TW201742674A - 具有流分配器的遞送容器 - Google Patents

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Abstract

此處所述的是遞送容器、使用其之系統和方法，用於提供在容器中前驅物使用的沉積製程的改善，以及容器的清洗及重新裝填。容器係以允許從流分配器遞送載氣之結構設計。流分配器包括複數個小開口(噴射口)，通過其之載氣進入前驅物室及撞擊化學前驅物之表面上，以產生蒸氣。

Description

具有流分配器的遞送容器
本發明係有關一種遞送容器，特別是有關一種具有流分配器的遞送容器。
電子裝置製造產業需要各種化學品作為原材料或者前驅物以製造積體電路及其它電子裝置。沉積諸如化學氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)製程，係用於在一種半導體裝置的製造期間的一或多個步驟中形成一或多個薄膜或塗層於基板的表面上。在典型的CVD或ALD的製程中，可以是固相及/或液相之前驅物源係輸送到具有一或多個基板的反應室，於該處前驅物在一定的條件下，諸如溫度或壓力反應，以形成塗層或薄膜在基板表面上。
有幾種被接受的技術以供應前驅物蒸氣至處理室。一種製程供給藉由液體流量控制器(LMFC)控制流率的以液體形式的液體前驅物至處理室，及然後前驅物係在使用時點以蒸發器蒸發。第二種製程涉及藉由加熱蒸發液體前驅物及由此產生的蒸氣被供給至具有藉由流量控制器(MFC)控制流率的處理室。第 三種製程涉及使載氣冒泡向上通過液體前驅物。第四種製程涉及使載氣可以流過包含在罐中前驅物的表面及從罐中攜出前驅物蒸氣，及後來至製程工具。
此處所述的是容器、使用其之系統和方法，用於遞送高純度製程化學前驅物至用在半導體裝置的製造的製程工具。更具體而言，此處所述的是包括具有流分配器的容器(容器或安瓿)的系統，諸如多個小孔或噴射口；及用於諸如在化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)製程的沉積反應器的製程工具的化學前驅物。
自固體前驅物藉由昇華成化學蒸氣的遞送是本發明的主題事項之一。
從固體前驅物藉由昇華遞送化學蒸氣的傳統容器關聯的一個挑戰是很難獲得前驅物的高利用率。當容器停止投入運轉而被清洗並重新裝填時，很難將留在容器的前驅物數量減至最低。這個問題的一個原因是，在傳統的固態源容器中，當前驅物用盡時，用於循環載氣的前驅物表面和入口及出口之間的距離，以及在其中載氣接觸前驅物蒸氣的區域體積增加。
已嘗試提高前驅物的利用率，包括更均勻加熱前驅物室及改進載氣循環。雖然這些努力導致前驅物利用率提高，實現這些改進所需的結構會使容器較難清洗，及對於進一步改進前驅物的利用率有一需求。
一些先前技術提供設計，於該處入口管係放置在前驅物表面的上方，但未提供足夠的動量給載氣，以擾動在低容器裝填水準或低負載水準的前驅物表面。因此，對於先前技術設計， 在低容器裝填水準(或低負載水準)的前驅物遞送率相較於在高容器裝填水準(或高負載水準)的前驅物遞送率通常是顯著地低。
一些先前技術也提供設計，於該處入口管係放置在前驅物表面的下方。前驅物(液體或固體)係於起泡器中供給。其中在使用時，載氣經由一浸入管冒泡通過及與前驅物成為飽和，如揭露在美國專利號8313804 B2、美國專利號6,698,728及美國專利號6033479 A。
然而，這些設計經常存在著由於固體堵住入口產生的固體前驅物之遞送的問題、由於載氣通道圍繞固體產生的非均勻遞送率的問題，以及容器利用期間的遞送率變化的問題。
因此，在本領域對於用於遞送前驅物至沉積或製程位址的系統及方法有一需求，目的是為了克服上述缺點。
本發明之一目的係提供容器、系統和方法，用於遞送化學前驅物至沉積或製程位址，以及克服上述缺點。當容器中的前驅物負載水準減少，前驅物的昇華率被減少<25%，較佳<5%，更佳<3%，或甚至增加。
一態樣上，本發明係用於遞送一化學前驅物至一製程工具的一種容器，包括：一側壁；一基座；具有一平坦表面的一蓋；一入口管；包括複數個小開口如噴射口的一流分配器；及通過該蓋的一出口，其中該入口管通過該蓋及延伸進入該流分配器，及與該流分配器流體連通，該噴射口以相對該蓋呈範圍自60至90度的一角度面對該基座，及每一噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)的一等效直徑。
在另一態樣，本發明係用於遞送一化學前驅物至一製程工具的系統，包括：該化學前驅物，選自由金屬鹵化物、金屬β-二酮酸鹽、金屬β-二酮酯酸鹽、金屬β-酮亞胺酸鹽、金屬β-二亞胺酸鹽、金屬烷基化物、金屬羰基化物、烷基金屬羰基化物、金屬環戊二烯基化物、金屬環戊二烯基羰基化物、金屬吡咯基化物、金屬咪唑基化物、金屬脒酸鹽、金屬烷氧化物及其之組合所組成的群組，其中配位基係選自由單牙基、雙牙基、多牙基所組成的群組錯合至該等金屬原子，及該金屬係選自由鎂、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈰、釤、鋱、鉺、鐿、鑥、鈦、鋯、鉿、鐵、鈷、鎳、釕、銥、銠、銅、鋁、錫、鉛、銻、鉍、碲、鉻、鉬、鎢及鉭所組成的群組；含有該化學前驅物的一容器，包括：一側壁；一基座；具有一平坦表面的一蓋；一入口管；包括複數個小開口如噴射口的一流分配器；及通過該蓋的一出口，其中該入口管通過該蓋及延伸進入該流分配器，及與該流分配器流體連通，該噴射口以相對於該蓋呈範圍自60至90度的一角度面對該基座，每一噴射口的尖端位於距該噴射口面對的該化學前驅物大於或等於0.5英寸的距離，及每一噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)的一等效直徑。
