专利名称：试剂分配装置及输送方法
技术领域：
本发明涉及可分别用于分配气相和液相试剂的气相和液相试剂分配装置，所述试剂例如是用于在半导体材料和器件的制造中沉积材料的前驱体。
背景技术：
在半导体和制药工业中使用的高纯度化学品需要专门的封装以在储存中保持其纯度。这对于与空气和/或空气中湿气发生反应的化学品来说尤其如此。这样的高纯度化学品通常是装在容器例如鼓泡器或安瓿内提供。现代化学气相沉积和原子层沉积工具利用鼓泡器或安瓿将前驱体化学品输送到沉积室中。这些鼓泡器或安瓿通过使载气经过高纯度液态前驱体化学品的容器并将前驱体蒸气随同载气一起运送至沉积室中而工作。随着集成电路的尺寸减小，其内部元件或部件的尺寸也减小。随着尺寸减小，对更高纯度化学品的要求也相应增加，以使杂质的影响最小化。因此供应商不仅必须能够制造高纯度化学品，而且还必须能够把它们输送到可以保持高纯度的容器中。在二十世纪九十年代后期，用于构建这些容器的标准材料从易碎的石英容器转变为不锈钢。例如可参见第5607002号美国专利。在工业中这些容器公知为鼓泡器或者安瓿，并且目前通常由不锈钢例如316SS构成。例如参见第3930591号、第6(^9717号和第 7077388号美国专利。进一步，在绝大多数情况下，为了增加前驱体的蒸气压并由此增加载气中化学品的量，必须通过某些方式加热安瓿。监控安瓿内液态前驱体化学品的温度以控制蒸气压是很重要的。获知安瓿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽也很重要，以便在化学气相沉积或原子层沉积过程的末期可以对安瓿进行更换。如果安瓿在过程中途耗尽，那么整批晶片都会损坏，从而导致数以百万计美元的潜在损失。因此希望在安瓿内残留尽可能少的液态前驱体化学品，以避免浪费宝贵的液态前驱体化学品。随着化学品前驱体成本的提高，尽可能少地浪费化学品变得更加重要。在本领域中，希望提供一种易于清洁的气相或液相试剂分配装置，能够保持前驱体化学品的高纯度、并且还能够提高对装置内前驱体化学品的利用以及相应地减少其浪费。还希望提供一种简化的气相或液相试剂分配装置的设计方案，能够减少装置的机械加工和焊接操作，并且赋予灵活性以使装置能够被用于需要安瓿入口到出口的距离有所不同的各种客户。
发明内容
本发明部分地涉及一种气相试剂分配装置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从中延伸穿过的开口；
所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位的部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送至灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。
本发明还部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括 (a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从中延伸穿过的开口；
所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的位置居中部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送至灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂； 所述鼓泡器具有与其相连的载气输送入口接头；
从载气输送入口接头向上延伸并且处于鼓泡器外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气
流量；
所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及
从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；(b)向所述气相试剂分配装置中添加源化学品；
(C)将所述气相试剂分配装置中的源化学品加热至足以使源化学品气化的温度，以提供气相试剂；
(d)通过所述载气输送管路和所述导管将载气送入所述气相试剂分配装置内；
(e)通过所述气相试剂排放管路从所述气相试剂分配装置中抽出气相试剂和载气；以
及
(f)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。本发明还进一步部分地涉及一种液相试剂分配装置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从中延伸穿过的开口；
所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位的部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容积进行加压。本发明还进一步部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括 (a)提供液相试剂分配装置，液相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从中延伸穿过的开口；
所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位的部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容
9积进行加压；
所述第三端口部分具有与其相连的惰性气体输送入口接头；
从惰性气体输送入口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的惰性气体输送管路， 用于将惰性气体送入器皿的内部容积中，惰性气体输送管路在其中包含有惰性气体流量控制阀用于控制从其流过的惰性气体流量；
所述汲取管具有与其相连的液相试剂出口接头；以及
从液相试剂出口接头向上延伸并且处于第一端口部分外部的液相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出液相试剂，液相试剂排放管路可选地在其中包含有液相试剂流量控制阀用于控制从其流过的液相试剂流量；
(b)向所述液相试剂分配装置中添加液相试剂；
(c)可选地将所述液相试剂分配装置中的固态源化学品加热至足以使固态源化学品融化的温度，以提供液相试剂；
(d)通过所述惰性气体输送管路将惰性气体送入所述液相试剂分配装置内；
(e)通过所述导管和所述液相试剂排放管路从所述液相试剂分配装置中抽出液相试
剂；
(f)提供气化装置，气化装置包括
器皿，被设置用于构成内部器皿室以气化液相试剂； 所述液相试剂排放管路将所述液相试剂分配装置连接至所述气化装置； 气化装置的一部分具有载气输送入口开口，通过载气输送入口开口可以将载气送入所述气化装置内，以促使所述液相试剂的蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂；
气化装置的一部分具有气相试剂出口开口，通过气相试剂出口开口可以从所述气化装置中分配所述气相试剂；
在气化装置外部从载气输送入口开口延伸的载气输送管路，用于将载气送入所述气化装置内，载气输送管路在其中包含有一个或多个载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；以及
在气化装置外部从气相试剂出口开口延伸的气相试剂排放管路，用于将气相试剂从所述气化装置排出至所述沉积室，气相试剂排放管路可选地在其中包含有一个或多个气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；
(g)将液相试剂送入所述气化装置内；
(h)将所述气化装置中的液相试剂加热至足以使液相试剂气化的温度以提供所述气相试剂；
(i)通过所述载气输送管路将载气送入所述气化装置内；
(j)通过所述气相试剂排放管路从所述气化装置中抽出气相试剂和载气；以及 (k)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。
本发明还部分地涉及一种气相试剂分配装置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有导管从其延伸穿过的开口；
所述导管穿过所述第一端口部分中的居中定位部分伸入所述内部气体容积内，并且通过该导管可以将载气送入灌装线以上的所述内部气体容积内以促使所述源化学品的蒸气被带入所述载气内从而生成气相试剂，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及位于所述内部气体容积内的出口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。 本发明还进一步部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括
