TW201702418A - 模組化汽化器 - Google Patents

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亞倫 Ｍ 休普
科林 Ｆ 史密斯
旻捧 成
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蘭姆研究公司
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Abstract

提供一種用以汽化處理流體的改良式汽化器。該汽化器可由層疊板組裝而成，且可包括一或多個充氣部，該一或多個充氣部具有相當大的腔壁面積對橫剖面流動面積的比值。該汽化器可以配有一或多個加熱器元件，用以將充氣部加熱至高於前驅物之汽化溫度的溫度。該些充氣部中的至少部分者可被加熱至高於前驅物之汽化溫度但低於其萊氏溫度的一溫度。若有需要，可以串聯方式結合複數層疊板配置以達成完全汽化。該些汽化器可輕易地拆卸以清理與維護。

Description

模組化汽化器
本發明係關於模組化汽化器。
某些半導體製程需在前驅物被導入半導體製程腔室前先將前驅物汽化。前驅物係通常以液體形式提供，是以需要汽化器汽化液體前驅物。傳統的汽化器通常經由原子化裝置噴嘴噴灑液體前驅物、接著在經加熱的載氣中加熱經原子化之前驅物以汽化前驅物。
本說明書中描述的專利標的之一或多個實施例的細節將闡述於下面的隨附圖式與實施方式中。自實施方式、圖式與申請專利範圍將能明白其他的特徵、態樣與優點。應注意，除非特別指出某一圖式係依比例繪製，否則下面圖式的相對尺寸皆未依比例繪製。
在某些實施例中，提供一汽化器。該汽化器可包括:第一處理流體蓋板，其具有設置以流動第一處理流體的第一入口；第一處理流體之第一周圍通道板，其具有複數第一處理流體之周圍通道孔洞；以及第一處理流體之第一充氣容積。該第一處理流體之第一充氣容積可至少部分地以該第一處理流體之蓋板的第一表面以及第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面為邊界，而該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面與該第一處理流體蓋板的第一表面偏移第一偏移距離。該第一處理流體之第一充氣容積可將該第一入口與該等第一處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。從該第一入口到該等周圍通道孔洞之至少一者的距離可大於該第一偏移距離至少三倍。
在汽化器的若干此類實施例中，該第一處理流體之第一周圍通道板可包括熱導率高於100 W/m/K的第一材料。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該第一材料可為CVD矽碳化物、鋁、及銅。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該第一處理流體之第一周圍通道板可包含:一核心結構，其由第一材料製成；以及一外層，其由第二材料製成。當該第一處理流體流經該汽化器時，該外層可介於該核心結構與該第一處理流體之間，且在該汽化器的正常操作條件下，該第二材料可不與該第一處理流體發生化學反應。在若干此類實施例中，該第一材料可為銅或鋁。在若干進一步的此類實施例中，該第二材料可為塗布在該核心結構上的鍍層。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該第一處理流體之第一周圍通道板可更包含:一內部流動入口，其流體地連接到位於該第一處理流體之第一周圍通道板之內部的一流動路徑；一內部流動出口，其流體地連接到該流動路徑；以及該流動路徑。該流動路徑可在該內部流動入口與該內部流動出口之間流體地交流；可與該等第一處理流體之周圍通道孔洞流體地隔離；並且可設置以使熱傳導流體流經該第一處理流體之第一周圍通道板。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該汽化器可更包含第一處理流體之第二充氣容積，以及第一處理流體之第一中央通道板，其具有第一處理流體之中央通道孔洞。該第一處理流體之第二充氣容積可至少部分地以該第一處理流體之第一中央通道板的第一表面以及該第一處理流體之第一周圍通道板的第二表面為邊界，而該第一處理流體之第一周圍通道板的第二表面與該第一處理流體之第一中央通道板的第一表面偏移，且位於該第一處理流體之第一周圍通道板的一側，該側與該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面相對。該第一處理流體之第二充氣容積可將該第一處理流體之中央通道孔洞與該等第一處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。在一些此類實施例中，該汽化器可更包括第一處理流體之第二周圍通道板，其具有複數第一處理流體之周圍通道孔洞；以及第一處理流體之第三充氣容積。該第一處理流體之第三充氣容積至少部分地以該第一處理流體之第一中央通道板的第二表面以及該第一處理流體之第二周圍通道板的第一表面為邊界，其中該第一處理流體之第一中央通道板的第二表面位於該第一處理流體之第一中央通道板的一側，該側與該第一處理流體之第一中央板的第一表面相對，且該第一處理流體之第二周圍通道板的第一表面與該第一處理流體之第一中央通道板的第二表面偏移。該第一處理流體之第二充氣容積可將該第一處理流體之中央通道孔洞與該第一處理流體之第二周圍通道板的第一處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該汽化器可更包含第一加熱元件，其設置以將該第一處理流體之第一周圍通道板加熱。在一些此類實施例中，該第一加熱元件可與該第一處理流體之第一周圍通道板的至少一部分的外側周部導熱地接觸。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該汽化器可更包含第二處理流體蓋板，其具有設置以流動第二處理流體的第二入口；第二處理流體之第一周圍通道板，其具有複數第二處理流體之周圍通道孔洞；第二處理流體之第一充氣容積；第一出口；以及一出口充氣容積。該第二處理流體之第一充氣容積可至少部分地以該第二處理流體蓋板的第一表面以及該第二處理流體之第一周圍通道板的第一表面為邊界，且該第二處理流體之第一周圍通道板的第一表面與該第二處理流體之蓋板的第一表面偏移第二偏移距離。該第二處理流體之第一充氣容積可將該第二入口與該等第二處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。該出口充氣容積可:(a)在該第一處理流體之第一充氣容積與該第二處理流體之第一充氣容積之間流體地交流；(b) 在該第一處理流體之第一充氣容積與該第一出口之間流體地交流；並且(c) 在該第二處理流體之第一充氣容積與該第一出口之間流體地交流。在一些此類實施例中，該汽化器可更包括:一混合器，其位於該出口充氣容積之中。該混合器可包括一或多個折流板，且可設置以促進在該出口充氣容積中的該第一處理流體與該第二處理流體的混合。在一些進一步的此類實施例中，該汽化器可更包括第二處理流體之第一中央通道板，其具有第二處理流體之中央通道孔洞；以及第二處理流體之第二充氣容積。該第二處理流體之第二充氣容積可至少部分地以該第二處理流體之第一中央通道板的第一表面以及該第二處理流體之第一周圍通道板的第二表面為邊界，且該第二處理流體之第一周圍通道板的第二表面與該第二處理流體之第一中央通道板的第一表面偏移，且該第二處理流體之第一周圍通道板的第二表面位於該第二處理流體之第一周圍通道板的一側，該側與該第二處理流體之第一周圍通道板的第一表面相對。該第二處理流體之第二充氣容積可將該第二處理流體之中央通道孔洞與該等第二處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。在一些進一步的此類實施例中，該汽化器可更包括一載氣來源，其流體地連接到該第二入口，並且設置以使載氣流入該第二處理流體之第一充氣容積中。在一些進一步的此類實施例中，該汽化器可更包括第二加熱元件，其設置以將該第二處理流體之第一周圍通道板加熱。
