TW202320138A - 汽化器總成 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種總成，其包含一汽化器容器。在一些實施例中，該汽化器容器界定一內部容積。在一些實施例中，該汽化器容器經組態以在該內部容積內容納至少一種源試劑。在一些實施例中，該總成包含一加熱器。在一些實施例中，該加熱器經組態以使該至少一種源試劑汽化。在一些實施例中，該加熱器係經組態以無需加熱該汽化器容器而使該至少一種源試劑汽化之一輻射熱源。

Description

汽化器總成
本發明大體上係關於一種汽化器。更特定言之，本發明係關於一種用於使在例如化學氣相沈積(CVD)及原子層沈積(ALD)程序中使用之源試劑材料汽化之汽化器。
用於固態前驅物之汽化器通常利用自金屬容器表面至固態前驅物之傳導加熱。為透過固態前驅物散熱，可利用一內部金屬結構來提供金屬熱路徑用於加熱。
在一些實施例中，一種總成包含一汽化器容器。在一些實施例中，該汽化器容器界定一內部容積。在一些實施例中，該汽化器容器經組態以在該內部容積內容納至少一種源試劑。在一些實施例中，一加熱器安置於該汽化器容器之該內部容積內。在一些實施例中，該加熱器依一配置安置於該汽化器容器之該內部容積內，使得該至少一種源試劑藉由直接加熱來汽化。
在一些實施例中，該加熱器係一輻射熱源。
在一些實施例中，該加熱器經組態以依足以使該至少一種源試劑汽化之一波長向該汽化器容器之該內部容積提供輻射能。
在一些實施例中，來自該加熱器之輻射能被引導至該至少一種源試劑且不透過一固態介質以使該至少一種源試劑汽化。
在一些實施例中，該總成包含經組態以加熱該汽化器容器之一第二加熱器。在一些實施例中，該第二加熱器安置於該汽化器容器外部。
在一些實施例中，一種總成包含一汽化器容器。在一些實施例中，該汽化器容器界定一內部容積且包含一透明視埠。在一些實施例中，該汽化器容器經組態以在該內部容積內容納至少一種源試劑。在一些實施例中，一加熱器安置於該汽化器容器外部。在一些實施例中，該加熱器依一配置安置於該汽化器容器外部，使得該至少一種源試劑藉由透過該透明視埠加熱該至少一種源試劑來汽化。
在一些實施例中，該加熱器係一輻射熱源。
在一些實施例中，該加熱器經組態以依足以使該至少一種源試劑汽化之一波長向該汽化器容器之該內部容積提供輻射能。
在一些實施例中，來自該加熱器之輻射能被引導至該至少一種源試劑且不透過一固態介質以使該至少一種源試劑汽化。
在一些實施例中，該總成包含經組態以加熱該汽化器容器之一第二加熱器。在一些實施例中，該第二加熱器安置於該汽化器容器外部。
在一些實施例中，一種總成包含一汽化器容器。在一些實施例中，該汽化器容器界定一內部容積。在一些實施例中，該汽化器容器經組態以在該內部容積內容納至少一種源試劑。在一些實施例中，該總成包含一加熱器。在一些實施例中，該加熱器係經組態以藉由直接輻射加熱至比該至少一種源試劑藉由傳導加熱來汽化更大之程度來使該至少一種源試劑汽化之一定向輻射熱源。在一些實施例中，該加熱器經組態以無需加熱該汽化器容器而使該至少一種源試劑汽化。
在一些實施例中，該輻射熱源直接加熱該至少一種源試劑。
在一些實施例中，該加熱器安置於該汽化器容器之該內部容積內。
在一些實施例中，來自該加熱器之輻射能被引導至該至少一種源試劑且不透過一固態介質以使該至少一種源試劑汽化。
在一些實施例中，該總成包含一透明視埠。
在一些實施例中，該加熱器安置於該汽化器容器外部。
在一些實施例中，來自該加熱器之輻射能透過該透明視埠引導至該至少一種源試劑以使該至少一種源試劑汽化。
在一些實施例中，該加熱器經組態以依足以使該至少一種源試劑汽化之一波長向該汽化器容器之該內部容積提供輻射能。
在一些實施例中，該總成包含一第二加熱器。在一些實施例中，該第二加熱器經組態以加熱該汽化器容器。
在一些實施例中，該總成包含該至少一種源試劑。
