TWI822702B - 用於輸送氣體至半導體處理系統的設備 - Google Patents

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Abstract

本文提供一種用於輸送氣體至一半導體處理系統的方法和設備。在一些實施例中，該設備包含：一氣體入口管線，該氣體入口管線具有一入口閥；一氣體出口管線，該氣體出口管線具有一出口閥；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一孔口，該孔口被包含在該氣體出口管線、該出口閥、一化學安瓿出口閥，或出口隔離閥的至少一者內；一化學安瓿，該化學安瓿流體耦接至該氣體入口管線和該氣體出口管線中的至少一者；及一處理腔室。在一些實施例中，該設備進一步包含：一止回閥、一或多個孔口，及/或一加熱的轉向管線。

Description

用於輸送氣體至半導體處理系統的設備
本發明的實施例一般性地關於用於輸送氣體至半導體處理系統的方法和設備。特定地，本揭露的實施例關於用以改善對於基板處理腔室的前驅物輸送的方法和設備。
利用固體前驅物的氣相沉積程序(其中包含低蒸汽壓化學物質輸送)可能會遇到一些問題。舉例而言，沿著氣體輸入和輸出管線的非所欲的溫度差導致在那些管線中的嚴重的化學冷凝。此外，存在有在進行基板處理期間的氣體和不穩定的氣體流動的初始的輸送尖峰。溫度差異和壓力差異的組合導致在基板上的沉積中的不可重複性和非均勻性。然而，基板的處理需要在進行處理期間所使用的氣體的輸送中的溫度、流量速率，及壓力的精確的控制。
在一實施例中，提供一種用於輸送氣體至一半導體處理系統的設備。該設備包含：一氣體入口管線，該氣體入口管線具有一入口閥；一氣體出口管線，該氣體出口管線具有一出口閥；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一孔口，該孔口被包含在該氣體出口管線、該出口閥、一化學安瓿出口閥，或出口隔離閥中的至少一者內；一化學安瓿，該化學安瓿流體耦接至該氣體入口管線和該氣體出口管線的至少一者；及一處理腔室。
在另一實施例中，提供一種用於輸送氣體至一半導體處理系統的設備。該設備包含：一氣體入口管線，該氣體入口管線具有一入口閥；一氣體出口管線，該氣體出口管線具有一出口閥；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一孔口，該孔口流體耦接至該出口閥、該氣體出口管線，或其組合；一處理腔室；一熱罐；一止回閥，該止回閥流體連接至該氣體入口管線；一化學安瓿，該化學安瓿與該熱罐流體連通；一第三出口閥，該第三出口閥耦接至該氣體出口管線和繞過該處理腔室的一加熱的轉向管線，其中該處理腔室耦接至該氣體出口管線；及一第四出口閥，該第四出口閥與該氣體出口管線流體連通，而允許化學前驅物和/或載送氣體從該化學安瓿流至該處理腔室。
在另一實施例中，提供一種用於輸送氣體至半導體處理系統的設備。該設備包含：一氣體入口管線，該氣體入口管線具有一入口閥；一氣體出口管線，該氣體出口管線具有一出口閥；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的一流量；一處理腔室；一熱罐；一止回閥，該止回閥流體連接至該氣體入口管線；一孔口，該孔口流體耦接至該出口閥、氣體出口管線，或其組合；一化學安瓿，該化學安瓿與該熱罐流體連通；一第三出口閥，該第三出口閥耦接至該氣體出口管線和繞過該處理腔室的一加熱的轉向管線，其中該處理腔室耦接至該氣體出口管線；一第四出口閥，該第四出口閥與該氣體出口管線流體連通，而允許化學前驅物和/或載送氣體從該化學安瓿流至該處理腔室；及一校準電路，該校準電路耦接至該出口閥。
本揭露的實施例關於用以改善從化學安瓿至處理腔室的化學物質輸送的設備和方法。
已經在利用化學安瓿的傳統的處理系統(或設備)的氣體輸送管線中觀察到嚴重的化學冷凝。在由第1 圖示例說明的傳統的設備100 中，沿著化學物質輸送管線存在大的溫度範圍(例如，在大約91ºC和大約180ºC之間)。冷凝導致化學物質輸送問題、在晶圓上的顆粒、不均勻性，及在背對背的晶圓運行期間的第一晶圓效應。發明人已經發現到此些問題可藉由均勻的輸送管線加熱、維持溫度梯度，及加熱的載體管線來解決。