在汽化器的若干進一步或其他的實施例中，該汽化器可更包含第一間隔件，其插入該第一處理流體蓋板與該第一處理流體之第一周圍通道板之間。該第一間隔件可為具有一開口的薄片，其形成圍繞該等第一處理流體之周圍通道孔洞的連續周部。該第一間隔件可具有第一間隔件厚度，其至少部分地界定該第一偏移距離。在一些此類實施例中，該汽化器可更包含一或多個夾持特徵部。該一或多個夾持特徵部可設置以將該第一處理流體蓋板、該第一間隔件、以及該第一處理流體之第一周圍通道板壓縮在一起而成為一層疊配置。在一些此類實施例中，該汽化器可更包含複數貫穿孔洞。該一或多個夾持特徵部可包括複數緊固件。各個緊固件可包括螺紋部以及設置以旋在該螺紋部上的緊固部。該等貫穿孔洞可設置以允許其中一個緊固件穿過。該等貫穿孔洞可位於該周圍通道板、該蓋板、及/或該間隔物中。
在某些實施例中，提供一汽化器。該汽化器可包含:第一處理流體蓋板，其具有設置以流動第一處理流體的一或多個第一入口；第一處理流體之第一通道板，其具有一或多個第一處理流體之第一通道孔洞；以及第一處理流體之第一充氣容積。該第一處理流體之第一充氣容積可至少部分地以該第一處理流體蓋板的第一表面以及該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面為邊界，而該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面與該第一處理流體蓋板的第一表面偏移第一偏移距離。該第一處理流體之第一充氣容積可將該一或多個第一入口與該一或多個第一處理流體之第一通道孔洞流體地連接。從該第一入口到該第一處理流體之第一通道孔洞之至少一者的距離可大於該第一偏移距離至少三倍。
在汽化器的一些此類實施例中，該第一處理流體蓋可為矩形，且該一或多個第一入口之定位係用以在該第一處理流體之第一充氣容積的一端將該第一處理流體引導到該第一處理流體之第一充氣容積中。在一些此類實施例中，該第一處理流體之第一通道板可為矩形，且該一或多個第一處理流體之第一通道孔洞係定位成用以從該第一處理流體之第一充氣容積的一端(該端與該一或多個第一入口將該第一處理流體引導到該第一處理流體之第一充氣容積中的一端相對)，接收來自該第一處理流體之第一充氣容積的該第一處理流體。
在某些實施例中，提供一系統。該系統可包含:一汽化器；第一加熱元件，其設置以將第一處理流體之第一周圍通道板加熱；以及一控制器，其具有一或多個處理器以及一記憶體，使得該一或多個處理器、該記憶體、以及第一加熱元件可通訊地連接，且該記憶體儲存用以控制該第一加熱元件的程式指令，以將第一處理流體之第一周圍通道板加熱至低於第一處理流體之萊氏(Leidenfrost)溫度的一溫度。該汽化器可包含:第一處理流體蓋板，其具有設置以流動第一處理流體的第一入口；第一處理流體之第一周圍通道板，其具有複數第一處理流體之周圍通道孔洞；第一處理流體之第一充氣容積。該第一處理流體之第一充氣容積可至少部分地以該第一處理流體蓋板的第一表面以及該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面為邊界，而該第一處理流體之第一周圍通道板的第一表面與該第一處理流體蓋板的第一表面偏移第一偏移距離。該第一處理流體之第一充氣容積可將該第一入口與該等第一處理流體之周圍通道孔洞流體地連接。從該第一入口到該等周圍通道孔洞之至少一者的距離可大於該第一偏移距離至少三倍。
下面將參考圖式詳細說明本發明的此些與其他態樣。
本說明書中描述的專利標的之一或多個實施例的細節將闡述於下面的隨附圖式與實施方式中。自實施方式、圖式與申請專利範圍將能明白其他的特徵、態樣與優點。應注意，除非特別指出某一圖式係依比例繪製，否則下面圖式的相對尺寸皆未依比例繪製。
在高品質半導體晶圓之製程中，晶圓均勻度為一重要因素。在半導體製程的某些實施例中，在將液體前驅物沉積至半導體晶圓上之前可能需要蒸發或汽化液體前驅物。前驅物的完全汽化可對已經處理之半導體晶圓的製程均勻度有極大的影響。本案發明人已體認，許多市售的汽化器展現出前驅物的不完全汽化。
應瞭解，文中所用之「半導體晶圓」一詞可代表由半導體材料(如矽)所製成的晶圓、以及由一般被認為非半導體(如環氧樹脂) 的材料所製成但在半導體製程期間具有半導體材料沉積於其上的晶圓。文中所述的設備與方法可用於多尺寸的半導體晶圓製程中，包含200 mm、300 mm、及450 mm直徑的半導體晶圓。
本案發明人有下列體認：改良的汽化器(使前驅物流經被加熱至高於前驅物汽化溫度但未高於前驅物之萊氏(Leidenfrost)溫度之溫度的圓盤狀充氣容積)可比傳統汽化器系統(如使用原子化裝置噴嘴將液體噴灑成微細霧狀液滴、然後藉著在經加熱的氣體中載帶微細霧狀液滴以將微細霧狀液滴部分或完全蒸發)更有效且有效率地汽化前驅物。文中詳細說明的汽化器可與適合用於半導體製程中的任何前驅物以及未必與半導體製造相關的液體一起使用。
如上所述，傳統的汽化器的作用方式通常是先將欲汽化的液體原子化成微細霧狀液滴、然後在氣態環境中加熱，如在經加熱的載氣中受到載帶。此類傳統汽化器的操作原理是：原子化將液體分隔為複數的較小部分(其比原子化前存在於前驅物中的部分具有更大的表面積對體積比)，此類較大的表面積對體積比會導致剩餘的液相前驅物在經加熱的載氣中能更快速地汽化。
由於此類傳統汽化器的工作方式，載氣必須以相當高的速度（如300 m/s）流過汽化器。由於汽化程度係基於經原子化之前驅物/載氣在汽化器之經加熱環境中的滯留時間，因此前驅物/載氣的流動路徑長度通常被視為是經歷之汽化程度的決定性因素。這帶出來一個問題：由於經原子化之前驅物/載氣的混合物以高速度流動、是以快速地移動通過汽化器—雖然可藉由延長流動路徑長度而增加滯留時間，但汽化器製造商通常受限於半導體製造設備的封裝限制，意即此類製造商通常試著最小化汽化器的尺寸，以有更多空間可用於其他設備。最傳統的汽化器的設計係俾使其流動路徑長度(從而影響經原子化之前驅物的滯留時間)充分長而足以在理論上汽化所有經原子化的液滴(毋需太久的時間)；由於上述討論的封裝限制，一般而言無法將此些流動路徑製造得更長。
然而，在決定此類流動路徑長度時，此類設計通常仰賴平均液滴尺寸。由於在實際應用中某些液滴較大而某些液滴較小，所以較小尺寸的液滴可完全蒸發但較大尺寸的液滴通常會在尚未完全蒸發前便離開了此類汽化器。讓液滴在完全被汽化前便離開汽化器可能會導致晶圓因傳統汽化器所造成的此類不完全的前驅物汽化而產生不被接受的缺陷量。在調查研究後，本案發明人判斷，傳統汽化器(雖據稱能100%汽化但時常無法達到)一般而言係由於上述討論之明顯倚賴於平均液滴尺寸而提供此類效能。又，本案發明人發現，載氣實際上為不良的熱導體，因為氣體的熱導率係遠低於固體的熱導率。本案發明人先前使用一些技術，如在汽化器後安裝串聯的多孔濾件以移除許多剩餘的液滴。然而，此類濾件無法完全濾除所有剩餘的未汽化液滴，故導致無法接受的缺陷量。隨著半導體製造技術的持續進步，由於新的製造技術對於缺陷有更低的容忍度，殘餘物所留下的缺陷數目、未蒸發的液滴等都變成了更敏感的問題。
本案發明人決定重新檢視汽化器的基本設計原理並判定，使前驅物流經一或多個長且薄之經加熱通道(而非將前驅物導至經加熱的載氣環境經歷原子化)的汽化器能獲得對前驅物更有效率的熱傳遞，是以能獲得優於在大部分傳統汽化器中所觀察到之汽化效率的效率。基於此原理，本案發明人更認為，藉著將界定充氣容積的腔壁之溫度維持在低於前驅物的萊氏溫度(但高於汽化溫度)的一溫度，可避免萊頓佛斯特效應並獲得更有效率的汽化。
