用于输送前体材料的容器和方法
【专利摘要】本文公开了一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体流。所述容器限定分段为上空间和下空间的内部空间，所述上空间与所述下空间流体连通，所述下空间包含基本上所有所述前体材料并通过分隔体与所述上空间分隔开。所述容器包括从入口端口延伸通过所述分隔体、具有远端并且沿所述容器的底部内壁延伸的扩散管，所述远端具有多个形成于其中的开口。
【专利说明】用于输送前体材料的容器和方法
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本专利申请要求2015年4月18日提交的美国临时专利申请序列号62/149548的权 益。
[圆]发明背景
[0004] 电子器件制造工业需要各种化学物质作为原材料或前体来制造集成电路和其他 电子器件。沉积工艺如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)工艺用于半导体器件制造过 程中的一个或多个步骤中W在衬底表面上形成一个或多个薄膜或涂层。在典型的CVD或ALD 工艺中，将可能为固相或液相的前体源输送到具有包含于其中的一个或多个衬底的反应腔 室，在其中前体在一定条件(如溫度或压力）下反应W在衬底表面上形成涂层或薄膜。
[0005] 存在若干公认的技术W将前体蒸气供应到处理腔室。一种工艺将液体前体W液体 形式供应到处理腔室，通过液体质量流量控制器(LMFC)控制流速，然后前体在使用位点处 通过气化器蒸发。第二种工艺包括通过加热蒸发液体前体和产生的蒸气W通过质量流量控 制器(MFC)控制的流速供应到腔室。第=种工艺包括将载气向上鼓泡通过液体前体。第四种 工艺包括使载气能够在包含于罐中的前体的表面上流过并将前体蒸气带出该罐和随后带 到处理设备处。运第=种工艺(通过升华输送来自固体前体的化学物质蒸气)是本发明的主 题。
[0006] 与通过升华输送来自固体前体的化学物质蒸气的常规容器相关的一个挑战是难 W获得前体的高利用率。换句话说，当将容器停止使用W清洁和再填充时，难W最小化遗留 在容器中的前体量。该问题的一个原因是，在常规的固体源容器中，前体表面与用于循环载 气的入口和出口之间的距离W及载气在其中与前体蒸气接触的区域的体积随着前体的耗 尽而增大。
[0007] 已尝试提高前体利用率，包括更均一地加热前体腔室和改善载气循环。虽然运些 努力已经导致前体利用率的改善，但实现运些改善所需的结构可使得容器更难W清洁，因 而有必要进一步提高前体的利用。
[000引发明概述
[0009] 本概述被提供W引入简化形式的精选要点，其在下文【具体实施方式】中进一步描 述。本概述不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要 求保护的主题的范围。
[0010] 所描述的实施方式，如下文描述并且由随附的权利要求所限定的，包括对在用于 将含有前体的流体流输送到沉积工艺的容器中前体利用率的改善，W及简化该容器的清洁 和再填充。公开的实施方式通过提供一种构造来满足本领域的需要，该构造允许载气在容 器底部附近输送，向上流动通过前体材料，并且在输送到容器外之前穿过过滤盘(filter disk)。另外，所述容器包括使供应（装料）端口能够绕过（bypass)所述过滤盘的肩部分 (shoulder portion)。
[0011] 此外，本发明的系统和方法的若干具体方面概述如下。
[0012] 方面1: 一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体 的流体流，所述容器包含：
[0013] 分段为上空间和下空间的内部空间（interior volume)，所述下空间包含基本上 所有所述前体材料；
[0014] 限定所述上空间的至少一部分的盖子；
[0015] 具有上端的侧壁，该上端包含上边缘(upper lip)和上开口，其中所述上边缘的至 少一部分接触所述盖子；
[0016] 限定所述下空间的一部分的基部(base),所述基部包括限定所述下空间的下端的 内部底表面，所述内部底表面具有内部底表面形状；
[0017] 位于所述侧壁的上端处的分隔体，所述分隔体插置于所述盖子和所述侧壁之间并 且跨越所述上开口，所述分隔体由多孔材料形成并且具有形成于其中的第一孔隙 (aperture)；
[0018] 入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述入口具有从所述盖子延 伸至所述分隔体的体部，所述体部、所述分隔体和所述盖子限定在所述体部之外、所述盖子 之内W及所述分隔体之上的出口腔室；