傳統的設備100 在基板處理的初始的階段期間亦呈現出不期望的高壓輸送尖峰和不穩定的氣流。這樣導致前驅物進入腔室的不一致的流量以及具有穩定狀態的給料條件下的腔室中的不穩定的壓力，而顯現出不穩定的化學物質輸送。發明人已經發現到在如同顯示於描繪在第2 圖中的新穎的處理化學物質輸送系統(或設備)200 的輸送管線中增加孔口提供了對於上述的問題的解決方案。孔口可以與加熱的轉向管線和止回閥一起使用，或可以不與加熱的轉向管線和止回閥一起使用。孔口的使用藉由完全打開的閥門來減少初始的尖峰和控制氣體的流量。加熱的轉向管線和止回閥的使用可以幫助分散氣體的任何的初始的尖峰並且使得從化學安瓿至處理腔室的氣體的流量穩定。止回閥的主要目的是防止前驅物沿著氣體入口管線向上回流。此外，止回閥可提供額外的工具以將前驅物保持在熱罐中，以使得前驅物不會無意中在載送氣體管線中冷凝。
第1 圖顯示傳統的處理化學物質輸送系統(或傳統的設備)100 的示意圖。傳統的設備100 包含：處理腔室106 、基座107 、載送氣體源102a 、吹掃氣體源104a ，及化學安瓿110 。處理腔室106 可為用以進行熱沉積程序或包含蒸發的化學前驅物的氣相沉積程序的腔室。
化學安瓿110 包含：安瓿入口111 和安瓿出口112 ，並且亦可包含：與化學安瓿110 的內部容積流體連通的額外的管道113 。可選擇的管道113 可包含：隔離閥113a ，並且可被使用以對於化學安瓿110 加壓或減壓。
化學安瓿110 包含：內部主體114 ，並且內部主體114 可儲存化學前驅物。安瓿入口111 可包含：用以當化學安瓿110 未被連接時將安瓿入口111 與外部環境隔離的入口隔離閥111a 。類似地，安瓿出口112 可包含：用以當化學安瓿110 未被連接時將安瓿出口112 與外部環境隔離的出口隔離閥112a 。入口隔離閥111a 和出口隔離閥112a 可以被打開以允許與化學安瓿110 的內部容積之間的流體連通。
設備100 包含：氣體入口管線115 ，該氣體入口管線與載送氣體102 或載送氣體源102a 流體連通。載送氣體源102a 可藉由載送氣體加熱器102b 來加熱。氣體入口管線115 具有用以控制載送氣體102 流進化學安瓿110 的流動的安瓿入口閥115a 和隔離入口閥115b 。設備100 包含：氣體出口管線117 ，該氣體出口管線包含：用以控制(例如)前驅物蒸汽和離開化學安瓿110 的載送氣體的流動的安瓿出口閥117a 和隔離出口閥117b 。旁通管線130 連接氣體入口管線115 和氣體出口管線117 。當存在化學安瓿110 時，旁通管線130 包含在安瓿出口閥117a 的下游處的旁通閥130a 。旁通閥130a 允許載送氣體102 從氣體入口管線115 流動以吹掃氣體出口管線117 ，而不使得載送氣體102 流入化學安瓿110 。舉例而言，當不存在化學安瓿110 時，旁通閥130a 可以打開以允許載送氣體102 的流動。一些實施例的旁通管線130 和旁通閥130a 是在安瓿入口閥115a 的上游處。在一些實施例中，旁通管線130 連接至在安瓿入口閥115a 的下游處的氣體入口管線115 。在一些實施例中，旁通管線130 和旁通閥130a 與在安瓿出口閥117a 的下游處的氣體出口管線117 連通。在一些實施例中，旁通管線130 連接至在安瓿出口閥117a 的上游處的氣體出口管線117 。在一些實施例中，旁通管線130 連接至在安瓿入口閥115a 的上游處的氣體入口管線115 並且與其流體連通和連接至在安瓿出口閥117a 的下游處的氣體出口管線117 並且與其流體連通。在一些實施例中，旁通管線130 連接至在安瓿入口閥115a 的下游處的氣體入口管線115 並且與其流體連通和連接至在安瓿出口閥117a 的上游處的氣體出口管線117 並且與其流體連通。
設備100 包含：吹掃管線155 ，該吹掃管線與吹掃氣體104 和/或吹掃氣體源104a 流體連通。吹掃氣體源可以被吹掃氣體加熱器104b 加熱。吹掃管線155 包含與吹掃管線155 流體連通的吹掃出口閥155a 以允許吹掃氣體104 流至處理腔室106 。在一些實施例中，吹掃出口閥155a 包含：與吹掃管線155 流體連通的第一輸入156a 和與氣體出口管線117 流體連通的第二輸入156b 。吹掃出口閥155a 亦可包含：用以將流量引導朝向處理腔室106 的第一出口156c 。在一些實施例中，吹掃出口閥155a 是三向閥或比例閥，其可以將來自氣體出口管線117 和吹掃管線155 中的僅有一者的流量傳送至處理腔室106 ，或可以將來自氣體出口管線117 和吹掃管線155 的流量混合。混合的流量的範圍可以從整個氣體出口管線117 至整個吹掃管線155 和在其間的所有的狀態。
