CN112538615A - 一种液态源存储*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态源存储***，包括存储罐体、压力检测器和压力调节器。本技术方案通过增设了压力检测结构和压力调节结构，能够根据实时检测得到的腔体压强进行适应性精准调节，稳定控制前驱体材料对于反应腔室的稳定注入，进而保障反应腔室中薄膜制备的均匀性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆制备技术领域，尤其涉及一种液态源存储***。
背景技术
现有技术中，常常将液态源前驱体加热使其气化，在惰性气体的推动下进入反应腔室，参与薄膜制备。
以原子层沉积(ALD)方法为例，普遍采用双(二甲基氨基)二乙基硅烷(C8H22N2Si，简称SAM24)作为前驱体材料以沉积含硅薄膜，由于SAM24的物理特性，其在温度低于30℃时处于液态状态，在温度高于50℃时将缓慢气化，原子层沉积设备在反应腔室导入前驱体材料时一般设计采用惰性气体作为载气引入气态SAM24。
前驱体材料在存储罐中由液态变为气态，并随载气进入反应腔室，由于存储罐中前驱体受外部温度的影响，气态前驱体材料的压强在各个阶段各有不同，由此进入反应腔室时，参与反应的气态前驱体并不稳定，由此造成制备的薄膜不均匀。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种液态源存储***，具体技术方案如下所示：
一种液态源存储***，应用于原子层沉积设备中，包括：
存储罐体，用于存储原子层沉积所需的前驱体材料；
压力检测器，用于持续检测存储罐体的内部压强；
压力调节器，电连接压力检测器，用于根据压强，当压强大于等于一第一预设阈值时，对存储罐体的内部进行泄压直至内部压强小于第一预设阈值；及
当压强小于等于一第二预设阈值时，对存储罐体的内部进行增压直至内部压强大于第二预设阈值。
优选的，该种液态源存储***，其中液态源存储***还包括；
第一单向管道，第一单向管道的一端连接一惰性气体源，另一端连接存储罐体，惰性气体源对应的惰性气体通过第一单向管道进入存储罐体；
第二单向管道，第二单向管道的一端连接存储罐体，另一端连接一反应腔室。
优选的，该种液态源存储***，其中第一单向管道包括一第一阻通阀；
第二单向管道包括一第二阻通阀。
优选的，该种液态源存储***，其中第一单向管道通过一第三单向管道连通第二单向管道；
第三单向管道的一端设置于第一阻通阀和惰性气体源之间，第三单向管道的另一端设置于第二阻通阀和反应腔室之间；
第三单向管道包括一第三阻通阀。
优选的，该种液态源存储***，其中压力调节器包括一第四单向管道和一第五单向管道；
第四单向管道的一端连接惰性气体源，另一端连接存储罐体，通过导入惰性气体对存储罐体的内部进行增压；
第五单向管道的一端连接存储罐体，另一端连接一尾气处理装置。
优选的，该种液态源存储***，其中第四单向管道和第五单向管道分别包括一电控阀门；
液态源存储***还包括一控制器，控制器分别连接每个电控阀门和压力检测器，根据压强控制电控阀门的开合。
优选的，该种液态源存储***，其中存储罐体的外部设置有一加热装置，用于加热前驱体材料。
优选的，该种液态源存储***，其中存储罐体的内部设置有一温度检测器，用于检测存储罐体的内部气体温度；
温度检测器的设置位置贴近于存储罐体的顶部。
优选的，该种液态源存储***，其中前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
优选的，该种液态源存储***，其中惰性气体包括氩气或氮气。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本技术方案通过增设了压力检测结构和压力调节结构，能够根据实时检测得到的腔体压强进行适应性精准调节，稳定控制前驱体材料对于反应腔室的稳定注入，进而保障反应腔室中薄膜制备的均匀性和可靠性。
附图说明
图1为本发明一种液态源存储***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种液态源存储***，具体技术方案如下所示：
一种液态源存储***，如图1所示，包括：
存储罐体1，用于存储前驱体材料；
压力检测器2，用于实时实时检测存储罐体1中的压强；
压力调节器，电连接压力检测器2，用于根据检测到的压强调节存储罐体中的压强，当压强大于等于第一预设阈值时，执行泄压动作直至压强小于第一预设阈值；及
当压强小于等于第二预设阈值时，执行增压动作直至压强大于第二预设阈值，其中第一预设阈值大于第二预设阈值。
