TWI304998B - Method and apparatus for providing gas to a processing chamber - Google Patents

Description

汽爾99芩 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於昇華一固體以提供氣體至微加工處理 室的方法與設備。 【先前技術】 半導體處理及微加工使用各種之處理氣體。當結構及 裝置愈來愈複雜時，較佳可以提供更多種之處理化學品。 然而，有些處理氣體要精煉太昂貴、太難處理或者有例如 必須有高度可靠之氣體輸送技術之其他缺點。 於半導體處理及微加工時所用之處理氣體，典型以液 體或氣體形式，由定位於靠近氣體控制面板之中央源或供 給容器而提供至氣體控制面板。部份處理氣體可以經由一 昇華處理，由固體材料產生於氣體控制面板處或氣體控制 面板附近。昇華典型為在某一壓力及溫度下，由固體直接 產生氣體而不經過液相的處理。可以經由昇華製程產生之 氣體包含二氟化氙及四羰化鎳等等。因為這些材料富活性 及昂貴，因此，有必要小心控制昇華處理，以管理昇華處 理氣體的產生，而不會有不必要之浪費。 傳統昇華處理典型係於一受熱容器内執行，容器内裝 載或填入有予以昇華之固體材料。當需要氣體時，容器壁 或承載該固體材料之托盤被加熱，並產生氣體。然而，此 方法有若干缺點。 主要是，很難控制經由容器壁面之熱傳遞。這造成被 5 替換頁 昇華固體低效率之消耗。為容器之受熱壁面所驅動之昇華 反應消耗了於容器中之固體的外部份。當很多被昇華氣體 傾向於冷卻時與所產生之固體聚結時，固體聚結在容器中 心，因而，大大地降低可供進一步昇華用之表面積。 另外，在容器内之溫度梯度造成於控制所產生之昇華 處理氣體的體積的困難性。一旦已產生想要量之處理氣 體，容器壁面之殘留熱量持續不想要地驅動昇華反應，藉 以產生過量之處理氣體。當產生較所需為多之氣體時會加 高生產成本並額外需要經常地處理中斷，以排出在容器内 之結晶。殘留氣體同時也會攻擊在配氣系統内之元件。 再者，部份昇華氣體，例如二氟化氙具有傾向於沉積 於容器之通道上以及昇華结晶上。因此，防止過量處理氣 體之產生/形成，可以防止容器通道之阻塞。另外，防止昇 華結晶與再次沉積材料之聚結使得有表面積可供後續昇 華，因而，改良了在較大處理窗上之氣體產生之均勻性。 因此，有需要一種改良之用以提供昇華氣體至處理室 的方法與設備。 容 内 明 發 於本發明之一實施態樣中，提供了一種產生用於一處 理系統的氣體之設備。於一實施例中，產生用於處理系統 的氣體之設備包含一單一、可絕隔且可傳輸的濾罐，該滤 罐具有複數個第一間隔元件、複數個第二間隔元件及一固 體材料設置於其内。間隔元件有不同平均直徑。固體材料 6 係適用以當在一預定壓力下，曝露至一預定位準上之溫度 時，產生一氣體蒸汽。 於另一實施例中，一種產生用於處理系統的氣體之設 備包含一氣體源，該氣體源藉由第一氣體管路連接至一處 理室。一濾罐係與該第一氣體管路串聯連接並包含一固體 材料，其當受熱時會產生一處理氣體。一加熱器設置於氣 體源與該濾罐之間，以加熱流入該濾罐内之氣體。 於本發明之另一態樣中，提供一種產生用於處理室的 氣體之方法。於一實施例中，一種產生氣體給處理室之方 法包含加熱流動於第一氣體管路之載氣；將受熱之載氣通 入含有一固體材料的濾罐中；及由該固體材料，藉由昇華 而產生一處理氣體。 【實施方式】 為了容易了解，於圖中之相同元件符號係儘可能地表 示相同之元件。 第1圖大致描繪出處理系統1 3 4之簡化示意圖，處理 系統1 3 4於一實施例中，可適用以微加工於矽或其他材料 上之結構。處理系統1 3 4大致包含一處理室1 0 6，處理室 1 06係連接至一氣體控制面板1 04。處理室1 06可以為任一 適當處理室，例如，由美國加州聖塔卡拉應用材料公司所 購得者。例示處理室包含 DPS CENTURA®餘刻室、 PRODUCER®化學氣相沉積室、DzX®化學氣相沉積室及 ENDURA®物理氣相沉積室等等。 7 盧正替換頁 氣體控制面板1 04大致控制各種處理氣體以及惰性氣 體輸送至處理室之速率及壓力。輸送至處理室106之處理 氣體及其他氣體的數量及類型係大致基於予以執行於處理 室1 0 6内之製程而加以選擇。為了清楚起見，只有單一配 氣迴路1 3 6係描繪於氣體控制面板1 0 4中。然而，也可以 預期包括多重配氣迴路。 配氣迴路136大致連接於一載氣源102及處理室106 之間。載氣源1 0 2可以為一本地或遠端容器，也可以為集 中式設備源，其供給整個設施之載氣。載氣源1 0 2典型供 給例如氬、氮、氖、氦或其他惰性或非反應氣體之載氣。 配氣迴路1 3 6典型包含一流量控制器1 2 0，該流量控 制器1 2 0設置於載氣源1 02及第一 T字管1 3 0之間，該T 字管130將配氣迴路136分成一氣體產生管路138及一旁 路管路140。一第二T字管132在連接至處理室106之前， 將氣體產生管路1 3 8與旁路管路1 40再結合。流量控制器 120可以為比例式閥、調節閥、針閥、調節器、質流控制 器等等。一可以使用之流量控制器1 2 0為位於美國加州蒙 特利之Sierra儀器公司所購得者。 氣體產生管路138大致包含一第一加熱器122及一與 之串聯連接的昇華或來源濾罐1 00。一第一閥1 08係連接 於第一加熱器122與第一 T字管130之間。一第一感應器 1 26或其他用以量測溫度之裝置係連接至於第一加熱器 122及第二閥110間之氣體產生管路138。