专利名称：恒定浓度蒸发的方法以及使用该方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种恒定浓度蒸发的方法以及使用该方法的制品。
背景技术：
含金属的薄膜用在多种电子和光电子应用中。在电子工业，尤其是半导体工业中， 通常使用化学气相沉积(“CVD”)方法在基材上沉积含金属的层(或薄膜)。将含金属的前体和任选的掺杂剂(后面称为“前体”)递送至沉积反应器并在基材上进行沉积，形成含金属的薄膜。一般在鼓泡器(bubbler)(也称为汽缸(cylinder)或蒸发器)中提供前体。 在使用中，载气流体进入鼓泡器，通过前体，被前体饱和，然后载气/前体蒸气混合物离开汽缸，被送至沉积反应室。在沉积室中，在基材上生长含有来自前体的金属的层或薄膜。这些基材可以是任何适合的材料，例如硅晶片、蓝宝石晶片、InP晶片、GaAs晶片、SiC晶片、锗
日日/T寺。鼓泡器(包括用于市售的自动再填充系统的那些鼓泡器)依赖于较大的流体体积来弥补流体含量(fluid level)的偏差，所述流体含量的偏差会不利地影响所得到的蒸气浓度。由于光纤工业和半导体工业中的蒸气源通常是有害的流体，需要降低工作地点内许多这类流体的最大可允许体积。因此希望在不牺牲蒸气浓度控制的情况下，降低蒸气产生点所需的流体体积。鼓泡器容器包括单独的容器，其容纳体积可消耗的前体。将载气流体引入流体柱， 向上流过，离开前体表面进入顶部空间。随着载气流体通过流体柱，载气流体带走蒸气，导致流体体积相应地减少。然后所带走的蒸气输送到基材表面，在基材表面蒸气发生化学反应并形成材料薄膜。如果载气流体或流体的温度或压力有变化，会导致形成不均勻的产品。为了生产窄规格范围的且可再现和可互换的半导体或纤维，希望使用在制造过程中不波动的蒸气浓度。因此希望控制含有蒸气的载体流体的温度，载气流体的停留时间 (例如鼓泡器中的液体水平(level))以及载气流体的压力以获得可再现的和一致的产品。影响载气流体中的化学蒸气的浓度的一个变量是前体的温度。可挥发性前体的蒸气压是前体的温度的函数。因此，在任何给定的温度，在平衡条件下，载气流体会被化学蒸气饱和。只要温度保持恒定，在平衡条件下，载气流体和化学蒸气共存。但是如果温度下降， 一部分化学蒸气从蒸气状态凝结，导致载气流体中化学蒸气的浓度发生变化。为了控制鼓泡器中的温度，市售的单元使用组合的冷却器和加热单元。这些设备提供了一种方便的不依赖于环境温度的调节蒸发器温度的方法。为了防止化学蒸气在其递送到工艺设备的过程中从载气流体中凝结，所述气体通常不处于低于发生饱和的温度。低的环境温度要求加热前体，高的环境温度要求冷却前体。在饱和过程中，前体向蒸气的转化导致从所述液体中排热。该排热的净效果是前体的温度可能降至低于冷却或加热介质的控制温度。温度控制单元尝试通过向蒸发器增加热流来弥补该温度下降。然而，常规的温度控制单元不能充分地保持蒸发器中的前体温度在使用过程中恒定。
影响载气流体中的化学蒸气的浓度的另一个变量是载气流体的压力。市售的设备使用机械压力调节器，其取决于弹簧和膜片(diaphragm)来感应和控制压力。但是使用该市售的机械设备对系统变化有一个固有的延迟。这导致压力波动，反过来使得化学蒸气浓度发生变化。授予Nurimi的美国专利第613M33号揭示了在鼓泡器中控制前体的温度和压力。 通过设置在鼓泡器周围的加热套和设置在鼓泡器的前体中的温度探针来控制温度，同时通过载气流体管线中的压力传感器来控制压力。但是，前体被包含在保持在环境条件的贮存罐中。这导致提供到鼓泡器的前体处于不同的温度。此外，由于加热器位于鼓泡器的外表面上，环境温度的变化会影响加热器的性能，从而使得鼓泡器中的前体的温度发生变化。该温度变化会导致产品质量的变化，这是不希望的。Curran的美国专利第7011四9号揭示了一种控制蒸气从鼓泡器递送的方法和系统，所述鼓泡器含有前体供应。通过控制鼓泡器的顶部空间到前体管线的顶部空间的压力来控制载气流体和前体的蒸气压力，从而产生基于压力和流体动力学的可重复的流体水平，而不依赖于常规的水平传感器和控制器。该系统的缺点在于载气流体的温度和前体的温度不能被严密地控制，导致沉积在多种基材上的化学物质的浓度变化。
发明内容
