TW202010863A

TW202010863A - 固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置以及ald沉積設備

Info

Publication number: TW202010863A
Application number: TW108131834A
Authority: TW
Inventors: 秦海豐; 史小平; 蘭雲峰; 王勇飛; 紀紅; 趙雷超; 張文強
Original assignee: 大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-16
Also published as: TWI716998B

Abstract

本發明的實施例提供一種固態前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，包括：殼體，殼體內部形成封閉的處理空間；殼體設有與處理空間相通的進氣口和排氣口；以及，純化結構，設置在處理空間中，且具有勻氣通道，勻氣通道用於將自進氣口流出的該固體前驅體蒸汽輸送至排氣口，純化結構用於吸附勻氣通道中的固體前驅體蒸汽中的固體顆粒。還提供了一種ALD沉積設備。該穩壓和純化裝置不僅可以提高蒸汽的流量穩定性，而且還可以間接增加飽和蒸汽量，另外還可以增大蒸汽壓力的提高程度，而且還可以避免因溫度過高而造成前驅體的熱分解，以及減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

Description

固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置以及ALD沉積設備

本發明的實施例涉及一種用於製備TaN的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置以及ALD沉積設備。

Cu因為具有低電阻（約1.7µΩ.cm，Al的電阻約3.1µΩ.cm）、高電流密度、良好的熱傳導性和較高的抗電子遷移能力（higher electromigration resistance）等的優點，而被用作互聯金屬，尤其適用於具有高組件密度和速度的22nm以下的組件導線。Cu的沉積方法較多，常用的沉積方法包括物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD）法和電氣化學沉積（Electro-chemical Deposition，以下簡稱ECD）法等等。在這些方法中，為了避免Cu擴散到Si、SiO₂ 和其他低k介電層材料中，破壞組件的完整性，造成組件的污染，通常利用TaN薄膜作為Cu的擴散阻擋層。

目前，諸如TiN、TaN等的金屬氮化物的擴散阻擋層一般採用PVD法沉積，但是，對於深寬比超過2的高深寬比結構，採用PVD法沉積獲得的阻擋層薄膜的共形性會受到限制，從而給薄膜沉積製程的精確控制帶來不良影響。PVD法應用在高深寬比結構上的侷限性促進了原子層沉積（Atomic Layer Deposition，以下簡稱ALD）法的發展，並開闢了新的應用領域。

ALD法制備TaN薄膜採用的前驅體通常包括Ta的無機鹵化物以及Ta的有機金屬化合物。其中，Ta的無機鹵化物前驅體包括TaCl₅ 、TaF₅ 、TaBr₅ 、TaI₅ 等等。並且，ALD法制備TaN薄膜還採用NH₃ 和N₂ H₄ 作為反應物。

Ta的有機金屬化合物前驅體在常溫下為固體，由於其蒸汽壓力較低，除增加攜帶載氣外，還需要在外部增設加熱裝置對前驅體進行加熱，以提高前驅體源的飽和蒸汽壓力。但是，這在實際應用中不可避免地存在以下問題：其一，由於Ta的有機金屬化合物前驅體的蒸汽壓力較低，其在被加熱昇華形成蒸汽的過程中，前驅體蒸汽的流量波動性較大，從而影響製程穩定性。其二，單純依靠加熱提高前驅體源的飽和蒸汽壓力，不僅壓力提高程度十分有限（加熱至90℃時，飽和蒸汽壓力仍然在1Torr以下），而且很難保證加熱均勻性，導致在被加熱昇華形成蒸汽的過程中，很容易因加熱溫度不均而造成在載氣攜帶的前驅體蒸汽中含有固體顆粒，這些固體顆粒會進入管路和腔室中造成污染。此外，加熱溫度過高還會造成前驅體的熱分解，增加了源瓶內前驅體成分的複雜性。

為了至少解決先前技術中存在的技術問題之一，根據本發明的實施例提供了一種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置以及ALD沉積設備，不僅可以提高蒸汽的流量穩定性，而且還可以間接增加飽和蒸汽量，另外還可以增大蒸汽壓力的提高程度，而且還可以避免因溫度過高而造成前驅體的熱分解，以及減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

