TWI271443B - Method of producing vapor from solid precursor and substrate processing system using the same - Google Patents

Description

1271443 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種在基底上沉積薄膜過程所使用之 固態前趨物源’且特別是有關於一種增加前趨物源裝置中 之固態前趨物的熱傳導係數。 【先前技術】 由於某些特定元素之液態或氣態前驅物可能無法迅速 取得或根本不存在’因此’固態前驅物經常被使用作爲蒸 氣反應物。在很多情況下’此種固態前驅物是非常有用的’ 在未限制下，包括原子層沉積（atomic layer dePosition，ALD) 與其他半導體製程。然而，使用固態前驅物會比液態或氣 態前驅物還困難。 基本上，固態前驅物的處理似乎是很直接的。通常係 將固態前驅物載置到一容器中，再將容器加熱到一足夠高 的溫度，使前驅物昇華，並且使前驅物蒸氣引導到一反應 空間，以使前驅物蒸氣在基底表面進行薄膜沉積。 通常，前驅物顆粒的熱傳導係數相當差。前驅物本體 之熱傳導係數有可能很低，且/或前驅物微粒間具有空洞 (void)，而與微粒間的接觸面很小，這對經由前驅物的熱 能傳導是不希望的特性。空洞的體積與前驅物顆粒之塡料 密度有關。在低壓下，對流所產生的熱傳遞一般是不足夠 的，特別是當前驅物體積中之微粒間包含許多小孔洞時。 以輻射方式的熱傳遞一般來說也是不足夠，因爲溫差相當 小並且對顆粒本體之輻射因子（radiation view factor)是幾 乎爲零。 11633pif.doc/008 5 1271443 當前驅物容器(precursor vessel)從外部被加熱時，接 近容器壁之處，前驅物會有足夠高的溫度，而在中心部份， 前驅物顆粒則會加熱不足。此溫度差異是導致於需要長時 間去加熱位在前驅物容器之中心部位的前驅物顆粒。此 外，不是位於中心部位的前驅物之昇華會消耗熱能，而在 整個過程中貢獻熱能給維持在比接近容器表面之顆粒溫度 低的前趨物顆粒體積中心部份。在ALD脈衝(ALD pulsing) 過程中，此溫度差異會導致固態源在使用前驅物源一段時 間後顯示出很差的回復率，因爲在前驅物容器之氣相中要 達到平衡狀態會愈來愈困難。雖然ALD製程對於脈衝濃 度中的小飄移是相當敏感的，但在回復率之相當程度的降 低有可能會導致一些問題，例如前驅物分子無法完全覆蓋 半導體晶圓（或其他基底）。 前驅物容器內的溫度差異，在容器較熱部分會引導前 驅物的昇華爲氣相，並且在容器之較冷部分會使前驅物冷 凝回固相。前驅物的上表面一般經常會比前驅物的其他部 分還冷。已觀察到的是經過長時間後，硬且密集的硬殻會 形成於被加熱之前驅物的表面，這會在使用蒸氣反應物的 過程(例如ALD)中導致脈衝飄移。硬殻將限制前驅物分子 從主體材料擴散到表面，再氣化成氣相，以致於前驅物之 昇華率下降。在一開始時，固態前驅物源運作正常’但是 後來儘管事實上仍有大量的固態前驅物殘留在前驅物容器 中，但是卻難以使由前驅物源到達反應室之前驅物分子達 到高通量。 此外，在昇華容器設計時必須考量加熱腐鈾性前驅物 11633pif.doc/008 6 1271443 所衍生的問題，前驅物容器中與前驅物接觸的部分其材質 必須多加考慮。 【發明內容】 本發明之較佳實施例係提供一種改善整個固態前驅物 容器體積內之來源溫度之均勻性的手段。根據本發明之目 的，本發明係將具有高熱傳導係數之惰性物質與固態前驅 物混合，以改善經由前驅物之熱傳導係數。