在又另一態樣，本發明係用於遞送一化學前驅物至一製程工具的方法，包括：提供該化學前驅物，該化學前驅物係選自由金屬鹵化物、金屬β-二酮酸鹽、金屬β-二酮酯酸鹽、金屬β-酮亞胺酸鹽、金屬β-二亞胺酸鹽、金屬烷基化物、金屬羰基化物、烷基金屬羰基化物、金屬環戊二烯基化物、金屬環戊二烯基羰基化物、金屬吡咯基化物、金屬咪唑基化物、金屬脒酸鹽、金屬烷氧化 物及其之組合所組成的群組，其中配位基係選自由單牙基、雙牙基、多牙基所組成的群組錯合至該等金屬原子，及該金屬係選自由鎂、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈰、釤、鋱、鉺、鐿、鑥、鈦、鋯、鉿、鐵、鈷、鎳、釕、銥、銠、銅、鋁、錫、鉛、銻、鉍、碲、鉻、鉬、鎢及鉭所組成的群組；提供含有化學前驅物的一容器，該容器包括：一側壁；一基座；具有平坦表面的一蓋；一入口管；包括複數個小開口如噴射口的一流分配器；及通過該蓋的一出口，其中該入口管通過該蓋及延伸進入該流分配器，及與該流分配器流體連通，該噴射口以相對該蓋呈範圍自60至90度的一角度面對該基座，每一噴射口的尖端位於噴射口面對的化學前驅物有大於或等於0.5英寸的距離，及每一噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)的一等效直徑；使載氣通過噴射口及撞擊化學前驅物的表面以產生化學前驅物混合載氣的蒸氣或液滴而形成一載滿前驅物的流體流；以及使該載滿前驅物的流體流通過該容器的該出口至該製程工具；其中，當該容器中的前驅物負載水準減少，前驅物的昇華率被減少<25%，較佳<5%，更佳<3%，或甚至增加。
該容器可以具有任何形狀。該形狀包括但不限於圓柱體、長方體、正立方體、長方形盒、長方形六面體、正長方形稜柱體、或長方形平行六面體，及具有圓形、菱形、四方形、長方形或使用在此技術領域的任何其他形狀的橫截面。
該流分配器可以具有任何截面形狀。該形狀包括但不限於管狀、圓形、正方形、長方形、其之組合、或用於在此技術領域中的任何其他形狀。
該流分配器可以包括一或多個中空元件平行該蓋 延伸及與該入口管流體連通。該流分配器的每個中空元件具有複數個小開口作為噴射口，噴射口位於流分配器的底部以範圍從60到90度的一角度相對於該容器蓋。
該流分配器可以具有2至16個管件或中空棒交叉在一個共同的中心，及自該共同中心平行於該蓋延伸出來且與該入口管流體連通。較佳的是每個管件或中空棒的側邊被密封，及僅具有複數個小開口作為噴射口指向該前驅物。該流分配器可以是一個中空交叉物。每個中空棒可以有任何截面形狀，包括但並不限於正方形。每個管件或中空棒可以具有內部等效直徑範圍從1/8"至1"。
該流分配器也可以具有任何截面形狀的一蓮蓬頭形狀，包括但不限於管狀、圓形、正方形、長方形、或在本技術領域中使用的任何其他形狀。
該蓮蓬頭具有平行於該蓋之一面積，範圍從該容器平行於該蓋的面積的5%至90%，較佳是從30%至90%，及更佳從60%至90%。
在該流分配器中的每個噴射口可以具有從0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)，較佳是0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一直徑範圍。
本發明將結合附圖於下文被描述，其中類似的編號是指相似的元件：圖1提供具有一入口管延伸進入一中空交叉形狀的流分配器的 一容器之側截面視圖。圖2提供一入口管延伸進入一中空交叉形狀的流分配器。圖3提供具有一入口管延伸進入一蓮蓬頭形狀的流分配器的一容器之側截面視圖。圖4提供一入口管延伸進入一混合有一中空交叉形狀和一蓮蓬頭形狀的流分配器。
與藉由昇華從固體前驅物遞送化學蒸氣的傳統容器相關之一挑戰係很難獲得前驅物的高利用率。當該容器被從運轉中拿出，以進行清洗及重新裝填時，留在該容器中前驅物的數量最小化是困難的。
為了幫助描述本發明，定義一些術語及在說明書中使用。
「管道」一詞可使用在說明書和申請專利範圍中，指的是一或多個結構，通過其中流體可以被輸送介於一系統的兩個或多個元件之間。例如，管道可以包括輸送液體、蒸氣及/或氣體的管件、導管、通道及其組合。
如使用在說明書和申請專利範圍中的「流連通」一詞，是指介於兩個或多個元件之間的連接的性質，使液體、蒸氣及/或氣體能夠以控制的方式(即，無洩漏)被介於元件之間輸送。耦合兩個或多個元件，以致於它們是互相流連通的，可以涉及本技術領域已知任何合適的方法，諸如使用焊接、法蘭管道、墊片、螺栓。
如使用在說明書和申請專利範圍中的「電連通」一詞，是指利用電子學以操作此處所述的系統或方法，以及可以建造在一或多個大化學品櫃及/或溶劑供應櫃系統內，或可放置在分隔的圍場內，及通過用於特定安裝所需的電纜和管材連接到主要系統的組成元件。在一特別的具體例中，電子圍場是放置在櫃的頂部及通過饋通連接至主要櫃或者位於主要櫃的化學獨立區域。在某些具體例，電子控制系統諸如源控制模組(SCM)或源控制器電子(SCE)通常由微控制器、微處理器、PLC(可程式化邏輯控制器)或另一形式電腦組成，其進行系統定序、監視警報、連通至不同容器諸如但不限於廢溶劑容器、溶劑回收容器、大製程化學容器、化學品回收容器、大溶劑容器及主要製程工具的功能。這連通可以使用「直接數位控制」發生，通常採取一系列的輸入和輸出繼電器的形式，光隔離以防止雜散干擾造成的問題，或各種其他手段。這連通也可以使用諸如RS-232連結、IEEE 485、Modbus、DeviceNet，或使用一個電腦網路介面，例如乙太網或無線協定的序列介面發生，及不限於此。
雷諾數一詞係使用在本技術領域已知的流體力學中的無因次量。雷諾數定義如流體速度、流體通過的管件之等效直徑及流體密度的數學乘積除以流體的動力黏度。對於在圓柱體管件中流動，內徑通常使用作為等效直徑。其他形狀諸如長方形管件或非圓柱體管件的等效直徑係定義為DE=4A/P，其中A係截面積及P係截面的周邊。對於流經孔洞或孔口，孔洞或孔口的等效直徑及通過的孔洞或孔口的流體的平均速度被使用。
一些方向的術語可使用在說明書和申請專利範圍 中以描述本發明的部分(例如，上、下、左、右等)。這些方向的術語只是為了幫助描述和請求本發明，而不是意圖以任何方式限制本發明。此外，為了為其他特徵提供上下文，導入說明書中與附圖相關的元件編號可能在一或多個後續圖式中重複，無須在說明書中額外的描述。
本發明包括對前驅物在容器中使用的改善，容器用於遞送含前驅物流體流至一沉積製程，以及簡化此類容器的清洗和裝填。當在容器中的前驅物負載水準減少，前驅物的昇華率減少<5%，或甚至增加。
更具體而言，此處描述的是系統和方法，用來提供一或多個製程化學品至設計用來製造半導體的製程工具，並允許製程化學品自製程化學容器或安瓿以及遞送系統中的其他相關元件容易及有效率地清洗。
揭露的具體例藉由提供允許載氣從入口管遞送至位於前驅物表面上方的流分配器的結構，以致於自入口管遞送的載氣的噴射口具有充足的動量以擾動前驅物的表面，滿足本技術領域的需求。
在一態樣，用來遞送化學前驅物的容器可具有任何形狀，包括但不限於圓柱體、長方體、正立方體、長方形盒、長方形六面體、正長方形稜柱體、或長方形平行六面體，及具有圓形、菱形、四方形、長方形或使用在此技術領域的任何其他形狀的橫截面。至製程工具的容器的體積範圍自100毫升(ml)至10公升。此處描述的容器的替代名稱包括「安瓿」、「器皿(Vessels)」、「源容器」、「主體(Hosts)」及其他專有的名 稱。此處描述的容器可進一步包括用於起始裝填及清洗儲存器的手段。
