一种气体供应系统及其气体供应方法与流程

本发明属于半导体设备领域，具体涉及一种气体供应系统及其气体供应方法。

背景技术：

1、半导体生产制备过程中，通常使用反应气体对基片进行处理，常见的如化学气相沉积(cvd)和原子层沉积(ald)等，通过反应气体在基片表面上和/或附近反应形成涂层或纳米材料。考虑到运输和存储效率，工业上通常以液体或固体的形式供应化学品；因此，在使用反应气体处理基片之前，通常需要将液体或固体化学品转化为化学品气体来形成用于处理基片的反应气体。

2、起泡汽化器广泛应用于半导体制造设备中，用于向基片供应反应气体；其将惰性载气导入起泡容器盛载的液体化学品(即液态前驱物)中，以促进液体化学品汽化，载气的气泡在液体化学品中上浮穿过液体化学品的表面，液体化学品在起泡容器中汽化生成的蒸汽与载气形成混合气体，混合气体离开起泡容器被供给到基片的处理腔室中用于基片处理。

3、对于液体化学品，特别是一些高粘度的液体化学品，载气形成的气泡从液体底部移动到液面的过程中容易发生气泡炸裂，造成液滴四处飞溅，甚至飞溅到起泡容器的气体出口，形成颗粒源，堵塞气体出口；且起泡容器中生成的过饱和蒸汽，也容易在起泡容器的气体出口处凝聚成液滴生成颗粒，甚至饱和蒸汽到达处理腔室在基片表面形成颗粒、污染基片。

技术实现思路

1、本发明提供了一种气体供应系统及其气体供应方法，用于向基片处理腔室提供反应气体；通过在出气管道的入口与前驱物的液面之间设置过滤组件，来过滤飞溅的液滴以及混合气体中的过饱和前驱物蒸汽，物理上阻止液滴及过饱和前驱物过饱和蒸汽到达出气管道的入口、形成颗粒堵塞出气管道的入口；且过滤组件还将其吸附的液滴或颗粒加热生成对应的气体，实现自动清洁功能，防止其本身吸附过多液滴形成颗粒源，甚至堵塞气体通路。

2、本发明提供的气体供应系统，用于向基片处理腔室提供反应气体，包含：

3、起泡腔室，用于存储液态的前驱物；

4、进气管道，用于将载气导入前驱物中起泡，所述进气管道的出口位于前驱物的液面下方；

5、出气管道，用于导出起泡腔室中载气和前驱物形成的混合气体；所述出气管道的入口位于前驱物的液面上方；

6、过滤组件，位于所述出气管道的入口和前驱物的液面之间；所述过滤组件用于使所述混合气体中过饱和的前驱物蒸汽液化，所述混合气体经所述过滤组件后进入所述出气管道的入口。