(a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有导管从其延伸穿过的开口；
所述导管穿过所述第一端口部分中的居中定位部分伸入所述内部气体容积内，并且通过该导管可以将载气送入灌装线以上的所述内部气体容积内以促使所述源化学品的蒸气被带入所述载气内从而生成气相试剂，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及位于所述内部气体容积内的出口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂； 所述导管具有与其相连的载气输送入口接头；
从载气输送入口接头向上延伸并且处于导管外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；
所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及
从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从中流过的气相试剂流量；
(b)向所述气相试剂分配装置中添加源化学品；
(c)将所述气相试剂分配装置中的源化学品加热至足以使源化学品气化的温度，以提供气相试剂；
(d)通过所述载气输送管路和所述导管将载气送入所述气相试剂分配装置内；
(e)通过所述气相试剂排放管路从所述气相试剂分配装置中抽出气相试剂和载气；以及
(f)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。本发明的气相试剂分配装置或组件可以广泛用于各种处理系统中，包括例如化学气相沉积系统，其中来自供给器皿的气相试剂被输送到化学气相沉积室中，用于从源蒸气中将材料层沉积到化学气相沉积室内的衬底上。本发明的气相或液相试剂分配装置或组件易于清洁、可保持液态前驱体化学品的纯度、提高液态或固态前驱体化学品的利用率并因此减少浪费。本发明的其他方面、特征和实施例将根据随后公开的内容和所附权利要求而变得更加显而易见。
图1是以截面图示出的带有鼓泡器的气相试剂分配装置的示意图。C-C距离取决于顶壁元件的机械加工。图2是以截面图示出的带有鼓泡器的常规2端口气相试剂分配装置的示意图。C-C 距离取决于顶壁元件的机械加工。图3是以截面图示出的带有鼓泡器的常规2端口气相试剂分配装置的示意图。该装置被挂接至化学品输送歧管。在此情况下，旁路和自动控制阀是歧管的一部分。图4是以截面图示出的带有鼓泡器的常规2端口气相试剂分配装置的示意图。该装置被挂接至化学品输送歧管。在此情况下，旁路和自动控制阀是可拆除的鼓泡器的一部分。图5是以截面图示出的在入口和出口具有多个阀的气相或液相试剂分配装置的示意图。图6是以截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。推送气体从外部导管进入安瓿头部空间内，迫使液态有机金属前驱体沿汲取管向上并离开安瓿。图7是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。单个端口被用于在一端将载气引入安瓿头部空间内，目的是为了充分地扫过液面以上的区域并携带有机金属前驱体蒸气通过端口中的环形空间离开安瓿。图8是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。阀位于容器的侧 图9是以截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。安瓿位于其侧图10是以截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。该装置处于竖直输液模式。汲取管引入载气以推送液体离开安瓿。这样提供了高效的液体利用。可以从顶部或底部或者在液体排出管路上安装液位传感器。图11是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。安瓿设计方案处于填充模式。单个端口被用于将液体引入安瓿而且同时给头部空间排气以避免累积过高的头部压力。图12是以截面图示出的带有鼓泡器的气相试剂分配装置的示意图。这种单个端口的安瓿设计方案通过具有90度张角的汲取管将载气引入液体中。汲取管的弯曲允许在远离单个端口的入口 /出口的位置输送载气，以导致载气流过液体之后再经过头部空间以达到最大程度的饱和。图13是以截面图示出的在入口和出口具有多个阀的气相或液相试剂分配装置的示意图。图14是以截面图示出的连接至普通化学品输送歧管的气相或液相试剂分配装置的示意图。
具体实施例方式根据本发明，研制出了一种具有一个组合式入口和出口端口的安瓿，而不是像现有技术中公开的那样具有两个或多个单独的端口。单个端口减少了安瓿所涉及的机械加工和焊接操作。本发明还提供了一种安瓿，设计为使其能够使用单个标准瓶盖并且具有灵活性使安瓿能够被用于需要入口到出口的距离有所不同的各种客户。本发明涉及将能够使安瓿和化学品输送歧管之间流体连通的两个端口合并为一个。安瓿可以可选地具有单独的填充端口或液位传感器端口或热电偶端口，或者这些端口也可以被合并为单个端口。图1中示出了鼓泡器结构内的单个端口的安瓿设计方案。该安瓿使用单个端口将载气(CG)引入安瓿鼓泡器导管并排出包含有机金属前驱体化合物(MO)的蒸气流。在此情况下，具有单个输通端口的单个瓶盖可以被加工为适应入口和出口之间不同的中心距 (C-C)与竖直偏心距(V)。中心距可以通过改变导管长度(HT)进行调节，而入口到出口的竖直偏心距可以通过改变导管高度(VT)进行调节。在此情况下，可以使用针对指定安瓿直径的单瓶盖设计方案，使得能够加固部件并削减库存。另外，对导管长度的改变可以在安瓿瓶体自身加工完成之后再进行，以允许储存安瓿瓶体或者在现有的安瓿上改变C-C距离。本发明中的安瓿可以使用标准阀并且可以挂接至现有歧管。图2中示出了常规的2端口鼓泡器结构。如图2中所示，以截面图示出了带有鼓泡器的常规2端口气相试剂分配装置的示意图。C-C距离取决于顶壁元件的机械加工。鼓泡器也可以被反向使用，使推送气体进入通过出口阀以迫使液体向上和流出导管并流至气 4^ 1 ο由本发明提供的一个优点是与常规的2端口鼓泡器结构相比，减少了一个用于安瓿从而会引发泄漏的端口。只有一个端口而不是像常规安瓿中那样有两个端口能够使安瓿和瓶盖内的歧管之间流体连通从而引发泄漏。因为竖起的阀件高度要高于常规安瓿上的这些端口，所以泄漏的风险就会更大。单个端口的解决方案对于运输来说也更为可靠，原因在于1)单个端口通常都是焊入孔内的更大直径的导管，幻焊接有支路支撑件以支撑一个阀，否则该阀就要有其自身单独的端口，以及3)对于指定的导管尺寸以及掉落时的冲击， 具有2个端口的安瓿与具有一个端口和盲端支撑件的安瓿相比具有两倍的可能性会引发泄漏。由本发明提供的另一个优点是在满足与预制部件的定制连接尺寸方面的短设计
生产周期。而另一个优点涉及部件加固和机械加工步骤的减少。如前所述，本发明允许使用的瓶盖具有既可用于入口又可用于出口的一个孔而不是两个孔(一个用于入口且一个用于出口)。这种设计方案允许装配车间在最终装配之前储备一个瓶盖和一个汲取管组件并随后按一定长度切分汲取管组件的水平部件。在环形汲取管组件上的阀之间以该水平距离进行装配涉及切分和焊接管路。通过在毛坯瓶盖内机械加工出两个端口来改变该距离涉及钻透较厚(通常为1/4到1"厚)的不锈钢板并最终抛光。装配时间快的优点难以量化为销售数字，但是半导体工业中的客户要从他们的供应商那里寻求快速响应。在安瓿上提供定制的入口到出口距离的价值能够经济地体现为由于比竞争者的响应时间更快而捕捉到的市场。在图5示出的本发明的一个实施例中，安瓿包括由底座、壁部和瓶盖构成的瓶体 000)，底座、壁部和瓶盖可以全部被焊接在一起，或者也可以是被螺接在一起的多个部件， 正如有时在实践中所做的那样。开入安瓿内的单个端口(202)包括汲取管(201)和环形输送导管031)。环形导管(250)直接与头部空间和推送气体阀(V4)流体连通，并且通过接头041)被连接至推送气体源。在该实施例中，阀(V4)是手动阀，不过也可以轻易地将其改为自动(气动或电动)。单个端口的安瓿的汲取管O01)与阀(Vl)流体连通，这就允许液体流至接头(204)处的出口。在此情况下，阀(Vl)是手动阀，不过也可以是具有气动或电动致动器的自动阀。入口(Ml)和出口(204)之间的水平距离可以通过改变水平环形导管(250)的长度进行调节。在出口组件上，接头(222)可以被连接至吹扫气、真空、溶剂或所有这三者的组合以将其用于吹扫或清洁管路中的前驱体。阀(V2)允许(204)和(222)之间通过导管(230)的该流体连通。阀(Y2)优选地是气动的自动阀，但是它也可以是电动阀或手动阀。