[0019] 扩散管（difTuser化be),其具有与所述入口流体连通的近端W及位于所述下空 间内的远端，所述远端包含喷嘴部分，所述喷嘴部分具有多个形成于其中的开口 W及具有 喷嘴部分形状；W及
[0020] 出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个开口， 所述至少一个开口各自位于所述出口腔室内；
[0021] 其中所述分隔体和入口在操作上配置为防止除通过所述分隔体之外的、从所述下 空间到所述出口腔室的流连通。
[0022] 方面2:方面1的容器，其中所述分隔体的多孔材料对于粒径为至少0.7WI1的颗粒的 过滤效率至少为90 %。
[0023] 方面3:方面1-2任一项的容器，其中所述分隔体的多孔材料对于粒径为至少0.7皿 的颗粒的过滤效率至少为99.9%。
[0024] 方面4:方面1-3任一项的容器，其还包含装料端口（fi 11 pod )，所述装料端口穿 过所述盖子并终止于在所述下空间内沿所述侧壁定位的溜槽(chute),所述装料端口与所 述内部空间流体连通并且绕过所述分隔体。
[0025] 方面5:方面4的容器，其中所述下空间的下部半径（lower radius)大于所述侧壁 的上边缘的上部半径(upper radius)，从而限定所述侧壁的肩部分。
[00%]方面6:方面5的容器，其中所述下部半径比所述上部半径大至少20%。
[0027]方面7:方面5-6任一项的容器，其中所述溜槽位于肩部分中。
[00%]方面8:方面1-7任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状与所述内部底表面形状基 本上相同。
[0029] 方面9:方面1-8任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状和所述内部底表面形状都 是凹面的。
[0030] 方面10:方面1-9任一项的容器，其中所述第一孔隙与所述分隔体的中屯、线重叠。
[0031] 方面11:方面1-10任一项的容器，其中所述入口还包含位于所述分隔体下方的连 接器，所述扩散管附接于所述连接器并且可从所述连接器脱离。
[0032] 方面12:方面1-11任一项的容器，其中所述体部还包含法兰，所述法兰的尺寸和位 置使得在所述法兰和所述分隔体之间形成密封，从而防止从所述下空间通过所述第一孔隙 到所述出口腔室的流连通。
[0033] 方面13: -种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的固体前体材料输送含 有前体的流体流，所述容器包含：
[0034] 盖子、具有与所述盖子接触的上端的侧壁、W及包括内部底表面的基部，所述盖 子、侧壁和基部限定内部空间，所述内部底表面具有凹面形状；
[0035] 装料端口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通；
[0036] 入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通；
[0037] 扩散管，其与所述入口流体连通并位于所述内部空间中，所述扩散管具有近端和 远端，所述远端包含具有多个形成于其中的开口的喷嘴部分，所述喷嘴部分具有非线性的 喷嘴部分形状；W及
[0038] 出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个其上 具有过滤器的开口。
[0039] 方面14:方面13的容器，其中所述内部底表面具有部分楠球形形状。
[0040] 方面15:方面13-14任一项的容器，其中所述喷嘴部分形状与位于所述远端下方的 内部底表面的一部分在形状上互补(comp 1 imentary)。
[0041] 方面16:方面13-15任一项的容器，其中所述内部底表面和所述侧壁在下肩部 (lower shoulder)会合，并且所述喷嘴部分位于所述下肩部W下。
[0042] 方面17:方面13-16任一项的容器，其中所述入口还包括连接器，所述连接器位于 所述内部空间内并且附接于所述扩散管的近端。
[0043] 方面18: -种方法，其包括：
[0044] (a)提供方面1的容器；
[0045] (b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间；
[0046] (C)通过在步骤(C)开始时浸没在所述前体材料中的喷嘴供应载气；W及
[0047] (d)将含有前体的流体流从所述出口移除。
[004引方面19:方面18的方法，其还包括：