熱罐105 (由虛線指示者)圍繞氣體入口管線115 和氣體出口管線117 的一部分，以為了確保沿著氣體輸送系統的均勻的溫度梯度、加熱在輸送管線中的閥，及有助於避免可能破壞基板的雜質的沉積。熱罐105 是被使用以容納和保持在熱罐105 內的元件上的熱的殼體。加熱器可以在殼體的內部或外部。元件可藉由(例如)強制熱空氣、筒式加熱器、電阻加熱器，及加熱包裹來加熱。
在傳統的設備100 內的壓力和熱量的變化，以及化學冷凝造成前驅物氣體進入腔室的不一致的流量和不穩定的化學物質輸送，以使得程序是不可重覆的並且基板處理是不均勻的。因此，需要加入用以最小化壓力和熱量的變化，及化學冷凝的機制。如同在後文中描述者，在示例說明於第2 圖中的新穎的系統中，孔口(除了其他的元件之外)允許針對於每一次運行的受到控制的化學蒸汽輸送和穩定的蒸汽壓力。
第2 圖顯示新穎的處理化學物質輸送系統200 的示意圖。新穎的處理化學物質輸送系統(或設備)200 包含：處理腔室206 、基座207 、載送氣體源202a (該載送氣體源被選擇性地加熱)、吹掃氣體源204a (該吹掃氣體源被選擇性地加熱)，及化學安瓿210 。處理腔室206 可為用以進行熱沉積程序或包含蒸發的化學前驅物的氣相沉積程序的腔室。處理腔室206 通常為化學氣相沉積(CVD)腔室、原子層沉積(ALD)腔室，或可為其衍生物。
設備200 具有化學安瓿210 。在一實施例中，化學安瓿210 可與設備200 共同地使用。在另一實施例中，化學安瓿210 可以不是設備200 的部分。化學安瓿210 可為使用於任何的低蒸汽壓前驅物的輸送的任何的安瓿(例如，昇華安瓿或蒸發安瓿)。化學安瓿210 可包含：適合使用於沉積程序的任何形式的前驅物。在一些實施例中，化學安瓿210 包含：一或多個固體前驅物。在一些實施例中，化學安瓿210 包含：一或多個液體前驅物。在一些實施例中，化學安瓿210 包含：一或多個固體前驅物和一或多個液體前驅物。在一些實施例中，化學安瓿210 包含：內部主體214 ，且內部主體214 可儲存前驅物。
化學安瓿210 包含：安瓿入口211 和安瓿出口212 ，並且亦可包含：與化學安瓿210 的內部容積流體連通的額外的管道213 。可選擇的管道213 可包含：隔離閥213a ，並且可被使用以對於化學安瓿210 進行加壓或減壓。安瓿入口211 可包含：當化學安瓿210 未被連接時將安瓿入口211 與外部環境隔離的入口隔離閥211a 。類似地，安瓿出口212 可包含：用以當化學安瓿210 未被連接時將安瓿出口212 與外部環境隔離的出口隔離閥212a 。入口隔離閥211a 和出口隔離閥212a 可以被打開以允許與化學安瓿210 的內部容積之間的流體連通。
設備200 包含：氣體入口管線215 ，該氣體入口管線與載送氣體202 或載送氣體源202a 流體連通。載送氣體源202a 可被載送氣體加熱器202b 加熱。氣體入口管線215 具有用以控制載送氣體202 流進化學安瓿210 的流動的安瓿入口閥215a 和隔離入口閥215b 。設備200 包含：氣體出口管線217 ，該氣體出口管線包含：用以控制(例如)前驅物蒸汽和離開化學安瓿210 的載送氣體202 的流動的安瓿出口閥217a 和隔離出口閥217b 。旁通管線230 連接氣體入口管線215 和氣體出口管線217 。當存在化學安瓿210 時，旁通管線230 包含：在安瓿出口閥217a 的下游處的旁通閥230a 。旁通閥230a 允許載送氣體202 從氣體入口管線215 流動以吹掃氣體出口管線217 ，而不使得載送氣體202 流入化學安瓿210 。舉例而言，當不存在化學安瓿210 時，旁通閥230a 可被打開以允許載送氣體202 的流動。一些實施例的旁通管線230 和旁通閥230a 是在安瓿入口閥215a 的上游處。在一些實施例中，旁通管線230 連接至在安瓿入口閥215a 的下游處的氣體入口管線215 。在一些實施例中，旁通管線230 和旁通閥230a 與在安瓿出口閥217a 的下游處的氣體出口管線217 連通。在一些實施例中，旁通管線230 連接至在安瓿出口閥217a 的上游處的氣體出口管線217 。在一些實施例中，旁通管線230 連接至在安瓿入口閥215a 的上游處的氣體入口管線215 並與其流體連通和連接至在安瓿出口閥217a 的下游處的氣體出口管線217 並與其流體連通。在一些實施例中，旁通管線230 連接至在安瓿入口閥215a 的下游處的氣體入口管線215 並與其流體連通和連接至在安瓿出口閥217a 的上游處的氣體出口管線217 且與其流體連通。
