专利名称：利用受控的固体形态学的流体的基于固体前体的传送的制作方法
技术领域：
本发明系有关用于来源试剂材料的挥发作用之汽化器装置与系
统、及相关方法，该来源试剂材料如使用于化学气相沉积(CVD)、原子 层沉积(ALD)及离子植入制程的液体及固体来源试剂。
背景技术：
在使用液体及固体材料做为CVD、ALD及离子植入的蒸气之来源 试剂中，使用多种试剂，其系加热以形成沉积或植入之来源试剂蒸气。
用于蒸气产生的此液休及固体来源试剂一问题为有关热均质性的 需求。详言之，此来源试剂必需均匀加热而在来源试剂材料中无冷点 或热点，故蒸气产生作用为尽可能的均匀且可控制的。
于此方面，在来源试剂的特性中有明显的不同，如其等之沸点、 熔点及升华温度(可升华的固体来源试剂的例子中)、及其在加热期间对 热分解的敏感性，此敏感性为有关于不想要的副产物的产生.该来源试 剂汽化的目的为在可控制的速率下汽化来源试剂，故具有最少副产物 产量之可再生的蒸气流可以所需的量传送至下游操作设备中。
固体来源试剂在汽化操作中非常难以控制，其中升华温度接近发 生热分解及产生热降解副产物的温度，此副产物不利下游沉积或离子 植入制程。
此技术领域持续寻求在挥发来源试剂之汽化器系统的改良，该系 统可产生用于沉积及离子植入应用之来源试剂蒸气。
发明内容
本发明有关于来源试剂材料汽化之汽化器装置与系统，及相关方
法，来源试剂材料如使用于化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)及 离子植入制程，亦或用于在基板上形成涂层，以及在清洁应用中的液 体及固体来源试剂，例如，试剂材料的使用，如用于制造半导体及微 机电产品的制程设备反应室清洁之XeF2。
在一方面，本发明有关于一种汽化器，其包括适于容纳来源试剂 的汽化容器，该汽化器适于用来加热在该汽化容器及其中的来源试剂， 以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生或存 在有颗粒，该容器定义密闭内体积且具有至少一埠，藉此由该来源试 剂衍生的蒸气可由该容器之内体积排放，其中该汽化器包含选自(A)至 (H)中之至少一结构构造
(A) 第一构造，其包含至少一突出元件于该内体积内，以适于接触 内体积内的来源试剂，及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，其中相 对于缺少此颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减
少由该来源试剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在；
(B) 第二构造，其包含盖以及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，
该盖封闭该容器以密闭该内体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载 气可经由该入口埠导入至内体积，及包括该载气及由该来源试剂衍生 之蒸气的载气混合物可由该内体积经由出口埠排放，在该内体积内具 有至少一支撑元件，以适于支撑来源试剂于其内，其中相对于缺少该 颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少在载气混
合物中颗粒的产生或存在；
(C) 第三构造，其包含该离子液体于该容器中，以作为储存来源试 剂之介质，且于来源试剂排放的条件下，从中释放出该来源试剂；
(D) 第四构造，其包含来源试剂于该容器中，该来源试剂为固体形 式，其中该固体形具有预定的颗粒尺寸范围及分布的粉末，以进行该 加热，其中该预定的颗粒尺寸范围及分布包括在该蒸气产生期间可避 免颗粒进入该蒸气中的颗粒大小；(E) 第五构造，其包含单块型多孔性固体来源试剂体；
(F) 第六构造，其包含至少一多孔性热传导体于该内体积内，其适 于在其孔隙中支撑来源试剂；
(G) 第七构造，其包含多个分离的支撑元件位于该容器内体积内， 其与壁热接触，并适于在内体积内支撑固体来源材料，用以加热该固 体来源材料以形成固体来源材料蒸气；以及
(H) 第八构造，其包含内部结构及来源试剂材料，该内部结构在容 器之内体积中且与该容器接触，该来源试剂材料与该内部结构接触， 该来源材料包括外硬块部分，其可加热以产生来源材料蒸气，以在汽 化器的分配操作中从该容器排出。
在另一方面，本发明有关于一种汽化器，其包括适于容纳来源试 剂的汽化容器，该汽化器适于用来加热在该汽化容器及其中的来源试 剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生 或存在有颗粒，该容器定义密闭内体积且具有至少一埠，藉此由该来 源试剂衍生的蒸气可由该容器之内体积排放，且该内体积内具有至少 一支撑元件，以适于支撑或者接触内体积内的来源试剂，及至少一非 滤片之颗粒抑制特性元件，其相对于一缺少此颗粒抑制特性元件之对 应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少由该来源试剂或其他颗粒来源衍 生之蒸气中颗粒的产生或存在。
该颗粒抑制特性元件为一结构、特性或材料，其相对于一缺少此 颗粒抑制特性元件之对应汽化器，可减少由该来源试剂衍生之蒸气中 颗粒的产生或存在.在一实施例，该颗粒抑制特征包括一泡沫材料，如 一热传导泡沫材料。该泡沫材料也可做为该来源试剂之支撑物或容装 物或保留介质。
在另一方面，本发明有关于一种汽化器，其包含一汽化容器，该 汽化容器适于用来容纳一来源试剂，以与导入容器中用于接触的载气 接触，该汽化器适于用来加热在该汽化容器与该汽化容器中的来源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生 或存在有颗粒，该容器定义密闭内体积、封闭该容器的盖以密闭该内 体积、入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内体积，且 包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物，可由该内体积 经由出口埠排放，且该内体积内具有至少一支撑元件，以适于支撑其 内之来源试剂，及非滤片之颗粒抑制特性元件，其中相对于缺少此颗 粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少由该来源试 剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在。
在另一方面，本发明有关于一种汽化器，其包括一容纳固体来源 试剂之汽化容器，该汽化器适于用来加热该汽化容器及其中的来源试 剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该固体来源试剂包括如下材料，
其选自群组包括二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪(HfCU)、四氯 化锆(ZrCU)、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钨、 Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶(Sr(DPM)2)、 TiO(DPM)2、肆(四甲基庚 二酮)锆(Zr(DPM)4)、十硼垸、十八硼炕、硼、镁、镓、铟、锑、铜、 磷、砷、锂、四氟硼酸钠、并有烷基-脒基(amidinate)配位体之前体、 有机金属前体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、 四(二乙基胺基)铪(Hf(Net2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚 胺基三(二乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙 基甲基胺基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇) 铪(Hf(tOBu)4)、 二氯化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeFs)、 及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
在一实施例，本发明实施的特定固体来源试剂包括十硼垸、四氯 化铪、四氯化锆、三氯化铟、金属有机P-二酮基配合物、六氟化钨、 环戊二烯基.环庚三烯基-钛(CpTiCht)、三氯化铝、碘化钛、环辛四烯 基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲基镓、三甲基铟、烷 基铝如三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、二甲基锌、四甲基 锡、三甲基锑、二乙基镉及羰化钨。在另一实施例，该来源试剂包括元素硼、铜及磷十硼垸金属 卤化物，如卤化镓、卤化铟、卤化锑、卤化砷、卤化镓、碘化铝、碘 化钛、金属有机配合物、如(环戊二烯基环庚三烯基-钛)(CpTiCht)、(环 辛四烯基环戊二烯基钛)、双环戊二烯基二叠氮钛、In(CH3)2(hfac)、 二
溴甲基锑化氢及羰化钨、以及金属有机p-二酮基配合物、金属有机醇 氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机 醢胺基配合物。
仍在另一实施例，本发明可与任何型式之可藉由加热或溶于溶剂
中而液化的来源材料使用，此来源材料包括但未限定为十硼烷(Bn)Hi4)、 五硼烷(BsH9)、十八硼烷(B，sH22)、硼酸(H3B03)、 SbCl3、及SbCl5。在 本发明之特定实施例中发现为可使用的其他来源材料包括但未限定为 ASC13、 AsBr3、 ASF3、 ASF5、 ASH3、 AS406、 AS2Se3m、 As2S2、 AS2S3、 AS2S5、 AS2Te3、 B4H,,、 B4H10、 B3H6N3、 BBr3、 BC13、 BF3、 BF3-0(C2H5)2、 BF3.HOCH3、 B2H6、 F2、 HF、 GeBr4、 GeCl4、 GeF4、 GeH4、 H2、 HCl、 H2Se、 H2Te、 H2S、 WF6、 SiH4、 SiH2C12、 SiHCl3、 SiCl4、 SiH3Cl、 NH3、 NH3、 Ar、 Br2、 HBr、 BrF5、 C02、 CO、 COCl2、 COF2、 Cl2、 C1F3、 CF4、 C2F6、 C3F8、 C4F8、 C5F8、 CHF3、 CH2F2、 CH3F、 CH4、 SiH6、 He、 HCN、 Kr、 Ne、 Ni(CO)4、 HN03、 NO、 N2、 N02、 NF3、即、 C8H2404Si4、 PH3、 POCl3、 PC15、 PF3、 PF5、 SbH3、 S02、 SF6、 SF4、 Si(OC2H5)4、 C4H16Si404、 Si(CH3)4、 SiH(CH3)3、 TiCl4、 Xe、 SiF4、 WOF4、 TaBr5、 TaCl5、 TaF5、 Sb(C2H5)3、 Sb(CH3)3、 In(CH3)3、 PBr5、 PBr3、及 RuF5。
此外，在本发明中可使用含有砷、磷、锑、锗、铟、锡、硒、碲、 氟、碳、硼、铝、溴、碳、氯、氮、硅、钨、钽、钌、硒、镍、及硫 之型式的溶剂(有机或无机)。
本发明另 一 方面涉及蒸气传送系统，其包括如上所述之汽化器，及与该汽化器耦合用以传送该蒸气至流体利用装置或区域的流体管 路，其中该蒸气可为纯形式或为与载气之混合物。
本发明另一方面涉及一种汽化器，其包含汽化容器，该汽化容器 适于用来容纳来源试剂，以与导入容器中用于接触的载气接触，该汽 化器适于用来加热该汽化容器及其中的来源试剂，以由该来源试剂产 生蒸气，该容器定义内体积，密闭元件，如封闭该容器的盖以密闭该 内体积，在一实施例中，该密闭元件包括入口及出口埠，藉此该载气 可经由该入口埠导入至内体积，及载气混合物，可选择地包括蒸发作 用促进元件如配合剂，及包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载 气混合物，可由该内体积经由出口埠排放，其中该汽化器容纳含有该 来源试剂的离子液体。
本发明另一方面涉及一种由固体来源试剂粉末产生蒸气的方法， 其藉由加热该粉末以产生蒸气，该方法包括过筛该粉末以取得具有预 定的颗粒尺寸范围及分布的粉末，以进行该加热，其中该预定的颗粒 尺寸范围及分布包括在该蒸气产生期间可避免颗粒进入该蒸气中的颗 粒大小。
本发明另一方面涉及一种由固体来源试剂粉末产生蒸气的方法， 该试剂粉末易藉由加热该固体来源试剂粉末，以在该蒸气中产生颗粒 固体，该方法包括相对于固体来源试剂粉末，提供具有利于减少在加 热时颗粒产生的出现及量的颗粒大小、组成物及形态学的该固体来源 试剂粉末。
本发明另一方面涉及一种制备多孔性固体来源试剂制品的方法， 该制品为用于藉由加热该制品以产生蒸气，该方法包含提供在粉末型 式之来源试剂，且在加热及压力下合并该粉末，以产生多孔性固体来
源试剂粒子。本发明另一方面涉及一种形成多孔性来源试剂制品的方法，该制品为用于曝露于升温条件，以使该来源试剂升华，该方法包含将暂时性介质与粉末型式之该来源试剂混合以形成混合物，将该混合物塑形以形成暂时性介质与来源试剂的复合体，及由该复合体中进行移除该暂时性介质，以形成多孔性来源试剂制品。
本发明另一方面涉及一种产生固体来源试剂之蒸气的方法，该方法包括在汽化容器内提供该固体来源试剂，及加热该汽化容器，以挥发该固体来源试剂及产生来源试剂蒸气，此方法包括以非滤片之颗粒抑制特性元件抑制该来源试剂蒸气中颗粒的存在。
本发明另一方面涉及一种多孔性单块型成型制品，其由可升华的来源试剂形成或包含可升华的来源试剂。在多个实施例中的单块型制品可包括来源试剂，如可升华的来源试剂，或单块型制品可适于储存液体或固体来源试剂，且在此例中该单块型制品可以在单块型制品设置于该汽化容器中之前、之中或之后加载液体或固体来源材料。