[0049] (e)在进行步骤(b)至(d)的任一步骤之前，组装所述盖子、侧壁和基部；
[0050] 其中步骤(b)还包括利用所述装料端口 W所述前体材料至少部分地填充所述下空 间而不从所述侧壁移除所述盖子。
[0化1] 方面20:方面18-19任一项的方法，其还包括：
[0052] (f)在进行步骤(b)至(e)之后，清洁所述下空间而不从所述侧壁移除所述盖子。
[0053] 方面21:方面18-20任一项的方法，其中步骤(b)还包括：
[0054] (b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间，所述前体材料选自：氯化给 化fCU)、氯化错（Zr(n4)、氯化粗巧日(：15)、1〇(：15、胖(：16、胖(：15、胖0(：14、抓(：15、^氯化铜、^氯化 侣、S氯化嫁、舰化铁、六幾基鹤、六幾基钢、癸棚烧、含有烷基脉基(amidinate)配体的前 体、如叔下醇错（Zr(t-0Bu)4)、四（二乙基氨基）错（Zr(肥t2)4)、四（二乙基氨基）给化f (肥t2)4)、四（二甲基氨基)铁(TDMAT)、叔下基亚氨基S(二乙基氨基)粗(TBTDET)、五(二甲 基氨基)粗(PDMAT)、五化基甲基氨基)粗(PEMAT)、四（二甲基氨基)错(Zr(醒62)4)、叔下醇 给化f (t-OBu) 4)的前体、及其混合物。
[0055] 方面22:方面18-21任一项的方法，其中步骤(b)还包括：
[0056] (b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间，所述前体材料选自：氯化粗、W 及六氯化鹤和五氯化鹤的混合物。
【附图说明】
[0057] 本发明的实施方式将在下文结合随附的附图进行描述，其中相同的数字表示相同 的元件。
[0058] 图1是本发明容器的第一实施方式的侧透视图；
[0059] 图2是本发明容器的第一实施方式沿图1的线2-2截取的截面图；
[0060] 图3是本发明容器的第一实施方式沿图1的线3-3截取的透视侧截面图；
[0061 ]图4是本发明容器的第二实施方式的侧截面图；
[0062] 图5是本发明容器的第二实施方式的部分透视图，所示不含基部部分并且从底部 看；
[0063] 图6是本发明容器的第=实施方式的侧截面图；
[0064] 图7是本发明容器的第=实施方式的部分透视图，所示不含基部部分并且从底部 看；
[0065] 图8是本发明容器的第四实施方式的部分透视图，所示不含基部部分并且从底部 看；
[0066] 图9是本发明容器的第四实施方式的侧截面图；和
[0067] 图10是显示将本发明容器的与现有技术容器的前体递送速率相比较的试验结果 的图表。
【具体实施方式】
[0068] 下文的详细描述仅提供优选的示例性实施方式，而不旨在限制本发明的范围、适 用性或构造。相反，下文对优选示例性实施方式的详细描述将向本领域技术人员提供使得 能够实施本发明优选示例性实施方式的描述。可对元件的功能和排列作出各种改变而不背 离随附权利要求书中所述的本发明的精神和范围。
[0069] 在附图中，与本发明其它实施方式的那些元件相似的元件通过增加值100的标记 数字表示。除非本文另有说明和/或描述，运样的元件应视为具有相同的功能和特征，并且 因此对该元件的论述可不在多个实施方式中重复。例如，图1中的入口端口 b对应于图4中的 入口端口 206。
[0070] 本说明书和权利要求书中使用的术语"导管konduitr指的是流体可通过其在系 统的两个或更多个部件之间输送的一个或多个结构。例如，导管可W包括输送液体、蒸气 和/或气体的管线（pipe)、管道(duct)、通道(passageway)及其组合。
[0071 ] 本说明书和权利要求书中使用的术语"流连通(f 1OW communi cation r指的是两 个或更多个部件之间的连接性的特性，其使得液体、蒸气和/或气体能够W受控方式（即，没 有泄漏)在所述部件之间输送。将两个或更多个部件偶联使得它们彼此流连通可W包括本 领域已知的任何合适的方法，例如使用焊接、带法兰的导管、垫片和螺栓。两个或更多个部 件还可w经由可w分隔它们的其他系统部件偶联在一起。
[0072] 为了便于描述本发明，本说明书和权利要求书中可W使用指向性术语W描述本发 明的部分(例如，上、下、左、右等）。运些指向性术语仅仅旨在帮助描述和要求本发明，而不 旨在W任何方式限制本发明。另外，说明书中引入的与附图相关联的标记数字可在一个或 多个后面的附图中重复而不在说明书中额外说明来为其他特征提供背景。