優先權主張 本發明主張申請日係2021年9月1日之美國臨時專利第63/239,631號之優先權，該專利以引用方式併入本文中。
用於固態前驅物之汽化器通常利用自金屬容器表面至固態前驅物本身之傳導加熱。為透過固態前驅物散熱，可利用一內部金屬結構來提供金屬熱路徑用於加熱。傳導加熱由於加熱程序之可控性及回應時間而受到限制。例如，可控性可由於傳導熱路徑之高熱品質及低傳導性而受到限制。例如，當一加熱器關閉時，熱路徑在開始冷卻之前仍可提供熱。另外，傳導加熱可由於自加熱器至熱路徑之傳熱損耗而具有較高成本。在一些情況中，效能可由於隨時間腐蝕及污染影響而受到限制。
本發明之實施例係關於用於使源試劑汽化以產生蒸汽用於利用流體程序(諸如化學氣相沈積或離子植入)之一汽化器、系統及方法。
本發明之實施例可施加有各種類型之源試劑，包含固態形式源試劑材料、液態形式源試劑材料、半固態形式源試劑材料、料漿形式源試劑材料(包含懸浮於一液體中之固態材料)及溶解於一溶劑中之固態材料溶液。在一些實施例中，固態形式源試劑材料可例如呈粉末、顆粒、彈丸、小滴、磚、塊、薄片、桿、板、膜、塗層或其類似者之形式，且可根據一給定應用之需要體現為多孔或無孔形式。
本發明之實施例可提供一加熱器用於直接加熱源試劑，無需加熱汽化器容器。如本文中使用，「無需加熱汽化器容器」或「直接輻射加熱」包含引導一加熱器向源試劑提供熱且不透過一固態介質，代替將一加熱器引導至汽化器容器來傳導加熱源試劑。因為引導加熱器向源試劑提供熱可升高汽化器容器之一溫度，因此術語「無需加熱汽化器容器」准許由於加熱源試劑而間接加熱汽化器容器。「直接輻射加熱」或「無需加熱汽化器容器」包含用一容器內部之一加熱器進行輻射加熱或用容器外部之一加熱器進行輻射加熱，輻射加熱透過一透明視埠引導向源試劑。
圖1係根據一些實施例之一汽化器總成10之一示意圖。汽化器總成10可用於在例如化學氣相沈積(CVD)及原子層沈積(ALD)程序中傳遞一汽化源試劑。應瞭解，此等應用係實例且汽化器總成10之額外用途可在本發明之範疇內。
汽化器總成10包含一汽化器容器12。汽化器容器12包含一內部容積14。內部容積14容納一源試劑16。包含一加熱器18來加熱源試劑16。經加熱之源試劑16可經由一出口自汽化器容器12提供為一汽化源試劑。
在一些實施例中，汽化器容器12由一導熱材料形成。在一些實施例中，導熱材料可為(但不限於)銀、銀合金、銅、銅合金、鋁、鋁合金、鉛、鎳鍍層、不鏽鋼、石墨、塗佈碳化矽之石墨、氮化硼、陶瓷材料、其等之任一組合或其類似者。在一實施例中，汽化器容器12可包括一塗層。一塗層可經選擇以增強汽化器容器12之化學惰性。在一實例中，塗層可包括氧化鋁、二氧化矽或氧化釔。汽化器容器12可包含一鈍化處理。鈍化處理可為例如氟鈍化。汽化器容器12可具有任一形狀。在一些實施例中，汽化器容器12可呈圓柱形狀。
應瞭解，汽化器容器12可包含額外元件，諸如(但不限於)用於提供將支援汽化源試劑之一氣體之一載氣入口及用於汽化源試劑之一出口。
可包含一或多個額外結構用於在內部容積14中容納源試劑16之目的。在一些實施例中，可存在一或多個結構來將加熱器18固持於將加熱器18引導向源試劑16之一位置中。在一些實施例中，可存在一或多個結構來將熱引導向源試劑16。此等結構可係例如一熱反射材料或其類似者。在一些實施例中，在內部容積14中可包含一吸熱材料以防止來自加熱器18之熱提供至內部容積14之非預期區域。在一些實施例中，內部容積14可包含一吸熱材料，其與源試劑16接觸以向源試劑16提供傳導熱及輻射熱。
在一些實施例中，汽化器總成10可另外包含：用於向汽化器容器12供應一載氣之線路；用於自汽化器容器12排放源試劑16蒸汽之線路；流動線路組件，諸如流量控制閥、品質流量控制器、調節器、節流孔元件、熱電偶、壓力換能器、監測及控制裝置、用於將熱能輸入至汽化器容器及其內容物之加熱器、用於維持載氣供應線路及源試劑蒸汽排放線路中之溫度之加熱器、其等之任一組合或其類似者。