第一感應器126 係適用以檢測指示流經氣體產生管路1 3 8而進入濾罐1 0 0 8 ··&— €3049鄉办[.赞足 之載氣溫度的量測值。於—實施例中，第一感 為設置而抵靠—包含氣體產生管路138之導管 一可以使用之感應器126為由美國馬里蘭州 Davis儀器公司所購得。 來源濾罐1 00係連接於第二閥丨丨〇與第」 間。於一實施例中，第二及第三閥1! 〇、丨丨2可 配件（未示出）迷接至氣體產生管路138,以促成 及渡罐100由氣體產生管路138移除成為單體； 第二τ字營132係連接於第三閥112及處 間。第二T字管132連接濾罐1〇〇及旁路管路 至處理室1 06。第二感應器1 2 8或其他量測溫 連接至第三閥112及第二Τ字管132間之氣 13 8。第二感應器ι28係適用以檢測指示流出濾 體的溫度的量須I!值。 旁路管路140大致包含一第四閥114，該 連接於第二加熱器124及第一 Τ字管130之間 係連接於第二加熱器124及第二Τ字管132之 閥Π8係大致連接於第二τ字管132及處理室 以選擇地隔離開處理室1〇6與配氣迴路136。 第一至第六閥 108' 110、 112' 114、 116、 為關斷閥（shut off valve)，用以使在配氣迴路 體流轉向。該些閥也可以用以選擇地隔離開 1 3 6内之各種元件，以促成隔離開元件之移除 維修。第二、第三、第五及第六閥11〇、112 應器126係 的熱電偶。 巴爾帝摩之 1閥 1 1 2之 藉由一分離 閥 110、 112 虹件。 理室106之 140之輸出 度之裝置係 體產生管路 罐100之氣 第四閥114 >第五閥11 6 間。一第六 I 0 6之間， II 8係典型 1 3 6内之氣 在配氣迴路 、更換及/或 ' 116' 118 教激骚綱b正替換頁 係由與由配氣迴路136所處理之製程氣體或其他氣體相容 之材料所製成。於一實施例中，閥110、112、116及118 可以由不鏽鋼或鎳合金製成之閥體並用 KEL-F®或 CHEMREZ®密封件。第一及第四閥1〇8、114係由與載氣 相容之材料作成。典型地，該些閥係相應於來自控制器150 之信號而加以動作’以協調氣體經由配氣迴路1 3 6之輸 送。可以用之閥可以由俄亥俄州克里夫蘭之 Parker-Hannifin 公司所購得。 第一及第二加熱器122、124可以為任一加熱元件，其 適用以加熱流經氣體產生管路138及旁路管路140中之氣 體者。於一例子中，加熱器122、124也可以為一材料塊， 其係可設置而接近、抵靠或包圍氣體產生管路138及旁路 管路140’並具有一彈筒式加熱器（cartridge heater)或 熱傳遞流體流經其間。於另一例子中，加熱器1 2 2、1 2 4 可以為一表面加熱器，其係設置而抵靠或接近包含管路 1 3 8 ' 1 40之導管’並可以由很多來源購得，例如包含由美 國密蘇里州聖路易t Watlow電氣製造公司所購得。加軌 器122、124及/或氣體產生管路138及旁路管路"Ο可以 選擇地絕緣 第2圖描 /愿罐100大致包含 外殼218 ’其係適用以固持住固體前 物材料216，一處 (或其他）氣體可以經由該固體前驅物U l 菔則驅物材料216以一昇華 理加以產生。固體前驅物材料216jfe ^為具有非線性蒸 釋放曲線之昇華固體。具有線性蒸汽 ^双曲線之固體前 10 物材料 216也可以使用，但其具有較困難控制之昇華反 應。部份可以用以經由一昇華處理以在濾罐1 0 0中產生處 理氣體的固體前驅物材料2 1 6包含二氟化氙、四羰化鎳、 五（二曱胺）钽（PDMAT)及六羰基鎢等等。固體前驅物材料 216典型呈粒狀或粉末形式。 外殼2 1 8大致由對固體前驅物材料2 1 6實質為惰性之 材料作成，及由其所產生之氣體及材料結構可以基於所產 生之氣體而有所不同。於一實施例中，二氟化氙係產生於 濾罐1 0 0中及外殼2 1 8係與實質對二氟化氙為惰性之材料 製造，例如不鏽鋼、鋁、鎳、氟系高分子、PTFE、PFA、 或其他適當之非有機材料。 外殼218可以為若干幾何形式並可以提供一直接或曲 徑流動路徑，以供氣體通過其間。於第2圖所示之實施例 中，外殼218包含一中空主體210，其係典型被填料有多 數第一間隔元件202及多數第二間隔元件204。主體210 具有第一端212及第二端214，其係分別為端蓋208所密 封。端蓋2 0 8可以藉由熔接、黏接、黏著劑或其他止漏 (leak-tight)方法連接至主體210。或者，主體210及端 蓋208接合可以具有一密封件、〇形環或墊圈設置於其間， 以防止由濾罐100洩漏。中空主體210可以為一圓枉或包 含其他中空幾何形式，例如，中空正方管、六角管、規則 及不規則多角形管、及橢圓管等等之形狀。 每一端蓋208具有一埠240以允許氣體流入及流出濾 罐1 0 0。埠2 4 0係大致可密封，以允許濾罐1 0 0之内部於 11