阀(Vl)和 (V2)可以是两个单独的阀，或者优选地可以是通常由阀门制造商例如Swagel0k、AP Tech、 Fujikin等生产的单个阀体、两个反向致动器的多端口阻流阀003)。第6966348号美国专利中详细介绍了一种示意性的阀。接头004)，(222)和(Ml)可以是面密封型，由各个公司例如Swagelok(他们的 VCR管路)或Fujikin(他们的UJR面密封或较低规格的死区UPG接头)生产。阀(VI)、 (V2)和(V4)可以适用于在半导体工业中使用并且通常是由一家公司生产的型号例如隔膜阀、波纹管阀、球阀以及由多家公司例如Swagelok、Fujikin、AP Tech、Parker等生产的其他型号。安瓿可以根据其中包含的化学前驱体的蒸气压进行加热或冷却。由于单个端口的设计，对水平导管(250)加热应予以特别关注从而确保在那一段内不会有前驱体预先冷凝。如果安瓿被反向用作鼓泡器并将(204)作为载气入口以及将(Ml)作为载气/前驱体出口，那么这一点就会特别重要。需要加热或冷却的任何时候，重要的是保持从阀以下的温度相对均勻以避免出现能够导致分解的热点或能够导致冷凝和随后堵塞的冷点。除了以上图1中的鼓泡器模式以外，还有多种可以实现的模式。例如，图6是截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。推送气体从外部导管进入安瓿头部空间内，迫使液态有机金属前驱体沿汲取管向上并离开安瓿。图7是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。单个端口被用于在一端将载气引入安瓿头部空间内，目的是为了充分地扫过液面以上的区域并携带有机金属前驱体蒸气通过端口中的环形空间离开安瓿。本发明中也可以使用不同的安瓿结构。例如，图8是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。阀位于容器的侧面。图9是以截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。安瓿位于其侧面。图10是以截面图示出的带有汲取管的液相试剂分配装置的示意图。该装置处于竖直输液模式。汲取管引入载气以推送液体离开安瓿。 这样提供了高效的液体利用。可以从顶部或底部或者在液体排出管路上安装液位传感器。除了以上不同的工作模式以外，本发明中的安瓿提供了容器形状方面的灵活性， 例如柱体、立方体、直角棱柱体等。在所有的工作模式中，连续或离散的液位传感器可以在适当的位置被装入容器内以测量液位。本发明中的安瓿除了分配化学品以外也可以在相反的模式中用于收集化学品。示例包括用作废物收集罐、溢流容器、工具上或工厂里的重新填充过程等。图11中示出了这些填充模式之一的示例。图11是以截面图示出的带有导管的气相试剂分配装置的示意图。安瓿设计方案处于填充模式。单个端口被用于将液体引入安瓿而且同时给头部空间排气以避免累积过高的头部压力。另一种可选的实施方式在图12中示出。图12是以截面图示出的带有鼓泡器的气相试剂分配装置的示意图。这种单个端口的安瓿设计方案通过具有90度张角的汲取管将载气引入液体中。汲取管的弯曲允许在远离单个端口的入口/出口的位置输送载气，导致载气流过液体之后再经过头部空间以达到最大程度的饱和。汲取管末端被延伸至实现横跨安瓿，为载气在其排出路径在前驱体上提供更长的流动路径。这种单个端口的安瓿也可以被用于固态源的安瓿设计方案，其中气体需要例如像第7300038号美国专利中公开的那样被输送至托盘堆的底部，或者通过多孔的玻璃体或喷头散布。另外，图13中示出了单个端口的安瓿的主体结构。图13是以截面图示出的在入口和出口具有多个阀的气相或液相试剂分配装置的示意图。在该图13中，安瓿包括由底座、 壁部和瓶盖构成的瓶体000)，底座、壁部和瓶盖可以全部被焊接在一起，或者也可以是被螺接在一起的多个部件，正如有时在实践中所做的那样。开入安瓿内的单个端口(202)包括汲取管(201)和环形输送导管031)。环形导管(250)直接与头部空间和双致动器的阻流阀(MO)流体连通。入口和出口均被示出为具有两个致动器，这两个致动器可以是独立的阀，也可以是单个阀体、双致动器的阻流阀并允许入口(Ml)或出口(204)通过导管(230) 与吹扫/真空/溶剂冲洗/重新填充管路(222)流体连通。优选地，它们是单个阀体、两个反向致动器的多端口阻流阀(203)和040)。如果不需要对第三端口(222)进行操作，那么这些阻流阀O03)(包括阀(Vl)和(V2))以及O40)(包括阀(V3)和(V4))可以被替换为标准的单个致动器、双端口的阀。如图14中所示，本发明中介绍的单个端口的安瓿可以被挂接至复杂的化学品输送歧管。图14是以截面图示出的连接至普通化学品输送歧管的气相或液相试剂分配装置的示意图。在图14中，成对的阀可以与以下列举的阀相关联包括阀(Vl)和(V2)的单个阀体、两个反向致动器的多端口阻流阀O03)；包括阀(V5)和(V6)的阀Q05)；包括阀(V9) 和(VlO)的阀(207)；包括阀(V13)和(V 14)的阀(209)；包括阀(V3)和(V4)的阀(240)； 包括阀(V7)和(V8)的阀(242)；包括阀(Vll)和(VI2)的阀(244)以及包括阀(VI5)和 (V16)的阀046)。例如在该图14中示出的歧管公开在譬如第6648034号美国专利中。在输液模式下使用容器O00)时，来自管路043)的推送气体可以被输送通过阻流隔膜阀组件(M2)和040)、通过导管Q50)并到达单个端口(202)的环形入口 031)以加压头部空间并推送液态化学品沿汲取管001)(单个端口(202)的内部导管)向上通过阻流隔膜阀组件203、通过下死区连接器004)、通过阻流隔膜阀组件(20 并到达化学品分配管路 (206)。在鼓泡器模式下，载气被输送通过管路(206)、通过阻流隔膜阀组件(20 和(203)、 通过单个端口(20 中的内部汲取管O01)(在此将通过容器O00)中化学品的气泡作为蒸汽通过单个端口(20 中的环形出口(231)移除)以及通过阻流隔膜阀组件040)、下死区连接器004)、阻流隔膜阀组件042)并流出至管路043)。根据图14中所示歧管所需的功能性，可以具有比图示中更多或更少的阻流隔膜阀组件。例如，管路011)，(210)和(208)可以分别被连接至吹扫气、溶剂和大容量备用瓶，并将管路(220)挂接至废料管路以及将(206)挂接至液体气化器。为了清洁歧管以备更换，可以分别通过阀(V14)和(VU)获得吹扫气和溶剂并且可以通过下死区连接器022)、 单向阀(221)冲洗(V2)并流出到废料管路(220)。溶剂清洗和吹扫气干燥之后进行吹扫气冲洗可以是清洁循环的一个示例。前驱体重新填充可以通过从管路(208)上的大容量系统输送前驱体，通过阀(V9)、阻流隔膜阀组件(20 和(20 并通过单个端口(20 内的汲取管O01)进入容器Q02)内来实现。安瓿无汲取管侧的管路048)，(247)和(245)以及阀组件(M6)和(M4)根据所需的功能性可以具有类似的吹扫、真空、溶剂清洗功能。本发明的各种修改和变形包括为安瓿和适配器使用不同的结构材料(例如铜、不锈钢、铝、镍、特氟隆等)；使用不同的方法来连接接头和阀(例如焊接、机械加工、收缩配合等)；使用不同的阀型(例如平板型或柱塞型)和制造商(例如Parker，Hy-TechJwagelok， Fujikin等)；使用不同尺寸的阀和导管(例如1/8英寸、1/4英寸，1/2英寸等)；导管的长度可以改变；导管可以可选地具有沿长度方向的孔；以及导管可以沿其长度方向有所变化 (即不均勻的横截面)。如上所述并且参照图1，5，12，13和14，本发明部分地涉及一种气相试剂分配装
置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从其延伸穿过的开口；
所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送往灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。气相试剂分配装置进一步包括鼓泡器，具有与其相连的载气输送入口接头；以及从载气输送入口接头向上延伸并且处于鼓泡器外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量。气相试剂分配装置进一步包括具有与其相连的气相试剂出口接头的第三端口部分；以及从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量。气相试剂分配装置进一步包括与气相输送沉积系统成气相试剂流动连通的气相试剂排放管路，所述沉积系统选自化学气相沉积系统和原子层沉积系统。如上所述并且参照图5，6，9，10，13和14，本发明还部分地涉及一种液相试剂分配装置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从其延伸穿过的开口；