本发明另一方面涉及一种汽化器，其包括汽化容器，该汽化容器内包含接触促进材料(如支撑结构材料)，以在容器内提供增加的表面积而容纳或其他方式呈现来源试剂(如筛网、毛织物或其他媒介)、或离子液体材料或其相似物，藉此与其组合之来源试剂可被挥发。
本发明另一方面涉及一种汽化器，其包含汽化容器，该汽化容器适于用来容纳来源试剂，以与导入容器中用于接触的载气接触，该汽化器适于用来加热在该汽化容器与该汽化容器中的来源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生或存在有颗粒，该容器定义内体积，封闭该容器的盖以密闭该内体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内体积，及包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物，可由该内体积经由出口埠排放，且该内体积内具有至少一多孔性金属体，以适于支撑其孔本发明另一方面涉及一种由可挥发性固体产生蒸气的方法，该挥发性固体在汽化容器中加热，此方法包含放置至少一多孔性金属体于该汽化容器中，其中该多孔性金属体在其孔隙中含有可挥发性固体。
本发明另一方面涉及一种用于固体来源材料的汽化器，其包括单埠容器，其包括界定密闭内体积之壁；
多数个分离的支撑元件，位于该容器内体积内，其与壁热接触并适于在内体积内支撑固体来源材料，用以加热该固体来源材料，以形成固体来源材料蒸气；及
该单埠容器的该单埠为排放埠，其与容器内体积相通，并适于由
容器中排出固体来源材料蒸气。
本发明另一方面涉及一种制造微电子元件的方法，其包括使用前述多种汽化器分配的蒸气。
本发明另一方面涉及一种汽化器，其包含汽化容器，内部结构及来源试剂材料，该汽化容器封闭内体积及具有至少一气体埠与该容器之内体积相通，该内部结构在容器之内体积中且与该容器接触，及该来源试剂材料与该内部结构接触，该来源材料包含外硬块部分，其可加热以产生来源材料蒸气，以在汽化器的分配操作中从该容器排出。
本发明的其他方面、特征及实施例将由后面的公开及后附的中请专利范围而是显而易见的。
图1为用于本发明多种实施例之汽化器型式的立体透视图。图2为设置于显示在图1中的汽化器型式之容器的多个通气管之顶视图。
3图3为如显示于图1之一般型式的汽化容器之侧视图，说明多数个圆柱型通管。
图4为可用于本发明多种实施例之蒸气传送系统构形的简化概略代表图。
图5为利用本发明之一实施例的汽化器之半导体制造设备的概要图。
图6为包括本发明之另一实施例之汽化器的蒸气产生及利用系统之概略图。
图7为本发明之另一实施例之固体来源蒸气传送系统之概略图。图8为依本发明之另一实施例利用多孔性金属体支撑可挥发固体的汽化容器之部份透视图。
图9为本发明之另一实施例的汽化容器的概略图。图IO适用于放置在本发明之汽化容器中的固体来源试剂托盘元件的立体图式照片。此商品特征在于其内的多数个圆柱型流体通道以提供蒸气流通过托盘。在长时间热处理来源试剂后会形成结硬材料，照片显示来源试剂的结硬部份正由托盘上的来源试剂之总体质量上除去。
具体实施例方式
本发明系有关用于来源试剂材料的挥发作用之汽化器装置、系统、及相关方法以产生用于流体应用制程的蒸气，制程如化学气相沉积或离子植入。
本发明可应用于不同型式的来源试剂，包括液体及半固体来源试剂材料(半固体来源试剂材料于本文中已了解为包含可流动的固体、固体悬浮液、离子液体组成物及其相似物)，特别是对固体来源试剂材料之可应用性。使用于本发明实施的固体来源试剂材料可为例如粉末、细沙状、丸状、有孔小珠、砖型、块状、片状、杆状、薄板状、薄膜、涂层等的型式，及如在特定应用中所需要可以多孔性或非多孔性型式实施。本发明系基于发现多种来源试剂(例如，金属卤化物，如氯化铪)在当挥发产生用于流体应用制程(如学气相沉积或离子植入)的来源试剂蒸气时，非常易于产生颗粒，及基于多种用于在来源试剂衍生的蒸气中抑制颗粒形成和/或捕捉可能存在的颗粒之技术上的发现。
在另一方面，本发明有关于一种汽化器，其包括适于容纳来源试剂的汽化容器，该汽化器适于用来加热在该汽化容器及其中的来源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生或存在有颗粒，该容器定义密闭内体积且具有至少一埠，藉此由该来源试剂衍生的蒸气可由该容器之内体积排放，其中该汽化器包含选自(A)至(H)中之至少一结构构造
(A) 第一构造，其包含至少一突出元件于该内体积内，以适于接触内体积内的来源试剂，及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，其中相对于缺少此颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少由该来源试剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在；
(B) 第二构造，其包含盖以及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，该盖封闭该容器以密闭该内体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内体积，及包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物可由该内体积经由出口埠排放，在该内体积内具有至少一支撑元件，以适于支撑来源试剂于其内，其中相对于缺少该颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少在载气混合物中颗粒的产生或存在；
(C) 第三构造，其包含该离子液体于该容器中，以作为储存来源试剂之介质，且于来源试剂排放的条件下，从中释放出该来源试剂；
(D) 第四构造，其包含来源试剂于该容器中，该来源试剂为固体形式，其中该固体形具有预定的颗粒尺寸范围及分布的粉末，以进行该加热，其中该预定的颗粒尺寸范围及分布包括在该蒸气产生期间可避免颗粒进入该蒸气中的颗粒大小；
(E) 第五构造，其包含单块型多孔性固体来源试剂体；(F) 第六构造，其包含至少一多孔性热传导体于该内体积内，其适于在其孔隙中支撑来源试剂；
(G) 第七构造，其包含多个分离的支撑元件位于该容器内体积内，其与壁热接触，并适于在内体积内支撑固体来源材料，用以加热该固体来源材料以形成固体来源材料蒸气；以及
(H) 第八构造，其包含内部结构及来源试剂材料，该内部结构在容器之内体积中且与该容器接触，该来源试剂材料与该内部结构接触，该来源材料包括外硬块部分，其可加热以产生来源材料蒸气，以在汽化器的分配操作中从该容器排出。
在本发明之多个特定实施例中，可用于本发明实施之一型式汽化器说明于图1中。图2为置于显示于图1型式的汽化器之容器中的数个排放通管顶视图。图3为显示于图1之通用型式的汽化容器侧面立视图，描绘数个圆柱型通管。
该汽化器传送系统IO包括以合适的热传导材料制成的容器12，如银、银合金、铜、铜合金、铝、铝合金、铅、镍复合层、不锈钢、石墨、碳化硅涂覆之石墨、氮化硼、陶瓷材料等，以及组成物、混合物及二或多个该类型材料的合金。
该容器包括底板14及边界侧壁16，其共同形成该容器之内体积。该容器可具有任何形状，其可促进经由容器内体积之载气的均匀流。
在一实施例中，该容器具有圆柱型，其具有非常精密之公差(如在每英吋为介于1 / 1000th至3 / 100()th范围间)。
该容器包括一盖18，该盖之上设置载气入口阀20以当该阀打开时选择性地导入载气至该容器内体积内。
置于该容器之内体积为数个垂直堆叠的托盘22。所述堆叠托盘为彼此分离，且可从该容器移除以方便清洁及再充埙。内部载气接管23置于该容器内并连接(焊接)至具有入口阀20之盖的气体入口，以传送该载气至垂直堆叠托盘的阵列中最底部的托盘下之内体积底部。在图1
中，接管23通过每一托盘之圆柱状轴环27，该轴环由托盘之底板24延伸(见图3)。特别若该来源材料为液体，可了解为确保接管与托盘之底板24接合处之防漏密封，密封0环38可置于连续的托盘间。额外的外侧o环也可用来在每一托盘侧壁之顶表面上在托盘间密封。
当该来源试剂为固体型态，多种结构元件也可用来抑制或最小化进入载气流之固体。此阻力进入的特性元件可为任何合适的形式，及可例如包括滤片元件以及非滤片之颗粒抑制特性元件或装置。在多个实施例中，该非滤片之颗粒抑制特性元件可包括迂回流道、向上流动之固体脱离结构、用于颗粒集结或收集功能之切向气流侧气流动等。藉由特定的例示，高纯度不锈钢滤片(如具有孔洞大小在1至100微米间)及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件可加至任何合适的位置以控制该载气流量。滤片可为例如可安装于附随于托盘之每一通管30的"入口"，或较大碟形滤片可加至顶托盘并由在容器上安装的盖之压力密封至容器内，或者其他方式设置于出口气体流路径中。
如图3所示，每一独立托盘22具有底板24及侧壁26以形成托盘凹槽27以安置及支撑该来源材料28。所述托盘优选为非反应性热传导材料制成，例如银、银合金、铜、铜合金、铝、铝合金、铅、镍复合层、不锈钢、石墨、碳化硅涂覆之石墨、氮化硼、陶瓷材料及前述二或二者以上的组成物，混合物及配合物。
每一独立托盘包括数个通管30，其中每一通管包括通气道32用来供载气穿过该通管。所述通管可为任何形状或构形，以提供气流通过。优选，所述通管为圆柱型或圆锥型。在多个实施例中，所述通管从该托盘之底板向上延伸，并定义中央通气道与在该托盘底板上对应的开口相通。在其他实施例，所述通管以相同方式由托盘底板向上延伸，但也向下延伸至托盘下方，所以该中央通气道(如中央孔洞)在该托盘底板之上及下被通管包围。
所述通管可以任何合适的方式固定于该托盘的底板，如悍接、铜锌焊接、机械扣件附加装置、压合、模锻等。可替代地，所述通管可一体成型为该托盘底板之一部份。在一特定实施例，所述通管的每一者之高度为与该托盘侧壁的高度大致相同，虽然在其他可预想的实施例中，所述通管的每一者之高度为可大于或小于该侧壁。
各托盘的侧壁具足够的高度，以致托盘可堆叠而在汽化器之容器内体积中形成垂直延伸的堆叠阵列。
在另一特定实施例，所述托盘可包括分离的匣可由2、 3或4向通
入口/出口阀使用。
在其他实施例，托盘可被制造为仅具足够的尺寸范围之侧壁以允许架置或固定在汽化容器之内壁表面。
在又一实施例，所述托盘被制造为不具侧壁，而在内体积内的架置由容器之内壁表面以支撑物的协助，以边缘密封衬垫，或其他架置结构或元件完成。可预想的额外实施例中，托盘以彼此垂直空间间隔的关系架置，如组装物。例如，所述托盘可架置在框架或其他定位结构内，如单一阵列，以在该汽化器组装及拆装期间依需要由该容器之
该内体积插入及退出。
在一特定实施例中，每一托盘具有周缘侧壁，且每一通管的高度为小于托盘侧壁的高度，因而在通管端部之上提供顶部空间以使气体在各自托盘内分散及循环。
亦可替代地，通管及托盘可构造为在每一托盘中产生流体化床，或托盘可制造为具有多孔性开孔，以致最初支撑于托盘之顶表面的固体或其他来源试剂材料以载气流过该通管或多孔性开孔，而在足够的 表面流速以流体化来源试剂.为此目的，该来源试剂优选为粉末或其他 细微分离的固体形式，以致附随流体化作用的压力降不会过度。在此 配置中，通管或多孔性开孔的尺寸为小至足以维持固体在无流体化之 气体流下支撑于托盘上。
更概略言之，所述通管需要具有高度以在放置足够量的不论固体 或液体之来源材料时，皆提供防漏区域，以使需要的汽化材料不会渗 漏出固体或液体经由所述通管的开放通气道32至下层的容器。在一实 施例，每一通管从该托盘底部垂直向上延伸至一高度，该高度可为例
如在约0.5mm至约5mm范围间，且优选为在约1. 5mm至约3. Omm范围间。
如显示于图l，在每一托盘之通管的位置稍微偏斜于相邻托盘之通 管的位置，藉此在结果气体混合物在经由通管传输至下一相邻托盘区 域前，迫使载气在托盘内循环以使载气与被汽化之来源材料接触。藉 由此配置，该载气与来源试剂材料之多重接触可使载气在高度有效的 方式下成为饱和。
该汽化器传送系统10的尺寸可依供应至下游利用流体之设备(如 CVD装置或离子植入系统)的蒸气量而大大的不同。在一实施例中，该 汽化器为内部直径在约3至6英吋范围间(如约3. 75英吋)之圆柱形构 造。在汽化容器内体积内的托盘数由汽化器大小决定。在许多实施例 中，在汽化容器中包括有3至5个托盘。
可加热含有多数个托盘之汽化器并维持在适于特定来源材料被汽 化之温度、适于由该汽化器传送至下游利用流体之设备的载气混合物 中来源试剂之需要浓度、且适于用于来源试剂汽化操作的操作条件的 特定设定。该汽化容器的加热可以任何合适的方式实施。在一实施例中，带 状加热器围绕汽化器。在另一实施例中，使用具有覆盖汽化器外表面 至少一主要部份之形状的加热器以加热汽化容器。在另一实施例，在 升温之热传递流体可与汽化容器外表面接近，以利其之加热。在再一 实施例中，使用红外线或其他辐射能量照射该汽化容器以加热。
在又一实施例中，本发明预想藉由热气体在容器中循环来加热该 来源试剂，以产生来源试剂的对流加热。
汽化容器之加热方法并未特别限定，只要以精准且可靠的方式引 导汽化器至所需要的温度并维持于此温度。
需要以热均质的模式加热汽化容器，故在容器之内体积内的温度 偏差最小化。在托盘与壁直接热接触的特定实施例中，此藉由壁的热 传导的托盘加热提供更方便及有效的方式在托盘上汽化来源试剂。
在某些应用中可能于汽化容器内体积中需要利用增加表面积的结 构，以促进用于汽化作用之来源试剂材料的加热范围及速率。
另一获得高效率的来源材料汽化作用之方式为载气可在导入汽化 容器之内体积前加热，以助于来源试剂的加热及汽化作用。例如，供
应载气至入口阀20的流体管线可保温，或其他方式加热，以在所需的 温度传送载气至汽化容器。
在用于可升华的固体来源试剂之蒸气传送的特定配置，本发明之 汽化器传送系统利用一系列包括多个加热通管之加热托盘，该加热通 管增加加热表面积，因为增加热的分布而可使固体来源材料之升华达 到高效益之方式。