濾罐1 Ο 0由配氣迴路1 3 6移開時，能與周圍之環境隔離。 於一實施例中’第二及第三閥11 Ο、1 1 2係可密封地連接至 每一埠240，以防止當由氣體產生管路138移開時，由遽 罐1 0 0之洩漏。相配之分離配件2 2 0 A、2 2 0 Β可以連接至 閥no、112，以促成濾罐1〇〇之由氣體產生管路138移開 或更換。第三閥112典型為一球閥或其他正密封閥 (positive sealing valve )’其具有小孔，且此小孔足以允 許濾罐1 0 0經由該處填充固體前驅物材料2 1 6，而不必移 除端蓋208。濾罐100係典型被攪拌，以允許固體前驅物 材料2 1 6分佈於間隔元件2 0 2、2 0 4之間。這允許渡罐i 〇 〇 被有效地裝載及循環’同時，最小化於填充、傳輸或連接 至配氣迴路136時，由濾罐100之可能固體前驅物材料216 或氣體洩漏。於一實施例中，第三閥丨丨2具有1/2吋小孔。 第一過滤器2 2 2係設置於濾罐丨〇 〇内，並接近第一端 212’以防止固體前驅物材料216由濾罐1〇〇之第—端212 流出。第二過濾器224係連接於第三閥112及第二τ字管 132之間，以防止固體前驅物材料216進入處理室ι〇6。當 濾罐1〇〇係被移除，作更換或填充時，第二過濾器224典 型保持連接至配氣迴路136。 過濾器222、224係大致對反應性固體前驅物材料216 及由其所昇華之氣體為惰性。過濾器222、224提供流量之 阻抗’以加強通過濾罐100之氣體的流量均勾‘!生。過遽器 222、224另外防止固體前驅物材料216由濾罐1〇〇漏出。 於一實施例中，過據器222、224可以由氟系高分子、pFA、 12 PTFE、多孔鎳等所製造。 填充濾罐1 0〇之多數第一間隔元件202及多數第二間 隔元件2 0 4具有至少一不同物理屬性，典型於平均直徑或 形狀上之差別，以允許第一間隔元件2 0 2與第二間隔元件 204在其間界定一間隙空間206。間隙空間206提供一容 積，其中反應性固體前驅物材料2 1 6部份地填充該容積， 而其餘之間隙空間2 0 6係配置以供氣體流經濾罐1 0 0。 第一間隔元件2 0 2及第二間隔元件2 0 4可以具有各種 形狀，以提供用於固體前驅物材料216之空間。例如，間 隔元件2 0 2、2 0 4可以為球狀、圓柱狀、錐狀、橢圓狀、規 則或不規則多面體形、或其他形狀或其組合，並被架構以 具有不同平均直徑，以提供在間隙空間2 0 6内之預定填料 密度。間隔元件202、204之表面可以為平滑、粗糙或作出 圖案。包含一粗糙面之間隔元件202、204具有一較大表面 積，可用以供昇華氣體凝結於其上。因此，當間隔元件 202、204變成塗覆有凝結之反應性固體前驅物材料216 時，反應性固體前驅物材料2 1 6維持具有大曝露面積，以 最大化可供後續反應所用之反應性固體前驅物材料2 1 6之 數量。一實施例可以包含間隔元件2 0 2、2 0 4，其具有相同 形狀但不同大小，及各種大小之間隔元件202、204之不同 形狀，此係取決於若干參數而選擇，該些參數例如來源固 體特徵、密度、多孔性、間隔元件之組成、濾罐的内部容 積及形狀、及予以產生之處理氣體的量。 間隔元件202、204之材料較佳具有低導熱率及低熱容 13

量，並相較於濾罐100之其他表面，允許昇華反應性固體 前驅物材料2 1 6之優先再沉積。即使有再沉積，間隔元件 202、204之配置維持長期使用所需之大昇華表面積，及均 勻地由反應性固體前驅物材料2 1 6產生昇華氣體。於一實 施例中，間隔元件202、204係由不鏽鋼、鋁、鎳、氟系高 分子、PTFE、PFA陶瓷、碳化矽或其他適當非有機材料所 製造。或者，間隔元件202、204可以被塗覆以不鏽鋼、鋁、 鎳、氟系高分子 、PTFE、PFA陶瓷、碳化矽或其他適當 非有機材料在不同核心材料上。間隔元件2 0 2、2 0 4之大小 係典型相關於固體前驅物材料2 1 6之結晶尺寸加以選擇。 於一適用以昇華二氟化氙之實施例中，第一間隔元件 2 0 2及第二間隔元件2 0 4係為球形並具有可以表示如下之 關係： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：Ri為第一間隔元件202之平均直徑；及 R2為第二間隔元件204之平均直徑。 此關係界定一預定填料密度，其較佳提供足夠表面 積，用以具有均勻之二氟化氙昇華，其係使用至少約20t 之溫度下之約200 sc cm之載氣。於此架構中，在間隔元件 202、2 04之點接觸間有大空間，其提供適當容積供固體前 驅物材料2 1 6填充，及一分散氣體通道，以確保恆定昇華。 間隔元件2 0 2、2 0 4另外對過量昇華蒸汽提供大表面積，以 於冷卻時冷凝，因而，保持固體前驅物材料2 1 6之大表面 積可以供昇華使用，同時，防止整個昇華塊之聚結。 14 第3圖例示昇華濾罐3 Ο 0之另一實施 由與製程化學品相容之材料所製成。濾罐 數第一間隔元件3 0 4及多數第二間隔元件 界定一間隙空間3 0 8，間隙空間3 0 8其中 物固體310。一第一過濾器316及一第二: 置於濾罐3 0 0内，以固持住固體3 1 0。 濾罐300具有一第一端蓋312及一第 氣密配件320係典型連接至每一端蓋312 允許濾罐3 0 0由流體管路3 0 2斷開，同時， 洩漏。於一實施例中，配件3 2 0包含一内·] valve) 322，其防止氣體由濾罐300通過 路302之配合配件324連接為止。 第一端蓋 3 1 2係典型以永久方式| 3 00。第二端蓋3 1 4係可以拆卸地連接至滤 濾罐300之填充及/或再填充。當第二端蓋 罐3 0 0可以排空舊間隔元件以及未使用固 間隔元件及新固體3 1 0再填入，而間隔元 預先完成混合物或當倒入濾罐3 0 0時混合 於一實施例中，第二端蓋3 1 4被螺接 體3 2 6。例如〇形環之密封件3 2 8係設置 及主體326之間，以防止在第二端蓋314 後由濾罐3 0 0洩漏。第二過濾器3 1 8係典 移除，以利於將固體3 1 0填充至濾罐3 0 0。 