CN1441464A - 气相流体运送***的流体加热注入装置 - Google Patents

气相流体运送***的流体加热注入装置 Download PDF

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Abstract

一种气相流体运送***的加热注入装置，其包含一惰性气体洁净组件及一流体加热装置。惰性气体洁净组件至少包含一注入器、一三向阀门、一排气用分支管道及一洁净气体供应部，且此三向阀门用以连接洁净气体供应部、注入器及排气用分支管道。液态材料由注入器注入一气体通道中，此外洁净气体供应部提供洁净气体用以喷吹洁净残存于注入器内的液态材料，以避免聚合作用的产生。流体加热装置用于调整温度至所需制程温度，并且可更快速有效率地加热并稳定温度于整个制程反应中。

Description

气相流体运送***的流体加热注入装置
(1)技术领域
本发明有关一种气相流体运送装置，特别是有关一种用在化学气相沉积制程的气相流体运送***。
(2)背景技术
在集成电路制程中，不管是有机薄膜或者是无机薄膜的沉积控制都是一项重要的步骤。这些沉积薄膜会成为集成电路结构中的一部份，而这些沉积薄膜是以特殊的制程来形成，其中一种用来沉积薄膜的方法为化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)。
图1用以显示使用于化学气相沉积制程的一习知的气相流体运送***，一个三向阀门105用来连通液态材料100、洁净气体110与注入器115。液态材料130经由注入器115呈雾气化后被注入这个习知的气相流体运送***。然后雾气化的液态材料100与其他的反应气体125进入气体混合装置120中。然而残留于注入器115前端位置的液态材料100与其他反应气体接触而引起聚合作用的风险极高，特别是于较高的环境温度下。并且此习知***使用氦气(He)做为洁净气体130，将残存于阀门105与注入器115间的液态材料100吹出时，此时***无法进行任何的处理动作直到此洁净动作完成，这将会影响***的可使用时间。
另外，此习知气相流体运送***也由于加热管线过短以及加热时间的不足，而导致化学气相的温度不足或者导致凝结作用。
(3)发明内容
鉴于上述的发明背景中传统的气相流体运送***上所产生的诸多缺点，本发明提供一种气相流体运送***的加热注入装置，以克服习知***上所衍生的问题。
本发明的主要目的为提供一种用在气相流体***上的加热注入装置，其可以有效地将液态材料隔绝于反应室(reaction chamber)外面，以避免导致聚合作用(polymerization)。
本发明的另一目的为增加一调温装置于一气相流体***上，以提供反应气体所需的温度，并保持反应气体于适当的工作温度，以避免气体的冷凝作用(condensation)。
本发明的又一目的为于反应气体导入反应室前，可先行提供稳定的流体速度予反应气体，以增加可重复的薄膜沉积。
本发明的再一目的为提供一洁净程序，以洁净残存于气阀门与注入器内的液态材料，以避免聚合作用，并且此洁净过程可以与其他处理程序同时进行以提升设备的使用率。
根据以上所述的目的，本发明提供一种气相流体运送***的加热注入装置，特别是使用于处理化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)的气相流体运送***。这个加热注入装置是利用一个调温器来加热处理气体，并利用惰性气体洁净组件来隔离其他的反应气体。此加热注入装置包括一惰性气体洁净组件及一调温器。调温器的加热方式可以是用加热线圈或者是利用红外线加热，并且可以调整这个调温器的温度设定至所需的温度。
本发明的惰性气体洁净组件包括一注入器，一三向阀门，排气用分支管道及一洁净气体供应部。注入器前端的液态材料将被注入气体通道中，而配置于液态材料与注入器间的三向阀门是用以控制三个方向的流体进出并隔绝处理气体，这个三向阀门中的一个阀门连接洁净气体供应部，以提供洁净气体洁净滞留于注入器与三向阀门间的液态材料，进而防止残存的液态材料与反应气体产生聚合作用于注入器附近。
本发明的调温器是用在气体于进入本发明气相流体运送***前加热气体到达所需的工作温度。利用此调温器可以更有效率地加热气体，并且保持温度的稳定度。由于此调温器可维持稳定气体的加热温度，因此可避免因为气体温度的变化所造成的凝结作用。
根据本发明所提供的用于气相流体运送***的加热注入装置可以解决或是改善习知的缺点。本发明可持续地利用惰性气体喷吹注入器，用以带出注入器内残留的液态材料以避免注入器产生聚合作用而造成注入器的阻塞。本发明所提供的调温器亦可减少由温度变动所引起的凝结作用。