[0073] 本文公开了用于前体材料(特别是固体前体)气化的容器W及包括该容器的方法。 该容器通常由具有限定内部空间W容纳前体材料的基部、盖子和侧壁的容器构造。在施加 热量后，前体材料可从固相和/或液相转变为其气相。前体材料可W是固体和/或液体。可用 于所述容器中的前体材料的例子包括，但不限于，二甲基阱、氯化给（HfCU)、氯化错 (化 C14)、氯化粗巧3(：15)、1〇(：15、￥(：16、￥(：15、￥0(：14、抓(：15、；氯化铜、；氯化侣、；氯化嫁、舰 化铁、六幾基鹤、六幾基钢、癸棚烧、含有烷基脉基配体的前体、如叔下醇错(Zr(t-0Bu)4)、 四（二乙基氨基）错（Zr (肥t2)4)、四（二乙基氨基）给（Hf (肥t2)4)、四（二甲基氨基）铁 (TDMAT)、叔下基亚氨基S(二乙基氨基)粗(TBTDET)、五（二甲基氨基)粗(PDMAT)、五（乙基 甲基氨基)粗(PEMAT)、四（二甲基氨基)错(Zr(醒62)4)和叔下醇给化f(t-0Bu)4)的前体、及 其混合物。
[0074] 在一个实施方式中，惰性载气诸如，例如氮、氨、氮、氣或其它气体，流动通过内部 空间并且与前体材料的气相合并W提供含有前体的气体流。在另一个实施方式中，可使用 真空(单独或与惰性气体结合）W从容器抽取含有前体的气体流。然后可将含有前体的气体 流输送到下游生产设备诸如，例如用于沉积的反应腔室。容器可提供含有前体的气体流的 连续流而同时避免"冷点（cold spot)"或者可归因于包含于其中的蒸气的冷凝的其它问 题。容器还可提供一致的且可再现的流速，其对于多种制造工艺而言可能是有利的。
[00巧]参考图1，容器101具有盖子部分117、基部部分118、入口端口 106、出口端口 108、和 供应端口（service po;rt)110(本文还称作装料端口）。尽管在该实施方式中，容器101在形 状上基本上为圆柱形、具有单一侧壁119和基本上平的底部外壁120,但应理解，容器101具 有其它形状，例如空屯、方块形或球形。
[0076] 参考图2,容器101限定前体腔室116W容纳前体材料(未显示）。盖子部分117、基部 部分118和分隔体142可由金属或其它能够耐受容器101的操作溫度的材料构造。在一些实 施方式中，盖子部分117的至少一部分和基部部分118对于包含于其中的前体材料可W是化 学上非反应性的。在运些或替代实施方式中，盖子部分117、基部部分118和侧壁119的至少 一部分可W是导热的。用于盖子部分117、基部部分118和侧壁119的示例性金属包括不诱 钢、儀合金（例如Has1；ell〇y''。合金，由化ynes International，Inc.制造）、铁、铭、错、蒙乃 尔（monel)、不透性石墨、钢、钻、阳极化侣、侣合金、银、银合金、铜、铜合金、铅、包儀钢 (nickel clad steel)、石墨、陶瓷材料，渗杂或未渗杂的，或其组合。在一个实施方式中，与 前体接触的表面的至少一部分可锻覆有各种金属，例如铁、铭、银、粗、金、销、铁和其它材 料，其中上述锻覆材料可W是渗杂或未渗杂的W提高表面相容性。在运些实施方式中，所述 锻覆材料对于包含于其中的前体材料可W是非反应性的。
[0077] 在一些实施方式中，例如图1和2中描绘的那些，入口端口 106和出口端口 108可W 包括阀，其作用为控制流体进入和离开容器101的流。阀可W是手动的、自动的例如气动的 等等，并且优选能够在容器101的操作溫度下运行。在一些实施方式中，阀可W装配有断开 配件(disconnect fittings) W便于容器101从生产线移除。最小化入口端口 106和出口端 口 108管道(tubing)的弯曲的支架(未显示)可支撑阀。另外，入口和出口管道可W用标准气 密配件连接，例如由Swagelok Company of Cleveland,Ohio制造的VCR?配件，其用于连接 两段单独的管线。在一些实施方式中，出口端口 108可具有在线（in-line)设置在出口管道 上的一个或多个过滤器W从含有前体的流体流移除任何杂质或颗粒物质。过滤器可由对于 含有前体的流体流化学非反应性的并且具有足够的粒径W在含有前体的流体流通过时捕 集含有前体的流体流中的任何杂质或颗粒物质的多孔材料(未显示)组成。
[0078] 容器101可进一步包含导热护套，所述护套环绕容器101的至少一部分并且通过装 配在凹陷处的紧固件保持，所述紧固件例如螺栓和螺母组合来提供适贴配合。导热护套可 允许热的均匀分布，并促进将热传导到包含在容器101的内部空间中的前体材料。所述护套 和紧固件可由允许护套在加热时膨胀的不同材料构成。例如，护套可W由侣构成，而容器 101的侧壁119可W由不诱钢构成。