在某些實施例中，容器具有一大帽蓋、蓋子或塞子，諸如藉由螺釕或其他手段緊固至儲存器的頂部並以彈性或金屬O形環及/或墊圈密封。這種蓋子經常有一個平面，用於安裝水準感測器探針，包括浮球、超音波、壓差、熱及其他型式可浸入液體中的水準感測器。它們通常安裝在製程工具或OEM工具中，用於遞送少量的化學前驅物至製程工具。在直接液體注射(DLI)過程中，精確的流量可能會受到壓力限制，因此需要嚴格控制入口壓力。通常這些安瓿保存在小溫度控制單元以保持像蒸氣壓力、黏度及前驅物反應性的變數。
容器的建造材料通常是不銹鋼，但根據前驅物與討論之中的材料的反應性可以由其他材料作成。此處所述的裝置的建造材料表現出一或多個以下特徵：化學相容來防止腐蝕或與前驅物反應，強壯到足以支撐使用的壓力和真空力量，及根據使用的製程化學品及/或溶劑，一般洩漏緊固以保持真空從1mTorr至500mTorr。容器亦包含一或多個閥門和埠及感測器，以允許接近前驅物。
在某些具體例中，一或多個容器包含一水準感測器系統，其可放置在容器內部或外面。在具體例中，其中水準感測器系統放置在容器內部，水準感測功能使用超音波水準感測器或者浮動探針執行。其他水準感測器技術包括但不限於熱基水準感測器、壓差、不連續和連續超音波水準感測器、電容、光學和微波脈衝雷達水準感測器，及/或其組合。水準感測器也可以放置在儲存 器外面。這些水準感測器類型包括超音波、刻度/荷重元、熱、X-射線/輻射及相似的技術。這些技術具有不會滲透到儲存器內部的優點，即使測量的準確性可能不是很準確。超音波空感測可以使用超音波感應器連接、夾住或埋置至遞送線完成，當不再有化學品留下在可置換的大槽時，使重新裝填系統能精確量測，允許終端使用者顧客消耗大部份製程化學品。
容器可進一步包含一分離的滲透(諸如入口管)，用於惰性氣體流入容器。在某些具體例中，由於容器的入口側與容器的出口處壓力之間的壓差，至少在最初階段，此化學品會流動。在那之後，泵或其他手段可偶爾用於遞送此化學品至需要的地方。這滲透通常是將小管焊接到容器頂部的形式，然後連接至控制惰性氣體流入到容器的閥(手動或自動)。惰性氣體線滲透的流動方向未界定，及可用於多重功能，例如，過剩壓力從容器內部的排放，或從一分離容器重新裝填(由本身進一步納入為該功能的第三個埠)。惰性氣體線可連接到容器內部的擋板，用來防止製程化學品進入惰性氣體遞送系統或於排氣操作期間進入排氣系統的飛濺。此一擋板可以由直角管、「三通」管、篩子/篩網組合或過濾器，包括在公開市場上所有可得的金屬、陶瓷或塑膠過濾器所組成。通常情況下，前驅物水準上方的空間稱為頂部空間，所以此埠通常被稱為頂部空間埠。
為了避免氣溶膠的形成，及避免固體堵住入口管，此處所述是達成載氣飽和而無需使用入口管浸入前驅物表面下的裝置。不是注射載氣在化學前驅物表面之下，反而是將載氣注入前驅物表面上方的頂部空間。
在一具體例中，入口管被延伸進入流分配器。流分配器可以是任何橫截面形狀，包括但不限於管狀、正方形、長方形或使用在本技術領域中的任何其他形狀。流分配器包括一或多個中空元件(諸如棒、管件)平行蓋子表面延伸，及與入口管管件流體連通。流分配器的每個中空元件具有超過兩個或多個小開口如噴射口，位於中空元件的底部，範圍從60至90度的一角度相對於容器蓋表面。
流分配器可以具有2至16個管件或中空棒平行蓋表面均勻延伸，及與入口管管件流體連通。較佳是每個管件或中空棒側邊密封及僅具有複數個小開口作為噴射口指向前驅物。每個中空棒可以具有任何橫截面形狀，包括但不限於正方形。每個管件或中空棒可以具有直徑範圍自1/8"至1"。流分配器可以是一個中空交叉物。此設計之一範例如圖1和圖2所示。
流分配器的每一噴射口可具有自0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)，較佳自0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一直徑範圍。
流分配器也可以具有具有任何截面形狀之一蓮蓬頭形狀，包括但不限於與容器截面形狀相同形狀，例如管狀、圓形、正方形、長方形或使用在本技術領域中的任何其他形狀。蓮蓬頭可以具有平行於蓋表面之一面積，範圍從容器平行於蓋表面的面積從5%到90%，較佳是從30%到90%，及更佳從60%到90%。蓮蓬頭的高度約1/8'至1"，較佳係1/4英寸至1/2英寸。
此蓮蓬頭形狀的流分配器設計之一範例，如圖3所示。
流分配器可以蓮蓬頭與2至16個管件或中空棒從蓮蓬頭的邊緣均勻延伸及與蓮蓬頭頭流體連通的任何組合形狀。設計的一範例如圖4所示。
流分配器也可以是一或多個中空環的形狀，或可以是中空同心環。
流分配器的每一中空元件包含位在中空元件底部的複數個小開口或穿孔作為噴嘴或噴射口。載氣流經噴射口及進入前驅物室。每一流分配器具有自約2至60個噴射口，較佳6至33個噴射口。流分配器中的每一噴射口可以具有自0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)，較佳自0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一直徑範圍。
更具體而言，每個噴射口是垂直向下，以範圍自60°至90°之一角度相對於容器蓋。因此，載氣撞擊到化學前驅物的表面上，藉以減少發生在載氣不針對表面上的其他設計的質量輸送的限制。該噴射口係設計成無論前驅物在容器中的高度，使它們有足夠的動量來擾亂前驅物的表面，但是它們具有的動量尚不足以在撞擊的位址產生重大的飛濺或飛揚。
為了撞擊在前驅物的表面上，每個噴射口對於載氣較佳設計以達到雷諾數大於50，及更佳大於150。雷諾數定義如噴嘴內徑、噴射口尖端中的真實氣體速度、及載氣密度的數學乘積除以載氣的動力黏度。當確定這些物理性能時，容器頂部空間內的溫度和壓力用作基礎。噴射口也被設計以達到載氣撞擊在前驅物表面上儘可能統一的方式。
圖1至圖4提供本發明之具體例的範例。
如圖1和圖3所示，一容器具有以該容器之一基座、該容器之一側壁和容納待遞送前驅物的一蓋界定的內部體積。前驅物的表面、該側壁和該蓋的內表面界定蒸氣空間或隨待遞送前驅物裝填水準改變的頂部空間。該容器也具有載氣入口閥與容器的內部體積及頂部空間流體連通。
於圖1，載氣入口管延伸成具有12個噴射口的一交叉或交叉棒形的流分配器，噴射口位於流分配器的底部，如圖2所示。