萊頓佛斯特效應係指液體與經加熱之表面接觸時所觀察到的現象。當溫度上升超過沸點或汽化溫度時，液體開始蒸發—蒸發的速度隨著溫度的增加而持續增加、直到到達萊氏溫度。在此溫度處，液體薄層可蒸發，俾使所得的氣體困在液體與經加熱的表面之間，在表面與液體之間形成絕緣層。這使得傳遞至液體的熱傳導速率下降並降低汽化速率(即便經加熱之表面的溫度持續增加)。
是以，本案發明人認為，藉著使前驅物流經一或多個薄且經加熱的圓盤狀充氣容積可以更加有效率的方式汽化前驅物(或其他欲被汽化的液體)，俾以在相同、或更小的傳統汽化器的整個封裝體積中可達到前驅物的完全真實汽化，其中，該充氣容積例如為使前驅物之流動距離大於該充氣容積之高度或厚度至少十倍的充氣容積，且其被加熱至介於前驅物的汽化溫度與前驅物之萊氏溫度之間之溫度。
下面會參考各種例示性汽化器實施例來討論此類汽化器的各種特徵。本文說明的汽化器大致上以層疊板的構造為特徵，且一般認為此類構造可透過下列方式而訂作此類汽化器，以使其適合用於待汽化的各種不同的液體:依需求將不同數量的此類板狀物層疊起來，以實現汽化器中所期望的汽化路徑長度。此類汽化器可被安裝於半導體製程設備中且可用以輔助前驅物輸送至半導體製程腔室中。當然，此類汽化器亦可被用於其他期望汽化液體的文義下，且此類汽化器並不限使用於半導體操作中。本文不應被視為是說明只能用於半導體製程操作中的汽化器，此些原理可用於欲汽化液體之任何類型之設備中的汽化器。
應理解，文中所用之「處理流體」一詞可代表液體、氣體、或適用於基板處理的液態或氣態流體的任何組裝，包括前驅物以及載氣。本文可另外根據元件經設計以流動之處理流體來識別該等元件。因此，第一處理流體蓋板可經設計以流動第一處理流體。
圖1顯示例示性汽化器，其具有可層疊板配置。圖1顯示汽化器100，其具有層疊板組件102。層疊板組件102包括第一處理流體蓋板104、第一處理流體之周圍通道板106、第一間隔件108、第一處理流體之中央通道板110、出口部112、第二處理流體之中央通道板114、第二間隔件116、第二處理流體之周圍通道板118、及第二處理流體蓋板120。
第一處理流體蓋板104包括第一入口122。出口部112包括第一出口124。第一入口122可連接到第一入口管路145，而第一入口管路145可連接到第一處理流體來源(未圖示)。第一出口124可連接到第一出口管路148，而第一出口管路148可連接到半導體製程設備(未圖示)的氣體輸送設備(未圖示)，例如噴淋頭組件或其他氣體分配系統。此外，第二處理流體之蓋板120包括第二入口(未以序數符號標註在圖1，但以126標註在圖2)。該第二入口可連接到第二入口管路146，而第二入口管路146可連接到第二處理流體來源或處理氣體來源(未圖示)。
可透過各種不同的機制而將層疊板組件102固持在一起，例如透過使用複數個緊固件。圖1中的各個緊固件包括一個螺紋桿與複數個螺帽。在汽化器100中，有六個螺紋桿150A-F與十二個螺帽。在頂部的螺帽有六個，為螺帽152A-F；而在底部的螺帽有六個，未以序數強調。
圖2所示之汽化器100為圖1所示之汽化器的裁切圖，顯示位於汽化器100內部的充氣容積。
在圖2中，進一步強調第一入口122。第一入口122連接到第一入口管路145。第一入口管路145可連接到第一處理流體來源(未圖示)。第一入口管路145可從第一處理流體來源接收第一處理流體，並使該第一處理流體流進第一入口122中。
然後該處理流體可從第一入口122流進第一處理流體之第一充氣容積130中。第一處理流體之第一充氣容積130為圓盤狀的充氣容積。可將與圓盤狀的充氣容積接界的一或多個表面加熱。在汽化器100中，被引導到第一處理流體之第一充氣容積130的處理流體可大致上從位於中央的第一入口122的位置，徑向地朝外流到位於第一處理流體之周圍通道板106上的第一處理流體之周圍通道孔洞的位置。第一處理流體之周圍通道孔洞128標註在圖2中，但已知在許多實施例中，第一處理流體之周圍通道板106可包括複數個第一處理流體之周圍通道孔洞，例如圖3中可見的第一處理流體之周圍通道孔洞128A-D。在某些實施例中，第一處理流體之周圍通道板106可包括2-16個之間的第一處理流體之周圍通道孔洞。
回到第一處理流體之第一充氣容積130，在某些實施例中，圓盤狀的第一處理流體之第一充氣容積130的頂部與底部(圓盤的「平坦」部分)可至少部分地由第一處理流體之周圍通道板106與第一處理流體蓋板104的特徵部來界定。在圖2的汽化器100中，第一處理流體之蓋板104之第一側具有界定第一處理流體之第一充氣容積130的頂部(第一處理流體之第一充氣容積130的較靠近第一入口122的部分)與側部的特徵部；而第一處理流體之周圍通道板106之第一表面界定第一處理流體之第一充氣容積130的底部(第一處理流體之第一充氣容積130的較遠離第一入口122的部分)。第一處理流體蓋板104之界定第一處理流體之第一充氣容積130的側部的特徵部，亦界定第一處理流體之第一充氣容積130的高度、或偏移距離。在其他實施例中，該偏移距離可部分地或完全地由間隔件來界定。相比之下，若干實施例可不使用間隔件，而是透過蓋板、周圍通道板、中央通道板、或出口部的特徵部來界定所有充氣部的偏移距離。間隔件更詳細描述於本文之其他段落。
在某些實施例中，可將第一處理流體之周圍通道板106加熱。接著經加熱的第一處理流體之周圍通道板106可傳導熱，而至少將第一處理流體之第一充氣容積130中的任何處理流體加熱。熱可從第一處理流體之周圍通道板106傳導到第一處理流體(其從第一入口122朝第一處理流體之周圍通道板106的第一處理流體之周圍通道孔洞128流動)。該處理流體可為液體、氣體、或適用於基板處理的液態或氣態流體的任何組合，包括前驅物以及載氣。若液體存在於處理流體中，則該液體可在通過汽化器板疊層時被蒸發。在某些其他實施例中，亦可將汽化器100的其他部分加熱，例如第一處理流體蓋板104與第一處理流體之中央通道板110。
該第一處理流體可從第一處理流體之周圍通道孔洞128流進第一處理流體之第二充氣容積132。與第一處理流體之第一充氣容積130相似，第一處理流體之第二充氣容積132為圓盤狀充氣部。可將與第一處理流體之第二充氣容積132接界的一或多個表面加熱。被引導到第一處理流體之第二充氣容積132的處理流體可大致上從第一處理流體之周圍通道孔洞128的位置，徑向地朝內流到位於第一處理流體之中央通道板110的中央的第一處理流體之第一中央通道孔洞134。在某些實施例中，第一處理流體之周圍通道板106亦可將流經第一處理流體之第二充氣容積132的處理流體加熱。
在某些實施例中，圓盤狀的第一處理流體之第二充氣容積132的頂部與底部(例如圓盤的「平坦」部分)可至少部分地由第一處理流體之周圍通道板106之第二表面與第一處理流體之中央通道板110之第一表面的特徵部來界定。在圖2所示之實施例中，第一處理流體之周圍通道板106之第二表面界定第一處理流體之第二充氣容積132的頂部；第一處理流體之中央通道板110之第一表面界定第一處理流體之第二充氣容積132的底部；並且第一間隔件108的內徑界定第一處理流體之第二充氣容積132的側部。應理解，文中所用之「頂部」與「底部」等用以描述充氣容積的各種方向的詞，只是為便於從圖式之定位來描述物件之相對位置的詞；在實際應用中，可以任何數量的方向將汽化器定位，因此「頂部」與「底部」等詞某種程度上較為武斷。
在所示之實施例中，第一間隔件108界定第一處理流體之第二充氣容積132的高度、或偏移距離。在某些實施例中，間隔件可用於界定充氣部的偏移距離。使用間隔件可允許在偏移距離之界定上有彈性，並使偏移距離可視用於汽化器中的處理流體來改變。在某些實施例中，可透過例如下列因素來決定偏移距離:處理流體的雷諾數(Reynolds number)、將處理流體汽化所需要的熱輸入量、以及汽化器之尺寸。在某些此類實施例中，較大的表面積對充氣容積比可用於輔助將熱傳導到通過充氣容積的處理流體。此外，使用間隔件可減少製造一或多個第一處理流體之中央通道板110、第一處理流體之周圍通道板106、或汽化器內的其他層疊板所需要的加工量。