回來參考第1圖，控制器1 5 0係連接 例。濾罐3 0 0係 3 0 0被填裝有多 3 0 6，以於其間 分佈有昇華前驅 過濾器3 1 8係設 二端蓋3 1 4。一 、3 1 4，並適用以 防止由濾罐3 0 0 印止回閥（check ，直到與流體管 ?封固定至濾罐 ，罐3 0 0，以利於 3 1 4移開時，濾 體3 1 0，並以新 件與固體3 1 0為 〇 至濾罐3 0 0之主 於第二端蓋3 14 連接至濾罐300 型可由濾罐300 至氣體控制面板 15 I |Y+. _.ry. _•一 _ ·樹并如細正替換頁 104及處理室106,以控制氣體的產生及輸送，及在處理室 100内之基材（未示出）之處理。於〆實施例中，控制器150 包含一中央處理單元（CPU)152、記憶體154及支援電路 156。CPU 152可以為任一形式之電腦處理器之一’其可用 於控制各種室及次處理器之工業設定。記憶體1 54係連接 至CPU 152。記憶體154或電腦可讀取媒體也可以為一或 多數迅速可用記憶體，例如，隨機存取記憶體（RAM)、唯 讀記憶體（ROM)、軟碟、硬碟、或任何其他形式之數位儲 存器，不論是本地或遠端的。支援電路156係連接至 CPU 152，用以以傳統方式支援處理器。這些電路包含快 取、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、次系統等等。 一例如下方將描述之氣體產生方法400之製程係大致 儲存於記憶體154中，且該製程典型為一軟體常式 (routine )。軟體常式可以被儲存及/或為一第二CPU(未示 出）所執行’該第二CPU係遠離為CPU 152所控制之硬體。 雖然本發明之製程係討論實施為一軟體常式，但於此 揭示之其他方法步驟也可以為軟體控制器所執行於硬體 中。因此，本發明也可以為執行於一電腦系統上之軟體， 於一硬體中為專用積體電路或其他類型之硬體實作 (hardware implementation )，或軟體及硬體之組合。 第4圖描繪用以供給氣體至處理室之方法400之實施 例的流程圖。熟習於本技藝者可以了解到，雖然方法4〇〇 之實施例描述二氟化氙氣體產生，但其他氣體也可以使用 本發明加以產生，例如四羰化鎳、五（二曱胺）鈕（PDMaT) 16

及六羰基鎢等等。 方法400開始於步驟402，藉由將載氣經氣體產 路138通過第一加熱器122。當載氣離開載氣源102 載氣的溫度典型為處於室溫或略低於室溫。流量控 1 2 0大致控制載氣提供通過配氣迴路1 3 6之流率。設 旁路管路1 4 0入口之第四閥1 1 4係閉合，以確保所有 配氣迴路136之氣體會行經氣體產生管路138。 加熱器122大致加熱流經氣體產生管路138之載 一預定溫度。於一產生二氟化氙氣體的實施例中，加 1 22加熱載氣至約超出約2 0 °C以上之溫度。對於其他 固體，溫度可以利用一給定壓力之蒸發曲線加以選擇 開第一加熱器1 2 2之氣體溫度係為第一感應器1 2 6 視。第一感應器1 2 6係連接至控制器1 5 0，以提供回 加熱器1 22，用以精確地控制載氣溫度。於一實施例 載氣為氬並以約 200sccm之流率提供及被加熱至大;ί °C。 於步驟404，受熱載氣係流經含有固體前驅物材朝 之濾罐100。於步驟406，載氣的預定熱驅動一昇華反 使得一處理氣體直接由固體前驅物材料2 1 6蒸發。於 施例中，產生二氟化氙。然而，製程也可以利用其他翕 其係可以由固體形式迅速昇華者。 於步驟4 0 8，產生於濾罐1 0 0内之處理氣體流經 閥112至T字管132，並進入處理室106。第五閥1 型關閉以防止處理氣體進入旁路管路 140。或者，第 生管 時， 制器 置於 流經 氣至 熱器 昇華 。離 所監 授到 中， ^ 20 216 .應， 一實 ，體， 第三 [6典 五閥 17 i 正替換頁! 1 1 6也可以至少部份開啟，以稀釋離開濾罐1 0 0之氣體流。 一旦預定容積之處理氣體產生，以供給至處理室 1 0 6，第一加熱器1 2 2被關閉，以降低流入濾罐1 0 0内之載 氣的溫度。當流入濾罐1 0 0之載氣溫度降低時，於步驟4 1 0 中，昇華反應被停止，藉以防止產生過量之處理氣體。 於步驟4 1 2，離開濾罐1 0 0之處理氣體及/或載氣流被 停止。典型地，第三閥1 1 2相應於離開濾罐1 0 0之氣體的 溫度低於一預定溫度時而加以閉合。典型地，此溫度係被 設定於一點，以防止處理氣體凝結於濾罐1 0 0外。較佳， 殘留於濾罐1 〇〇内之過量處理氣體凝結在間隔元件202、 204上，因而維持固體前驅物材料216之大表面積，可供 下一昇華反應使用。 於步驟4 1 4，載氣流係藉由閉合第一閥1 0 8及開啟第 四閥114，而由氣體產生管路138轉向至旁路管路140。第 二加熱器124加熱通過旁路管路140之載氣。或者，如上 所述，一載氣的一部份可以經由旁路管路140而轉向，並 混合此離開濾罐1 00之氣體，以控制載氣對被送至處理室 1 0 6之處理氣體之稀釋比例。於步驟 4 1 6，流經旁路管路 140之受熱載氣將濾罐100及處理室106之間殘留的處理 氣體輸送進入處理室106，同時，避免處理氣體凝結於配 氣迴路1 3 6内。 昇華濾罐5 0 0之另一實施例係描繪於第5圖中，其可 以用於第1圖之處理系統1 3 4中。於此實施例中，濾罐5 0 0 係為一玻璃管，具有主體502、底部5 04、及端蓋5 06。主 18 .......^

體5 02及底部504可以由罝彼4上，城L 早件材枓構成，或者它們可以為