在某些应用中，汽化容器需要具有大的热质量，以在处理期间维持较一致的温度。使用大的热质量在涉及由固体态至蒸气态的固体来 源材料升华的应用中特别重要。在给定温度，该固体之蒸气压为材料 在固体/气体介面之分压，亦即，在给定的时间期间，于固体表面上 凝结的分子与由表面升华的分子数一样多。若在气态的分子藉载气由 固体/气体接口移除，则破坏平衡。显然，若有足够的热施用于固体 表面以补偿固体升华的潜热，则升华在一较高速率发生以修复平衡。 藉由在热托盘上提供多数个热通管以及伴随的热汽化容器壁，全部的 热传导容器作用为增加升华速率，以产生饱和载气的增加流速及减少
汽化之来源材料的沉淀，此沉淀可能堵塞所述通管或托盘之其他孔洞 或通道。
在特定应用中使用之汽化器的特定温度将依下游利用流体之装置
(如CVD装置或离子植入系统)的操作条件、及提供之来源材料的蒸气 压力与量而定。在多个使用可升华的固体来源试剂的特定实施例中， 可使用介于约4(TC至约30(TC范围间的汽化器温度。在特定之实施例 中，本发明之涉及金属卤化物固体来源试剂的实现可例如利用在介于 20(TC至300。C范围间的温度。
在特定实施例，本发明的汽化器传送系统可进一步包括供应载 气至汽化容器的管线；由汽化容器释出来源试剂蒸气之管线；流体管 路元件，如流量控制阀、质量流量控制器、调节器、节流器元件、热 偶计、压力传感器、监视及控制装置、输入热能至该汽化容器及其内 含物的加热器、维持载气供应管线及来源试剂蒸气排放管线在一温度 的加热器等。
在本发明的一些实施例，进行来源试剂蒸气排放管线加热以维持 此管线的温度比汽化作用的温度高如5-10°C，以防止在此排放管线的凝结。
在使用本发明之汽化器系统中，在将盖关紧至容器前(见图1，其中盖18以螺栓机械紧固件关紧至容器)，来源试剂材料可引入该汽化容 器，置放于托盘内或其他方式设置于该汽化容器之内体积内。该来源 试剂材料可以任何合适的型态，包括固体型态、液体型态、半固体型 态或含有溶解或分散于合适的溶剂介质中之来源试剂材料的溶液。
在一实施例，来源试剂材料可以沉积形式提供，其系在托盘凹处 内以合适厚度之膜或涂层涂覆在托盘与通管的表面上.此膜或涂层可 藉由任何不同的合适方法形成，包括的方法为经加热来源试剂使之熔 融、施用熔融的来源试剂材料至托盘及通管的表面、然后冷却施用的 材料。
在另一实施例，其中该来源试剂包括金属配合物，该金属配合物 可溶解于溶剂中且此得到的溶液施用在托盘与通管的表面上，接着藉 由在减压下从施用的材料除去溶剂。
在某些实施例，可能需要由汽化容器同时供应不同来源试剂蒸气 至下游利用流体的设备。在此应用中，不同来源试剂材料在汽化容器 内体积中可在不同托盘及/或在不同匣中提供。藉由此配置，其可能 产生多重成份蒸气，其藉由载气带至下游设备。
汽化器因此可包括于汽化容器之内体积内架置在中央接管上的多 数个垂直堆叠托盘。来源试剂材料可承载在容器之内体积内，系藉由 置入预定量的来源试剂于托盘内，如计量量的颗粒固体。在汽化容器
内载入来源试剂后，容器的顶盖18(参阅图1及图2)置于容器上方且如 藉由以聚四氟乙烯或弹性体制造的o形环元件、或藉由金属密封元件 及/或藉由机械紧固件(如螺栓紧固件)关紧。
在汽化器组装、并将汽化容器耦合至处理管线以传送载气至容器、 并由含有来源试剂蒸气之载气混合物由容器排放后，汽化器加热器致 动以进行汽化容器的加热。进行加热以使在汽化器及接触托盘内的内部温度增加至足以汽化来源材料的温度。
在可升华的固体的情况中，升华的速率在第一或最底部的托盘为 最大，此系归因于纯载气进入此托盘内，而相对地，部份或完全饱和 的载气进入在其上方的托盘。就此而言，需要在底部托盘上承载更多 的来源试剂材料和/或增加容器的高度尺寸以产生需要的来源试剂蒸 气量并流至下游利用流体之设备。
本发明之汽化系统可有利地用于由多种不同来源试剂材料产生蒸 气，且特别可用于可升华的固体如十硼烷、四氯化铪、及其相似者的 挥发作用。本发明可用于多种固体来源材料之挥发作用的应用上，如
特征为升华温度介于约20'C至约300。C范围间且在升华温度具有一蒸 气压力介于约10—2托至约103托范围间的固体材料。
在汽化器内温度可藉由任何热调节系统控制，该系统包括但未限 制为线加热器、辐射加热器、热封包、流体循环加热器、电阻加热系 统、感应加热系统等，其等之建构及配置为用以控制温度操作。再者， 在汽化器中的温度可藉由热偶计、热敏电阻、或任何其他合适的温度 感应接点或元件与在其内的热传导的容器及/或托盘之表面接触以感 应。该温度感测元件可与中央处理单元耦合操作，中央处理单元如一 般用途可程序化计算机、可程序化逻辑单元、微处理机等，其之设置 为由温度感应元件接受温度感应讯号，并回应调整加热器、和/或汽 化器系统之其他可控制元件，以获得对于特定应用之来源试剂蒸气的 所需之生产。
为测定汽化器之来源材料何时用尽，在汽化容器之内体积内可使 用一量感测监视系统以测定在顶托盘及/或在底托盘中固体或液体的 量，如光纤传感器相联通的连接至托盘底表面之反射表面上，以当托 盘接近空或空时提供改变的讯号。图4为可用于本发明多种实施例之蒸气传送系统66构形的简化概 略代表图。
此系统包括汽化器10。载气来源64连接至该汽化器10以提供载 气。在导入来源材料的可替代模式中，液体来源材料可从液体来源容 器67引入该汽化器，或该汽化器10可以其他方式预充填为粒子或颗 粒型式的固体来源试剂。
载气的流速可藉由置于载气传送管线及在传输已汽化之来源材料 至制程反应室70之管线上的流量计68监视和控制。在一特定实施例 中，此气体传送管线由具有低磨擦系数的材料(如聚合物)制成，以可获 得高流速。该汽化器IO系有利地以热传导材料制成，此材料可传送由 相联通至汽化器单元10之至少一加热器72产生的热能以加热汽化容 器及其内容物。
为了达到监视及控制已汽化之来源试剂及与己汽化之来源试剂混 合并流至沉积反应宣或其他下游制程单元的载气的目的，在本发明之 一实施例中，可使用热电堆红外线侦测系统，兹类型描述于2004年11 月23日颁发之美国专利笫6821795号，于2006年3月14日颁发之美 国专利第7,011,614号，或于2003年9月9日颁发之美国专利第 6,617,175号，及混合系统，其描述于2005年6月21日颁发之美国专 利第6,909,973号，于2006年6月6日颁发之美国专利第7,058，519号， 或于2006年6月20日颁发之美国专利第7,063,097号。此热电堆红外 线侦测系统及混合系统可例如布置于包括该汽化器及试剂来源之制程 系统的流体管路中的旁通回路上。
用以完全汽化作用所需的电力量为来源材料与载气的化学性、及 混合物的流速之函数。在一特定实施例中，传输至汽化器的热能可在 约100W至约3000W范围间以对来源试剂的汽化作用提供高效能恒温温度。在操作显示于图4型式的汽化器系统时，当使用固体来源试剂材 料，此来源试剂材料可加载在干燥箱或手套箱中的托盘，以减少当汽 化容器开启时前体与氧及湿气的反应。此在干燥箱或手套箱中的容器 接着加载含有来源试剂之托盘，再使用盖子并紧固固定，以形成密闭 汽化作用容器。此容器接着耦合制程系统用于载气入口及含蒸气载气 混合物排放之喂入及排放管线。
接着从气体来源64引入载气至该汽化器的载气入口 20，例如以每 分钟1标准立方公分(sccm)至约500 sccm范围间的气体流速。该载气 于一适当压力传送至汽化器内以提供一稳定的载气流，此载气流导入 汽化容器内且由其导入的部份，即容器较低部向外及向上穿过内体积， 经过连续的托盘及托盘的通管。
当载气流向上流过垂直堆叠托盘之不同层，载气因汽化之来源试 剂材料而饱和。该形成的载气混合物包括该来源试剂蒸气，接着从该 汽化器的气体出口阀40流出至该制程反应室70。该制程反应室70可 为任何简单型式，在制程反应室内分配之含有来源试剂蒸气的载气混 合物被处理或利用。在一特定实施例，该制程反应室70包括原子层沉 积反应室或离子植入反应室。
如配合图1-3所描述之用于实施本发明的优选汽化器可由美国康 乃狄克州旦布里市(Danbury， Connecticut USA)ATMI公司以商标名 ProE-Vap⑧出售的产品取得。该ProE-Vap汽化器使用含有该来源试剂 之堆叠托盘。在此汽化器中，载气由顶端导入并经由向下延伸之喂入 管流动至容器底部以在容器内体积内接续的分布及向上流经每一托 盘。在此方式中，当容器加热时，传导加热在容器内体积中的托盘以 在托盘上产生衍生自来源试剂的蒸气。此产生的蒸气接着进入载气中。 此包含来源试剂蒸气之产生的载气混合物接着由汽化器在顶部端经由 容器的出口埠排放。从该出口埠，该载气混合物包括该来源试剂蒸气流经该汽化器的排放阀。该排放阀可耦合至下游制程单元附随之流体 管路，以将含有来源试剂蒸气的载气混合物由汽化容器流至下游流体
制程设备，该设备如化学气相沉积反应室、ALD反应室或离子植入机。
可利用其他汽化器实施本发明，包括描述于在2005年2月23日 公开之欧洲专利申请案第1508631号之汽化器"Method and Apparatus for the Delivery of Precursor Materials",该专利之公开并入本案参考。 此公开的专利申请描述了汽化容器，其中至少一突出物延伸至容器体 积的较低部份并与前体接触，及至少一由容器之盖、侧壁及/或底部 延伸之突出物。此容器在盖子上可具有入口及出口端口，与流体管路 相通且配置为用使载气经容器的内体积流动以与加热之前体蒸气接 触。故此突出物做为延伸区域的热传递元件，以在容器内促进前体的 挥发作用，及载气的流动分布。
另一可在本发明广泛应用中使用的汽化器为描述在2006年2月2 日公开之美国专利中请案第2006 / 0024439号"System for Controlling the Sublimation of Reactants"，该专利中公开亦并入本文参考。述于此 专利申请案之汽化器包括用于由前体与热传导材料之混合物中挥发前 体的热传导容器。此热传导材料可以杆状、粉末、筛网、筛、线圈、 板等形式存在。
其他可在本发明广泛应用中使用的汽化器为述于在2005年7月26 日授予之美国专利第6,921,062号"Vaporizer Delivery Ampoule"，该
专利之公开亦并入本文参考。在此专利中描述之汽化器包括垂直堆叠 的容器，如托盘，具有蒸气流导管经由此容器底板以容纳试剂蒸气由 容器之内体积流至出口埠。此容器可附设有载气管以导入载气至容器 之内体积，且蒸气流导管通道容许载气接触在堆叠容器内的固体，如
在每一垂直堆叠之托盘表面的来源试剂固体。
在多个特定方面，本发明有关于由固体或液体来源试剂产生及传送来源试剂蒸气的汽化器系统，其中该来源试剂易产生颗粒且颗粒易 存在于由此来源试剂衍生的蒸气中。本发明在易产生颗粒且颗粒易存 在于由此衍生的对应蒸气中固体来源试剂的应用中特别有利。
可用于本发明之汽化器系统的固体前体可为任何合适的形式，包
括固相金属卤化物、有机金属固体及其相似物。可用于本发明实施之 来源试剂的范例包括但未限定为二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化
铪(HfCU)、四氯化锆(ZrCl4)、三氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钨、 Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶(Sr(DPM)2)、 TiO(DPM)2、四(四甲基庚 二酮)锆(Zr(DPM)4)、十硼垸、硼、镁、镓、铟、锑、铜、磷、砷、锂、 四氟硼酸钠、并有垸基-脒基配位体之前体、有机金属前体、叔丁基醇 锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、四(二乙基胺基)铪 (Hf(Net2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚胺基三(二乙基胺基) 钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙基甲基胺基)钽 (PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇)铪(Hf(tOBu)4)、 二氯化氙(XeF。、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeF(O、及前述二或二者 以上之相容组合物及混合物。
如由前述材料选出之说明范例，氯化铪为用于半导体制程操作中 以获得铪及含铪薄膜沉积的来源试剂。氯化铪为固体来源试剂材料， 其己发现高度易产生颗粒且颗粒易存在于由氯化铪固体衍生的蒸气 中。
本发明预期多种方法、装置构造及技术以解决易产生颗粒之来源 试剂材料相关的颗粒问题，此包括挥发粉末固体形式的来源试剂材料 以产生来源试剂蒸气。
虽然此些方法、结构及技术在后文中配合粉末固体来源试剂(如氯 化铪粉末)描述，应认知在许多例子中的可利用性亦可延伸及涵盖至多 种液体来源试剂材料的使用。如在使用粉末固体来源试剂的应用中之广泛考量，本发明之方法、 结构及技术包括但未限制为
(i) 粉末来源试剂在使用前先过筛，以取得该前体固体材料之特定 的颗粒大小范围及分布；
(ii) 选择当来源试剂挥发时有利于产生颗粒的存在及范围为最小化 的颗粒大小、组成物及形态；
(iii) 绕过与汽化器耦合的流体管路的主要路径，以具有弯管或过滤 器之旁通回路路径由来源试剂蒸气移除颗粒；
(iv) 在与载气接触前，以热聚集此固体来源试剂颗粒，如造成来源 试剂固体颗粒的熔融或结合，以致细粒子可藉由与其他颗粒合并而移 除且不会进入得自固体来源试剂的蒸气中；
(v) 在汽化容器中固体来源试剂升华至托盘或侧壁或支撑表面上；
(vi) 固体来源试剂升华至有孔小珠或滤片元件上以导入至汽化容 器之内体积；
(vii) 使用扩散器或流体分散器以在载气导入汽化容器之内体积的 位置处分散进入之载气；
(viii) 使用多孔性固体来源试剂体，其之形成可藉由如将聚合物或 其他暂时性介质与固体来源试剂材料粉末混合，及接着除去聚合物介 质或其他暂时性介质，以产生多孔性固体来源试剂体；
(ix) 由来源试剂蒸气或含有来源试剂蒸气之载气混合物中静电捕 捉来源试剂材料的颗粒；
(x) 于初始激活该汽化器时，控制该载气流量，如使用补强流量控 制阀，以减轻或去除在汽化器之入口阀开口发生的载气涌量；