因此需要一种鼓泡器，其中温度和压力的变化被最小化，以使得产品质量稳定。本发明揭示了一种设备，该设备包括蒸发器和热交换器；所述热交换器和所述蒸发器流体连通；所述蒸发器包括外壳和设置在该外壳内的内缸；所述内缸与板(plate)接触；其中所述内缸围住第一导管和第二导管，所述第一导管用于向蒸发器中引入载气流体， 所述第二导管用于除去带有前体的载气流体；其中所述外壳可分离地连接到所述板；所述板接触第一前体导管，所述第一前体导管用于将前体从热交换器引入到蒸发器中；其中所述热交换器设置为邻近蒸发器，热交换器与蒸发器的距离使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在最高达约士35°C的量波动时能有效将蒸发器中的前体保持在基本恒定的温度。本发明还揭示了一种方法，所述方法包括在热交换器中加热或冷却前体；将前体从热交换器中排出到蒸发器中；所述蒸发器包括外壳和设置在该外壳内的内缸；所述内缸接触板；其中所述内缸围住第一导管和第二导管；通过第一导管向蒸发器中引入载气流体；用载气流体喷射(sparge)前体；通过第二导管从蒸发器中除去带有前体的载气流体； 其中所述热交换器和蒸发器的邻近程度使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在最高达约士35°C的量波动时能有效将蒸发器中的前体保持在基本恒定的温度。本发明还揭示了一种制造设备的方法，所述方法包括在板的第一孔中设置倒转的 U形导管，在第二孔中设置倒转的J形导管，在第三孔中设置第一前体导管；所述板固定于 (affixed with)热交换器；在与板接触热交换器的一侧相对的一侧上设置内缸和外壳；所述内缸被包含在外壳中；所述内缸围住所述倒转的U形导管，所述倒转的J形导管和第一前体导管。
图1 (A)描述了蒸发器100的顶视图1⑶描述了蒸发器100的侧视图；图2描述了蒸发器100在图1㈧的A-A’截面的剖视图；全文中相同的附图标记标记相同的元件。
具体实施例方式应理解当元件被描述为在另一个元件“上”时，该元件可以直接在另一个元件上或中间元件可以存在于这两个元件之间。相反，当一个元件被描述为“直接位于另一个元件上”，则没有中间元件。本文所用的术语“和/或”包括一种或多种相关的所列出的项的任何组合和所有组合。本文所用的术语“基材”指的是通过蒸气沉积在其上沉积含金属薄膜的任何表面。应理解，尽管本文中使用了术语第一、第二、第三等来描述多种元件、组件、区域、 层和/或截面，这些元件、组件、区域、层和/或截面不受该术语的限制。这些术语仅仅用来将一个元件、组件、区域、层或截面与另一个元件、组件、区域、层或截面区分开来。因此，在不背离本发明所教导的内容的情况下，下文所讨论的第一元件、组件、区域、层或截面也可以被叫做第二元件、组件、区域、层或截面。本文所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式，不意图限制本发明。本文所用的单数形式以及“所述”也意图包括所有复数形式，除非说明书中另有清楚说明。还应理解术语“包含”和/或“包括”当用在该说明书中时，描述存在所述的特征，区域、整数、步骤、 操作、元件、和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其它的特征，区域、整数、步骤、 操作、元件、组件和/或它们的组。此外，本文中可使用相对术语，例如“下部”或“底部”，“上部”或“顶部”来描述如图中所示的一种元件与另一种元件的相对位置关系。应理解相对术语意图包括除了图中所示的方向外的设备的不同方向。例如，如果将一幅图中设备翻转，那么被描述为在另一个元件“下部”侧的元件会位于另一个元件的“顶部”侧。因此，示范性的术语“下部”可以包括 “下部”和“上部”的方向，取决于图的具体方向。类似地，如果将一幅图中设备翻转，那么被描述为位于其它元件“以下”或“下面”会位于其它元件的“上面”。因此示范性的术语“以下”或“下面”包括“上面”和“下面”的方向。除非另有限定，本文所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有和本发明所属技术领域的技术人员通常知道的意义相同。还应理解术语、例如通常使用的字典中所定义的那些术语，应该被解释为其含义和相关领域的语境中的含义以及本发明说明书中的含义一致，除非本文中明确定义，不应被解释为理想化的或过分正式的意思。