熔接或密封固定在一起之公M 刀離tl件。端蓋506可以被螺接 並由主體502移除，如第i f划弗3圖所述，或者，其可以密封地 固定至主體502，.如第2 m π X- 乐ζ圖所述。端蓋506同時也包含一 第一埠508及一第二埠, ^ 坪5 1 0 ’以允許氣體流入及流出濾罐 500 ° 滤罐500係被填裝有多數第一間隔元件2〇2及多數第 二間隔元件204 ’其間界定一間隙空間2〇6，而固體前驅物 材料2 1 6为佈於間隙空間2 〇 6中。濾罐5 〇 〇可以藉由移除 端蓋506或若端蓋506被密封固定至主體5〇2時經由埠 5 1 0，而填充或再填充固體前驅物材料2 1 6。或者，一過濾 器（未示出）可以设置於濾罐5〇〇内，以固持如第3圖所示 之固體則驅物材料216’或供給於濾罐5〇〇外，如第2圖 所述’以防止固體前驅物材料2丨6或由該處產生之粒子進 入處理室1 06中。 於一實施例中’具有第一端514及第二端516之管512 係設置於濾罐500内。管512於第一端514連接至第一埠 508’且管512具有一長度’使得管512之第二端516設置 於間隔元件202、204之間。 或者’管512之第二端516可以適用以將流出管512 之載氣擴散進入濾罐500。第二端516可以包含穿設於其 間之多數孔520，以允許載氣在大區域上流入濾罐500。或 者’或除了孔520外’一擴散板522也可以連接至管512 之第二端516。擴散板522包含多數孔洞524，該些孔洞 19 ΒΘ 柳 5 2 4係適用以沿著濾罐5 Ο 0之底部分散載氣，藉以在濾 500之大區域上驅動昇華反應，以進行一致之氣體昇華 固體前驅物材料2 1 6之有效消耗。 因此，本發明提供用以經由昇華處理產生處理氣體 半導體處理室的方法與設備。可以了解的是，本發明之 華及輸送方法也可以用於半導體、微加工、MEMS、光 及其他處理室中，其將藉由使用於此所述之昇華方法與 備，而受益於處理氣體的可靠產生。一熱控制載氣係用 驅動產生處理氣體的昇華反應。對載氣溫度之昇華反應 快速反應允許處理氣體產生之快速產生及停止，提供昇 材料保留及較快系統反應時間。再者，一固持昇華材料 濾罐係為模組化並可以隔離的，因而，用於系統停機時 快速更換，同時，提供一可傳輸容器，其可以再填充昇 材料供未來使用。 雖然，前述已經針對本發明之較佳實施例，但本發 之其他實施例也可以在不脫離本發明基本範圍下加以 出。本發明之範圍係由隨附之申請專利範圍所界定。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實 例說明，其部分乃繪示如附圖式。須注意的是，雖然所 圖式揭露本發明特定實施例，但其並非用以限定本發明 精神與範圍，任何熟習此技藝者，當可作各種之更動與 飾而得等效實施例。 罐 及 給 昇 學 設 以 之 華 之 之 華 明 想 施 附 之 潤 20 第1圖為具有一氣體產生系統之實施例之處理系統的 簡化示意圖； 第2圖為一昇華濾罐實施例的剖面圖； 第3圖為一昇華濾罐之另一實施例之剖面圖； 第4圖為昇華處理實施例之流程圖；及 第5圖為昇華濾罐之另一實施例。 【元件代表符號簡單說明】 100 渡 罐 102 載 氣 源 1 04 氣 體 控 制 面 板 106 處 理 室 108 第 一 閥 110 第 閥 112 第 三 閥 114 第 四 閥 116 第 五 閥 118 第 六 閥 120 流 量 控 制 器 122 第 一 加 熱 器 124 第 -— 加 熱 器 126 第 一 感 應 器 128 第 --- 感 應 器 130 第 一 T 字 管 132 第 二 T 字 管 134 處 理 系 統 136 配 氣 迴 路 138 氣 體 產 生 管 路 140 旁 路 管 路 150 控 制 器 152 中 央 處 理 單 元 154 記 憶 體 156 支 援 電 路 202 第 一 間 隔 元 件 204 第 二 間 隔 元 件 206 間 隙 空 間 208 端 蓋 210 主 體 212 第 一 端 214 第 —一- 端 21

216 固 體 前 驅 物 材料 218 外 殼 220A ,220B 分 離 配件 222 第 一 過 渡 器 224 第 二 過 渡 器 240 埠 300 濾 罐 302 流 體 管 路 304 第 一 間 隔 元 件 306 第 二 間 隔 元件 308 間 隙 空 間 3 10 固 體 3 12 第 一 端 蓋 314 第 -~~* 端 蓋 3 16 第 一 過 渡 器 3 18 第 二 過 滤 器 320 配 件 322 止 回 閥 324 配 合 配 件 326 主 體 328 密 封 件 400 方法 402,404 ,406, 408,410,412 ,414,416 步驟 500 濾 罐 502 主 體 504 底 部 506 端 蓋 508 第 一 埠 510 第 - 埠 5 12 管 5 14 第 一 端 516 第 二 端 520 孔 522 擴 散 板 524 孔 洞 22

Claims (1)