氣體入口管線215 可耦接至一入口校準電路239 ，該入口校準電路經配置以精確地量測氣體流量。入口校準電路239 可被利用以執行系統元件的流量驗證，而不需要流入處理腔室206 。氣體入口管線215 可耦接至止回閥240 。止回閥240 的主要目的是防止前驅物沿著氣體入口管線215 向上回流。此外，止回閥240 可提供額外的工具以將前驅物保持在熱罐205 (由虛線指示者)中，以使得前驅物不會無意中在載送氣體管線中冷凝。入口校準電路239 可以在止回閥240 的上游處或下游處。
在一實施例中，入口校準電路239 包含：氣體源、分流閥、調節裝置，及感測電路。感測電路經配置以接收通過入口閥和出口閥的氣流。在另一實施例中，入口校準電路239 利用校準的容積以接收氣流。根據從在校準的容積中的氣體中量測的特性和/或屬性，可以驗證進入感測電路的氣體的流量速率和/或壓力。在另一實施例中，入口校準電路239 利用未校準的容積以接收氣流。根據在未校準的容積中的氣體的隨著時間量測的特性和/或屬性的變化，可以驗證進入感測電路的氣體的流量速率和/或壓力。在又一實施例中，入口校準電路239 包含：設置在校準的容積的振動構件。在其他的實施例中，入口校準電路239 可包含：一感測器，該感測器經配置以偵測設置在校準的容積中的氣體的電特性或磁特性中的至少一者。因此，入口校準電路239 經配置以用於藉由量測通過安瓿入口閥215a 和安瓿出口閥217a 的流量來校準閥的有效開口面積，同時保持通過安瓿入口閥215a 和安瓿出口閥217a 的流動。
氣體出口管線217 可耦接至經配置以精確地量測氣體流量的出口校準電路241 。出口校準電路241 可被利用以執行系統元件的流量驗證，而不需要流入處理腔室206 。在此些情況中，出口校準電路241 經配置以藉由量測通過孔口的流量來校準孔口250 的面積，同時保持通過連接閥的流動(並且在此些情況中是孔口校準電路)。氣體出口管線217 包含：孔口250 ，該孔口的尺寸被設計成提供阻塞流動條件。建立阻塞流動條件將掃入處理腔室206 的氣體的壓力的尖峰最小化。孔口250 可由與在基板處理系統中發現到的化學物質和副產物相容的任何的材料製成。孔口250 的尺寸被設計為與氣體出口管線217 配合。孔口250 在氣體出口管線217 中產生流動條件，該等條件類似於當氣體流入處理腔室206 時存在的條件。孔口250 的尺寸可藉由實驗、經驗分析或藉由其他的適當的方法來決定。在一些實施例中，孔口250 的尺寸可藉由量測在孔口250 的下游處的壓力和調整孔口250 的尺寸來決定，直到實現所欲的壓力為止。在一些實施例中，一或多個孔口流體耦接至出口閥、氣體出口管線，或二者的組合中的相應的一個。
設備200 可包含：沿著氣體出口管線217 的至少一個感測器218a /218b ，該至少一個感測器經排置以提供離開出口閥中的至少一者的氣體的流量、壓力，或化學性質中的至少一者的量度。設備200 可包含：一氣體流量控制器219 ，該氣體流量控制器經配置以響應於藉由至少一個感測器218a /218b 提供至氣體流量控制器219 的量度，調整在氣體輸入管線的至少一者內流動的氣體的特性。
設備200 包含：與吹掃氣體204 和/或吹掃氣體源204a 流體連通的吹掃管線255 。吹掃氣體源204a 可被吹掃氣體加熱器204b 加熱。吹掃管線255 包含與吹掃管線255 流體連通的吹掃出口閥255a 以允許吹掃氣體204 流至處理腔室206 。在一些實施例中，吹掃出口閥255a 包含：與吹掃管線255 流體連通的第一輸入256a 和與氣體出口管線217 流體連通的第二輸入256b 。吹掃出口閥255a 亦可包含：用以將流動引導朝向處理腔室206 的第一出口256c 。在一些實施例中，吹掃出口閥255a 是三向閥或比例閥，其可以將來自氣體出口管線217 和吹掃管線255 中的僅有一者的流量傳送至處理腔室206 ，或可以將來自氣體出口管線217 和吹掃管線255 的流量混合。混合的流量的範圍可以從整個氣體出口管線217 至整個吹掃管線255 和在其間的所有的狀態。
