TW201705312A - 緊密式安瓿熱管理系統 - Google Patents
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Abstract
在此提供多個設備，該等設備用於熱管理用在基材處理中的前驅物。一些實施例中，一種熱管理用在基材處理中的前驅物的設備可包括：主體，具有開口，該開口尺寸設計成收納儲存容器，該儲存容器具有液體或固體前驅物，該前驅物配置於該儲存容器中，該主體是由導熱材料所製造；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；以及散熱體，耦接該一或多個熱電裝置。
Description
本發明的實施例大體上關於半導體基材處理。
固體與液體前驅物正用於在許多半導體製造製程中提供氣體，舉例而言，所述製程諸如沉積材料於基材上。然而，發明人已經觀察到一般用於控制固體或液體前驅物的溫度的習知方法有許多問題，該等習知方法例如為水浴、水套(water jacket)、加熱套(heater jacket)、或點火棒(fire rod)。例如，習知的方法需要相當的空間與支援裝備方能施行。此外，一些前驅物非常不穩定或對水具反應性，因而在關於習知所用的裝備方面會引起安全上的顧慮。
因此，發明人已提供用於處理固體或液體前驅物的改良式熱管理系統。
在此提供用於熱管理用在基材處理中的前驅物的方法與設備。一些實施例中，一種熱管理用在基材
處理中的前驅物的設備可包括：主體，具有開口，該開口尺寸設計成收納儲存容器，該儲存容器具有液體或固體前驅物，該前驅物配置於該儲存容器中，該主體是由導熱材料所製造；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；以及散熱體，耦接該一或多個熱電裝置。
一些實施例中，一種熱管理用在基材處理中的前驅物的設備可包括：主體，由導熱材料製造，該主體包含兩個可分離的部件(part)以及開口，該開口尺寸設計成收納儲存容器，且該開口至少部分形成於該兩個可分離部件的各者中，其中該儲存容器裝設成容納液體或固體前驅物；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；散熱體，耦接該一或多個熱電裝置；以及導熱板，在該主體的第一側與該主體的第二側上耦接該主體的該兩個可分離部件之每一者，該第二側與該第一側相對。
下文中描述本發明的其他與進一步之實施例。
100‧‧‧設備
102‧‧‧主體
104‧‧‧開口
106‧‧‧熱電裝置
108‧‧‧散熱體
110‧‧‧虛線
112‧‧‧導熱板
114‧‧‧絕熱材料
116‧‧‧風扇
118‧‧‧密封件
120‧‧‧背側
122‧‧‧圓柱狀儲存容器
124‧‧‧第一部件
126‧‧‧第二部件
128‧‧‧第一側
130‧‧‧熱電裝置
131‧‧‧第二側
132‧‧‧絕熱材料
200‧‧‧設備
204‧‧‧熱偶
206‧‧‧配管
208‧‧‧凹部
302、304、306、308‧‧‧側
藉由參考於附圖中的本發明之說明性實施例，可瞭解於上文中簡要總結及於下文中更詳細討論的本發明之實施例。然而應注意附圖僅說明此發明的典型實施例，因而不應將該等附圖視為限制本發明之範疇，因為本發明可容許其他等效實施例。
第1圖是根據本發明一些實施例的熱管理基材處理前驅物的設備的示意頂視圖。
第2圖是根據本發明一些實施例的熱管理基材處理前驅物的設備的透視圖。
第3圖是根據本發明一些實施例的熱管理基材處理前驅物的設備的示意頂視圖。
為了助於瞭解，如可能則使用相同的元件符號標注共通於該等圖式的相同元件。該等圖式並未按照比例尺繪製，且可能為了明確而經簡化。應考量一個實施例中的元件與特徵可有利地結合其他實施例，而無需進一步記載。
在此提供熱管理基材處理前驅物的設備的實施例。至少一些實施例中，本發明的設備有利地助於控制儲存固體或液體前驅物的個別安瓿的溫度(例如加熱及/或冷卻)。此外，至少一些實施例中，本發明的設備助於控制安瓿的溫度而無需使用流體，從而減少關於水暴露至某些前驅物的顧慮(例如污染或不穩定)。再者，至少一些實施例中，本發明的設備有利地限制可用於加熱前驅物的總功率降低，或防止過度加熱前驅物材料的可能性。此外，在至少一些實施例中，本發明的設備進一步有利地使用較習知上使用的裝備還要少的空間。