於圖3，載氣入口管延伸成具有噴射口的蓮蓬頭形的流分配器，噴射口位於流分配器的底部。
操作時，載氣諸如且不限於惰性氣體(例如氦、氖、氬、氪及氙)、氮氣或其之組合，藉由載氣入口管經過載氣噴射口導入。
製程前驅物可選自至少一金屬錯合物，該金屬錯合物選自由金屬鹵化物、金屬β-二酮酸鹽、金屬β-二酮酯酸鹽、金屬β-酮亞胺酸鹽、金屬β-二亞胺酸鹽、金屬烷基化物、金屬羰基化物、烷基金屬羰基化物、金屬環戊二烯基化物、金屬環戊二烯基羰基化物、金屬吡咯基化物、金屬咪唑基化物、金屬脒酸鹽及金屬烷氧化物組成的群組，其中配位基可以是單牙基、雙牙基、多牙基錯合至該等金屬原子，及該金屬係選自由元素週期表2至15族包括但不限於鎂、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈰、釤、鋱、鉺、鐿、鑥、鈦、鋯、鉿、鐵、鈷、鎳、釕、銥、銠、銅、鋁、錫、鉛、銻、鉍、碲、鉻、鉬、鎢及鉭。
能與本處描述裝置、方法及系統使用之範例性製 程化學品，包括但不限於六氯化鎢、五氯化鎢、五氯化鉭、五氯化鉬、四氯化鉿、四氯化鋯、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、六羰基二烷基乙炔二鈷(R’CCR”)Co2(CO)6)、二羰基環戊二烯基鈷、二羰基烷基環戊二烯基鈷、三羰基亞硝醯基鈷(Co(CO)3(NO))、三羰基叔丁基烯丙基鈷(tBuAllyl)Co(CO)3、三羰基環戊二烯基錳(CpMn(CO)3)、三羰基烷基環戊二烯基錳(例如MeCpMn(CO)3、EtCpMn(CO)3)、3-四羰基叔丁基烯丙基錳3-(t-BuAllyl)Mn(CO)4、三羰基環戊二烯基氫化鎢(CpW(CO)3H))、三羰基烷基環戊二烯基氫化鎢((RCp)W(CO)3H)、三羰基烷基環戊二烯基甲基鎢((RCp)W(CO)3Me)、三羰基烷基環戊二烯基乙基鎢((RCp)W(CO)3Et)、烷基環戊二烯基雙亞硝醯基氫化鎢((RCp)W(NO)2)H)、烷基環戊二烯基雙亞硝醯基甲基鎢((RCp)W(NO2)Me)、烷基環戊二烯基雙亞硝醯基乙基鎢((RCp)W(NO2)Et)、雙(異丙基環戊二烯基)二氫化鎢(iPrCp)2WH2、雙(烷基環戊二烯基)二氫化鎢(RCp)WH2、鎳(II)N,N'-二叔丁基脒鹽(Ni(II)(tBu-AMD)2)、鎳(II)N,N'-二異丙基脒鹽(Ni(II)(iPr-AMD)2)、鎳(II)N,N'-二乙基脒鹽(Ni(II)(Et-AMD)2)、鎳(II)N,N'-二甲基脒鹽(Ni(II)(Me-AMD)2)、鈷(II)N,N'-二叔丁基脒鹽(Co(II)(tBu-AMD)2)、鈷(II)N,N'-二異丙基脒鹽(Co(II)(iPr-AMD)2)、鈷(II)N,N'-二乙基脒鹽(Co(II)(Et-AMD)2)、鈷(II)N,N'-二甲基脒鹽(Co(II)(Me-AMD)2)、四氯化鈦(TiCl4)、四(二甲胺基)鈦(TDMAT)、四(二乙胺基)鈦(TDEAT)、四(乙基甲基胺基)鈦(TEMAT)、雙(乙基環戊二烯 基)釕((EtCp)2Ru)、雙(二甲基戊二烯基)釕、雙(二乙基戊二烯基)釕、四氧化釕、四(二甲胺基)鉿(TDMAH)、四(二乙胺基)鉿(TDEAH)、四(乙基甲基胺基)鉿(TEMAH)、四(二甲胺基)鋯(TDMAZ)、四(二乙胺基)鋯(TDEAZ)、四(乙基甲基胺基)鋯(TEMAZ)、環戊二烯基-三(二甲胺基)鉿、甲基環戊二烯基-三(二甲胺基)鉿、乙基環戊二烯基-三(二甲胺基)鉿、環戊二烯基-三(二甲胺基)鋯、甲基環戊二烯基-三(二甲胺基)鋯、乙基環戊二烯基-三(二甲胺基)鋯、叔丁基醯亞胺基-三(二甲胺基)鉭(TBTDMAT)、叔丁基醯亞胺基-三(二乙胺基)鉭(TBTDET)、叔丁基醯亞胺基-三(乙基甲基胺基)鉭(TBTEMT)、叔戊基醯亞胺基-三(二甲胺基)鉭(TAIMAT)、乙基醯亞胺基-三(二乙胺基)鉭(EITDET)、乙基醯亞胺基-三(二甲胺基)鉭(EITDMT)、乙基醯亞胺基-三(乙基甲基胺基)鉭(EITEMT)、五(二甲胺基)鉭、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二甲胺基)鎢(BTBMW)、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二乙胺基)鎢、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(乙基甲基胺基)鎢、雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鍶、雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鋇、M(RnC5H5-n)2，其中n=1-5，R係選自直鏈或分支的C1-6烷類；M(RnC4NH4-n)2，其中n=2-4，R係選自直鏈或分支的C1-6烷類，以及M(RnN2H3-n)2，其中n=2-3，R係選自直鏈或分支的C1-6烷類、五乙氧基鉭(TAETO)、全氟乙醯丙酮銅-三甲基乙烯基矽烷及相關金屬有機銅、鈦或鉭化合物。其他物質諸如鈷、鋇、鍶、鈦酸鹽的混合物(BST)及PZLT前驅物，以及低-k介電前驅物亦被特定及與此處描述的裝置、系統及方法相容。
較佳，製程化學品係選自由六氯化鎢、五氯化 鎢、五氯化鉭、五氯化鉬、四氯化鉿、四氯化鋯、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、三羰基環戊二烯基氫化鎢(CpW(CO)3H))、雙(異丙基環戊二烯基)二氫化鎢(iPrCp)2WH2、雙(烷基環戊二烯基)二氫化鎢(RCp)WH2、N,N'-二叔丁基脒基鎳(II)(Ni(II)(tBu-AMD)2)、N,N'-二異丙基脒基鎳(II)(Ni(II)(iPr-AMD)2)、N,N'-二乙基脒基鎳(II)(Ni(II)(Et-AMD)2)、N,N'-二甲基脒基鎳(II)(Ni(II)(Me-AMD)2)、N,N'-二叔丁基脒基鈷(II)(Co(II)(tBu-AMD)2)、N,N'-二異丙基脒基鈷(II)(Co(II)(iPr-AMD)2)、四(甲基胺基)鉿(TDMAH)、叔丁基醯亞胺基-三(二乙胺基)鉭(TBTDET)、叔丁基醯亞胺基-三(乙基甲基胺基)鉭(TBTEMT)、五(二甲胺基)鉭、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二甲胺基)鎢(BTBMW)、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二乙胺基)鎢、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(乙基甲基胺基)鎢、雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鍶及其組合所組成的群組。