(xi) 使在汽化容器及下游工具或其他利用流体之设备中压力均等， 以减轻或去除在汽化器之入口阀开口发生的载气涌量，如利用初始回 流以致由汽化器及附随的流体管路至下游利用流体之设备之通过汽化 器流体路径的气体于实质相同压力量；
(xii) 利用闸溢流阀以使高流量最小化，以致汽化器之入口阀开口发 生的压力上升可维持低于预定的最大值；(Xiii)在汽化器内体积之上部份提供顶托盘或其他来源试剂支撑结 构，该顶托盘不含来源试剂，以致此内体积的"空"部份做为提供载 气混合物在此内体积部份移除颗粒；
(xiv)在汽化容器的来源试剂支撑结构上之上层部份，使用过滤器；
(XV)使用不同大小的多重过滤器以除去粒子；
(xvi) 在汽化器入口使用圆锥形过滤器；
(xvii) 汽化器之内体积的出口区域产生旋涡，以由载气混合物捕捉 颗粒并防止其被排放；
(xviii) 在汽化器出口使用过滤器，如与容器之盖子并用； (Xix)使用旋涡及静电技术彼此结合，以由载气混合物中除去粒子； (XX)使用系列颗粒过滤器介质，结合筛网或其他保持结构，以维持
来源试剂材料于汽化器的托盘或其他支撑结构之位置上；
(xxi) 使用离子液体为储存来源试剂之介质，例如将来源试剂溶解 于该离子液体中，及使用汽化器维持此含有来源试剂之得到的离子液 体溶液；
(xxii) 控制升华制程以控制在来源试剂材料衍生之蒸气中产生之颗 粒大小，例如藉由汽化容器的控制加热，可选择地涉及温度监视或其 他制程变数的监视，及使用监视的信息调节容器的加热；及
(xxiii) 提供调节焦耳-汤普森(Joule-Thompson)效应之结构，焦耳-汤普森效应系因含有来源试剂蒸气之载气混合物的膨胀介质冷却所造 成。
现将呈述本发明之多种实施例，说明前述用以在来源试剂材料衍 生之蒸气中最少化及抑制来源试剂固体颗粒存在的一些方法。
再次参考附图，图5为依据本发明使用汽化器100于半导体制造 设备之实施例的概略图。
汽化器100包括由金属或其他热传导材料制成的容器102，其中容 器的侧壁在放射状向外延伸的凸缘104之上端终止。顶盖106置于该凸缘104上，并被机械螺栓扣件108固定。在盖上设置入口及出口阀。 该入口阀IIO配置手轮112，以转换该阀体内侧之阀元件的完全开启及 关闭的位置。该入口阀110可替代的为自动化制动形式的阀，耦合至 气压、电力或其他自动阀制动器。
该入口阀110如图式耦合至接管以传输载气至容器的较低部份而 在此容器的内体积内向外及向上流动。该汽化器也包括出口阀116，该 出口阀包含手轮118以调整载气混合物之流速，该混合物含有在容器 102内由固体来源试剂衍生之被挥发化的材料。该阀116包括可选择地 由手轮118驱动之阔元件，以在完全开启及完全关闭的位置间转换。 在入口阀的例子中，该出口阀116可为自动化制动形式，耦合至气压、 电力或其他自动阀制动器。
在容器102中架置一系列托盘或其他增加表面的元件以在其内提 供固体来源试剂的支撑。在描述的实施例中，所述托盘提供延伸通过 该托盘之管阵列以做为流体流过的通道。在垂直相邻之托盘的管为彼 此偏斜，故载气沿延伸路径流动，亦即，迂回路径，以使含有来源试 剂蒸气的载气之加载作用可最大化。
来源试剂材料本身可以任何适当型态提供，如细沙状、丸状、 多孔性固体等，藉此载气流体与固体的接触导致来自固体的蒸气可以 加载。该容器102系以加热器150加热，其如图示为导入热回流Q1至 容器。
该汽化器的入口阀IIO系与具有流量控制阀124之进料管122耦 接。该进料管在入口阀的另一相对端耦合至载气源120。该流量控制阀 124可以定人工控制，或其可经由信号传送线路166与中央处理单元 162连接。
该中央处理单元可包括一般用途之可程序化计算机、微处理器、逻辑装置、可程序化逻辑控制器或其相似者，如适于提供在线路166 传输之控制信号以开启或关闭阀124至需要的范围以容受由载气源120 经进料管122至该汽化器100的载气流。
汽化器的出口阀116系藉由具有流量控制阀132之排放管130连 接至三通阀134，藉此三通阀由排放管130之流体可选择地流至管线 136及142之一。
在第一配置中，该阀134连接排放管130与旁通管线136。管线 136接着耦合至固体脱除单元140，其功用为由含有来源试剂蒸气的载 气中脱除颗粒固体，以在排放管线178中排放减少固体的流体。
该固体脱除单元140可包括过滤器、旋风分离器、固体集尘器(如， 静电除尘器)、筛网、丝网、或其他固体维持器或列移动元件以做为减 少由管线136导入之流体的固体含量，故由固体脱除单元在管178中 排放的含有蒸气的流体己减少固体含量至一预期的量，优选为其内实 质完全无颗粒固体。
在第二位置的三通阀134耦合至排放管B0与进料管142，流体通 过其送至原子层沉积(ALD)单元160，以用于在此单元中进行的原子层 沉积操作。
进料管142如说明为包含彼此串联之过滤器174及176，以确保颗 粒已由送至ALD单元之流体中脱除。过滤器174及176可与固体脱除 单元140共同使用，以在流至ALD单元的流体中获得预定之低固体量， 或可替代的仅使用过滤器174及176之一者置于进料管142中。
进料管142为显示与加热器152结合，加热器传送热输入Q2至进 料管。该加热器152经由信号传输管线172耦合至CPU 162，藉此可驱 动或选择性调节加热器以提供需要的热输入至该进料管及流经的流体。可替代地，在专用之加热器单元之处，该进料管142可保温或含 有以电阻加热之加热元件，或设置其他方式之热输入以维持流至ALD 单元之流体于预定温度。
该三通阀134可藉由CPU 162经讯号传送线路170而控制。该CPU 162亦藉由信号传送线路168接合至在排放管线130中的阀132，藉此 阀132可选择性地开启或关闭至所需要的范围，以在需要的排放流速 传送含有来源试剂蒸气的流体。
ALD单元160之进料管142上游包括经由信号传送线路182连接 至该CPU162的流量控制阀180。
藉由说明用的配置，CPU作为制程设备的控制系统，以调节个别 成份之流量、加热器输出、及附加之其他布署在设备中有用的仪器及 控制元件(未显示)。
在操作中，加热器150加热该汽化器IOO至要求温度以在容器102 内的托盘上由来源试剂固体产生蒸气。来自来源120的载气经由管122 流进该容器102之内体积，并向外及向上流动以接触其内之固体。
因此，载气载入由固体衍生的蒸气中，且此结果流体流入排放管 130并如需要进入进料管142及/或管136以在流体流中产生固体减少 之需要量。此固体减少的结果流体流入ALD单元160且在此单元中于 ALD反应室(未显示)被用于沉积该来自来源试剂衍生的成份于基材上。 该ALD单元因此可在相对于被处理之晶圆释出的速率为高效率下操 作，此归因于由前述之蒸气传送系统获得之固体减少作用。
图6为图标本发明之另一实施例的包括汽化器200的蒸气产生及 利用系统之概略图。该汽化器200包括容器202，该容器与可紧固于容器之上凸缘部份 204的盖206共同封闭内体积210。在此内体积中架置一系列支撑板 232，其如显示为垂直彼此间隔且在其中央部份由向下延伸的管230穿 过。此管230的上端耦合至包括手轮214的喂入阀212。此喂入阀212 由管线220连接至载气来源222，该载气导入容器以载入由支撑在盘 232上的固体234衍生之来源试剂蒸气。该固体234可依适用的特定应 用而为粒状、颗粒或其他不连续型态。汽化器之容器可以任何合适的 方式藉由加热器、热套筒、其他加热装置或配置(未显示)加热。
在内体积210的上部份设置碟状过滤器238，其大致与内体积的横 切面面积的面积范围共同延伸，以致向上流动经过容器之载气/来源 试剂蒸气混合物可在进入容器之排出流体通道(出口端口)以流至排放 阀216前，通过过滤器238而脱除固体，该出口埠可在盖206内由开 口构成，且排放阀216之入口设置在此开口中。该排放阀216包括手 轮218，并与进料管226连接，藉此由汽化器排放的流体流至流体利用 之设备224中，此设备可为化学气相沉积反应室、离子植入单元或其 他利用流体装置或区域。
在容器202之内体积210中的每一支撑板232具有固体234在其 上，以用于与导入容器之内体积的载气接触。
载气由载气来源222供应并流至进料管220经入口阀212至接管 230以在容器202的较低部份排放。因此排放之流体向外及向上流入内 体积，通过多个盘232的孔洞或开孔，以载入在盘上由来源试剂粉末 或其他固体材料衍生的蒸气。
为了达此目的，除了传导至容器的热外，来自来源222之载气可 加热至高温，以促进在容器202内之来源试剂固体材料的挥发作用， 此加热系藉由可有效经传导热至容器内的固体之加热套，内建电阻线、 或其他加热器或加热元件。为完成此传导热的传递，盘232可延伸及接触容器202限定内体积之壁。
过滤器238可由纤维材料或棉毡、垫、或其他材料形成.此过滤 器优选具有充分的穿透性，以在流体通过通道至附随之容器排放阀216 的排放埠期间避免不当的压力降。
在过滤器238处，容器之排放阀216的排放埠可在埠或在阀通道 或在排放阀的管线下游(如管线226)包括滤片、筛网、或其他固体保持 元件。
图6中的托盘显示为具有颗粒形式之固体234于其上，但可了解 该固体可提供于支撑板232如沉积膜、涂层或其相似者，藉此当加热 盘时，该来源试剂固体蒸发以形成来源试剂蒸气成份，此蒸气进入载 气流以形成载气混合物，该混合物由汽化容器排放。
如可进一步替代地，在支撑板232上的固体234可为惰性颗粒， 其中来源试剂材料为沉积或涂覆在惰性颗粒上，亦即，此惰性颗粒可 做为来源试剂材料之涂层的基材。藉此配置，来源试剂材料易于由基 材颗粒挥发，以进入蒸气相并进入流经容器的载气中。
于汽化器入口亦布署过滤器元件(未显示)，故来源222导入的气体 可通过。在此方式中，可避免来源材料之任何固体含量而造成的问题， 如在容器中与来源试剂材料衍生的固体聚集。
首先在提供来源试剂材料时，其可过筛或筛选以获得如最适于特 定汽化作用操作之来源材料特定的颗粒大小范围及分布。
图7为本发明之另一实施例的固体来源蒸气传送系统之概略图， 该系统包括具有容器302之汽化器300，该容器具有径向及外切延伸的 上凸缘304，其系利于盖306以机械螺栓紧固件308螺固至该容器。在此一方式中，盖及容器302共同封闭内体积，其中配置一系列
垂直间隔之托盘350，托盘特征为具穿孔或布满孔洞以容纳向上之气体 流通过。如说明，此托盘可提供粒状固体352于其上，且限制固体加 载载气中，此托盘可使用筛网364覆盖，如显示于图7之容器内一个 托盘的说明。
在此固体保持结构中的变化中，筛网364可与显示于图6之汽化 器内体积的上部份之过滤器238组合使用，故过滤器被筛覆盖以确保 固体不会流体化于流经容器的载气流中。
如图7所示，该汽化器300由来源326供应载气，如由来源流入 进料管324至包括手轮312之入口阀310。该入口阀310与接管360耦
合，其在底端开口以容许气体在容器底板向外方向流动并向上经过容 器上层部份之各托盘。
在图7所示之实施例，上层托盘350不具有固体于其内，且因此 可做为脱离空间以利任何可能进入流体流中的固体脱离，该固体系由 在空托盘下方的托盘上固体衍生。
在此实施例中，接管360在其上部具有一系列的正切开孔370，此 开口可导引气体于正切方式，如流动线380所显示，故可产生气流旋 涡，以造成固体由向上流动至与排放阀314接合的容器埠之气体中脱 离。
排放阀314配置手轮316以开启或关闭阀元件至所需的范围，以 利含有汽化之来源试剂的载气混合物由排放管线320流至流体利用设 备322。流体利用设备322可为半导体制造设备或其他半导体制造工具 或流体曝触之反应室，如适于使用由容器内来源试剂衍生的蒸气的特 定应用。在图7之实施例，连接与排放阀314相通之气体流的容器出口埠 以过滤器390遮蔽，该过滤器置于盖306的排放开口，该盖与排放阀 314的入口通道相接合。过滤器390可用于由容器排放的流体流中脱除 任何细微固体颗粒。
因此可以了解在实施本发明时可使用大范围种类的固体脱除元 件、结构及技术以确保大致细微粒子及固体的减少，故其等可由在汽 化器排放的含来源试剂蒸气流体中实质完全脱除或为至少大量的减 少。
除了前述固体脱除元件、结构及技术，在载气中微细粉末及其载 入的发生可藉由在容器内提供多孔性单块型形式之固体来源试剂与载 气接触而明显减少。
为此目的，来源试剂可与聚合物、结合剂或基质材料混合，接着 除去此聚合物、结合剂或基质材料而留下来源试剂，成为具显著孔隙 度的单一体。
如特定范例，氯化铪与可溶于极性溶剂的聚合物混合，接着此聚 合物可藉由极性溶剂自来源试剂/聚合物体中滤除，以产生氯化铪多 孔性体，此多孔性体可与载气(如氩、氦或其相似者)接触以传送氯化铪 蒸气至化学气相沉积反应室或其他终端使用的设备中。
如另一变化，来源试剂可与高度多孔性结构混合或倒入多孔性结 构以构成复合单块型，该单块型可加热以使来源试剂蒸气逸散。因此， 可使用单块型体做为基材，并以来源试剂含浸。例如，该来源试剂可 溶解于溶剂或悬浮介质中，其接着与单块型体接触以与溶解或悬浮的 来源试剂含浸，再来以干燥或加热除去溶剂以产生含来源试剂之单块 型体。可了解在前述实施例中的单块型体可为任何几何形状且大小适于 系统的蒸气供应需求，其中系统内布署的为承载来源试剂的单块型体。
在减少由汽化器排放之含来源试剂蒸气流体之细粉末及其加载的 发生之另一特定技术中，首先来源试剂颗粒可在中温条件下加热，以 产生最小颗粒的熔融或接合，因而彼此和/或以较大的颗粒合并，藉 此可减少在汽化器排放的流体中颗粒的产生。
在另一实施例，用以导入载气至汽化器内体积之接管可在其下端 提供扩散器、喷洒头或其他流体分配器或分散元件，以致载气在汽化 器的全部横切面分布以向上流动。
在另一方面中，汽化器可以藉由具有流量限制阀之载气进料管供 应载气，以当在载气进料管的喂入阀初始开启时，先压制或降低引入 载气至容器时伴之随之初始的压力骤升。
在另一方法中，在汽化器入口阀完全开启前，在容器及下游工具 间的管线压力可先升至相等于载气压力的压力量，以进一步的技术降 低入口阀的最初开口伴随的任何压力骤升以导入载气至汽化器的内体 积。
亦可利用由汽化器之排放管线的载气回流以降低任何在汽化器最 初激活时的压力骤升。对于相同的目的，在载气进料管中可使用闸溢 流阀以限制高流量状况。
在某些例子中，焦耳-汤普森效用可导致含有来源试剂蒸气的流体 流冷却，因而由膨胀介质冷却造成的流体流中可能形成颗粒，而此效 应可藉由适当设计而使焦耳-汤普森效应最小化。例如可在汽化器系统