7、可选的，所述过滤组件包含多孔区域，所述混合气体经所述多孔区域进入所述出气管道的入口。

8、可选的，所述过滤组件还包含控温元件，所述控温元件用于将所述多孔区域的温度冷却至能够使所述混合气体中过饱和的前驱物蒸汽液化的第一温度。

9、可选的，所述控温元件还用于将所述多孔区域的温度加热至能够使吸附在所述多孔区域的液滴汽化的第二温度，所述第二温度低于前驱物的分解温度。

10、可选的，所述控温元件在所述多孔区域的外缘环绕设置；或

11、所述控温元件在所述多孔区域的表面螺旋盘绕或同心圆设置；或

12、所述控温元件在所述多孔区域的表面十字交叉或井字交叉设置，或

13、所述控温元件在所述多孔区域的表面平行排列设置。

14、可选的，所述控温元件为帕尔贴元件，或者为基于温度可控的流体的控温元件。

15、可选的，所述气体供应系统还包含测温元件，所述测温元件用于监测所述多孔区域的温度。

16、可选的，所述气体供应系统还包含温度控制装置，所述温度控制装置根据所述测温元件的监测结果反馈控制所述多孔区域的温度。

17、可选的，所述多孔区域采用铝镀镍、纯镍、哈氏合金或不锈钢材料制备。

18、可选的，所述气体供应系统包含多个过滤组件；

19、所述多个过滤组件在所述出气管道的入口和前驱物的液面之间分层设置。

20、可选的，所述过滤组件设置在所述气泡腔室内部，所述过滤组件与所述起泡腔室通过绝热部件连接。

21、可选的，所述绝热部件为若干支撑凸块；

22、所述若干支撑凸块沿所述起泡腔室的内壁周向分布设置，用于支撑所述过滤组件。

23、可选的，所述过滤组件为包含所述多孔区域的法兰。

24、可选的，所述多孔区域中孔的直径为百微米到毫米量级。

25、可选的，所述基片处理腔室采用所述混合气体进行化学气相沉积。

26、本发明的另一个技术方案是提供了一种气体供应方法，适用于上述任意一种所述气体供应系统，包含如下步骤：

27、通过进气管道将载气导入前驱物中进行起泡，形成所述混合气体；

28、将过滤组件的多孔区域的温度冷却至能够使所述混合气体中过饱和的前驱物蒸汽液化的第一温度；

29、所述混合气体经所述过滤组件进入所述出气管道的入口，经由所述出气管道传输到对应的基片处理腔室。

30、可选的，所述的气体供应方法进一步包含：在未进行基片处理工艺时，将所述多孔区域的温度加热至能够使吸附在所述多孔区域的液滴汽化的第二温度。

31、与现有技术相比，本发明的优点或有益效果为：

32、本发明提供的气体供应系统及其气体供应方法，在出气管道的入口与前驱物的液面之间设置有包含多孔区域和控温元件的过滤组件，其中控温元件用于调节多孔区域的温度，对多孔区域进行冷却或加热；控温元件冷却多孔区域至第一温度，使混合气体中的过饱和前驱物蒸汽在穿过多孔区域时部分液化从而回到饱和状态，同时前驱物中气泡炸裂等原因产生的飞溅液滴在穿过多孔区域时被吸附在过滤组件上，所述过滤组件对飞溅的液滴以及混合气体的过饱和前驱物蒸汽进行过滤，物理上阻止液滴及过饱和前驱物蒸汽到达出气管道的入口、形成颗粒堵塞出气管道入口；控温元件加热多孔区域至第二温度，使多孔区域加热吸附在其上的液滴或颗粒汽化生成对应的气体，从而去除多孔区域上的液滴或颗粒，实现了多孔区域的自动清洁功能，防止多孔区域本身吸附过多液滴形成颗粒源，甚至堵塞气体通路，有效延长了过滤组件的使用寿命。本发明提供的气体供应系统及其气体供应方法解决了液滴飞溅和前驱物的过饱和蒸汽引起的出气管道入口堵塞的问题，且具有自动清洁功能、使用寿命长、效果好，能够平稳、高效地向对应的基片处理装置供应气体，提高基片处理装置的基片处理速率和质量。

技术特征：

1.一种气体供应系统，用于向基片处理腔室提供反应气体，其特征在于，所述气体供应系统包含：

2.如权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，

3.如权利要求2所述的气体供应系统，其特征在于，

4.如权利要求3所述的气体供应系统，其特征在于，

5.如权利要求3或4所述的气体供应系统，其特征在于，

6.如权利要求3或4所述的气体供应系统，其特征在于，

7.如权利要求3或4所述的气体供应系统，其特征在于，

8.如权利要求7所述的气体供应系统，其特征在于，

9.如权利要求2所述的气体供应系统，其特征在于，

10.如权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，

11.如权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，

12.如权利要求11所述的气体供应系统，其特征在于，

13.如权利要求2所述的气体供应系统，其特征在于，

14.如权利要求2所述的气体供应系统，其特征在于，

15.如权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，

16.一种气体供应方法，适用于权利要求1～15中任意一项所述气体供应系统，其特征在于，所述的气体供应方法包含如下步骤：

17.如权利要求16所述的气体供应方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种气体供应系统及其气体供应方法，用于向基片处理腔室提供反应气体。所述气体供应系统包含起泡腔室、进气管道、出气管道以及过滤组件等；通过在出气管道入口与前驱物液面之间设置过滤组件，来过滤飞溅的液滴以及过饱和前驱物蒸汽，物理上阻止其到达出气管道的入口、形成颗粒堵塞出气管道的入口；且过滤组件还将其吸附的液滴或颗粒加热生成对应的气体，实现自动清洁、防止其本身的气体通路堵塞。所述气体供应系统及其气体供应方法解决了液滴飞溅和前驱物过饱和蒸汽引起的出气管道入口堵塞的问题，且具有自动清洁功能、使用寿命长、效果好，能够平稳、高效地向对应的基片处理装置供应气体，提高基片处理装置的基片处理速率和质量。

技术研发人员：许灿,陶珩
受保护的技术使用者：中微半导体设备（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12