根據本發明的一實施例提供一種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，包括：殼體，該殼體內部形成封閉的處理空間；該殼體設有與該處理空間相通的進氣口和排氣口；以及純化結構，設置在該處理空間中，且具有勻氣通道，該勻氣通道用於將自該進氣口流出的該固體前驅體蒸汽輸送至該排氣口，該純化結構用於吸附該勻氣通道中的該固體前驅體蒸汽中的固體顆粒。

在一些示例中，該純化結構包括一或複數勻流部件，該勻流部件沿著垂直方向間隔排列，用於將該處理空間分隔成從下至上依次排列的至少二子空間；並且，該勻流部件上均設有通孔，該子空間和該勻流部件上的通孔共同構成該勻氣通道；其中，該進氣口與位於最下部的該子空間連通；該排氣口與位於最上部的該子空間連通。

在一些示例中，該勻流部件上設置有複數該通孔，該勻流部件上的每一該通孔均與相鄰的該勻流部件上的該通孔相互交錯。

在一些示例中，該勻流部件上設置有孔徑相同的複數該通孔，並且單位面積中該通孔的數量沿從該勻流部件的中心到邊緣的方向逐漸增大。

在一些示例中，該勻流部件上設置有均勻分佈的複數該通孔，並且該通孔的孔徑沿從該勻流部件的中心到邊緣的方向逐漸增大。

在一些示例中，該通孔的直徑的取值範圍為1mm-5mm。

在一些示例中，該勻流部件為水平設置的勻流板，且該勻流板的邊緣與該殼體的內壁相連接。

在一些示例中，該進氣口和該排氣口均設置在該殼體的頂部；該殼體內部設有通氣管，該通氣管穿過各個該勻流部件，其一端與該進氣口連接，另一端延伸至最下部的該子空間中。

在一些示例中，該通氣管垂直設置，且從各個該勻流部件的中心位置穿過。

在一些示例中，該殼體包括頂蓋和頂部具有開口的筒體；該頂蓋可拆卸地設置在該筒體上，用以封閉該開口；該進氣口和該排氣口均設置在該頂蓋上。

在一些示例中，該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置還包括襯套，該襯套為兩端敞開的筒狀結構，並且該襯套環繞設置在該筒體的內側，並且該襯套的外周壁與該筒體的內周壁相貼合，該勻流部件設置在該襯套中，該勻流部的邊緣與該襯套的內周壁相連接。

在一些示例中，在該筒體的內周壁上設置有凸臺，用於支撐該襯套；該凸臺的上表面與最下部的該勻流部件的下表面相平齊。

根據本發明的另一實施例提供一種ALD沉積設備，包括：源瓶，該源瓶內容納有固體前驅體；固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，採用本發明任一種所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置；以及反應腔室；其中，該源瓶的入口連接載氣源，該源瓶的出口連接該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的進氣口，該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的排氣口連接該反應腔室。

相對於先前技術，本發明具有以下有益效果：本發明提供的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其利用殼體形成的封閉的處理空間，可以形成蒸汽的儲存空間，即起到了緩存作用，從而不僅可以提高蒸汽的流量穩定性，而且還可以間接增加飽和蒸汽量。同時，通過在殼體內部設置純化結構，其通過勻氣通道不僅能夠將自進氣口流出的固體前驅體蒸汽輸送至排氣口，而且還能夠提高蒸汽壓力，這與單獨依靠加熱提高前驅體源的飽和蒸汽壓力相比，不僅可以增大蒸汽壓力的提高程度，而且還可以避免因溫度過高而造成前驅體的熱分解。同時，純化結構還用於吸附勻氣通道中的固體前驅體蒸汽中的固體顆粒，從而減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

本發明提供的ALD沉積設備，其採用了上述穩壓和純化裝置，因此同樣具有該穩壓和純化裝置的上述優點。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

除非另外定義，本發明使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發明中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現在該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

第1圖是一種ALD沉積設備的部分管路示意圖。該ALD沉積設備包括反應腔室1、裝載前驅體的源瓶7以及真空幫浦6。其中，反應腔室1內的底部設置有加熱基座4，加熱基座4用於承載基底3；並且，反應腔室1的一側設置有能夠讓機械手等傳輸裝置通過以對基底3進行傳送的氣動閥門5。反應腔室1內的頂部，且位於與加熱基座4相對的位置處設置有氣體分配裝置2，又稱噴淋頭（showerhead），用於向反應腔室1內通入反應氣體或吹掃氣體。反應腔室1的底部設置抽氣口，真空幫浦6與抽氣口連接，用於將反應腔室1內的氣體抽出。