例如，惰性物 質可以包括微粒、纖維、桿、或其他具有高熱傳導係數的 元件，其分散於前驅物容器之中並且與前驅物顆粒互相混 合。 根據本發明之一實施例，本發明提供一種從固態前驅 物產生蒸氣以處理基底的方法。此方法包括：將複數個固 態前驅物單元置放於一容器中，並且將熱傳導性物質散置 於該些固態前驅物單元之中，以使熱傳導性物質可以將熱 能有效地傳遍整個固態前驅物單元。當熱能傳給熱傳導性 物質與該些固態前驅物單元，蒸氣於是形成。在一實施例 中，在蒸氣形成後，蒸氣從該容器被導引到反應室，並進 行反應而在基底上沉積形成一薄膜。 根據本發明之另一實施例，本發明提供一種基底處理 系統，藉由分散熱給固態前驅物，以使固態前驅物形成蒸 氣。前述基底處理系統包括：熱傳導容器，其架構成用來 保持複數個固態前驅物單元；複數個熱傳導元件，散佈於 該些固態前驅物單元。本系統更也包括熱源，架構成用來 對該些熱傳導元件與該些固態前驅物單元加熱。 根據本發明之再一實施例，本發明提供一種基底處理 11633pif.doc/008 7 1271443 系統，用以從固態前驅物形成蒸氣。前述基底處理系統包 括：容器，架構成用來保持複數個固態前驅物單元；以及 微波產生器，緊鄰該容器。微波產生器係被架構成以爲波 能量的形式來傳送熱能，以達成對該些固態前驅物單元加 熱之目的。 根據本發明之再一實施例’本發明提供一種混合物， 用以在基底處理中產生蒸氣。前述混合物包括··一批前趨 物，用以產生基底處理蒸氣；以及複數個熱傳遞固體，其 係散佈於該批前趨物之中，以集體增加前趨物之熱傳導係 數。 本發明的實施可以減少前趨物表面形成硬殻的現象， 並且可以增強前趨物的昇華。此外，可以改善一批前趨物 之操作生命期間之昇華率的均勻性，以減少前趨物的未使 用量。另一方面，對前趨物容器的再裝塡也不需要如一般 那麼頻繁，亦即有效的物質使用率。本發明的另外一個好 處是利用從脈衝至脈衝，使容器之氣相的反應物之部分分 壓的快速恢復到穩態値(例如pi物質的飽和蒸氣壓）之方 法使固態前趨物所產生的蒸氣沉積在基底上，可以改善所 沉積之薄膜之厚度的均勻度。 總結本發明的目的以及達成有別於先前技術的優點， 本發明的目的與優點已在上文描述。當然，要注意的是並 非所有的目的與優點均由本發明的任一特定實施例來達 成。因此例如，對熟悉此技藝者而言，本發明可以以達成 會最佳化本發明所教示的其中之一或一組優點來加以實施 或執行，而不需要達成本發明所教示的其他優點。 11633pif.d〇c/〇〇8 8 1271443 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： ° 【實施方式】 δ円參照桌1A圖，前驅物源裝置5係界於同一軸上的 載氣源4以及用來放置基底8的反應室6之間。 第1B圖係繪示較佳實施例之一種前驅物源裝置5。 此裝置5可用以蒸發一固態前驅物，以使所蒸發的氣體用 於基底製程（substrate process)中。此裝置5包括一壓力室 10、一入口 12、一出口 14,較佳者更包括一過壓洩壓閥 (over-pressure relief valve)16。較佳的入口 12 係透過第一 導管2與載氣源4(第1A圖）連接；而較佳的出口 14係透 過第二導管3與反應室6(第1A圖）連接。 第2圖係繪示第1圖之前驅物源裝置5部分切開的透 視圖，此圖繪出壓力室1〇內部的核心前驅物容器或核心 前驅物爐10。核心爐20係位於壓力室10的內部，其係作 爲盛載前驅物之容器。核心爐20的形狀與尺寸，與所控 制之溫度下之壓力室1〇內部所能容許的體積有關。核心 爐20的材質包括惰性物質，例如是時應玻璃或碳化矽。 此外，較佳者在爐管的上方更設置一微粒過濾器22 °在其 他的實施例中過濾器22亦可設置在出口 14或第二導管3 上。