第1圖是根據本發明的一些實施例的用於熱管理基材處理前驅物的設備100的示意頂視圖。一些實施例中，設備100可大體上包括主體102，該主體具有開口104，該開口104之尺寸設計成收納儲存容器122，該儲存容器122用於保存與配送液體或固體形式的前驅物，舉例而言，該儲存容器122諸如為安瓿。本發明之設備不受連同設備使用的前驅物之本質所限制。例如，一些應用可使用水，一些三族/五族材料應用可使用三甲基鎵(TMGa)、三甲基銦(TMIn)、三甲基鋁(TMAl)、叔丁基胂(TBA)、叔丁基膦(TBP)等。其他化學物質可用於四族材料與原子層沉積(ALD)應用。
主體102可由適合且助於控制前驅物溫度的任何材料所製造。一些實施例中，主體102可至少部分由具高導熱率的材料製造。例如，一些實施例中，主體102可由諸如鋁、銅、黃銅或類似物之金屬製造。
開口104可具有適合使該開口得以收納儲存容器122(例如，安瓿)及/或提供儲存容器122進出的任何尺寸。例如，一些實施例中，開口104尺寸可設計成使得儲存容器122緊貼式配適於開口104內。或者，一些實施例中，開口104尺寸可設計成使得儲存容器122鬆弛式配適於開口104內，且在開口104內儲存容器122與主體102之表面之間有空氣間隙。在這樣的實施例中，可於儲存容器122及主體102之間在主體102
頂部附近設置密封件118，以密封開口104內的容納空間(volume)。以替代方式或相互結合方式，在一些實施例中，開口104可填有熱化合物(諸如導熱膏)以維持儲存容器122與主體之間的穩固熱接觸。
一些實施例中，主體102可裝設成將儲存容器122夾箝在開口104內，以提供與儲存容器122的穩固熱接觸。透過提供穩固熱接觸，儲存容器122的溫度可透過儲存容器122與主體之間的熱傳而控制，從而容許控制溫度而無需使用流體(例如熱控制流體)。無需流體而控制儲存容器122的溫度消除例如前驅物污染或不穩定的潛在顧慮，否則，這些潛在顧慮可能會由流體與前驅物之間的突發接觸所造成。此外，不使用流體而控制溫度消除了主體102與儲存容器122間空間或導管的需求，因而相較於習知上使用的裝備使用了較少的總體空間。
例如，如虛線110所繪，一些實施例中，主體102可分隔成兩個可分離的部件(圖中顯示第一部件124與第二部件126)，該兩個可分離的部件具有開口104，該開口104至少部分形成在各部件124、126中，使得主體102的兩個部件可拴在一起(或以其他方式緊固在一起)，以將儲存容器122夾箝在開口104內。在此類實施例中，間隙可存在於主體102的兩個部件124、126之間，此舉可阻礙鄰近間隙的區域中儲存容器122與主體102之間的熱傳。就此而言，一些實施例
中，可設置導熱板112以助於主體102的兩個部件之間的熱傳。在這樣的實施例中，導熱板112可於該主體102的第一側128或第二側131之至少一者上耦接主體102的各部件124、126，該第二側131與第一側128相對。
一些實施例中，絕熱材料114可配置在導熱板112的外表面上，且視情況配置覆於在主體102的一或多個外表面上，該絕熱材料114諸如為矽氧樹脂泡沫或Teflon®(例如聚四氟乙烯，或PTFE)。絕熱材料114可增加對進入與離開主體102的熱傳導路徑(最佳為，當儲存容器122配置於開口104中時，至儲存容器122的熱傳導路徑)的額外水平的控制。此外，絕熱材料114可助於提供較冷的表面，以當散熱體108處於高溫時處理該設備100。
一或多個熱電裝置106(諸如Peltier裝置)可在鄰近開口104處耦接主體102。一或多個熱電裝置106操作而經由主體102提供熱給儲存容器122，或經由主體102從儲存容器122移除熱。一或多個熱電裝置106可用適合助於經由主體102提供期望量的熱給儲存容器122(或從儲存容器122提供期望量的熱)的任何裝設方式配置在鄰近開口104處。例如，一些實施例中，至少一個熱電裝置106配置在鄰近開口104的主體102的相對側上。一些實施例中，提供給一或多個熱電裝置106的總功率可經由例如控制器、軟體、機械式開關或類似物控制。透過控制總功率，可用於加熱前驅物的總
功率可受到限制，從而減少或防止過度加熱前驅物材料的可能性。一些實施例中，一或多個熱電裝置106包含至少兩個熱電裝置106。
一些實施例中，一或多個熱電裝置106可於操作期間提供遍及主體102的熱梯度，從而從主體102的較冷側傳送熱至主體102的較熱側。在這樣的實施例中，熱梯度可透過變化該一或多個熱電裝置106的裝設方式而受到控制。例如，一些實施例中，可透過將至少兩個熱電裝置106堆疊在一起(在130以虛線所示)，使得他們的各別熱梯度具加成性，而增加熱梯度。例如，一些實施例中，熱電裝置106可具有攝氏約50度至約60度的梯度。一些實施例中，一或多個熱電裝置106可具有冷側上約攝氏-10度至熱側上約攝氏50度的操作範圍。