1. 歡}正替換頁 十、申請專利範圍： 1. 一種產生用於一處理系統的氣體之設備，其至少包含： 一模組化、可隔絕、可傳輸之濾罐（c a n i s t e r )，適用 於一處理系統之一氣體控制面板中； 複數個第一間隔元件，設置在該濾罐内； 複數個第二間隔元件，設置在該濾罐内並與該些第一 間隔元件界定一間隙空間，且該些第二間隔元件與該些 第一間隔元件為明顯不同且可個別識別出；及 一固體前驅物材料，至少部份填充該間隙空間。 2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件具有不同平均直徑。 3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件間之關係由下式表示： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：R!為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 4. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件或該些第二間隔元件之至少其中之一者為球形或多 面體。 5.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該固體前驅物 23 —J 材料為由二氟化氣、四幾化鎳（nickel carbonyl)、五（二 甲胺）钽及六羰基鎢構成之群組中所選出。 6.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件之至少其中之一者係由一材料 所製造或被塗覆以一材料，該材料係由不鏽鋼、鋁、鎳、 氟系高分子、PTFE、PFA陶瓷及碳化矽所構成之群組所 選出。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件之至少其中之一者係由一非有 機材料製造或被塗覆以一非有機材料。 8. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些第一間隔 元件具有一粗糙或圖案化之表面。 9. 一種產生用於一處理系統的氣體之設備，其至少包含： 一中空主體； 一氣體入口 ，形成於該中空主體中； 一管，設置於該中空主體中並連接至該氣體入口； 一氣體出口.，形成於該中空主體中； 複數個第一間隔元件，設置於該中空主體中； 複數個第二間隔元件，設置於該中空主體中並與該些 第一間隔元件界定一間隙空間，該些第二間隔元件與該 24 翁為辑嫩)正替換頁 些第一間隔元件為明顯不同且可個別識別出；及 一固體前驅物材料，至少部份填充該間隙空間。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件間之關係係表示為： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：R!為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 1 1.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些第一間隔 元件或該些第二間隔元件之至少其中之一者為球形或多 面體。 12.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件之至少其中之一者係由一材料 所製造或被塗覆以一材料，該材料係由不鏽鋼、鋁、鎳、 氟系高分子、PTFE、PFA陶瓷及碳化矽所構成之群組所 選出。 1 3.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些第一間隔 元件及該些第二間隔元件之至少其中之一者係由一非有 機材料製造或被塗覆以一非有機材料。 14.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該些第一間隔 25

   元件具有一粗糖或圖案化之表面。 1 5 .如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該管更包含： 複數個形成通過其間之孔。 1 6.如申請專利範圍第9項所述之設備，更包含一板，該板 係連接至該管而與該氣體入口相對設置，該板適用以向 外分配由該管流出之氣體。 1 7.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該固體前驅物 材料為由二氟化氙、五（二甲胺）钽、四羰化鎳及六羰基 鎢構成之群組中所選出。 1 8. —種產生用於一處理系統的氣體之設備，其至少包含： 一載氣源； 一處理室； 一第一氣體管路，連接於該處理室與該載氣源之間； 一濾罐，與該第一氣體管路串聯連接； 一固體前驅物材料，設置於該濾罐内並適用以經由一 昇華處理而產生一處理氣體；及 一第一加熱器，設置於該濾罐之上游，並適用以加熱 流入該濾罐中之載氣到達至少約一預定位準。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之設備，更包含： 26 1¾¾觀)正替換頁 一旁路管路，連接該載氣源與該處理室並與第一加熱 器及該濾罐平行。 2 0.如申請專利範圍第1 9項所述之設備，其中該旁路管路 更包含： 一第二加熱器，適用以加熱流經該旁路管路之載氣。 2 1.如申請專利範圍第2 0項所述之設備，更包含： —第一感應器，連接於該第一加熱器及該濾罐之間， 及適用以提供載氣溫度之一度量；及 一第二感應器，連接於該濾罐與該處理室之間，並適 用以提供離開該濾罐之氣體溫度之一度量。 22 ·如申請專利範圍第2 1項所述之設備，更包含： 一過濾器，設置於包含在該濾罐中之該固體前驅物材 料與該處理室之間。