用于高真空、高流量起泡器器皿的防溅物和进口扩散器的制作方法

专利名称：用于高真空、高流量起泡器器皿的防溅物和进口扩散器的制作方法
用于高真空、高流量起泡器器皿的防溅物和进口扩散器 相关申请的交叉参考
本申请要求2006年12月15日提交的US临时专利申请60/875,200 和2007年3月27日提交的60/908,376的优先权。
背景技术：
电子元件制作工业使用化学品前体容器，其将液体化学品转化为化 学品蒸汽以输送到电子元件制作反应器，即工具，以进行化学气相沉积 ("CVD" )。 CVD是用于在诸如集成电路或计算机芯片的电子元件制 作构造中形成层、膜或其他沉积物的有利的技术。由于大量化学品前体 的传输和存储效率，液体或固体优选为供应源，但是工业通常实际上优 选在工具现场以蒸汽形式输送化学品前体，即CVD。可替换地， 一些制 作方法使用直接液体喷射("DLI")进行，尽管那样，输送之后液体 在工具中汽化。
当使用用于CVD的蒸汽输送时，容器典型地使惰性载体气体通过 它们或起泡，即起泡器，以将夹带在惰性载体气体中的化学品前体蒸汽 携带到工具。起泡器典型地具有下部管进口，其中载体气体在液体化学 品前体表面下被引导到容器中，其中栽体气体通过液体化学品前体起 泡，将化学品前体夹带为载体气体表面液体为泡且通过设置在化学品前 体的液体水平之上的出口离开容器或起泡器。
不希望化学品前体以液体形式通过出口离开容器，即使作为小液 滴。均质蒸汽优选为这种起泡器的分配产物。这避免腐蚀、清洗和不均 匀的流动，尤其是通过以精确计量方式控制化学品前体从起泡器流动到 工具的质量流量控制器。
工业已经尝试用于起泡器的不同形式的防溅物以解决该问题，例如 在US 6,520,218; EP 1 329 540; US 2004/0013577; EP 0 420 596; US 5,589,110; US 7,077,388; US 2003/0042630; US 5,776,255;和US 4,450,118中。提供防溅物功能的这些尝试的每个具有不及的希望的性 能，但是以下披露的本发明成功地提供高水平的防溅物功能，同时还允 许化学品前体的高流量或在高真空或高压差条件下的流动，如在以下将描述和图示的。

发明内容
本发明是起泡器，其具有终止于泡尺寸减少出口中的浸渍管进口和 定位在浸渍管出口和起泡器出口之间的至少一个挡板盘，其构造为在挡 板盘和起泡器的内侧壁之间提供窄的环形空间，能够防止液体液滴进入 到起泡器的出口。泡尺寸减少出口是管状多孔的扩散器，其位于起泡器 容器的底面或底部中的贮槽中，其中贮槽成形为大约扩散器的尺寸和形 状，具有足够的公差以允许泡逸出扩散器且液体产品在贮槽中环绕扩散 器。
本发明也是将化学品前体从起泡器器皿输送的过程，其包括将载 体气体通过起泡器的浸渍管且进一步通过泡尺寸减少出口 ，例如贮槽中
的扩散器；将液体化学品前体从起泡器夹带到载体气体中；将夹带的化 学品前体和载体气体在挡板盘的外部周边和起泡器侧壁的内部表面之 间的窄环形空间中通过至少一个挡板盘。


图1是本发明的第一实施例的示意性侧视图2是本发明的第二实施例的示意性侧^L图3是图2的本发明第二实施例的详细示意性侧视图4是图3的本发明第二实施例的内部功能结构的详细示意性侧视
图5是图2的本发明第二实施例的内部功能结构的详细示意性侧视 图，其显示在构造为大约扩散器的形状的贮槽中的扩散器；
图6是图5的内部功能结构的详细示意性侧视图，显示可替换的弯 管出口 34;
图7是图5的内部功能结构的详细示意性侧视图，显示可替换的 "T"形出口 36;
图8是图4的内部功能结构的详细示意性侧视图，显示可替换的实 施例，其中挡板盘22具有穿孔38;
图9是图4的内部功能结构的详细示意性侧视图，显示可替换的实 施例，其中挡板盘24由多孔金属烧结料(frit)材料构建。
具体实施例方式
本发明是设计用于高真空或高流量条件中的蒸汽产生起泡器。本设 计防止将导致不正确的化学品质量流输送的喷賊和悬浮液滴传输到出 口输送管线内。