为进一步说明本发明的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)附图说明
图1是显示一习知气相流体运送***的结构示意图；及
图2是根据本发明一较佳实施例的气相流体运送***的结构示意图。
(5)具体实施方式
本发明的较佳实施例会详细描述如下。然而，除此较佳实施例外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不因此受限定，而以权利要求书所限定的专利保护范围为准。
本发明为一种使用在气相流体运送***上的加热注入装置，特别是使用于处理化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)的气相流体运送***上。此加热注入装置是利用一个调温器来加热反应气体，并利用惰性气体洁净组件来隔离其他的反应气体。
图2显示本发明用于化学气相沉积(CVD)制程中的气相流体运送***的一较佳实施例，其主要包括一惰性气体洁净组件及一流体加热装置，例如是一调温器225。此惰性气体洁净组件包括一液态材料200是置于一注入器205的前端位置，此较佳实施例中，液态材料200可为四甲基环四硅氧烷(TMCTS)(1，3，5，7Tetramethylcyclotetrasiloxane，C4H1604Si4)，而于其他实施例中，此液态材料200可以是其他所需的不同材料。液态材料200是由注入器205注入气体通道245中，并经由注入器205形成气雾化的液态材料201。第一三向阀门210是设于液态材料200与注入器205问，其是用来控制连接第一三向阀门210不同方向通道的进出，并隔绝液态材料200与其他反应气体的接触。
第一三向阀门210中的一通道与洁净气体供应端230连通。于注入器205停止注入液态材料200进入气体通道245时，洁净气体230以喷吹的方式洁净残存于注入器205内的液态材料200。在本发明的较佳实施例中洁净气体供应端230可提供氦气(He)做为洁净气体，而于其他的一些实施例中此洁净气体则可为氮气(N2)、二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)或是其他惰性气体类气体。
如图2所示，分支管道220转向至泵221。这个分支管道220用以稳定***内气体的流速与压力，并可以藉由此分支管道220排放出由洁净气体所喷吹出而留滞于气体通道245的气体。第二三向阀门240连接分支管道220、气体通道245及传送通道250。由于洁净气体持续地喷吹洁净残存于注入器205内的液态材料200，并由泵221经由分支管道220排出，使得液态材料200无法与其他反应气体接触以引起聚合作用。利用氦气的洁净程序可洁净位于第一三向阀门210与注入器205间的残存液态材料，并由分支管道220排放。因此于洁净时可同时进行***内其他部分的动作，以增加***的使用时间。
继续参考图2，由乘载气体供应部215所提供的乘载气体，于进入气体通道245前必须先经由调温器225加热。此乘载气体是用以传送由注入器205所注入的气雾化液态材料201经过传送通道250至气体混合装置255。调温器225用以在乘载气体进入一化学气相沉积***前，先行加热乘载气体至所需的制程温度。使用这个调温器225进行加热更为有效率且可保持温度于固定值。另外，由于调温器225可稳定维持气相温度，所以可避免乘载气体与气雾化液态材料201混合时因温度降低而产生的凝结作用。
在本发明的较佳实施例中，用以乘载气雾化四甲基环四硅氧烷(TMCTS)液态材料201的乘载气体温度不低于350℃且不高于450℃，而较佳的实施温度为400℃。于此较佳实施例中，较佳的调温器加热源可为加热线圈或是红外线加热器，且调温器可以调整至所需制程温度。然而于其他的一些实施例中，调温器可以为其他可调变温度的加热装置。
由乘载气体所乘载的气雾化液态材料201与其他反应气体将沿着传送通道250进入气体混合装置255中，且这个气体混合装置255连接至反应室以进行化学气相沉积。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，包括：
一注入器，是用以将一液态材料气雾化以注入该气相流体运送***中；
一洁净气体供应部，是用以提供一洁净气体，以洁净残留于该注入器内的该液态材料；
一第一三向阀门，该第一三向阀门用以连通该液态材料、该洁净气体供应部及该注入器；及