更佳，製程化學品係選自由五氯化鎢、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、五氯化鉭、六氯化鎢、五氯化鉬、五(二甲胺基)鉭及其組合所組成的群組。
雖然本發明的原理已參照較佳具體例如上述，必須清楚了解此描述只是藉由範例作成，而不是作為本發明範圍的限制。
實施例 實施例1
進行模範測試以計算來自由圖1中所示容器遞送的五氯化鎢(WCl5)前驅物的昇華率，該處載氣自具有12個噴射 口的交叉型流分配器導入，噴射口具有直徑0.036”。
該交叉型管件具有內徑0.18英寸。該容器具有內徑5.6英寸(14.224公分)。
模範進行兩種前驅物負載水準。在高負載水準(5Kg化學負載)，介於交叉底部脊部與固體負載(前驅物)表面之間距離係0.49英寸。在低負載水準(1Kg化學負載)，距離係5.50英寸。
使用商業電腦流體動力學(CFD)軟體FluentTM的3D流體流及種類輸送計算已被使用。
模範使用昇華發生在負載表面上的假設。昇華率被模式化為線性正比於接近在負載表面之氣相中的局部化學氣相濃度與飽和化學氣相濃度的差異，假設化學蒸氣的飽和層存在負載表面。局部的昇華率=係數x(氣相中的質量分數-飽和質量分數)，該處昇華率的單位是kg/m2s。
對於裝填五氯化鎢的本發明容器，發現局部的昇華率(kg/m2s)=0.0361 x(質量分數[WCI5]-0.3177)；該處0.3177係五氯化鎢在容器溫度150℃及壓力105Torr的飽和質量分數。係數值0.0361kg/m2s係使用來自本發明容器裝填780克五氯化鎢的實驗數據計算。由於在負載表面有一昇華率分佈，全體的昇華率係在整個負載表面上的整合值。
在一容器溫度150℃及壓力105Torr具有一惰性載氣流1000sccm，昇華率計算在低負載水準(或低容器裝填水準)為3.4e-4kg/m2s及在高負載水準(或高容器裝填水準)為2.26e-4kg/m2s。
該容器提供一不可預期的結果：在較低負載水準有一較好的昇華率。
實施例2
相似的模範測試進行以計算來自由圖3中所示容器遞送的五氯化鉭(TaCl5)前驅物的昇華率，該處載氣自一蓮蓬頭型流分配器導入，該蓮蓬頭型流分配器具有33個噴射口，每一噴射口具有直徑0.01英寸。
該蓮蓬頭型流分配器具有13.46平方英寸的橫截面積，等於56%容器內橫截面積。
在高負載水準，介於該蓮蓬頭底部側與固體表面的距離係2.35英寸。在低負載表面，距離係3.53英寸。
使用商業電腦流體動力學(CFD)軟體FluentTM的3D流體流及種類輸送計算已被使用。
昇華發生在負載表面。昇華率被模式化為線性正比於接近在負載表面之氣相中的局部化學氣相濃度與飽和化學氣相濃度的差異，假設化學蒸氣的飽和層存在負載表面。局部的昇華率=係數x(氣相中的質量分數-飽和質量分數)，該處昇華率的單位是kg/m2s。亦即，局部的昇華率(kg/m2s)=係數x(氣相中的質量分數-飽和質量分數)
對於裝填五氯化鉭的本發明容器，發現局部的昇華率(kg/m2s)=0.0358 x(質量分數[TaCl5]-0.7382)該處0.7382係五氯化鉭在容器溫度150℃及壓力105Torr的飽 和質量分數。使用相同如實施例1的係數值。
在一容器溫度150℃及壓力105Torr具有一惰性載氣流1000sccm，昇華率計算在低負載水準為2.14e-3kg/m2s及在高負載水準為2.20e-3kg/m2s。低負載水準的昇華率減少<3%。
該蓮蓬頭設計提供較高的全體昇華率(離開室的流接近飽和)及隨著負載水準改變有較小的偏差。
該蓮蓬頭設計使用0.01英寸之較小的孔，以及因此較強壯的噴射口以促進接近負載表面的質量傳遞。其亦給定更均勻之昇華率分佈。因此，此設計具有較高的全體昇華率(離開室的流接近飽和)及隨著負載水準改變有較小的偏差。
實施例3
一容器建造成圓柱體形狀，包括一基座、側壁、一蓋及一交叉棒型流分配器。一入口管通過該蓋至該交叉棒型流分配器。該交叉棒型流分配器具有平均分佈在交叉棒底部的12個噴射口，如圖1所示。
該容器具有內徑5.6”及2.5L負載容量(相當於>5kg五氯化鎢負載容量)。交叉管件具有內徑4.0英寸。
該容器在蓋中也含有一出口管，用於移除接觸前驅物材料之後的載氣。出口流通過一冷玻璃U型彎管以收集蒸發的前驅物材料，及然後至一真空泵。真空控制閥保持容器中一恒壓。
該容器裝填780克五氯化鎢(WCl5)。容器放置 在保持180℃的鋁板上的爐中加熱至190℃。保持此溫度梯度，以避免在分離器上的固體冷凝。
於測試期間，下流壓力保持在100torr及氮氣載氣以1000sccm導入至容器5分鐘。載氣通過冷卻的玻璃U型彎管，以冷凝使用載氣遞送的五氯化鎢蒸氣。於5分鐘遞送時間的期間，5.8克的五氯化鎢收集在U型彎管中，以提供1.16g/min或1.93 e-5kg/s的遞送率。昇華率係1.24e-3kg/m2s。
實驗顯示本發明的容器提供高的五氯化鎢昇華率，即使在低容器裝填體積。
其顯示該容器具有設計在本發明中的一流分配器可保持高前驅物遞送率，或提供相較於在高容器裝填水準之前驅物遞送率較高的低容器裝填水準之前驅物遞送率。
因此，容器可得到前驅物的高利用率，以及當停止投入運轉以清洗及重新裝填時，可最小化留在容器中前驅物的量。
實施例4
一容器建造成圓柱體形狀，包括一基座、側壁、一蓋及一蓮蓬頭流分配器。一入口管通過該蓋至該蓮蓬頭流分配器。該蓮蓬頭流分配器截面為管狀，及含有平均間隔在該流分配器底表面各處的33個孔，每個孔具有直徑0.01英寸，以及以相對容器蓋呈90°面向直接氣體流，如圖3所示。
該蓮蓬頭流分配器具有13.46平方英寸的橫截面積，等於69%容器內橫截面積。
該容器在該蓋中也含有一出口管，用於移除接觸前驅物材料之後的載氣。出口流通過一冷U型彎管以收集蒸發的前驅物材料，及然後至一真空泵。真空控制閥保持容器中一恒壓。
該容器裝填液體至等於50%最大設計裝填水準之水準。液體材料具有如烷基金屬羰基前驅物之相同的蒸氣壓。該蓮蓬頭流分配器之噴射口離液體表面2.68英寸。