本文中参考剖面图描述示范性的实施方式，所述剖面图是理想实施方式的示意性说明。同样地，也预期例如制造技术和/或公差导致的与图示中的形状不同。因此，本文所述的实施方式不应被解释为限制本文所示区域的特定形状，而是包括制造过程所导致的形状上的偏差。例如，所示或所述的平坦区域通常可具有粗糙和/或非线性的特征。此外，所示的锐角可以为磨圆的。因此，在附图中所示的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意于示出区域的精确形状，并且不意于限制本发明权利要求的范围。本文揭示了一种与第一热交换器流体连通的蒸发器，所述蒸发器邻近所述热交换器，使得来自热交换器的前体在长期内以相当恒定的温度供给到蒸发器。通过使得蒸发器邻近(proximity)所述第一热交换器，环境温度条件对化学液体温度的影响被最小化，从而允许蒸发器在多种环境温度条件下以基本恒定的温度接受前体。因此，蒸发器中的前体的温度在长期内基本保持恒定。在一种实施方式中，第一热交换器所供给的前体的温度与蒸发器中已有的前体的温度相同。因此，蒸发仪接受保持在恒定温度的前体供给。这使得使用蒸发器制造的半导体或其它设备的质量波动最小化。简而言之，通过将所述热交换器与蒸发器直接相连并使得热交换器和蒸发器之间的管线最小化，在长期内蒸发器中的前体的温度或压力波动被最小化。这导致在长期内生产均勻且高质量(例如可再现的)的含金属薄膜。所述第一热交换器与蒸发器直接接触，使得在所述第一热交换器中被加热的前体在没有任何向周围环境的热量损失的情况下运送到蒸发器。在一种实施方式中，来自第一热交换器的前体被排出到蒸发器中，而不被排出到包围所述蒸发器的夹套中。换句话说，在热交换器中被加热的流体是用于涂覆基材的反应性流体(前体)。热交换器和蒸发器之间的距离应该尽可能短，但是可以是任何长度，只要连接热交换器和蒸发器的管道优选是绝热的。在一个实施方式中，当热交换器和蒸发器周围的环境温度波动最高达约士 15°C 时，具体地波动最高达约士25°C，更具体地波动最高达约士35°C时，从第一热交换器的中心延伸到蒸发器(或鼓泡器)的流体路径中的前体温度不发生变化。在另一个实施方式中，当热交换器和蒸发器周围的环境温度波动最高达约士 15°C 时，具体地波动最高达约士25°C，更具体地波动最高达约士35°C时，从第一热交换器的中心延伸到蒸发器的流体路径中的前体的温度变化小于或等于约士0. 1°C，具体地小于或等于约士0. 2°C，更具体地小于或等于约士0. 5°C。在一个实施方式中，从第一热交换器的中心延伸到蒸发器的流体路径中的前体的温度不发生变化。在另一个实施方式中，从第一热交换器的中心延伸到蒸发器的流体路径中的前体的温度变化小于或等于约士0. 1°C，具体地小于或等于约士0.2°C，更具体地小于或等于约士0.5°C。这使得第一热交换器中所包含的前体在大于或等于约M小时的时间内，具体地大于或等于约36小时的时间内，更具体地在大于或等于约48小时的时间内的温度变化量不会大于或等于约士0. 1°C，具体地不会大于或等于约士0.2°C，更具体地不会大于或等于约士0.5°C。通过向蒸发器中提供与蒸发器中已有前体的温度相同的新鲜前体，蒸发器中的前体的温度和压力波动被减小，由该前体制造的产品的质量发生最小的变化。本文中，最小的变化被定义为前体的蒸气压力变化士0.5%，通常说明温度波动士0. 125°C。例如，如果液体是三甲基镓，希望蒸发器和热交换器的组合可以将三甲基镓的蒸气压力变化控制在所希望的蒸气压力的士0.5%之内。将蒸气压力控制在所希望的蒸气压力的士0.5%之内将三甲基镓的温度波动限制在所希望的温度的士0. 125°C。图ΚΑ)示出了蒸发器100的顶视图，而图I(B)示出蒸发器100的侧视图。图2 示出了蒸发器100在图I(A)的Α-Α’截面的剖视图。现在参照附图I(A)U(B)和2，蒸发器 100包括外壳102，所述外壳102具有第一端104和第二端106。蒸发器100的外壳102围住内缸110，内缸110含有前体。内缸110围住分别用于从蒸发器100中排出和除去载气的