該第一處理流體可從第一處理流體之第二充氣容積132流到第一處理流體之第一中央通道孔洞134。第一處理流體之第一中央通道孔洞134可為包含在第一處理流體之中央通道板110內的一孔洞。該第一處理流體可經由第一處理流體之第一中央通道孔洞134而流到出口充氣容積136中。
汽化器100中的出口充氣容積136的頂部由第一處理流體之中央通道板110的第二表面界定。出口充氣容積136的底部由第二處理流體之中央通道板114的第二表面界定，而出口充氣容積136的側部由出口部112的內徑界定。
除了該第一處理流體之外，汽化器100可流動第二處理流體。在某些實施例中，該第二處理流體可為處理氣體、前驅物、載氣、或一或多個此類流體的組合。第二入口管路146可連接到第二處理流體來源。該第二處理流體可經由第二入口管路146而流到第二入口126。然後處理流體可從第二入口126流到第二處理流體之第一充氣容積138。第二處理流體之第一充氣容積138為圓盤狀充氣部，與第一處理流體之充氣容積相似。第二處理流體蓋板120具有界定第二處理流體之第一充氣容積138的底部(第二處理流體之第一充氣容積138的較靠近第二入口126的部分)與側部的特徵部；而第二處理流體之周圍通道板118之第一表面界定第二處理流體之第一充氣容積138的頂部。第二處理流體蓋板120之界定第二處理流體之第一充氣容積138的側部的特徵部，亦界定第二處理流體之第一充氣容積138的偏移距離。可將與第二處理流體之第一充氣容積138接界的一或多個表面加熱。
被引導到第二處理流體之第一充氣容積138的第二處理流體可大致上從位於中央的第二入口126的位置徑向且向外流入，並朝向且流進位於第二處理流體之周圍通道板118中的第二處理流體之周圍通道孔洞的位置。第二處理流體之周圍通道孔洞140標註在圖2中，但在許多實施例中，第二處理流體之周圍通道板118可包括複數個第二處理流體之周圍通道孔洞。在某些實施例中，與第一處理流體之周圍通道板相似，第二處理流體之周圍通道板可包括2-16個之間的第二處理流體之周圍通道孔洞140。
第二處理流體可從第二處理流體之周圍通道孔洞流到第二處理流體之第二充氣容積142。與第二處理流體之第一充氣容積138相似，第二處理流體之第二充氣容積142為圓盤狀充氣部，且與第二處理流體之第二充氣容積142接界的一或多個表面可被加熱。被引導到第二處理流體之第二充氣容積142的第二處理流體可大致上從第二處理流體之周圍通道孔洞的位置，徑向地朝內流到位於第二處理流體之中央通道板114中央的第二處理流體之第一中央通道孔洞144。在某些實施例中，第二處理流體之周圍通道板118亦可將流經第二處理流體之第二充氣容積142的處理流體加熱。
在某些實施例中，圓盤狀的第二處理流體之第二充氣容積142的頂部與底部可至少部分地由第二處理流體之周圍通道板118之第二表面與第二處理流體之中央通道板114之第一表面的特徵部來界定。在圖2所示之實施例中，第二處理流體之周圍通道板118之第二表面界定第二處理流體之第二充氣容積142的底部；第二處理流體之中央通道板114之第一表面界定第二處理流體之第二充氣容積142的頂部；且第二間隔件116的內徑界定第二處理流體之第二充氣容積142的側部。
該第二處理流體可從第二處理流體之第二充氣容積142流進第二處理流體之第一中央通道孔洞144。第二處理流體之第一中央通道孔洞144可為包含在第二處理流體之中央通道板114內的一孔洞。該第二處理流體可經由第二處理流體之第一中央通道孔洞144而流到出口充氣容積136中。
回到出口充氣容積136，在某些實施例中，出口充氣容積136可另外包括一混合器(未圖示)。該混合器可包括一或多個折流板或其他設計以促進該第一處理流體與該第二處理流體均勻混合的裝置。此類裝置可誘發第一與第二處理流體的渦流或漩渦而有助於將處理流體混合在一起。其他實施例可替代地或額外地於出口充氣容積136中包括濾件，以幫助捉住任何未汽化的處理流體。
在處理流體已於出口充氣容積136中被混合之後，處理流體可經由第一出口124而離開汽化器100並進入第一出口管路148。
在許多實施例中，汽化器可由蓋板、周圍通道板、中央通道板、間隔件、及出口部的組合來構成。透過改變汽化器的元件的幾何形狀，某些汽化器之實施例可僅引入一個處理流體、或可引入三或多個處理流體。
此外，某些汽化器之實施例可使處理流體流經複數個周圍通道板與中央通道板。在此類實施例中，複數個周圍通道板可用來達到期望程度的處理流體加熱。在此類實施例中，舉例來說，可有一蓋板位於頂部，接著有複數個周圍通道板–中央通道板之組合，其隨後通向出口部。此類實施例可包括複數個充氣容積。在某些其他的實施例(例如流動兩個處理流體的實施例)中，用於流動第一處理流體的層疊板配置與用於流動第二處理流體的層疊板配置相比之下，周圍通道板–中央通道板之組裝的數量可不同。
例如，替代性的此類板配置可包括: 如圖可見，層疊板中在到達出口部之前的最末板，可為中央通道板或周圍通道板。此外，蓋板亦可具有複數個入口，並且其後接著一中央通道板，但此類配置將需要複數個連到蓋板的流體連接，且從可靠度或成本的角度來看可能被認為是不樂見的。
為敘述之目的，下面為兩個例示性方案，其中將第一處理流體與第二處理流體完全地汽化所需要的經加熱通道板的數量相異。經加熱通道板可包括周圍通道板、中央通道板、或周圍與中央通道板的組合。在下面範例中，周圍與中央通道板被加熱，且吾人假設用於下面範例中的通道板的平均熱傳導係數為307 W/m2 ℃，相當於0.46 W/板面積 ℃。為了簡明，故省略兩個方案的個別計算，而僅說明最終結果。
在方案A中，第一處理流體A以1 公克/分鐘 的速率流進汽化器中，而第二處理流體 A以每分鐘10 公升的速率流進汽化器中。第一處理流體A可為異丙醇(IPA)，其可以液體形式進入汽化器。 第二處理流體A可為載氣，例如N2 。在方案A中，汽化器之後(例如位於汽化器之出口處)的管路壓力為 100 Torr ，且方案A中的汽化器的流體入口溫度皆為25℃。
從第一處理流體A的蒸氣壓力曲線可判斷，應將第一處理流體A維持在40℃以上之流體溫度，以避免第一處理流體A在離開方案A之汽化器之後凝結。為方案A之緣故，吾人假設第一處理流體A將被加熱至比40℃高5℃，以提供安全邊際。因此，在方案A中，必須將第一處理流體A加熱到45℃並汽化。
將第一處理流體A加熱到45℃需要0.9瓦，而後續將第一處理流體A汽化需要再12.2瓦。如所述，將第一處理流體A汽化比將第一處理流體A加熱到45℃消耗更大量的功率。在目前的範例中，若使用被加熱到49℃之溫度的兩個經加熱通道板(例如周圍通道板與中央通道板)，則第一處理流體A在完全地汽化且為45℃之情況下離開汽化器。同時，僅需要2.8瓦來將第二處理流體A的溫度(其為N2 )提高到所期望之離開溫度45℃。僅使用一個被加熱到45℃的經加熱通道板(例如一周圍通道板)即可提供此類加熱。
因此，方案A中描述的汽化器總共僅需要3個周圍與中央通道板，經設定為可行的(例如可安全接觸的)溫度，以將熱傳導到處理流體並提供完全的汽化；周圍與中央通道板各一個用來加熱並汽化第一處理流體A，而一個周圍通道板用來加熱第二處理流體A。
在方案B中，第一處理流體B以20 公克/分鐘的速率流動，而第二處理流體 B以每分鐘2 公升的速率流動。第一處理流體B可為八甲基環狀四矽氧烷(OMCTS)，其可以液體形式進入汽化器。 第二處理流體B同樣可為載氣，例如N2 。在方案B中，汽化器之後的管路壓力為 100 Torr ，且方案B中的汽化器的入口溫度為25℃。
第一處理流體B， OMCTS，為黏性的CVD前驅物，其用以在Si晶圓上沉積氧化物薄膜。與IPA相比，OMCTS具有較低的蒸氣壓力以及大的汽化熱。吾人亦期望不要過度加熱OMCTS，因為可能產生不樂見的分解。