的管线或端口利用限流口(RFO)元件以限制焦耳-汤普森膨胀效应。笫8图为依本发明之另一实施例的汽化容器410的部份透视图，其利用多
孔性金属体450为可挥发固体的支撑物。
除了具有多孔性金属体450外，容器410对应于图1之容器10且 在笫8图的参考编号为在图1的对应部份或元件为增加400。据此，图 1实施例描述适用于图8实施例，除了有关在图8实施例中出现之多孔 性金属体450，其将于后文描述。
图8实施例之该多孔性金属体450为由合适的金属如铝或不锈铜 形成的金属泡沫材料，且如图所示置于容器的上托盘，以在即使容器 在运送或处理期间倾斜，仍保持来源试剂均匀的分布在托盘中。
此为多孔性固体结构体的泡沫体亦可相对于平面托盘表面为实质 提供增加的表面积，而表面积增加之特定量依泡沫体的孔隙度及孔洞 大小特性而定。此泡沫体在相对于单独的托盘结构，亦得到更大的金 属与化学物的接触。当热输入至容器时，此接着可实现化学物本身更 均匀的加热。
此泡沫体实际上可有效的单独使用，如为单块型体、或单块型制 品床，其可布署于汽化容器的内体积中于托盘总成或其他支撑结构处。
虽然在图8中说明的容器只仅有在最上层的托盘具有泡沫体，可 了解该容器可替代地以分离的泡沫体建构于容器的每一托盘上，或如
另一变更，泡沫体可用于数个但非全部的托盘上。在一特定实施例中， 其有利的保留顶部托盘没有任何固体且没有任何的泡沬体于其上。
本发明因此提供包括适于维持来源试剂之汽化容器的汽化器，该 来源试剂与导入容器中用于接触的载气接触。此汽化器适于汽化容器 及其内之来源试剂的加热，以产生由该来源试剂衍生的蒸气，其中该 来源试剂易于有颗粒产生及存在于蒸气中。此容器界定内体积，具有可密封该容器的盖以封闭该内体积。此盖包括入口及出口埠，藉此载 气经由入口埠可引入该内体积，且包括该载气及由该来源试剂衍生之 蒸气的载气混合物可经该出口埠由该内体积排放。在内体积内提供至 少一多孔性金属体，该金属体适于支撑来源试剂于其孔隙中。
本发明相关地提出在汽化容器中将可挥发固体进行固体加热以产 生蒸气的方法。此方法涉及将至少一多孔性金属体置于汽化容器中， 其中该多孔性金属体在其孔隙中含有可挥发固体。
在另一方面中，本发明有关用于固体来源之汽化器，该固体来源 为如低蒸气压力材料。此汽化器包括单埠容器，该容器包括界定内体 积的壁且在此容器内体积中具有多数个分离支撑元件与壁热接触，且 适于在内体积中支撑固体来源材料。此支撑元件提供固体来源材料加 热之结构以形成固体来源材料蒸气。在实施例中的单埠容器之单埠为 与容器内体积相通的排放埠且适于由容器内排放固体来源材料蒸气。
图9为此型式之汽化容器500的概略图。
在图9实施例中，汽化器500包括制成圆柱形贮藏器的容器502， 板元件504紧固于该容器上，如藉由焊接、铜锌焊接、传导接合介质、 机械固定、或其他附加技术、材料或元件。可替代地，该汽化器500 可相对地与板元件504及容器502 —体成形成单一结构。该容器502 及板元件504共同封围内体积506。该容器502及板元件504共同封围 内体积506。
多个指部510固定近端部于容器的壁508上。为达此目的，壁508 可形成多个开孔于其内，开孔的每一大小为可容受指部510，故指部可 由壁开孔向容器内体积506内延伸。此些指部可以任何合适的方法紧 固于相对的开孔中，以确保及维持容器的防漏完整性。此指部可例如在接近端部形成螺纹，其互补于在容器壁508相对
开孔的螺纹，因而指部可螺固接合至壁508。在此方式中，指部可外加 地安装于容器内且可由容器移除。可了解在壁上开孔此可容纳指部的 互补螺纹处，此指部可替代地以接合及紧固于壁上。
可替代地，容器502可在壁508上未形成任何开孔，且具有可由 容器移除的板元件504，如二件式结构。在此实施例中的指部可在近端 部处以任何合适的方法紧固于壁508的内壁表面，如藉由焊接、铜锌 焊接、传导接合介质、机械固定、或其他附加技术、材料或元件。
指部510可以任何合适的配置设置于内体积506。例如，指部可彼 此叉合，如在说明的实施例中，或其他方式的彼此间隔关系，为螺旋 组合、列、或其他阵列。此指部可由汽化器基部或底板部份向上延伸 和/或其可由容器侧壁和/或密封元件突出。
每一指部510具有外表面512，该外表面涂覆固体来源试剂的涂层 514。藉此配置，热可输入至容器壁508并传导地传递至指部510，加 热例如经由包围容器的加热套、经由容器的辐射加热、容器的对流加 热、包埋在容器壁的电阻加热元件之容器壁加热、或以其他合适的方 式。
当热传递至指部，在其上的来源试剂材料之涂层挥发以形成来源 试剂的纯蒸气。
在说明的实施例中，汽化器之板元件504上具有阀头组件，该总 成包括可与汽化容器之内体积506相通的内部流体通道的阀体并具有 排放配件524，管道、歧管或其他流体管路可藉此配件紧固于汽化器以 传送前体蒸气至下游利用流体设备，在此设备中处理此前体蒸气或以 其他方式使用之。此阀体520的内部流体通道含有阀元件，其可选择地可在完全开
启及完全关闭位置间转换，且此阀元件机械耦合至手轮522，因而由阔 体界定的阀可开启至所需的范围，或关闭前体蒸气流动。
因此在图9中的汽化器500仅提供单埠以做为汽化容器加热形成 的前体之蒸气的出口，以致蒸气由内体积506经阀头520流至具有阀 的排放配件524，该阀由阀体限定而开启至可容纳此流体。
可确认汽化器容器可制成为具有一、二或多个埠，且此容器可包 括盖或为单一容器，其结构为用以导入来源试剂化学物于其内。例如， 此容器的形成为使来源试剂化学物可插入及紧固于容器基部。
在另一方面中，本发明提出使用离子液体为来源试剂材料的储存 介质，且汽化容器为适于支承含有来源试剂的离子液体。例如，该来 源试剂材料可溶解于合适的离子液体介质中，当离子液体加热时释出 溶解之来源试剂材料的蒸气。
适用于此应用的离子液体介质可包括但未限制为酸/碱中性离子 液体、或离子液体(亦即，如路易斯酸)，其做为反应性液体以产生与被 储存的来源试剂材料之可逆性反应。此些反应性离子液体具有阳离子 成份及阴离子成份。此反应性离子液体的酸性或碱性由阳离子、阴离 子或由阳离子与阴离子的组合的强度而决定。
最常见的离子液体包含四垸基磷、四垸基铵、N-烷基吡啶或N，N'-
二烷基咪唑阳离子的盐。常见的阳离子含有Cw8烷基(每一各自的烷基
依序为，亦即，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、...，为依命 名原则表示)，且包括但未限制为N-烷基-N'-甲基咪唑及N-烷基吡啶之 乙基、丁基及己基衍生物。其他阳离子包括哒嗪离子(pyridazinium)、 嘧啶离子(pyrimidinium)、吡嗪离子(pyrazinimn)、吡唑离子(pyrazolium)、 三唑离子(triazolium)、噻唑离子(thiazolium)、及噁唑离子(oxazolium)。可使用此称之为任务导向(task-specific)的离子液体，其带有反应 性官能基于阳离子上。此任务导向的离子液体可括胺基垸基，如胺基 丙基；脲基丙基，及前述阳离子之硫脲基衍生物。任务导向的含有官 能性阳离子之离子液体的特定范围包括l-烷基-3-(3-胺基丙基)咪唑盐、 l-烷基-3-(3-脲基丙基)咪唑盐、l-垸基-3-(3-硫脲基-丙基)咪唑盐、1-垸 基-4-(2-二苯基苯膦基乙基)卩比啶盐、l-垸基-3-(3-磺基-丙基)咪唑盐、及 三烷基-(3-磺基丙基)鱗。
一广泛种类的阴离子可与此离子液体的阳离子成份配对以获得中 性离子液体或具有路易斯酸性或路易斯碱性者。 一型式之阴离子由金 属卤化物衍生。常使用之卤化物为氯化物，虽然也可使用其他卤化物。 供应阴离子成份(如金属卤化物)之优选金属包括铜、铝、铁、钴、铬、 锌、锡、锑、钛、铌、钽、镓、及铟。金属氯化阴离子的范例包括CuCl2—、 Cu2C 13- 、 A1C14— 、 A12C1 / 、 CoCV 、 CrCV、 ZnCV 、 ZnCLf、 Zn2Cl5- 、 FeC 13—、 FeCl4—、 Fe2Cl7-、 TiCl5—、 TiCl6—2、 SnCl5-、 SnCl6—2等。
其他常用的阴离子包括羰酸、氟化羰酸盐、磺酸盐、氟化磺酸盐、 酰亚胺、硼垸、磷酸盐、氯化物等。优选的阴离子包括BF4—、 PF6—、 p-CH3-C6H4S03-、 CF3SCV、 CH3OS03-、 CH3CH2OS03、 (CF3S02)2N-、 (NC)2N (CF3S02)3C-、 CH3C00I CF3COO—。
可制备其他离子液体之卤化物离子液体化合物的范例包括l-乙
基-3-甲基咪唑溴化物、l-乙基-3-甲基咪唑氯化物、l-丁基-3-甲基咪唑 溴化物、l-丁基-3-甲基咪唑氯化物、l-己基-3-甲基咪唑离子溴化物、 l-己基-3-甲基咪唑氯化物、l-甲基-3-辛基咪唑溴化物、l-甲基-3-辛基 咪唑氯化物、单甲基胺氯化氢、三甲基胺氯化氢、四乙基铵氯化物、 四甲基胍基氯化氢、N-甲基吡啶氯化物、N-丁基-4-甲基吡啶溴化物、 N-丁基-4-甲基吡啶氯化物、四丁基辚氯化物、及四丁基鳞溴化物。其他合适的液体载剂包括低聚物及低分子量聚合物、超分歧化及 树状无定形聚合物、天然及合成油等。合适的液体载剂的特定范例包
括碳酸亚垸酯、乙二醇二甲基醚(glymes)、聚醚油、全氟聚乙醚油、氯 化三氟乙烯油、氢氟烃油、聚苯醚、硅酮油、氯化硅酮油、烃(精炼石 油)油、超分歧化聚乙烯、超分歧化聚乙烯聚醚、聚酯多元醇、聚醚多 元醇、聚碳酸酯等。
在使用中，此含有溶解来源试剂于其中的离子液体可加热以在足 够的蒸气压下产生溶解来源试剂之蒸气，故载气与离子液体接触而结 合的蒸气将产生含有来源试剂的蒸气，其中来源试剂的浓度为适于所 欲使用的终用途之浓度。
本发明之另一方面系有关于一种汽化器，其包含汽化容器，该汽 化容器封闭内体积及具有至少一气体埠与该容器之内体积相通，在容 器之内体积中且与该容器相通的内部结构及与该内部结构接触的来源 试剂材料，该来源材料包括外硬块部分，其可加热以产生来源材料蒸 气，以在汽化器的分配操作中从该容器排出。此内部结构可包括托盘、 金属泡沬、隔间、鳍状物，延伸表面的突出物等，且容器可额外的包 括颗粒抑制特性元件和/或滤片元件。
图IO适用于放置在本发明之汽化容器中的固体来源试剂托盘元件 的立体图式照片。此商品特征在于其内的多个圆柱型流体通道以提供 蒸气通过托盘。在长时间热处理来源试剂后会形成结硬材料，照片显 示来源试剂的结硬部份正由托盘上的来源试剂之总体量上除去。
如图IO所示，部份的来源试剂材料由托盘表面上的来源试剂的总 体量上除去，且此除去部份包括己密实化最上层，此最上层系因最初 施用至托盘上的来源试剂之颗粒粉末形式经由热处理而密实化。
如本文所述，结硬一词意指来源试剂材料质量的外表部份，其中此外表部份具有不同于在来源试剂材料此总体量的总体内部或下层部 份之形态学上的形式。此结硬部份的形态学之不同特性在于密度、结 晶或非晶性特性、微结构、分离或连续特性的程度、分离或连续特性 的差异(如，其中结硬部份为熔融或连续，而内部总体部份为分离或不 连续的，如，为颗粒或粒子特性)上。
在本发明之一实施例中，来源试剂材料(如ZrCU及HfCU)在长时 间加热，如至少4小时且优选为介于10至15小时间，在温度高于235 °C，如介于235。C至25(TC间，在此来源试剂材料总体量上会形成结硬 部份，如在此材料的颗粒总体量上。可认知在对于可用于本发明广泛 实施的特定来源试剂材料，此高温处理在本发明实施时有很大的变化。
虽然本文己配合本发明之特定方面、特征及示范性实施例详述如 上，但可了解本发明并未因此而受限，本领域技术人员可基于本发明 公开内容的教示而延伸及涵括多种其他变化、润饰及可替代性的实施 例。本文中所请求的本发明范围应宽广地说明及解释，以涵盖在本发 明精神及范畴内的所有变化、润饰及可替代性实施例。因此，所有此 些可替性实施例、变化及修饰皆视为涵盖于本文中所主张的精神及范 畴中。
虽然本文已配合本发明之特定方面、特征及示范性实施例详述如 上，但可了解本发明并未因此而受限，本领域技术人员可基于本发明 揭露内容的教示而延伸及涵括多种其他变化、润饰及可替代性的实施 例.因此，本文中所请求的本发明范围应宽广地说明及解释，以涵盖在 本发明精神及范畴内的所有变化、润饰及可替代性实施例。
10汽化器传送系统(汽化器) 12 容器
14底板 16 边界侧壁
18盖 20 载气入口阀22托盘23内部载气接管
24底板26侧壁
27托盘圆柱状轴环(凹槽)28来源材料
30通管32通气道
32开放通气道38密封O-环
40气体出口阀64载气来源
66蒸气传送系统67液体来源容器
68流量计70制程反应室
72加热器廳汽化器
102容器104凸缘
106顶盖108机械螺栓扣件
110入口阀112手轮
116出口阀118子轮
120载气源122进料管
124流量控制阀130排放管
132流量控制阀134三通阀
136管线140固体脱除单元
142进料管150加热器
152加热器160原子层沉积(ALD)单元
162中央处理单元166信号传送线路
168信号传送线路170讯号传送线路
172传输管线174，176过滤器
178排放管线180流量控制阀
182信号传送线路200汽化器
202容器204上凸缘
206盖210内体积
212畏入阀214手轮
216排放阀218手轮
220进料管222载气来源
224设备226进料管230管232支撑板234固体238碟状过滤器300汽化器302容器304上凸缘306盖308机械螺栓紧固件310入口阀312手轮314排放阀316手轮320排放管线322流体利用设备324进料管326来源350托盘352粒状固体360接管364筛网370正切开孔380流动线390过滤器410汽化容器450多孔性金属体500汽化容器502容器504板元件506内体积508壁510指部512外表面514涂层520阀头(阀体)522手轮524排放配件
权利要求
