具有汲取管的化学源容器的制作方法

本公开大体上涉及一种用于处理半导体晶片的设备。更具体地，本公开涉及一种设备中的容器，用于从液体源提供汽化的气体前体，该液体源用于在例如原子层沉积(ald)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺，或外延沉积工艺中将膜沉积在半导体晶片上。

背景技术：

在膜沉积系统中，气体在半导体晶片上流动，由此气体可与其它气态前体反应以便形成特定膜。气体可以由容器中的蒸发液体产生。

容器可以包括再填充管线以确保容器具有提供必需量的气态前体所需的足够量的液体源。容器可以填充有附接到汲取管的入口阀。容器还可以具有出口阀，气体或液体可以通过该出口阀离开容器。这样的容器的实例可能在标题为“用于化学气相沉积的试剂供应容器(reagentsupplyvesselforchemicalvapordeposition)”的美国专利号6,077,356中公开，该专利以引用的方式并入本文中。容器可包含汲取管以及液位传感器。

图1中示出了本领域已知的化学容器100。化学容器100包括容器壳体110、液位传感器管120、多个液位传感器130a-130d、汲取管140、阀150以及气体或真空源160。在容器壳体110内，形成凹口170。化学容器100可以用于存储液体化学物质，所述液体化学物质随后可以汽化成气体以用于膜沉积过程。

多个液位传感器130a-130d可位于沿着液位传感器管120的特定点处，以指示容器壳体110内部的液体处于特定液位。例如，液位传感器130a的读数可以指示容器壳体110内的液体处于75％液位，液位传感器130b的读数可以指示容器壳体110内的液体处于65％液位，液位传感器130c的读数可以指示容器壳体110内的液体处于15％的液位，并且液位传感器130d的读数可以指示容器壳体110内的液体处于10％的液位。

液位传感器管120可以延伸到凹口170中，但汲取管140不延伸到凹口中。因为汲取管140不延伸到凹口170中，所以在真空或气体源160推动液体向下通过汲取管140之后，这可能导致容器中有大量液体。

另外，与汲取管相同管线的再填充管线(连同附接到容器的其它管线和管)可能经历通过施加输入气体和真空来移除液体源的过程。当施加真空时，需要确保汲取管不含此管内部和下方的任何液体，因为汲取管中的任何液体的存在将导致液体流过泵。然后，泵可能会受损，并给操作人员造成安全问题。

因此，需要一种用于处理半导体晶片的容器，其防止容器中的液体通过汲取管抽回。另外，还需要一种用于验证液位在汲取管下方的方法。

技术实现要素：

根据本发明的一个实施例，公开了一种用于提供化学前体的化学容器，所述化学前体用于将半导体膜沉积在衬底上。所述化学容器包括：容器壳体；内置于容器壳体的底部中的沉孔；从容器壳体顶部基本上延伸到沉孔中的液位传感器管，液位传感器管包括指示容器壳体内的化学前体液位的多个液位传感器；从容器壳体的顶部基本延伸到沉孔的顶部的汲取管；联接到汲取管的真空源；以及将真空源连接到汲取管的真空阀；其中所述真空源构造为从容器壳体移除化学前体的蒸气。

提供此发明内容来以简化形式介绍一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。此发明内容并非旨在标识所要求的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求的主题的范围。

附图说明

下文将参照某些实施例的图式来描述本文中所公开的本发明的这些和其它特征、方面和优势，所述实施例意图说明而不是限制本发明。

图1是现有技术化学容器的横截面图。

图2是根据本发明的至少一个实施例的化学容器的透视图。

图3a-3c是根据本发明的至少一个实施例的化学容器的横截面图。

图4是根据本发明的至少一个实施例的化学容器的俯视透视图。

图5示出了根据本发明的至少一个实施例的方法。

应了解，图中的元件仅为简单和清晰起见而示出，而未必按比例绘制。举例来说，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大，以有助于改进对本公开的所说明的实施例的理解。

具体实施方式

尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员应理解，本发明延伸超出了本发明具体公开的实施例和/或用途和显而易见的修改以及其等效物。因此，希望本发明所公开的范围不应受下文所描述特定公开实施例的限制。

本文中呈现的图解不打算作为任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅仅是用以描述本公开的实施例的理想化图示。

如本文中所使用，术语“原子层沉积(ald)”可以指在处理室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。通常，在每个循环期间，将前体用化学方法吸附到沉积表面(例如衬底表面或先前沉积的底层表面，如来自先前ald循环的材料)，由此形成不易与额外前体反应的单层或亚单层(即，自限性反应)。此后，必要时，可以随后将反应物(例如，另一种前体或反应气体)引入到处理室中，以用于将化学吸附的前体转换成沉积表面上的所需材料。通常，此反应物能够与前体进一步反应。此外，在每个循环期间，还可以利用吹扫步骤以在转化被化学吸附的前体之后从工艺腔室中移除过量前体和/或从工艺腔室中移除过量反应物和/或反应副产物。此外，当使用前体组合物、反应气体和吹扫气体(例如，惰性载气)的交替脉冲执行时，如本文中所使用的术语“原子层沉积”还意图包含通过例如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延法(ale)”、分子束外延法(mbe)、气体源mbe或有机金属mbe和化学束外延法等相关术语指定的工艺。