半导体制造商转向于使用高价值化学品，其愈加难以传输以沉积在 真空室或工具中的晶片上。本发明的器皿或起泡器允许液体化学品从高 真空容器或起泡器作为蒸汽被输送，而在器皿或起泡器的出口中没有导 致不正确的化学品质量输送率的喷賊和悬浮液滴的形成。本发明具有下 部表面设计，其使得栽体气体与化学品蒸汽的恒定饱和能下降到残余化 学品的非常低的水平。本发明还防止在起泡器的出口中喷溅以及悬浮液 滴的形成，其将导致不正确的化学品质量输送率，即使当容器中化学品 水平高时。以前，用于高真空使用或高流量使用的起泡器不得不与仅部
分装载的化学品(即50%满)使用。这要求半导体制造商更频繁地更换 器皿或起泡器(取下工具)，且由于增加的容器处理费增加到化学品的 成本。本发明允许起泡器从满的液体化学品水平到非常低的水平的使用 且减少半导体工具的停机时间。同样，由于在出口中限制化学品悬浮颗 粒是有效的，它能够减少可能由于沉积在出口和所有到处理室或工具的 输送管道中的悬浮液滴的降解导致的颗粒产生。
以前的起泡器设计通过在浸渍管底部安装垂直于浸渍管的管道解 决喷溅问题，管道沿它的长度钻孔。这导致在起泡器较大区域上产生的 较小的泡，其导致较少的湍流起泡作用，且因此，较少的喷溅，但这些 发明不可能有效地清洗以被化学品供应者再使用。
本发明在进口浸渍管的出口处使用多孔物质材料，例如多孔金属烧 结料以破坏进入液体化学品前体的惰性载体气体的泡尺寸，结合在器皿 或起泡器的上部的一个或更多挡板盘，其要求夹带有化学品前体的载体 气体通过在起泡器内侧壁的内径和挡板盘的外径或周向或周边边缘之 间的窄环形空间中曲折地流动到挡板盘的外侧间接地通到容器或起泡 器的出口。这将参见本发明的几个优选实施例说明。
图1显示具有圆柱形起泡器侧壁12的本发明的起泡器10,浸渍管 进口 14在它的进口端用多孔物质或块出口终止，例如不锈钢烧结料 18,其操作为气体扩散器以在液体化学品前体表面下产生惰性栽体气体
的小的微泡(未示出)。这减少起泡器的顶部空间或干舷上液体猛烈起
泡或喷、;贱的机会。起泡器浸渍管进口 14的出口 18邻近在5!i槽21中的 起泡器的底面，如图5中所示。
此外，浸渍管14具有挡板盘20，具有圆形和向下凹的构造，类似 于浅的圆锥形向下开口，其附接到浸渍管14上端，如通过焊接，以进 一步避免液体喷溅或流动到出口 16的载体气体的大规模的液体夹带， 其是不希望的，但在高流量或高真空条件下其具有更高的可能性。
图2显示本发明的第二实施例，其中类似的部件具有类似的部件标 记。这里防'践物包括两个挡板盘，下部挡板盘22和上部挡板盘24,其 具有圆形外部边缘形状且向下凹，例如浅的向下开口的圆锥形，其合作 以为离开起泡器10的化学品前体制造甚至更曲折的路径。挡板盘是向 下凹的，以进一步阻挠化学品前体的直接流动到出口 l6且收集凝结的 化学品前体以通过聚结的液滴落回到存储的化学品前体(未示出)中返 回。挡板盘具有稍微小于起泡器圆柱形内侧壁的内径的直径。挡板盘的 周向或周边边缘和起泡器的内侧壁之间的空间足以允许气体以最小的 压降通过空间，但足够窄以最小化在通过浸渍管的载体气体的高流量下 可能从起泡器的液体内含物排出的液体通过或显著的压力波动。
图3显示本发明第二实施例的更详细的示意图。起泡器10以切面 形式显示，成角度的浸渍管14终止于不锈钢烧结料出口 18中，例如 Mott多孔不锈钢杯系列1200,目录编号1200-A-B-L-Media级。两个挡 板盘22和24在容器侧壁12中占据不同的内径位置，使得下部挡板盘 22允许距起泡器侧壁12的圆柱形内侧表面更大的环形空间，以便载体 气体和化学品前体通向出口，而上部挡板盘24提供更小的环形空间， 以进一步避免在出口和从出口的下游管道中液体夹带。
图4显示第二实施例的起泡器的内部结构的隔离图，侧壁12未显 示。图4中，浸渍管进口 14和它的出口烧结料18容易地被看见且包括 挡板盘22和24的防賊物也容易地看到，具有它们的向下凹的形状。