所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容积进行加压。液相试剂分配装置进一步包括第三端口部分，具有与其相连的惰性气体输送入口接头；以及从惰性气体输送入口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的惰性气体输送管路，用于将惰性气体送入器皿的内部容积中，惰性气体输送管路在其中包含有惰性气体流量控制阀用于控制从其流过的惰性气体流量。液相试剂分配装置进一步包括汲取管， 具有与其相连的液相试剂出口接头；以及从液相试剂出口接头向上延伸并且处于第一端口部分外部的液相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出液相试剂，液相试剂排放管路可选地在其中包含有液相试剂流量控制阀用于控制从其流过的液相试剂流量。液相试剂分配装置进一步包括与气化装置成液相试剂流体连通的液相试剂排放管路，所述气化装置与气相输送沉积系统成气相试剂流动连通，所述沉积系统选自化学气相沉积系统和原子层沉积系统。如上所述并且参照图7和8，本发明部分地涉及一种气相试剂分配装置，包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ；所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有导管从其延伸穿过的开口；
所述导管穿过所述第一端口部分中的居中定位部分伸入所述内部气体容积内，并且通过该导管可以将载气送入灌装线以上的所述内部气体容积内以促使所述源化学品的蒸气被带入所述载气内从而生成气相试剂，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及位于所述内部气体容积内的出口端；以及
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。气相试剂分配装置进一步包括导管，具有与其相连的载气输送入口接头；以及从载气输送入口接头向上延伸并且处于导管外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量。 气相试剂分配装置进一步包括第三端口部分，具有与其相连的气相试剂出口接头；以及从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量。气相试剂分配装置进一步包括与气相输送沉积系统成气相试剂流动连通的气相试剂排放管路，所述沉积系统选自化学气相沉积系统和原子层沉积系统。器皿或安瓿通常由不锈钢例如316L机械加工而成，并电解抛光以便于清洁并防止对前驱体液体或固体源化学品的污染。盖或者顶壁元件可选地是可拆装的，以便于清洁和重复使用。器皿可以包括圆柱形侧壁元件或限定了非圆柱形状的侧壁元件。紧固装置被用于通过相对的表面将接头固定至单个端口的开口。合适的紧固装置包括例如公螺母或六角形体与母螺母的接合。容器必须使用不与前驱体反应的材料制造。如上所述，一般选用不锈钢作为构建前驱体容器的材料。导管可以由类似的材料(例如不锈钢或镍)构成。安瓿可以包括入口阀和出口阀以允许将化学品输送至终端使用设备。可选的安瓿装备包括填充端口和用于确定安瓿何时接近为空的源化学品液位传感器。容器中的材料对于低蒸气压化学品可以在真空下输送，或者使用惰性气体将蒸气扫出来进行输送。材料可选地可以通过汲取管以液态输送至终端使用设备，在该终端使用设备中，可以根据需要气化或者分配材料。温度传感器可以优选地包括在安瓿中以确保均勻的热传导。源化学品液位传感器可以优选地包括在安瓿中以确保源化学品的有效使用。阀和源化学品液位传感器通过面密封连接件相连以确保清洁的、防泄漏的密封。一旦在洁净室中组装好，就调节安瓿以移除所吸收的水，并利用氦泄漏探测器进行检漏。安瓿被设计为在几托到稍高于环境压力的压力下使用。在本发明的一个实施例中，温度传感器自器皿外部的上端延伸经过顶壁元件的一部分，并基本竖直向下地伸入器皿的内部容积内，且温度传感器的下端定位成无干扰地接近底壁表面。源化学品液位传感器自器皿外部的上端延伸经过顶壁元件的一部分，并基本竖直向下地伸入器皿的内部容积内，且源化学品液位传感器的下端定位成无干扰地接近底壁表面。温度传感器可操作地设置在器皿内以确定器皿中源化学品的温度，源化学品液位传感器可操作地设置在器皿内以确定器皿中源化学品的液位，温度传感器和源化学品液位传感器被定位成在器皿内彼此无干扰地接近，且相对于源化学品液位传感器的下端，温度传感器的下端定位成相同地或更靠近地接近器皿表面，而且温度传感器和源化学品液位传感器在器皿内成源化学品流动连通。源化学品液位传感器选自超声波传感器、光学传感器、 电容式传感器和浮动式传感器，且所述温度传感器包括热电偶套管和热电偶。在本发明的一个实施例中，底壁元件提供了收集腔，温度传感器、源化学品液位传感器、汲取管和/或鼓泡器管的下端可置于其中。在有选择性地分配源化学品的应用中，这样的构造可允许初始提供的液态或固态源化学品量的高百分比利用率，例如95%或更高， 优选为98%或更高。这样的构造也能提高源化学品输送和分配系统以及对所分配的源化学品进行利用的工艺的经济性。在源化学品液位传感器发出信号指示内容物用完时，本发明允许安瓿或鼓泡器中残留最少量的半导体前驱体化学品。随着半导体前驱体的复杂性和成本的提高，这一点是非常重要的。为了将成本减小到最低，半导体制造商希望前驱体的浪费尽可能少。另外，本发明将温度传感器和源化学品液位传感器置于同一个凹口状的收集腔中。这确保只要源化学品液位传感器显示有前驱体存在，就能读取源化学品半导体前驱体的真实温度。从安全的角度讲，这是很重要的。如果温度传感器在半导体前驱体以外，那么它将向加热装置发送错误的低温信号。这会导致向安瓿施加过度热量，可能会造成不安全的状态以及半导体前驱体的分解。再次回到器皿或安瓿，器皿可以装配有源化学品液位传感器，源化学品液位传感器在器皿外部从上部延伸、向下穿过器皿顶壁元件的非中心定位的部分、到达在底板元件上非中心定位的下端，该下端紧邻器皿的收集腔的表面，从而在器皿中容纳有源化学品试剂时，允许源化学品试剂的利用率至少达到95%。源化学品液位传感器的上部可以通过源化学品液位检测信号传输线连接至中央处理单元，以便在系统运行期间将检测的源化学品液位信号从源化学品液位传感器传输至中央处理单元。用类似的方式，器皿可以装有温度传感器即热电偶套管和热电偶，温度传感器在器皿外部从上部伸出、向下经过器皿顶壁元件的中心定位的部分、到达在底壁元件上中心定位的下端，该下端紧邻器皿的收集腔的表面。温度传感器的上部可以通过温度检测信号传输线连接至中央处理单元，以使在系统运行期间将检测的温度信号从温度传感器传输至中央处理单元。中央处理单元可以包括合适的微处理器、计算机或者其他适当的控制装置，中央处理单元还可以通过控制信号传输线连接至流量控制阀(例如经由合适的阀致动器元件)，以有选择性地调节流量控制阀并控制送往器皿的载气流量。中央处理单元也可以通过控制信号传输线连接至第二流量控制阀(例如经由合适的阀致动器元件)，以有选择性地调节流量控制阀并控制气相或液相试剂从器皿的排放。对于本发明的目的，流量控制阀应包含隔离阀、计量阀等。本发明允许半导体制造商使用最大量的前驱体，而在更换安瓿前只浪费非常少量的前驱体。这在半导体前驱体及具体应用中使浪费最小化并使投资回报最大化。本发明中所使用的源化学品可以在一个宽范围内变化，并且包括例如用于金属的液态或固态前驱体，金属选自周期表中的第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、 第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、第14族、第15族、第16族和镧系元素。示例性的源化学品包括例如用于下列金属的液态或固态前驱体，所述金属选自钌、铪、 钽、钼、钼、金、钛、铅、钯、锆、铋、锶、钡、钙、锑和铊；或者用于下列准金属(metalloid)的前驱体，所述准金属选自硅、锗和碲。优选的有机金属前驱体化合物包括含钌、含铪、含钽和/ 或含钼的有机金属前驱体化合物。本发明可以使用会升华的固体源化学品和加热时会熔化的固体源化学品。例如， 可以在图1所示的气相试剂分配装置中使用升华的固体源化学品。可以在图1所示的气相试剂分配装置和在图1所示的液相试剂分配装置中使用加热时会熔化的固体源化学品。同样地，可以在图1所示的气相试剂分配装置和图1所示的液相试剂分配装置中使用液体源化学品。在使用升华的固体源化学品时，可能必需要采用灰尘捕获装置。本发明中所能使用的气相或液相试剂可以在一个宽范围变化，并且包括例如用于金属的液态或固态前驱体，金属选自周期表中的第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、 第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、第14族、第15族、第16族和镧系元素。示例性的前驱体包括例如用于下列金属的前驱体，所述金属选自钌、铪、钽、钼、 钼、金、钛、铅、钯、锆、铋、锶、钡、钙、锑和铊，或者用于下列准金属的前驱体，所述准金属选自硅、锗和碲。优选的有机金属前驱体化合物包括含钌、含铪、含钽和/或含钼的有机金属前驱体化合物。气相试剂分配装置可以进一步包括与载气输送管路连接的载气源。同样地，液相试剂分配装置可以进一步包括与惰性气体输送管路连接的惰性气体源。参照图1，5，12，13和14，气相试剂分配装置可以进一步包括 沉积室，选自化学气相沉积室和原子层沉积室；