在一些實施例中，可採用多孔爐壁，以在前驅蒸氣擴 散經過爐壁時作爲一微粒過濾器。 第3圖係繪示習知硬殻(crust)形成的示意圖，其產生 硬殻的問題即是本發明較佳實施例所欲解決之問題之一。 11633pif.doc/008 9 1271443 第3圖係繪示核心爐20裝盛一定體積之固態前驅物32之 剖面示意圖。在固態前驅物32的上表面上容易形成一硬 殻34,箭頭36所繪示的方向爲核心爐20中熱傳導的方向。 第4圖與第5圖係繪示本發明另一較佳實施例之蒸餾 器的示意圖。插入件（insen)38係設置在核心爐20(第2圖) 或其他裝盛固態前驅物之容器之中。較佳的插入件38係 具有良好的熱傳導性者，其包括熱傳導物件40 (在此爲桿 (rod))，其係以機械連接到容器基部42。較佳者，熱係沿 著熱傳導物件40的主軸流向前驅物，以有效、均勻地加 熱整個前驅物。由於熱傳導物件40必須淸洗再使用，因 此其較佳者係以例如是高純度、高品質的碳化矽製成。在 實施例中，熱傳導物件40係由塗附碳化矽的石墨來製得， 但在其他的實施例中熱傳導物件40可以是未塗附的石墨。 或者，熱傳導物件40之材質也可以是碳化矽或石墨以外 的熱傳導物質。 在一較佳實施例中，第4圖與第5圖中的插入件38 係以機械加工方式加工嵌入前驅物容器20之中，然後， 再將前驅物倒入核心爐20或前驅物容器中。在另一實施 例中，係先在核心爐20中塡入前驅物粉末32，然後，再 將傳導物件40插入前驅粉末32之中，使傳導物件40的 長桿末端與核心爐2 0的底部接觸。在另一^實例中，傳導 物件40的長桿則裝設在塡滿前驅粉末32之前驅物容器 (source container)的基底的一部份。或者，傳導物件40的 長桿其可相互插入於彼此之中。値得一提的是，長桿的密 度與固體的熱傳送性質有關，亦即固體的熱傳送低，則必 11633pif.doc/008 10 _有較高的密度以縮短熱傳送的路徑。 依照本實施例之第4圖與第5圖所示，長桿40可位 於底板42上。較佳的長桿40例如是排列成蝸線形，以使 每一單位的前驅物32係位於距長桿40或基板42具有最 大距離之中。附在底板42的垂直長桿40的數目與前驅物 32的物性有關。若是傳送給前驅物的熱量不足時，則可以 便用更多的長桿。 在其他的實施例中，散佈再前驅物之中的熱傳導物件 可以固定的元件製成，例如是長桿、堆疊栅欄（stack screen)、篩、線圈或平板。這些單元或元件可以包括多孔 性與非多孔性結構。較佳而言，這些固定單元或元件被配 置成使與前驅物接觸的熱傳導表面的總量爲最大，以使蒸 氣可從載氣入口擴散至出口。前驅物的擴散最好是經由粉 末與熱傳導物件的混合物。較佳而言，載氣可將容器上部 (或頭部空間）的化學物質從入口傳導運送到出口。 第6圖係繪示一鬆散熱傳導物件46與一固態前驅物32 一起混合在核心爐20之中之實施例。在其中一較佳配置 中，傳導物件46爲粉末微粒，而在另一種配置中，傳導 物件46可以包括大而鬆散的元件，如纖維、段狀、薄片、 九狀物、球狀或環狀物等。本發明的另一種實施型態可以 以化學觸媒工業所使用之具有類似幾何形狀的元件（珠 狀、九狀、球狀、環狀等），每一個均被鍍上觸媒物質， 以提供適當的幾何單元組態來實施。這些單元或元件46 可以包括多孔性與非多孔性結構。較佳而言，這些鬆散元 件46係被配置成與前驅物32具有最大的接觸熱傳導表面 11633pif.doc/008 11 1271443 總量。在一些特定的實施型態中，元件46可以由惰性、 熱傳導物質所形成，例如陶瓷，也就是SiC。用來構成這 些元件46的形狀與物質將在後述的段落中詳細敘述。 在另一實施例中，複數個傳導物件46係散佈於一批 前驅物中，以形成一混合物。