載氣以每分鐘600標準立方公分的速率流過該流分配器。平均容器溫度係18℃及容器中壓力係35.3Torr絕對。觀察到在該流分配器下方面積的載氣均勻地撞擊至液體表面。載氣流維持4小時。停止載氣流之後，收集在該冷U型彎管中的前驅物液體量測為7.775克，指示出口流與前驅物完全飽和及達到測試條件的最大可能遞送率。
實施例5
一容器建造成圓柱體形狀，包括一基座、側壁、一蓋及一蓮蓬頭流分配器。一入口管通過該蓋至該蓮蓬頭流分配器。該蓮蓬頭流分配器截面為管狀，及含有平均間隔在該流分配器底表面各處的33個孔，每個孔具有直徑0.01英寸，以及以相對容器蓋呈90°面向直接氣體流，如圖3所示。
該蓮蓬頭流分配器具有13.46平方英寸的橫截面積，等於56%容器內橫截面積。
該容器在該蓋中也含有一出口管，用於移除接觸前驅物材料之後的載氣。出口流通過一冷U型彎管以收集蒸發的前驅物材料，及然後至一真空泵。一真空控制閥保持容器中一恒 壓。
該容器裝填700克固體五氯化鎢。該蓮蓬頭流分配器的噴射口離固體表面大約6.7英寸。容器底部加熱至170℃，容器蓋加熱至180℃及容器閥歧管加熱至190℃。保持此溫度梯度，以避免在分離器和容器蓋上的固體冷凝。於測試期間，下流壓力保持在150torr及氮氣載氣以1000sccm導入至容器。五氯化鎢的遞送率係使用校正過的質量流量計量測及係0.35g/min或0.6 e-5kg/s。昇華率係3.78 e-4kg/m2s。
此實施例建議使用此容器設計，可達到較高的五氯化鎢遞送率，即使在低容器裝填水準。
隨後詳細的描述只是提供較佳的範例性具體例，及非意圖去限制本發明之範圍、可用性或構造。反而，較佳的範例性具體例之隨後詳細的描述將提供熟悉本技術領域的人士能夠實施本發明之較佳的範例性具體例之描述。功能及元件的安排之各種不同的改變可以作成，而不會背離本發明之精神及範圍，如記載在後附的申請專利範圍中。
在申請專利範圍中，字母可以用於辨認請求的方法步驟(例如a、b和c)。這些字母係用以幫助參考至方法步驟及非意圖指示其中所請步驟進行之次序，除非及只在某種程度上，這種次序係特定引用在申請專利範圍中。

Claims (16)

  1. 一種遞送一化學前驅物至一製程工具的容器，包括：一側壁；一基座；具有一平坦表面的一蓋；一入口管；包括複數個小開口作為噴射口的一流分配器；及通過該蓋的一出口；其中該入口管通過該蓋及延伸進入該流分配器，及與該流分配器流體連通，該噴射口以相對該蓋呈範圍自60至90度的一角度面對該基座，及每一噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.25英寸(0.64公分)的一等效直徑。
  2. 如請求項1的容器，其中該容器具有一形狀，其係選自由圓柱體、長方體、正立方體、長方形盒、長方形六面體、正長方形稜柱體、長方形平行六面體，及其混合所組成的群組；該流分配器具有一截面形狀，其係選自由管狀、圓形、正方形、長方形，及其混合所組成的群組。
  3. 如請求項1的容器，其中該流分配器具有一構造，其係選自由連結的中空棒且平行該蓋延伸，一中空蓮蓬頭，及其混合所組 成的群組；其中該中空蓮蓬頭具有一截面形狀，其係選自管狀、圓形、正方形、長方形，及其混合所組成的群組。
  4. 如請求項1的容器，其中該流分配器具有連結的中空棒構造，其中該中空棒具有範圍從1/8"至1"的一內部等效直徑，及該中空棒的每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑。
  5. 如請求項1的容器，其中該流分配器具有2至16個中空棒交叉在一個共同的中心，及自該共同中心平行於該蓋延伸出來，且側邊被密封，該流分配器具有範圍從1/8"至1"的一內部等效直徑，及該中空棒的每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑。
  6. 如請求項1的容器，其中該流分配器具有中空蓮蓬頭構造，其具有1/8"至1"的一高度，且具有平行於該蓋之一截面積，範圍從該容器平行於該蓋的截面積的30%至90%，及該中空蓮蓬頭的每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑。
  7. 如請求項1的容器，其中該流分配器具有中空棒及一中空蓮蓬頭，該中空蓮蓬頭具有1/8"至1"的一高度，且該中空蓮蓬頭位於該流分配器的中心而該中空棒平行於該蓋從該中空蓮蓬頭延伸，該中空棒具有範圍從1/8"至1"的一內部等效直徑且側邊被密 封，及該流分配器的每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑。
  8. 一種遞送一化學前驅物至一製程工具的系統，包括：該化學前驅物，選自由金屬鹵化物、金屬β-二酮酸鹽、金屬β-二酮酯酸鹽、金屬β-酮亞胺酸鹽、金屬β-二亞胺酸鹽、金屬烷基化物、金屬羰基化物、烷基金屬羰基化物、金屬環戊二烯基化物、金屬環戊二烯基羰基化物、金屬吡咯基化物、金屬咪唑基化物、金屬脒酸鹽、金屬烷氧化物及其之組合所組成的群組，其中配位基係選自由單牙基、雙牙基、多牙基所組成的群組錯合至該等金屬原子，及該金屬係選自由鎂、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈰、釤、鋱、鉺、鐿、鑥、鈦、鋯、鉿、鐵、鈷、鎳、釕、銥、銠、銅、鋁、錫、鉛、銻、鉍、碲、鉻、鉬、鎢及鉭所組成的群組；含有該化學前驅物的一容器，其中該容器係請求項1至7中任一項所述的容器；其中每一噴射口的尖端位於距該噴射口面對的該化學前驅物有大於或等於0.5英寸的一距離。
  9. 如請求項8的系統，其中該化學前驅物係選自六氯化鎢、五氯化鎢、五氯化鉭、五氯化鉬、四氯化鉿、四氯化鋯、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、三羰基環戊二烯基氫化鎢(CpW(CO)3H))、雙(異丙基環戊二烯基)二氫化鎢(iPrCp)2WH2、雙(烷基環戊二烯基)二氫化鎢(RCp)WH2、 N,N'-二叔丁基脒基鎳(II)(Ni(II)(tBu-AMD)2)、N,N'-二異丙基脒基鎳(II)(Ni(II)(iPr-AMD)2)、N,N'-二乙基脒基鎳(II)(Ni(II)(Et-AMD)2)、N,N'-二甲基脒基鎳(II)(Ni(II)(Me-AMD)2)、N,N'-二叔丁基脒基鈷(II)(Co(II)(tBu-AMD)2)、N,N'-二異丙基脒基鈷(II)(Co(II)(iPr-AMD)2)、四(甲基胺基)鉿(TDMAH)、叔丁基醯亞胺基-三(二乙胺基)鉭(TBTDET)、叔丁基醯亞胺基-三(乙基甲基胺基)鉭(TBTEMT)、五(二甲胺基)鉭、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二甲胺基)鎢(BTBMW)、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(二乙胺基)鎢、雙(叔丁基醯亞胺基)雙(乙基甲基胺基)鎢、雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鍶及其組合所組成的群組。