以採用該ALD沉積設備沉積TaN薄膜為例，源瓶7內裝載/容納的前驅體為五(二甲氨基)鉭(PDMAT)，是一種固體源材料，可應用於氧化鉭薄膜或氮化鉭薄膜的化學氣相沉積或原子層沉積。採用的另一前驅體反應源為氨氣(NH3)，氨氣(NH3)的前驅體反應源和連接管路未在圖中示出。另外，第1圖中示出的載氣及吹掃氣體8可以為惰性氣體，通常採用氮氣。

源瓶7設有進口和出口，分別通過管路與載氣及吹掃氣體8的氣源和反應腔室1內的氣體分配裝置2連接；氣體分配裝置2還通過管路與載氣及吹掃氣體8的氣源連接；反應腔室1的抽氣口與真空幫浦6連接的管路通過一條分支管路與源瓶7的出口連接。在源瓶7的進口與載氣的連接管路以及源瓶7的出口與氣體分配裝置2的連接管路之間通過兩根並聯的管路連接，形成H形連接管組。在第1圖所示的連接管路中，根據製程流程對各個管路通斷的要求，在相應的位置處設置有閥門，其中PV1-PV6為真空氣動閥門5，MV1-MV4為手動閥門；根據對氣體流量的要求，在相應管路上設置品質流量控制器MFC1-MFC2。ALD沉積的製程步驟為本領域技術人員所知悉，在此不再贅述。

第1圖所示的ALD沉積設備在進行製程過程中，由於前驅體PDMAT為固體前驅體，蒸汽壓力較低，其在被加熱昇華形成蒸汽的過程中，前驅體蒸汽的流量波動性較大，從而影響製程穩定性。而且，現有的一種方法是通過在源瓶7外設置加熱裝置對源瓶7加熱，來提高前驅體的飽和蒸汽壓力，但是，單純依靠加熱提高前驅體源的飽和蒸汽壓力，不僅壓力提高程度十分有限（加熱至90℃時，飽和蒸汽壓力仍然在1Torr以下），而且很難保證加熱均勻性，導致在被加熱昇華形成蒸汽的過程中，很容易因加熱溫度不均而造成在載氣攜帶的前驅體蒸汽中含有固體顆粒，這些固體顆粒會進入管路和腔室中造成污染。此外，加熱溫度過高還會造成前驅體的熱分解，增加了源瓶內前驅體成分的複雜性。

針對以上問題，本發明實施例提供了一種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9。根據本發明的一方面，第2A圖是根據本發明實施例的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9的一種縱向剖視示意圖；第2B圖是根據本發明實施例的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的另一種縱向剖視示意圖。如第2A圖和第2B圖所示，該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9包括殼體和純化結構，其中，殼體的內部形成封閉的處理空間。殼體設有與該處理空間相通的進氣口13和排氣口14。利用殼體形成的封閉的處理空間，可以形成蒸汽的儲存空間，即起到了緩存作用，從而不僅可以提高蒸汽的流量穩定性，而且還可以間接增加飽和蒸汽量。

具體地，請一併參閱第3圖至第5圖，固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9的殼體包括筒體11和頂蓋16。筒體11為圓柱形，筒體11的底部封閉，頂部具有開口。頂蓋16呈圓盤狀，且可拆卸地設置在筒體11的頂部，用以封閉上述開口。

純化結構設置在殼體內部，即處理空間中，且具有勻氣通道，該勻氣通道用於將自進氣口13流出的固體前驅體蒸汽輸送至排氣口14，並且純化結構能夠吸附勻氣通道中的固體前驅體蒸汽中的固體顆粒。通過在殼體內部設置純化結構，其通過勻氣通道不僅能夠將自進氣口13流出的固體前驅體蒸汽輸送至排氣口14，而且還能夠提高蒸汽壓力，這與單獨依靠加熱提高前驅體源的飽和蒸汽壓力相比，不僅可以增大蒸汽壓力的提高程度，而且還可以避免因溫度過高而造成前驅體的熱分解。同時，純化結構還用於吸附勻氣通道中的固體前驅體蒸汽中的固體顆粒，從而減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