較佳而言，熱傳遞固體的加 入會增加該批前驅物的熱傳導性。 請參考第7圖，其繪示本發明另一實施例，此實施例 中使用一個與核心爐2〇鄰接的能量放射器（energy emitter)48 〇 SiC或其他惰性氣體，會g量吸收物質（未繪出） 係被置放在前驅物容器中，較佳而言是與前驅物物質係被 置放在繪出的容器或核心爐20中，以使得前驅物（未繪出) 與能量吸收物質緊密接觸。在一種實施型態中，前驅物容 器最好對於放射出的能量也是可穿透的。雖然在此實施例 所揭露的另一種型態使用其他波長的放射能量，但是放射 出能量之波長最好是在微波的範圍。 在較佳的操作中，微波將微波吸收物質加熱，且熱流 從被加熱的物質（可以根據第4圖、第5圖與第6圖）流向 前驅物。在另一種型態，核心爐被使用於容器中，而核心 爐本身會吸收微波，藉以從核心爐的壁面將熱傳遞給前驅 物。一般而言，正常使用於薄膜沉積的前驅物並不會吸收 微波，也因此不會直接被微波加熱。然而，如SiC等之物 質則會吸收微波，而使其被快速地加熱，藉以達成前驅物 所需的均勻加熱。同樣地，其他能量吸收物質的組合與在 不同波長下的能量源也可以適用於本發明之中。再另外一 種型態中，當前驅物能夠直接吸收如微波等之電磁能量， 11633pif.doc/008 12 1271443 前驅物質的直接加熱是足以達成所需的前驅物蒸發，而不 需使得額外的微波吸收物質。 在前述實施例的另一種型態中，要注意的是惰性核心 爐是可以被省略的，而把前驅物直接放置在壓力室10的 底部。較佳而言，與前驅物接觸之壓力室10表面要具有 足夠的惰性。微粒過濾器最好放置在前驅物顆粒的上面’ 而在另一實施例則是置放在前驅物源與反應室之間的導管 中。在本實施例中，所使用的核心爐可以由多孔性壁來構 成，以做爲過濾器之用。藉此，可以減少額外的微粒過濾 器之使用。根據實施例，熱傳導物質是與前驅物一起混合’ 而在另一實施例中，在載入前驅物於反應室的過程中或之 後，將切削的插入件置入於反應室中。 惰性熱傳導物質的大小與形狀 熱傳導物質或熱傳導物件可以不同的形狀來加以使 用，例如顆粒狀、纖維狀、不規則段狀以及切削件。 惰性顆粒的顆粒大小係根據實際應用來加以選擇，這 對熟悉此技藝者而言，是容易達成的。不包含任何微粒過 濾器的前驅物源容器最好塡入傳導性與惰性元件(例如SiC 顆粒），以藉由其足夠粗糙度來防止對物質的粉塵效應。 具有過濾器之前驅物源容器，可以塡入較大範圍的傳導微 粒大小；較佳而言，最小的微粒會被微粒過濾器所阻擋。 使用小惰性、傳導性微粒的好處是前驅物顆粒中的極小孔 洞可以被塡滿，且可以增加塡料密度與熱傳導性。在某特 定實施例的目的，則是透過前驅物顆粒來提供均勻且高熱 11633pif.doc/008 13 1271443 傳導性。 根據本發明之較佳實施例，傳導物質與前驅物的混合 物具有低於純傳導物質且高於純前驅物之熱傳導性。例 如，惰性熱傳導物質加入固態前驅物，以形成固態混合物， 使得在前驅物/傳導物質混合物中的熱傳導物質在單位體 積中有約10-80%的較佳比例，更佳的比例則在30-60%。 傳導物的再使用雖然可行，但卻是一種挑戰。特別是當傳 導物的微粒大小非常小的時候。 在另一實施例中，則是採用惰性、傳導物質，如碳化 物或碳等所做成的纖維。纖維最好能有效地沿著纖維經由 前驅物體基傳導熱，並且把熱傳給未在纖維附近的前驅 物。纖維最好是切成段狀，其具有約l-20mm的長度並且 與前述的前驅物混合。例如，適當的SiC纖維是由如美國 Reade Advanced Materials公司所販售者。所選擇的熱傳導 纖維最好是能從熱源或前驅物容器壁將熱分送到前驅物 者。 根據本發明另一實施例，使用惰性、傳導物質之切削 件可以獲取某些特定優點。