一排气用分支管道，是安装于邻近该注入器，且由该洁净气体供应部所喷吹出的该洁净气体是经由该排气用分支管道排出该气相流体运送***。
2.如权利要求1所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，所述的洁净气体是选自氮气、二氧化碳、氩气以及氦气之一。
3.如权利要求1所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，还包含一乘载气体，该乘载气体用以乘载该气雾化液态材料。
4.如权利要求3所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，所述的乘载气体为四甲基环四硅氧烷。
5.如权利要求1所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，还包括一第二三向阀门，该第二三向阀门是用以连接该排气用分支管道、一气体通道以及一传送通道，且用于控制该排气用分支管道与该注入器之间的气体流动，该气体通道是位于该注入器与该第二三向阀门之间。
6.如权利要求5所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，还包括一乘载气体，该乘载气体用以乘载该气雾化液态材料。
7.如权利要求6所述的气相流体运送***的气相流体注入组件，其特征在于，所述的乘载气体为四甲基环四硅氧烷。
8.一种气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，包括：
一注入器，是用以将一液态材料气雾化以注入该气相流体运送***中；
一洁净气体供应部，是用以提供一洁净气体洁净残留于该注入器内的该液态材料；
一第一三向阀门，该第一三向阀门用以连通该液态材料、该洁净气体供应部及该注入器；
一排气用分支管道，是安装于邻近该注入器，且由该洁净气体供应部所喷吹出的该洁净气体经由该排气用分支管道排出该气相流体运送***；及
一流体加热装置，该流体加热装置安装于该注入器与一乘载气体供应部之间，其中，该乘载气体供应部是用来提供一乘载气体以乘载该气雾化液态材料。
9.如权利要求8所述的气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，所述的洁净气体选自氮气、二氧化碳、氩气以及氦气之一。
10.如权利要求8所述的气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，所述的流体加热装置为一调温器，且该调温器的加热源是选自于由加热线圈以及红外线加热装置所组成的一个加热源。
11.如权利要求10所述的气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，所述的调温器是用以加热该乘载气体。
12.如权利要求8所述的气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，所述的乘载气体为四甲基环四硅氧烷。
13.如权利要求8所述的气相流体运送***的流体加热注入装置，其特征在于，还包括一第二三向阀门，该第二三向阀门是用以连接该排气用分支管道、一气体通道以及一传送通道，以及用于控制该排气用分支管道与该注入器之间的气体流动，该气体通道是位于该注入器与该第二三向阀门间。
14.一种使用在化学气相沉积中气相流体运送***上的流体加热注入装置，包括：
一注入器，是用以将一液态材料气雾化以注入该气相流体运送***中；
一洁净气体供应部，是用以提供一洁净气体以洁净残留于该注入器内的液态材料；
一乘载气体供应部，是用以提供一乘载气体以乘载该气雾化液态材料；
一第一三向阀门，该第一三向阀门用以连通该液态材料、该洁净气体供应部及该注入器；
一排气用分支管道，是安装于邻近该注入器，且由该洁净气体供应部所喷吹出的该洁净气体经由该排气用分支管道排出该气相流体运送***；
一第二三向阀门，该第二三向阀门是用以连通该排气用分支管道、一气体通道及一传送通道，且该第二三向阀门用于控制该排气用分支管道与该注入器之间的气体流动，该气体通道是位于该注入器与该第二三向阀门间；及
一流体加热装置，该流体加热装置安装于该注入器与该乘载气体供应部间，其是用以加热该乘载气体。
15.如权利要求14所述的加热注入装置，其特征在于，所述的洁净气体是选自氮气、二氧化碳、氩气以及氦气之一。
16.如权利要求14所述的加热注入装置，其特征在于，所述的乘载气体为四甲基环四硅氧烷。
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