下面對上述純化結構的具體實施方式進行詳細描述。具體地，在本實施例中，純化結構包括複數勻流部件18，且複數勻流部件18沿著垂直方向間隔排列，用於將處理空間分隔成從下至上依次排列的至少二子空間。在一些示例中，每一勻流部件18均為水平設置的勻流板，且每一勻流板的邊緣與殼體的內壁相連接。可選的，該勻流板可以採用根據殼體的內壁形狀設計為圓盤狀，當然，在實際應用中，也可以採用其他具有與勻流板類似的隔斷和連通功能的等同結構，例如由複數部件組成的勻流結構總成。

每一勻流部件18上均設有通孔19，該通孔19和與該勻流部件18相鄰的二子空間連通，由此，所有的子空間之間和所有的勻流部件18中的通孔19共同構成上述勻氣通道。其中，進氣口13與位於最下部的子空間20連通；排氣口14與位於最上部的子空間連通。

自進氣口13流出的固體前驅體蒸汽首先進入最下部的子空間20，該子空間20可以對處理前的前驅體蒸汽起到緩存的作用；然後，前驅體蒸汽由下而上逐層通過各個勻流部件18中的通孔19和各個子空間構成的上述勻氣通道，最後經由排氣口14流出處理空間。在此過程中，每一子空間都能夠起到緩存作用，實現了前驅體蒸汽流量的穩定供給，同時間接提高了前驅體的蒸汽壓力。此外，前驅體蒸汽中的顆粒在流經各層子空間時，會在自身重力和勻流部件18的阻力的作用下，吸附在勻流部件18上，從而減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

需要說明的是，在實際應用中，可以根據具體需要設計上述勻流部件18的數量，例如一、二或者三以上。

還需要說明的是，在實際應用中，上述純化結構並不侷限於本實施例採用的上述結構，例如，還可以採用複數管路和複數空腔構成勻氣通道，具體地，複數空腔沿垂直方向間隔設置，而相鄰的二空腔之間利用複數管路相互連通。又如，內徑不同的彎曲狀管路構成勻氣通道。這些結構同樣可以實現緩存前驅體蒸汽及吸附前驅體蒸汽中的顆粒的作用。

另外需要說明的是，在本實施例中，複數勻流部件18沿著垂直方向間隔排列，且相互平行（均水平設置），但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，複數勻流部件18中，任意相鄰二勻流部件18也可以具有夾角，以在邊緣處形成部分接觸。也就是說，有勻流部件18是非水平設置的，而且非水平設置的勻流部件18的傾斜方向和角度可以根據具體需要自由設置，且不同的非水平設置的勻流部件18的傾斜方向和角度可以相同或不同。採用其他等同的排列方式也在本發明構思的涵蓋範圍之內。

在一些示例中，至少一勻流部件18設置有複數通孔19，每一勻流部件18上的每一通孔19均和與之相鄰的勻流部件18上的任意一通孔19相互交錯。這樣，在相鄰的二勻流部件18之間不會形成垂直的直通通道，從而可以增加前驅體蒸汽在每一層子空間內的停留時間，達到更好穩壓以及顆粒充分沉澱的效果。

在一些示例中，如第2A圖所示，進氣口13和排氣口14均設置在殼體的頂部，即，設置在頂蓋16上。殼體內部設有通氣管15，該通氣管15穿過各個勻流部件18，一端與進氣口13連接，另一端延伸至最下部的子空間20中，從而能夠將前驅體蒸汽直接輸送至最下部的子空間20中。可選的，通氣管15可以採用螺紋連接或者焊接的方式與頂蓋16連接。另外，頂蓋16的外側（朝向筒體11外部的一側）對應進氣口13和排氣口14的位置均連接有管接頭，以方便與進氣管路和排氣管路快速拆卸或連接。如第3圖所示，頂蓋16、進氣口13和排氣口14處的管接頭以及通氣管15連接形成一整體部件，在連接和拆卸的過程中，可以直接對該整體部件進行拆卸，從而給操作帶來方便。