第一导管210和第二导管214。在一个实施方式中，第一导管是倒转的U形导管210，而第二导管是J形导管214。内缸110还接触第一前体导管306，所述第一前体导管306与热交换器300流体连通。第一前体导管306接触第二前体导管302。在一个示范性的实施方式中，第二前体导管302的横截面与第一前体导管306的更窄。第二前体导管302被热交换器300包围，热交换器300与蒸发器100的距离尽可能近。外壳102和内缸110之间的空间118充满第一流体(例如水)，该第一流体用于控制位于内缸110中的前体的温度。第一流体通过端口 130进入空间118，并通过端口 132 离开该空间。外壳102的第一端104相对于环境闭合(close)，而第二端106具有第一法兰108， 第一法兰108与相对的板200的第二法兰202流体连通。第一法兰108与相对的第二法兰 202通过密封或垫圈208彼此流体连通，密封或垫圈208阻止载气流体或前体的泄漏。第一法兰108与相对的第二法兰202可以通过螺母和螺栓、螺纹、夹具或粘合剂连接(如果需要的话)而被密封在一起。外壳102可具有一个或多个孔，在所述孔中设置导管，所述导管允许载气流体和前体流进蒸发器100。在一个示范性的实施方式中，这些孔设置在板200上。在一个实施方式中(未示出)，外壳102具有第一孔112，第二孔114和第三孔116。 倒转的U形导管210和倒转的J形导管214分别设置在第一孔112和第二孔114中。导管 306设置在第三孔116中，导管306与热交换器300流体连通。在一个实施方式中(未示出)，板200具有第一孔112，第二孔114和第三孔116，倒转的U形导管210、倒转的J形导管214和导管306分别通过这些孔，其中导管306与热交换器300流体连通。垂直于轴BB’测量，外壳102和内缸110可具有任何所需的横截面几何形状。内缸Iio安装在板200上，并可以相对于外壳102同心或偏心安装。内缸110与板200通过螺母和螺栓、螺纹等可分离地连接。在一个实施方式中，内缸110通过焊接固定连接于板200。 在另一个实施方式中(未示出)，整个热交换器300与板200是一体的。在一个示范性的实施方式中，通过螺纹将内缸110拧到板200上。可以在内缸110 和板200之间设置垫圈，以阻止载气流体或前体的泄漏。内缸110和外壳102之间的体积含有加热或冷却介质，其温度保持在士0.05°C之内。需要任何调节加热或冷却介质向蒸发器流动的电子设备或控制器，来调节加热或冷却流体的流动，从而使得前体的蒸气压力恒定性在士0.5%之内，这说明温度的恒定性在士0. 125°C之内。具有第一端口 204的倒转的U形导管210被设置在第一孔112中。具有第二端口 206的倒转的J形导管被设置在第二孔114中。载气流体通过第一端口 204进入蒸发器 100，并通过第二端口 206离开蒸发器100。第一端口 204、第二端口 206和热交换器300的导管302各自具有阀来控制向蒸发器100的输入。第一端口 204与倒转的U形导管210流体连通。倒转的U形导管210的另一端与喷头212流体连通。喷头212具有多孔或穿孔表面，以允许被引入到第一端口 204中的载气流体被分散到内缸110所含的整个前体中。在一个实施方式中，喷头212的直径几乎等于内缸110的直径。换句话说，喷头212的周长几乎等于内缸110的内周长。在该实施方式中，喷头具有的孔可容纳倒转的U形导管和J形导管。在另一个实施方式中，喷头的直径足够小以允许倒转的U形导管和倒转的J形导管被放置在喷头212的圆周和内缸110的内圆周之间。
在一个实施方式中，喷头212具有中空的圆柱体，所述中空的圆柱体具有多孔或穿孔的表面，通过该表面载气流体被分散到前体中。在另一个实施方式中，所述多孔表面包含泡沫，所述泡沫允许载气流体被以小气泡的形式分散到前体中。所述泡沫具有约1到50 毫米的孔，并包含金属、陶瓷、聚合物或其组合。在一个实施方式中，喷头包含穿孔的板，所述板的孔尺寸为约1mm。第二端口 206与倒转的J形导管214流体连通。J形导管的另一端被防溅板 (splash-shield) 216保护。防溅板216是位于J形导管216的末端前面约3到10mm，更具体地是约5mm处的一块板。携带有前体的载气流体被压迫到防溅板216的周围，通过第二端口 206，同时阻止前体液滴通过第二端口 206。从图2中可以看出，防溅板216面对倒转的 U形导管210。在一个实施方式中(未示出)，为了进一步阻止前体液滴进入第二端口 206， 防溅板远离倒转的U形导管210。