在本发明的一较佳实施例中，该种液态源存储***可以应用于原子层沉积设备，也可以用于其他需要使用液态源前驱体的反应设备中。创造性的引入了压力检测器2和压力调节器，根据实时检测结果对于存储罐体1内部的压强进行适应性调节以维持输出的气态前驱体材料流的稳定；压力调节器的具体设置结构将于后文进行具体说明，其能够根据检测到的实时压强进行加压和泄压动作，保持存储罐体1内部的压强始终稳定在第一预设阈值和第二预设阈值组成的稳定输出区间内；第一预设阈值和第二预设阈值的设定可以由本领域技术人员根据实际调试需要自行设定，在此不做限定。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中液态源存储***还包括；
第一单向管道41，第一单向管道41的一端连接惰性气体源02，另一端连接存储罐体1，惰性气体源02中的惰性气体通过第一单向管道41进入存储罐体1；
第二单向管道42，第二单向管道42的一端连接存储罐体1，另一端连接反应腔室01。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中第一单向管道41包括第一阻通阀411；
第二单向管道42包括第二阻通阀412。
在本发明的另一较佳实施例中，如图1所示，于第一单向管道41和第二单向管道42中分别设置有第一阻通阀411和第二阻通阀412，能够控制第一单向管道41和第二单向管道42的导通状态，进而控制惰性气体以及气化前驱体材料对反应腔室01的注入，可以根据外部的控制指令控制导通状态，也可以人为控制。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中第一单向管道41通过第三单向管道7连通第二单向管道42；
第三单向管道7的一端设置于第一阻通阀411和惰性气体源02之间，第三单向管道7的另一端设置于第二阻通阀412和反应腔室01之间；
第三单向管道7包括第三阻通阀71。
在本发明的另一较佳实施例中，当第一阻通阀411和第二阻通阀412均处于关闭状态时，惰性气体源02对应的惰性气体可以直接通过第一单向管道41、第二单向管道42和第三单向管道7直接进入反应腔室01用作保护气体；于上述较佳实施例中，于第三单向管道7中还设置有第三阻通阀71进行导通控制，当需要惰性气体作为载气携带气态前驱体材料进入反应腔室01时，第一阻通阀411和第二阻通阀412处于打开状态，第三阻通阀71正处于关闭状态。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中存储罐体1的外部设置有加热装置5，用于加热前驱体材料。
在本发明的另一较佳实施例中，该种液态源存储***包括常规设置的加热装置5，用于对前驱体材料进行加热使其受热气化并随惰性气体进入反应腔室01进行薄膜的制备。所述加热装置5例如为包裹存储罐体1的加热带。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中存储罐体1的内部设置有温度检测器6，用于检测存储罐体1的内部气体温度；
温度检测器6的设置位置贴近于存储罐体1的顶部。
在本发明的另一较佳实施例中，与现有技术的实现手段不同的是，温度检测器6设置于贴近存储罐体1的顶部位置，由于存储罐体1中的前驱体材料需要在加热状态下转换为气态再进入反应腔室01，液态的前驱体材料不会填充整个存储罐体1，故而将温度检测器6设置于贴近罐体顶部的位置，能够保证温度检测器6的采样检测对象始终是气态的前驱体材料，不会因前驱体材料的液位高低变化而造成检测对象变动。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，压力调节器包括第四单向管道31和第五单向管道32；
第四单向管道31的一端连接惰性气体源02，另一端连接存储罐体1，通过导入惰性气体执行增压动作；
第五单向管道32的一端连接存储罐体1，另一端连接至尾气处理装置03。
在本发明的另一较佳实施例中，本技术方案中的压力调节器由第四单向管道31和第五单向管道32所构成，其中第四单向管道31连接惰性气体源02，通过向存储罐体1中导入新的惰性气体以实现加压操作；第五单向管道32连接尾气处理装置03，直接将存储罐体1中的部分气体排至尾气处理装置以实现降压动作。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中第四单向管道31和第五单向管道32分别包括电控阀门；
液态源存储***还包括控制器，控制器分别连接每个电控阀门和压力检测器2，根据压强控制电控阀门的开合。