在描繪於第2 圖中的實施例中，設備200 包含：熱罐205 (由虛線指示者)。本揭露的孔口250 與在熱罐與處理腔室之間延伸的氣體出口管線217 連接。本揭露的止回閥240 與在熱罐205 之間延伸並被熱罐205 包圍的氣體入口管線215 連接。熱罐205 確保沿著設備200 的至少一部分的均勻的溫度梯度(藉由(例如)圍繞氣體入口管線215 和氣體出口管線217 的一部分)、均勻地對於閥進行加熱，及有助於避免可能破壞基板的雜質的沉積。在前文中描述了熱罐的進一步的討論。在一些實施例中，孔口250 和/或止回閥240 可以在熱罐205 的外部。在此些情況中，沿著氣體入口管線215 和氣體出口管線217 的氣體加熱器可被使用以提高流動通過相應的管線的氣體的溫度，以使得它不會使蒸汽在管線中冷凝。
在一些實施例中，設備包含：孔口250 、止回閥240 、轉向管線263 (該轉向管線可被加熱)，或其組合。
在一些實施例中，使用加熱的轉向管線。如同在第2 圖中顯示者，與氣體出口管線217 流體連通的第三出口閥260 允許來自化學安瓿210 的(例如)化學前驅物和/或載送氣體的流動藉由轉向管線263 被引導至排氣管線(前級管線)265 ，而繞過處理腔室206 。轉向管線可藉由轉向管線加熱器263a 來加熱。在一些實施例中，第三出口閥260 耦接至氣體出口管線217 和繞過處理腔室206 的加熱的轉向管線，其中處理腔室206 連接至氣體出口管線217 。在一些實施例中，第三出口閥260 是在與氣體出口管線217 流體連通的旁通管線230 的下游處。當存在化學安瓿210 時或當不存在化學安瓿210 時，此配置允許氣體被引導至前級管線265 。在一或多個實施例中，第三出口閥260 是在旁通管線230 的上游處並且與氣體出口管線217 流體連通。
與氣體出口管線217 流體連通的第四出口閥270 允許來自化學安瓿210 的化學前驅物和/或載送氣體的流量被引導至處理腔室206 。在一些實施例中，第四出口閥270 是在與氣體出口管線217 流體連通的旁通管線230 的下游處。當存在化學安瓿210 時或當不存在化學安瓿210 時，此配置允許氣體被引導至處理腔室206 。在一或多個實施例中，第四出口閥270 在旁通管線230 的上游處並且與氣體出口管線217 流體連通。
如同對於第2 圖的設備進行的討論般，具有用於溫度控制的多個區域，而不僅僅是單個區域的溫度控制(例如，熱罐)。利用多個區域的溫度控制允許沿著化學物質輸送設備的管線的較少的冷凝和化學物質殘留。針對於傳統的設備(單個區域的溫度控制)的沿著管線的最小溫度和最大溫度分別為91.6ºC和179.41ºC。對於本文揭示的新的設備而言，沿著管線的最小溫度和最大溫度分別為154ºC和160ºC。
化學安瓿210 包含：內部主體214 。由於化學相容性和機械強度的緣故，內部主體214 通常是由不銹鋼(例如，316不銹鋼(316 SST))製成。內部主體214 的材料應具有相當的化學惰性(因為不同類型的化學前驅物(例如，具有高反應性的材料)可被儲存在內部主體214 內)。大的機械強度是化學安瓿210 的內部主體214 的理想的特性。在一些實施例中，內部主體214 可以於處理期間處在低於大氣壓力的壓力下進行操作並且可以被加壓至大氣壓力以上以進行輸送和儲存。因此，當被利用以作為真空腔室或作為壓力容器時，內部主體214 必須作為有毒的化學前驅物的可靠的包封容器。
因為316 SST是導熱性不佳的介質，在使用期間可能在內部主體214 內產生不期望的熱梯度。舉例而言，當液體化學前驅物被包含在內部主體214 內時，隨著液體前驅物耗盡，內部主體214 中的更多容積被蒸汽填充，內部主體214 的不佳的導熱性可能導致在安瓿的壽命的後期於液體前驅物內的不均勻的加熱(例如，熱點)。在另一示例中，例如當內部主體214 包含固體化學前驅物時，內部主體214 的不佳的導熱性可能在安瓿的整個壽命週期中產生熱點。在任何一種情況下，CVD程序或ALD程序可能受到此些溫度的不均勻性的不利影響。