如本文中所使用，术语“化学气相沉积(cvd)”可以指其中衬底暴露于一种或多种挥发性前体的任何工艺，该前体在衬底表面上反应和/或分解以产生所要沉积。

化学容器可用于保持随后在用于形成膜时汽化的液体前体。图2示出了根据本发明的至少一个实施例的化学容器200。化学容器200包括容器壳体210、第一阀220a、第二阀220b、第三阀220c和液位传感器管端口230。

第一阀220a可连接到气体源(未示出)。第二阀220b可连接到真空源或液体源(未示出)。第三阀220c可连接到反应室(未示出)，其中可发生膜的沉积。第一阀220a、第二阀220b和/或第三阀220c中的每一个可包括手动阀或气动阀。液位传感器管端口230可允许与控制器、与处理器或与加热元件(未示出)的电连接。

化学容器200可以包括图3a中所示的附加零件。化学容器200还可包括汲取管240、液位传感器管250、多个液位传感器260a-260d和沉孔270。汲取管240可附接到第二阀220b。液位传感器管250可连接到液位传感器管端口230。沉孔270可为在容器壳体210的底部内形成的凹口。液位传感器管250可基本延伸到沉孔270中，而汲取管240可大致延伸到沉孔270的顶部。

多个液位传感器260a-260d可位于沿着液位传感器管250的特定点处，以指示容器壳体210内部的液体处于特定液位。例如，液位传感器260a的读数可以指示容器壳体210内的液体处于75％液位，液位传感器260b的读数可以指示容器壳体210内的液体处于65％液位，液位传感器260c的读数可以指示容器壳体210内的液体处于5％的液位，并且液位传感器260d的读数可以指示容器壳体210内的液体处于1％的液位。

化学容器200可以在图3b所示的情况下操作。沉孔270可以用安全量的液体前体280a和过量的液体前体280b填充。当第二阀220b可连接到真空源时，过量的液体前体280b具有在汲取管240内被吸取的潜力。真空源可连接到泵，泵可受到过量的液体前体280b的不利影响。

因此，可通过操作第一阀220a和第三阀220c的过程来移除过量的液体前体280b。液体前体280a的安全量可以被反映为将到达如图3c中所反映的液位传感器的量。一旦容器中的液体前体的液位处于安全量280a，则真空源可以安全地可操作地连接到第二阀220b和汲取管240，而没有任何液体前体向上进入汲取管240。

图4示出了容器壳体210内的沉孔270的形状。例如，沉孔270可以其它方式成形，例如椭圆、圆形或矩形。本领域技术人员可采用用于沉孔270的任何形状，只要该区域涵盖汲取管240和液位传感器管250下面的区域。

化学容器200可以以不同的方式操作。化学容器200可以在工艺期间再填充，也可以被清空。图5中示出了根据本发明的至少一个实施例的用于操作化学容器200的过程300。操作过程300不仅可以确保液体不能通过汲取管240抽回，而且允许吹扫程序在化学容器200中运行，以允许在维护期间安全地移除化学容器200。

过程300导致容器壳体210中的液体前体移除到位于远处的液体源。过程300可以包括引发推回步骤310，将液体降低到第一低传感器的步骤320，将液体降低到汲取管的底部的步骤330，以及吹扫蒸气步骤340。在引发推回步骤310期间，容器壳体210中的液体前体可以离开汲取管240。将液体降低到第一低传感器的步骤320可以导致液体前体的液位处于液位传感器260c处。将液体降低到汲取管330的底部可以导致液体前体的液位处于液位传感器260d处。

此时，液体前体的液位可处于安全量280a。第二阀220b可以打开，并且可以采用真空以在化学容器200内移除蒸气。

所示和描述的特定实施方案是对本发明和其最佳模式的说明，并非意在以任何方式限制各方面和实施方案的范围。实际上，为了简洁起见，可能未详细描述系统的常规制造、连接、准备和其它功能方面。此外，各种图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示范性功能关系和/或物理联接。许多替代的或附加的功能关系或物理连接可能存在于实际的系统中，和/或在一些实施方案中可能不存在。

应理解，本文描述的配置和/或方法本质上是示范性的，并且这些具体实施例或示例不应在限制意义上予以考虑，因为许多变化是可能的。本文所描述的具体例程或方法可表示任何数目的处理策略中的一个或多个。因此，所示的各种动作可按所示顺序执行、以其它顺序执行，或在一些情况下可省略。

本公开的主题包含本文所公开的各种程序、系统和配置以及其它特征、功能、动作和/或特性以及其任何和所有等效物的所有新颖并且非显而易见的组合和子组合。