源試劑16可包含任一合適類型之固態前驅物。此等固態前驅物之實例包含(但不限於)固相金屬鹵化物、有機金屬固體、其等之任一組合或其類似者。可利用之源試劑16之實例包含(但不限於)二甲基肼、三甲基鋁(TMA)、氯化鉿(HfCl 4)、氯化鋯(ZrCl 4)、三氯化銦、三氯化鋁、碘化鈦、羰基鎢、Ba(DPM) 2、雙二新戊醯甲烷合鍶(Sr(DPM) 2)、TiO(DPM) 2、四二新戊醯甲烷合鋯(Zr(DPM) 4)、癸硼烷、硼、鎂、鎵、銦、銻、銅、磷、砷、鋰、四氟硼酸鈉、併入烷基脒基配體之前驅物、有機金屬前驅物、叔丁醇鋯(Zr(t-OBu) 4)、四二乙氨基鋯(Zr(Net 2) 4)、四二乙氨基鉿(Hf(Net 2) 4)、四(二甲氨基)鈦(TDMAT)、叔丁基亞氨基三(去乙氨基)鉭(TBTDET)、五(去甲氨基)鉭(PDMAT)、五(乙基甲氨基)鉭(PEMAT)、四二甲氨基鋯(Zr(NMe 2) 4)、叔丁醇鉿(Hf(tOBu) 4)、二氟化氙(XeF 2)、四氟化氙(XeF 4)、六氟化氙(XeF 6)、鉬之形成物(包含(但不限於) MoO 2Cl 2、MoO 2、MoOCl 4、MoCl 5、Mo(CO) 6)、鎢之形成物(包含(但不限於) WCl 5及WCl 6、W(CO) 6)及兩種或更多種前述物之相容組合及混合物。
加熱器18包含能夠經由輻射傳熱之任一加熱器。在一些實施例中，經由輻射傳熱可包含能夠依紅外波形式發出熱能之任一加熱器。在一些實施例中，加熱器18係一定向輻射熱源。在此等實施例中，加熱器18經組態以將輻射加熱引導至比源試劑16藉由傳導加熱來汽化更大之一程度。在一些實施例中，加熱器18可包含一光源。在一些實施例中，光源可為一燈泡。在一些實施例中，加熱器18可經選擇以對應於一特定源試劑16。例如，在一些實施例中，源試劑16可藉由具有一特定波長(即，足以使至少一種源試劑16汽化之一波長)之輻射能來更高效加熱。在此等實施例中，加熱器18可經選擇以提供對應於源試劑16之特定波長。
在一些實施例中，加熱器18能夠以多於一種波長提供熱能。例如，加熱器18可具有複數種熱設置，熱能經由熱設置以適於源試劑16之一特定波長提供。在一些實施例中，特定波長可基於內部容積14中源試劑16之類型或量進行選擇。
在一些實施例中，一加熱器20可與汽化器總成10熱連通。在此等實施例中，加熱器20可加熱汽化器容器12且可以任一合適方式傳導。在一個實施例中，一電熱帶纏繞汽化器容器12。在另一實施例中，具有覆蓋汽化器容器12之外表面之至少一主要部分之一形狀之一區塊加熱器用於加熱汽化器容器12。在又一實施例中，一高溫傳熱流體可與汽化器容器12之外表面接觸以實現其加熱。另一實施例係關於藉由紅外或其他輻射能照射汽化器容器12來加熱。
只要藉此使汽化器容器12達到一所要溫度位準且以正確且可靠之一方式維持在此溫度位準，則用加熱器20加熱汽化器容器12之方法沒有特別限制。
圖2係根據一些實施例之一汽化器總成50之一示意圖。汽化器總成50之特徵可相同或類似於圖1之汽化器總成10之特徵。一般言之，汽化器總成50可另外包含一透明視埠52。在汽化器總成50中，加熱器18可安置於汽化器容器12外部且經組態以透過透明視埠52加熱源試劑16。
在一些實施例中，汽化器總成50可改裝加熱器18，因為加熱器18安置於汽化器容器12外部。在一些實施例中，透明視埠52會保留一些熱，從而比汽化器總成10降低汽化器總成50之一效率。然而，熱損耗可忽略不計。在一些實施例中，透明視埠52可由諸如(但不限於)以下之材料製成：硒化鋅、溴化鉀、石英(SiO 2)、其等之合適組合或其類似者。
圖3係根據一些實施例之用於控制一汽化器總成之一方法100之一流程圖。方法100可應用於圖1之汽化器總成10或圖2之汽化器總成50。
在區塊102，用於一汽化器總成(例如圖1之汽化器總成10或圖2之汽化器總成50)之一控制器可自一壓力感測器(例如，安置於汽化器總成10或汽化器總成50之一出口處或附近)接收一出口壓力讀數。