利用較大的切削件，可以使得 熱傳導物質在使用後的再生相當容易。此外，熱傳導物質 可以被多次洗淨與重複使用。因此，高純度且昂貴的熱傳 導物質的使用可以非常經濟。切削件可以是桿狀與板狀等 (如第4圖與第5圖所示），或者是這些形狀以及多樣其他 形狀的組合，其包括例如沿著桿或其他延伸物之長度方向 上的不同水平上所配置的欄柵（screen)。 本發明的其中一實施例，係使用切削件與較小熱傳遞 ll633pif.d〇c/〇〇8 14 1271443 物質的組合。切削件最好達成從熱源或前驅物容器中被加 熱的壁面深入到前驅物體積之長距離的熱傳遞。鬆散熱傳 導單元（如珠狀、顆粒狀、纖維狀等）最好是與前驅物一起 混合，以達到前驅物的局部熱分配。在一種型態中，顆粒 形態的熱傳導物質與纖維狀的熱傳導物質是一起合倂來使 用。在另一形態中，桿狀物與磨成顆粒狀的熱傳導物質一 起使用。根據所揭露，熟悉此技藝者可以迅速地了解到其 他有優點的熱傳導物質形態與物質的組合。 在選擇用在本發明中所加入的惰性物質中，良好的熱 傳導性是必須的。爲此目的，在室溫下本發明之應用中， 惰性物質最好具有至少約50W/m*K的熱傳導係數，更好 則至少約80 W/m*K的熱傳導係數，並且在使用條件下最 好有高的傳導係數。 碳化矽 碳化矽可用於較佳實施例中，以作爲加入核心爐或容 器之中的惰性材料。碳化矽是一種非常堅硬的材料，其具 有高熱傳導係數，且其蒸氣壓可忽略，並且其在高溫下具 有極高的化學阻抗性。根據美國Performance Materials，Inc· 公司，SiC在室溫下的熱傳導係數爲250W/m*K，而在400°C 時約爲120W/m*K。在市場上是可以取得具有各種純度的 碳化矽。碳化矽的顏色是與其純度有相關的。根據美國 Reade Advanced Materials公司，黑色SiC的純度高達約 99.2%，暗綠色的SiC的純度約爲99.5%，淡綠色的SiC 的純度約爲99.7%。SiC的可獲取形態有顆粒狀、細粒狀、 水晶、微粒、晶圓、纖維、板狀、條狀以及任意形狀等。 11633pif.doc/008 15 1271443 從矽砂與焦炭產生之SiC的典型雜質爲元素Si、自由碳與 Fe203。較佳而言，此種雜質要減少到最低以減少使用前 驅物過程中的潛在污染。因此，在較佳實施例中，惰性傳 導物質的純度最好大於99%。 已知的SiC商品中，有許多是具有高純度者。例如，99% 純度的SiC可以從美國Atlantic Equipment Engineer獲得， 該商品具有各種的微粒尺寸。美國Poco Graohite，Inc公司 也以化學氣相滲透（chemical vapor infiltration)方法提供高 純度SiC，其中純石墨與一氧化矽（SiO)蒸氣接觸（式l^SiC 雜質含量是在ppm的等級。

SiO(g) + 2C SiC + C0(g) (式 1) 美國Cerac，Inc公司販賣真空沉積等級（99.5%)的 SiC，其尺寸的範圍爲3-12mm。 其他物質 許多其他合適的惰性碳化物也可以在市場上獲得。過 渡金屬碳化物的熱傳導係數一般是比SiC的熱傳導係數約 低50%。過渡金屬碳化物的熱傳導係數經常足夠提供改良 的昇華作用。美國Atlantic Equipment Engineer公司販售 碳化鎢（WC，tungsten carbide)、碳化釩（VC，vanadium carbide)、碳化鉅（TaC，tantalum carbide)、碳化锆（ZrC， zirconium carbide)、碳化鈴（HfC，hafnium)、碳化組（MoC， molybdenum)、碳化鈮（NbC，niobium)、與碳化鈦（TiC， titanium)。