板200具有位于其上的加热或冷却夹套230。所述加热或冷却夹套230具有入口 220和出口 222，通过入口 220和出口 222加热或冷却流体流进或流出加热或冷却夹套230。倒转的U形导管210、倒转的J形导管214、防溅板216、内缸110、喷头212、第一前体导管306和第二前体导管302都与前体接触，可用能耐受载气流体和/或前体的温度的材料制造。希望该材料在前体和/或载气流体的影响下不反应或腐蚀。所述载气流体包括氢气、氧气、氩气、氦气、氮气等或者包含上述载气流体中的至少一种的组合。前体可以是气体或液体，并包括三溴化硼、三氯氧化磷(phosphorus oxychloride)、三溴化磷、四氯化硅、 二氯硅烷、四溴化硅、三氯化砷、三溴化砷、五氯化锑、三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEfei)、 三甲基铝(TMAl)、乙基二甲基铟、叔丁基胂、叔丁基膦、硅烷(SiH4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、 四氯化锗(GeCl4)、四氯化锡(SnCl4)、三甲基砷(CH3) 3As、三甲基镓(CH3) 3Ga、三乙基镓 (C2H5) 3Ga、异丁基锗烷(C4H9)GeH3、二乙基碲(C2H5) 2Te、二异丙基碲(C3H7) 2Te、二甲基锌 (CH3)2Zru二乙基锌(C2H5)2Zru三甲基锑(CH3) 3Sb、三乙基锑(C2H5) 3Sb、三氯硅烷(SiHCl3)、 氨(NH3)、三氯化硼(BCl3)、氯气(Cl2)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、三氟化氯(ClF3)、三硅烷 (Si3H8)等或含有上述前体中的至少一种的组合。在一个实施方式中，希望前体是液体。液体的例子是四氯化锗(GeCl4)、四氯化锡 (SnCl4)、三甲基砷(CH3) 3As、三甲基镓(CH3) 3Ga、三乙基镓(C2H5) 3Ga、异丁基锗烷(C4H9)GeH3、 二乙基碲(C2H5) 2Te、二异丙基碲(C3H7) 2Te、二甲基锌(CH3) 2&1、二乙基锌(C2H5)2Zru三甲基锑 (CH3)3Sb、三乙基锑(C2H5)3Sb等或含有上述前体中的至少一种的组合。在示范性的实施方式中，U形导管210、倒转的J形导管214、防溅板216、内缸110 和喷头212可由金属、陶瓷材料、塑料或其组合来制造。适合的金属是不锈钢，例如SS316、钛、钛合金、贵金属(例如金、银、钼、钯)、铱、 铝、铜等或含有上述金属中的至少一种的组合。适合的陶瓷材料是二氧化硅、石英、氧化铝、 氧化钛等或含有上述陶瓷材料中的至少一种的组合。希望使用玻璃化转变温度和/或结晶熔融温度约大于或等于室温的聚合物。所述聚合物可以是热塑性的、热固性的或其组合。适合的聚合物是聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚醚醚酮、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯酸酯、酚醛树脂等或含有上述聚合物中的至少一种的组
I=I O热交换器300包括第二前体导管302和外夹套304。第二前体导管302和第一前体导管306流体连通，所述第一前体导管306位于板200的第三孔116中并用于向蒸发器 100的内缸提供前体。板200中设置有水平检测设备308。所述水平检测设备308上具有标记，以显示对应前体的低水平标记120、高水平标记122和开始填充标记IM和高水平标记126(也称为“停止填充”标记)。优选将内缸110中的前体维持在开始填充标记IM和停止填充标记1 之间。通过保持前体在这些标记之间来使得载气流体中的前体蒸气的量维持在所需的限制内。水平检测设备308可以是声学设备，压力柱或光学设备。前述水平检测设备的组合可用于提高精确性。 所述第一前体导管306压也含有热电耦或热敏电阻器312，所述热电耦或热敏电阻器312在前体离开热交换器300之后，测定第一前体导管306中的前体的温度。所述热电耦或热敏电阻器312与向热交换器供热的控制器(未示出)电连通。所述控制器可以是计算机、集中处理单元等。