可被使用以形成處理氣體的固體化學前驅物包含：鉭前驅物(例如，五(二甲胺基)鉭(PDMAT；Ta(NMe2)5)、五(二乙胺基)叔戊基亞胺基-三(二甲胺基) 鉭(TAIMATA、(t-AmyIN)Ta(NMe2)3)，其中t-Amyl是叔戊基基團(C5H11或CH3CH2C(CH3)2–)，或其衍生物。在一實施例中，PDMAT具有低的鹵素含量(例如，CI、F、I，或Br)。PDMAT可具有小於大約100ppm的鹵素濃度。舉例而言，PDMAT可具有小於大約100ppm的氯濃度(優選地為小於大約20ppm(更為優選地為小於大約5 ppm(並且更為優選地為小於大約1ppm(例如，大約100 ppb或更小))))。
可被使用以經由昇華程序來形成處理氣體的其他的固體化學前驅物包含：四氯化鉿(HfCl4)、二氟化氙(xenon difluoride)、羰化鎳(nickel carbonyl)，及六羰鎢(tungsten hexacarbonyl)，或其衍生物。在其他的實施例中，液體化學前驅物可被蒸發以在本文中描述的安瓿內形成處理氣體。可被使用以形成處理氣體的其他的化學前驅物包含：鎢前驅物(例如，六氟化鎢(WF6))、鉭前驅物(例如，鉭(PDEAT； Ta(NEt2)5)、五(甲乙胺基(methylethylamido)) 鉭(PMEAT；Ta(NMeEt)5)、叔丁基亞胺基(tertbutylimino)-三(二甲胺基)鉭(TBTDMT、t-BuNTa(NMe2)3)、叔丁基亞胺基-三(二乙胺基)鉭(TBTDET、t-BuNTa(NEt2)3)、叔丁基亞胺基-三(甲乙醯胺基(methylethylamino))鉭(TBTMET， t-BuNTa(NMeEt)3)，或其衍生物)、鈦前驅物(例如，四氯化鈦(TiCl4)、四(二甲胺基)鈦(TDMAT、(Me2N)4Ti))、四(二乙胺基)鈦(TEMAT、(Et2N)4Ti))，或其衍生物)、釕前驅物(例如，雙(乙基環戊二烯)釕((EtCp)2Ru))、鉿前驅物(例如，四(二甲胺基(dimethylamino))鉿(TDMAH、(Me2N)4Hf))、四(二乙胺基)鉿(TDEAH、 (Et2N)4Hf))、四(甲乙胺基)鉿(TMEAH， (MeEtN)4Hf))，或其衍生物)，及鋁前驅物(例如，1-甲基吡咯肼(methylpyrolidrazine)：鋁烷(MPA，MeC4H3N：AIH3)、砒啶：鋁烷(C4H4N：AIH3)、烷基胺鋁烷複合物(例如，三甲基胺：鋁烷(Me3N：AIH3)、三乙基胺：鋁烷(Et3N：AIH3)、二甲基乙胺：鋁烷(Me2EtN：AIH3)、三甲基鋁(TMA、Me3Al)、三乙基鋁(TEA、Et3Al)、三丁基鋁(Bu3Al)、二甲基氯化鋁 (Me2AlCl)、二乙基氯化鋁(Et2AlCl)、二丁基氫化鋁(Bu2AlH)、二丁基氯化鋁(Bu2AlCl)，或其衍生物)。在一或多個實施例中，前驅物是四氯化鉿。
吹掃氣體可為在本領域中習知的任何的適當的吹掃氣體。適當的吹掃氣體包含(但不限於)：氦氣、氮氣、氖氣、氬氣、氪氣，及氙氣。在一些實施例中，吹掃氣體是氮氣。
藉由增加孔口至化學物質輸送系統來達成優越的化學物質輸送(其中具有或不具有額外的元件(例如，加熱的轉向管線和/或止回閥))。第3 圖是具有此些特徵的化學物質輸送和不具有此些特徵的化學物質輸送之間的效能比較。增加的特徵消除了初始的壓力尖峰，並且允許進入腔室的前驅物流量逐漸增加。此外，具有穩定狀態的給料條件下的在腔室中的穩定的壓力顯現出穩定的化學物質輸送。
儘管本發明已經在此參照特定的實施例來描述，應理解到此些實施例僅示例說明本發明的原理和應用。對於彼些習知技藝者而言將為顯而易見的是，可對於本發明的方法和設備作出各種修改和變化，而不偏離本發明的精神和範疇。因此，所欲者為本發明包含落在隨附的申請專利範圍和其等效者的範疇內的修改和變化。