将气相试剂分配装置连接至气化装置的气相试剂排放管路；
可选地，可加热的承受器被包含在沉积室内并且以接纳关系定位至气相试剂排放管路；以及
连接至沉积室的流出物排放管路；
以使得气相试剂流过气相试剂排放管路并进入沉积室内，用于与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触，并通过流出物排放管路排出任何剩余的流出物。构成衬底的材料选自金属、金属硅化物、金属碳化物、金属氮化物、半导体、绝缘体和屏障材料。衬底优选地是图案化的晶片。参照图5，6，9，10，13和14，液相试剂分配装置可以进一步包括
沉积室，选自化学气相沉积室或原子层沉积室； 将液相试剂分配装置连接至沉积室的液相试剂排放管路；
气化装置的一部分具有载气输送入口开口，通过载气输送入口开口可以将载气送入所述气化装置内，以促使所述液相试剂的蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂；
气化装置的一部分具有气相试剂出口开口，通过气相试剂出口开口可以从所述气化装置中分配所述气相试剂；在气化装置外部从载气输送入口开口延伸的载气输送管路，用于将载气送入所述气化装置内，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；
在气化装置外部从气相试剂出口开口延伸的气相试剂排放管路，用于将气相试剂从所述气化装置排出至所述沉积室，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；
可选地，可加热的承受器被包含在沉积室内并且以接纳关系定位至气化装置；以及连接至沉积室的流出物排放管路；
以使得气相试剂流过气相试剂排放管路并进入沉积室内，用于与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触，并通过流出物排放管路排出任何剩余的流出物。构成衬底的材料选自金属、金属硅化物、金属碳化物、金属氮化物、半导体、绝缘体和屏障材料。衬底优选地是图案化的晶片。参照图7和8，气相试剂分配装置可以进一步包括 选自化学气相沉积室或原子层沉积室的沉积室；
将气相试剂分配装置连接至沉积室的气相试剂排放管路；
可选地，可加热的承受器被包含在沉积室内并且以接纳关系定位至气相试剂排放管路；以及
连接至沉积室的流出物排放管路；
以使得气相试剂流过气相试剂排放管路并进入沉积室内，用于与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触，并通过流出物排放管路排出任何剩余的流出物。构成衬底的材料选自金属、金属硅化物、金属碳化物、金属氮化物、半导体、绝缘体和屏障材料。衬底优选地是图案化的晶片。如上所述，本发明涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括 (a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从其延伸穿过的开口；
所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送往灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂； 所述鼓泡器具有与其相连的载气输送入口接头；从载气输送入口接头向上延伸并且处于鼓泡器外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气
流量；
所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及
从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；
(b)向所述气相试剂分配装置中添加源化学品；
(C)将所述气相试剂分配装置中的源化学品加热至足以使源化学品气化的温度，以提供气相试剂；
(d)通过所述载气输送管路和所述导管将载气送入所述气相试剂分配装置内；
(e)通过所述气相试剂排放管路从所述气相试剂分配装置中抽出气相试剂和载气；以
及
(f)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。所述方法可以进一步包括
(g)使气相试剂在沉积室内与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触；以及
(h)通过连接至沉积室的流出物排放管路排出任何剩余的流出物。沉积室可以选自化学气相沉积室和原子层沉积室。在上述系统的操作中，源化学品被置于器皿内并被加热至足以气化源化学品的温度。允许载气流经载气输送管路到达载气输送入口开口，并且流过鼓泡器导管，从鼓泡器导管将载气鼓入源化学品内。载气流量控制阀控制排入源化学品内的载气流量。将来自源化学品的蒸气带入载气内以生成气相试剂。通过气相试剂出口开口和气相试剂排放管路从内部气体容积排出气相试剂。气相试剂在气相试剂排放管路中流到沉积室。气相试剂流量控制阀控制流到沉积室的气相试剂流量。在沉积室中，气相试剂沉积在安装到可加热承受器或其他安装结构上的晶片或其他衬底元件上。来自沉积室的流出物蒸气在流出物排放管路中排出。流出物可被传送至循环、 回收、废料处理、清理或其他处理装置。在该操作期间，由源化学品液位传感器检测器皿中的源化学品灌装线。重要的是知道器皿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽，以使其在化学气相沉积或原子层沉积过程的末期可被更换。源化学品液位逐渐下降，并最终降低至收集腔中，达到最小液柱(收集腔中的液体高度)，在该位置中央处理单元通过源化学品检测信号传输线接收相应的所检测到的源化学品液位信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中传送控制信号至载气流量控制阀以关闭阀并关断流向器皿的载气流，并同时在控制信号传输线中传送控制信号以关闭气相试剂流量控制阀，从而关断来自器皿的气相试剂流。此外，在该操作期间，器皿内源化学品的温度由温度传感器检测。监测器皿内的液态前驱体化学品温度以控制蒸气压是很重要的。如果器皿内源化学品的温度变得过高或过低，那么中央处理单元就通过温度检测信号传输线接收相应的检测温度信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中传送控制信号至加热装置以根据需要降低或升高温度。本发明中的气相试剂分配装置例如鼓泡器可用于气化液体和固体材料，例如化学气相沉积、原子层沉积和离子注入工艺中使用的液体和固体源试剂。例如参见美国专利 US7077388B2。 如上所述，本发明部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括
(a)提供液相试剂分配装置，液相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从其延伸穿过的开口；
所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过该导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容积进行加压；
所述第三端口部分具有与其相连的惰性气体输送入口接头；
从惰性气体输送入口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的惰性气体输送管路， 用于将惰性气体送入器皿的内部容积中，惰性气体输送管路在其中包含有惰性气体流量控制阀用于控制从其流过的惰性气体流量；
所述汲取管具有与其相连的液相试剂出口接头；以及
从液相试剂出口接头向上延伸并且处于第一端口部分外部的液相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出液相试剂，液相试剂排放管路可选地在其中包含有液相试剂流量控制阀用于控制从其流过的液相试剂流量；
(b)向所述液相试剂分配装置中添加液相试剂；
(c)可选地将所述液相试剂分配装置中的固态源化学品加热至足以使固态源化学品融化的温度，以提供液相试剂；
(d)通过所述惰性气体输送管路将惰性气体送入所述液相试剂分配装置内；