当前体的温度变化量大于或等于约士0. 1°C，具体地大于或等于约士0. 5°C时，控制器与热交换器300沟通以调节其加热源的温度，从而调节前体的温度。在一个实施方式中，热交换器300可使用流体进行加热或冷却，所述流体通过端口 320进入外夹套340，并通过端口 322离开。在另一实施方式中，外夹套304可含有可用于加热前体的电阻加热线圈。内缸110中的前体水平可以通过多种方式进行控制。在一个实施方式中，优选通过监测蒸发器的质量或重量来控制蒸发器中前体的量。为了该目的，将蒸发器安装在称量台秤(未示出)上，以连续测量所述容器的质量或重量。来自秤的信号被送至控制器(未示出)，控制器基于重量测定结果控制液体供给系统的操作。所述控制器向导管302上的阀发送信号，连续地控制引入到蒸发器中的液体的流量，从而维持其中的液体水平恒定。在另一个实施方式中，作为万一秤发生故障的额外安全检查，可以安装液体水平传感器，例如浮控开关，来监测蒸发器中的高和/或低液体水平。这些传感器可被连接到报警系统以提醒操作员任何反常的情况。为了允许目视监测和观察液体水平和前体中载气流体的分散，可以在所述容器中安装观察镜组件。所述观察镜组件应该是防漏的，以避免前体的泄漏和污染。所述观察镜优选有被0型环密封的石英构成。尽管图I(A)U(B)和2显示仅仅单个热交换器与单个蒸发器流体连通，但是可以具有多个热交换器和单个蒸发器流体连通。在一个实施方式中，在制造蒸发器100的一种方法中，具有第一孔112、第二孔114 和第三孔116的板200配备有倒转的U形导管210、倒转的J形导管214和第一前体导管 306，第一前体导管306与热交换器300和水平检测设备308连接(affix)。所述倒转的J 形导管214上设置有防溅板。内缸110被拧到板200上。在一种实施方式中，内缸100被焊接到板200上。在内缸和板200之间设置有密封。内缸110覆盖所述U形导管210、所述倒转的J形导管214和第一前体导管306，所述第一前体导管306与热交换器300和水平检测设备308连接(affix)。然后板200的相对的第二法兰202与第一法兰108对准，两个法兰用螺栓固定在一起以包裹垫圈208。在一个实施方式中，在操作蒸发器100的一种方法中，来自贮存罐的前体首先被引入到热交换器300。贮存罐维持前体的温度与蒸发器100的温度基本类似。热交换器300 将前体加热或冷却至所需的温度。与蒸发器100流体连通的控制器确定蒸发器中所需的载气流体的量和前体的量。将所需量的前体排出到蒸发器100中，并贮存在内缸100中。
前体以控制器所确定的量从热交换器300中排出到蒸发器100。载气流体从独立的贮存罐(未示出)排出到蒸发器100。载气流体进入倒转的U形导管并通过喷头212排出到内缸110中。内缸110含有处于所需温度的前体。载气流体在内缸110中鼓入前体， 一些前体被携带在载气流体中。其中携带有前体的载气流体然后通过所述倒转的J形导管 214，进入需要载气流体的处理室。如上所述，通过具有邻近蒸发器100设置的热交换器300，内缸110中存在的前体的温度或蒸气压力波动极小。这导致向处理室的流体供应基本恒定，其中流体与前体的比率基本恒定。在一个实施方式中，热交换器300设置得与蒸发器100如此接近(close)，以致于通过第二导管从蒸发器中除去后，载气流体与前体的重量比基本恒定。甚至当环境温度波动最高达士 15°C，具体地最高达士25°C，更具体地最高达士35°C时，仍然如此。在再一个实施方式中，热交换器300与蒸发器100是一体的。在一个实施方式中，热交换器300设置得与蒸发器100如此接近，以致于载气流体与前体的重量比(浓度)的变化量不会大于或等于约0.1%，具体地不会大于或等于约 0.2%，更具体地不会大于或等于约0.5%。甚至当环境温度波动最高达士 15°C，具体地最高达士 25°C，更具体地最高达士 35°C时，仍然如此。尽管结合多个实施方式描述了本发明，但是本发明不会被所揭示的实施方式所限制。相反，可以对本发明进行修改，加入本文未描述的任何变化，改变、替代物或等同排列， 但是这些变化，改变、替代物或等同排列与本发明的范围匹配。另外，尽管已经描述了本发明的多种实施方式，应理解本发明的方面可能仅包括一些所述实施方式。因此，本发明不应被视为受上述描述的限制，而是仅受所附的权利要求的限制。