在區塊104，若出口壓力低於一目標出口壓力，則控制器可啟用一加熱器(例如加熱器18)來升高源試劑(例如源試劑16)之一溫度。
在區塊106，若出口壓力高於目標出口壓力，則控制器可停用加熱器來降低源試劑之溫度。如上文論述，由於加熱器(例如加熱器18)直接加熱源試劑(例如源試劑16)，一回應時間可比傳導加熱系統減少，因為熱源代替一導熱結構直接加熱源試劑。
測試用填充有前驅物且配備有100瓦特及200瓦特之輻射熱源之一汽化器容器來進行。輻射熱源直接瞄準前驅物。監測前驅物自汽化器容器之流速。汽化器容器使用外部加熱來加熱，其產生一前驅物流。當輻射熱源打開時，前驅物之流速以大於基線之一速率增大，無需輻射熱源。當輻射熱源關閉時，減慢流速增大。
本文中使用之術語旨在描述實施例且不旨在限制。術語「一」及「該」亦包含複數形式，除非另有明確指示。本說明書中使用之術語「包括」特指存在特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，然不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件。
應理解，在不背離本發明之範疇之情況下，可對細節，尤其係所採用之構造材料及部件之形狀、大小及配置作出改變。所描述之本說明書及實施例係實例，其中本發明之真正範疇及精神由隨附發明申請專利範圍指示。
10:汽化器總成 12:汽化器容器 14:內部容積 16:源試劑 18:加熱器 20:加熱器 52:透明視埠 100:方法 102:區塊 104:區塊 106:區塊
參考附圖，其等形成本發明之一部分且繪示其中可實踐本說明書中描述之系統及方法之實施例。
圖1係根據一些實施例之一汽化器總成之一示意圖。
圖2係根據一些實施例之一汽化器總成之一示意圖。
圖3係根據一些實施例之用於控制一汽化器總成之一方法之一流程圖。
相同參考數字表示所有相同或類似部件。
10:汽化器總成
12:汽化器容器
14:內部容積
16:源試劑
18:加熱器
20:加熱器

Claims (10)

  1. 一種總成，其包括： 一汽化器容器， 其中該汽化器容器包含一內部容積， 其中該汽化器容器容納至少一種源試劑；及 一加熱器，其安置於該汽化器容器之該內部容積內， 其中該加熱器依一配置安置於該汽化器容器之該內部容積內，使得該至少一種源試劑藉由直接加熱來汽化。
  2. 如請求項1之總成，其中該加熱器係一輻射熱源。
  3. 如請求項2之總成，其中該加熱器經組態以依足以使該至少一種源試劑汽化之一波長向該汽化器容器之該內部容積提供輻射能。
  4. 如請求項2之總成，其中來自該加熱器之輻射能被引導至該至少一種源試劑且不通過一固態介質以使該至少一種源試劑汽化。
  5. 如請求項1之總成，其進一步包括經組態以加熱該汽化器容器之一第二加熱器，其中該第二加熱器安置於該汽化器容器外部。
  6. 一種總成，其包括： 一汽化器容器， 其中該汽化器容器包含一內部容積； 其中該汽化器容器包含一透明視埠； 其中該汽化器容器容納至少一種源試劑；及 一加熱器，其安置於該汽化器容器外部， 其中該加熱器依一配置安置於該汽化器容器外部，使得該至少一種源試劑藉由透過該透明視埠加熱該至少一種源試劑來汽化。
  7. 如請求項6之總成，其中該加熱器係一輻射熱源。
  8. 如請求項7之總成，其中該加熱器經組態以依足以使該至少一種源試劑汽化之一波長向該汽化器容器之該內部容積提供輻射能。
  9. 如請求項7之總成，其中來自該加熱器之輻射能藉由通過該透明視埠來引導至該至少一種源試劑以使該至少一種源試劑汽化。
  10. 如請求項6之總成，其進一步包括經組態以加熱該汽化器容器之一第二加熱器，其中該第二加熱器安置於該汽化器容器外部。
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