一些實施例中，散熱體108耦接各熱電裝置106，以當一或多個熱電裝置106於冷卻模式操作(即，冷卻儲存容器122)時，進一步助於從主體102移除熱。一些實施例中，散熱體108可橫跨主體102的整體寬度。一些實施例中，可在散熱體108與主體102之間於多個部分設置絕熱材料132(例如矽氧樹脂泡沫、Teflon®(例如聚四氟乙烯或PTFE)或類似物)，該等部分環繞一或多個熱電裝置106，使得僅該一或多個熱電裝置106穩固地與散熱體108熱接觸。這樣的裝設方式有利地助於從主體102主要僅經過一或多個熱電裝置
106的熱傳，且實質上防止從散熱體108回到主體102中的熱傳。
一些實施例中，一或多個視情況任選的風扇(圖中顯示兩個風扇116)可配置在鄰近散熱體108處。當視情況任選的風扇存在時，該等風扇可增加至散熱體108的空氣流動，從而助於將熱從主體移除。一些實施例中，風扇116可耦接每一散熱體108的背側120，如第1圖中所示。
第2圖是根據本發明之一些實施例的熱管理基材處理前驅物的示範性設備200的透視圖。為了解釋上的明確，已將一個散熱體108從前表面移除，以能觀看設備200的其他部件。
如第2圖中所示，設備200包括主體102，該主體102分裂成環繞開口104的兩半部。開口104保持圓柱狀儲存容器122(例如安瓿)，以保存及發送液體或固體前驅物。主體102的兩個半部可用任何適合的方式固定在一起，該方式諸如為透過夾箝、拴住或類似方式。例如，如第2圖所繪，主體102的兩個半部拴在一起。導熱板112是透過例如拴住而於主體102的相對側上固定至主體102的每一半部。
一些實施例中，四個熱電裝置106配置於主體102的每一側上。這樣的實施例中，熱電裝置106可透過截去部分210部分安裝至主體102中。部分地將熱電裝置106安裝至主體中可助於保持熱電裝置106及將
熱電裝置106定位得更靠近開口104，而因此更靠近保持在開口104中的儲存容器122。一些實施例中，凹部208可形成至主體中，並且裝設成拉設(route)操作熱電裝置106用的電纜。
一些實施例中，可設置一或多個熱偶(圖中顯示一個熱偶)以測量儲存容器122的溫度或儲存容器122的內容物(例如容納在儲存容器122中的液體或固體前驅物)的溫度。例如，如第2圖所示，熱偶204可耦接主體102以測量儲存容器122的溫度。可例如透過容器122中的開口(大體上是指配管206，於下文中討論)設置其他熱偶，以助於測量儲存容器122的溫度或儲存容器122的內容物的溫度。
一些實施例中，儲存容器122可以緊固式保持在開口104中(例如透過將主體104的半部拴在一起)，以助於實質上儲存容器122的整個側周邊與主體102之間的穩固熱接觸，例如，如上文所述。
一些實施例中，儲存容器122包括配管206，該配管206例如用於將載氣導入儲存容器122及將載氣/前驅物混合物從儲存容器122引出，該配管206例如為導管，圖中顯示導管有閥附接。配管206可因此耦接氣源與一或多個氣體傳遞區塊，諸如用於處理基材的處理腔室的一或多個區塊以及用於將載氣/前驅物混合物轉移至排放系統的腔室前級管線(foreline)。其他配管可包括：導管及/或通口以恰當地重新填充儲存容
器122，而不需要將儲存容器122從設備移出或置換該儲存容器122；用於提供儲存容器之內部進出的通口，該等通口諸如提供下述部件進出：測量安瓿之內容物的溫度(如前文所討論)的熱偶、液位感測器或類似物。
雖然以某些裝設方式描述前述的實施例，但應考量其他變化形式仍在本發明之範疇內。例如，一些實施例中，可在主體的複數個開口中設置複數個儲存容器。此外，開口可經塑形而對應儲存容器的形狀，此形狀不必然需要為圓柱狀。此外，雖然圖中顯示主體102為箱型結構，但主體102可具有任何適合助於如前所述控制安瓿溫度的形狀。例如，參考第3圖，一些實施例中，主體102可具有實質上六邊形的形狀。這樣的實施例中，熱電裝置106、散熱體108、與視情況任選的風扇116可配置在主體102的每一半部的相對側302、306、304與308上。
因此，已在此提供用於熱管理基材處理前驅物的設備之實施例。至少一些實施例中，本發明的設備有利地助於控制儲存液體或固體前驅物的個別安瓿的溫度(例如加熱及/或冷卻)，無需使用流體，從而減少關於水暴露至某些前驅物的顧慮(例如污染或不穩定)。