在本发明的另一较佳实施例中，液态源存储***通过控制器实现对于第四单向管道31和第五单向管道32的导通控制：第四单向管道31和第五单向管道32分别具有电控阀门311和电控阀门312，电控阀门311和电控阀门312均受控制器的控制进行开合以实现对于对应单向导通管的导通控制；于上述较佳实施例中，控制器分别电连接压力检测器2、电控阀门311和电控阀门312，根据压力检测器2获得的实时检测数据以及前述的判断规则，进行相应的电控阀门控制动作以实现对于存储罐体1内部压强的精准控制。
于上述较佳实施例中，控制器优选的采用PID控制器，基于比例单元、积分单元和微分单元实现对于压力检测器2实时检测结果线性变化的实时性调控控制，能够保证更为精细化准确化地保证进入反应腔室的气态前驱体材料的实时稳定性。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中存储罐体1的底部连通加料通道8，用于补充前驱体材料。
在本发明的另一较佳实施例中，存储罐体1的底部设置有加料通道8，当存储罐体1内存储的前驱体材料不足时进行及时补充，该加料通道8同样具有阻通阀进行开合控制。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
在本发明的另一较佳实施例中，前驱体材料可以采用双(二甲基氨基)二乙基硅烷(简称SAM24)或正硅酸乙酯(TEOS)，用于制备二氧化硅薄膜。在其他实施例中，本领域技术人员能够根据薄膜的制备需要选择合适的前驱体材料，在此不做限定。本发明实施例可以应用于由液态转为气态的液态源材料的存储。
作为优选的实施方式，该种液态源存储***，其中惰性气体包括氩气或氮气。
综上所述，本技术方案通过增设了压力检测结构和压力调节结构，能够根据实时检测到的腔体压强进行适应性精准调节，稳定控制前驱体材料对于反应腔室的稳定注入，进而保障反应腔室中薄膜制备的均匀性和可靠性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种液态源存储***，其特征在于，包括：
存储罐体，用于存储液态的前驱体材料；
压力检测器，用于实时检测所述存储罐体的内部压强；
压力调节器，电连接所述压力检测器，用于根据所述压强，当所述压强大于等于一第一预设阈值时，对所述存储罐体的内部进行泄压直至所述内部压强小于所述第一预设阈值；及
当所述压强小于等于一第二预设阈值时，对所述存储罐体的内部进行增压直至所述内部压强大于所述第二预设阈值。
2.如权利要求1所述的液态源存储***，其特征在于，所述液态源存储***还包括；
第一单向管道，所述第一单向管道的一端连接一惰性气体源，另一端连接所述存储罐体，所述惰性气体源对应的惰性气体通过所述第一单向管道进入所述存储罐体；
第二单向管道，所述第二单向管道的一端连接所述存储罐体，另一端连接一反应腔室。
3.如权利要求2所述的液态源存储***，其特征在于，所述第一单向管道包括一第一阻通阀；
所述第二单向管道包括一第二阻通阀。
4.如权利要求3所述的液态源存储***，其特征在于，所述第一单向管道通过一第三单向管道连通所述第二单向管道；
所述第三单向管道的一端设置于所述第一阻通阀和所述惰性气体源之间，所述第三单向管道的另一端设置于所述第二阻通阀和所述反应腔室之间；
所述第三单向管道包括一第三阻通阀。
5.如权利要求1所述的液态源存储***，其特征在于，所述压力调节器包括第四单向管道和第五单向管道；
所述第四单向管道的一端连接惰性气体源，另一端连接所述存储罐体，通过导入所述惰性气体对所述存储罐体的内部进行增压；
所述第五单向管道的一端连接所述存储罐体，另一端连接一尾气处理装置。
6.如权利要求5所述的液态源存储***，其特征在于，所述第四单向管道和第五单向管道分别包括一电控阀门；
所述液态源存储***还包括一控制器，所述控制器分别连接每个所述电控阀门和所述压力检测器，根据所述压强控制所述电控阀门的开合。
7.如权利要求1所述的液态源存储***，其特征在于，所述存储罐体的外部设置有加热装置，用于加热所述前驱体材料。
8.如权利要求1所述的液态源存储***，其特征在于，所述存储罐体的内部设置有温度检测器，用于检测所述存储罐体的内部气体温度；
所述温度检测器的设置位置贴近于所述存储罐体的顶部。
9.如权利要求1所述的液态源存储***，其特征在于，所述前驱体材料包括双(二甲基氨基)二乙基硅烷或正硅酸乙酯。
10.如权利要求2所述的液态源存储***，其特征在于，所述惰性气体包括氩气或氮气。
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