[0079] 容器101和包含于其中的前体材料优选被加热到来自前体升华的蒸气压力为至少 2托(0.2化化），并且更优选至少10托（1.33k化）的溫度下。加热可W通过各种装置实现，包 括，但不限于，带状加热器、福射加热器、循环流体加热器、电阻加热系统、感应加热系统或 其他可单独或组合使用的装置。运些加热源相对于容器101可W是外部和/或内部的。在一 些实施方式中，整个容器101可被引入到炉或水浴中。在其他实施方式中，基部部分118可具 有一个或多个包含于其中的盒式(cartridge)加热元件（未显示）。加热盒可在各种不同位 置插入容器101的内部空间中。再另外的实施方式可W采用一个或多个由射频功率源操作 的感应加热线圈。又另外的其它实施方式可W采用与载气供应流体连通的加热器，其在载 气被引入容器101之前将载气加热到一定溫度。
[0080] 容器101还可W具有一个或多个热电偶、热敏电阻或其他可W监控容器101和包含 在其中的前体材料的溫度的溫度敏感装置。该一个或多个热电偶可位于基部部分118、盖子 部分117、前体腔室116和/或容器的其它区域中。该一个或多个热电偶或其它溫度敏感装置 可连接到与加热源电连通的控制器或计算机，W保持所述容器的前体腔室116和包含在其 中的化学物质中的均匀溫度。
[0081] 参考图2,容器101包含基部部分118和盖子部分117。盖子部分117可通过一个或多 个紧固件117a例如螺丝或销钉(参见图1)紧固到基部部分118上。盖子部分117和基部部分 118之间的表面可通过密封件（seal)150密封W形成气密密封。密封件150可W是封条、0形 环、垫片、嵌件等等，其可用于允许容器101保持真空或持续的压力并且可由金属或聚合物 材料构造。或者，盖子部分117和/或基部部分118可对准或焊接到侧壁119上W形成气密或 耐压密封而不需要密封件150。
[0082] 入口端口 106延伸通过盖子部分117,经入口弯曲（inlet bend)114转向，并连接到 体部131。体部131引导载气通过分隔体142。体部131包括法兰141，其经摩擦配合形成对分 隔体142的密封。体部131还包括在分隔体142下方延伸的连接器132。体部131延伸通过分隔 体142的中屯、的孔149,并且扩散管130在邻近前体腔室116顶部的接合部136处连接于连接 器132。扩散管130具有线性的上部146(其从接近容器101的中屯、线123的点向下延伸进入前 体腔室116中）、弯曲148(其向外朝向侧壁119弯曲）、第二线性部分158W及反向曲线162(其 反向朝向中屯、线123弯曲，并且然后平行于容器101的底壁120的内部底表面125延伸）。
[0083] 在扩散管130的末端140,喷嘴138包含多个喷嘴开口（孔）174,载气通过其进入前 体腔室116。在该实施方式中，喷嘴开口 174优选直径在0.001英寸(0.0025cm)和0.25英寸 (0.64cm)之间，并且大约40个喷嘴开口位于平行于容器101的内部底表面125延伸的扩散管 130的部分中。
[0084] 喷嘴开口 174优选横跨容器101的内部底表面125均匀地分布W使得能够实现最佳 的前体利用。优选喷嘴开口 174沿喷嘴138的侧面(仅一侧170在图中可见)定位W将载气流 引导入尽可能宽的前体行列（swath)中，使得分配器(distr化utor)不会在扩散管130正上 方随前体的早期升华而快速地变成无覆盖的。一旦扩散管130是无覆盖的，则载气中蒸气的 饱和将快速减小，并且质量流的下降将导致工艺关停W将容器101替换为另一个满的容器。 因此，为了延长容器101的使用时间和提高前体利用率，喷嘴开口 174优选沿开口 174所在的 扩散管130的部分均等地间隔，并且所述开口优选位于扩散管130的下半段中（即，扩散管 130的中屯、线W下）。
[0085] 作为提供多个喷嘴开口 174的替代方案，多个喷嘴开口 174所在的扩散管130的部 分可W替换为焊接或粘接在扩散管130端部的金属烧结料(frit)。合适的烧结料的一个例 子是由Mott Corporation制造的31化型、系列1200的多孔不诱钢杯。使用烧结料(过滤器） 代替喷嘴开口 174的一种益处是烧结料执行过滤功能并且防止前体材料被吸入扩散管130 或扩散管130上游的任何导管中。在容器101作为部件的系统的启动过程中，扩散管130短暂 地抽真空并不是罕见的。
[0086] 载气通过扩散管130的喷嘴138中的开口 174离开，并且通过固体前体颗粒床(未显 示）向上移动。随着载气通过前体向上扩散，其与升华的前体混合并且在通过出口端口 108 离开容器101之前穿过分隔体(过滤盘)142。