雖然前述內容涉及本發明之實施例，然而可不背離本發明基本範疇設計其他與進一步的本發明之實施例。
102‧‧‧主體
104‧‧‧開口
106‧‧‧熱電裝置
108‧‧‧散熱體
112‧‧‧導熱板
120‧‧‧背側
122‧‧‧儲存容器
200‧‧‧設備
204‧‧‧熱偶
206‧‧‧配管
208‧‧‧凹部
Claims (19)
- 一種熱管理用在基材處理中的前驅物的設備，包括：一主體，具有一開口，該開口之尺寸設計成收納一儲存容器，該儲存容器具有一液體或固體前驅物，該液體或固體前驅物配置於該儲存容器中，該主體是由導熱材料所製造，其中該主體包括兩個可分離的部件(part)，且其中該開口至少部分形成在該兩個可分離的部件之各者中；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；一散熱體，耦接該一或多個熱電裝置；以及一風扇，配置在鄰近該散熱體之一背側處，以提供一空氣流給該散熱體。
- 如請求項1所述之設備，其中該主體由鋁、銅或黃銅所製造。
- 如請求項1所述之設備，進一步包含：一絕熱材料，配置在該主體的一或多個外表面上。
- 如請求項1所述之設備，進一步包含：一導熱板，在該主體的一第一側或該主體的一第二側之至少一者上耦接該主體的各部件，該第一側與該第二側相對。
- 如請求項4所述之設備，進一步包含： 一絕熱材料，配置在該導熱板的一外表面上。
- 如請求項1所述之設備，其中該一或多個熱電裝置包含至少兩個熱電裝置，其中至少一個熱電裝置配置在鄰近該開口的該主體的相對側上。
- 如請求項1所述之設備，其中該一或多個熱電裝置包含至少兩個彼此堆疊於頂上的熱電裝置，以提供遍及該主體的一熱梯度。
- 如請求項1所述之設備，其中該散熱體包括複數個散熱體，至少一個所述散熱體各於該主體的相對側上耦接該主體，且其中該風扇包括複數個風扇，至少一個所述風扇配置在鄰近該複數個散熱體之各者的一背側處。
- 如請求項1所述之設備，進一步包含：一絕熱材料，配置在該散熱體與該主體之間，使得該散熱體實質上僅熱耦接至該一或多個熱電裝置。
- 如請求項1所述之設備，其中該一或多個熱電裝置至少部分安裝至該主體中。
- 如請求項1所述之設備，其中該主體進一步包含一或多個凹部，該等凹部形成於該主體中且裝設成拉設(route)操作該一或多個熱電裝置用的電纜。
- 如請求項1所述之設備，進一步包含： 一熱偶，耦接該主體，以測量該儲存容器的一溫度。
- 一種熱管理用在基材處理中的前驅物的設備，包括：一主體，具有一開口，該開口之尺寸設計成收納一儲存容器，該儲存容器具有一液體或固體前驅物，該液體或固體前驅物配置於該儲存容器中，該主體是由導熱材料所製造，其中該儲存容器包含一或多個通口，該等通口裝設成耦接多個導管，以將該液體或固體前驅物提供至該儲存容器；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；一散熱體，耦接該一或多個熱電裝置；以及一風扇，配置在鄰近該散熱體之一背側處，以提供一空氣流給該散熱體。
- 一種熱管理用在基材處理中的前驅物的設備，包括：一主體，由導熱材料所製造，該主體包括兩個可分離的部件以及一開口，該開口尺寸設計成收納一儲存容器，該儲存容器至少部分形成於該兩個可分離的部件的各者中，其中該儲存容器裝設成收納一液體或固體前驅物；一或多個熱電裝置，在該開口附近耦接該主體；一散熱體，耦接該一或多個熱電裝置； 一風扇，配置在鄰近該散熱體之一背側處，以提供一空氣流給該散熱體；以及一導熱板，在該主體的一第一側與該主體的一第二側上耦接該主體的該兩個可分離的部件的各者，該第一側與該第二側相對。
- 如請求項14所述之設備，進一步包括：一絕熱材料，配置在該主體的一或多個外表面上。
- 如請求項14所述之設備，進一步包括：一絕熱材料，配置在該導熱板的一外表面上。
- 如請求項14所述之設備，進一步包括：一絕熱材料，配置在該散熱體與該主體之間，使得該散熱體實質上僅熱耦接至該一或多個熱電裝置。
- 如請求項14所述之設備，其中該散熱體包括複數個散熱體，至少一個所述散熱體各於該主體的相對側上耦接該主體，且其中該風扇包括複數個風扇，至少一個所述風扇配置在鄰近該複數個散熱體之各者的一背側處。
- 如請求項14所述之設備，其中該一或多個熱電裝置包括至少兩個彼此堆疊於頂上的熱電裝置，以提供遍及該主體的一熱梯度。
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