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公開番号2024058625
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2023175159
出願日2023-10-10
発明の名称蒸気送達装置および関連する気相反応器ならびに使用方法
出願人エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
代理人個人,個人,個人
主分類C23C 16/448 20060101AFI20240418BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】流動層中の固体原料前駆体粒子からガス状前駆体を生成するように構成された蒸気送達装置を提供する。
【解決手段】流動層中の固体原料前駆体粒子からガス状前駆体を生成するように構成された蒸気送達装置が開示されている。加えて、固体前駆体の流動層を含む蒸気送達装置を含む気相反応器も開示されている。流動層を含む蒸気送達システムを監視および制御するための方法も開示されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
気相反応器で使用するために、固体原材料をガス状前駆体に変換するように構成された蒸気送達装置であって、
容器内部を備える容器と、
前記容器内部内に配置された流動層領域であって、複数の固体前駆体粒子を含有するように構成された流動層領域と、
前記流動層領域を加熱するように構成された加熱システムと、
キャリアガスが、前記複数の固体前駆体粒子を通って上向きに流れて、前記流動層領域内に流動層を形成する時に、前記複数の固体前駆体粒子にわたる圧力降下（ΔＰ）を監視することによって、差圧信号（ΔＰ
ｓ
）を生成するように構築および配設された圧力感知システムと、
前記圧力感知システムから前記差圧信号（ΔＰ）を受信して、前記流動層領域内の前記複数の固体前駆体粒子の残存重量（Ｗ）を計算するように構築および配設された制御システムと、を備える装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記圧力感知システムが、前記流動層領域の上流に配置された第一の圧力センサ、および前記流動層領域の下流に配置された第二の圧力センサといった、二つの圧力センサを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧力感知システムが、前記流動層領域の上流に流体連結された第一のポート、および前記流動層領域の下流に流体連結された第二のポートといった、二つのポートを備える差圧センサを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御システムに結合された警報システムをさらに備え、前記警報システムが、前記原料容器内の前記複数の固体前駆体粒子の前記残存重量が所定の最小値に達した時に、前記制御システムから生成される警報信号によって起動されるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記差圧信号（ΔＰ
ｓ
）の変動を低減するように構成されたローパスフィルタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ローパスフィルタが、前記原料容器の下流に配置されたバッファボリューム、または前記制御システム内に配置された電気回路のうちの少なくとも一つを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
キャリアガス入口と、前記流動層領域の上流に配置された分配プレートと、をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記流動層領域の下流に配置され、かつ前記生成されたガス状前駆体から固体前駆体粒子を濾過するように構成されたフィルタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
請求項１に記載の蒸気送達装置と流体連通している気相反応器。
【請求項１０】
基材の蒸気処理のために構成された気相反応器であって、
蒸気送達装置であって、
キャリアガス入口と、
前記蒸気送達装置の内部容積内に配置された流動層領域であって、キャリアガスが複数の固体前駆体粒子を持ち上げ撹拌して、流動層を形成することを可能にするように構築および配設された、流動層領域と、
前記流動層領域を加熱するように構成されたヒーターと、
前記流動層領域の下流に配置された前駆体ガス出口と、
前記流動層にわたる圧力降下（ΔＰ）を監視して、前記圧力降下から差圧信号（ΔＰ）を生成するように構築および配設された圧力感知システムと、を備える、蒸気送達装置と、
前記蒸気送達装置と流体連通している気相反応チャンバであって、前記蒸気送達装置で生成されるガス状前駆体を受容するように構成されている、気相反応チャンバと、
前記圧力感知システムから前記差圧信号（ΔＰｓ）を受信して、前記流動層の残存重量を計算するように構築および配設された反応器制御システムと、