從第一處理流體B的蒸氣壓力曲線可判斷，應將第一處理流體B維持112℃以上之流體溫度，以避免第一處理流體B在離開方案B之汽化器之後凝結。為方案B之緣故，第一處理流體B將被加熱至比112℃高5℃，以提供安全邊際。
在方案B中，必須將第一處理流體B加熱到117℃並汽化；第二處理流體B亦必須加熱到117℃。將第一處理流體B加熱到117℃需要30瓦，而後續將第一處理流體B汽化需要再63瓦。這幾乎是在方案A中將第一處理流體A加熱並汽化所需要的能量的6倍。此類能量可提供到一個高溫的經加熱通道板，或可分配到複數個低溫的經加熱通道板，例如複數個經加熱的周圍與中央通道板。下表顯示方案B之汽化器中使用的經加熱通道板需要被加熱到的溫度，做為用於將第一處理流體B加熱並汽化的經加熱通道板的數量之函數:
雖然僅使用一個經加熱通道板即可達到要求的熱傳導，但經加熱通道板的表面溫度(即273℃)可能使第一處理流體B在腔壁的表面上產生不樂見的分解反應。有了模組化設計，汽化器可轉而設置成包括更多數量的經加熱通道板，以將經加熱通道板的表面溫度維持在低於該分解溫度的溫度。在方案B中，為避免不樂見的分解反應，較佳的係使用表面溫度121℃的四個經加熱通道板來加熱第一處理流體B。
相對於將第一處理流體B加熱所需要的複數個周圍通道板，在方案B中的第二處理流體B(在此範例中為N2 )僅需要4瓦來將第二處理流體B的溫度提高到117℃，這同樣僅使用被加熱到117℃的單一個經加熱通道板(例如單一個周圍通道板)即可輕易地達成。因此，方案B中的汽化器總共需要5個經加熱通道板(4個用於第一處理流體B，而1個用於第二處理流體B)來將熱傳導到處理流體，而無過高的經加熱通道板腔壁溫度。
上述範例係參考與圖1到圖3所示之設計實質上相同的汽化器而提供。為此範例之緣故，下面尺寸數值提供上述討論的內容: 應理解，使用如前文討論的汽化器，可將任何數量的不同流體汽化；透過改變用於各個流體的經加熱通道板之數量、以及用於各個經加熱通道板的加熱器之溫度設定值，可將汽化器修改以合於特定流體之要求。上述系統之模組化特性允許根據給定製程的特定需求而快速、輕易地再設置。
圖3顯示圖1之例示性汽化器的分解圖。圖3顯示汽化器100可由複數個零件組裝而成。圖3描繪要組裝汽化器100，可將複數個蓋板、周圍通道板、中央通道板、間隔件、出口部、及其他元件層疊在一起來形成汽化器100。
可使用緊固件來將組裝的汽化器100固持在一起。在圖3中，蓋板、周圍通道板、中央通道板、間隔件、及出口部可包括在個別元件的外側周部附近的貫穿孔洞，以讓螺紋桿150A-F得以穿過。此類貫穿孔洞在第一處理流體之周圍通道板106上強調為第一處理流體之周圍通道板貫穿孔洞160A-F。一旦將螺紋桿150A-F穿過各種板、間隔件、及出口部的貫穿孔洞而組裝後，可將螺帽152A-F栓在螺紋桿上，以將整個組件固持在一起。在某些實施例中，可使用螺栓、夾具、螺釘、及其他可拆卸的緊固件來取代螺紋桿、或額外地使用。此外，其他實施例在一個、若干個、或全部的板、間隔件、及出口部中，可無用於緊固件的貫穿孔洞。在此類實施例中，可透過摩擦力或夾持力將可層疊組件之無貫穿孔洞的部分組裝並固持在位置上。
除了圖1與2中描述之元件之外，汽化器100亦可包括如圖3中所描繪的其他元件。例如，汽化器100包括密封件。密封件170A、170C、170D、及170F顯示於圖3中，且可被板、間隔件、及出口部上的許多特徵部定位，以幫助密封充氣容積並避免處理流體滲漏。圖3之汽化器100亦可包括密封件170B與170E，圖3中未顯示，但圖中可見密封件的溝槽。在各種形構中，其他實施例可包含各種設計的密封件。
如前述，汽化器100可由多個「疊層」組裝而成。此類「疊層」顯示於圖4中。圖4顯示蓋板、周圍通道板、及中央通道板的例示性可層疊板配置。可層疊板配置403包括蓋板404、周圍通道板406、間隔件408、及中央通道板410。可層疊板配置403另外包括密封件470A與470B，用以幫助密封充氣容積並避免處理流體從充氣容積中滲漏出來。
蓋板404包括第一入口422。蓋板404與周圍通道板406的第一側面(較靠近蓋板404的側面) 的特徵部形成第一充氣容積430。周圍通道板406另外包括複數個周圍通道孔洞，包括周圍通道孔洞428A與428D。周圍通道板406的第二側面(較靠近中央通道板410的側面)、間隔件408、及中央通道板410的特徵部形成第二充氣容積432。中央通道板410另外包括中央通道孔洞434。
在圖4中，箭頭圖解處理流體的可能流動路徑。處理流體可首先流進第一入口422，然後流經第一入口422而到達第一充氣容積430。處理流體可大致上從第一充氣容積430的中央徑向地朝外流到周圍通道孔洞428A與428D 。在處理流體已流進並通過周圍通道孔洞428A與428D 之後，處理流體可隨後大致上從周圍通道孔洞428A與428D 徑向地朝內通過第二充氣容積432而流到中央通道孔洞434。
在某些實施例中，第一距離乃定義為從入口或中央通道孔洞到充氣容積的周圍通道孔洞之任一者的距離，其可大於充氣容積的偏移距離至少3倍。例示性第一距離「d」圖解於圖4中。圖4亦圖解例示性偏移距離「h」。在某些實施例中，該第一距離可大於該充氣容積的偏移距離3到10倍之間、10到20倍之間、或20到50倍之間。
周圍通道板更詳細說明於圖5中。圖5顯示例示性周圍通道板。周圍通道板506包括周圍通道孔洞528A-H(用於流體運輸)以及周圍通道板貫穿孔洞560A-H(用於將板疊層固持在一起的緊固件)。在許多其他實施例中，周圍通道孔洞的數量以及周圍通道板貫穿孔洞的數量可改變。
周圍通道板506可全部地或部分地由第一材料形成。在某些實施例中，該第一材料可具有高的熱導率，例如100 W/(m*K)以上的熱導率。適當的第一材料的範例包括矽碳化物(例如化學氣相沉積(CVD)矽碳化物)、鋁、銅、鉬、鎳、鉑、鎢。在某些其他實施例中，周圍通道板506可(非全部由第一材料形成)分別由為第一材料或不同於該第一材料的第二材料之核心，以及為第二材料或第一材料之外層所形成。在其他實施例中，周圍通道板可由具有第二材料之鍍層的一材料形成。在上方實施例中，在周圍通道板506之外側的材料可與用於汽化器中的任何處理流體發生化學反應。針對周圍通道板506描述的各種構造亦可用於蓋板、中央通道板、及汽化器的其他元件。該第二材料(若使用)亦可具有高的熱導率，例如100 W/(m*K)以上的熱導率。
在某些實施例中，周圍通道板506可由以經濟方式係難以加工或不可能加工的材料(例如CVD矽碳化物)來形成。在此類實施例中，可將用於製造周圍通道板506的加工量降至最低，例如限於鑽孔。周圍通道板506亦可以「印刷」周圍通道板506的處理(例如CVD)來製造。下文參考圖6A-E討論的許多物件為所有該等圖式所共用，且為了簡明的緣故不多次說明；除非另外指出，否則圖式之間以相同數字符號標註的物件為相同的，且在各實施例中用於相同功能。
可選擇周圍通道板的材料以提高熱導率，並因此提高送至充氣部中任何處理流體的熱傳導。可透過許多方式將周圍通道板以及汽化器的其他元件加熱。圖6A顯示一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。圖6A顯示用以加熱汽化器的可能配置。
圖6A顯示可層疊板配置603，其具有蓋板604、周圍通道板606、中央通道板610、及加熱元件680A，加熱元件680A可包括加熱套。蓋板604包括第一入口622；周圍通道板606包括周圍通道孔洞628A與628B；且中央通道板610包括中央通道孔洞634。
加熱套680A圍繞蓋板604、周圍通道板606、及中央通道板610全部三者的外側周部。在此類實施例中，蓋板604、周圍通道板606、及中央通道板610全部三者各可將熱從加熱套680A傳導到流經疊層的處理流體。
加熱套680A可為電子式加熱套。在某些實施例中，有填隙物質在蓋板、周圍通道板、及中央通道板之一或更多者與該加熱套之間，以提高加熱套與上述元件之間的熱傳導。可透過夾具、螺釘、或其他附接機制將加熱套680A附接到汽化器的外側周部。