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項所述之設備，其中該濾罐更包 含： 複數個第一間隔元件，設置於該濾罐内；及 複數個第二間隔元件，設置於該濾罐内，該些第二間 隔元件與該些第一間隔元件為明顯不同且可個別識別 出。 27 .替換頁 24 ·如申請專利範圍第2 3項所述之設備，其中該些第一間 隔元件及該些第二間隔元件間之關係係表示為： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：R!為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項所述之設備，其中該些第一間 隔元件或該些第二間隔元件之至少其中之一者為球形或 規則多面體。 2 6.如申請專利範圍第1 8項所述之設備，其中該固體前驅 物材料為由二氟化氙、五（二甲胺）钽、四羰化鎳及六羰 基鎢構成之群組中所選出。 2 7. —種產生用於一處理系統的氣體之設備，其至少包含： 一載氣源； 一處理室； 一第一氣體管路，連接於該處理室與該載氣源之間； 一第二氣體管路，平行於該第一氣體管路而連接於該 處理室與該載氣源之間； 一濾罐，與該第一氣體管路為串聯連接； 複數個第一間隔元件，設置於該濾罐内； 複數個第二間隔元件，設置於該濾罐内，該些第二間 隔元件與該些第一間隔元件為大幅地、明顯不同且可個 28 5.3¾¾¾¾)正替換頁 別識別出； 一固體前驅物材料，設置於該濾罐内並適用以當曝露 至超出一預定位準之溫度時，產生一氣體蒸汽；及 一第一加熱器，設置於該濾罐與該載氣源之間，並適 用以加熱流入該濾罐内之載氣到達至少約該預定位準； 一第二加熱器，適用以加熱流動於該第二氣體管路内 之載氣；及 一用以使氣體於該第一氣體管路及該第二氣體管路之 間轉向的裝置。 2 8.如申請專利範圍第2 7項所述之設備，其中該用以使載 氣流轉向之裝置為一或多數閥。 29.如申請專利範圍第27項所述之設備，其中該些第一間 隔元件及該些第二間隔元件間之關係係表示為： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：R i為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 3 0.如申請專利範圍第27項所述之設備，更包含一過濾 器，設置於該固體前驅物材料與該處理室之間。 31. —種產生用於一半導體處理室的氣體之方法，其至少包 含下列步驟： 29 97. ^ -"1304998^ ^ 加熱流動於一第一氣體管路中之一載氣； 將受熱之該載氣通入一包含有一固體前驅物材料之濾 罐中；及 藉由昇華，由該固體前驅物材料，產生一處理氣體。 3 2.如申請專利範圍第3 1項所述之方法，更包含下列步驟： 在產生一預定體積之處理氣體後，降低流經該濾罐之 氣體的溫度；及 防止該處理氣體離開該濾罐。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項所述之方法，更包含下列步驟： 加熱流經一第二氣體管路之氣體，該第二氣.體管路以 一 T字管分接至該濾罐與該處理室間之該第一氣體管 路；及 以流經該第二氣體管路之受熱氣體，沖走在該T字管 與該處理室間之殘留處理氣體。 34.如申請專利範圍第32項所述之方法，更包含下列步驟： 感應流入及流出該濾罐之氣體的溫度。 3 5.如申請專利範圍第3 1項所述之方法，其中被昇華之該 固體前驅物材料為由二氟化氙、五（二甲胺）钽、四羰化 鎳及六羰基鎢構成之群組中所選出。 30 Ui· Ui·嗖304酬釣正替換頁 36. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中上述之通入 受熱載氣至該濾罐之步驟更包含： 將氣體通入於複數個第一間隔元件及複數個第二間隔 元件之間，其中該些第二間隔元件與該些第一間隔元件 為明顯不同且可個別識別出，而該些第一間隔元件及該 些第二間隔元件間之關係由下式表示： 0.8<R2/Ri<〇.95 其中：R i為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 37. —種產生用於一半導體處理室的氣體之方法，其至少包 含下列步驟： 將流經一第一氣體管路之一氣體加熱； 將受熱之該氣體流經一濾罐，以由包含於該濾罐中之 一固體前驅物材料而昇華一處理氣體； 降低流經該濾罐之氣體的溫度，以限制處理氣體的產 生； 將設置於該濾罐與該半導體處理室間之一閥關閉，以 防止處理氣體離開該濾罐； 將流經一第二氣體管路之氣體加熱，該第二氣體管路 以一 T字管分接至該閥與該半導體處理室間之該第一氣 體管路；及 以來自該第二氣體管路之受熱氣體，沖洗在該T字管 與該半導體處理室間之殘留處理氣體。 31 —...................................' 』3j〇499於」體 38. —種產生用於一處理室的氣體之方法，其至少包含下列 步驟： 將一載氣通入由設置於一濾罐中之複數個第一間隔元 件與複數個第二間隔元件之間所界定之一間隙空間，該 些第二間隔元件與該些第一間隔元件為明顯不同且可個 別識別出；及 由一設置於該間隙空間中之一固體前驅物材料，並藉 由昇華產生一處理氣體。 3 9.如申請專利範圍第3 8項所述之方法，更包含下列步驟： 在進入該濾罐之前，將載氣加熱。 4 0.如申請專利範圍第3 9項所述之方法，更包含下列步驟： 在產生一預定體積之處理氣體後，降低流過該濾罐之 氣體的温度。 