  10. 如請求項8的系統，其中該化學前驅物係選自五氯化鎢、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、五氯化鉭、六氯化鎢、五氯化鉬、五(二甲胺基)鉭及其組合所組成的群組。
  11. 如請求項8的系統，其中其中該流分配器具有連結的中空棒，且平行該蓋延伸，其中該中空棒具有範圍從1/8"至1"的一內部等效直徑，該中空棒選擇性的在一共同的中心交叉，自該共同中心平行於該蓋延伸出來且側邊被密封；每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑；及該化學前驅物係選自五氯化鎢、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、五氯化鉭、六氯化鎢、五氯化鉬、五(二甲胺基)鉭 及其組合所組成的群組。
  12. 如請求項8的系統，其中其中該流分配器具有中空蓮蓬頭構造，其具有1/8"至1"的一高度，該中空蓮蓬頭具有一截面形狀，其係選自管狀、圓形、正方形、長方形，及其混合所組成的群組；該中空蓮蓬頭具有平行於該蓋之一截面積，範圍從該容器平行於該蓋的截面積的30%至90%，及每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑；及該化學前驅物係選自五氯化鎢、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、五氯化鉭、六氯化鎢、五氯化鉬、五(二甲胺基)鉭及其組合所組成的群組。
  13. 如請求項8的系統，其中該流分配器具有中空棒及一中空蓮蓬頭的混合，其中該中空蓮蓬頭位於該流分配器的中心而該中空棒平行於該蓋從該中空蓮蓬頭延伸，其中該中空蓮蓬頭具有1/8"至1"的一高度且與該中空棒流體連通，該中空棒具有範圍從1/8"至1"的一內部等效直徑且側邊被密封，及該流分配器的每個噴射口具有範圍從0.01英寸(0.025公分)至0.05英寸(0.125公分)的一等效直徑；及該化學前驅物係選自五氯化鎢、六羰基叔丁基乙炔二鈷(CCTBA)、五氯化鉭、六氯化鎢、五氯化鉬、五(二甲胺基)鉭及其組合所組成的群組。
  14. 一種遞送一化學前驅物至一製程工具的方法，包括：提供如請求項8至13中任一項所述的系統；使載氣通過噴射口及撞擊該化學前驅物的表面以產生化學前驅物的一蒸氣其混合載氣而形成一載滿前驅物的流體流；及使該載滿前驅物的流體流通過該容器的該出口至該製程工具，以提供一高昇華率的該化學前驅物；其中當該容器中的前驅物負載水準減少時，該高昇華率被減少<25%，或甚至增加。
  15. 如請求項14的方法，其中當該容器中的前驅物負載水準減少時，該高昇華率被減少<5%。
  16. 如請求項14的方法，其中當該容器中的前驅物負載水準減少時，該高昇華率被減少<3%。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11166441B2 (en) 2018-07-13 2021-11-09 Versum Materials Us, Llc Vapor delivery container with flow distributor
TWI834327B (zh) * 2021-10-05 2024-03-01 美商恩特葛瑞斯股份有限公司 用於判定材料位準的前驅物遞送系統

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3162914A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-03 IMEC vzw Apparatus and method for delivering a gaseous precursor to a reaction chamber
US10480070B2 (en) * 2016-05-12 2019-11-19 Versum Materials Us, Llc Delivery container with flow distributor
KR20190112212A (ko) 2017-03-03 2019-10-02 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 앰풀로부터의 플럭스를 증가시키기 위한 장치
DE102017223600A1 (de) * 2017-12-21 2019-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen eines eine Materialschädigung aufweisenden Substrats
US11440929B2 (en) 2018-06-19 2022-09-13 Versum Materials Us, Llc Bis(diazadiene)cobalt compounds, method of making and method of use thereof

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819514B2 (ja) * 1986-07-07 1996-02-28 株式会社豊田中央研究所 表面処理方法およびその装置
DE3708967A1 (de) * 1987-03-19 1988-10-06 Merck Patent Gmbh Vorrichtung zur erzeugung eines gasgemisches nach dem saettigungsverfahren