圖6B顯示另一設置的簡化剖面圖，其為具有蓋板、周圍通道板、及中央通道板之設有加熱套的可層疊板配置。圖6B顯示之設置相似於圖6A顯示之設置，但圖6B中的加熱套680B僅圍繞周圍通道板606的外側周部。在圖6B所示之實施例中，加熱套680B可將熱傳導到周圍通道板606。然後周圍通道板606可將熱傳導到汽化器的其他部分。此類配置有用於當欲將汽化器中不同的充氣容積加熱到不同溫度時–若使用不同的加熱器元件來加熱各個周圍通道板及/或中央通道板，則可將不同熱量引入各個此類板中，而產生經不同地加熱的充氣容積。
圖6C顯示更另一設置的簡化剖面圖，其為具有蓋板、周圍通道板、及中央通道板之設有加熱套的可層疊板配置。圖6C顯示之設置相似於圖6A顯示之設置，但圖6C中的加熱套680C為固定的(rigid)，且亦作為夾具，用以將蓋板604、周圍通道板606、及中央通道板610夾持在一起。此類加熱套亦可用於取代緊固件或額外地使用，以將汽化器之若干或所有層疊板固持在一起。
圖6D顯示又一設置的簡化剖面圖，其為具有蓋板、周圍通道板、及中央通道板之設有加熱套的可層疊板配置。圖6D顯示之設置相似於圖6A顯示之設置，但圖6D中的加熱套680D包括內部通道(以網目線區域描繪) ，熱傳導流體可流經其中。周圍通道板606D亦具有內部通道682(亦以網目線區域描繪在周圍通道板606D上)，來自加熱套680D的熱傳導流體可流經其中。熱傳導流體可從位於加熱套680D中的內部通道684的第一部分，流進周圍通道板606D的內部通道682並流出，然後進入位於加熱套680D中的內部通道684的第二部分。熱傳導流體可由熱傳導流體來源來提供。熱傳導流體可將熱傳導到周圍通道板606D。然後熱可被傳導到流經汽化器中鄰近的充氣部的任何處理流體。
圖6E顯示又一設置的簡化剖面圖，其為具有蓋板、周圍通道板、及中央通道板之設有加熱套的可層疊板配置。圖6E顯示之設置相似於圖6A顯示之設置，但周圍通道板606E包括核心686(以方格網目線描繪)，其為與周圍通道板606E的外層688的外側不同的材料。在某些實施例中，可將核心686鑄型(be cast into)於外層688中。此類設置使核心可採用可使用之熱傳導性質較佳的材料。在此種情況下，該核心的材料可能與汽化器中使用的處理流體發生化學反應，因此可使用不與處理流體發生化學反應的第二材料的外層來形成周圍通道板606E的外側。例如，外層可為塗布在該核心的材料上的矽氮化物鍍層。
前面的範例已詳細說明圓柱狀或軸向對稱的汽化器，但本文中討論的概念亦可用採用其他幾何形狀(例如直線型汽化器)的汽化器來實施。圖7顯示可用於直線性汽化器中的可層疊板配置。圖7顯示一範例的簡化剖面圖，其為矩形蓋板、矩形周圍通道板、及矩形中央通道板之可層疊板配置。圖7顯示矩形可層疊板配置703的裁切圖。矩形可層疊板配置703包括矩形蓋板704、第一間隔件708A、矩形通道板706、第二間隔件708B、及矩形通道板710。矩形蓋板704包括複數第一入口，例如第一入口722；矩形通道板706包括複數通道孔洞，例如第一通道孔洞728；矩形通道板710包括複數通道孔洞，例如通道板通道孔洞734。矩形蓋板704、第一間隔件708A、及矩形通道板706界定第一充氣容積730。矩形通道板706、第二間隔件708B、及矩形通道板710界定第二充氣容積732。
相對於圖4中的可層疊板配置403，矩形可層疊板配置703為矩形，而非圓盤狀。在某些實施例中，第一入口722可定位在矩形可層疊板配置703的第一端。在此類實施例中，處理流體可從第一入口722、經過第一充氣容積730、而流進第一通道孔洞728。在某些實施例中，第一通道孔洞728可定位在矩形可層疊板配置703的第二端。在某些此類實施例中， 該第二端可為與該第一端相對的一端。
然後處理流體可從第一通道孔洞728經過第二充氣容積732而流進通道板通道孔洞734。在某些實施例中，通道板通道孔洞734亦可定位在矩形可層疊板配置703的第一端。
在矩形可層疊板配置的某些其他實施例中，可將該第一入口定位在中央位置。在此類實施例中，該等通道孔洞可定位成圍繞該矩形通道板的一些或全部的周部。在某些此類實施例中，可將該通道板通道孔洞可定位在中央，但其他實施例可將一通道板通道孔洞或複數通道板通道孔洞定位在通道板上的其他位置。
圖8為基板處理設備之示意圖，其具有之處理腔室有著單一個處理站。為了簡明，將處理設備1100描繪成獨立的處理站，其具有用以維持製程環境的處理腔室本體1102；可使用汽化器1104將處理流體(或複數處理流體)供應到處理腔室本體1102，以便進行半導體製程操作。然而，應理解的係，在一共同的處理設備環境中(例如在一共同的反應腔室中)可包括複數個處理站。在特徵為複數個處理站的設置中，每一個別的處理站可具有由個別的汽化器所供應的處理流體(或複數個處理流體)。在其他設置中，可透過一共用的汽化器、或複數個共用的汽化器，而將處理流體(或複數處理流體)提供到複數個處理站中。再者，應理解的係，在一些實施例中，可透過一或多個系統控制器而程式化地調節處理設備1100的一或多個硬體參數，包括本文中討論的硬體參數，例如處理流體的流率、入口溫度、出口溫度、加熱器溫度等。
在一些實施例中，控制器可為系統之一部分，系統可為上述範例之一部分。廣泛而言，可將系統控制器定義為具有接收指令、發送指令、控制操作、允許清潔操作、允許終點量測等之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。程式指令可為以各種個別設定(或程式檔案)之形式傳送到控制器的指令，其定義用以執行特定製程的操作參數。
回到圖8，處理站1100與處理流體輸送系統1101流體地連接，以將處理流體輸送到分配噴淋頭1106。處理流體輸送系統1101包括汽化器1104，用以混合及/或調節處理流體，進而輸送到噴淋頭1106。一或多個汽化器的入口閥1120可控制導入至汽化器1104的處理流體。
若干處理流體在汽化並接續輸送到處理腔室本體1102之前可以液體型態儲存。圖8的實施例包括可被加熱的汽化器1104。在一些實施例中，汽化器1104可與加熱元件1109導熱地接觸。該加熱元件可將該汽化器加熱到足以將流經該汽化器的任何液態前驅物的至少一部分汽化的溫度。可透過控制器來控制加熱元件1109的操作。
噴淋頭1106將處理流體朝處理站中的基板1112分配。處理流體的流率可由噴淋頭上游的一或多個閥(例如閥1120、1120A、及1105)來控制。在圖8所示之實施例中，基板1112被定位在噴淋頭1106下方，且顯示被擱置在支座1108上。
文中所述的設備可如前文討論般與半導體製程設備中的各種其他設備（如半導體製程腔室）相連接。一般而言，如前述，如文中所述的汽化器可與控制器連接，控制器可為汽化器的一部分或與汽化器之各種元件（如上述之加熱元件及/或流動控制器或用以控制前驅物流動、載氣流動、吹淨流動及/或真空施加之閥）通訊連接的獨立元件。此類控制器可包含一或多個處理器及儲存指令的記憶體，指令係用以控制包含加熱元件之汽化器及可能的其他汽化器相關設備(如流動控制器及/或閥)，以對給定的半導體製程提供期望程度的前驅物汽化。指令可包含例如用以控制加熱元件以維持通道板及/或蓋板之期望腔壁溫度(可使用熱電偶或其他溫度感測器來監測此類溫度，熱電偶可被插入至汽化器板或加熱平臺中，其他溫度感測器可用以獲得關於通道之預估腔壁溫度的反饋)的指令、用以控制處理流體及/或載氣流動速率的指令、及用以控制任何額外的加熱元件的指令。如上所述，控制器通常可包含一或多個記憶體裝置及一或多個處理器，一或多個處理器係用以執行指令，俾使設備能施行根據本發明之方法。可將包含了用以控制根據本發明之製程操作之指令的機器可讀媒體耦合至系統控制器。