可選的，通氣管15垂直設置，且位於各個勻流部件18的中心位置處。這樣，可以使自通氣管15流出的前驅體蒸汽能夠自子空間20的中心處向四周擴散，有利於蒸汽的分佈均勻。

在實際應用中，可以根據壓強和氣流的分佈特點來設計通孔19的數量、直徑大小和分佈方式等等。例如，若自通氣管15流出的前驅體蒸汽自子空間20的中心處向四周擴散，子空間20中間部分的蒸汽壓強相對於邊緣部分較高，在這種情況下，可以使每一勻流部件18均設置有孔徑相同的複數通孔19，並且在從勻流部件18的中心到邊緣的方向上通孔19在單位面積上的數量逐漸增大。例如，對於每一勻流部件18，複數通孔19可以分佈在以該勻流部件18的中心為圓心的複數半徑不同的圓周上，並且圓周的半徑越大，分佈在同一圓周上的相鄰二通孔19之間的中心距越小，即，同一面積上分佈的通孔19的數量越多，從而可以補償前驅體蒸汽在子空間20中間部分和邊緣部分之間的壓力差異，提高蒸汽壓力的均勻性。

或者，可以使每一勻流部件18均設置有複數通孔19，並且在從勻流部件18的中心到邊緣的方向上通孔19在單位面積上的數量相同，而直徑逐漸增大。這同樣可以補償前驅體蒸汽在子空間20中間部分和邊緣部分之間的壓力差異，提高蒸汽壓力的均勻性。可選的，通孔19的直徑的取值範圍在1mm-5mm，較佳為3mm。

通過將進氣口13和排氣口14均設置在殼體頂部，在將整個裝置連接到ALD沉積設備時有利於管路的連接和佈置。當然，在實際應用中，進氣口13還可以設置在殼體上的任意位置處，例如，如第2B圖所示，也可以將進氣口13設置在殼體的下側部或底部，這樣，可以省去上述通氣管15，而使進氣口13直接與最下部的子空間20連通，簡化了結構。

在一些示例中，殼體可以採用整體式結構，也可以採用複數部件連接組合而成的分體式結構。複數勻流部件18可以採用焊接等的固定連接在殼體內，或者也可以可拆卸地安裝在殼體內，以便於更換。

參見第5圖，固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置還包括襯套12，該襯套12為兩端敞開的筒狀結構，並且襯套12環繞設置在筒體11的內側，並且襯套12的外周壁與筒體11的內周壁相貼合。借助襯套12，可以起到保護筒體11的作用。可選的，襯套12可拆卸的貼合著筒體11的側壁內側設置，從而可以實現襯套12的更換。勻流部件18的邊緣連接在襯套12的側壁，例如通過螺釘從襯套12的側壁外側將勻流部件18的邊緣固定，或者直接將勻流部件18的邊緣焊接在襯套12的側壁。

參見第4圖，為了方便限定由勻流部件18和襯套12形成的整體結構在筒體11內的位置，在筒體11的內周壁上設置有凸臺17，襯套12的直徑大於該凸臺17的內徑，從而襯套12的底部支撐在該凸臺17上。凸臺17可以為閉合環形，或者也可以為由複數不連續的凸塊組成的環形凸部。可選的，凸臺17的上表面與筒體11的底部之間具有一定距離，這樣，勻流部件18和襯套12形成的整體結構放入筒體11內之後，可以在最下層的勻流部件18與筒體11的底部之間形成最下部的子空間20。

由上可知，襯套12與勻流部件18組成了一整體結構，可以很方便進行整體拆卸，從而給勻流部件18的更換或清洗再利用提供了便利。

本實施例提供的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其與上述實施例不同之處在於：沒有設置襯套12，筒體11內也不需設置凸臺17。勻流部件18的邊緣連接在筒體11的側壁。可以通過螺釘從筒體11的側壁外側將勻流部件18的邊緣固定連接，或者也可以將勻流部件18的邊緣直接焊接在筒體11的側壁。

