物：矽、 鍺及碲。 1 2 .如申請專利範圍第6項之方法’其中在該蒸氣相 -62- 201035367 試劑分配設備中該蒸氣相試劑包含選自下列金屬的前驅 物：週期表的2族、3族、4族、5族、6族、7族、8 族、9族、10族、11族、12族、13族、14族、15族、 1 6族及鑭系。 1 3 _如申請專利範圍第6項之方法，其中在該蒸氣相 試劑分配設備中該蒸氣相試劑包含選自下列金屬的前驅 物· §了、給、組、組、銷、金、欽、鈴、銷、銷、祕、 0 緦、鋇、鈣 '銻及鉈，或選自下列類金屬的前驅物：矽、 鍺及碲。 14. 如申請專利範圔第6項之方法，其中該蒸氣相試 劑分配設備另外包含連接至該載體氣體饋給管線的載體氣 體源。 15. —種液相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 〇 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體及分配液相試劑 的單一埠； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二焊部分外部延伸的第三库部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件，該埠頂 -63- 201035367 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口； 該浸入管包含延伸穿過該第一埠部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子，且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配，該浸入管具有大體 上垂直且從該第一埠部分外部設置的出口端及大體上毗鄰 該容器底壁組件設置的入口端；及 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 加壓。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之液相試劑分配設備， 其另外包含： 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的惰性氣體饋 給入口接頭； 惰性氣體饋給管線，其從該第三埠部分向上且在外部 從該惰性氣體饋給入口接頭延伸以供將惰性氣體遞送至該 容器的內部體積內，該惰性氣體饋給管線內含有用於控制 經過的情性氣體流量之惰性氣體流量控制閥； 該浸入管具有連接至該浸入管的液相試劑出口接頭； 及 液相試劑排放管線，其從該第一埠部分向上且在外部 從該液相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移除 液相試劑，該液相試劑排放管線內選擇性含有用於控制經 過的液相試劑流量之液相試劑流量控制閥。 -64- 201035367 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之液相試劑分配設備， 其中該容器底壁組件內具有從該容器底壁組件表面向下延 伸的集液槽。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項之液相試劑分配設備， 其另外包含連接至該惰性氣體饋給管線的惰性氣體源。 19. 一種將蒸氣相試劑遞送至沉積室之方法，其包 含： Q (a)提供液相試劑分配設備，其包含： 容器，其包含容器頂壁組件、容器側壁組件及容器底 壁組件，該等組件係經建構以形成內部容器隔間以盛裝至 多達到塡滿液位的來源化學藥品並還界定出該塡滿液位上 方的內部氣體體積； 該容器頂壁組件具有能接收惰性氣體及分配液相試劑 的單一捧； 該單一埠具有分支構形，該分支構形包含大體上垂直 〇 且從該頂壁組件外部延伸的第一埠部分、大體上水平且從 該第一埠部分外部延伸的第二埠部分及大體上垂直且從該 第二埠部分外部延伸的第三埠部分； 該第一埠部分具有埠頂壁組件及埠側壁組件’該埠頂 壁組件具有浸入管延伸穿過的開口； 該浸入管包含延伸穿過該第一璋部分的中央位置部分 及穿過該內部氣體體積進入該來源化學藥品之管子’且液 相試劑可透過該管子而從該設備分配’該浸入管具有大體 上垂直且從該第一璋部分外部設置的出口端及大體上晒:鄰 -65- 201035367 該容器底壁組件設置的入口端； 該第一埠部分具有介於該管子與該埠側壁組件之間的 隙縫空間，該惰性氣體可透過該隙縫空間饋至該塡滿液位 上方的內部氣體體積以對該塡滿液位上方的內部氣體體積 加壓； 該第三埠部分具有連接至該第三埠部分的惰性氣體饋 給入口接頭； 惰性氣體饋給管線，其從該第三埠部分向上且在外部 從該惰性氣體饋給入口接頭延伸以供將惰性氣體遞送至該 容器的內部體積內，該惰性氣體饋給管線內含有用於控制 經過的惰性氣體流量之惰性氣體流量控制閥； 該浸入管具有連接至該浸入管的液相試劑出口接頭； 及 液相試劑排放管線，其從該第一埠部分向上且在外部 從該液相試劑出口接頭延伸以供從該容器的內部體積移除 液相試劑，該液相試劑排放管線內選擇性含有用於控制經 過的液相試劑流量之液相試劑流量控制閥； (b)將液相試劑加至該液相試劑分配設備； U)選擇性將該液相試劑分配設備內的固態來源化學 藥品加熱至足以使該固態來源化學藥品熔融的溫度以提供 液相試劑； (d) 透過該惰性氣體饋給管線將惰性氣體饋入該液相 試劑分配設備； (e) 透過該管子及該液相試劑排放管線從該液相試劑 -66 - 201035367 分配設備抽出該液相試劑； (Ό提供蒸發設備，其包含： 容器，其係建構以形成內部容器隔間以使該液相試劑 蒸發； 該液相試劑排放管線將該液相試劑分配設備連接至該 蒸發設備； 具有載體氣體饋給入口開口的蒸發設備部分，載體氣 0 體可透過該載體氣體饋給入口開口饋入該蒸發設備內以引 起該液相試劑的蒸氣被挾帶於該載體氣體內以製造蒸氣相 試劑； 具有蒸氣相試劑出口開口的蒸發設備部分，該蒸氣相 試劑可透過該蒸氣相試劑出口開口而從該蒸發設備分配； 載體氣體饋給管線，其從該蒸發設備外部從該載體氣 體饋給入口開口延伸以供將載體氣體遞送至該蒸發設備 內，該載體氣體饋給管線內含有一或更多個用於控制經過 Ο 的載體氣體流量之載體氣體流量控制閥；及 蒸氣相試劑排放管線，其從該蒸發設備外部從該蒸氣 相試劑出口開口延伸以供移除來自該蒸發設備的蒸氣相試 劑至該沉積室，該蒸氣相試劑排放管線內選擇性含有一或 更多個用於控制經過的蒸氣相試劑流量之蒸氣相試劑流量 控制閥； (g) 將該液相試劑饋入該蒸發設備； (h) 將該蒸發設備內的液相試劑加熱至足以使該液相 試劑蒸發的溫度以提供該蒸氣相試劑； -67- 201035367 (i) 透過該載體氣體饋給管線將載體氣體饋入該蒸發 設備； (j) 透過該蒸氣相試劑排放管線從該蒸發設備抽出該 蒸氣相試劑及載體氣體；以及 (k) 將該蒸氣相試劑及載體氣體饋入該沉積室。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之方法’其中在該液相 試劑分配設備中該容器底壁組件內具有從該容器底壁組件 表面向下延伸的集液槽。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項之方法’其中在該液相 試劑分配設備中該來源化學藥品包含選自下列金屬的前驅 物：釕、給、鉬、鉬、鉑、金、鈦、鉛 '鈀、鈷、鉍' 緦、鋇、鈣、鍊及銳’或選自下列類金屬的前驅物：砂、 鍺及碲。 -68 -