碳化物顆粒的純度一般爲99.8-99.9%。此種金 屬碳化物也可以提供有用之異於1:1的金屬-碳化學計量。 11633pif.doc/008 16 1271443 此外，也可以使用其他的碳化物，例如碳化硼（b4c) ’ 其具有足夠高的熱傳導係數。但是，對於硼雜質較敏感的 應用上，則最好不要使用碳化硼。 鍍層物質 在選擇用來形成熱傳導物質的物質時，並不希望使用 一種雖然具有高熱傳導係數，但是如不經過改良則無法在 固態前驅物容器中直接使用的物質。例如，一個具有所需 熱傳導係數的潛力物質，但是此物質在昇華的過程中卻會 與前驅物產生反應。因此，選擇用來與前驅物直接接觸的 物質最好是惰性的。藉由在具有高熱傳導係數之非惰性物 質上鍍上一惰性物質，則某些實施例允許使用那些原本無 法單獨使用的物質。例如，石墨與矽兩種均是熱的良導體。 石墨非常軟且容易形成固態微粒，其可能在反應室中對基 底造成污染。因此，最好能在石墨表面形成一硬鍍膜，以 減少從石墨釋放出微粒。同樣地，若純氧化物(native oxide) 在砂表面破裂，政也會是有效的還原劑(reducing agent)。 較佳而言，沉積在矽表面的惰性鍍膜可以防止矽與前驅物 的反應。 特別是，在某些實施例中，石墨或矽可以鍍上SiC。 其他合適的鍍膜物質爲碳化硼、與碳化鈮（NbC)、碳化鉬 (TaC)、碳化鈦（TiC)、碳化鎢（WC)、碳化锆(ZrC)、碳化鉬 (MoC)、碳化釩（VC)與碳化給（HfC)。此種金屬碳化物也可 以提供有用之異於1:1的化學計量。在一實施例中，不足 夠純的碳化物最好鏟上一層薄且高純度的化學氣相沉積 11633pif.doc/008 17 1271443 (CVD)碳化物薄膜，以防止前驅物容器內之前驅物污染。 在此實施例，CVD碳化物鍍層的雜質在ppm的範圍，因 此並不會污染前驅物或基底。過渡金屬氮化物，如碳化鈮 (NbN)、碳化鉅（TaN)、碳化鈦（TiN)、碳化鎢（WN)、碳化 锆（ZrN)、碳化鉬（MoN)、碳化釩（VN)與碳化給（HfN)等也 提供爲在熱傳導物質上的其他合適的惰性鑛膜。此外，在 一實施例中，氮化矽是形成於矽表面，矽部分會變成惰性。 在下面的例子，包括實施的方法與達成的結果均只提 供做爲示範之用，而並非用來限制本發明的範圍。 範例 例一 以荷蘭，Bilthoven，ASM International，N.V·所購得的 Pulsar® 3000 ALCVDTM 反應器來沉積 Hf02。Hf02 係以 HfCl4與H20之交替脈衝，透過循序、自飽和表面反應來 沉積者。157.6g 的 HfC14 與 200.8g 的 99.5%S.iC(由挪威 Orkla Exolon公司獲得）的混合物被載置到來源容器。在混合物 中，每一個前驅物約有100cm3。因此，前驅物與傳導物件 之混合物爲1:1的體積混合物。 因此，來源溫度可能會從200-205°C(沒有塡入碳化物) 降到180°C(塡入碳化物）。來源的回復率（亦即，產生足夠 蒸氣後到下一個脈衝所需的時間）會被改善，因爲前驅物 增加，並且具有更穩定的昇華率。以相同批的前驅物來沉 積薄膜時，沒有塡入碳化物者，其沉積所需的時間較長。 11633pif.doc/008 18 1271443 加入SiC可以改善在基底上所沉積之Hf02薄膜厚度的均 勻度。SiC傳導過濾器的使用並不會影響在晶圓上微粒的 數目。 例二 在手套箱(glove box)中將ZrCl4顆粒與碳化硼(B4C)顆 粒混合，之後將混合物載入玻璃製的來源舟（source boat) 之中，並將來源舟與混合物置放在做爲載體管（carriertube) 的玻璃管中。管端覆蓋保護膜(parafilm)以防止ZrCl4暴露 在室內空氣與濕氣中。