4 1.如申請專利範圍第4 0項所述之方法，更包含下列步驟： 防止該處理氣體離開該濾罐。 42.如申請專利範圍第4 0項所述之方法，更包含下列步驟： 凝結該處理氣體於該些第一間隔元件與該些第二間隔 元件上。 32 商4B働正替換頁 4 3 ·如申請專利範圍第3 8項所述之方法，更包含下列步驟： 加熱流經一第二氣體管路的氣體，該第二氣體管路以 一 T字管分接至該濾罐與該處理室間之一第一氣體管 路；及 以流經該第二氣體管路之受熱氣體，沖走在該T字管 與該處理室間之殘留處理氣體。 44 ·如申請專利範圍第3 9項所述之方法，更包含下列步驟： 感應流進及流出該濾罐之氣體的溫度；及 相應於所感應之溫度，而調整氣體的溫度。 45.如申請專利範圍第38項所述之方法，其中被昇華之該 固體前驅物材料係由二氟化氙、五（二曱胺）钽、四羰化 鎳及六羰基鎢構成之群組中所選出。 4 6.如申請專利範圍第3 8項所述之方法，其中該些第一間 隔元件及該些第二間隔元件間之關係由下式表示： 0.8<R2/Ri<0.95 其中：R!為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 47. —種用以填充一氣體產生濾罐之方法，其至少包含下列 步驟： 將一固體前驅物材料分佈於設置在一濾罐中之複數個 33

   第一間隔元件與複數個第二間隔元件間，該些第一間隔 元件與該些第二間隔元件為明顯不同且可個別識別出； 及 密封該濾罐，以防止氣體自該濾罐漏出。 48.如申請專利範圍第47項所述之方法，其中上述之分佈 該固體前驅物材料的步驟更包含下列步驟： 將一連接至該濾罐且成為一單元之閥開啟，並使該固 體前驅物材料通過該閥。 4 9.如申請專利範圍第4 8項所述之方法，其中上述之密封 該濾罐之步驟包含下列步驟： 關閉該閥。 5 0.如申請專利範圍第4 7項所述之方法，其中上述之分佈 該固體前驅物材料的步驟更包含下列步驟： 攪動該濾罐。 5 1.如申請專利範圍第47項所述之方法，其中上述之分佈 該固體前驅物材料的步驟包含以一前驅物材料再填充該 濾罐。 5 2.如申請專利範圍第4 7項所述之方法，其中該些第一間 隔元件及該些第二間隔元件間之關係由下式表示： 34 0.8<R2/Ri<0.95 其中：Ri為該些第一間隔元件之平均直徑；及 R2為該些第二間隔元件之平均直徑。 5 3 .如申請專利範圍第4 7項所述之方法，其中該固體前驅 物材料係由二氟化氙、五（二甲胺）钽（PDMAT)、四羰化 鎳及六羰基鎢構成之群組中所選出的一材料。 54. —種填充一氣體產生濾罐之方法，其至少包含下列步 驟： 將一固體前驅物材料與複數個第一間隔元件及複數個 第二間隔元件相混合，該些第二間隔元件與該些第一間 隔元件為明顯不同且可個別識別出； 將已混合之該些第一間隔元件及該些第二間隔元件與 該固體前驅物材料置放入一濾罐中；及 密封該濾罐，以防止氣體由該濾罐漏出。 55. 如申請專利範圍第54項所述之方法，其中該固體前驅 物材料係由二氟化氙、五（二甲胺）鈕、四羰化鎳及六羰 基鶴構成之群組中所選出之一材料。 56. —種於一處理系統中產生氣體之設備，其至少包含： 一模組化、可隔絕、可傳輸之濾罐，係適用於連接至 一處理系統之一輸送系統的一氣體控制面板中；以及 35 複數個金屬元件及一固體前驅物材料，包含在該濾罐 内； 其中，該固體前驅物材料係與該些金屬元件接觸。 5 7.如申請專利範圍第5 6項所述之設備，其中該固體前驅 物材料包括一元素，該元素係由组、鶴、錄及I構成之 群組中所選出。 5 8 .如申請專利範圍第5 7項所述之設備，其中該固體前驅 物材料包括五（二曱胺）钽。 5 9.如申請專利範圍第5 6項所述之設備，其中該些金屬元 件包括一金屬，該金屬係由不鏽鋼、鋁、鎳、其合金及 其混合物構成之群組中所選出。 60.如申請專利範圍第59項所述之設備，其中該些金屬元 件具有一形狀，該形狀係由球狀、圓柱狀、錐狀、橢圓 狀、規則多面體形、不規則多面體形、其衍生形狀及其 組合形狀構成之群組中所選出。 6 1.如申請專利範圍第6 0項所述之設備，其中該些金屬元 件具有不規則多面體形，且該固體前驅物材料包括五（二 甲胺）钽。 36

   ψ 62.如申請專利範圍第5 6項所述之設備，其中至少一閥係 設置在該濾罐上。 63 ·如申請專利範圍第62項所述之設備，其中該至少一閥 包括一第一閥及一第二閥，該第一閥耦接至用於接收一 載氣之該濾罐的一入口 ，該第二閥係耦接至用於分佈一 前驅物氣體之該濾罐的一出口。 37

   七、指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為：第2圖。 (二） 、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 100 渡 罐 110 第 二 閥 112 第 三 閥 128 第 -— 感 應 器 202 第 一 間 隔 元件 204 第 二 間 隔 元 件 206 間 隙 空 間 208 端 蓋 210 主 體 212 第 一 端 214 第 二 端 216 固 體 前 驅 物 材 料 218 外 殼 220A ，220B 分 離 配 件 222 第 一 過 濾、 器 224 第 二 過 濾 器 240 埠 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明 特徵的化學式： 無 4