(e)通过所述导管和所述液相试剂排放管路从所述液相试剂分配装置中抽出液相试
剂；
(f)提供气化装置，气化装置包括
器皿，被设置用于构成内部器皿室以气化液相试剂； 所述液相试剂排放管路将液相试剂分配装置连接至所述气化装置； 气化装置的一部分具有载气输送入口开口，通过载气输送入口开口可以将载气送入所述气化装置内，以促使所述液相试剂的蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂；
气化装置的一部分具有气相试剂出口开口，通过气相试剂出口开口可以从所述气化装置中分配所述气相试剂；
在气化装置外部从载气输送入口开口延伸的载气输送管路，用于将载气送入所述气化装置内，载气输送管路在其中包含有一个或多个载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；以及
在气化装置外部从气相试剂出口开口延伸的气相试剂排放管路，用于将气相试剂从所述气化装置排出至所述沉积室，气相试剂排放管路可选地在其中包含有一个或多个气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；
(g)将液相试剂送入所述气化装置内；
(h)将所述气化装置中的液相试剂加热至足以使液相试剂气化的温度以提供所述气相试剂；
(i)通过所述载气输送管路将载气送入所述气化装置内；
(j)通过所述气相试剂排放管路从所述气化装置中抽出气相试剂和载气；以及 (k)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。所述方法可以进一步包括
(1)使气相试剂在沉积室内接触可选地位于可加热承受器上的衬底；以及 (m)通过与沉积室相连的流出物排放管路排放任何剩余的流出物。沉积室可选自化学气相沉积室和原子层沉积室。在上述系统的操作中，源化学品放置在器皿中，并且允许惰性气体流经惰性气体输送管路至惰性气体输送入口开口并进入灌装线之上的内部气体容积内，从而对灌装线之上的内部气体容积加压。惰性气体流量控制阀控制排放进灌装线之上的内部气体容积的惰性气体流量。通过液相试剂出口开口(例如汲取管)和液相试剂排放管路将液相试剂从器皿中排出。液相试剂在液相试剂排放管路中流到气化装置。液相试剂流量控制阀控制流到气化装置的液相试剂的流量。在气化装置中，液相试剂被气化，以形成用于随后的气相沉积操作的源蒸气。气化装置也可接收载气用于混合或遮蔽由气化液相试剂所生成的源蒸气。可选地，源蒸气可以纯净形态传送至下游的气相沉积操作。在任何情况下，来自气化装置的源蒸气都要流经气相试剂排放管路至沉积室。在沉积室中，气相试剂沉积在安装于可加热承受器或其他安装结构上的晶片或其他衬底元件上。来自沉积室的流出物蒸气在流出物排放管路中进行排放。流出物可传送至循环、回收、废料处理、清理或其他处理装置。在该操作期间，器皿中的源化学品灌装线由源化学品液位传感器检测。重要的是知道器皿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽，以使其可在化学气相沉积或原子层沉积周期的末期被替换。源化学品液位逐渐下降，并最终降低至收集腔内，达到最小液柱(收集腔中液体的高度)，在该位置中央处理单元通过源化学品液位检测信号传输线接收相应的检测到的源化学品液位信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中将控制信号传送至载气流量控制阀以关闭阀并关断至器皿的载气流，并且也同时在控制信号传输线中传送控制信号以关闭液相试剂流量控制阀，从而切断来自器皿的液体试剂流。而且，在该操作期间，器皿中的源化学品的温度由温度传感器检测。监测器皿内的液体前驱体化学品的温度以控制蒸汽压是重要的。如果器皿内源化学品的温度过高或过低，那么中央处理单元就通过温度检测信号传输线接收相应的检测到的温度信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中传送控制信号至加热装置以根据需要降低或升高温度。本发明的液相试剂分配装置可用于分配试剂例如用于化学气相沉积、原子层沉积和离子注入工艺中的前驱体，并可实现从器皿中在高液位提取液体试剂。例如参见美国专利 US6077356。在另一个实施例中，本发明部分地涉及一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括
(a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括
器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；
所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有导管从其延伸穿过的开口；
所述导管穿过所述第一端口部分中的居中定位部分伸入所述内部气体容积内，并且通过该导管可以将载气送入灌装线以上的所述内部气体容积内以促使所述源化学品的蒸气被带入所述载气内从而生成气相试剂，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及位于所述内部气体容积内的出口端；
所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂； 所述导管具有与其相连的载气输送入口接头；
从载气输送入口接头向上延伸并且处于导管外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；
所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及
从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；
(b)向所述气相试剂分配装置中添加源化学品；
(c)将所述气相试剂分配装置中的源化学品加热至足以使源化学品气化的温度，以提供气相试剂；
(d)通过所述载气输送管路和所述导管将载气送入所述气相试剂分配装置内；
(e)通过所述气相试剂排放管路从所述气相试剂分配装置中抽出气相试剂和载气；以
及
(f)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。
所述方法可以进一步包括
(g)使气相试剂在沉积室内接触可选地位于可加热承受器上的衬底；以及
(h)通过与沉积室相连的流出物排放管路排放任何剩余的流出物。沉积室可选自化学气相沉积室和原子层沉积室。在上述系统的操作中，源化学品被置于器皿内并被加热至足以气化源化学品的温度。允许载气流经载气输送管路到达载气输送入口开口，并且流过鼓泡器导管，从鼓泡器导管将载气鼓入源化学品内。载气流量控制阀控制排入源化学品内的载气流量。将来自源化学品的蒸气带入载气内以生成气相试剂。通过气相试剂出口开口和气相试剂排放管路从内部气体容积排出气相试剂。气相试剂在气相试剂排放管路中流到沉积室。气相试剂流量控制阀控制流到沉积室的气相试剂流量。在沉积室中，气相试剂沉积在安装到可加热承受器或其他安装结构上的晶片或其他衬底元件上。来自沉积室的流出物蒸气在流出物排放管路中排出。流出物可被传送至循环、回收、废料处理、清理或其他处理装置。在该操作期间，由源化学品液位传感器检测器皿中的源化学品灌装线。重要的是知道器皿内的液态前驱体化学品何时接近于耗尽，以使其在化学气相沉积或原子层沉积周期的末期可被更换。源化学品液位逐渐下降，并最终降低至收集腔中，达到最小液柱(收集腔中的液体高度)，在该位置中央处理单元通过源化学品检测信号传输线接收相应的所检测到的源化学品液位信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中传送控制信号至载气流量控制阀以关闭阀并关断流向器皿的载气流，并同时在控制信号传输线中传送控制信号以关闭气相试剂流量控制阀，从而关断来自器皿的气相试剂流。此外，在该操作期间，器皿内源化学品的温度由温度传感器检测。监测器皿内的液态前驱体化学品温度以控制蒸气压是很重要的。如果器皿内源化学品的温度变得过高或过低，那么中央处理单元就通过温度检测信号传输线接收相应的检测到的温度信号。作为响应，中央处理单元在控制信号传输线中传送控制信号至加热装置以根据需要降低或升高温度。本发明中的气相试剂分配装置例如鼓泡器可用于气化液体和固体材料，例如化学气相沉积、原子层沉积和离子注入工艺中使用的液体和固体源试剂。例如参见美国专利 US7077388B2。在本发明的一个实施例中，有机金属化合物被用于气相沉积技术中以形成粉末、 膜或涂层。该化合物可以用作单种源前驱体或者可以与一种或多种其他前驱体一起使用， 例如与通过加热至少一种其他有机金属化合物或金属络合物而产生的蒸气一起使用。沉积可以在存在其他气相成份的情况中进行。在本发明的一个实施例中，膜沉积在存在至少一种非活性载气的情况中进行。非活性气体的例子包括惰性气体例如氮气、氩气、氦气以及在工艺条件下不与有机金属化合物前驱体反应的其他气体。