1.一种汽化器，其包含汽化容器，该汽化容器适于用来容纳来源试剂，该汽化器适于用来加热该汽化容器及其中的来源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生或存在有颗粒，该容器定义密闭内体积，并具有至少一埠，藉此由该来源试剂衍生之蒸气可由该汽化容器之该内体积排放，其中该汽化器包含选自(A)至(H)中之至少一结构构造(A)第一构造，其包含至少一突出元件于该内体积内，以适于接触内体积内的来源试剂，及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，其中相对于缺少此颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少由该来源试剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在；(B)第二构造，其包含盖以及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，该盖封闭该容器以密闭该内体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内体积，及包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物可由该内体积经由出口埠排放，在该内体积内具有至少一支撑元件，以适于支撑来源试剂于其内，其中相对于缺少该颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元件减少在载气混合物中颗粒的产生或存在；(C)第三构造，其包含该离子液体于该容器中，以作为储存来源试剂之介质，且于来源试剂排放的条件下，从中释放出该来源试剂；(D)第四构造，其包含来源试剂于该容器中，该来源试剂为固体形式，其中该固体形具有预定的颗粒尺寸范围及分布，以进行该加热，其中该预定的颗粒尺寸范围及分布包括在该蒸气产生期间可避免颗粒进入该蒸气中的颗粒大小；(E)第五构造，其包含单块型多孔性来源试剂体；(F)第六构造，其包含至少一多孔性热传导体于该内体积内，其适于在其孔隙中支撑来源试剂；(G)第七构造，其包含多个分离的支撑元件位于该容器内体积内，其与壁热接触，并适于在内体积内支撑固体来源材料，用以加热该固体来源材料以形成固体来源材料蒸气；以及(H)第八构造，其包含内部结构及来源试剂材料，该内部结构在容器之内体积中且与该容器接触，该来源试剂材料与该内部结构接触，该来源材料包括外硬块部分，其可加热以产生来源材料蒸气，以在汽化器的分配操作中从该容器排出。
2. —种汽化器，其包括适于容纳来源试剂的汽化容器，该汽化器 适于用来加热该汽化容器及在该汽化容器中的来源试剂，以由该来源 试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中产生或存在有颗粒， 该容器定义密闭内体积且具有至少一埠，藉此由该来源试剂衍生的蒸 气可由该容器之内体积排放，且该内体积内具有至少一突出元件以适 于接触内体积内的来源试剂，及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件， 其相对于缺少此颗粒抑制特性元件之对应汽化器，该颗粒抑制特性元 件减少由该来源试剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在。
3. 如权利要求2所述的汽化器，其中该容器具有至少二埠，该埠 之-一为适于载气流进入该容器内体积，以与由该来源试剂衍生之蒸气 接触形成含有该蒸气之载气混合物，而该埠之另一者为适于由该汽化 容器排放该载气混合物。
4. 如权利要求3所述的汽化器，其中该埠之一具有耦接的入口阀， 而该埠之另一者具有耦接的出口阀。
5. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含这 样的结构，其相对于缺少此结构之对应汽化器，适于减少由该来源试 剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在。
6. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含这 样的材料，其相对于缺少此材料之对应汽化器，适于减少由该来源试 剂衍生之蒸气中颗粒的产生或存在。
7. 如权利要求2所述的汽化器，其包含来源试剂于该内体积内之 至少一支撑元件上。
8. 如权利要求7所述的汽化器，其中该来源试剂为固体来源试剂。
9. 如权利要求8所述的汽化器，其中该固体来源试剂为不连续形式。
10. 如权利要求8所述的汽化器，其中该固体来源试剂为粉末形式。
11. 如权利要求7所述的汽化器，其中该来源试剂包括选自下列 组成之群组中的材料二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪(HfCU)、 四氯化锆(ZrCU)、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钨、 Ba(DPM)2 、 双(四甲基庚二酮)锶(bis di pivaloyl methanato strontium(Sr(DPM)2))、 TiO(DPM)2、四(四甲基庚二酮)锆(tetra di pivaloyl methanato zirconium(Zr(DPM)4))、十硼烷、十八硼烷、硼、镁、镓、铟、 锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼酸钠、并有烷基-脒基(amidinate)配位体 之前体、有机金属前体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4 )、四(二乙基胺基)锆 (Zr(Net2)4)、四(二乙基胺基)铪(Hf(Net2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、 叔丁基亚胺基三(二乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽 (PDMAT)、五(乙基甲基胺基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆 (Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇)铪(Hf(tOBu)4)、 二氯化氙(XeF2)、四氟化氙 (XeF4)、六氟化氙(XeF。、金属有机卩-二酮基配合物、六氟化钨、环戊 二烯基环庚三烯基-钛(CpTiCht)、环辛四烯基-环戊二烯基钛、双环戊二 烯基二叠氮钛、三甲基镓、三甲基铟、烷基铝、三甲基铝、三乙基铝、 三甲基胺艾伦试剂、二甲基锌、四甲基锡、三甲基锑、二乙基镉、羰 化钨、金属卤化物、镓卤化物、铟卤化物、锑卤化物、砷卤化物、碘 化铝、碘化钛、金属有机配合物、In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香 基配合物及金属有机酰胺基配合物、及前述二或二者以上之相容组合 物及混合物。
12. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 热传导泡沫材料为该支撑物。
13. 如权利要求12所述的汽化器，其中该传导泡沬材料包含金属泡沫材料。
14. 如权利要求2所述的汽化器，其中在该内体积之该至少一支 撑元件包含至少一具有流体通道贯穿的托盘。
15. 如权利要求2所述的汽化器，其中在该内体积之该至少一支 撑元件包含托盘之堆叠阵列，各自包含贯穿之流体通道。
16. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含该 汽化器容器之内壁或底板表面。
17. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 多个基材制品，该基材制品具有该来源试剂以膜沉积于其上。
18. 如权利要求17所述的汽化器，其中该基材制品包含珠状制品。
19. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 向下延伸，且在该内体积底部终止的接管，其中该接管的上部耦接至 与载气来源相通的流体流，且其中该接管底部包含气体流分散器，该 分散器适于在该内体积内向外分散载气，以使载气在内体积内向上流 动。
20. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 为至少一 多孔性总体制品形式的该来源试剂。
21. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含静电颗粒收集器，以由该蒸气或含有该蒸气之流体移除来源试剂衍生 之颗粒。
22. 如权利要求2所述的汽化器，其中该容器适于载气流过以接 触由来源试剂衍生之蒸气，并形成含有该蒸气之载气混合物，以由容 器排放。
23. 如权利要求22所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 流量控制阀，其配置为用于当载气流初始进入该汽化容器之内体积时， 降低该载气进入该汽化容器之内体积的涌量。
24. 如权利要求22所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 闸溢流阀，其适于当载气流初始进入该汽化容器之内体积时，限制该 载气进入该汽化容器之内体积所伴随的涌量的压力上升。
25. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含堆 叠托盘阵列，其中上层托盘上并无来源试剂。
26. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件不位于 该汽化容器内体积之上部部份。
27. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件在该 汽化容器内体积包含至少一过滤器。
28. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含堆 叠托盘阵列，且该颗粒抑制特性元件包含至少一过滤器。
29. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含堆 叠托盘阵列，且该颗粒抑制特性元件在托盘内包含多个过滤器。
30. 如权利要求27所述的汽化器，其包含多数个具有不同大小彼 此串联的过滤器。
31. 如权利要求2所述的汽化器，其在该至少一埠上包含圆锥状 过滤器。
32. 如权利要求31所述的汽化器，其中该汽化容器包括至少二埠， 包含入口埠及出口埠，且该圆锥状过滤器为在入口埠上。
33. 如权利要求31所述的汽化器，其中该汽化容器包括至少二埠， 包含入口埠及出口埠，且该圆锥状过滤器为在出口埠上。
34. 如权利要求22所述的汽化器，其包含流量分散器，其适于在 该内体积产生载气之旋涡，以捕捉该载气混合物中的颗粒并防止它们 由汽化容器排放出。
35. 如权利要求2所述的汽化器，其中该汽化容器包括至少二埠， 包含入口埠及出口埠，其中该颗粒抑制特性元件包含过滤器于该出口 埠上。
36. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件还包 含静电收集器，以捕捉由来源试剂衍生之颗粒。
37. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含堆 叠托盘阵列，且该堆叠托盘阵列之至少一托盘具有该来源试剂支撑于 其上，且该来源试剂以保持结构维持于该至少一托盘上的位置。
38. 如权利要求37所述的汽化器，其中该保持结构包含筛网。
39. 如权利要求37所述的汽化器，其中该保持结构包含颗粒过滤 器介质。
40. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 温度控制组件，适于控制该汽化器容器之温度，及制程监视系统，适 于监视与该来源试剂之颗粒产生相关的至少一制程变数，并回应该监 视以调节该汽化容器之温度。
41. 如权利要求40所述的汽化器，其中该制程监视系统适于监视 汽化容器中该来源试剂之温度。
42. 如权利要求2所述的汽化器，其中该颗粒抑制特性元件包含 调节焦耳-汤普森(Joule-Thompson)效应之结构，焦耳-汤普森效应系因 含有来源试剂蒸气之载气混合物的膨胀介质冷却所造成。
43. 如权利要求2所述的汽化器，其中该汽化容器含有该来源试 剂，该来源试剂的物理型态为选自由下列组成的组群中粉末、细沙 状、丸状、有孔小珠、砖型、块状、片状、杆状、薄板状、薄膜、涂 层，及具有前述形式之二或二者以上的组合。
44. 如权利要求2所述的汽化器，其中该来源试剂以该来源试剂 形成的多孔性制品形式呈现。
45. 如权利要求2所述的汽化器，其中该汽化容器以热传导性材 料制造。
46. 如权利要求45所述的汽化器，其中该热传导材料包含金属。
47. 如权利要求45所述的汽化器，其中该热传导材料为选自由下 列组成的组群中银、银合金、铜、铜合金、铝、铝合金、铅、镍包 覆不锈钢、不锈钢、石墨、碳化硅涂覆之石墨、氮化硼、陶瓷材料、 及前述材料之二或二者以上的组合物、混合物及合金。
48. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含堆叠托盘阵列，其包括托盘及用于流体通过的通管，托盘上具有不连续 形式之固体的来源试剂。
49. 如权利要求48所述的汽化器，其中该相邻托盘的通管为彼此 偏离的关系，以提供延伸的流体流路径。
50. 如权利要求2所述的汽化器，其在容器中包含的粉末形式之 来源试剂，具有防止颗粒从容器中与蒸气一起排放的颗粒尺寸。
51. 如权利要求50所述的汽化器，其中为粉末形式之该来源试剂 的颗粒大小为大于O. 1微米。
52. 如权利要求2所述的汽化器，其中该至少一支撑元件包含至 少一具有开孔的托盘，其中该开孔及容器的大小为使在托盘上的流及 涡流最小化。
53. 如权利要求2所述的汽化器，其具有一附随的温度控制组件， 其适于控制在容器内的来源试剂之温度。
54. 如权利要求53所述的汽化器，其中该温度控制组件为适于容 器内温度的循环。