[0087] 在第一实施方式中，提供分隔体142来防止未升华的前体与外流的（outgoing)含 有前体的流体流混合。图2和3提供了分隔体142的图示说明，所述分隔体142搁置在基部部 分118的上边缘151上，并且起到将容器101的内部空间分割为上空间111(也称为入口腔室） 和下空间116(也称为前体腔室）的作用。分隔体142限定上空间111和下空间116之间的分界 线。
[0088] 分隔体可W是任何如上所述的平面分隔体，但一个实施方式可W是从厚度为 0.047英寸(0.12cm)，并且对于尺寸0.7WI1的颗粒具有99.9%的效率、对于尺寸0.35WI1的颗 粒具有99.0 %的效率和对于所有粒径具有90 %的效率和具有2.0-2.甜g的起泡点的多孔片 材制造的3.9英寸(9.91 cm)直径的31化不诱钢过滤盘。
[0089] 取决于前体，可能需要阻止在外流的含有前体的流体流中的固体夹带。在运些实 施方式中，容器101可进一步包括任选的不诱钢过滤器239或烧结料(见图4)，运可W防止未 升华的前体进入外流的含有前体的流体流。任选的不诱钢烧结料的孔径范围可W是0.1到 100微米。任选的烧结料可W安装在上空间111和/或外流的含有前体的流体的流体路径中。 在某些实施方式中，过滤器安装在出口端口 108上(参见，例如，图4中过滤器239安装在出口 端口 108上）。
[0090] 容器101的操作溫度可根据包含于其中的前体材料而变化，但通常范围可W是约 25°C至约500°C，或约100°C至约300°C。所述容器的操作压力的范围可W是约2托至约1，000 托，或约0.1托至约200托。在许多应用中，压力范围10至200托是优选的。
[0091 ]在一个实施方式中，使用容器101的方法包括通过供应端口 110引入前体材料(例 如固体前体材料)并进入容器101的前体腔室116中。优选前体材料填充至它与扩散管130的 至少一部分产生连续接触的点。更优选地，前体覆盖扩散管130的喷嘴138。盖子部分117和 基部部分118被紧固W提供耐压密封或气密的密封件150。
[0092] 加热源，例如加热盒，用于使前体材料达到升华溫度并形成前体气体。惰性载气通 过入口端口 106进入，移动通过扩散管130,并与前体气体合并W形成含有前体的流体流。所 述含有前体的流体流穿过分隔体142和出口端口 108,并通过在线过滤器(未显示巧Ij达下游 生产装置，例如用于薄膜沉积的反应腔室。
[0093] 首先构建、清洁、吹扫、干燥和检漏容器101是有益的。然后将固体前体颗粒通过重 力经由供应端口 110装载。供应端口 110位于盖子部分117上，并且供应端口溜槽在容器101 的肩部122处向下延伸到前体腔室中，其在分隔体142的周缘下方和外侧。运允许前体的填 充和清洁或W其它方式供应或检查容器101而不必移除盖子部分117和拆卸体部131、分隔 体142和扩散管130。
[0094] 前体腔室116具有下部半径127,其优选比邻近分隔体142的上部半径126大至少 10% (更优选大至少20%)。运一差异允许肩部122足够厚W具有供应端口溜槽112,其绕过 分隔体142并与构架于其中的供应端口 110对准。
[00M]图4示出容器201的第二实施方式的侧截面图，容器201是固体源前体的散装容器 (bu化con化iner)。在该实施方式中，容器201的底壁220具有弯曲的内部底表面225。容器 201的侧壁219在底肩部265处与弯曲的内部底表面225会合。在该实施方式中，内部底表面 225具有部分球形的形状。该形状使得容器201的壁219能够比内部底表面225基本上是平面 时更薄(且因此更轻）。非平面内部底表面的益处还可W利用其他弯曲的形状(例如部分楠 球形形状)获得。如本说明书和权利要求书中使用的，部分楠球形形状的表面旨在指部分楠 球形和部分球形形状二者。
[0096] 在该实施方式中，扩散管230邻近于容器201的中屯、线223安装，并且其向下朝向容 器201的内部底表面225延伸。扩散管230顺着(follow)上弯曲248,中间的直部分(middle strai曲t portion)258朝向容器201的侧壁219延伸并且顺着下弯曲262向下沿容器201的 内部底表面225延伸。扩散管的喷嘴238顺着容器201的内部底表面225的弯曲。喷嘴238上的 多个开口 274在容器201的底肩部265W下。喷嘴23的往着容器201的内部底表面225的最低点 277延伸。运导致高的前体利用率，意味着低百分比的前体遗留在容器201中。
[0097] 在该实施方式中，期望扩散管230的喷嘴238(也称为远端)顺着在喷嘴238下方的 内部底表面225部分的形状。因此，在该实施方式中，喷嘴238具有弓形形状。