权利要求
1.一种设备，该设备包括蒸发器；和热交换器；所述热交换器和所述蒸发器流体连通；所述蒸发器包括 外壳；和设置在该外壳内的内缸；所述内缸与板接触；其中所述内缸围住 第一导管，所述第一导管用于向蒸发器中引入载气流体；和第二导管，所述第二导管用于除去带有前体的载气流体；其中所述外壳可分离地连接到所述板；所述板接触第一前体导管，所述第一前体导管用于将前体从热交换器引入到蒸发器中；其中所述热交换器设置为邻近蒸发器，热交换器与蒸发器的距离使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在最高达约士35°C波动时能有效将蒸发器中的前体保持在基本恒定的温度。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一导管是倒转的U形导管，其具有与用于向蒸发器中引入载气流体的第一端口流体连通的一端和与喷头流体连通的相反端。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二导管是倒转的J形导管，其具有与用于从蒸发器中除去带有前体的载气流体的第二端口流体连通的一端和与防溅板流体连通的相反端。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热交换器与蒸发器的邻近程度使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在最高达约士35°C的量波动时能有效将载气流体和前体的比率维持在变化量不会大于或等于约0. 5%。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热交换器与蒸发器的邻近程度使得从热交换器到蒸发器的流体路径中的前体的温度变化小于或等于约士0.1°C。
6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述倒转的U形导管通过所述板的孔设置在蒸发器中。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述倒转的J形导管通过所述板的孔设置在蒸发器中。
8.一种方法，所述方法包括 在热交换器中加热或冷却前体；将前体从热交换器中排出到蒸发器中；所述蒸发器包括 外壳；和设置在该外壳内的内缸；所述内缸接触板；其中所述内缸围住第一导管；和第二导管；通过第一导管向蒸发器中引入载气流体； 用载气流体喷射前体；通过第二导管从蒸发器中除去带有前体的载气流体；其中所述热交换器和蒸发器的邻近程度使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在最高达约士35°C的量波动时能有效将蒸发器中的前体保持在基本恒定的温度。
9.如权利要求8所述的方法，还包括在所述外壳和内缸之间循环流体。
10.一种制造设备的方法，所述方法包括在板的第一孔中设置倒转的U形导管，在第二孔中设置倒转的J形导管，在第三孔中设置第一前体导管；所述板固定于热交换器；和在与板接触热交换器的一侧相对的一侧上设置内缸和外壳；所述内缸被包含在外壳中；所述内缸围住所述倒转的U形导管，所述倒转的J形导管和第一前体导管。
全文摘要
恒定浓度蒸发的方法以及使用该方法的设备。本发明揭示了一种设备，该设备包括蒸发器和热交换器；所述热交换器和所述蒸发器流体连通；所述蒸发器包括外壳和设置在该外壳内的内缸；所述内缸与板(plate)接触；其中所述内缸围住第一导管和第二导管，所述第一导管用于向蒸发器中引入载气流体，所述第二导管用于除去带有前体的载气流体；其中所述外壳可分离地连接到所述板；所述板接触第一前体导管，所述第一前体导管用于将前体从热交换器引入到蒸发器中；其中所述热交换器设置为邻近蒸发器，热交换器与蒸发器的距离使得当热交换器和蒸发器周围的环境温度在高达约±35℃的量波动时能有效将蒸发器中的前体保持在基本恒定的温度。
文档编号C23C16/448GK102162092SQ20111002494
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者E·沃尔克, R·L·小迪卡洛 申请人:罗门哈斯电子材料有限公司