玻璃管從手套箱被運送到ASM International N.V.製的F120ALD反應器，並且來源舟從載 體管被移到反應器的來源管（壓力容器，Pressure vessel)， 而惰性氮氣流出來源管。在來源舟載置完成後以及基底被 置放在反應器的反應室中後，反應器以機械真空幫浦抽真 空。反應器的壓力連同流過的惰性氮氣被調節到約3-10 mbar。將反應室加熱到沉積溫度，並且將反應器的ZrCl4 反應物區加熱到昇華溫度。Zr02薄膜從循序交替的ZrCl4 與H20蒸氣脈衝而沉積。很淸楚地，當碳化硼與ZrCl4混 合時，ZrCl4的昇華率會增加。碳化硼有助於前驅物傳遞 熱能。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 圖式之簡單說明 第1A圖繪示在氣體源與反應室之間同一軸上的前趨 11633pif.doc/008 19 1271443 物源裝置的整體槪觀圖。 第1B圖繪示依據本發明之實施例所架構之第1A圖 的前趨物源裝置的側視圖。 第2圖係繪示第1B圖之前驅物源裝置部分切開的透 視圖。 第3圖繪示習知的前趨物容器側視圖，其中硬殻形成 於固態前趨物體積的上表面，而箭頭顯示熱流方向。 第4圖繪示依據本發明實施例所架構之貼附到容器底 座之具有熱傳導性桿之容器插入件的上視圖。 第5圖繪示第4圖所示插入件之立體圖。 第6圖係依據本發明實施例所繪示之前驅物源裝置的 側視圖，該裝置中具有與前趨物一起散佈之熱傳導單元。 第7圖係依據本發明實施例所繪示之具有相鄰微波單 元之前趨物源裝置的剖面立體圖。 圖式之標示說明： 2第一導管 3第二導管 4載氣源 5前驅物源裝置 6反應室 8基底 10壓力室 12入口 14出口 20核心爐 22微粒過濾；器 32固態前驅物 34硬殼 36箭頭 38插入件 40熱傳導物件 42容器基部 46鬆散元件 48能量放射器 11633pif.doc/008 20

Claims (1)

1271443 修正曰期：95

爲第92116%5號中文申請專利範圍無劃線修正本 拾、申請專利範圍： 1· 一種從固態前驅物產生蒸氣的方法，用以處理一基 底，該方法包括： 置放複數個固態前驅物單元於一容器中； 散佈一熱傳導性物質於該些固態前驅物單元之中； 施加一熱能於該熱傳導性物質與該些固態前驅物單 元，以形成一蒸氣；以及

將該蒸氣從該容器導引到一反應室。 2. 如申請專利範圍第1項所述之從固態前驅物產生蒸 氣的方法，更包括與該蒸氣反應，以在一基底上沉積一沉 基層。 3. 如申請專利範圍第1項所述之從固態前驅物產生蒸 氣的方法，其中散佈該熱傳導性物質於該些固態前驅物單 元之步驟更包括形成一固態混合物，在該混合物中該熱傳 導性物質具有約10%至80%體積百分比。

4. 如申請專利範圍第1項所述之從固態前驅物產生蒸 氣的方法，其中散佈該熱傳導性物質於該些固態前驅物單 元之步驟更包括形成一固態混合物，在該混合物中該熱傳 導性物質具有約30%至60%體積百分比。 5 . —種基底處理系統，藉由分散熱給一固態前驅物’以 從該固態前驅物形成一蒸氣，該基底處理系統包括： 一容器，架構成用來保持複數個固態前驅物單元；以 及 複數個熱傳導元件，散佈於該些固態前驅物單元之 中，其中該熱傳導物件成桿狀，設置在該容器中，且其中 1 1633pif.doc/008 1271443 各桿狀熱傳導物件裝配在可沿著桿的主軸傳熱的位置上。 6. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中該 容器係一熱傳導容器。 7. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，更包括 一反應室，以流體性地耦接到該容器，該反應室係被架構 成提供一適當環境給起源於該容器之一蒸氣的反應，以在 一基底上沉積一沉積層。 8. 如申請專利範圍第7項所述之基底處理系統，其中該 反應室爲化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD) 室。 9. 如申請專利範圍第7項所述之基底處理系統，其中該 反應室爲原子層沉積（atomic layer deposition，ALD)室。 10. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些固態前驅物單元爲顆粒型態。 11. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些熱傳導元件係由對該容器中的反應而言大體上爲惰性 的物質所形成0 12. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些熱傳導元件具有一鍍層，其大體上對該容器中的反應 而言爲惰性。 13. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，更包 括一真空室，圍繞於該容器周圍。 14. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些桿件裝在一基座板上，以插入於該容器中。 15. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 11633pif.doc/008 22 1271443 該些熱傳導元件包括金屬碳化物。 16. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些熱傳導元件包括金屬碳化矽（SiC)。 17. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，其中 該些熱傳導元件在室溫下之熱傳導係數至少約50W/m*K。 18. —種基底處理系統，用以從一固態前驅物形成一蒸 氣，該基底處理系統包括： 一容器，架構成用來裝盛複數個固態前驅物單元；以 及 一微波產生器，緊鄰該容器，該微波產生器係被架構 成以爲一波能量的形式來傳送熱能，以對該些固態前驅物 單元加熱。 19. 一種混合物，用以在基底處理中產生一蒸氣，該混 合物包括： 一批前趨物，用以產生一基底處理蒸氣； 複數個熱傳遞固體，散佈於該批前趨物之中，其中該 些熱傳遞固體用以集體增加該批前趨物之熱傳導係數’該 些熱傳遞固體的形狀係選自於由顆粒、球狀與纖維所構成 的族群。 20. 如申請專利範圍第19項所述之混合物，其中該些熱 傳遞固體的形狀係選自於欄柵狀、篩狀、線圏狀與板狀所 構成的族群。 11633pif.doc/008 23 1271443 21. 如申請專利範圍第19項所述之混合物，其中該些熱 傳遞固體的從選自於金屬碳化物、過渡金屬碳化物、碳化 硼與碳化矽所構成的族群之物質所製成。 22. 如申請專利範圍第19項所述之混合物，其中該些熱 傳遞固體大體上對該基底處理所採用之反應而言爲惰性。 23. 如申請專利範圍第19項所述之混合物，其中該些熱 傳遞固體係鍍上大體上對於該基底處理所採用之反應而言 爲惰性之惰性物質。 24. 如申請專利範圍第19項所述之混合物，其中該些熱 傳遞固體係用來將熱從接近該批前趨物之邊緣的前趨物傳 遞到大致集中於該批前趨物中心之前趨物。 25. 如申請專利範圍第5項所述之基底處理系統，更包 括一加熱器，裝設在可以同時將熱能傳送至該些熱傳導元 件與該個體前驅物的位置上。 11633pif.doc/008 24