[0098] 容器201具有比第一实施方式更大的内部空间。由于该实施方式不具有限定下空 间和上空间的盘状分隔体(参见图2-3的142 )，所W容器201的整个内空间是前体空间216。
[0099] 图5示出容器201的第二实施方式的盖子部分217的底部透视图。入口端口206延伸 通过盖子部分217并通过连接器232与扩散管230连接。出口端口 208包含过滤器239并且延 伸通过盖子部分217。供应端口溜槽212延伸通过盖子部分217,允许在不移除盖子或断开任 何入口或出口管线的情况下填充前体。在该实施方式中，端口207和209被塞住并用于将额 外的结构支持连接到阀组件。
[0100] 图6和7分别示出容器301的第=实施方式的侧截面图和底透视图。在该实施方式 中，扩散管330远离容器301的中屯、线323弯曲并且朝向内部底表面325延伸，从而形成底部 弯曲部分362。底部弯曲部分362基本上是水平的和环形形状的，并且位于容器301的底肩部 365W 下。
[0101]图8和9分别示出容器401的第四实施方式的盖子部分417的底部透视图和容器第 四实施方式的侧截面图。扩散管430远离容器401的中屯、线423弯曲并且向下朝向容器401的 内部底表面延伸，从而与二次喷嘴弯曲475形成基本上水平的环，该二次喷嘴弯管475与大 体上水平的部分重叠。扩散管440的整个喷嘴438位于容器401的底肩部465W下。二次喷嘴 弯曲475沿着容器401的内部底表面的最低点477延伸。运导致前体的高利用率，其降低了生 产成本并减少了与将容器401替换为充满前体的容器401相关联的设备停机时间 (downtime)。
[。…。实施例
[0103] 为了展现本发明的优点，进行了两个试验。试验1利用图1-4所示的容器101进行， 其包括在弯曲的扩散管130上具有多个喷嘴开口 174(参见例如图2)。试验2利用美国专利 No.9,109,287中描述的现有技术容器进行，所述专利通过引用全文并入本文。该现有技术 容器具有终止于分隔体142之上的入口端口（即，未提供扩散管130)，但在其它方面与图1-4 所示的容器101相同。运导致载气只在分隔体142的上方被引入该容器的下部分中。
[0104] 两个试验都通过W下步骤进行:将1千克固体前体氯化粗(TaCls)引入容器内，然 后将该容器置于加热到90°C的炉中、保持在80°C的侣板上。保持该溫度梯度W避免在分隔 体142上的固体冷凝。在试验过程中，下游压力保持在100托下，且氮气载气W10秒间隔脉 冲，在旁路和入口端口 106之间交替。试验W四种不同的载气流速250、500、750和1000标准 立方厘米/分钟(seem)对每个容器重复。
[0105] 测量了两个容器的氯化粗前体的输送速率。利用Piezocon气体浓度传感器进行测 量，且结果示于图10。如图10所示，本发明的容器101提供了比现有技术容器更高（高达六 倍)的氯化粗的输送速率。
[0106] 尽管本发明的原理已参考优选实施方式描述如上，但应清楚地理解，该描述仅仅 通过举例给出，而不作为对本发明范围的限制。
【主权项】
1. 一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的前体材料输送含有前体的流体 流，所述容器包含： 分段为上空间和下空间的内部空间，所述下空间包含基本上所有所述前体材料； 限定所述上空间的至少一部分的盖子； 具有上端的侧壁，该上端包含上边缘和上开口，其中所述上边缘的至少一部分接触所 述盖子； 限定所述下空间的一部分的基部，所述基部包括内部底表面，所述内部底表面限定所 述下空间的下端，所述内部底表面具有内部底表面形状； 位于所述侧壁的上端处的分隔体，所述分隔体插置于所述盖子和所述侧壁之间并且跨 越所述上开口，所述分隔体由多孔材料形成并且具有形成于其中的第一孔隙； 入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述入口具有从所述盖子延伸至 所述分隔体的体部，所述体部、所述分隔体和所述盖子限定在所述体部之外、所述盖子之内 以及所述分隔体之上的出口腔室； 扩散管，其具有与所述入口流体连通的近端以及位于所述下空间内的远端，所述远端 包含喷嘴部分，所述喷嘴部分具有多个形成于其中的开口以及具有喷嘴部分形状;以及 出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个开口，所述 至少一个开口各自位于所述出口腔室内； 其中所述分隔体和入口在操作上配置为防止除通过所述分隔体之外的从所述下空间 到所述出口腔室中的流连通。2. 根据权利要求1所述的容器，其中所述分隔体的多孔材料的过滤效率对于粒径为至 少0 · 7μπι的颗粒至少为90%。