前記反応器制御システムに結合された警報システムであって、前記流動層の前記重量が所定の最小値に達した時に、前記反応器制御システムから生成される信号によって起動されるように構成されている、警報システムと、を備える、気相反応器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、半導体処理装置および方法の分野に関する。特に、本開示は、概して、蒸気送達装置、関連する気相反応器、ならびに前記装置の使用方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスおよび集積回路の製造は、多くの場合、適切な基材上への材料の蒸着を必要とする。例えば、蒸着方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）および原子層堆積（ＡＬＤ）を含みうるが、これらに限定されない。蒸着に適した原材料の拡大は、次第に、室温および大気圧で自然の状態で固体である原材料の使用につながってきた。
【０００３】
固体原料から生成されるガス状前駆体を使用して材料を効果的に堆積させるために、固体材料は気化されなければならない。この目標を追い求めて、固体原材料の気化を実現するために、蒸気送達装置を使用することができる。例えば、こうした蒸気送達装置は、固体原材料の蒸気圧を増加させるために、一つ以上の熱源を用いることができる。
【０００４】
残念ながら、既存の蒸気送達装置はいくつかの欠点を有する可能性がある。例えば、固体原料を気化するように構成された蒸気送達システムは、固体原料表面積と所望の蒸気体積の不適切な比率、および／またはキャリアガス／原材料の不十分な接触時間を提供しうる。加えて、現在の蒸気送達システムは、キャリアガスが、固体原材料と密接に接触することなく、蒸気送達装置の入口から出口へと流れることを可能にし、それ故にキャリアガスが前駆体蒸気で飽和するのを妨げる可能性がある。
【０００５】
加えて、蒸気送達装置は、動作中の装置内の原材料の残存重量を決定するためにサブシステムを用いて構成されることがよくある。原材料の再充填がいつ必要であるか決定するために、原材料の残存重量を決定することが望ましい。加えて、原材料の残存重量を決定することは、生産損失、ウエハ廃棄物、および関連する財務損失をもたらしうる、空の、またはほぼ空の原料でウエハを処理する可能性を防止することができる。従って、蒸発システム内に残っている固体原料の重量を効果的に監視しながら、固体原材料の効率的な気化を可能にする装置、システム、および方法が望ましい。
【０００６】
この章に記載される問題および解決策の考察を含む任意の考察は、本開示のコンテキストを提供する目的のためにのみ、この開示に含まれるものである。こうした考察は、本発明が行われた時点で、あるいは、先行技術を構成する時点で、情報のいずれかまたはすべてが既知であったことを認めるものと解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【０００７】
この発明の概要は、選択された概念を単純化した形態で紹介する場合があり、これは以下でさらに詳細に説明される場合がある。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを必ずしも意図してはおらず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。
【０００８】
蒸気装置が提供される。蒸気送達装置は、気相反応器で使用するために、固体原材料をガス状前駆体に変換するように構成されている。蒸気送達装置は、容器内部を備える容器と、容器内部内に配置された流動層領域であって、複数の固体前駆体粒子を含有するように構成された流動層領域と、流動層領域を加熱するように構成された加熱システムと、キャリアガスが複数の固体前駆体粒子を通って上方に流れて、流動層領域内に流動層を形成する時に、複数の固体前駆体粒子にわたる圧力降下（ΔＰ）を監視することによって、差圧信号（ΔＰ
ｓ
）を生成するように構築および配設された圧力感知システムと、圧力感知システムから差圧信号（ΔＰ）を受信して、流動層領域内の複数の固体前駆体粒子の残存重量（Ｗ）を計算するように構築および配設された制御システムと、を備える。
【０００９】
上述の特徴のうちの一つ以上に加えて、または代替として、さらなる実施例は、圧力感知システムが、流動層領域の上流に配置された第一の圧力センサ、および流動層領域の下流に配置された第二の圧力センサといった、二つの圧力センサを備えることを含んでもよい。
【００１０】
上述の特徴のうちの一つ以上に加えて、または代替として、さらなる実施例は、圧力感知システムが、流動層領域の上流に流体連結された第一のポート、および流動層領域の下流に流体連結された第二のポートといった、二つのポートを備える差圧センサを備えることを含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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