55. 如权利要求2所述的汽化器，其中该容器为适于载气流通过，以接触由来源试剂衍生的蒸气，并形成含有该蒸气之载气混合物，其由容器排放至ALD设备，该ALD设备在循环ALD制程中利用该载气 混合物，其中该汽化器为适于在循环ALD制程之每一循环中，降低载 气流入该容器。
56. —种汽化器，其包括容纳固体来源试剂之汽化容器，该汽化 器适于用来加热该汽化容器及其中的来源试剂，以由该来源试剂产生 蒸气，其中该固体来源试剂包括选自下列组成之群组中的材料二甲 基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪(HfCU)、四氯化锆(ZrCU)、三氯化 铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钩、Ba(DPM)2、双(四甲基庚 二酮)锶((Sr(DPM)2))、 TiO(DPM)2、四(四甲基庚二酮)锆((Zr(DPM)4))、 十硼烷、十八硼垸、硼、镁、镓、铟、锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼 酸钠、并有烷基-脒基配位体之前体、有机金属前体、叔丁基醇锆 (Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、四(二乙基胺基)铪 (Hf(NEt2)4 )、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚胺基三(二乙基胺 基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙基甲基胺基)钽 (PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇)铪(Hf(tOBu)4 )、 二氟化氙(XeF》、四氟化氙(XeF4 )、六氟化氙(XeFe)、金属有机P-二酮 基配合物、六氟化钨、环戊二烯基环庚三烯基-钛(CpTiCht)、环辛四烯 基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲基镓、三甲基铟、烷 基铝、三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、二甲基锌、四甲基 锡、三甲基锑、二乙基镉、羰化钨、金属卤化物、镓卤化物、铟卤化 物、锑卤化物、砷卤化物、碘化铝、碘化钛、金属有机配合物、 In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇氧配合物、金 属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机酰胺基配合物、 及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
57. 如权利要求56所述的汽化器，其中该来源试剂为氯化铪。
58. —种汽化器，其包含汽化容器，盖以及至少一非滤片之颗粒抑制特性元件，该汽化容器适于用来容纳来源试剂，以与导入容器中 用于接触的载气接触，该汽化器适于用来加热该汽化容器及其中的来 源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该来源试剂易于在该蒸气中 产生或存在有颗粒，该容器定义内体积，该盖封闭该容器以密闭该内 体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内 体积，及包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物，可由 该内体积经由出口埠排放，在该内体积内具有至少一支撑元件，以适 于支撑来源试剂于其内，相对于缺少该颗粒抑制特性元件之对应汽化 器，该颗粒抑制特性元件减少在载气混合物中颗粒的产生或存在。
59. —种汽化器，其包含汽化容器，该汽化容器适于用来容纳一 来源试剂，以与导入容器中用于接触的载气接触，该汽化器适于用来 加热该汽化容器及在该汽化容器中的来源试剂，以由该来源试剂产生 蒸气，该容器定义密闭内体积，封闭该容器的盖以密闭该内体积，该 盖包括入口及出口埠，藉此该载气可经由该入口埠导入至内体积，及 包括该载气及由该来源试剂衍生之蒸气的载气混合物，可由该内体积 经由出口埠排放，其中该汽化器支承含有该来源试剂之离子液体。
60. —种蒸气传送系统，其包含如权利要求2所述的汽化器，及耦接至的该汽化器的流体管路，以使该蒸气流至利用流体装置或区域， 其中该蒸气为纯形式或与为载气的混合物。
61. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该颗粒抑制特性元 件包含一部份的流体管路，该流体管路具有弯管或过滤器，以由该蒸 气或载气混合物以移除颗粒。
62. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该汽化器包含热控 制组件，其适于在由容器排放蒸气前，加热该汽化器容器，并对在该 汽化容器内之颗粒固体来源试剂提供足够的热，以造成颗粒固体来源 试剂的熔融或结合，以致细粒子可藉由与其他颗粒合并而移除，而不会在容器排放蒸气期间自容器排出。
63. 如权利要求62所述的蒸气传送系统，其中热控制组件适于包括容器的循环加热及冷却的温度循环。
64. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该容器适于载气的 流过，以与该蒸气形成载气混合物，而由容器排放至流体管路。
65. 如权利要求64所述的蒸气传送系统，其适于使该汽化器容器 之压力相等于该利用流体之装置或区域的压力，以于该载气流入该汽 化容器的初始时，可降低该载气进入该汽化容器之内体积的涌量。
66. 如权利要求65所述的蒸气传送系统，其适用于从该利用流体 之装置或区域至该汽化容器的气体回流，以于该载气流入该汽化容器 的初始时，可降低该载气进入该汽化容器之内体积的涌量。
67. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该汽化器容器含有 该来源试剂。
68. 如权利要求67所述的蒸气传送系统，其中该来源试剂以液态 呈现。
69. 如权利要求67所述的蒸气传送系统，其中该来源试剂以固态 呈现。
70. 如权利要求69所述的蒸气传送系统，其中该来源试剂以选自 由下列组成的组群之物理型态呈现粉末、细沙状、丸状、有孔小珠、 砖型、块状、片状、杆状、薄板状、薄膜、涂层，及具有前述形式之 二或二者以上的组合。
71. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该来源试剂以该来 源试剂形成的多孔性制品形式呈现。
72. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该流体管路耦接至 利用流体之装置。
73. 如权利要求72所述的蒸气传送系统，其中该利用流体之装置 包含微机电元件制造工具。
74. 如权利要求72所述的蒸气传送系统，其中该利用流体之装置 包含原子层沉积工具。
75. 如权利要求72所述的蒸气传送系统，其中该利用流体之装置 包含离子植入装置。
76. 如权利要求60所述的蒸气传送系统，其中该容器包括金属卤 化物来源试剂。
77. 如权利要求76所述的蒸气传送系统，其中该金属卤化物来源 试剂包含氯化铪。
78. —种产生蒸气的方法，该蒸气系由加热固体来源试剂粉末从 而产生，该方法包括过筛该粉末，以取得具有预定的颗粒尺寸范围及 分布的粉末，以进行该加热，其中该预定的颗粒尺寸范围及分布包括 在该蒸气产生期间可避免颗粒进入该蒸气中的颗粒大小。
79. 如权利要求78所述的方法，其中该固体来源试剂包括选自下 列组成之群组中材料二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪(HfCU)、 四氯化锆(ZrCU)、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钨、 Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶(Sr(DPM)2)、 TiO(DPM)2、四(四甲基庚二酮)锆(Zr(DPM)4)、十硼垸、十八硼垸、硼、镁、镓、铟、锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼酸钠、引入垸基-脒基配位体之前体、有机金属前体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、四(二乙基 胺基)铪(Hf(NEt2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚胺基三(二 乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙基甲基胺 基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇)铪 (Hf(tOBu)4)、 二氟化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeF6)、金 属有机卩-二酮基配合物、六氟化钨、环戊二烯基环庚三烯基-钛 (CpTiCht)、环辛四烯基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲 基镓、三甲基铟、垸基铝、三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、 二甲基锌、四甲基锡、三甲基锑、二乙基镉、羰化钨、金属卤化物、 镓卣化物、铟卣化物、锑卤化物、砷卤化物、碘化铝、碘化钛、金属 有机配合物、In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇 氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机 醯胺基配合物、及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
80. —种由固体来源试剂粉末产生蒸气的方法，该试剂粉末易于 藉由加热该固体来源试剂粉末，以在该蒸气中产生颗粒固体，该方法 包括相对于固体来源试剂粉末，提供该固体来源试剂粉末颗粒大小、 组成物及形态学，以利于在加热时减少颗粒产生的出现及量。
81. 如权利要求80所述的方法，其中所提供之该固体来源试剂粉 末为具有颗粒大小、组成物及形态学，其系藉由过筛该粉末以获取具 有该颗粒大小、组成物及形态学的粉末。
82. —种制备多孔性固体来源试剂制品的方法，该制品为用于藉 由加热该制品以产生蒸气，该方法包含提供粉末形式之来源试剂，且 在加热及压力下合并该粉末以产生多孔性固体来源试剂粒子。
83. 如权利要求82所述的方法，其中该固体来源试剂包括选自下列组成之群组中材料二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪(HfCLt)、四氯化锆(ZrClO、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、羰化钨、 Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶(Sr(DPM)2)、 TiO(DPM)2、四(四甲基庚 二酮)锆(Zr(DPM)4)、十硼垸、十八硼烷、硼、镁、镓、铟、锑、铜、 磷、砷、锂、四氟硼酸钠、引入烷基-脒基配位体之前体、有机金属前 体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、四(二乙基 胺基)铪(Hf(NEt2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚胺基三(二 乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙基甲基胺 基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇)铪 (Hf(tOBu)4)、 二氟化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeFs)、金 属有机P-二酮基配合物、六氟化钨、环戊二烯基环庚三烯基-钛 (CpTiCht)、环辛四烯基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲 基镓、三甲基铟、垸基铝、三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、 二甲基锌、四甲基锡、三甲基锑、二乙基镉、羰化钨、金属卤化物、 镓卤化物、铟卤化物、锑卤化物、砷卤化物、碘化铝、碘化钛、金属 有机配合物、In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇 氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机 醯胺基配合物、及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
84. —种形成多孔性来源试剂制品的方法，该制品为用于曝露于 升温条件以使该来源试剂之升华，该方法包含将暂时性介质与粉末形 式之该来源试剂混合以形成混合物，将该混合物塑形以形成暂时性介 质与来源试剂的复合体，及由该复合体中进行移除该暂时性介质，以 形成多孔性来源试剂制品。
85. 如权利要求84所述的方法，其中该暂时性介质包含聚合物。
86. —种产生固体来源试剂之蒸气的方法，该方法包括在汽化容 器内提供该固体来源试剂，及加热该汽化容器以挥发该固体来源试剂， 及产生来源试剂蒸气，该方法包括以非滤片之颗粒抑制特性元件抑制该来源试剂蒸气中颗粒的存在。
87. 如权利要求86所述的方法，其中该来源试剂支承于在该汽化容器之内体积内的支撑元件。
88. 如权利要求87所述的方法，其中该支撑元件包含托盘。