3. 根据权利要求1或2所述的容器，其还包含装料端口，所述装料端口穿过所述盖子并 终止于所述下空间内沿所述侧壁定位的溜槽，所述装料端口与所述内部空间流体连通并且 绕过所述分隔体。4. 根据权利要求3所述的容器，其中所述下空间的下部半径大于所述侧壁的上边缘的 上部半径，从而限定所述侧壁的肩部分。5. 根据权利要求4所述的容器，其中所述下部半径比所述上部半径大至少20%。6. 根据权利要求4所述的容器，其中所述溜槽位于所述肩部分中。7. 根据权利要求1-6任一项所述的容器，其中所述喷嘴部分形状与所述内部底表面形 状基本上相同。8. 根据权利要求1-7任一项所述的容器，其中所述喷嘴部分形状和所述内部底表面形 状都是凹面的。9. 根据权利要求1-8任一项所述的容器，其中所述入口还包含位于所述分隔体下方的 连接器，所述扩散管附接于所述连接器并且可从所述连接器脱离。10. 根据权利要求1-9任一项所述的容器，其中所述体部还包含法兰，所述法兰的尺寸 和位置使得在所述法兰和所述分隔体之间形成密封，从而防止从所述下空间通过所述第一 孔隙到所述出口腔室的流连通。11. 一种容器，其用于利用载气从包含在所述容器内的固体前体材料输送含有前体的 流体流，所述容器包含： 盖子、具有与所述盖子接触的上端的侧壁、以及包括内部底表面的基部，所述盖子、侧 壁和基部限定内部空间，所述内部底表面具有凹面形状； 装料端口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通； 入口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通； 扩散管，其与所述入口流体连通并位于所述内部空间中，所述扩散管具有近端和远端， 所述远端包含具有多个形成于其中的开口的喷嘴部分，所述喷嘴部分具有非线性的喷嘴部 分形状；以及 出口，其穿过所述盖子并与所述内部空间流体连通，所述出口具有至少一个在其上具 有过滤器的开口。12. 根据权利要求11所述的容器，其中所述内部底表面具有部分椭球形形状。13. 根据权利要求12所述的容器，其中所述喷嘴部分形状与位于所述远端下方的内部 底表面的一部分在形状上互补。14. 根据权利要求11-13任一项所述的容器，其中所述内部底表面和所述侧壁在下肩部 处会合，并且所述喷嘴部分位于所述下肩部以下。15. 根据权利要求11-14任一项所述的容器，其中所述入口还包括连接器，所述连接器 位于所述内部空间内并且附接于所述扩散管的近端。16. -种方法，其包括： (a) 提供根据权利要求1-15任一项所述的容器； (b) 用所述前体材料至少部分地填充所述下空间； (c) 通过在步骤(c)开始时浸没在所述前体材料中的喷嘴供应载气；以及 (d) 将含有前体的流体流从所述出口移除。17. 根据权利要求16所述的方法，其还包括： (e) 在进行步骤(b)至(d)的任一步骤之前，组装所述盖子、侧壁和基部； 其中步骤(b)进一步包括利用所述装料端口以所述前体材料至少部分地填充所述下空 间而不从所述侧壁移除所述盖子。18. 根据权利要求16或17所述的方法，其还包括： (f) 在进行步骤(b)至(e)之后，清洁所述下空间而不从所述侧壁移除所述盖子。19. 根据权利要求16-18任一项所述的方法，其中步骤(b)进一步包括： (b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间，所述前体材料选自：氯化铪(HfCl4)、 氯化锆(ZrCl4)、氯化钽(TaCl5)、MoCl5、WCl6、WCl 5、W0Cl4、NbCl5、三氯化铟、三氯化铝、三氯 化镓、碘化钛、六羰基钨、六羰基钼、癸硼烷、含有烷基脒基配体的前体、如叔丁醇锆(Zr(t-0Bu)4)、四（二乙基氨基)锆(Zr(NEt 2)4)、四（二乙基氨基)铪(Hf(NEt2)4)、四（二甲基氨基)钛 (TDMAT)、叔丁基亚氨基三（二乙基氨基）钽（TBTDET)、五（二甲基氨基）钽（TOMAT)、五（乙基 甲基氨基)钽(PEMAT)、四（二甲基氨基)锆(Zr(Mfe 2)4)、叔丁醇铪(Hf(t-0Bu)4)的前体、及其 混合物。20. 根据权利要求16-18任一项所述的方法，其中步骤(b)还包括： (b)用所述前体材料至少部分地填充所述下空间，所述前体材料选自：氯化钽、以及六 氯化钨和五氯化钨的混合物。
【文档编号】C23C16/18GK106048558SQ201610244829
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】C·M·伯特彻, T·A·斯泰德尔, S·V·伊万诺夫
【申请人】气体产品与化学公司