上文中所述的各種設備/方法可與微影圖案化設備或製程一起使用，例如用以加工或製造半導體裝置、顯示器、LEDs、光伏面板等的微影圖案化設備或製程。一般而言，雖然沒有必要，但此些設備/製程會在一共同的製造廠房中一起使用或進行。薄膜的微影圖案化通常包含下列步驟的部分者或全部，每一步驟可由許多可能的設備達成：(1)利用旋塗或噴塗設備將光阻劑塗布至工作件上，即基板上；(2)利用熱板、熔爐或UV固化設備來固化光阻劑；(3)利用一設備（如晶圓步進機）將光阻劑曝光至可見光或UV或X射線；(4)利用一設備，如濕式槽來顯影光阻劑，以選擇性地移除光阻劑、藉此將其圖案化；(5)利用一乾式或電漿輔助蝕刻設備將光阻劑圖案轉移至下方膜層或工作件中；及(6)利用一設備（如RF或微波電漿光阻剝除設備）來移除光阻劑。
亦應瞭解，除非在任何特定的所述實施例中明白指出某些特徵彼此不匹配或周圍文義暗示其互斥且在互補及/或支持的意義上無法輕易結合，否則本文整體考量及預見此些互補實施例的特定特徵可選擇性地結合而提供一或多個綜合但稍微不同的技術方案。因此更應瞭解，上述說明只是提供實例，在本發明的範疇內可修改細節。汽化器亦詳細記載於美國專利申請案第14/320,371號，申請日為2014年 6月30日，案名為「CONFIGURABLE LIQUID PRECURSOR VAPORIZER」 (代理人編號LAMRP104)，該案以全文加入本案之參考資料。
100‧‧‧汽化器
102‧‧‧層疊板組件
104‧‧‧第一處理流體之蓋板
106‧‧‧第一處理流體之周圍通道板
108‧‧‧第一間隔件
110‧‧‧第一處理流體之中央通道板
112‧‧‧出口部
114‧‧‧第二處理流體之中央通道板
116‧‧‧第二間隔件
118‧‧‧第二處理流體之周圍通道板
120‧‧‧第二處理流體之蓋板
122‧‧‧第一入口
124‧‧‧第一出口
126‧‧‧第二入口
128、128A-D‧‧‧第一處理流體之周圍通道孔洞
130‧‧‧第一處理流體之第一充氣容積
132‧‧‧第一處理流體之第二充氣容積
134‧‧‧第一處理流體之第一中央通道孔洞
136‧‧‧出口充氣容積
138‧‧‧第二處理流體之第一充氣容積
140‧‧‧第二處理流體之周圍通道孔洞
142‧‧‧第二處理流體之第二充氣容積
144‧‧‧第二處理流體之第一中央通道孔洞
145‧‧‧第一入口管路
146‧‧‧第二入口管路
148‧‧‧第一出口管路
150A-F‧‧‧螺紋桿
152A-F‧‧‧螺帽
160A-F‧‧‧貫穿孔洞
170A‧‧‧密封件
170B‧‧‧密封件
170C‧‧‧密封件
170D‧‧‧密封件
170E‧‧‧密封件
170F‧‧‧密封件
403‧‧‧可層疊板配置
404‧‧‧蓋板
406‧‧‧周圍通道板
408‧‧‧間隔件
410‧‧‧中央通道板
422‧‧‧第一入口
428A‧‧‧周圍通道孔洞
428D‧‧‧周圍通道孔洞
430‧‧‧第一充氣容積
432‧‧‧第二充氣容積
434‧‧‧中央通道孔洞
470A‧‧‧密封件
470B‧‧‧密封件
528A-H‧‧‧周圍通道孔洞
560A-H‧‧‧周圍通道板貫穿孔洞
603‧‧‧可層疊板配置
604‧‧‧蓋板
606‧‧‧周圍通道板
606D‧‧‧周圍通道板
606E‧‧‧周圍通道板
610‧‧‧中央通道板
622‧‧‧第一入口
628A‧‧‧周圍通道孔洞
628B‧‧‧周圍通道孔洞
634‧‧‧中央通道孔洞
680A‧‧‧加熱元件/夾克
680B‧‧‧加熱套
680C‧‧‧加熱套
680D‧‧‧加熱套
682‧‧‧內部通道
684‧‧‧內部通道
686‧‧‧核心
688‧‧‧外層
703‧‧‧矩形可層疊板配置
704‧‧‧矩形蓋板
706‧‧‧矩形通道板
708A‧‧‧第一間隔件
708B‧‧‧第二間隔件
710‧‧‧矩形通道板
722‧‧‧第一入口
728‧‧‧第一通道孔洞
730‧‧‧第一充氣容積
732‧‧‧第二充氣容積
734‧‧‧通道板通道孔洞
1100‧‧‧處理設備/處理站
1101‧‧‧處理流體輸送系統
1102‧‧‧處理腔室本體
1104‧‧‧汽化器
1105‧‧‧閥
1106‧‧‧噴淋頭
1108‧‧‧支座
1109‧‧‧加熱元件
1112‧‧‧基板
1120‧‧‧閥
1120A‧‧‧閥
d‧‧‧第一距離
h‧‧‧偏移距離
圖1顯示例示性汽化器，其具有可層疊板配置。
圖2顯示圖1之例示性汽化器的裁切圖。
圖3顯示圖1之例示性汽化器的分解圖。
圖4顯示蓋板、周圍通道板、及中央通道板的例示性可層疊板配置。
圖5顯示例示性周圍通道板。
圖6A顯示一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。
圖6B顯示另一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。
圖6C顯示更另一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。
圖6D顯示又一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。
圖6E顯示又一設置的簡化剖面圖，其為具有加熱套的蓋板、周圍通道板、及中央通道板之可層疊板配置。
圖7顯示一範例的簡化剖面圖，其為矩形蓋板、矩形周圍通道板、及矩形中央通道板之可層疊板配置。
圖8為基板處理設備之示意圖，其具有之處理腔室有著單一個處理站。
圖1、2、3、4、5、及7之圖內係依比例繪製但圖式與圖式之間的比例可能不同。
403‧‧‧可層疊板配置
404‧‧‧蓋板
406‧‧‧周圍通道板
408‧‧‧間隔件
410‧‧‧中央通道板
422‧‧‧第一入口
428A‧‧‧周圍通道孔洞
428D‧‧‧周圍通道孔洞
430‧‧‧第一充氣容積
432‧‧‧第二充氣容積
434‧‧‧中央通道孔洞
470A‧‧‧密封件
470B‧‧‧密封件
d‧‧‧第一距離
h‧‧‧偏移距離

Claims (23)

  1. 一種汽化器，包含: 一第一處理流體蓋板，其具有設置以流動一第一處理流體的一第一入口； 該第一處理流體之一第一周圍通道板，其具有複數第一處理流體周圍通道孔洞；以及 該第一處理流體之一第一充氣容積，其中: 該第一處理流體之該第一充氣容積至少部分地以該第一處理流體蓋板的一第一表面以及該第一處理流體之該第一周圍通道板的一第一表面為邊界，而該第一處理流體之該第一周圍通道板的該第一表面與該第一處理流體蓋板的該第一表面偏移一第一偏移距離； 該第一處理流體之該第一充氣容積將該第一入口與該等第一處理流體周圍通道孔洞流體地連接；並且 從該第一入口到該等周圍通道孔洞之至少一者的距離大於該第一偏移距離至少三倍。
  2. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中該第一處理流體之該第一周圍通道板包含熱導率高於100 W/m/K的一第一材料。
  3. 如申請專利範圍第2項之汽化器，其中該第一材料係選自由下列所組成之群組:CVD矽碳化物、鋁、及銅。
  4. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中該第一處理流體之該第一周圍通道板包含: 一核心結構，其由一第一材料製成；以及 一外層，其由一第二材料製成，其中: 當該第一處理流體流經該汽化器時，該外層係介於該核心結構與該第一處理流體之間；並且 在該汽化器的正常操作條件下，該第二材料不與該第一處理流體發生化學反應。
  5. 如申請專利範圍第4項之汽化器，其中該第一材料係選自由銅及鋁所組成之群組。
  6. 如申請專利範圍第4項之汽化器，其中該第二材料為塗布在該核心結構上的鍍層。
  7. 如申請專利範圍第1項之汽化器，其中該第一處理流體之該第一周圍通道板更包含: 一內部流動入口，其流體地連接到位於該第一處理流體之該第一周圍通道板內部的一流動路徑； 一內部流動出口，其流體地連接到該流動路徑；以及 該流動路徑，其中該流動路徑係: 介於該內部流動入口與該內部流動出口之間流體地交流； 與該等第一處理流體周圍通道孔洞流體地隔離；並且 設置以使一熱傳導流體流經該第一處理流體之該第一周圍通道板。