在其他实施例中，膜沉积在存在至少一种活性气体的情况下进行。一些可被使用的活性气体包括但并不限于胼、氧气、氢气、空气、富氧空气、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、水蒸气、有机物蒸气、氨以及其他气体。如本领域公知的，氧化气体例如像空气、氧气、富氧空气、03、N20或氧化性有机化合物蒸气的存在有利于金属氧化物膜的形成。本文中介绍的沉积方法可用于形成包含单金属的膜、粉末或涂层，或者是用于形成包含单金属氧化物的膜、粉末或涂层。也可沉积混合的膜、粉末或涂层，例如混合金属氧化物膜。混合金属氧化物膜可例如通过使用若干有机金属前驱体来形成，其中至少一种有机金属前驱体选自上述的有机金属化合物。气相膜沉积可用于形成期望厚度例如在小于Inm到大于Imm范围内的膜层。本文中介绍的前驱体对形成薄膜，例如对具有在约IOnm到约IOOnm厚度范围内的薄膜特别有效。例如，本发明的膜可考虑用于制造金属电极，特别是用作逻辑电路中的η沟道金属电极、用作DRAM应用中的电容电极以及用作介电材料。该沉积方法也可适用于制备分层膜，其中至少两层在相或成分上不同。分层膜的例子包括金属-绝缘体-半导体以及金属-绝缘体-金属。有机金属化合物前驱体可用于本领域公知的原子层沉积、化学气相沉积，或更具体地用于金属有机物化学气相沉积过程。例如，上面描述的有机金属化合物前驱体可在常压和低压化学气相沉积过程中使用。该化合物可用在热壁化学气相沉积以及冷壁或温壁型化学气相沉积中，热壁化学气相沉积是一种加热整个反应室的方法，冷壁或温壁型化学气相沉积是一种仅加热衬底的技术。上述的有机金属化合物前驱体也可用于等离子体或光辅助化学气相沉积过程中， 其中分别来自等离子体的能量或电磁能用于激活化学气相沉积前驱体。该化合物也可用于离子束、电子束辅助化学气相沉积过程中，其中，将离子束或电子束分别地引导到衬底，以提供用于分解化学气相沉积前驱体的能量。也可使用激光辅助化学气相沉积过程，其中将激光引导到衬底以影响化学气相沉积前驱体的光解反应。该沉积方法可在各种化学气相沉积反应器中进行，例如像本领域公知的热壁或冷壁反应器、等离子体辅助、粒子束辅助或激光辅助反应器。用在沉积室中的示意性衬底包括例如选自金属、金属硅化物、半导体、绝缘体和屏障材料的材料。优选的衬底为图案化的晶片。可使用该沉积方法涂敷的衬底的例子包括固体衬底，诸如例如为Al、Ni、Ti、Co、Pt、Ta的金属衬底；例如为TiSi2、CoSi2、NiSi2的金属硅化物；例如为Si、SiGe, GaAs, hP、金刚石、feiN、SiC的半导体材料；例如为Si02、Si3N4, HfO2、Tei2O5、Al2O3、钛酸锶钡(BST)的绝缘体；例如为TiN、TaN的屏障材料；或者在包括这些材料的组合的衬底上。此外，膜或涂层可形成在玻璃、陶瓷、塑料、热固性聚合材料上，以及形成在其他涂层或膜层上。在优选实施例中，膜沉积在用于电子元件制造或处理的衬底上。 在其他实施例中，衬底用于支撑在高温下存在氧化剂的情况下保持稳定的低电阻率导体沉积物或光传输膜。该沉积方法可用于在具有光滑、平整表面的衬底上沉积膜。在一个实施例中，该方法用于在晶片制造或处理中使用的衬底上沉积膜。例如，该方法可用于在包括例如沟槽、孔或通道特征的图案化衬底上沉积膜。此外，该沉积方法也可与晶片制造或处理的其他步骤相结合，例如掩模、蚀刻和其他(步骤)。化学气相沉积膜可沉积至期望的厚度。例如，形成的膜可小于1微米厚度，优选地小于500纳米，且更优选地小于200纳米厚度。也能产生小于50纳米厚度的膜，例如，具有约0. 1至约20纳米之间厚度的膜。上述的有机金属化合物前驱体也可用于本发明的方法，以通过原子层沉积或原子层成核技术形成膜，在此期间衬底暴露于前驱体、氧化剂和惰性气体流的交替脉冲下。例如，在美国专利US6^7965和美国专利US6342277中描述了连续层沉积技术。通过引用将这两篇专利的公开内容全部并入本文。例如，在一个原子层沉积周期中，衬底以逐步的方式暴露于a)惰性气体；b)载有前驱体蒸气的惰性气体；c)惰性气体；以及d)单独的或混有惰性气体的氧化剂。通常，每一步骤可依据设备允许而短(例如为几毫秒)，也可依据处理需求而长(例如为几秒或几分钟)。一个周期的持续时间可短至几毫秒也可长至几分钟。可在从几分钟到几小时范围的时间段上重复该周期。生成的膜可为几纳米薄，或者更厚，例如为1毫米(mm)。本发明的装置和方法提供了一种用于气相或液相试剂的供给和分配的系统，在用于有选择地分配气相或液相试剂的应用中，其允许初始供给的源化学品的量的95-98%得以利用，因而实现了本领域的重大进步。清洗两元件式安瓿的简易性允许了这些安瓿的重复使用，这超过了单元件式安瓿所能达到的程度。相应地，在例如半导体和超导体产品的制造的过程中，使用本发明的装置和方法可以将源化学品的浪费减少为低至初始装入分配器皿的量的2-5%的水平，并可多次重复使用安瓿。因此，本发明的实施显著地改进了源化学品供给和气相或液相试剂分配系统的经济性，以及改进了使用所分配的气相或液相试剂的工艺。在一些情况中，本发明可允许成本有效地使用那些由于现有技术实践中的浪费水平特性而被作为实际被排除物品的源化学
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ΡΠ O本发明的各种修改和变形对本领域技术人员而言是显而易见的，并且应当理解的是这些修改和变形包括在本申请的范围以及权利要求的精神和范围之内。
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权利要求
1.一种气相试剂分配装置，包括器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从其延伸穿过的开口；所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过所述导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送往灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；以及所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂。
2.如权利要求1所述的气相试剂分配装置，进一步包括 所述鼓泡器具有与其相连的载气输送入口接头；从载气输送入口接头向上延伸并且处于鼓泡器外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量。
3.如权利要求1所述的气相试剂分配装置，其中所述器皿底壁元件在其中具有从所述器皿底壁元件的表面向下延伸的收集腔。
4.如权利要求1所述的气相试剂分配装置，进一步包括连接至载气输送管路的载气源。
5.如权利要求1所述的气相试剂分配装置，进一步包括 选自化学气相沉积室或原子层沉积室的沉积室；将气相试剂分配装置连接至沉积室的气相试剂排放管路；可选地，可加热的承受器被包含在沉积室内并且以接纳关系定位至气相试剂排放管路；以及连接至沉积室的流出物排放管路；以使得气相试剂流过气相试剂排放管路并进入沉积室内，用于与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触，并通过流出物排放管路排出任何剩余的流出物。
6.一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括 (a)提供气相试剂分配装置，气相试剂分配装置包括器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有鼓泡器从其延伸穿过的开口；所述鼓泡器包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过所述导管可以将载气鼓入源化学品内以促使至少一部分源化学品蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂流送往灌装线以上的所述内部气体容积中，所述导管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的入口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的出口端；所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间从所述器皿的内部气体容积中分配所述气相试剂； 所述鼓泡器具有与其相连的载气输送入口接头；从载气输送入口接头向上延伸并且处于鼓泡器外部的载气输送管路，用于将载气送入器皿的内部容积中，载气输送管路在其中包含有载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；所述第三端口部分具有与其相连的气相试剂出口接头；以及从气相试剂出口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的气相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出气相试剂，气相试剂排放管路在其中包含有气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；(b)向所述气相试剂分配装置中添加源化学品；(C)将所述气相试剂分配装置中的源化学品加热至足以使源化学品气化的温度，以提供气相试剂；(d)通过所述载气输送管路和所述导管将载气送入所述气相试剂分配装置内；(e)通过所述气相试剂排放管路从所述气相试剂分配装置中抽出气相试剂和载气；以及(f)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括(g)使气相试剂在沉积室内与可选地位于可加热的承受器上的衬底相接触；以及(h)通过连接至沉积室的流出物排放管路排出任何剩余的流出物。