本實施例提供的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其結構與上述實施例不同之處在於：勻流部件18的邊緣不與筒體11或者襯套12的側壁連接，而僅僅是貼合。並且，勻流部件18與通氣管15在該通氣管15穿過勻流板18的穿孔處連接在一起，這樣，在拆卸時，可以在拆除頂蓋總成10的同時將勻流部件18和通氣管15一併拆除。可選的，勻流部件18可以通過螺紋連接在通氣管15上，或者也可以直接焊接在通氣管15上。

根據本發明的另一方面，本實施例提供了一種ALD沉積設備，對PDMAT源瓶7昇華後的蒸汽進入腔室的方式進行了優化。優化後的管路參見第6圖，第6圖是根據本發明實施例的ALD沉積設備的部分管路示意圖。該ALD沉積設備用於沉積TaN阻擋層，且包括源瓶7、固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9和反應腔室1。源瓶7內容納有固體前驅體，例如PDMAT。固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9可以採用實施例一至實施例三中描述的各種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置。其中，源瓶7的入口連接載氣源，源瓶7的出口連接固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9的進氣口13，固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9的排氣口14連接反應腔室1。也就是說，本實施例中在PDMAT源瓶7出口後增加了源PDMAT蒸汽處理裝置，具體的，反應腔室1內的底部設置有加熱基座4，用於承載基底3，並對其進行加熱。反應腔室1的一側設置有能夠讓機械手等傳輸裝置通過以對基底3進行傳送的氣動閥門5。反應腔室1內的頂部，且位於與加熱基座4相對的位置處設置有氣體分配裝置2，又稱噴淋頭（showerhead），用於向反應腔室1內通入反應氣體或吹掃氣體。反應腔室1的底部設置抽氣口，真空幫浦6與抽氣口連接，用於將反應腔室1內的氣體抽出。載氣及吹掃氣體8可以為惰性氣體，通常採用氮氣。

源瓶7設有進口和出口，分別通過管路與載氣及吹掃氣體8的氣源和反應腔室1內的氣體分配裝置2連接；氣體分配裝置2還通過管路與載氣及吹掃氣體8的氣源連接；反應腔室1的抽氣口與真空幫浦6連接的管路通過一條分支管路與源瓶7的出口連接。在源瓶7的進口與載氣的連接管路以及源瓶7的出口與氣體分配裝置2的連接管路之間通過兩根並聯的管路連接，形成H形連接管組。在與源瓶7的出口連接的下游管路上連接固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9，對從源瓶7內流出的前驅體蒸汽進行穩壓和純化處理。根據製程流程對各個管路通斷的要求，在相應的位置處設置有閥門，其中PV1-PV6為真空氣動閥門5，MV1-MV4為手動閥門；根據對氣體流量的要求，在相應管路上設置品質流量控制器MFC1-MFC2。

沒有在本實施例中描述的部分可以參照實施例一中的相應部分。同樣，實施例一中的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置所帶來的有益技術效果，也可以在本實施例中的ALD沉積設備中得到。

本發明通過提供一種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置9和ALD沉積設備，不僅可以提高蒸汽的流量穩定性，而且還可以間接增加飽和蒸汽量，這對於較大規模的製程開發，尤其是工業生產意義重大；同時，通過在殼體內部設置純化結構，其通過勻氣通道不僅能夠將自進氣口流出的固體前驅體蒸汽輸送至排氣口，而且還能夠提高蒸汽壓力，這與單獨依靠加熱提高前驅體源的飽和蒸汽壓力相比，不僅可以增大蒸汽壓力的提高程度，而且還可以避免因溫度過高而造成前驅體的熱分解。同時，純化結構還用於吸附勻氣通道中的固體前驅體蒸汽中的固體顆粒，從而減少了顆粒在傳輸管路、噴頭和腔室內的沉積。

以上實施例的描述並不是限制性的，對於以上實施例中所沒有提及的部件或者設置方式，可以採取本領域中任何合適的技術方案。本發明不同實施例之間的技術特徵可以任意組合。

以上所述僅是本發明的示範性實施方式，而非用於限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍由所附的權利要求確定。

MFC1、MFC2:品質流量控制器 MV1、MV2、MV3、MV4:手動閥門 PV1、PV2、PV3、PV4、PV5、PV6:真空氣動閥門 1:反應腔室 2:氣體分配裝置 3:基底 4:加熱基座 5:氣動閥門 6:真空幫浦 7:源瓶 8:載氣及吹掃氣體 9:固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置 10:頂蓋總成 11:筒體 12:襯套 13:進氣口 14:排氣口 15:通氣管 16:頂蓋 17:凸臺 18:勻流部件 19:通孔 20:最下部的子空間