100‧‧‧傳統的設備102‧‧‧載送氣體102a‧‧‧載送氣體源102b‧‧‧載送氣體加熱器104‧‧‧吹掃氣體104a‧‧‧吹掃氣體源104b‧‧‧吹掃氣體加熱器106‧‧‧處理腔室107‧‧‧基座110‧‧‧化學安瓿111‧‧‧安瓿入口111a‧‧‧入口隔離閥112‧‧‧安瓿出口112a‧‧‧出口隔離閥113‧‧‧額外的管道113a‧‧‧隔離閥114‧‧‧內部主體115‧‧‧氣體入口管線115a‧‧‧安瓿入口閥115b‧‧‧隔離入口閥117‧‧‧氣體出口管線117a‧‧‧安瓿出口閥117b‧‧‧隔離出口閥130‧‧‧旁通管線130a‧‧‧旁通閥155‧‧‧吹掃管線155a‧‧‧吹掃出口閥156a‧‧‧第一輸入156b‧‧‧第二輸入156c‧‧‧第一出口200‧‧‧新穎的處理化學物質輸送系統202‧‧‧載送氣體202a‧‧‧載送氣體源202b‧‧‧載送氣體加熱器204‧‧‧吹掃氣體204a‧‧‧吹掃氣體源204b‧‧‧吹掃氣體加熱器206‧‧‧處理腔室207‧‧‧基座210‧‧‧化學安瓿211‧‧‧安瓿入口211a‧‧‧入口隔離閥212‧‧‧安瓿出口212a‧‧‧出口隔離閥213‧‧‧額外的管道213a‧‧‧隔離閥214‧‧‧內部主體215‧‧‧氣體入口管線215a‧‧‧安瓿入口閥215b‧‧‧隔離入口閥217‧‧‧氣體出口管線217a‧‧‧安瓿出口閥217b‧‧‧隔離出口閥219‧‧‧氣體流量控制器230‧‧‧旁通管線230a‧‧‧旁通閥239‧‧‧入口校準電路240‧‧‧止回閥241‧‧‧出口校準電路250‧‧‧孔口255‧‧‧吹掃管線255a‧‧‧吹掃出口閥256a‧‧‧第一輸入256b‧‧‧第二輸入256c‧‧‧第一出口260‧‧‧第三出口閥263‧‧‧轉向管線263a‧‧‧轉向管線加熱器265‧‧‧前級管線270‧‧‧第四出口閥316‧‧‧不銹鋼
為了使得可詳細地理解前文引述本揭露的特徵的方式，本揭露的更為特定的描述(在前文中簡短地概括者)可藉由參照實施例來獲得，該等實施例中的一些者被示例說明於隨附的圖式中。然而，應注意到隨附的圖式僅示例說明示例性的實施例，因而不被認為是對其範疇作出限制，並且可容許其他的同等有效的實施例。
第1 圖顯示傳統的化學物質輸送系統的示意圖。
第2 圖顯示化學物質輸送系統的示意圖。
第3 圖顯示具有孔口和不具有孔口的化學物質輸送系統的壓力對時間的曲線圖。
為了要促進理解，在可能的情況中已經使用相同的元件符號以指定給圖式共用的相同的元件。考慮到一實施例的元件和特徵可被有利地併入其他的實施例中，而無需進一步的詳述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200‧‧‧新穎的處理化學物質輸送系統
202‧‧‧載送氣體
202a‧‧‧載送氣體源
202b‧‧‧載送氣體加熱器
204‧‧‧吹掃氣體
204a‧‧‧吹掃氣體源
204b‧‧‧吹掃氣體加熱器
206‧‧‧處理腔室
207‧‧‧基座
210‧‧‧化學安瓿
211‧‧‧安瓿入口
211a‧‧‧入口隔離閥
212‧‧‧安瓿出口
212a‧‧‧出口隔離閥
213‧‧‧額外的管道
213a‧‧‧隔離閥
214‧‧‧內部主體
215‧‧‧氣體入口管線
215a‧‧‧安瓿入口閥
215b‧‧‧隔離入口閥
217‧‧‧氣體出口管線
217a‧‧‧安瓿出口閥
217b‧‧‧隔離出口閥
219‧‧‧氣體流量控制器
230‧‧‧旁通管線
230a‧‧‧旁通閥
239‧‧‧入口校準電路
240‧‧‧止回閥
241‧‧‧出口校準電路
250‧‧‧孔口
255‧‧‧吹掃管線
255a‧‧‧吹掃出口閥
256a‧‧‧第一輸入
256b‧‧‧第二輸入
256c‧‧‧第一出口
260‧‧‧第三出口閥
263‧‧‧轉向管線
263a‧‧‧轉向管線加熱器
265‧‧‧前級管線
270‧‧‧第四出口閥

Claims (20)

  1. 一種用於輸送一氣體至一半導體處理系統的設備，包含：一氣體入口管線，其具有一入口閥，該氣體入口管線耦接至一化學安瓿的一化學安瓿入口；一氣體出口管線，其具有一出口閥，該氣體出口管線設置在一化學安瓿出口閥的下游，以及一隔離出口閥設置在該出口閥下游；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一孔口，該孔口的尺寸適合於並且被包含在該隔離出口閥下游的該氣體出口管線，其中該孔口的面積的尺寸被設計成提供阻塞流動通過該氣體出口管線；及一孔口校準電路，耦接至一感測器下游的該氣體出口管線，其中該感測器設置在該孔口下游。
  2. 如請求項1所述之設備，進一步包含：在該氣體入口管線內的一止回閥。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該感測器經配置以提供離開該出口閥的氣體的一量度，該量度為選自由流量、壓力及化學性質所組成的群組中的至少一量度。