EP0471276B1 (en) * 1990-08-10 1996-02-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Method of forming a nitride or carbonnitride layer
US5078922A (en) * 1990-10-22 1992-01-07 Watkins-Johnson Company Liquid source bubbler
JP2000252269A (ja) * 1992-09-21 2000-09-14 Mitsubishi Electric Corp 液体気化装置及び液体気化方法
US6033479A (en) * 1998-04-22 2000-03-07 Applied Materials, Inc. Process gas delivery system for CVD having a cleaning subsystem
JP3909792B2 (ja) 1999-08-20 2007-04-25 パイオニア株式会社 化学気相成長法における原料供給装置及び原料供給方法
GB9929279D0 (en) * 1999-12-11 2000-02-02 Epichem Ltd An improved method of and apparatus for the delivery of precursors in the vapour phase to a plurality of epitaxial reactor sites
US6561498B2 (en) * 2001-04-09 2003-05-13 Lorex Industries, Inc. Bubbler for use in vapor generation systems
JP3513505B2 (ja) * 2001-12-26 2004-03-31 三菱重工業株式会社 プラズマｃｖｄ装置、光電変換素子および光電変換素子の製造方法
KR20040000689A (ko) * 2002-06-25 2004-01-07 삼성전자주식회사 화학기상 증착공정의 원료물질 공급장치
US20060185597A1 (en) 2004-11-29 2006-08-24 Kenji Suzuki Film precursor evaporation system and method of using
GB2432371B (en) * 2005-11-17 2011-06-15 Epichem Ltd Improved bubbler for the transportation of substances by a carrier gas
US7967911B2 (en) * 2006-04-11 2011-06-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for chemical vapor deposition
US20090084317A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition chamber and components
WO2010122972A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 株式会社堀場エステック 液体原料気化装置
EP2496733B1 (en) 2009-11-02 2021-08-04 Sigma-Aldrich Co. LLC Method for evaporation
JP5728772B2 (ja) 2011-05-31 2015-06-03 株式会社ブイ・テクノロジー 原料ガス発生装置
US9598766B2 (en) * 2012-05-27 2017-03-21 Air Products And Chemicals, Inc. Vessel with filter
US9957612B2 (en) * 2014-01-17 2018-05-01 Ceres Technologies, Inc. Delivery device, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
US9964332B2 (en) * 2014-03-27 2018-05-08 Lam Research Corporation Systems and methods for bulk vaporization of precursor
US10741365B2 (en) * 2014-05-05 2020-08-11 Lam Research Corporation Low volume showerhead with porous baffle
US9633838B2 (en) 2015-12-28 2017-04-25 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Vapor deposition of silicon-containing films using penta-substituted disilanes
US10480070B2 (en) * 2016-05-12 2019-11-19 Versum Materials Us, Llc Delivery container with flow distributor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11166441B2 (en) 2018-07-13 2021-11-09 Versum Materials Us, Llc Vapor delivery container with flow distributor
TWI781330B (zh) * 2018-07-13 2022-10-21 美商慧盛材料美國責任有限公司 具有流分配器的蒸氣輸送容器
TWI834327B (zh) * 2021-10-05 2024-03-01 美商恩特葛瑞斯股份有限公司 用於判定材料位準的前驅物遞送系統

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Publication number Publication date
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