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發明的一些實施例，而非對本發明的限制。第1圖是一種ALD沉積設備的部分管路示意圖；第2A圖是根據本發明實施例的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的一種縱向剖視示意圖；第2B圖是根據本發明實施例的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的另一種縱向剖視示意圖；第3圖是根據本發明實施例的頂蓋部分的結構示意圖；第4圖是根據本發明實施例的筒體部分的結構示意圖；第5圖是根據本發明實施例的勻流部件的結構示意圖；第6圖是根據本發明實施例的ALD沉積設備的部分管路示意圖。

10:頂蓋總成

11:筒體

12:襯套

13:進氣口

14:排氣口

15:通氣管

16:頂蓋

17:凸臺

18:勻流部件

19:通孔

20:最下部的子空間

Claims

一種固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其特徵在於，包括：一殼體，該殼體內部形成封閉的一處理空間；該殼體設有與該處理空間相通的一進氣口和一排氣口；以及一純化結構，設置在該處理空間中，且具有一勻氣通道，該勻氣通道用於將自該進氣口流出的該固體前驅體蒸汽輸送至該排氣口，該純化結構用於吸附該勻氣通道中的該固體前驅體蒸汽中的固體顆粒。
如申請專利範圍第1項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該純化結構包括一或複數勻流部件，該勻流部件沿著垂直方向間隔排列，用於將該處理空間分隔成從下至上依次排列的至少二子空間；並且，該勻流部件上均設有通孔，該子空間和該勻流部件上的通孔共同構成該勻氣通道；其中，該進氣口與位於最下部的該子空間連通；該排氣口與位於最上部的該子空間連通。
如申請專利範圍第2項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該勻流部件上設置有複數該通孔，該勻流部件上的每一該通孔均與相鄰的該勻流部件上的該通孔相互交錯。
如申請專利範圍第2項或第3項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該勻流部件上設置有孔徑相同的複數該通孔，並且單位面積中該通孔的數量沿從該勻流部件的中心到邊緣的方向逐漸增大。
如申請專利範圍第2項或第3項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該勻流部件上設置有均勻分佈的複數該通孔，並且該通孔的孔徑沿從該勻流部件的中心到邊緣的方向逐漸增大。
如申請專利範圍第5項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該通孔的直徑的取值範圍為1mm-5mm。
如申請專利範圍第2項或第3項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該勻流部件為水平設置的一勻流板，該勻流板的邊緣與該殼體的內壁相連接。
如申請專利範圍第2項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該進氣口和該排氣口均設置在該殼體的頂部；該殼體內部設有一通氣管，該通氣管穿過各個該勻流部件，其一端與該進氣口連接，另一端延伸至最下部的該子空間中。
如申請專利範圍第8項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該通氣管垂直設置，且從各個該勻流部件的中心位置處穿過。
如申請專利範圍第8項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該殼體包括一頂蓋和頂部具有開口的一筒體；該頂蓋可拆卸地設置在該筒體上，用以封閉該開口；該進氣口和該排氣口均設置在該頂蓋上。
如申請專利範圍第10項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置還包括一襯套，該襯套為兩端敞開的筒狀結構，並且該襯套環繞設置在該筒體的內側，並且該襯套的外周壁與該筒體的內周壁相貼合，該勻流部件設置在該襯套中，該勻流部的邊緣與該襯套的內周壁相連接。
如申請專利範圍第11項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，其中，在該筒體的內周壁上設置有一凸臺，用於支撐該襯套；該凸臺的上表面與最下部的該勻流部件的下表面相平齊。
一種ALD沉積設備，其特徵在於，包括：一源瓶，該源瓶內容納有固體前驅體；一固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置，採用申請專利範圍第1項至第12項任一項所述的固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置；以及一反應腔室；其中，該源瓶的入口連接載氣源，該源瓶的出口連接該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的進氣口，該固體前驅體蒸汽的穩壓和純化裝置的排氣口連接該反應腔室。