  4. 如請求項3所述之設備，進一步包含：一控 制器，該控制器經配置以響應於藉由該感測器提供給該控制器的該量度，調整在該氣體入口管線內流動的一氣體的一特性。
  5. 如請求項3所述之設備，進一步包含：一第三出口閥，該第三出口閥耦接至該氣體出口管線和繞過該化學安瓿的一加熱的轉向管線，其中一處理腔室耦接至該氣體出口管線。
  6. 如請求項5所述之設備，進一步包含：一第四出口閥，該第四出口閥與該氣體出口管線流體連通，而允許一化學前驅物和/或一載送氣體從該化學安瓿流至一處理腔室。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該化學安瓿是一昇華安瓿、一蒸發安瓿或其組合。
  8. 如請求項1所述之設備，進一步包含：一吹掃管線，該吹掃管線包含與該吹掃管線流體連通的一吹掃出口閥以使得一吹掃氣體流至一處理腔室。
  9. 如請求項8所述之設備，進一步包含：一校準電路，該校準電路經配置以用於藉由量測通過該入口閥和該出口閥的一流量來校準一閥的一有效開口面積，同時保持通過該入口閥和該出口閥的該流量。
  10. 如請求項1所述之設備，其中該孔口校準電路經配置以藉由量測通過該孔口的一流量來校準該 孔口的一面積，同時保持通過該入口閥和該出口閥的該流量。
  11. 如請求項1所述之設備，進一步包括：一止回閥，該止回閥與該化學安瓿入口上游的該氣體入口管線流體連接。
  12. 一種用於輸送一氣體至一半導體處理系統的設備，包含：一氣體入口管線，其具有一入口閥，該氣體入口管線耦接至一化學安瓿；一氣體出口管線，其具有一出口閥、一化學安瓿出口閥以及一隔離出口閥中的一者或更多者，該隔離出口閥用於耦接該化學安瓿至一處理腔室；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一孔口，該孔口流體耦接至該出口閥、該氣體出口管線或其組合；一熱罐，該熱罐與該化學安瓿流體連通；一止回閥，該止回閥流體連接至該化學安瓿上游的該氣體入口管線；一第三出口閥，該第三出口閥耦接至該氣體出口管線和繞過該化學安瓿的一加熱的轉向管線，其中該處理腔室耦接至該氣體出口管線；及 一第四出口閥，該第四出口閥與該氣體出口管線流體連通，而允許化學前驅物和/或載送氣體從該化學安瓿流至該處理腔室。
  13. 如請求項12所述之設備，進一步包含：一感測器，該感測器經排置以提供離開該出口閥的氣體的一量度，該量度為選自由流量、壓力及化學性質所組成的群組中的至少一量度。
  14. 如請求項13所述之設備，進一步包含：一控制器，該控制器經配置以響應於藉由該感測器提供至該控制器的該量度，調整在該氣體入口管線內流動的一氣體的一特性。
  15. 如請求項12所述之設備，其中該化學安瓿是一昇華安瓿、一蒸發安瓿或其組合。
  16. 如請求項12所述之設備，進一步包含：一校準電路，該校準電路耦接至該氣體出口管線。
  17. 如請求項12所述之設備，進一步包含：一吹掃管線，該吹掃管線包含與該吹掃管線流體連通的一吹掃出口閥以使得一吹掃氣體流至該處理腔室。
  18. 一種用於輸送氣體至一半導體處理系統的設備，包含：一氣體入口管線，其具有一入口閥，該氣體入口管線耦接至一化學安瓿； 一氣體出口管線，其具有一第一出口閥，該氣體出口管線耦接至該化學安瓿及一處理腔室；一氣體流量控制器，該氣體流量控制器經排置以控制通過該入口閥的流量；一熱罐，該熱罐與該化學安瓿流體連通；一止回閥，該止回閥流體連接至繞過該化學安瓿在一加熱的轉向管線上游的該氣體入口管線；一孔口，該孔口流體耦接至該第一出口閥、氣體出口管線或其組合；一第二出口閥，該第二出口閥耦接至該氣體出口管線及該加熱的轉向管線；一第三出口閥，該第三出口閥與該氣體出口管線流體連通，而允許化學前驅物和/或載送氣體從該化學安瓿流至該處理腔室；及一校準電路，該校準電路耦接至該第一出口閥。
  19. 如請求項18所述之設備，進一步包含：一感測器，該感測器經排置以提供離開該第一出口閥的氣體的一量度，該量度為選自由流量、壓力及化學性質所組成的群組中的至少一量度。
  20. 如請求項19所述之設備，其中該化學安瓿是一昇華安瓿、一蒸發安瓿或其組合。
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