89. 如权利要求87所述的方法，其中该支撑元件包含该汽化容器 之内壁或底板表面。
90.如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含多 个基材制品，该基材制品含有该来源试剂于其上。
91. 如权利要求90所述的方法，其中该基材制品包含珠状制品。
92. 如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含向 下延伸，且在该内体积底部终止的接管，其中该接管的上部耦接至与 载气来源相通的流体流，且其中该接管底部包含气体流分散器，该分 散器适于在该内体积内向外分散载气，以使载气在内体积内向上流动。
93. 如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含为 多孔性总体制品形式的该来源试剂。
94. 如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含静 电颗粒收集器，其适于从该来源试剂蒸气或含有该来源试剂蒸气之载 气混合中，除去该来源试剂的颗粒。
95. 如权利要求86所述的方法，其中载气流过汽化容器之内体积， 以与蒸气形成载气混合物，而由容器排放。
96. 如权利要求95所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含当 载气流初始进入该汽化容器之内体积时，降低该载气进入该汽化容器 之内体积的涌量。
97. 如权利要求95项所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含 闸溢流阀，其适于当载气流初始进入该汽化容器之内体积时，限制该 载气进入该汽化容器之内体积所伴随的涌量的压力上升。
98. 如权利要求87所述的方法，其中该汽化容器包含堆叠托盘阵 列于其内，其中上层托盘上并无来源试剂。
99. 如权利要求86所述的方法，其中该汽化容器包括内体积，该 内体积的上部部份为空的。
100. 如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件在该 汽化容器内体积包含至少 一 过滤器。
101. 如权利要求86所述的方法，其包含使用多数个具有不同大 小彼此串联的过滤器，过滤来源试剂蒸气。
102. 如权利要求86所述的方法，其包含将载气流过该汽化容器， 以进入该来源试剂蒸气，进而产生含有该来源试剂蒸气的载气混合物， 及以在该汽化容器的该入口埠上的圆锥形过滤器过滤该载气。
103. 如权利要求86所述的方法，其包含将载气流过该汽化容器， 以进入该来源试剂蒸气，进而产生含有该来源试剂蒸气的载气混合物， 由该汽化容器排放该载气混合物，及在该内体积内形成该载气之涡流， 以由该载气混合物捕捉颗粒，并防止其由该汽化容器排放出。
104. 如权利要求86所述的方法，其包含将载气流过该汽化容器，以进入该来源试剂蒸气，进而产生含有该来源试剂蒸气的载气混合物， 以及由该汽化容器排放该载气混合物，其中该颗粒抑制特性元件包含 过滤器，其适于过滤由该汽化器容器排放之载气混合物。
105. 如权利要求86所述的方法，其包含将载气流过该汽化容器， 以进入该来源试剂蒸气，进而产生含有该来源试剂蒸气的载气混合物， 以及由该汽化容器排放该载气混合物，其中该颗粒抑制特性元件包含 静电收集器，其适于捕捉该载气混合物的颗粒。
106. 如权利要求86所述的方法，其中该汽化器容器包含堆叠托 盘阵列，该托盘具有该来源试剂支撑于其上，且该来源试剂以保持结 构维持于该至少一托盘上的位置。
107. 如权利要求106所述的方法，其中该保持结构包含筛网。
108. 如权利要求106所述的方法，其中该保持结构包含颗粒过滤 器介质。
109. 如权利要求86所述的方法，其中该颗粒抑制特性元件包含 温度控制组件，适于控制该汽化器容器之温度，及制程监视系统，适 于监视与该来源试剂之颗粒产生相关的至少一制程变数，并回应该监 视以调节该汽化容器之温度。
110. 如权利要求109所述的方法，其中该制程监视系统适于监视 汽化容器中该来源试剂之温度。
111. 如权利要求86所述的方法，其包含将载气流过该汽化容器， 以进入该来源试剂蒸气，进而产生含有该来源试剂蒸气的载气混合物， 以及由该汽化容器排放该载气混合物，其中该颗粒抑制特性元件包含 调节焦耳-汤普森效应之结构，焦耳-汤普森效应系因含有来源试剂蒸气之载气混合物的膨胀介质冷却所造成。
112. 如权利要求86所述的方法，其还包含于原子层沉积使用该来源试剂蒸气。
113. 如权利要求86所述的方法，其还包含于离子植入使用该来 源试剂蒸气。
114. 如权利要求86所述的方法，其中该来源试剂包括金属卤化物。
115. 如权利要求114所述的方法，其中该金属卤化物包括氯化铪。
116. 如权利要求86所述的方法，其中该来源试剂以选自由下列组成的组群之物理型态呈现粉末、细沙状、丸状、有孔小珠、砖型、块状、片状、杆状、薄板状、薄膜、涂层，及具有前述形式之二或二 者以上的组合。
117. 如权利要求86所述的方法，其中该来源试剂以该来源试剂 形成的多孔性制品形式呈现。
118. 如权利要求86所述的方法，其中该汽化容器以热传导性材 料制造。
119. 如权利要求118所述的方法，其中该热传导材料包含金属。
120. 如权利要求118所述的方法，其中该热传导材料为选自由下 列组成的组群中银、银合金、铜、铜合金、铝、铝合金、铅、镍包 覆不锈钢、不锈钢、石墨、碳化硅涂覆之石墨、氮化硼、陶瓷材料、 及前述材料之二或二者以上的组成物、混合物及合金。
121. 如权利要求86所述的方法，其更包含使用该来源试剂蒸气 制造微机电元件产品。
122. 如权利要求86所述的方法，其更包含由该汽化容器分配该 来源试剂蒸气，以用于利用流体之制程。
123. —种多孔性单块型成型制品，其系由可升华的来源试剂形成。
124. 如权利要求123所述的制品，其中该可升华的来源试剂包括 选自下列组成之群组中的材料二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化 铪(HfCU)、四氯化锆(ZrCU)、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、 羰化钨、Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶(Sr(DPM)2))、 TiO(DPM)2、 四(四甲基庚二酮)锆(Zr(DPM)4))、十硼烷、十八硼烷、硼、镁、镓、铟、 锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼酸钠、引入烷基-脒基配位体之前体、有 机金属前体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)小 四(二乙基胺基)铪(Hf(NEt2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚 胺基三(二乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙 基甲基胺基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇) 铪(Hf(tOBu)4)、 二氟化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeFs)、 金属有机p-二酮基配合物、六氟化钨、环戊二烯基环庚三烯基-钛 (CpTiCht)、环辛四烯基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲 基镓、三甲基铟、烷基铝、三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、 二甲基锌、四甲基锡、三甲基锑、二乙基镉、羰化钨、金属卤化物、 镓卤化物、铟卤化物、锑卤化物、砷卤化物、碘化铝、碘化钛、金属 有机配合物、In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇 氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机 醯胺基配合物、及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
125. —种汽化器，其包含汽化容器，该汽化容器适于用来容纳来源试剂，以与导入容器中用于接触的载气接触，该汽化器适于用来加 热该汽化容器及其中的来源试剂，以由该来源试剂产生蒸气，其中该 来源试剂易于在该蒸气中产生或存在有颗粒，该容器定义密闭内体积， 封闭该容器的盖以密闭该内体积，该盖包括入口及出口埠，藉此该载 气可经由该入口埠导入至内体积，且包括该载气及由该来源试剂衍生 之蒸气的载气混合物可由该内体积经由出口埠排放，及在该内体积内 具有至少一多孔性热传导体，其适于在其孔隙中支撑来源试剂。
126. 如权利要求125所述的汽化器，其中该多孔性热传导体包含多孔性材料，该多孔性材料系由选自铝及不锈钢组成的组群中之材料 形成。
127. 如权利要求125所述的汽化器，其中该多孔性热传导体由铝 形成。
128. 如权利要求125所述的汽化器，其中该多孔性热传导体由不 锈钢形成。
129. —种由可挥发固体在汽化容器中进行固体加热以产生蒸气的 方法，该方法包含放置至少一多孔性热传导体于该汽化容器中，其中 该多孔性金属体含有该可挥发固体于其孔隙中。
130. 如权利要求129所述的方法，其中该多孔性热传导体包含多 孔性材料，该多孔性材料系选自由铝及不锈钢组成的组群。
131. 如权利要求129所述的方法，其中该多孔性热传导体由铝形成。
132. 如权利要求129所述的方法，其中该多孔性热传导休由不锈 钢形成。
133. —种用于固体来源材料的汽化器，其包括 单埠容器，其包括界定密闭内体积之壁；多数个分离的支撑元件，位于该容器内体积内，其与壁热接触， 并适于在内体积内支撑该固体来源材料，用以加热该固体来源材料以 形成固体来源材料蒸气；及该单埠容器的该单埠为排放埠，其与容器内体积相通，并适于由容器中排出固体来源材料蒸气。
134. 如权利要求133所述的汽化器，其包含耦合至该排放埠之阔头组件，其中该阀头组件为可选择地致动以将固体来源材料蒸气排出该容器。
135. 如权利要求133所述的汽化器，其中该不连续支撑元件包含 具有该固体来源材料于其上的指部。
136. 如权利要求135所述的汽化器，其中该指部在该容器内体积 内相对彼此交叉。
137. 如权利要求135所述的汽化器，其中该指部与该容器壁螺固 接合。
138. 如权利要求135所述的汽化器，其中该指部由该容器壁以彼 此间隔的关系向内体积延伸。
139. 如权利要求133所述的汽化器，其中该固体来源材料包括选 自下列组成之群组中的材料二甲基联氨、三甲基铝(TMA)、四氯化铪 (HfCU)、四氯化锆(ZrCU)、三氯化铟、单氯化铟、三氯化铝、碘化钛、 羰化钨、Ba(DPM)2、双(四甲基庚二酮)锶((Sr(DPM)2))、 TiO(DPM)2、 四(四甲基庚二酮)锆((Zr(DPM)4))、十硼烷、十八硼垸、硼、镁、镓、铟、锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼酸钠、引入垸基-脒基配位体之前体、有机金属前体、叔丁基醇锆(Zr(t-OBu)4)、四(二乙基胺基)锆(Zr(Net2)4)、 四(二乙基胺基)铪(Hf(NEt2)4)、四(二甲基胺基)钛(TDMAT)、叔丁基亚 胺基三(二乙基胺基)钽(TBTDET)、五(二甲基胺基)钽(PDMAT)、五(乙 基甲基胺基)钽(PEMAT)、四(二甲基胺基)锆(Zr(NMe2)4)、四(叔丁基醇) 铪(Hf(tOBu)4)、 二氟化氙(XeF2)、四氟化氙(XeF4)、六氟化氙(XeF6)、 金属有机卩-二酮基配合物、六氟化钨、环戊二烯基环庚三烯基-钛 (CpTiCht)、环辛四烯基-环戊二烯基钛、双环戊二烯基二叠氮钛、三甲 基镓、三甲基铟、烷基铝、三甲基铝、三乙基铝、三甲基胺艾伦试剂、 二甲基锌、四甲基锡、三甲基锑、二乙基镉、羰化钨、金属卤化物、 镓齒化物、铟卤化物、锑卤化物、砷卤化物、碘化铝、碘化钛、金属 有机配合物、In(CH3)2(hfac)、 二溴甲基锑化氢、羰化钨、金属有机醇 氧配合物、金属有机羰酸配合物、金属有机芳香基配合物及金属有机 醯胺基配合物、及前述二或二者以上之相容组合物及混合物。
140. —种制造微机电元件的方法，其包含使用由如权利要求2、 56、 58、 59、 125及133项任一所述的汽化器分配的蒸气。
141. 一种汽化器，其包含汽化容器，内部结构，以及来源试剂材料，该汽化容器封闭内体积，及具有至少一气体埠与该容器之内体积相通，该内部结构在容器之内体积中且与该容器接触，该来源试剂材 針J^;玄由都fcfe抝法舢—说*術封来1钮飪々1>碟块部分，苴可加执以产生来源材料蒸气，以在汽化器的分配操作中从该容器排出。
142. 如权利要求141所述的汽化器，其中该内部结构包含在容器 之内体积内垂直堆叠的托盘。
143. 如权利要求141所述的汽化器，其中该内部结构包含金属泡 沫体。
全文摘要
本发明揭一种用于挥发来源试剂的装置及方法，该来源试剂易于在对应的来源试剂蒸气中产生颗粒或存有颗粒，其中此颗粒产生或存在可藉由蒸气产生系统的结构或处理特性元件而压抑。此装置及方法可用于液体及固体来源试剂，特别是固体来源试剂，如金属卤化物，如氯化铪。在一特定实施例中，此来源试剂系以该来源试剂材料之一多孔性单块型整体形式构成。本发明之装置及方法用于提供来源试剂蒸气于如原子层沉积(ALD)及离子植入的应用中。
文档编号C23C16/00GK101542015SQ200780040766
公开日2009年9月23日 申请日期2007年8月31日 优先权日2006年8月31日
发明者乔斯·I·阿尔诺, 多恩·纳伊托, 布赖恩·C·亨德里克斯, 斯科特·巴特勒, 约翰·M·克利里, 约翰·格雷格, 许从应, 迈克尔·J·伍德延斯基 申请人:高级技术材料公司