图5显示图2的第二实施例的具体构造，其中气体扩散器出口 18 显示为具有中空气体通路内部和多孔金属烧结料外壳的水平布置的延 长的圆柱形多孔金属烧结料，例如那些由Mott Corporation, Farmington， CT 06032, USA制造的。优选地，多孔金属烧结料气体扩散器出口 18具 有中间级(media grade)等级，以过滤出1 ^鼓米或更大的颗粒，优选地过滤出1微米或更大的颗粒的至少90%。
图5的气体扩散器出口 18位于起泡器容器12的基部、底面或底部 中的贮槽21中。优选扩散器18为水平布置的延长的圆柱形且贮槽因而 为部分延长的圆柱形，在它的上侧开口到起泡器的内侧且具有稍微大于 扩散器出口 18的延长的圆柱形的尺度，足以允许载体气体的气体泡逸 出扩散器出口 18的外侧且允许存储在起泡器或器皿10中的液体化学品 前体驻留在大致或完全环绕扩散器出口 18的贮槽21中。优选地，扩散 器出口 18完全驻留在贮槽21，使得扩散器的上表面仅仅与贮槽壁的上 边缘齐平。水平传感器28测量液体产品水平。进口 14由进口阀30控 制，且出口16由阀26控制。图5的目的在于提供足够的气体流以夹带 液体产品而不生成具有生成到达起泡器出口和下游的液体的喷溅或猛 烈飞溅的尺寸的泡。这可能污染出口或在任何下游质量流量控制器中生 成流动问题。为了进一步避免液体从起泡器逸出，金属烧结料32可以 定位在到出口 16的进口处。
图6显示图5的实施例，其中到出口 16的进口的弯管构造或形状 34用于代替金属烧结料32。弯管34的端远离挡板盘22和24的外部周 向或周边边缘径向向内且向由器皿或起泡器IO的侧壁12形成的圆柱形 的轴向中心指向，以最小化可能的液体引入到出口 16内。
类似地，图7显示图6的替换方案，其中弯管出口 34用到出口的 "T"形或构造的进口 36替换，再次最小化可能的液体从挡板盘22和 24与器皿或起泡器10的侧壁12的内侧壁之间的环形空间引入到出口 16。
为了避免液体引入到出口 16内，进一步可能改变挡板盘的结构。 图8显示具有多个穿孔38的下部挡板盘22,以捕获挡板盘22和M之 间的液体飞溅且将它返回到器皿的贮槽。图9显示上部挡板盘24由多 孔金属烧结料材料制作，以再次最小化液体引入到出口 16内。
本发明提供在连接到电子元件制作系统的CVD工具的起泡器的出 口和下游管道中的液滴的液体夹带的优越的最小化。使用单个挡板盘或 多个挡板盘，单独使用或与在到浸渍管进口的出口处的扩散器或烧结料 组合，提供起泡器出口 16中的液体液滴夹带的希望的最小化。
尽管挡板盘已经显示为凹的圆盘，其中盘稍微小于圆柱形器亚或起 泡器侧壁的内径，应当理解的是，仅提供在器皿或起泡器内部侧壁处的
窄环形空间的任何形状的任何挡板在本发明的范围内。同样，具有小的
通路阵列的设备的任何形式能够用作本发明的浸渍管的烧结料或出 D 。
尽管，优选为使用不锈钢，可以想象，刚性形式的任何惰性材料可 以用于防溅物或烧结料。塑料、金属合金、粉末金属、织物、纺织品和 陶瓷都是预期的。
与上述蒸汽输送对比，器皿10也可以用于相对方向的产品流动， 其中出口 16起加压气体进口的作用，以在包含在器亚10中的液体上形 成压头且促使液体以液体形式通过烧结料18且通出浸渍管14，以用于 使用加压气体从器皿的液体输送。
权利要求
1.一种起泡器，其具有终止于接近起泡器底面的泡尺寸减少出口中的浸渍管进口和定位在浸渍管出口和起泡器出口之间的至少一个挡板盘，其构造为在挡板盘和起泡器的内侧壁之间提供窄的环形空间，能够最小化液体液滴进入到起泡器的出口。
2. 根据权利要求1所述的起泡器，其中终止于泡尺寸减少出口的浸渍管是延长的圆柱形扩散器。
3. 根据权利要求2所述的起泡器，其中扩散器由多孔金属烧结料 构建。
4. 根据权利要求3所述的起泡器，其中多孔金属烧结料具有多孔 性以过滤出l微米或更大的颗粒。
5. 根据权利要求4所述的起泡器，其中多孔金属烧结料具有多孔 性以过滤出大于90%的l微米或更大的颗粒。
6. 根据权利要求2所述的起泡器，其中扩散器位于起泡器底面中 的贮槽中，该贮槽具有大于扩散器外侧尺度的构造，足以允许气体泡逸 出扩散器外侧且允许液体驻留在环绕扩散器的贮槽中。
7. 根据权利要求6所述的起泡器，其中贮槽是大于扩散器的部分 延长的圆柱形。