  8. 如申請專利範圍第1項之汽化器，更包含: 該第一處理流體之一第一中央通道板，其具有一第一處理流體中央通道孔洞；以及 該第一處理流體之一第二充氣容積，其中: 該第一處理流體之該第二充氣容積至少部分地以該第一處理流體之該第一中央通道板的一第一表面以及該第一處理流體之該第一周圍通道板的一第二表面為邊界，而該第一處理流體之該第一周圍通道板的該第二表面與該第一處理流體之該第一中央通道板的該第一表面偏移，且位於該第一處理流體之該第一周圍通道板的一側，該側與該第一處理流體之該第一周圍通道板的該第一表面相對；並且 該第一處理流體之該第二充氣容積將該第一處理流體中央通道孔洞與該等第一處理流體周圍通道孔洞流體地連接。
  9. 如申請專利範圍第8項之汽化器，更包含: 該第一處理流體之一第二周圍通道板，其具有複數第一處理流體周圍通道孔洞；以及 該第一處理流體之一第三充氣容積，其中: 該第一處理流體之該第三充氣容積至少部分地以該第一處理流體之該第一中央通道板的一第二表面以及該第一處理流體之該第二周圍通道板的一第一表面為邊界，其中該第一處理流體之該第一中央通道板的該第二表面位於該第一處理流體之該第一中央通道板的一側，該側與該第一處理流體之該第一中央板的該第一表面相對，且該第一處理流體之該第二周圍通道板的該第一表面與該第一處理流體之該第一中央通道板的該第二表面偏移；並且 該第一處理流體之該第二充氣容積將該第一處理流體中央通道孔洞與該第一處理流體之該第二周圍通道板的該等第一處理流體周圍通道孔洞流體地連接。
  10. 如申請專利範圍第1項之汽化器，更包含一第一加熱元件，其設置以將該第一處理流體之該第一周圍通道板加熱。
  11. 如申請專利範圍第10項之汽化器，其中該第一加熱元件與該第一處理流體之該第一周圍通道板的至少一部分的外周緣導熱地接觸。
  12. 如申請專利範圍第1-11項之任一項的汽化器，更包含: 一第二處理流體蓋板，其具有設置以流動一第二處理流體的一第二入口； 該第二處理流體之一第一周圍通道板，其具有複數第二處理流體周圍通道孔洞； 該第二處理流體之一第一充氣容積； 一第一出口；以及 一出口充氣容積，其中: 該第二處理流體之該第一充氣容積至少部分地以該第二處理流體蓋板的一第一表面以及該第二處理流體之該第一周圍通道板的一第一表面為邊界，且該第二處理流體之該第一周圍通道板的該第一表面與該第二處理流體蓋板的該第一表面偏移一第二偏移距離； 該第二處理流體之該第一充氣容積將該第二入口與該等第二處理流體周圍通道孔洞流體地連接；並且 該出口充氣容積係: (a)介於該第一處理流體之該第一充氣容積與該第二處理流體之該第一充氣容積之間流體地交流； (b) 介於該第一處理流體之該第一充氣容積與該第一出口之間流體地交流；並且 (c) 介於該第二處理流體之該第一充氣容積與該第一出口之間流體地交流。
  13. 如申請專利範圍第12項之汽化器，更包含一混合器，其位於該出口充氣容積之中，該混合器包括一或多個折流板，其設置係用以促進在該出口充氣容積中的該第一處理流體與該第二處理流體的混合。
  14. 如申請專利範圍第12項之汽化器，更包含: 該第二處理流體之一第一中央通道板，其具有一第二處理流體中央通道孔洞；以及 該第二處理流體之一第二充氣容積，其中: 該第二處理流體之該第二充氣容積至少部分地以該第二處理流體之該第一中央通道板的一第一表面以及該第二處理流體之該第一周圍通道板的一第二表面為邊界，且該第二處理流體之該第一周圍通道板的該第二表面與該第二處理流體之該第一中央通道板的該第一表面偏移，且該第二處理流體之該第一周圍通道板的該第二表面位於該第二處理流體之該第一周圍通道板的一側，該側與該第二處理流體之該第一周圍通道板的該第一表面相對；並且 該第二處理流體之該第二充氣容積將該第二處理流體中央通道孔洞與該等第二處理流體周圍通道孔洞流體地連接。
  15. 如申請專利範圍第12項之汽化器，更包含一載氣來源，其流體地連接到該第二入口，並且設置以使載氣流入該第二處理流體之該第一充氣容積中。
  16. 如申請專利範圍第12項之汽化器，更包含一第二加熱元件，其設置以將該第二處理流體之該第一周圍通道板加熱。
  17. 如申請專利範圍第1-11項之任一項的汽化器，更包含一第一間隔件，其插入該第一處理流體蓋板與該第一處理流體之該第一周圍通道板之間，其中: 該第一間隔件為具有一開口的一薄片，其形成圍繞該等第一處理流體周圍通道孔洞的連續周部； 該第一間隔件具有一第一間隔件厚度，其至少部分地界定該第一偏移距離。
  18. 如申請專利範圍第17項之汽化器，更包含一或多個夾持特徵部，其中該一或多個夾持特徵部係設置以將該第一處理流體蓋板、該第一間隔件、以及該第一處理流體之該第一周圍通道板壓縮在一起而成為一層疊配置。
  19. 如申請專利範圍第18項之汽化器，更包含複數貫穿孔洞，其中: 該一或多個夾持特徵部包括複數緊固件: 該各個緊固件包括一螺紋部以及設置以旋在該螺紋部上的一緊固部； 該等貫穿孔洞係設置以允許該等緊固件之其中一個穿過；並且 該等貫穿孔洞係位於一或多個板中，該一或多個板係選自由下列所組成之群組:該周圍通道板、該蓋板、以及該間隔物。
  20. 一種汽化器，包含: 一第一處理流體蓋板，其具有設置以流動一第一處理流體的一或多個第一入口； 該第一處理流體之一第一通道板，其具有該第一處理流體之一或多個第一通道孔洞；以及 該第一處理流體之一第一充氣容積，其中: 該第一處理流體之該第一充氣容積至少部分地以該第一處理流體蓋板的一第一表面以及該第一處理流體之該第一通道板的一第一表面為邊界，而該第一處理流體之該第一通道板的該第一表面與該第一處理流體蓋板的該第一表面偏移一第一偏移距離； 該第一處理流體之該第一充氣容積將該一或多個第一入口與該第一處理流體之該一或多個第一通道孔洞流體地連接；並且 從該第一入口到該第一處理流體之該等第一通道孔洞之至少一者的距離大於該第一偏移距離至少三倍。
  21. 如申請專利範圍第20項之汽化器，其中該第一處理流體蓋為矩形，且該一或多個第一入口係定位成將該第一處理流體自該第一處理流體之該第一充氣容積的一端引入到該第一處理流體之該第一充氣容積中。
  22. 如申請專利範圍第20-21項之任一項的汽化器，其中該第一處理流體之該第一通道板為矩形，且該第一處理流體之該一或多個第一通道孔洞係定位成用以從該第一處理流體之該第一充氣容積的一端(該端與該一或多個第一入口將該第一處理流體引導到該第一處理流體之該第一充氣容積之處相對)，接收來自該第一處理流體之該第一充氣容積的該第一處理流體。
  23. 一種系統，包含: 一汽化器，該汽化器包含: 一第一處理流體蓋板，其具有設置以流動一第一處理流體的一第一入口； 該第一處理流體之一第一周圍通道板，其具有複數第一處理流體周圍通道孔洞； 該第一處理流體之一第一充氣容積，其中: 該第一處理流體之該第一充氣容積至少部分地以該第一處理流體蓋板的一第一表面以及該第一處理流體之該第一周圍通道板的一第一表面為邊界，而該第一處理流體之該第一周圍通道板的該第一表面與該第一處理流體蓋板的該第一表面偏移一第一偏移距離； 該第一處理流體之該第一充氣容積將該第一入口與該等第一處理流體周圍通道孔洞流體地連接；並且 從該第一入口到該等周圍通道孔洞之其中一者的距離大於該第一偏移距離至少三倍； 一第一加熱元件，其設置以將該第一處理流體之該第一周圍通道板加熱；以及 一控制器，其具有一或多個處理器以及一記憶體，其中該一或多個處理器、該記憶體、以及該第一加熱元件通訊地連接，且該記憶體儲存用以控制該第一加熱元件的程式指令，以將該第一處理流體之該第一周圍通道板加熱至低於該第一處理流體之萊氏(Leidenfrost)溫度的一溫度。
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