8.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，所述器皿底壁元件在其中具有从所述器皿底壁元件的表面向下延伸的收集腔。
9.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，源化学品包括液态或固态材料。
10.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，源化学品包括用于金属的前驱体，金属选自周期表中的第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、第14族、第15族、第16族和镧系元素。
11.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，源化学品包括用于金属的前驱体，金属选自钌、铪、钽、钼、钼、金、钛、铅、钯、锆、铋、锶、钡、钙、锑和铊；或者包括用于准金属的前驱体，准金属选自硅、锗和碲。
12.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，气相试剂包括用于金属的前驱体，金属选自周期表中的第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9 族、第10族、第11族、第12族、第13族、第14族、第15族、第16族和镧系元素。
13.如权利要求6所述的方法，其中在气相试剂分配装置内，气相试剂包括用于金属的前驱体，金属选自钌、铪、钽、钼、钼、金、钛、铅、钯、锆、铋、锶、钡、钙、锑和铊；或者包括用于准金属的前驱体，准金属选自硅、锗和碲。
14.如权利要求6所述的方法，其中所述气相试剂分配装置进一步包括连接至载气输送管路的载气源。
15.一种液相试剂分配装置，包括器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从其延伸穿过的开口；所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过所述导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；以及所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容积进行加压。
16.如权利要求15所述的气相试剂分配装置，进一步包括 所述第三端口部分具有与其相连的惰性气体输送入口接头；从惰性气体输送入口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的惰性气体输送管路， 用于将惰性气体送入器皿的内部容积中，惰性气体输送管路在其中包含有惰性气体流量控制阀用于控制从其流过的惰性气体流量；所述汲取管具有与其相连的液相试剂出口接头；以及从液相试剂出口接头向上延伸并且处于第一端口部分外部的液相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出液相试剂，液相试剂排放管路可选地在其中包含有液相试剂流量控制阀用于控制从其流过的液相试剂流量。
17.如权利要求11所述的液相试剂分配装置，其中所述器皿底壁元件在其中具有从所述器皿底壁元件的表面向下延伸的收集腔。
18.如权利要求15所述的液相试剂分配装置，进一步包括连接至惰性气体输送管路的惰性气体源。
19.一种用于将气相试剂输送至沉积室的方法，包括(a)提供液相试剂分配装置，液相试剂分配装置包括器皿，其包括被设置用于构成内部器皿室的器皿顶壁元件、器皿侧壁元件和器皿底壁元件，以容纳高至灌装线的源化学品并另外限定出灌装线以上的内部气体容积； 所述器皿顶壁元件具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口 ； 所述单个端口具有分支结构，包括基本竖直延伸并且处于所述顶壁元件外部的第一端口部分、基本水平延伸并且处于所述第一端口部分外部的第二端口部分以及基本竖直延伸并且处于所述第二端口部分外部的第三端口部分；所述第一端口部分具有端口顶壁元件和端口侧壁元件，所述端口顶壁元件具有汲取管从其延伸穿过的开口；所述汲取管包括穿过所述第一端口部分中的居中定位部分并且穿过所述内部气体容积伸入源化学品内的导管，并且通过所述导管可以从所述装置分配液相试剂，所述汲取管具有基本竖直定位并且处于所述第一端口部分外部的出口端以及基本上邻近器皿底壁元件定位的入口端；所述第一端口部分在所述导管和所述端口侧壁元件之间具有孔隙空间，可以通过所述孔隙空间将所述惰性气体送至灌装线以上的内部气体容积以对灌装线以上的内部气体容积进行加压；所述第三端口部分具有与其相连的惰性气体输送入口接头；从惰性气体输送入口接头向上延伸并且处于第三端口部分外部的惰性气体输送管路， 用于将惰性气体送入器皿的内部容积中，惰性气体输送管路在其中包含有惰性气体流量控制阀用于控制从其流过的惰性气体流量；所述汲取管具有与其相连的液相试剂出口接头；以及从液相试剂出口接头向上延伸并且处于第一端口部分外部的液相试剂排放管路，用于从器皿的内部容积中排出液相试剂，液相试剂排放管路可选地在其中包含有液相试剂流量控制阀用于控制从其流过的液相试剂流量；(b)向所述液相试剂分配装置中添加液相试剂；(c)可选地将所述液相试剂分配装置中的固态源化学品加热至足以使固态源化学品融化的温度，以提供液相试剂；(d)通过所述惰性气体输送管路将惰性气体送入所述液相试剂分配装置内；(e)通过所述导管和所述液相试剂排放管路从所述液相试剂分配装置中抽出液相试剂；(f)提供气化装置，气化装置包括器皿，被设置用于构成内部器皿室以气化液相试剂； 所述液相试剂排放管路将所述液相试剂分配装置连接至所述气化装置； 气化装置的一部分具有载气输送入口开口，通过载气输送入口开口可以将载气送入所述气化装置内，以促使所述液相试剂的蒸气被带入所述载气中，从而生成气相试剂；气化装置的一部分具有气相试剂出口开口，通过气相试剂出口开口可以从所述气化装置中分配所述气相试剂；在气化装置外部从载气输送入口开口延伸的载气输送管路，用于将载气送入所述气化装置内，载气输送管路在其中包含有一个或多个载气流量控制阀用于控制从其流过的载气流量；以及在气化装置外部从气相试剂出口开口延伸的气相试剂排放管路，用于将气相试剂从所述气化装置排出至所述沉积室，气相试剂排放管路可选地在其中包含有一个或多个气相试剂流量控制阀用于控制从其流过的气相试剂流量；(g)将液相试剂送入所述气化装置内；(h)将所述气化装置中的液相试剂加热至足以使液相试剂气化的温度以提供所述气相试剂；(i)通过所述载气输送管路将载气送入所述气化装置内；(j)通过所述气相试剂排放管路从所述气化装置中抽出气相试剂和载气；以及(k)将气相试剂和载气送入所述沉积室内。
20.如权利要求19所述的方法，其中在液相试剂分配装置内，所述器皿底壁元件在其中具有从所述器皿底壁元件的表面向下延伸的收集腔。
21.如权利要求19所述的方法，其中在液相试剂分配装置内，源化学品包括用于金属的前驱体，金属选自钌、铪、钽、钼、钼、金、钛、铅、钯、锆、铋、锶、钡、钙、锑和铊；或者包括用于准金属的前驱体，准金属选自硅、锗和碲。
全文摘要
本发明涉及可用于分配气相或液相试剂的气相或液相试剂分配装置，所述气相或液相试剂例如是用于在半导体材料和器件的制造中沉积材料的前驱体。气相试剂分配装置具有能够接收载气和分配气相试剂的单个端口。液相试剂分配装置具有能够接收惰性气体和分配液相试剂的单个端口。
文档编号C23C16/448GK102272351SQ200980154206
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月4日 优先权日2008年11月11日
发明者D.萨里吉亚尼斯, M.M.艾哈迈德 申请人:普莱克斯技术有限公司