8. 根据权利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的进口具 有多孔烧结料，以最小化液体进入起泡器的出口。
9. 根据权利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的进口具 有弯管构造，以最小化液体进入起泡器的出口。
10. 根据权利要求1所述的起泡器，其中到起泡器的出口的进口具 有"T，，形构造，以最小化液体进入起泡器的出口。
11. 根据权利要求1所述的起泡器，其具有包括上部挡板盘和下部 挡板盘的至少两个挡板盘，且下部挡板盘在其中具有穿孔。
12. 根据权利要求1所述的起泡器，其具有包括上部挡板盘和下部 挡板盘的至少两个挡板盘，且上部挡板盘由多孔金属烧结料制作。
13. 根据权利要求1所述的起泡器，其中起泡器具有圆柱形形状。
14. 根据权利要求13所述的起泡器，其中挡板盘具有圆形和向下 凹的形状。
15. —种圆柱形蒸汽产生起泡器器皿，其具有用于将载体气体输送到起泡器器皿中的终止于多孔金属烧结料的泡尺寸减少扩散器出口中 的浸渍管进口和具有圆形和向下凹的形状的两个挡板盘，包括上部挡板 盘和下部挡板盘，定位在到浸渍管进口的出口和起泡器器皿的出口之 间，其构造为在挡板盘的外部周向周边边缘和起泡器器皿的内侧壁之间 提供窄的环形空间，当载体气体通过起泡器器皿的液体内含物起泡以将 液体作为蒸汽从起泡器器皿分配时，能够最小化液体液滴进入起泡器器皿的出口，和具有从包括弯管和"T，，形的组选择的构造的到起泡器器 亚的出口的进口 。
16. —种液体分配器皿，其具有带有多孔金属烧结料进口端的浸渍 管出口和在器皿中的液体化学品前体的液体水平之上的到器皿的进 o 。
17. 根据权利要求16所述的液体分配器皿，其包括定位在到浸渍 管出口的进口端和液体分配器皿的进口之间的至少一个挡板盘，其构造 为在挡板盘和起泡器的内侧壁之间提供窄的环形空间，能够最小化液体 液滴进入到液体分配器皿的进口 。
18. —种将化学品前体蒸汽从起泡器输送的过程，其包括将载体 气体通过起泡器的浸渍管且进一步通过泡尺寸减少出口；将液体化学品 前体从起泡器夹带到载体气体中；将夹带的化学品前体和载体气体在挡 板盘的外部周边和起泡器侧壁的内部表面之间的窄环形空间中通过至 少一个挡板盘。
19. 根据权利要求18所述的过程，其中载体气体通过作为泡尺寸 减少出口的延长的圆柱形构造的多孔金属烧结料扩散器。
20. 根据权利要求19所述的过程，其中扩散器位于起泡器基部中 的贮槽中。
21. 根据权利要求18所述的过程，其中带有夹带液体化学品前体 的载体气体在具有弯管构造的出口中从起泡器输送。
22. 根据权利要求18所述的过程，其中带有夹带液体化学品前体 的载体气体在具有"T"形构造的出口中从起泡器输送。
23. —种将液体化学品前体从器皿输送的过程，其包括将加压气 体引导到在器皿中液体化学品前体的液体水平之上的到器皿的进口 内，以促使液体化学品前体通过作为到器皿的浸渍管出口的进口的金属 烧结料过滤器。
24.根据权利要求23所述的过程，其中加压气体在挡板盘的外部周边和器皿侧壁的内部表面之间的窄环形空间中通过至少 一个挡板盘。
全文摘要
本发明涉及用于高真空、高流量起泡器器皿的防溅物和进口扩散器。本发明是起泡器，其具有终止于泡尺寸减少出口中的浸渍管进口和定位在浸渍管出口和起泡器出口之间的至少一个挡板盘，其构造为在挡板盘和起泡器的内侧壁之间提供窄的环形空间，以防止液体液滴进入到起泡器的出口。泡尺寸减少出口是延长的圆柱形多孔金属烧结料，其位于具有大约相同尺度的贮槽中。金属烧结料安放在起泡器的出口的进口处。本发明也是将化学品前体从具有上述结构的起泡器器皿输送的过程。
文档编号C23C16/44GK101205604SQ20071030093
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月14日 优先权日2006年12月15日
发明者C·M·伯特彻, T·A·斯泰德尔, 雷新建 申请人:气体产品与化学公司